(57)【要約】【課題】スケール部材に設けられるスケールの段数を少なくしながら高い位置検出分解能で絶対位置を高精度に検出する。また、装置自体を小型化及び軽量化することができ、狭小空間に対しても有効に取付けることを可能にする。【解決手段】第１検出部材１１ａ・第１受光部材１１ｂからの検出信号に対する第２検出部材１３ａ・１３ｂからの検出信号の変位量に基づいて第１検出部材１１ａ・１１ｂが相対する１段目スケール５における第１検出部及び非検出部５ａ・５ｂの配列位置を絶対位置として特定し、特定された第１検出部及び非検出部５ａ・５ｂの配列数を第２計数手段３５ｂによりカウントし、第２計数手段３５ｂの計数値に第１検出部及び非検出部５ａ・５ｂのピッチを乗じた値に第１計数手段３５ａによる計数値を加算して絶対位置として検出する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１検出部からなる第１目盛を所望のピッチで配列した１段目スケール、１段目スケールの第１目盛に対し、所望の個数ごとに一致するピッチの少なくとも第２検出部からなる多数の第２目盛を配列した２段目スケールを互いに平行に設けたスケール部材と、スケール部材に対して相対移動するように設けられ、１段目及び２段目スケールの各目盛に基づいて電気信号をそれぞれ出力する少なくとも第１及び第２検出部材と、第１検出部材からの第１検出信号を、所望の位置検出分解能に応じた数で分割する分割手段と、分割された第１検出信号数を計数する第１計数手段と、第１検出信号に対する第２検出信号の変位を検出して変位数を計数する第２計数手段と、第２計数手段の計数値に第１目盛相互間の距離を乗じた値に第１計数手段による計数値を加算して絶対位置を検出する演算手段とからなる絶対位置検出装置。
【請求項２】
少なくとも第１検出部からなる多数の第１目盛を所望のピッチで配列した１段目スケール、第１目盛に対し、該第１目盛の所定数ごとに一致するピッチの少なくとも第２検出部からなる多数の第２目盛を配列した２段目スケール及び第２目盛に対し、少なくとも第３検出部からなる多数の第３目盛を該第２目盛の所定個数ごとに所定の変位量になる関係で配列した３段目スケールを互いに平行に設けたスケール部材と、スケール部材に対して相対移動するように設けられ、１段目乃至３段目スケールのそれぞれの目盛に基づいて電気信号をそれぞれ出力する少なくとも第１乃至第３検出部材と、第１検出部材からの第１検出信号を、所望の位置検出分解能に応じた数で分割する分割手段と、出力されて分割された第１検出信号数を計数する第１計数手段と、第１検出信号に対する第２検出部材からの第２検出信号の変位に基づいて変位数を計数する第２計数手段と、第２検出信号に対する第３検出部材からの第３検出信号の変位量が所定量になる回数を計数する第３計数手段と、第３計数手段の計数値により特定された２段目スケールの区画数に２段目スケールの区画間距離を乗じた値と第２計数手段の計数値に第１目盛間の距離を乗じた値と第１計数手段による計数値による第１目盛間の距離を加算して絶対位置検出する演算手段とからなる絶対位置検出装置。
【請求項３】
少なくとも第１検出部からなる第１目盛を所望の位置検出分解能に応じたピッチで配列した１段目スケール、少なくとも第２検出部からなる多数の第２目盛を第１目盛の所定数倍のピッチで配列した２段目スケールを互いに平行に設けたスケール部材と、スケール部材に対して相対移動するように設けられ、１段目及び２段目スケールの各目盛に基づいて電気信号をそれぞれ出力する少なくとも第１及び第２検出部材と、第２検出部材からの第２検出信号を、所望の位置検出分解能に応じた数で分割する分割手段と、第１検出信号数を計数する第１計数手段と、第１検出信号に対して分割された第２検出信号の変位を検出して変位数を計数する第２計数手段と、第２計数手段の計数値に第１目盛相互間の距離を乗じた値に第１計数手段による計数値を加算して絶対位置を検出する演算手段とからなる絶対位置検出装置。
【請求項４】
