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JP4629458B2 - Linear encoder device - Google Patents

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JP4629458B2 JP2005055004A JP2005055004A JP4629458B2 JP 4629458 B2 JP4629458 B2 JP 4629458B2 JP 2005055004 A JP2005055004 A JP 2005055004A JP 2005055004 A JP2005055004 A JP 2005055004A JP 4629458 B2 JP4629458 B2 JP 4629458B2
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

本発明は、フライス盤などの工作機械や半導体製造装置の位置計測などに利用されるリニアエンコーダ、特にリニアエンコーダの内部のアラーム検出に関する。   The present invention relates to a linear encoder used for position measurement of a machine tool such as a milling machine or a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly to alarm detection inside the linear encoder.

従来のリニアエンコーダについて図11を用いて説明する。   A conventional linear encoder will be described with reference to FIG.

図11は、一般的な光学式リニアエンコーダの信号検出部の一例を表す斜視図である。工作機械などの移動軸の位置検出装置は、周期的な主格子目盛16を形成したスケール10と、スライダ15から構成される。スライダ15は、主格子目盛16に対応する周期的な4つの副格子を田の字型に形成した光透過性のインデックススケール13と、4つの副格子に対応した4つの受光素子14からなる受光部と、発光素子12と、発光素子12から発せられた光を平行光にするコリメータレンズ11とから構成されている。   FIG. 11 is a perspective view illustrating an example of a signal detection unit of a general optical linear encoder. A moving axis position detecting device such as a machine tool includes a scale 10 having a periodic main grid scale 16 and a slider 15. The slider 15 includes a light-transmitting index scale 13 in which four periodic sub-lattices corresponding to the main lattice scale 16 are formed in a square shape, and four light-receiving elements 14 corresponding to the four sub-lattices. Part, the light emitting element 12, and the collimator lens 11 which makes the light emitted from the light emitting element 12 parallel light.

スケール10とスライダ15との相対移動動作によって生ずる光量変化が受光素子14によって光電変換されることによって、周期が同一で位相が異なる4つの信号a1、a2、b1、b2が得られる。   The light quantity change caused by the relative movement operation of the scale 10 and the slider 15 is photoelectrically converted by the light receiving element 14, whereby four signals a1, a2, b1, and b2 having the same period and different phases are obtained.

この4つの信号a1、a2、b1、b2を、Sig.Lとすると、位置POSは、次のようにして導出される。まず、A=a1−a2およびB=b1−b2の演算によりオフセットが無い信号A、および信号Aに対し位相が90度進んだ信号Bを得る。そして、POS=P×tan-1(A/B)/2π の内挿演算により導出する。ただし、Pは主格子目盛16のピッチである。 These four signals a1, a2, b1, b2 are connected to Sig. Assuming L, the position POS is derived as follows. First, the signal A having no offset and the signal B whose phase is advanced by 90 degrees with respect to the signal A are obtained by the calculation of A = a1-a2 and B = b1-b2. Then, it is derived by an interpolation operation of POS = P × tan −1 (A / B) / 2π. Here, P is the pitch of the main grid scale 16.

本従来例では、主格子目盛(以下目盛)を1トラック持つ場合を図示したが、図示しないピッチの異なる目盛を複数もつ場合もある。   In this conventional example, the case where the main grid scale (hereinafter referred to as scale) has one track is illustrated, but there may be a plurality of scales having different pitches (not shown).

次に、上述したリニアエンコーダで採用される位置検出方式について説明する。一般的なリニアエンコーダにおける位置検出方式として、アブソリュート方式とインクリメンタル方式とが知られている。   Next, a position detection method employed in the above-described linear encoder will be described. As a position detection method in a general linear encoder, an absolute method and an incremental method are known.

