JPS6252802B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は物体をある一定の位置決めしようとす
るときの位置決めの信号を作るための検出装置
で、特にサーボ制御装置等に於ける連続した位置
信号を得ることに関する。

従来から発光装置と受光装置を組合わせて物体
の位置を知ることは一般に多く行われている。従
来行われている方法を第１図に示す。第１図ａは
検出部構成を、第１図ｂ，ｃはその出力波形図
で、１は発光装置、２は受光装置、３は被検出
物、４は発光装置に電流を供給する電源、５は受
光装置からの検出信号を増幅する増幅器、６は波
形整形回路である。

被検出物３が矢印９のｘ方向に移動して発光装
置１と受光装置２との対向光路間に入ることによ
り受光装置で検出される電気信号は増幅器５から
の出力部７ではｂ図に示すような形で得られる。
これを波形整形回路６でレベルスライスしてシユ
ミツト回路を通してその出力８のｃ図に示すよう
な矩形出力としてこの部分で物体の端部位置の検
出を行つている。このような形の検出方法では被
検出物があるか無いかの判断はできるものの正確
な位置を知ることは困難である。

ここでこの位置検出をより正確に行うための別
の方法に、第２図に示すような受光装置を２個用
いて二つの受光装置の差出力が得て位置検出信号
とするものがある。第２図ａで１０ａ，１０ｂは
受光装置、１１ｂは被検出物１１に設けられた開
口孔即ちスリツト、１２は発光装置、１３は差動
増幅器、１４は発光装置に電流を供給する電源で
ある。今物体が矢印１５のｘ方向に移動したとす
ると物体と共にスリツト１１ｂの移動に伴つて差
動増幅器１３の出力には第２図ｂに示すような出
力波形が現われる。これから例えば検出信号波形
が零クロスする所Ｂで物体の位置決めをすること
ができる。

しかし、第２図のような検出方法装置では位置
信号の検出できる位置の値の大きさはスリツトの
幅で規制されてしまうことになる以外に、スリツ
トの設けられた部分の長さを被検出物が動く距離
に対して十分に長くしておかないと次に述べるよ
うな信号が得られるなどして位置決めするための
位置信号が複数検出される恐れもある。即ち第３
図ａに示すスリツトの設けられた物体１１の両端
部１１ａ，１１ｃと、スリツトの部分１１ｂでの
検出信号が第３図ｂに示すようなｘ軸に対する経
時的に得られる信号波形の１６，１７，１８の点
をそれぞれ１１ａ，１１ｂ，１１ｃに対応した位
置検出信号の零クロス点と見做すことができる。
従つてこのような形の検出方法装置ではサーボ制
御に用いるには不十分な検出信号である。

本発明は上記問題点を解決しサーボ制御に適す
る信号を検出できる移動物体の位置検出装置の提
供を目的とするもので物体の正確な位置決めを可
能とする。このため本発明は発光装置と受光装置
の対向光路間を通過移動する被検出物の位置を検
出する位置検出装置において、端部から所定距離
に開口孔を設けた被検出物と対応して前記被検出
物の端部と開口孔位置にそれぞれ発光装置と受光
装置を配設し該それぞれの受光装置の出力信号に
より位置検出する。また前記光路上に対向する発
光装置と受光装置とでなる一方の検出器対を複数
対被検出物の移動路上にそれぞれ隣接する間隔を
少なくとも一方の光路が該被検出物で遮蔽される
間隔に縦配設し、該検出器の出力信号とで位置検
出する。さらには発光装置と受光装置の対向対を
それぞれ所定に移動可能としたことによつてな
り、移動する被検出物の位置を光学的に非接触で
かつ高精度に位置検出できサーボ制御系の制御を
正確におこなうことができる。