少なくとも第１検出部からなる多数の第１目盛を所望の位置検出分解能に応じたピッチで配列した１段目スケール、少なくとも第２検出部からなる多数の第２目盛を第１目盛の所定数倍のピッチで配列した２段目スケール及び第２目盛に対し、少なくとも第３検出部からなる多数の第３目盛を第２目盛の所定個数ごとに所定量、変位する関係で配列した３段目スケールを互いに平行に設けたスケール部材と、スケール部材に対して相対移動するように設けられ、１段目乃至３段目スケールのそれぞれの目盛に基づいて電気信号をそれぞれ出力する少なくとも第１乃至第３検出部材と、第２検出部材からの第２検出信号を、所望の位置検出分解能に応じた数で分割する分割手段と、第１検出信号数を計数する第１計数手段と、第１検出信号に対して分割された第２検出信号の変位を検出して変位数を計数する第２計数手段と、第２検出信号に対する第３検出部材からの第３検出信号の変位量が所定量になる回数を計数する第３計数手段と、第３計数手段の計数値により特定された２段目スケールの区画数に２段目スケールの区画間距離を乗じた値と第２計数手段の計数値に第１目盛間の距離を乗じた値と第１計数手段による計数値による第１目盛間の距離を加算して絶対位置を検出する演算手段とからなる絶対位置検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至４において、各検出部材から出力される電気信号を擬似正弦波信号及び余弦波信号に波形整形する波形整形手段を設けた絶対位置検出装置。
【請求項６】
請求項１乃至４において、各検出部材は発光部材と受光部材からなる光学式検出部材から構成すると共に各スケールの目盛は光透過部及び光遮断部から構成した絶対位置検出装置。
【請求項７】
請求項１乃至４において、各検出部材は感磁素子から構成すると共に各スケールの目盛は着磁部からなる絶対位置検出装置。
【請求項８】
請求項１乃至４において、各検出部材は一部を発光部材と受光部材からなる光学式検出部材、残りを感磁素子から構成すると共に光学式検出部材に対応するスケールの目盛を光透過部及び光遮断部、感磁素子に対応するスケールの目盛を着磁部により構成する絶対位置検出装置。
【請求項９】
請求項１乃至４において、スケール部材は検出距離に応じた長さからなり、各スケールを長手方向に対して平行に多段状に設けた絶対位置検出装置。
【請求項１０】
請求項１乃至４において、スケール部材はディスクに対し、周方向に延出する各スケールを半径方向へ多段状に設けた絶対位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボモータを閉ループ制御して移動体を移動する際に、該移動体の移動位置を絶対位置として検出する絶対位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーボモータを閉ループ制御して移動体を移動制御する際の位置検出装置としては、光学式または磁気式のリニアエンコーダやロータリーエンコーダ等が知られている。このように位置検出装置により移動体の移動位置を絶対位置として検出するには、スケール板の１段目に、例えば１mmピッチの検出部及び非検出部からなる多数の目盛を設けると共に２段目に１段目の目盛の倍ピッチからなる目盛を、３段目に前段の目盛の倍ピッチからなる目盛を順に設け、上段側の目盛により下段側の目盛位置を順に特定して絶対位置を検出できるようにしている。
【０００３】
しかし、１段目の目盛を１mmピッチとして検出分解能を１μm、検出距離を１０００mmとする場合には、１００万分割する必要があり、これを実現するには、上記した目盛の段数を、全体として２０段で構成する必要があり、これによりスケール板の構造が複雑化したり、大型化すると共に段数に応じた組数の検出部材を必要とするため、装置自体が大型化及び重量化して高コスト化する問題を有している。特に、位置検出分解能を０．００１μm、検出距離を１０００mmとした場合には、上記スケール板の目盛を３０段構成にする必要があり、上記欠点が顕著になると共に狭小スペースに取付けることが困難になる問題を有している。
