JPH0123048B2 - - Google Patents
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- JPH0123048B2 JPH0123048B2 JP9706481A JP9706481A JPH0123048B2 JP H0123048 B2 JPH0123048 B2 JP H0123048B2 JP 9706481 A JP9706481 A JP 9706481A JP 9706481 A JP9706481 A JP 9706481A JP H0123048 B2 JPH0123048 B2 JP H0123048B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、比較的大きな移動距離を高い分解能
と精度で測定する装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for measuring relatively large travel distances with high resolution and accuracy.
比較的小さな移動距離の測定器には、リニアゲ
ージ、マグネスケール、インダクトシンなどがあ
り、いずれも1〜10μm内外の高い分解能と精度
とを備えている。これらの構成は、スリツト、磁
極、コイルなどの発信部が微小な等ピツチに配列
されたスケールに対して、光源と受光素子、磁束
応答形ヘツド、コイルなどの受信部を二つ有する
検出器を対向させたものであり、その二つの受信
部は、前記発信部の適宜個を間に互にその発信部
ピツチの1/4だけずらされている。したがつて、
スケールと検出器が相対的に発信部の1ピツチ分
だけ移動させられるごとに、検出器の各受信部に
は周期的出力が発生することになり、互の周期的
出力は90度(機械的距離は発信部ピツチの1/4)
の位相差を持つことになる。 Measuring instruments with relatively small travel distances include linear gauges, Magnescales, and Inductosin, all of which have high resolution and precision within the range of 1 to 10 μm. These configurations are based on a scale in which transmitting parts such as slits, magnetic poles, and coils are arranged at minute equal pitches, and a detector having two receiving parts such as a light source, a light receiving element, a magnetic flux responsive head, and a coil. The two receivers are arranged opposite each other, and the appropriate transmitters are offset from each other by 1/4 of the pitch of the transmitter. Therefore,
Each time the scale and detector are moved relative to each other by one pitch of the transmitting section, a periodic output will be generated at each receiving section of the detector, and the periodic outputs will be 90 degrees (mechanical) from each other. Distance is 1/4 of transmitter pitch)
It will have a phase difference of .
そこで、この二つの周期的出力を方向判別部に
導入し、一方の周期的出力を基準にした他方の周
期的出力の位相の進み、遅れを判別することによ
りスケールと検出器の相対的移動方向に応じた判
別出力を発生させ、その判別出力に応じ、前記の
周期的出力またはそれを逓倍部を介して逓倍した
出力を計数部の加算、減算入力端に切換導入する
ことにより、スケールと検出器の相対移動距離を
計数部の計数値に変換するようにしたものであ
る。 Therefore, by introducing these two periodic outputs into the direction determining section and determining the phase advance or lag of the other periodic output with respect to one periodic output as a reference, the relative movement direction of the scale and the detector is determined. By generating a discrimination output according to the discrimination output, and switching the periodic output or the output obtained by multiplying it via the multiplication section to the addition and subtraction input terminals of the counting section, scale and detection can be performed. The relative moving distance of the container is converted into the count value of the counter.
しかして、上記の測定器の測定分解能は、計数
部の1カウントが表わす移動距離であり、これは
発信部の配列ピツチと、その配列ピツチ移動ごと
に検出器に発生する周期的出力の逓倍率によつて
定まる。したがつて、原理的には、発信部の配列
ピツチをできる限り微小にし、かつ、逓倍率を大
にすれば、より高分解能測定が可能となるが、精
度を確保するには、さらに、そのピツチの形成と
逓倍を正確に行う必要がある。 Therefore, the measurement resolution of the above-mentioned measuring device is the moving distance represented by one count of the counting section, and this is determined by the array pitch of the transmitter and the multiplication rate of the periodic output generated in the detector each time the array pitch moves. Determined by. Therefore, in principle, it is possible to perform higher resolution measurements by making the array pitch of the transmitter as small as possible and increasing the multiplication factor, but in order to ensure accuracy, it is necessary to It is necessary to form the pitch and multiply accurately.
ところで、このように微小ビツチで発信部を形
成する場合、スケールが長尺になればなる程、そ
の製作装置の問題も含めて技術的にも、経剤的に
も困難度が増し、現状では、比較的小さな移動距
離の測定用のものしか高精度、高分解能の測定器
はみあたらない。 By the way, when forming a transmitting part using minute bits like this, the longer the scale, the more difficult it becomes both technically and pharmaceutically, including problems with the manufacturing equipment. The only high-precision, high-resolution measuring instruments available are those for measuring relatively small travel distances.