以下本発明の実施例につき図面を参照しながら
説明する。なお第１図ないし第３図と同一機能部
分には同一符号を付して示す。

第４図は本発明の一実施例を概略構成ａ、要部
平面図ｂ、各部の信号波形をｃ〜ｆ図に示す。

図において１２は発光装置（第１の発光装
置）、１０ａ，１０ｂは対向光路上に配設された
受光装置、１１はスリツト１１ｂの設けられた物
体、１３は差動増幅回路（第２の電圧発生回
路）、１４は発光装置１２に電流を供給するため
の電源である。また１２′は他の発光装置（第２
の発光装置）で１４′は１２′に電源を供給するた
めの電源、１６ａ，１６ｂ，１６ｃは発光装置と
の対向する光路上に配設された受光装置、１７は
１６ａ，１６ｂ，１６ｃからの検出信号を増幅す
る増幅器と波形整形回路、１８は１７により動作
する電圧発生器（第１の電圧発生回路）、１９は
１７により動作して電圧発生器１８と差動増幅回
路１３との出力を加算する加算器（加算回路）で
ある。このとき上記スリツト１１ｂの中心から部
材の端部１１ａまでの所定距離Ａと二群の検知装
置１２，１２′間A′と１０ａ，１０ｂとの中心位
置から１６ａ，１６ｂ，１６ｃの中心位置までの
距離A″とは等しく設定されている。また受光装
置１６ａ，１６ｂ，１６ｃはｂ図に示すようにス
リツト１１ｂに設けられている部材１１の端面１
１ａ，１１ｃに対し斜めの位置となるように配置
されていてその間隔は互にＴで等間隔ある。

次に上記構成の位置検出装置の機能動作につい
て説明する。スリツト部材１１が矢印１５で示す
ｘ方向へ移動するとそれぞれの光路が遮られｃ図
に示すごとく各受光装置からの検出信号が時間と
共にｘ軸上に得られる。即ち受光装置１６ｃが最
初に遮蔽され次いで１６ｂ，１６ａの順で遮蔽さ
れてイ，ロ，ハのような信号が得られる。この時
１６ｂの受光装置と、スリツト１１ｂの位置にあ
る１０ａ，１０ｂの受光装置が同距離に設定され
ている関係から同期して働くようにしてあるので
１６ｂの受光装置が動作する時はニ図に示すよう
に１０ａ−１０ｂの差動出力はほぼ零となる。１
６ａ〜１６ｃの出力信号は１７で増幅及び波形整
形等を行い２値化される。これらの２値化された
信号をｃ図イ〜ハと対応してｄ図の２値化レベル
信号イ〜ハにそれぞれ示す。即ちイが１６c′、ロ
が１６b′、ハが１６a′である。上記１６b′により
動作する電圧発生器１８は例えばｅ図のロに示す
ように１６b′が１レベルのときロ′図に示す＋の
電圧２３を発生し０レベルのときは−の電圧２４
を発生するようになつている。また１７では１６
c′イと１６a′ハからｄ図ニ２０の信号が得られ
る。

以上によりサーボ制御用の位置信号は上記２０
の信号と１０ａ−１０ｂの信号から２０の信号の
２１と２２（ｄ図）の間では１０ａ−１０ｂの信
号を、２１の手前側では２３の信号を２２より先
では２４の信号を用いてｆ図のように連続した位
置検出信号が容易に得られる。

すなわち、零クロス点以外の部分ではかならず
２３あるいは２４の信号が付加される波形信号と
なるので、第３図ｂを用いて説明したような信号
波形の１６，１７，１８の点を位置検出信号の零
クロス点と見做すことがない。上記信号波形（ｆ
図の１０ａ−１０ｂ）とするには周知の波形成形
回目で各部に於いて適宜増幅する割合を変えるこ
とにより簡単に行うことができる。以上のように
して第３図の場合における零クロス点を複数発生
するようなことなく正確な一定位置を示す信号を
得ることができる。

上記位置検出の検出分解能はスリツトと受光装
置１０ａ，１０ｂにより決まるが受光装置として
一つの受光面を二分割したような形の受光装置と
することにより検出精度をあげることが可能とな
る。第５図にこのような受光装置の一実施例を示
す。この受光装置は分割線２７により二つの受光
面２５，２６が構成されている。このようなこと
は現在の半導体技術によればこの分割線２７をμ
ｍのオーダーで正確に設けることが可能であり、
これを前記の１０ａ，１０ｂの代に配置すること
により受光装置からの差動出力はμｍの移動距離
に対応した値とすることができ高精度なサーボ制
御用の信号として十分に実用となるものである。