【特許文献１】特開平−号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする問題点は、スケール部材に、検出分解能に応じて多数のスケールを多段状に形成すると共に各スケールに対して検出部を設けることによりスケール部材の構造が複雑化して大型化し、装置自体の大型化及び重量化を招いて狭小空間に取付けることが困難になる点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１は、少なくとも第１検出部からなる第１目盛を所望のピッチで配列した１段目スケール、１段目スケールの第１目盛に対し、所望の個数ごとに一致するピッチの少なくとも第２検出部からなる多数の第２目盛を配列した２段目スケールを互いに平行に設けたスケール部材と、スケール部材に対して相対移動するように設けられ、１段目及び２段目スケールの各目盛に基づいて電気信号をそれぞれ出力する少なくとも第１及び第２検出部材と、第１検出部材からの第１検出信号を、所望の位置検出分解能に応じた数で分割する分割手段と、分割された第１検出信号数を計数する第１計数手段と、第１検出信号に対する第２検出信号の変位を検出して変位数を計数する第２計数手段と、第２計数手段の計数値に第１目盛相互間の距離を乗じた値に第１計数手段による計数値を加算して絶対位置を検出する演算手段とからなる。
【０００６】
請求項２は、少なくとも第１検出部からなる多数の第１目盛を所望のピッチで配列した１段目スケール、第１目盛に対し、該第１目盛の所定数ごとに一致するピッチの少なくとも第２検出部からなる多数の第２目盛を配列した２段目スケール及び第２目盛に対し、少なくとも第３検出部からなる多数の第３目盛を該第２目盛の所定個数ごとに所定量、変位する関係で配列した３段目スケールを互いに平行に設けたスケール部材と、スケール部材に対して相対移動するように設けられ、１段目乃至３段目スケールのそれぞれの目盛に基づいて電気信号をそれぞれ出力する少なくとも第１乃至第３検出部材と、第１検出部材からの第１検出信号を、所望の位置検出分解能に応じた数で分割する分割手段と、出力されて分割された第１検出信号数を計数する第１計数手段と、第１検出信号に対する第２検出部材からの第２検出信号の変位に基づいて変位数を計数する第２計数手段と、第２検出信号に対する第３検出部材からの第３検出信号の変位量が所定量になる回数を計数する第３計数手段と、第３計数手段の計数値により特定された２段目スケールの区画数に２段目スケールの区画間距離を乗じた値と第２計数手段の計数値に第１目盛間の距離を乗じた値と第１計数手段による計数値による第１目盛間の距離を加算して絶対位置検出する演算手段とからなる。
【０００７】
請求項３は、少なくとも第１検出部からなる第１目盛を所望の位置検出分解能に応じたピッチで配列した１段目スケール、少なくとも第２検出部からなる多数の第２目盛を第１目盛の所定数倍のピッチで配列した２段目スケールを互いに平行に設けたスケール部材と、スケール部材に対して相対移動するように設けられ、１段目及び２段目スケールの各目盛に基づいて電気信号をそれぞれ出力する少なくとも第１及び第２検出部材と、第２検出部材からの第２検出信号を、所望の位置検出分解能に応じた数で分割する分割手段と、第１検出信号数を計数する第１計数手段と、第１検出信号に対して分割された第２検出信号の変位を検出して変位数を計数する第２計数手段と、第２計数手段の計数値に第１目盛相互間の距離を乗じた値に第１計数手段による計数値を加算して絶対位置を検出する演算手段とからなる。
【０００８】