本発明は、上記欠点を除き、高精度に、かつ微
小ビツチで発信部の製作が行える比較的短尺のス
ケールを利用し、そのスケールの長手方向には、
スケール全長より短い適宜の間隔で複数個の検出
器を配列し、隣合つた位置に配置された検出器の
周期的出力を切換制御部と位相ずれ演算部に各導
入して両検出器の周期的出力の有無に応じた切換
出力と両検出器の周期的出力の位相ずれに対応し
たずれ距離出力とを発生させ、前記切換出力に応
じて計数部と接続する検出器または逓倍部を選択
的に切換えると共に、その切換の前後の検出器間
における前記ずれ距離出力を計数部に加え、切換
の前後の検出器間における配設位置誤差に起因す
る発信部ピツチ以内のずれ距離の補正を行なうよ
うにしたものである。以下、リニアゲージを例に
とり、本発明の実施例について詳細に説明する。 The present invention eliminates the above-mentioned drawbacks and utilizes a relatively short scale that allows the production of a transmitting section with high precision and minute bits, and in the longitudinal direction of the scale,
A plurality of detectors are arranged at appropriate intervals shorter than the entire length of the scale, and the periodic outputs of the detectors placed adjacent to each other are introduced into the switching control section and the phase shift calculation section to calculate the period of both detectors. A switching output corresponding to the presence or absence of a digital output and a shift distance output corresponding to a phase shift between the periodic outputs of both detectors are generated, and a detector or a multiplier connected to the counting section is selectively selected according to the switching output. At the same time, the output of the deviation distance between the detectors before and after the switching is added to the counting section to correct the deviation distance within the transmitter pitch caused by the installation position error between the detectors before and after the switching. This is what I did. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail using a linear gauge as an example.
これは、比較的短尺のスケールを利用し、それ
による測定器が備える分解能、精度のもとで、そ
の約2倍の移動距離を測定するようにしたもので
ある。 This uses a relatively short scale, and measures approximately twice the travel distance under the resolution and accuracy of the measuring instrument.
第1図において、リニアゲージは、スピンドル
4を筐体5に上下方向のみに移動自在に支承して
そのスピンドル4の下部を筐体5の下面から突出
させ、その筐体5内においては、スリツトを等ピ
ツチPで配列したスケール1をスピンドル4に固
定し、そのスケール1を挾んで対向する状態に光
源と受光素子の対23と21および24と22を
筐体5の内壁に固定し、その受光素子21,22
の対向面には、スケール1と同じピツチの適宜数
のスリツトを有する検出スリツト板25を固定
し、この光源と受光素子の対23と21および2
4と22の配置間隔を前記のスリツトピツチPの
(n+1/4)P〔ただし、nは整数で受光素子の大
きさにより定まる適宜の数〕としたものである。 In FIG. 1, the linear gauge has a spindle 4 supported in a housing 5 so as to be movable only in the vertical direction, the lower part of the spindle 4 protruding from the bottom surface of the housing 5, and a slit in the housing 5. A scale 1 arranged at an equal pitch P is fixed to the spindle 4, and pairs of light sources and light receiving elements 23 and 21 and 24 and 22 are fixed to the inner wall of the casing 5, facing each other with the scale 1 sandwiched between them. Light receiving elements 21, 22
A detection slit plate 25 having an appropriate number of slits with the same pitch as the scale 1 is fixed on the opposing surface of the scale 1, and the light source and light receiving element pairs 23, 21 and 2
4 and 22 is set to (n+1/4)P of the slit pitch P (where n is an integer and is an appropriate number determined depending on the size of the light receiving element).
したがつて、上記のリニアゲージにおいては、
前記光源と受光素子の対23と21および24と
22、それにこれらと対向する検出スリツト板2
5が検出器2となり、また、その各対が受信部と
なり、スケール1のスリツトが発信部となる。 Therefore, in the above linear gauge,
the light source and light receiving element pairs 23 and 21 and 24 and 22, and the detection slit plate 2 facing them;
5 serves as a detector 2, each pair thereof serves as a receiving section, and the slit of scale 1 serves as a transmitting section.
この検出器1の上方には、検出器1と同様の構
成要素すなわち、互に(n+1/4)P隔てて配設
された2対の光源と受光素子33と31および3
4と32、受光素子31,32の対向面に固定さ
れた検出スリツト板35からなる検出器3が配置
され、両検出器3と2の配設間隔は、前記スケー
ル1の全長Lよりも短かく、検出器2の下側の受
光素子21と検出器3の上側の受光素子31の間
隔が略Lとなつている。 Above this detector 1, there are components similar to those of the detector 1, namely, two pairs of light sources and light receiving elements 33, 31 and 3 arranged at (n+1/4)P distance from each other.
4 and 32, and a detector 3 consisting of a detection slit plate 35 fixed to the opposing surface of the light receiving elements 31 and 32 is disposed. Thus, the distance between the light receiving element 21 on the lower side of the detector 2 and the light receiving element 31 on the upper side of the detector 3 is approximately L.