更に本発明の別の実施例を第６図に示す。被検
出物の移動する距離によつては使用するスリツト
の設けられている部材の長さを長くしなければな
らないような場合について本実施例を適用すると
スリツトのある部材の長さを移動距離の長さと無
関係に適宜に決めることができる。

図において２８−１から２８−ｎは新たに設置
された発光装置−受光装置の組み合せによる検出
器でありそれらの間隔はそれぞれスリツトのある
部材１１の長さＬより短かく常にどれか１つが遮
蔽された状況にあるように設定されて設置されて
いる。例えば２８−１か２８−２の検出器のいず
れかが遮蔽されていれば検出装置センサ１６ｂよ
り左側に被検出物が位置していることが分り、２
８−３〜２８−ｎのいずれかが遮蔽されていれば
右側に被検出物が位置していることが分かる。従
つてこれら２８−１〜２８−ｎの検出信号で信号
検出装置センサ１６ｂの位置に速やかに移動可能
で、かつこれらの検出器を組み合わせて１６ｂの
検出器とで第４図ｆと全く同じ位置信号を得るこ
とができる。この方法によればスリツトのある部
材の長さを短かくすることが可能となる。なおこ
うした検出器は一つのブロツクとして製作するこ
とも可能である。こうして一体化して作られた検
出器を可動体の移動路上に単数或いは複数の組み
合わせで設置すると位置決めすべき位置の変更等
が容易に行え、しかも設定や調整に要する時間が
大幅に短縮される。

以上説明したように本発明によれば移動する被
検出物の位置を光学的に非接触でしかも高精度に
位置を検出することができる。その検出信号も明
確に識別できるものであるからサーボ制御系に用
いて極めて優れた効果を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の位置検出装置の構成
ａと出力信号をｂに示す。第３図は従来の構成ａ
とその出力信号ｂ、第４図は本発明になる位置検
出装置の一実施例構成ａ、要部平面図ｂ、及び信
号をｃ〜ｆ、第５図は受光装置の一実施例、第６
図は本発明装置の他の実施例構成を示す。 図において、１０ａ，１０ｂは受光装置、１１
は被検出物体、１１ａ，１１ｃは端部、１１ｂは
スリツト、１２，１２′は発光装置、１３は差動
増幅器、１４，１４′は電源、１５は移動方向、
１６ａ，１６ｂ，１６ｃは受光装置、１７は増幅
器及び波形整形回路、１８は電圧発生器、１９は
加算器、２５，２６は受光面、２７は分割線、２
８−１〜２８ｎは検出器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発光装置と受光装置の対向光路間の移動路上
   を通過移動する被検出物の位置を検出する位置検
   出装置において、前記移動路を挾んで第１の発光
   装置に対向して１対の受光装置を移動方向に沿つ
   て順に配設するとともに、前記１対の受光装置か
   ら所定の距離の位置に前記移動路を挾んで第２の
   発光装置に対向して３個の受光装置を移動方向に
   沿つて順に配設し、かつ、前記３個の受光装置の
   内の中央の受光装置の出力レベルに応じて出力レ
   ベルが変化する第１の電圧発生回路と、前記１対
   の受光装置の出力の差分の電圧を発生する第２の
   電圧発生回路と、端部から前記所定距離に開口孔
   を設けた被検出物の該端部を前記３個の受光装置
   により最初に検出された後、最後の受光装置によ
   り検出されるまでの期間中は前記第２の電圧発生
   回路の出力を生ぜしめ、他の期間中は、前記第１
   の電圧発生回路の出力を生ぜしめる加算回路を備
   えたことを特徴とする位置検出装置。 ２ 前記第１の発光装置、第２の発光装置と前記
   １対の受光装置、３個の受光装置の対向対をそれ
   ぞれ所定に移動可能としたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の位置検出装置。