アブソリュート方式とは、複数の異なるピッチの目盛を読みとり、任意の位置で絶対位置をもつ検出方式である。また、インクリメンタル方式とは、電源投入時の位置を基準に、目盛の格子ピッチをカウントし、ピッチ距離とカウント値の積算により位置を演算する検出方式である。ただし、アブソリュート方式の場合でも、インクリメンタル方式による検出は処理を高速で行えるため、通常は電源投入時はアブソリュート方式で絶対位置を確立し、その後は、インクリメンタル方式での検出を常時行い、適宜、アブソリュート方式による検出位置によりインクリメンタル方式による検出位置をチェックするとの併用する方法をとり、位置検出の信頼性を高める方法をとる。   The absolute method is a detection method that reads a plurality of scales with different pitches and has absolute positions at arbitrary positions. The incremental method is a detection method in which the grid pitch of the scale is counted based on the position when the power is turned on, and the position is calculated by integrating the pitch distance and the count value. However, even in the case of the absolute method, since the detection by the incremental method can be performed at high speed, the absolute position is usually established by the absolute method when the power is turned on, and thereafter, the detection by the incremental method is always performed, and the absolute method is appropriately used. A method is used in which the detection position by the incremental method is checked according to the detection position by the method, and a method for improving the reliability of position detection is adopted.

図10に、上述したアブソリュート方式とインクリメンタル方式を併用した、リニアエンコーダの内部演算部の概略構成図を示し、これに基づいてその位置検出について説明する。   FIG. 10 shows a schematic configuration diagram of the internal calculation unit of the linear encoder using both the absolute method and the incremental method, and the position detection will be described based on this.

図10における信号検出部21は、図11に示した信号検出の構成を有するが、スケールを上位桁目盛および下位桁目盛の2トラック構成により、Sig.LとSig.Hの2信号を得る。信号Sig.Lは、下位桁目盛から検出される電気信号であり、Sig.Hは上位桁目盛から検出される電気信号である。   The signal detection unit 21 in FIG. 10 has the signal detection configuration shown in FIG. 11, but the scale has a two-track configuration of an upper digit scale and a lower digit scale. Two signals of L and Sig.H are obtained. Signal Sig. L is an electric signal detected from the lower digit scale, and Sig. H is an electrical signal detected from the upper digit scale.

内挿演算部22は、信号Sig.L,Sig.Hの入力により、前記した内挿演算を行い、下位桁の位置データPOS.L、上位桁の位置データPOS.Hを算出し、これらを絶対位置演算部24に出力する。   The interpolation calculation unit 22 receives the signal Sig. L, Sig. The above-described interpolation operation is performed by inputting H, and the position data POS. L, position data POS. H is calculated and output to the absolute position calculator 24.

絶対位置演算部24は、内挿演算により得られる各桁の位置データを合成することにより、精密な絶対位置データPABSを算出し、位置データ検査部25に出力する。   The absolute position calculation unit 24 calculates precise absolute position data PABS by combining the position data of each digit obtained by the interpolation calculation and outputs it to the position data inspection unit 25.

次に、インクリメンタル方式の位置検出について説明する。   Next, incremental position detection will be described.

前記信号検出部21は、下位桁の電気信号Sig.Lをカウンタ26に出力する。カウンタ26は、電気信号Sig.Lをもとに下位桁のピッチ間隔ごとに計数値をカウントする。例えば、電気信号Sig.Lの立ち上がりや立ち下がりごとに、カウンタを1つ加算又は減算し、カウント結果CNTを得、これをカウンタ位置演算部23に出力する。また、カウンタ26には、電源投入時に絶対位置演算部24のデータに基づいたカウンタセット信号CSETにより初期値がセットされる。この初期値は、絶対位置PABSの上位桁に相当する値である。   The signal detection unit 21 is configured to output the low-order electric signal Sig. L is output to the counter 26. The counter 26 is connected to the electric signal Sig. Based on L, the count value is counted at every pitch interval of the lower digits. For example, the electrical signal Sig. Each time L rises or falls, one counter is added or subtracted to obtain a count result CNT, which is output to the counter position calculator 23. The counter 26 is set to an initial value by a counter set signal CSET based on the data of the absolute position calculation unit 24 when the power is turned on. This initial value is a value corresponding to the upper digit of the absolute position PABS.

カウンタ位置演算部23は、カウントCNTと、前記内挿演算部22より得られる下位桁の位置データPOS.Lとを加算することにより絶対位置データPINCを演算する。絶対位置データPINCは、カウンタセット信号CSETにより初期値がセットされた後、カウントを開始したカウント値CNTを使用し演算されるため、絶対位置演算部24からの位置データPABSとの整合が確保される。   The counter position calculation unit 23 includes the count CNT and the lower digit position data POS. The absolute position data PINC is calculated by adding L. The absolute position data PINC is calculated using the count value CNT that has started counting after the initial value is set by the counter set signal CSET, so that the alignment with the position data PABS from the absolute position calculation unit 24 is ensured. The

このようにして、カウンタ位置演算部23および絶対位置演算部24において得られた演算結果PINC、PABSは、位置データ検査部25に供給される。   Thus, the calculation results PINC and PABS obtained in the counter position calculation unit 23 and the absolute position calculation unit 24 are supplied to the position data inspection unit 25.