以上のものにおいて、スケール1と検出器2が
対向している第1図の状態からスピンドル1が上
方(または下方)に移動すると、スケール1も一
体的に移動し、スケール1上のスリツトと検出ス
リツト板25のスリツトによつて形成されるモア
レじまが、そのスリツトピツチ移動ごとに周期的
に変化することになり、光源23,24から受光
素子21,22に達する光量が周期的に変化して
受光素子21,22には、スケール1がそのスリ
ツトピツチ移動するごとに周期的に変化する電圧
出力が発生する。この受光素子21,22に発生
する電圧出力の波形は、正弦波状であり、両素子
21,22に配設位置が異なる結果、互に90度の
位相差を持つている。そして、スケール1が上方
に移動する場合と下方に移動する場合とでは、一
方の電圧出力に対する他方の電圧出力の位相は90
度分反転することになる。 In the above system, when the spindle 1 moves upward (or downward) from the state shown in FIG. The moire fringes formed by the slits of the slit plate 25 change periodically as the slit pitch moves, and the amount of light reaching the light receiving elements 21 and 22 from the light sources 23 and 24 changes periodically. The light receiving elements 21 and 22 generate a voltage output that changes periodically each time the scale 1 moves through its slit pitch. The waveforms of the voltage outputs generated in the light receiving elements 21 and 22 are sinusoidal, and as a result of the arrangement positions of the elements 21 and 22 being different, they have a phase difference of 90 degrees. When scale 1 moves upward and downward, the phase of one voltage output with respect to the other voltage output is 90
It will be reversed by a degree.
次に、スケール1がスピンドル1の移動に伴つ
てさらに上方に移動し、検出器3の下方の受光素
子31と対向すると、前記と同様にして受光素子
31には周期的電圧出力が発生し始め、続いてそ
れより1/4ピツチ上方にさらにスケール1が移動
すると、スケール1は上方の受光素子32と対向
して、それから周期的電圧出力が発生し始める。
そして、さらにスケール1が上方に移動すると、
スケール1の下端が検出器2の下側の受光素子2
1、続いて上側の受光素子22の配置位置を通り
抜ける結果、受光素子21,22の電圧出力は一
定となる。 Next, when the scale 1 moves further upward with the movement of the spindle 1 and faces the light receiving element 31 below the detector 3, a periodic voltage output begins to be generated in the light receiving element 31 in the same manner as described above. Then, when the scale 1 moves further upward by 1/4 pitch, the scale 1 faces the upper light-receiving element 32, and a periodic voltage output starts to be generated.
Then, when scale 1 moves further upwards,
The lower end of the scale 1 is the light receiving element 2 below the detector 2.
1. As a result of passing through the arrangement position of the upper light receiving element 22, the voltage output of the light receiving elements 21 and 22 becomes constant.
以上の結果、各検出器2,3において、受光素
子21と22,31と32に発生する周期的な電
圧出力の一方を基準にした他方の進み、遅れを検
出することにより、スピンドル4の移動方向が判
別されることになり、また、両検出器2,3の受
光素子21,22,31,32の電圧出力の有無
を検出すると、スケール1と対向している検出器
が判別されることになる。 As a result of the above, each of the detectors 2 and 3 detects the advance or delay of one of the periodic voltage outputs generated in the light receiving elements 21 and 22, 31 and 32 with respect to the other, thereby moving the spindle 4. The direction will be determined, and if the presence or absence of voltage output of the light receiving elements 21, 22, 31, and 32 of both detectors 2 and 3 is detected, the detector facing the scale 1 will be determined. become.
また、検出器2,3の下側または上側の受光素
子どうし21と31または22と32の位相ずれ
を検出すると、検出器2と3の初期の配設位置誤
差によるスリツトピツチ以内のずれ距離が求めら
れることになる。 In addition, when detecting the phase shift between the light receiving elements 21 and 31 or 22 and 32 on the lower or upper side of the detectors 2 and 3, the shift distance within the slit pitch due to the initial placement position error of the detectors 2 and 3 can be calculated. It will be done.
次に、上記の周期的出力の有無の検出結果によ
り、計数部と接続される検出器を切換え、各検出
器における二つの周期的電圧出力間の位相の進
み、遅れの検出結果により、計数部での加、減計
数を切換え、さらに、検出器の切換時には、両検
出器の配設位置誤差により出じたずれ距離を補正
する必要がある。 Next, depending on the detection result of the presence or absence of the periodic output described above, the detectors connected to the counter are switched, and the counter In addition, when switching between detectors, it is necessary to correct the deviation distance caused by the error in the placement of both detectors.
以下、その処理回路について説明する。 The processing circuit will be explained below.