請求項４は、少なくとも第１検出部からなる多数の第１目盛を所望の位置検出分解能に応じたピッチで配列した１段目スケール、少なくとも第２検出部からなる多数の第２目盛を第１目盛の所定数倍のピッチで配列した２段目スケール及び第２目盛に対し、少なくとも第３検出部からなる多数の第３目盛を第２目盛の所定個数ごとに所定量、変位する関係で配列した３段目スケールを互いに平行に設けたスケール部材と、スケール部材に対して相対移動するように設けられ、１段目乃至３段目スケールのそれぞれの目盛に基づいて電気信号をそれぞれ出力する少なくとも第１乃至第３検出部材と、第２検出部材からの第２検出信号を、所望の位置検出分解能に応じた数で分割する分割手段と、第１検出信号数を計数する第１計数手段と、第１検出信号に対して分割された第２検出信号の変位を検出して変位数を計数する第２計数手段と、第２検出信号に対する第３検出部材からの第３検出信号の変位量が所定量になる回数を計数する第３計数手段と、第３計数手段の計数値により特定された２段目スケールの区画数に２段目スケールの区画間距離を乗じた値と第２計数手段の計数値に第１目盛間の距離を乗じた値と第１計数手段による計数値による第１目盛間の距離を加算して絶対位置を検出する演算手段とからなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、スケール部材に設けられるスケールの段数を少なくしながら高い位置検出分解能で絶対位置を高精度に検出することができる。また、装置自体を小型化及び軽量化することができ、狭小空間に対しても有効に取付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、第２計数手段の計数値に第１目盛相互間の距離を乗じた値に第１計数手段による計数値を加算して少なくとも絶対位置を検出することを最良の形態とする。
【実施例】
【００１１】
以下、本発明を光学式リニアエンコーダとして実施した例に基づいて説明する。
図１及び図２において、絶対位置検出装置としての光学式リニアエンコーダ１のスケール部材であるスケール板３には、例えば１段目に長手方向が、例えば２mm幅の光透過部５ａ及び光遮断部５ｂからなる多数の第１目盛５ｃを長手方向へ配列した１段目スケール５、２段目に長手方向が、例えば２．０５mm幅の光透過部７ａ及び光遮断部７ｂからなり、１段目スケール５の第１目盛５ｃが４１個ごとに一致する関係で多数の第２目盛７ｃを長手方向へ配列した２段目スケール７、３段目に長手方向が、例えば２．０５２５mm幅の光透過部９ａ及び光遮断部９ｂからなり、２段目スケール７の第２目盛７ｃが４０個ごと、従って８２mmごとに０．１mm、変位する関係で多数の第３目盛９ｃを長手方向へ配列した３段目スケール９が、１段目スケール５のホームポジションである図示する左端にて各１段目スケール５，２段目スケール７及び３段目スケール９が長手直交方向へ一致した平行状態に設けられている。
【００１２】
尚、上記説明は、スケール板３の計測原点であるホームポジションを図示する左端として各１段目スケール５，２段目スケール７，３段目スケール９の光透過部５ａ・７ａ・９ａを一致して配置したが、ホームポジションをスケール板３の長手方向中央としてもよく、本発明はスケール板３におけるホームポジションにより制限されるものではない。また、１段目スケール５の第１目盛５ｃに対する２段目スケール７の第２目盛７ｃの変位幅を上記した０．０５mmとし、第２目盛７ｃ、４０個分を２段目スケール７の１区画としたが、本発明はこの数値に限定されるものではなく、任意に設定することができる。更に、２段目スケール７の第２目盛７ｃに対する３段目スケール９の第３目盛９ｃの変位幅を上記した０．００２５mmとしたが、本発明は、これに限定されるものではなく、第１目盛５ｃに対する第２目盛７ｃの変位幅と２段目スケール７における第２目盛７ｃの１区画数に応じて適宜、設定すればよい。
【００１３】
そしてスケール板３の長手方向に沿って移動可能に支持された移動体１０のスケール板３を挟んだ箇所には第１発光部材１１ａ及び第１受光部材１１ｂが１段目スケール５に、また第２発光部材１３ａ及び第２受光部材１３ｂが２段目スケール７に、更に第３発光部材１５ａ及び第３受光部材１５ｂが３段目スケール９にそれぞれ相対し、かつこれら第１乃至第３発光部材１１ａ・１３ａ・１５ａ及び第１乃至第３受光部材１１ｂ・１３ｂ・１５ｂがスケール板３の長手直交方向に対してそれぞれ一列になるように取付けられる。