位置データ検査部25では、絶対位置データPABSと、位置データPINCとを比較することによって位置検出誤りが発生しているか否かを判断する。位置データ検査部25において位置検出誤りが検出された場合には、アラーム信号PALMが発生され、これが制御装置50に出力される。   The position data inspection unit 25 determines whether or not a position detection error has occurred by comparing the absolute position data PABS and the position data PINC. When a position detection error is detected in the position data inspection unit 25, an alarm signal PALM is generated and output to the control device 50.

なお、このようなアブソリュート方式とインクリメンタル方式の位置検出を行うリニアエンコーダについては、特許文献1などに示されている。また、アラーム判定については、特許文献2などに示されている。   A linear encoder that performs such absolute and incremental position detection is disclosed in Patent Document 1 and the like. Further, alarm determination is disclosed in Patent Document 2 and the like.

特開2003−240605JP2003-240605A 特開平8−76841号Japanese Patent Laid-Open No. 8-76841

しかしながら、上述のような2方式を用いて位置検出の信頼性を高める方法を採用したリニアエンコーダにおいては、次のような問題が生ずる。   However, the following problems occur in a linear encoder that employs a method for improving the reliability of position detection using the two methods as described above.

アブソリュート方式による検出値によりインクリメンタル方式による検出値をチェックする方法で、インクリメンタル方式は位置が正確な場合でも、アブソリュート方式が検出値を誤っていれば、アラームとなるとの問題が生ずる。   The method of checking the detection value by the incremental method based on the detection value by the absolute method. Even if the position of the incremental method is accurate, if the detection value of the absolute method is incorrect, an alarm is generated.

例えば、上位桁目盛のみに汚れが付着した場合には、アブソリュート方式の検出値が誤ったものになる。また、上位桁目盛と、下位桁目盛が均一に汚れたとしても、ピッチが広い上位桁目盛からの位置検出値は、検出原理および構成が同じ場合、分解能や精度が、下位桁目盛に対して劣り、上位桁目盛側は検出誤差が大きく、このため上位桁目盛側のみで検出位置が誤ったものになる。   For example, if dirt is attached only to the upper digit scale, the absolute detection value is incorrect. In addition, even if the upper digit scale and the lower digit scale are evenly soiled, the position detection value from the upper digit scale with a wide pitch has the same resolution and accuracy as the detection principle and configuration. Inferior, the detection error is large on the upper digit scale side, so that the detection position is incorrect only on the upper digit scale side.

例えば、下位桁目盛のピッチ間隔が80μm周期であり、上位桁目盛のピッチ間隔が2mmとした場合で、上位桁目盛と下位桁目盛に均一に汚れが付着し、3%の位置誤差が発生するとすると、上位桁目盛では0.06mmの位置誤差となり、下位桁目盛では、2.4umの位置誤差となる。   For example, when the pitch interval of the lower digit scale is 80 μm and the pitch interval of the upper digit scale is 2 mm, the upper digit scale and the lower digit scale are evenly soiled and a 3% position error occurs. Then, a position error of 0.06 mm is obtained at the upper digit scale, and a position error of 2.4 um is obtained at the lower digit scale.

このとき制御装置50に出力する位置POSは、カウンタ26の積算値から演算するインクリメンタル方式による位置であり、下位桁目盛の位置誤差が2.4um程度で有れば、カウンタ26の誤動作は起きず、正確な位置を出力できる。   At this time, the position POS output to the control device 50 is an incremental position calculated from the integrated value of the counter 26. If the position error of the lower digit scale is about 2.4 μm, the counter 26 does not malfunction. , Can output the exact position.