第2図において、前記検出器2,3の各受光素
子21,22,23,24に発生した周期的な電
圧出力は、波形整形部6,7,8,9により矩形
波に整形された後、波形整形部6,7の出力は、
逓倍部11と方向判別部12に、また、波形整形
部8,9の出力は、逓倍部14と方向判別部にそ
れぞれ導入される。逓倍部11,13では、それ
ぞれ入力矩形波の立上り、立下りを微分して合成
することにより4逓倍したパルス出力を形成し、
切換制御部の切換部17にそれぞれ送出し、ま
た、方向判別部12,14では、それぞれ波形整
形部6,8の出力を基準にした波形整形部7,8
の出力の位相を検出し、位相が遅れている場合の
み判別出力を切換部17に送出する。他方、切換
制御部の切換出力発生部16には波形整形部6と
9の出力、すなわち、検出器1の下側の受光素子
21と検出器2の上側の受光素子32の周期的出
力を整形した出力が導入されている。この両整形
出力は90度の位相差を持つており、したがつて、
第3図aに示すように、スケール1が検出器2か
ら検出器3の方向に移動して検出器3と対向する
と、以後、受光素子21に出力が発生してから90
度の位相遅れで受光素子32に出力が発生し、逆
に、bに示すように、スケール1が検出器3から
検出器2の方向に移動して検出器2と対向する
と、以後、受光素子32に出力が発生してから90
度の位相遅れで受光素子21に出力が発生するこ
とになる。この切換出力発生部16は、この受光
素子21と32に共に出力が発生する状態になる
に際しての両受光素子21,32の出力の発生時
期を判別するものであり、受光素子21の出力の
発生後に受光素子32の出力が発生した場合に
は、以後切換出力を切換部17に送出させ、前記
と逆に受光素子32の出力発生後に受光素子21
に出力が発生した場合には、切換出力の送出を停
止させる。 In FIG. 2, the periodic voltage output generated in each of the light receiving elements 21, 22, 23, 24 of the detectors 2, 3 is shaped into a rectangular wave by waveform shaping sections 6, 7, 8, 9. , the outputs of the waveform shaping sections 6 and 7 are:
The outputs of the waveform shaping sections 8 and 9 are introduced into the multiplication section 11 and the direction discrimination section 12, and the outputs of the waveform shaping sections 8 and 9 are introduced into the multiplication section 14 and the direction discrimination section, respectively. In the multipliers 11 and 13, the rising and falling edges of the input rectangular waves are differentiated and combined to form a pulse output multiplied by 4,
The output is sent to the switching unit 17 of the switching control unit, and the direction determining units 12 and 14 output signals to the waveform shaping units 7 and 8 based on the outputs of the waveform shaping units 6 and 8, respectively.
detects the phase of the output, and sends a discrimination output to the switching unit 17 only when the phase is delayed. On the other hand, the switching output generating section 16 of the switching control section shapes the outputs of the waveform shaping sections 6 and 9, that is, the periodic outputs of the lower light receiving element 21 of the detector 1 and the upper light receiving element 32 of the detector 2. output has been introduced. Both shaped outputs have a phase difference of 90 degrees, and therefore,
As shown in FIG. 3a, when the scale 1 moves from the detector 2 to the detector 3 and faces the detector 3, an output is generated at the light receiving element 21 and then 90
An output is generated at the light-receiving element 32 with a phase delay of 100 degrees, and conversely, as shown in b, when the scale 1 moves from the detector 3 to the detector 2 and faces the detector 2, the light-receiving element 32 90 after the output occurs on 32
An output is generated at the light-receiving element 21 with a phase delay of degrees. This switching output generation section 16 determines the generation timing of the outputs of both the light receiving elements 21 and 32 when both the light receiving elements 21 and 32 are in a state where outputs are generated. When the output of the light receiving element 32 is generated later, the switching output is sent to the switching unit 17, and in the opposite way, after the output of the light receiving element 32 is generated, the switching output is sent to the switching unit 17.
If an output occurs, the transmission of the switching output is stopped.
この結果、前記第3図aの状態後、スケール1
がさらに検出器3の方向に移動し続ける間は切換
出力が発生し続け、また、その後、スケール1が
検出器2の方向に移動し、前記第3図bの状態に
達した後は、切換出力の送出が停止され、以後再
びスケール1が検出器3の方向に移動して(a)の状
態となるまでは切換出力は送出されないことにな
る。 As a result, after the state shown in FIG. 3a, scale 1
The switching output continues to be generated while the scale 1 continues to move toward the detector 3, and after that, after the scale 1 moves toward the detector 2 and reaches the state shown in FIG. 3b, the switching output continues. Sending out the output is stopped, and thereafter, no switching output is sent out until the scale 1 moves toward the detector 3 again and enters the state shown in (a).
前記の切換部17は、この切換出力発生部16
の切換出力および前記方向判別部12,14の各
判別出力に応じて逓倍部11,13のパルス出力
の導通を選択的に切換えることになり、以下、そ
の詳細を第4図により説明する。 The switching section 17 is connected to this switching output generating section 16.
The conduction of the pulse outputs of the multipliers 11 and 13 is selectively switched in accordance with the switching output of and the discrimination outputs of the direction discrimination sections 12 and 14, and the details will be explained below with reference to FIG.