【００１４】
第１乃至第３発光部材１１ａ・１３ａ・１５ａとしては、発光ダイオードまたはレーザダイオードが、また第１乃至第３受光部材１１ｂ・１３ｂ・１５ｂとしては、フォトダイオードが適しており、各第１受光部材１１ｂ、第２受光部材１３ｂ、第３受光部材１５ｂは各スケール板３，１段目スケール５，２段目スケール７の光透過部５ａ・７ａ・９ａを透過した第１乃至第３発光部材１１ａ・１３ａ・１５ａからの光の光強度に応じた擬似sin波形及び擬似cos波形の電気信号を出力する。
【００１５】
図３において、演算手段を構成するＣＰＵ３１はプログラムメモリ３３及び作業メモリ３５を有し、プログラムメモリ３３には後述する移動体１０の移動位置を絶対位置として検出処理するためのプログラムデータが記憶される。作業メモリ３５は第１計数領域３５ａ、第２計数領域３５ｂ、第３計数領域３５ｃ及び作業領域３５ｄを有し、第１計数領域３５ａは後述する第１受光部材１１ｂからの分割入力信号数を計数し、第１目盛５ｃ間における位置データとして記憶する。第２計数領域３５ｂは第１受光部材１１ｂからの信号に対して第２受光部材１３ｂからの信号の入力タイミングがずれた変位回数を計数し、第１目盛５ｃの絶対値に関するデータを記憶する。第３計数領域３５ｃは第２受光部材１３ｂからの信号に対する第３受光部材１５ｂからの信号の入力タイミングのずれが所定の区画距離になった回数を計数し、２段目スケール７の区画数に関するデータとして記憶する。作業領域３５ｄは後述する絶対位置検出動作を実行するのに必要な分割数データ等の各種データを記憶させる。
【００１６】
一方、ＣＰＵ３１には第１受光部材１１ｂ、第２受光部材１３ｂ及び第３受光部材１５ｂがＡ／Ｄ変換手段３７を介して接続され、移動体１０の移動に伴って第１受光部材１１ｂ、第２受光部材１３ｂ及び第３受光部材１５ｂからの電気信号をデジタル信号に変換する。デジタル信号に変換された第１受光部材１１ｂ、第２受光部材１３ｂ及び第３受光部材１５ｂの信号の内、第１受光部材１１ｂからの信号については、分割手段３９により移動体１０の位置検出分解能に応じ、第１受光部材１１ｂからの信号の１周期当たり、所定数に分割処理する。今、移動体１０の移動位置検出分解能を１μmとする場合には、第１目盛５ｃ相互の間隔が２mmである処から、上記分割数を２０００に設定する。この分割処理は、ＣＰＵ３１が演算して実行する。そしてＣＰＵ３１は第１受光部材１１ｂから入力されて分割された分割入力信号数を第１計数領域３５ａに記憶させる。これにより１段目スケール５における各第１目盛５ｃ間の距離を検出する。
【００１７】
ＣＰＵ３１はＡ／Ｄ変換された第１受光部材１１ｂからの信号と第２受光部材１３ｂからの信号を比較し、第１受光部材１１ｂからの信号に対する第２受光部材１３ｂからの信号の入力タイミングがずれている場合に順次演算して変位数を計数する。今、第１目盛５ｃの配列間隔と第２目盛７ｃの配列間隔が上記したように０．０５mmづつ、ずれているため、第１目盛５ｃが４１個になるまで、第１目盛５ｃと第２目盛７ｃとの間にずれが発生する。このため、第１受光部材１１ｂからの信号に対する第２受光部材１３ｂからの信号がずれている回数を計数することにより移動体１０が何個目の第１目盛５ｃに位置しているのかを特定し、対応する第１目盛５ｃの絶対位置を検出可能にする。
【００１８】