一方、アラーム判定基準は、特許文献2に開示されているように、正確な位置検出を行う場合、下位桁目盛の±半ピッチ(例えば下位桁目盛80umの場合±40um)未満に設定されるため上位桁目盛の0.06mmの位置誤差は、アラームと判定される。   On the other hand, as disclosed in Patent Document 2, when accurate position detection is performed, the alarm determination criterion is set to be less than ± half pitch of the lower digit scale (for example, ± 40 um in the case of the lower digit scale 80 um). A position error of 0.06 mm on the upper digit scale is determined as an alarm.

このように、2方式を組み合わせる方式は信頼性が高い反面、原理的にアラームを検出する必要がない場合にもアラームを検出するため、過剰にアラームを検出し、機械の停止する機会を増加させる問題がある。   In this way, the combination of the two methods is highly reliable, but in principle it detects an alarm even when it is not necessary to detect the alarm, so it detects the alarm excessively and increases the opportunity to stop the machine. There's a problem.

さらに、過剰にアラームを検出することを防止するため、例えばアラームの判定値をあらかじめ大きく設定し、検出感度を落とすなどの対策をとる場合は、位置を誤っても検出できないとの問題がある。   Further, in order to prevent excessive detection of alarms, for example, when taking measures such as setting a large alarm judgment value in advance and lowering the detection sensitivity, there is a problem that detection is not possible even if the position is incorrect.

本発明の目的は、位置検出の信頼性を高めたまま、かつ信頼性の高いアラーム検出を可能とすることにある。   An object of the present invention is to enable highly reliable alarm detection while improving the reliability of position detection.

本発明は、ピッチの異なる複数のトラックを持つスケールと、そのスケールの上位桁目盛と下位桁目盛から得られた信号に対しアブソリュート方式の演算を行うことにより得られる位置と、下位桁目盛から得られた信号をカウントすることにより得られるカウント値の積算から求めるインクリメンタル方式の演算を行うことにより得られる位置と、を比較して、得られた2つの位置の差がアラーム判定値より大きな場合にアラームを検出するスライダと、を備えるリニアエンコーダ装置において、さらにアラーム判定値を変更するための判定値演算部を設け、この判定値演算部において、インクリメンタル方式により下位桁目盛から得られた信号をカウントする場合に使用するカウンタの初期値あるいはオフセット値を書き換えた時に、前記アラーム判定値を下位桁目盛の±半ピッチより小さく設定し、スライダが所定距離を移動した後に、判定値を下位桁目盛の±半ピッチより大きく設定することを特徴とする。
The present invention provides a scale having a plurality of tracks having different pitches, a position obtained by performing an absolute method operation on a signal obtained from the upper and lower digit scales of the scale, and a lower digit scale. When the difference between the two obtained positions is greater than the alarm judgment value by comparing with the position obtained by performing an incremental calculation obtained from the count value obtained by counting the obtained signals A linear encoder device having a slider for detecting an alarm, further comprising a determination value calculation unit for changing the alarm determination value, and the determination value calculation unit counts signals obtained from the lower digit scale by an incremental method. When rewriting the initial value or offset value of the counter used when The alarm determination value is set to be smaller than ± half a pitch lower digits scale, the slider after moving a predetermined distance, and sets the determination value greater than ± half a pitch lower digits scale.

また、設定する判定値は、アラーム判定値を小さく設定する場合は、下位桁目盛の±半ピッチ未満とし、判定基準を広げる場合は、アラーム判定値を、下位桁目盛の±半ピッチ以上±1ピッチ未満とし、さらにアラーム判定値を変更する移動距離は上位桁目盛の1ピッチ以上とすることが好適である。   The judgment value to be set should be less than ± half pitch of the lower digit scale when the alarm judgment value is set small, and the alarm judgment value should be ± 1 or more half pitch of the lower digit scale when extending the judgment criteria. It is preferable that the movement distance for changing the alarm determination value to be less than the pitch is 1 pitch or more of the upper digit scale.

本発明によれば、より正確にアラーム状態を検出することにより、過剰なアラームを発生させず、また信頼性の高い位置を検出することができる。   According to the present invention, it is possible to detect a position with high reliability without generating an excessive alarm by detecting an alarm state more accurately.