図において、アンドゲート71,72には、そ
れぞれ前記逓倍部11,13の逓倍パルスが導入
され、その導通はそれぞれ前記切換信号発生部1
6の切換出力の反転出力、切換出力により制御さ
れている。したがつて、アンドゲート71は、切
換出力の送出が停止されている間導通して逓倍パ
ルスを次のアンドゲート73,74に送出し、ア
ンドゲート72は、切換出力が送出される間導通
して逓倍パルスを次のアンドゲート75,76に
送出することになる。すなわち、スケール1が第
3図aの位置から検出器3と対向して移動する間
は、検出器3の周期的出力を逓倍したパルスが送
出され、スケール1が第3図bの位置から検出器
2と対向して移動する間は、検出器2の周期的出
力を逓倍したパルスが送出されることになる。 In the figure, the multiplied pulses from the multipliers 11 and 13 are introduced into the AND gates 71 and 72, respectively, and their conduction is controlled by the switching signal generator 1, respectively.
It is controlled by the inverted output and switching output of the switching output No. 6. Therefore, the AND gate 71 is conductive while the transmission of the switching output is stopped and transmits the multiplied pulse to the next AND gates 73 and 74, and the AND gate 72 is conductive while the switching output is being transmitted. Then, the multiplied pulse is sent to the next AND gates 75 and 76. That is, while the scale 1 moves from the position shown in FIG. 3a to face the detector 3, a pulse obtained by multiplying the periodic output of the detector 3 is sent out, and the scale 1 detects the signal from the position shown in FIG. 3b. While moving opposite the detector 2, a pulse that is a multiplication of the periodic output of the detector 2 is sent out.
次に、アンドゲート73と74,75と76の
導通は、それぞれ方向判別部12,14の判別出
力により制御されることになり、アンドゲート7
3,75は判別出力が送出される間導通し、アン
ドゲート74,76は判別出力の送出が停止され
ている間導通してそれぞれそこに導入される前記
逓倍パルスを通過させる。この場合、判別出力は
前記したように、スケール1が上方に移動中送出
されるので、結局、アンドゲート73,75は、
スケール1が上方に移動する間導通し、アンドゲ
ート74,76はスケール1が下方に移動する間
導通し、このとき、スケール1が検出器2と対向
していれば、その移動方向に応じてアンドゲート
73または74から逓倍パルスが送出され、スケ
ール1が検出器3と対向していれば、その移動方
向に応じてアンドゲート75または76から逓倍
パルスが送出されることになる。以下、スケール
1の上方への移動中にアンドゲート73または7
5を通過する逓倍パルスは、オア回路77を介し
て計数部18の加算端子に入力され、スケールの
下方への移動中にアンドゲート74または76を
通過する逓倍パルスはオア回路78を介して計数
部18の減算端子に入力され、それぞれ加算また
は減算計数されることになる。 Next, the conduction of the AND gates 73 and 74, and the conduction of the AND gates 75 and 76 are controlled by the discrimination outputs of the direction discrimination sections 12 and 14, respectively.
3 and 75 are conductive while the discrimination output is being sent out, and AND gates 74 and 76 are conductive while the discrimination output is being stopped, allowing the multiplied pulses introduced therethrough to pass through. In this case, as described above, the discrimination output is sent out while scale 1 is moving upward, so the AND gates 73 and 75 end up
The AND gates 74 and 76 are conductive while the scale 1 is moving upward, and the AND gates 74 and 76 are conductive while the scale 1 is moving downward. A multiplied pulse is sent out from AND gate 73 or 74, and if scale 1 faces detector 3, a multiplied pulse is sent out from AND gate 75 or 76 depending on the direction of movement. Below, during the upward movement of scale 1, AND gate 73 or 7
The multiplied pulse passing through the AND gate 74 or 76 is inputted to the addition terminal of the counting section 18 via the OR circuit 77, and the multiplied pulse passing through the AND gate 74 or 76 during the downward movement of the scale is counted via the OR circuit 78. The signals are input to the subtraction terminal of the unit 18, and are added or subtracted.
次に、19は位相ずれ演算部であり、前記波形
整形部6と8,7と9の各出力を入力し、その各
出力どうしの位相ずれ時間と周期を測定すると共
に、その比を演算することにより検出器2と3の
配設時のずれ距離を算出し、記憶する演算回路、
記憶回路とよりなる。このずれ距離は、あらかじ
めスピンドル4の下端を等速カムに押付けてスピ
ンドル4を等速で上方に移動させ、スケール1が
両検出器2,3と対向した位置において測定され
る前記位相ずれ時間と周期から算出され、これ
は、検出器2と3の配設距離の誤差(受光素子2
1と31および22と32の間隔はスリツトピツ
チの整数倍に設定しなければならないが、設定時
にずれが生じることは避けられず、ピツチが微小
になるとそれを機械的に調整することも難しい)
に相当する。以下、この記憶されたずれ距離は、
前記の切換出力が送出される間、計数部18に加
えられ、切換出力の送出が停止された際には除か
れることになる。 Next, 19 is a phase shift calculating section, which inputs each output of the waveform shaping sections 6 and 8, 7 and 9, measures the phase shift time and period of each output, and calculates the ratio thereof. an arithmetic circuit that calculates and stores the deviation distance when the detectors 2 and 3 are arranged;
It consists of a memory circuit. This shift distance is determined by pressing the lower end of the spindle 4 against a constant velocity cam in advance, moving the spindle 4 upward at a constant velocity, and then measuring the phase shift time at a position where the scale 1 faces both the detectors 2 and 3. This is calculated from the period, and this is due to the error in the installation distance between detectors 2 and 3 (light receiving element 2
The spacing between 1 and 31 and between 22 and 32 must be set to an integral multiple of the slit pitch, but it is inevitable that deviations will occur during setting, and when the pitch becomes minute, it is difficult to adjust it mechanically.)
corresponds to Below, this memorized deviation distance is
It is added to the counting section 18 while the switching output is being sent out, and is removed when the switching output is stopped being sent out.
