标尺和光学编码器制造技术

本发明专利技术涉及一种标尺和光学编码器。该标尺和光学编码器能够与安装检测头的误差无关地维持参考位置的精度。根据本发明专利技术的标尺包括：具有预定间距的光栅图案的两个主信号标尺光栅；以及参考信号图案，其中，所述两个主信号标尺光栅沿与所述两个主信号标尺光栅的长度测量轴垂直的方向并列配置，并且所述两个主信号标尺光栅彼此偏移1/2相位，以及所述参考信号图案形成在所述主信号标尺光栅的长度测量轴上。根据本发明专利技术的光学编码器包括光源、主信号光源光栅、参考信号光源光栅、主信号接收光栅和参考信号接收元件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种标尺和光学编码器。
技术介绍
包括标尺和沿标尺移动的检测头的光学编码器已经例如用于制造设备中的移动距离的测量。日本专利第4274751号公开了一种包括标尺的光学编码器，其中在该标尺中，在与长度测量轴垂直的方向上并列配置有移位检测图案(主信号标尺光栅)和参考位置检测图案(参考信号标尺光栅)。如图12所示，日本专利第4274751号所公开的光学编码器7包括标尺70和沿着标尺70相对移动的检测头80。图13是示出标尺70的平面图。如图13所示，在标尺70中，移位检测图案71和参考位置检测图案72并列配置在与长度测量轴(X轴方向)垂直的方向(Y轴方向)上。在移位检测图案71中，透光部73和不透光部74沿着标尺70的长度测量方向(X轴方向)交替地配置。如图12所示，检测头80包括光源31、配置在标尺70和光源31之间的光源光栅81、以及配置在与光源光栅81相对的位置的光接收部82，其中标尺70插在光源光栅81和光接收部82之间。在光接收部82中，接收光栅83和参考信号接收元件84彼此并列配置。光源31向光源光栅81照射光，并且使穿过光源光栅81的光入射到标尺70上。入射到标尺70上的光被移位检测图案71和参考位置检测图案72衍射，被移位检测图案71生成主信号干涉条纹，并且被参考位置检测图案72生成参考信号干涉条纹。接收光栅83检测主信号干涉条纹，并且参考信号接收元件84检测参考信号干涉条纹。日本专利第4274751号所公开的光学编码器7在检测头80沿着标尺70移动时读取主信号干涉条纹的亮度变大和变小，以测量检测头80从测量开始位置起所移动的主信号干涉条纹的数量。此外，参考信号接收元件84检测参考信号干涉条纹，以将检测到参考信号干涉条纹的位置设置为用于测量移动距离的参考位置。这样，可以基于参考位置和自测量开始位置起的移动距离来测量检测头80的当前位置。
技术实现思路
为了清楚地进行说明，作为一个示例，进行如下假定:如图13所示，光接收部82的接收光栅83A在X轴方向上的位置和参考信号接收元件84在X轴方向上的位置彼此相同。因此，将参考信号接收元件84检测到参考信号干涉条纹时接收光栅83所检测到的主信号干涉条纹的相位设置为用于测量移动距离的参考位置。由于这里使用了如图13所示的结构，因此将检测到参考位置时的主信号干涉条纹的相位设置为0°。接下来，将考虑如下情况:检测头80相对于标尺70具有横摆方向上的旋转偏移。横摆方向是指检测头80绕图13中的Z轴旋转的方向。图14示出了检测头80相对于标尺70具有横摆方向上的旋转偏移的状态。当参考信号接收元件84检测到参考信号干涉条纹时，光接收部82的接收光栅83A在X轴方向上移位。当没有旋转偏移时，检测到参考信号时的主信号的相位为0°。另一方面，当检测头80具有旋转偏移时，检测到参考信号时的主信号的相位移位为△ Θ。如上所述，由于检测到参考信号时的主信号相位发生偏移，因此在检测头80自参考位置起的移动距离中包含误差。本专利技术目的在于提供一种能够与安装检测头的误差无关地维持参考位置的精度的标尺和光学编码器。根据本专利技术所述的标尺是一种包括具有预定间距的光栅图案的两个主信号标尺光栅和参考信号图案的标尺，其中，两个所述主信号标尺光栅沿与两个所述主信号标尺光栅的长度测量轴垂直的方向并列配置，并且两个所述主信号标尺光栅彼此偏移1/2相位，以及所述参考信号图案形成在所述主信号标尺光栅的长度测量轴上。在本专利技术中，优选主信号标尺光栅的光栅图案的一部分被打乱，由此形成参考信号图案。