同様に、ＣＰＵ３１はＡ／Ｄ変換された第２受光部材１３ｂからの信号と第３受光部材１５ｂからの信号を比較し、第２受光部材１３ｂからの信号に対する第３受光部材１５ｂからの信号の入力タイミングが所定の距離、変位している場合に演算して計数する。今、上記したように第３目盛９ｃ相互の間隔を、２段目スケール７による計測長さが８２mm（第２目盛７ｃが４０個ごと）になるごとに０．１mm変位する関係になるように第２目盛７ｃの間隔に対して第３目盛９ｃの間隔、上記例にあっては第２目盛７ｃの間隔が２．０５mmに対し、第３目盛９ｃの間隔を２．０５２５mmに設定している。そして２段目スケール７を第２目盛７ｃ、４０個分の８２mmごとに複数の区画に設定し、第２目盛７ｃと第３目盛９ｃのずれが０．１mmになる回数を計数することにより移動体１０が２段目スケール７の何番目の区画に位置しているのかを特定する。
【００１９】
ＣＰＵ３１には出力制御手段４１が設けられ、該出力制御手段４１は接続された、例えばＮＣ機械のサーボアンプやホストコンピュータ或いはＬＣＤやプリンター等の出力部材４３に、後述する絶対位置検出処理により検出された移動体１０の移動位置を絶対位置として出力させる。
【００２０】
次に、上記した光学式リニアエンコーダ１による移動体１０の絶対位置検出作用を説明する。
移動体１０を、スケール板３の図示する左端の移動原点（ホームポジション）から右方へ移動すると、移動体１０の移動に伴ってスケール板３における１段目スケール５の光透過部５ａ及び光遮断部５ｂ、２段目スケール７の光透過部７ａ及び光遮断部７ｂ、３段目スケール９の光透過部９ａ及び光遮断部９ｂに対し、第１発光部材１１ａ，第２発光部材１３ａ，第３発光部材１５ａからの光が増減されることにより対応する第１受光部材１１ｂ、第２受光部材１３ｂ及び第３受光部材１５ｂから擬似正弦波波形と余弦波波形の電気信号を出力する。
【００２１】
今、例えば図４に示すように移動体１０がスケール板３の１段目スケール５における５番目と６番目の第１目盛５ｃ間に位置しているとすると、ＣＰＵ３１は、先ず、Ａ／Ｄ変換された第３受光部材１５ｂからの信号と第２受光部材１３ｂからの信号を比較し、第２受光部材１３ｂからの信号の入力タイミングに対して第３受光部材１５ｂからの信号の入力タイミングの変位幅が所定量に対しているか否かを判断する。今、上記したように移動体１０が１段目スケール５における５番目の第１目盛５ｃの箇所に位置しているため、第３計数領域３５ｃに記憶された計数値が‘０’であり、移動体１０が２段目スケール７の１番目区画内に位置していると判断する。
【００２２】
また、ＣＰＵ３１は同様にＡ／Ｄ変換された第２受光部材１３ｂからの信号と第１受光部材１１ｂからの信号を比較し、第１受光部材１１ｂに対して第２受光部材１３ｂからの信号のずれを検出して第２計数領域３５ｂをイクリメントすることにより変位回数を記憶させる。今、移動体１０がスケール板３における１段目スケール５の５個目と６番目の第１目盛５ｃ間に位置しているところから、ＣＰＵ３１は第２計数領域３５ｂに記憶された計数値‘４’により、移動体１０が１段目スケール５における５番目の第１目盛５ｃ、従って移動体１０がスケール板３の図示する左端から少なくとも８mmを越えた位置に移動していると判断する。
【００２３】
更に、ＣＰＵ３１は、Ａ／Ｄ変換された第１受光部材１１ｂからの信号を、分割手段３９により所定数で分割し、第１受光部材１１ｂからの分割入力信号数を第１計数領域３５ａに記憶させる。これによりＣＰＵ３１は第１計数領域３５ａに記憶された計数値に基づいて５番目に位置する第１目盛５ｃからの距離を、位置検出分解能に応じた１μm単位で検出する。
【００２４】
そしてＣＰＵ３１は第３計数領域３５ｃに記憶された２段目スケール７における区画数データに基づく値（０mm）と、第２計数領域３５ｂに記憶された変位数データに第１目盛５ｃ相互間の単位距離を乗じた値（８mm）と、第１計数領域３５ａに記憶された分割入力信号数データに基づく第１目盛５ｃ間における距離とを加算した値を、移動体１０の絶対位置として検出し、このデータを出力制御手段４１に出力して出力部材４３に出力することによりＮＣ機械や作業者に確認可能にさせる。
【００２５】