以下に、本発明の一実施形態を図面に従って説明する。なお、本リニアエンコーダの構成において従来例と同様である部分は説明を省略する。また、スライダから読みとり処理をする場合の位置演算方法も従来例と同様である部分は説明を省略する。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the configuration of the linear encoder, the description of the same parts as those in the conventional example is omitted. Further, the description of the position calculation method when reading from the slider is the same as in the conventional example will be omitted.

図1は、本実施形態にかかるアブソリュート位置検出方式とインクリメンタル位置検出方式の併用によるリニアエンコーダであり、図10の従来例との相違は、位置データ検査部25に対しアラーム判定値ALVLを出力する判定値演算部60が新たに追加された点である。   FIG. 1 is a linear encoder using the absolute position detection method and the incremental position detection method according to the present embodiment. The difference from the conventional example of FIG. 10 is that an alarm determination value ALVL is output to the position data inspection unit 25. This is a point where a judgment value calculation unit 60 is newly added.

判定値演算部60は、カウンタセット信号CSETによりカウンタ初期値が入力されたときに、アラーム判定範囲が狭いアラーム判定値ALVLに変更し、このアラーム判定値を位置データ検査部25に設定する。位置データ検査部25では、従来例と同様に、アブソリュート位置検出方式とインクリメンタル位置検出方式の誤差がアラーム判定値ALVL以内であるかを検出する。そして、誤差がアラーム判定値ALVを超えた場合にアラーム信号PALMを発生し、これを制御装置50に供給する。   When the counter initial value is input by the counter set signal CSET, the determination value calculation unit 60 changes the alarm determination range to the alarm determination value ALVL having a narrow alarm determination range, and sets this alarm determination value in the position data inspection unit 25. The position data inspection unit 25 detects whether the error between the absolute position detection method and the incremental position detection method is within the alarm determination value ALVL, as in the conventional example. When the error exceeds the alarm determination value ALV, an alarm signal PALM is generated and supplied to the control device 50.

次に、判定値演算部60は、スライダが移動した場合、カウンタ位置演算部23から供給される位置検出値PINCを監視し、スライダが所定距離以上を移動した場合、位置データ検査部25におけるアラーム判定値ALVLを大きな値に設定し、アラーム判定範囲を広くする。これにより、位置データ検査部25は、アブソリュート位置検出方式とインクリメンタル位置検出方式の誤差の許容範囲が広がり、結果としてアブソリュート位置検出方式のトラックで発生する位置誤差の許容範囲を広げることができる。   Next, when the slider moves, the determination value calculation unit 60 monitors the position detection value PINC supplied from the counter position calculation unit 23, and when the slider moves more than a predetermined distance, an alarm in the position data inspection unit 25 is detected. The judgment value ALVL is set to a large value to widen the alarm judgment range. As a result, the position data inspection unit 25 increases the allowable range of errors between the absolute position detection method and the incremental position detection method, and as a result, can increase the allowable range of position errors that occur in the track of the absolute position detection method.

アラーム判定値ALVLの設定値は、カウンタセット信号CSETによりカウンタに初期値を設定する場合、初期値を誤ったことを検出するため、下位桁目盛の±半ピッチ未満とする。   The alarm judgment value ALVL is set to be less than ± half pitch of the lower digit scale in order to detect that the initial value is incorrect when the initial value is set in the counter by the counter set signal CSET.

また、カウンタの初期値を誤ったか否かは、スライダが同一位置にいる場合判断できないため、ある程度移動する期間は、同一基準でアラームを検出し続ける必要がある。このため所定距離を移動した後に、下位桁目盛の±1ピッチ未満と判定基準を変更する。   Whether the initial value of the counter is incorrect cannot be determined when the slider is at the same position, so it is necessary to continue to detect an alarm based on the same reference during a certain period of movement. For this reason, after moving a predetermined distance, the criterion is changed to less than ± 1 pitch of the lower digit scale.

これにより、より正確にアラーム状態を検出することができ、過剰なアラームを発生させず、また信頼性の高い位置を検出することができる。   As a result, the alarm state can be detected more accurately, an excessive alarm is not generated, and a highly reliable position can be detected.

次に、以上の動作を図2および図3を用いて説明する。   Next, the above operation will be described with reference to FIGS.