以上のものにおいて、いま、第1図に示すよう
にスケール1が検出器2と対向した状態で、スピ
ンドル4の上方への移動に伴つて上方に移動する
と、受光素子21,22は周期的出力が発生し、
逓倍部11によつてそれは4逓倍される。このと
き、検出器3の受光素子32には周期的出力が発
生していないので、切換出力発生部16から切換
出力は送出されず、アンドゲート71(第4図)
が導通して前記逓倍パルスがアンドゲート73,
74に加えられるが、方向判別部12から判別出
力が送出される結果、アンドゲート73のみが導
通し、そこを通過した逓倍パルスがオア回路77
を介して計数部18の加算端子に加えられ、逓倍
パルスの加算計数が行われる。したがつて、スピ
ンドル4がスケール1のスリツトピツチの1/4だ
け移動するごとに計数部18の計数値は1カウン
トづつ増加する。この状態からスピンドル4がさ
らに上方に移動し、スケール1が検出器3と対向
し、その上方の愛光素子32に周期的出力が発生
すると、切換出力発生部16から切換出力が送出
されることになり、アンドゲート72を導通し、
アンドゲート71を遮断する。この結果、検出器
3の受光素子31,32に発生する周期的出力を
逓倍部13により逓倍したパルスがアンドゲート
75,76に加えられるが、方向判別部14から
判別出力が送出されているのでアンドゲート75
のみが導通し、そこを通過したパルスがオア回路
77を介して計数部18の加算端子に加えられ、
その逓倍パルスの計数が行われる。したがつて、
スピンドルの移動距離がスケール1の全長を越え
ても連続的にその移動距離に応じて計数部18の
計数値が増加することになる。また、この切換出
力の送出と同時に位相ずれ演算部19に記憶され
ているずれ距離も計数部18に加算される。 In the above system, when the scale 1 is facing the detector 2 as shown in FIG. 1 and moves upward along with the upward movement of the spindle 4, the light receiving elements 21 and 22 periodically output occurs,
It is multiplied by 4 by the multiplier 11. At this time, since no periodic output is generated in the light receiving element 32 of the detector 3, no switching output is sent out from the switching output generator 16, and the AND gate 71 (FIG. 4)
becomes conductive and the multiplied pulse passes through the AND gate 73,
74, but as a result of the discrimination output being sent from the direction discrimination section 12, only the AND gate 73 becomes conductive, and the multiplied pulse that passes through it is sent to the OR circuit 77.
The signal is added to the addition terminal of the counting unit 18 via the pulse generator 18, and the multiplied pulses are added and counted. Therefore, each time the spindle 4 moves by 1/4 of the slit pitch of the scale 1, the count value of the counter 18 increases by one count. When the spindle 4 moves further upwards from this state, the scale 1 faces the detector 3, and a periodic output is generated in the love light element 32 above it, a switching output is sent out from the switching output generator 16. , the AND gate 72 becomes conductive,
AND gate 71 is shut off. As a result, a pulse obtained by multiplying the periodic output generated in the light-receiving elements 31 and 32 of the detector 3 by the multiplier 13 is applied to the AND gates 75 and 76, but since the discrimination output is sent from the direction discrimination section 14, and gate 75
only conducts, and the pulse that passes through it is applied to the addition terminal of the counting section 18 via the OR circuit 77,
The multiplied pulses are counted. Therefore,
Even if the moving distance of the spindle exceeds the entire length of the scale 1, the count value of the counting section 18 will continuously increase in accordance with the moving distance. Further, at the same time as this switching output is sent out, the shift distance stored in the phase shift calculating section 19 is also added to the counting section 18.
次に、この状態からスピンドル4が下方に移動
させられ始めると、方向判別部14から判別出力
が送出されなくなり、アンドゲート75が遮断
し、アンドゲート76が導通してアンドゲート7
2から導入される逓倍パルスをオア回路78を介
して計数部18の減算端子に送り、減算計数を行
わせることになる。したがつて、以後、スピンド
ルの下降距離に応じて計数部18の計数値は減少
していくことになる。 Next, when the spindle 4 starts to be moved downward from this state, the direction determining section 14 no longer sends out the determination output, the AND gate 75 is cut off, the AND gate 76 is conductive, and the AND gate 7
The multiplied pulse introduced from 2 is sent to the subtraction terminal of the counting section 18 via the OR circuit 78 to perform subtraction counting. Therefore, from now on, the count value of the counting unit 18 will decrease in accordance with the descending distance of the spindle.