一方、例えば図５に示すように移動体１０がスケール板３の１段目スケール５における４５番目と４６番目の第１目盛５ｃ間に位置しているとすると、ＣＰＵ３１は、先ず、Ａ／Ｄ変換された第３受光部材１５ｂからの信号と第２受光部材１３ｂからの信号を比較し、第２受光部材１３ｂからの信号の入力位相に対して第３受光部材１５ｂからの信号の入力位相のずれが所定量に対しているか否かを判断する。今、移動体１０が５０番目と５１番目の第１目盛５ｃ間に位置しており、２段目スケール７の第２番目の区画内に位置していると判断する。即ち、３段目スケール９の第３目盛９ｃは、第２目盛７ｃが所定の個数（本例では、８２mmとする。）ごとに所定の間隔（本例では、０．１mmとする。）ずれる関係で配列されるため、所定の間隔のずれ数を計数することにより移動体１０が２段目スケール７のどの区画に位置しているのかを検出する。ＣＰＵ３１は、第３計数領域３５ｃの計数値に基づいて移動体１０が２段目スケール７の２番目の区画内に位置していると判断し、移動体１０がホームポジションから少なくとも８２mmを越えた箇所に位置していると判断する。
【００２６】
また、ＣＰＵ３１は同様にＡ／Ｄ変換された第２受光部材１３ｂからの信号と第１受光部材１１ｂからの信号を比較し、第１受光部材１１ｂに対して第２受光部材１３ｂからの信号の変位数を検出する。今、移動体１０が１段目スケール５における４５番目と４６番目の第１目盛５ｃ間に位置し、かつ第１目盛５ｃと第２目盛７ｃが４０個の周期で一致するところから、上記した変位数が‘４’になる。これによりＣＰＵ３１は上記した第２計数領域３５ｂの計数値に基づいて移動体１０が４０個を１周期とする５番目と６番目に位置し、少なくとも８mm以上であると判断する。
【００２７】
更に、ＣＰＵ３１は、Ａ／Ｄ変換された第１受光部材１１ｂからの信号を、分割手段３９により所定数で分割し、第１受光部材１１ｂからの分割入力信号数を第１計数領域３５ａに記憶し、この分割入力信号数に基づいて１段目スケール５における４５番目と４６番目の間における移動体１０の位置を１μmの位置検出分解能で検出する。
【００２８】
そしてＣＰＵ３１は第３計数領域３５ｃに記憶された２段目スケール７における区画数データに２段目スケール７の区画距離を乗じた値（８２mm）と、第２計数領域３５ｂに記憶された変位数データに第１目盛５ｃの単位距離を乗じた値（８mm）と、第１計数領域３５ａに記憶された分割入力数数データよる第１目盛５ｃ間の距離とを加算処理した値を、移動体１０の絶対位置として検出し、このデータを出力制御手段４１に出力して出力部材４３に出力することにより作業者に確認可能にさせる。
【００２９】
本発明は、以下のように変更実施することができる。
１．上記説明は、スケール板３に３段目スケール９を設けることにより８２mmの倍数の距離を絶対位置として検出する構成としたが、移動体１０の移動距離が８２mm以下の場合にあっては、請求項１に記載された構成のようにスケール板３に１段目スケール５及び２段目スケール７のみを設けた構成としてもよい。反対に、スケール部材に４段以上のスケール部を設けることにより移動体１０の移動距離が長い場合であっても、移動位置を絶対位置として検出することができる。
【００３０】
２．上記説明は、光学式のリニアエンコーダとして構成したが、本発明は、ロータリーエンコーダとして構成しても実施できる。即ち、図６に示すようにディスク６１の外周側又は円筒体（図示せず）の外周面に実施例１と同様の関係で各目盛６３ａ、６５ａ、６７ａがそれぞれ周方向へ、例えば実施例１における１段目スケール５，２段目スケール７及び３段目スケール９と同様のピッチで配列される１段目スケール６３、２段目スケール６５及び３段目スケール６７を半径方向に対して所要の間隔をおいて設けると共にディスク６１の各１段目乃至３段目スケール６３，６５，６７を挟んで第１乃至第３検出部材（図示せず）を設ける。尚、絶対位置検出作用については、実施例１と同様のため、詳細な説明を省略する。
【００３１】