まず、従来技術で問題であった、通常動作時に、インクリメンタル方式による位置が正常でも、アブソリュート方式による位置検出が位置誤りを起こし、アラーム検出するとの問題は、アラーム判定値を従来±半ピッチ固定であったものを、スライダの所定距離移動後において±1ピッチ未満と広げることで減少させる事ができる。   First of all, the problem with conventional technology is that even if the position of the incremental method is normal during normal operation, the position detection by the absolute method causes a position error. This can be reduced by expanding the slider to less than ± 1 pitch after the slider has moved a predetermined distance.

図2は、この場合のアブソリュート方式による検出値からインクリメンタル方式による検出値を減算して得られる位置誤差ERRと、スケール上の位置POSの関係を表す。ここで、スケール位置POSのA点近傍で、スケールが汚れ、B点,C点が汚れていない場合を示している。位置誤差ERRは、POSのA点近傍で、最大+60um(μm:以下umと表記する)を示し、その他の場所では通常の位置誤差となるため、スライダは、位置B点,C点にある場合アラームとはならず、従来技術の場合は、位置A点付近で位置誤差ERRが40umを超える部分でアラームを検出する。   FIG. 2 shows the relationship between the position error ERR obtained by subtracting the detection value by the incremental method from the detection value by the absolute method and the position POS on the scale. Here, a case is shown where the scale is dirty and the points B and C are not dirty near the point A of the scale position POS. The position error ERR shows a maximum of +60 μm (μm: hereinafter referred to as “um”) in the vicinity of the point A of the POS and becomes a normal position error in other places. Therefore, the slider is located at the points B and C. In the case of the conventional technology, an alarm is detected at a position where the position error ERR exceeds 40 μm near the position A.

しかし、本実施形態においては、アラーム判定値を±80um未満とするため、位置A点でアラームを検出しない。   However, in this embodiment, since the alarm determination value is less than ± 80 μm, no alarm is detected at the position A.

図3は、インクリメンタル方式による位置検出において、前記したスケールの汚れにより、カウントを誤り、下位桁の1ピッチ分(80um)の位置誤差が発生する場合を示す。図2と比較すると、位置誤差ERRが−80um小さくなっていることが解る。この場合、下位桁トラックの±1ピッチ未満とアラーム判定基準を設定すると、図3内で、位置D点からF点まではアラームを検出できないが、G点近傍の−80um以下の位置でアラームを検出できる。   FIG. 3 shows a case where, in position detection by the incremental method, a count error occurs due to the above-described contamination of the scale, and a position error corresponding to one pitch (80 μm) of the lower digit occurs. Compared with FIG. 2, it can be seen that the position error ERR is reduced by −80 μm. In this case, if the alarm judgment criterion is set as less than ± 1 pitch of the lower digit track, the alarm cannot be detected from the position D to the point F in FIG. 3, but the alarm is detected at a position below −80 μm near the point G. It can be detected.

すなわち、スライダが移動することによりアラームを検出できるため、アラーム判定値を±1ピッチ未満と設定しても問題ないことを表す。   That is, since the alarm can be detected by moving the slider, it indicates that there is no problem even if the alarm determination value is set to be less than ± 1 pitch.

次に、電源投入時に、アラーム判定値を下位桁目盛の±半ピッチ未満として、さらに、その基準を上位桁目盛の1周期以上の期間、継続する必要が有る理由を説明する。   Next, the reason why it is necessary to set the alarm judgment value to be less than ± half pitch of the lower digit scale when the power is turned on and to continue the reference for a period of one cycle or more of the upper digit scale.

本実施形態において対象とするスケールは、上位桁目盛と下位桁目盛をスケールにもつため、その受光部は図6に示すように、上位桁受光部と下位桁受光部の位置が距離X離れている。また、スケールとスライダは図8に示すように通常の正規状態であれば、平行に取りつけられる。しかしながら、スケールとスライダの取り付けが図9に示すように傾きを持った場合、図7に示すように、上位桁受光部と下位桁受光部の位置も傾くため、上位桁受光部と下位桁受光部の位置に距離Zに表される誤差が発生する。   Since the scale of interest in this embodiment has an upper digit scale and a lower digit scale in the scale, as shown in FIG. 6, the positions of the upper digit receiver and the lower digit receiver are separated by a distance X as shown in FIG. Yes. Further, the scale and the slider can be mounted in parallel in the normal normal state as shown in FIG. However, if the scale and slider are tilted as shown in FIG. 9, the positions of the upper digit receiver and lower digit receiver are also tilted as shown in FIG. An error represented by the distance Z occurs at the position of the part.