続いて、さらにスピンドル4が下方に移動させ
られ、スケール1が検出器2と対向し、その下側
の受光素子21に周期的出力が発生すると、切換
出力発生部16からの切換出力の送出が停止し、
アンドゲート71が導通し、アンドゲート72が
遮断される。この結果、検出器2の周期的出力を
逓倍部11により逓倍したパルスがアンドゲート
73,74に加えられることになるが、このとき
方向判別部12からは判別出力が送出されないの
で、アンドゲート74のみが導通し、そこを通過
したパルスがオア回路78を介して計数部18の
減算端子に加えられ、減算計数されることにな
る。したがつて、スピンドル4がその全長を越え
る距離だけ下方に移動しても連続的にその移動距
離に応じて計数部18の計数値が減少することに
なる。また、この切換出力の送出停止と同時に、
位相ずれ演算部19から計数部18に加えられて
いたずれ距離は減算されることになる。 Subsequently, when the spindle 4 is further moved downward, the scale 1 faces the detector 2, and a periodic output is generated in the light receiving element 21 below, the switching output generation section 16 stops sending out the switching output. stop,
AND gate 71 becomes conductive and AND gate 72 is cut off. As a result, a pulse obtained by multiplying the periodic output of the detector 2 by the multiplier 11 is applied to the AND gates 73 and 74, but since no discrimination output is sent from the direction discriminator 12 at this time, the AND gate 74 The pulse that has passed therethrough is applied to the subtraction terminal of the counting section 18 via the OR circuit 78, and is subtracted and counted. Therefore, even if the spindle 4 moves downward by a distance exceeding its entire length, the count value of the counting section 18 will continuously decrease in accordance with the moving distance. Also, at the same time as this switching output stops sending out,
The shift distance added to the counting section 18 from the phase shift calculating section 19 is subtracted.
以上の計果、スピンドル4の移動距離は、スケ
ール1の全長の約2倍の距離にわたつて連続的に
計数部18の計数値に変換されることになる。 As a result of the above, the moving distance of the spindle 4 is continuously converted into the count value of the counting unit 18 over a distance approximately twice the total length of the scale 1.
なお、上記実施例においては、スケール1の全
長の約2倍の移動距離を測定するものを例示した
が、検出器をさらに増加して上方に配列し、か
つ、隣合う検出器について前記と同様の切換を行
うことにより測定範囲は拡張される。 In addition, in the above-mentioned embodiment, an example was shown in which the movement distance is approximately twice the total length of the scale 1, but the number of detectors is further increased and arranged upward, and adjacent detectors are arranged in the same manner as above. The measurement range is expanded by switching.
また、上記実施例は本発明をリニアゲージに実
施した場合であるが、受信部の配列されたスケー
ルに対して2つの受信部からなる検出器を対向さ
せてその相対的な移動距離を測定する移動距離測
定器には前記と同様に実施できる。 Furthermore, although the above embodiment is a case in which the present invention is applied to a linear gauge, a detector consisting of two receivers is placed opposite to a scale in which the receivers are arranged, and the relative moving distance is measured. The moving distance measuring device can be implemented in the same manner as described above.
また、上記実施例においては、検出器2,3に
発生する出力を4逓倍する場合につき例示した
が、必要な測定分解能と精度により逓倍部を省略
したり、あるいは逆にさらに多逓倍するようにし
てもよい。 Further, in the above embodiment, the case where the outputs generated in the detectors 2 and 3 are multiplied by 4 is illustrated, but depending on the required measurement resolution and accuracy, the multiplier section may be omitted, or conversely, the output may be further multiplied. It's okay.
また、上記実施例においては、位相ずれ演算部
の演算を周期的出力間の位相ずれ時間と周期的出
力の周期の比としたが、受光素子21,22,3
1,32に発生する電圧出力を同時にサンプルホ
ールドし、その電圧V21,V22,V31,V32から次
の演算式により位相ずれθを算出し、ずれ距離を
求めるようにしても同様である。 In addition, in the above embodiment, the calculation of the phase shift calculation section is performed using the ratio of the phase shift time between the periodic outputs and the period of the periodic outputs, but the light receiving elements 21, 22, 3
The same result can be obtained by simultaneously sampling and holding the voltage outputs generated at 1 and 32, calculating the phase shift θ from the voltages V 21 , V 22 , V 31 , and V 32 using the following formula to find the shift distance. be.