在本专利技术中，优选所述参考信号图案沿与所述标尺的长度测量轴垂直的方向延伸贯穿两个所述主信号标尺光栅，以及所述参考信号图案没有打乱一个所述主信号标尺光栅的所述光栅图案，而打乱另一所述主信号标尺光栅的所述光栅图案。在本专利技术中，优选所述参考信号图案包括沿与所述标尺的长度测量轴垂直的方向延伸并且遮断光的不透光部，以及所述参考信号图案在长度测量方向上的长度等于所述主信号标尺光栅的间距的周期的一半的长度。在本专利技术中，优选所述参考信号图案是沿与所述标尺的长度测量轴垂直的方向延伸的透光部。在本专利技术中，优选设置多个所属参考信号图案。在本专利技术中，优选并列配置的两个所述主信号标尺光栅构成一对主信号标尺光栅，以及沿与所述标尺的长度测量轴垂直的方向并列配置多对所述主信号标尺光栅。根据本专利技术所述的光学编码器包括:上述标尺；光源；主信号光源光栅，其配置在所述光源和所述标尺之间，从而与所述主信号标尺光栅协作地形成主信号干涉条纹；参考信号光源光栅，其配置在所述光源和所述标尺之间，从而与所述参考信号图案协作地形成参考信号干涉条纹；主信号检测部件，用于从所述主信号干涉条纹检测主信号；以及参考信号检测部件，用于从所述参考信号干涉条纹检测参考信号，其中，所述主信号光源光栅包括被形成为具有使得所述主信号光源光栅和两个以上的所述主信号标尺光栅所形成的两个以上的干涉条纹的相位相同的间距的光栅，以及所述参考信号光源光栅包括被形成为具有使得所述参考信号光源光栅和两个以上的所述主信号标尺光栅所形成的两个以上的干涉条纹彼此偏移1/2相位的间距的光栅。在本专利技术中，优选所述主信号光源光栅和所述参考信号光源光栅沿所述标尺的长度测量方向彼此并列配置，所述主信号检测部件并列配置成与所述主信号光源光栅相对，其中所述标尺插入在所述主信号检测部件和所述主信号光源光栅之间，以及所述参考信号检测部件配置成与所述参考信号光源光栅相对，其中所述标尺插入在所述参考信号检测部件和所述参考信号光源光栅之间。根据本专利技术，能够提供一种能够与安装检测头的误差无关地维持参考位置的精度的标尺和光学编码器。通过以下给出的详细说明和附图，将更加充分地理解本专利技术的上述和其它目的、特征和优点，其中，这些附图仅是通过例示方式给出的，因而不应被视为限制本专利技术。【附图说明】图1是示出根据第一实施例的光学编码器的立体图；图2是示出根据第一实施例的光学编码器的立体图；图3是示出根据第一实施例的标尺的平面图；图4是用于说明根据第一实施例的光学编码器中由主信号光源光栅和主信号标尺光栅所生成的干涉条纹的第一图；图5是用于说明根据第一实施例的光学编码器中由主信号光源光栅和主信号标尺光栅所生成的干涉条纹的第二图；图6是用于说明根据第一实施例的光学编码器中由参考信号光源光栅和主信号标尺光栅所生成的干涉条纹的第一图；图7是用于说明根据第一实施例的光学编码器中由参考信号光源光栅和主信号标尺光栅所生成的干涉条纹的第二图；图8是示出根据第二实施例的标尺的平面图；图9是示出根据第三实施例的光学编码器中的参考信号光源光栅、主信号标尺光栅和参考信号图案在长度测量方向上的位置关系的图；图10是示出根据变形例1的标尺的平面图；图11是示出根据变形例2的标尺的平面图；图12是示出根据现有技术的光学编码器的立体图；图13是示出根据现有技术的标尺的平面图；以及图14是示出根据现有技术的标尺的平面图。【具体实施方式】第一实施例参考图1?6，将说明根据本专利技术的第一实施例的光学编码器。如图1所示，光学编码器1包括标尺2和沿着标尺2相对移动的检测头3。图2详细示出了检测头3的内部以及标尺2的结构。图3是标尺2的平面图。如图2和3所示，标尺2包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种标尺，包括：具有预定间距的光栅图案的两个主信号标尺光栅；以及参考信号图案，其中，两个所述主信号标尺光栅沿与两个所述主信号标尺光栅的长度测量轴垂直的方向并列配置，并且两个所述主信号标尺光栅彼此偏移1/2相位，以及所述参考信号图案形成在所述主信号标尺光栅的长度测量轴上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：加藤庆显，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：日本;JP