以上の状態における位置検出について図4に基づいて説明する。   Position detection in the above state will be described with reference to FIG.

図4はスケールに汚れの付着などがないが、スライダがスケールに対し傾きをもって取りつけられた場合において、アブソリュート方式による検出値からインクリメンタル方式による検出値を減算して得られる位置誤差ERRと、スケール上の位置POSの関係を表す。   FIG. 4 shows that there is no dirt on the scale, but when the slider is attached with an inclination to the scale, the position error ERR obtained by subtracting the detection value by the incremental method from the detection value by the absolute method and the scale error Represents the relationship of the position POS.

この状態では、アブソリュート方式により検出した位置と、インクリメンタル方式により検出した位置との誤差は、図4に示すように誤差Zのオフセットを持つが、このような状態で、位置K点にスライダがいる状態で電源が投入されると、カウンタ初期値の演算が行われた際に、カウンタ初期値に1の誤りが発生する。   In this state, the error between the position detected by the absolute method and the position detected by the incremental method has an offset of error Z as shown in FIG. 4, but in this state, there is a slider at the position K point. When the power is turned on in the state, an error of 1 occurs in the counter initial value when the counter initial value is calculated.

図5に、カウンタ初期値に1の誤りが発生した場合の誤差を示す。図4に対し80um位置がずれているが、最大でも−80umの誤差には達しない。すなわち前記実施例にて説明した、アラーム判定値ALVLを、下位桁目盛の±1ピッチ(80um)未満とすると、アラームを検出できないとの問題がある。   FIG. 5 shows an error when an error of 1 occurs in the counter initial value. Although the position of 80 μm is shifted from that in FIG. 4, an error of −80 μm is not reached at the maximum. That is, there is a problem that an alarm cannot be detected when the alarm determination value ALVL described in the above embodiment is less than ± 1 pitch (80 um) of the lower digit scale.

本実施形態では、カウンタ初期値の演算が行われる場合、アラーム判定値ALVLは、±半ピッチ未満とする。   In this embodiment, when the counter initial value is calculated, the alarm determination value ALVL is set to be less than ± half pitch.

アラーム判定値ALVLを±半ピッチ未満とした場合、図5の位置Q点で電源投入され、カウンタ初期値に1の誤りが発生すると、スライダが移動し、位置P点近傍で位置誤差ERRが−40um以下となった時、アラームを検出可能である。また、誤差の発生は、上位桁目盛の誤差がほとんどであるため、誤差の変化する周期は上位桁目盛の1周期に相当する距離以内である。このため位置Q点から位置P点までの距離は、必ず上位桁目盛の1ピッチ未満となるため、アラーム判定値ALVLを±半ピッチ未満とする区間を、少なくとも上位桁目盛の1ピッチ間の距離以上とすればよい。   When the alarm judgment value ALVL is less than ± half pitch, the power is turned on at the point Q in FIG. 5, and if an error of 1 occurs in the counter initial value, the slider moves, and the position error ERR near the point P is − When it becomes 40 um or less, an alarm can be detected. Moreover, since errors are mostly generated in the upper digit scale, the error changing period is within a distance corresponding to one cycle of the upper digit scale. For this reason, the distance from the position Q point to the position P point is always less than one pitch of the upper digit scale. Therefore, at least a distance between one pitch of the upper digit scale in the interval where the alarm determination value ALVL is less than ± half pitch. That is all.

なお、本実施形態では、アラーム判定値を変更するタイミングを、カウンタの初期値を変更するタイミングとしたが、カウンタの初期値ではなく、同等の働きをするカウンタのオフセットに対して値を設定するタイミングとしても同等の効果が得られる。   In this embodiment, the timing for changing the alarm determination value is the timing for changing the initial value of the counter. However, the value is set not for the initial value of the counter but for the offset of the counter that performs the same function. The same effect can be obtained in terms of timing.

さらに、本発明は、特許文献1などに詳細に記述されている2本のスケールを離間して配置する長尺リニアエンコーダに対しても、同様に適用でき、また同等の効果が得られる。   Furthermore, the present invention can be similarly applied to a long linear encoder in which two scales described in detail in Patent Document 1 and the like are arranged apart from each other, and an equivalent effect can be obtained.