θ=tan-1(V31/V32)−tan-1 (V21/V22)
以上のとおりであり、本発明は、高分解能、高
精度に発信部が配列される短尺スケールに対し
て、その長手方向にスケール全長より短い間隔で
複数個の検出器を配列し、隣合つた検出器とスケ
ールとの対向状態に応じて計数する検出器の周期
的出力を切換えると共に、その切換時には切換前
後の検出器間の位相ずれ距離を補正するので、ス
ケール全長より大きな移動距離まで連続的に、か
つ高精度、高分解能で測定することができる。 θ = tan -1 (V 31 /V 32 ) - tan -1 (V 21 /V 22 ) As described above, the present invention is applicable to short scales in which transmitting parts are arranged with high resolution and high precision. , a plurality of detectors are arranged in the longitudinal direction at intervals shorter than the entire length of the scale, and the periodic output of the counting detector is switched depending on the facing state of the adjacent detector and the scale, and when switching is performed, the output is switched. Since the phase shift distance between the front and rear detectors is corrected, it is possible to continuously measure with high accuracy and resolution up to a moving distance greater than the entire length of the scale.
第1図は本発明をリニアゲージに実施した例を
示す要部の斜視図、第2図は本発明の処理回路の
実施例を示すブロツク線図、第3図は検出器とス
ケールとの対向関係を表わすモデル図、第4図は
第3図の切換部の実施例を示すブロツク線図であ
る。
1:スケール、2,3:検出器、21,22,
31,32:受光素子、23,24,33,3
4:光源、25,35:検出スリツト板、11,
13:逓倍部、16:切換出力発生部、17:切
換部、18:計数部、19:位相ずれ演算部。
Fig. 1 is a perspective view of essential parts showing an example of implementing the present invention in a linear gauge, Fig. 2 is a block diagram showing an embodiment of the processing circuit of the present invention, and Fig. 3 shows the opposing view of a detector and a scale. A model diagram showing the relationship, FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the switching section of FIG. 3. 1: Scale, 2, 3: Detector, 21, 22,
31, 32: Light receiving element, 23, 24, 33, 3
4: light source, 25, 35: detection slit plate, 11,
13: Multiplication section, 16: Switching output generation section, 17: Switching section, 18: Counting section, 19: Phase shift calculation section.
Claims (1)
出器と対向させ、スケールと検出器が相対的に一
定距離移動するごとに検出器に発生する周期的出
力を取出し、その周期的出力またはそれを逓倍部
を介して逓倍した出力を計数部により計数させる
移動距離測定器において、前記検出器を複数個と
し、その各検出器はスケールの長手方向にスケー
ル全長より短い間隔で配列し、隣合つた位置に配
列した検出器の周期的出力を切換制御部と位相ず
れ演算部に各導入して両検出器の周期的出力の有
無に応じた切換出力と両検出器の周期的出力の位
相ずれに対応したずれ距離出力とを発生させ、前
記切換出力に応じて計数部と接続する検出器また
は逓倍部を選択的に切換えると共に、その切換の
前後の検出器間における前記ずれ距離出力を計数
部に加えることを特徴とする移動距離測定器。1. A scale with transmitting parts arranged in minute pitches is placed opposite the detector, and each time the scale and the detector move a certain distance relative to each other, the periodic output generated in the detector is extracted, and the periodic output or the multiplication of the periodic output is obtained. In a moving distance measuring device in which the output multiplied through the scale is counted by the counting section, there are a plurality of said detectors, each of which is arranged in the longitudinal direction of the scale at an interval shorter than the entire length of the scale. The periodic outputs of the detectors arranged in the above are introduced into the switching control section and the phase shift calculation section to correspond to the switching output depending on the presence or absence of periodic outputs of both detectors and the phase shift between the periodic outputs of both detectors. selectively switches a detector or a multiplier connected to the counter according to the switching output, and adds the shift distance output between the detectors before and after the switching to the counter. A moving distance measuring device characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9706481A JPS57211012A (en) | 1981-06-22 | 1981-06-22 | Measuring device for moving distance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9706481A JPS57211012A (en) | 1981-06-22 | 1981-06-22 | Measuring device for moving distance |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57211012A JPS57211012A (en) | 1982-12-24 |
| JPH0123048B2 true JPH0123048B2 (en) | 1989-04-28 |
Family
ID=14182212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9706481A Granted JPS57211012A (en) | 1981-06-22 | 1981-06-22 | Measuring device for moving distance |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57211012A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4138298A1 (en) * | 1990-11-21 | 1992-06-04 | Nippon Denso Co | METHOD AND DEVICE FOR THE CONTACT-FREE MEASUREMENT OF A MOTION SIZE |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63256860A (en) * | 1987-04-14 | 1988-10-24 | Toyota Motor Corp | Overspeed detecting method for linear sensor |
-
1981
- 1981-06-22 JP JP9706481A patent/JPS57211012A/en active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4138298A1 (en) * | 1990-11-21 | 1992-06-04 | Nippon Denso Co | METHOD AND DEVICE FOR THE CONTACT-FREE MEASUREMENT OF A MOTION SIZE |
| US5270539A (en) * | 1990-11-21 | 1993-12-14 | Nippondenso Co., Ltd. | Method and apparatus for non-contact position determination using variable width slit array and linear CCD sensor |
| DE4138298B4 (en) * | 1990-11-21 | 2004-07-08 | Denso Corp., Kariya | Method and device for the contactless measurement of a movement quantity |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57211012A (en) | 1982-12-24 |
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