３．絶対位置検出用のロータリーエンコーダの他の例を説明すると、図７に示すようにディスク７１の外周側又は円筒体（図示せず）の外周面に光透過部及び光遮断部又は異なる磁極からなる多数の第１目盛７３を、例えば角度１分（１/６０度）ごとに周方向へ延出するように形成すると共にその内周側に、同様の光透過部及び光遮断部又は異なる磁極からなる多数の第２目盛７５を、例えば角度１度ごとに周方向へ延出するように形成し、更にディスク７１の中心部に異なる磁極の第３目盛７７を１８０度の間隔をおいて設ける。
【００３２】
そして第３目盛７７により３６０度分を１周期とする第２目盛７５の回転角度（回転数）を検出すると共に第１目盛７３に対する第２目盛７５のずれ数を検出して第１目盛７３の回転角度を特定し、これに第１目盛７３間を所望の検出分解能に応じて分割されて演算された角度を加算して絶対位置を検出する。具体的には、第１目盛７３間を３００分割することにより０．２秒の分解能で絶対位置を検出することができる。
【００３３】
４．上記説明は、検出部材として発光部材及び受光部材により構成される光学式検出部材としているが、検出部材としてはホール素子、磁気抵抗素子、磁気ダイオード等の感磁性素子により構成してもよいことは勿論である。
【００３４】
５．上記説明は、第１目盛間の間隔を、例えば２mm、第２目盛間の間隔を２．０５mm、第３目盛間の間隔を２．０５２５mmとしたが、各目盛ピッチの変位を更に微小としてピコ単位、ナノ単位で形成するのは、技術的に極めて困難である。
【００３５】
これを解決するため、請求項３及び４に記載された発明のように、例えば１段目スケールの目盛間隔を、例えば１０μm、２段目スケールの目盛間隔を、例えば２mm、３段目スケールの目盛間隔を、例えば２．０５mmとする。そして２段目スケールの目盛に応じて出力される電気信号を、例えば２００分割して１段目スケールにおける目盛位置を特定可能にして絶対位置を検出する構成としてもよい。
【００３６】
尚、この場合にあっては、１段目スケールの目盛に対応して出力される電気信号を、例えば５００分割することにより位置検出分解能を２０nmとして８２mmの距離の絶対位置を検出することができる。
【００３７】
６．請求項１乃至４においては、２段目スケールにおける第２目盛の配列ピッチを、１段目スケールの第１目盛に対し、所望の個数ごとに一致する関係と規定し、実施例１として１段目スケール５の第１目盛５ｃに対し、２段目スケール７の第２目盛７ｃを所定数ごとに一致させて所望の距離（８２mm）以上の距離を絶対位置として検出する構成としたが、所望の距離（８２mm）以下の距離を絶対位置として検出する場合には、上記した所定の関係を維持した状態であれば、必ずしも第１目盛に対して第２目盛を一致させることなく、絶対位置として検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】絶対位置検出装置の概略を示す説明図である。
【図２】スケール板の説明図である。
【図３】絶対位置検出装置の電気的ブロック図である。
【図４】絶対位置検出処理例を示す説明図である。
【図５】絶対位置検出処理例を示す説明図である。
【図６】絶対位置検出装置をロータリーエンコーダとして場合の概略を示す説明図である。
【図７】絶対位置検出用ロータリーエンコーダの他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  絶対位置検出装置としてのリニアエンコーダ
３  スケール部材としてのスケール板
５  １段目スケール
５ａ  光透過部
５ｂ  光遮断部
５ｃ  第１目盛
７  ２段目スケール
７ａ  光透過部
７ｂ  光遮断部
７ｃ  第２目盛
９  ３段目スケール
９ａ  光透過部
９ｂ  光遮断部
９ｃ  第３目盛
１１ａ〜１３ａ  第１乃至第３発光部材
１１ｂ〜１３ｂ  第１乃至第３受光部材
３５ａ〜３５ｃ  第１乃至第３計数領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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