本発明の一実施形態に係るリニアエンコーダの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the linear encoder which concerns on one Embodiment of this invention. エラー信号の状態の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the state of an error signal. エラー信号の状態の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the state of an error signal. エラー信号の状態の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the state of an error signal. エラー信号の状態の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the state of an error signal. 受光部の設置状態を示す図である。It is a figure which shows the installation state of a light-receiving part. 受光部の設置状態を示す図である。It is a figure which shows the installation state of a light-receiving part. スケールに対するスライダの設置状態を示す図である。It is a figure which shows the installation state of the slider with respect to a scale. スケールに対するスライダの設置状態を示す図である。It is a figure which shows the installation state of the slider with respect to a scale. 従来技術によるリニアエンコーダの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the linear encoder by a prior art. 従来技術によるリニアエンコーダの光学部説明図である。It is optical part explanatory drawing of the linear encoder by a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

10 スケール、11 コリメータレンズ、12 発光部、13 副格子(インデックススケール)、14 受光素子、15 スライダ、16 主格子目盛、21 信号検出部、22 内挿演算部、25 位置データ検査部、26 カウンタ、23 カウンタ位置演算部、40 位置検出部、50 制御装置、60 判定値演算部。   10 scale, 11 collimator lens, 12 light emitting section, 13 sub-lattice (index scale), 14 light receiving element, 15 slider, 16 main grid scale, 21 signal detection section, 22 interpolation calculation section, 25 position data inspection section, 26 counter , 23 counter position calculation unit, 40 position detection unit, 50 control device, 60 judgment value calculation unit.

Claims (2)

ピッチの異なる複数のトラックを持つスケールと、
そのスケールの上位桁目盛と下位桁目盛から得られた信号に対しアブソリュート方式の演算を行うことにより得られる位置と、下位桁目盛から得られた信号をカウントすることにより得られるカウント値の積算から求めるインクリメンタル方式の演算を行うことにより得られる位置と、を比較して、得られた2つの位置の差がアラーム判定値より大きな場合にアラームを検出するスライダと、
を備えるリニアエンコーダ装置において、
さらにアラーム判定値を変更するための判定値演算部を設け、
この判定値演算部において、インクリメンタル方式により下位桁目盛から得られた信号をカウントする場合に使用するカウンタの初期値あるいはオフセット値を書き換えた時に、前記アラーム判定値を下位桁目盛の±半ピッチより小さく設定し、
スライダが所定距離を移動した後に、判定値を下位桁目盛の±半ピッチより大きく設定することを特徴とするリニアエンコーダ装置。
A scale with multiple tracks with different pitches,
From the position obtained by performing an absolute calculation on the signal obtained from the upper and lower digit scales of the scale and the count value obtained by counting the signals obtained from the lower digit scales A slider that detects an alarm when the difference between the two obtained positions is larger than the alarm judgment value by comparing the position obtained by performing the required incremental method calculation;
In a linear encoder device comprising:
Furthermore, a judgment value calculator for changing the alarm judgment value is provided,
In this judgment value calculation unit, when the initial value or offset value of the counter used when counting the signal obtained from the lower digit scale by the incremental method is rewritten, the alarm judgment value is calculated from ± half pitch of the lower digit scale. Set smaller,
A linear encoder device characterized in that, after the slider has moved a predetermined distance, the determination value is set larger than ± half pitch of the lower digit scale .
請求項1に記載のリニアエンコーダ装置において、
設定する判定値は、アラーム判定値を小さく設定する場合は、下位桁目盛の±半ピッチ未満とし、判定基準を広げる場合は、アラーム判定値を、下位桁目盛の±半ピッチ以上±1ピッチ未満とし、さらにアラーム判定値を変更する移動距離は上位桁目盛の1ピッチ以上とすることを特徴とするリニアエンコーダ装置。
The linear encoder device according to claim 1,
The judgment value to be set should be less than ± half pitch of the lower digit scale when setting the alarm judgment value small, and the alarm judgment value should be set to ± half pitch or more of less than ± 1 pitch of the lower digit scale when expanding the judgment criteria. Further, the linear encoder device is characterized in that the moving distance for changing the alarm determination value is one pitch or more of the upper digit scale.
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