(57)【要約】【課題】スケールユニットとスライダユニットの誤取付けによる干渉を無くすことができる光学エンコーダを提供する。【解決手段】横方向に長尺なガラススケール１１であって、前記横方向に配設された複数のスリットからなる目盛２０，２１が、縦方向に複数並んだガラススケール１１と、前記ガラススケール１１に所定のギャップを介して対向するとともに受光ユニット１９であって、スケールユニット１１とスライダユニット１５の相対的な横方向の変位に応じて変化する検出信号を出力する位置検出部２２，２３が、対応する目盛２０，２１に対向するべく、前記縦方向に複数並んだ受光ユニット１９と、前記検出信号に基づいて前記受光ユニット１９の位置を示す位置データを算出する演算部と、を備え、前記演算部は、少なくとも一つの位置検出部から出力される検出信号に基づいて、前記受光ユニット１９の前記ガラススケール１１に直交する軸回りの傾きを取得する。【選択図】図２
2018185281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
横方向に長尺なガラススケールであって、前記横方向に配設された複数のスリットからなる目盛が、縦方向に複数並んだガラススケールと、
前記ガラススケールに所定のギャップを介して対向する受光ユニットであって、前記ガラススケールとスライダユニットの相対的な横方向変位に応じて変化する検出信号を出力する位置検出部が、対応する目盛に対向するべく、前記縦方向に複数並んだ受光ユニットと、
前記検出信号に基づいて前記受光ユニットの位置を示す位置データを算出する演算部と、
を備え、
前記受光ユニットは、少なくとも、第一検出信号を出力する第一位置検出部と、第二検出信号を出力する第二位置検出部と、を含み、
前記演算部は、少なくとも一つの位置検出部から出力される検出信号に基づいて、前記受光ユニットの前記ガラススケール面に垂直な軸回りの傾きを取得する、
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項２】
請求項１に記載の光学式エンコーダであって、
前記演算部は、第一検出信号に基づいて算出した第一位置データと、第二検出信号に基づいて算出した第二位置データと、の差分値である位置データ差に基づいて、前記傾きを取得する、
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項３】
請求項２に記載の光学式エンコーダであって、
現在の前記傾きをＩｎｃ、現在の位置データ差をＤｉｆｆ、所定の基準状態における位置データ差をＤｉｆｆＩＮＩ、所定の係数をＡＣＯＦ，ＢＣＯＦとした場合、
前記演算部は、Ｉｎｃ＝ＡＣＯＦ×（Ｄｉｆｆ−ＤｉｆｆＩＮＩ）＋ＢＣＯＦの式に基づいて前記傾きを算出する、
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項４】
請求項１に記載の光学式エンコーダであって、
前記第二位置検出部は、平行四辺形の受光素子を有しており、
前記演算部は、前記第二検出信号の振幅に基づいて、前記傾きを取得する、
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項５】
請求項４に記載の光学式エンコーダであって、
前記傾きの現在の値をＩｎｃ、現在の前記第二検出信号の振幅をＨＡＭＰ、規定の基準状態における前記第二検出信号の振幅をＨＡＭＰＩＮＩ、所定の係数をＩＣＯＦ，ＪＣＯＦとした場合、
前記演算部は、Ｉｎｃ＝ＩＣＯＦ×（ＨＡＭＰ−ＨＡＭＰＩＮＩ）＋ＪＣＯＦの式に基づいて前記傾きを算出する、
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の光学式エンコーダであって、
前記第一位置検出部に対応する目盛のスリットピッチは、前記第二位置検出部に対応する目盛のスリットピッチよりも小さくなっており、
前記演算部は、前記第一検出信号の振幅を温度および前記傾きに応じて補正した補正後第一振幅に基づいて前記ギャップを取得する、
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項７】
請求項６に記載の光学式エンコーダであって、
前記ギャップをＧａｐ、前記補正後第一振幅をＭＡＭＰ２、所定の基準状態における前記第一検出信号の振幅をＭＡＮＰＩＮＩ、所定の係数をＧＣＯＦ，ＨＣＯＦとした場合、
前記演算部は、Ｇａｐ＝ＧＣＯＦ×（ＭＡＭＰ２−ＭＡＭＰＩＮＩ）＋ＨＣＯＦの式に基づいて前記ギャップを算出する、
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項８】
請求項６または７に記載の光学式エンコーダであって、
前記演算部は、前記第一検出信号の振幅に、温度変化に起因する振幅の変化を補正する温度補正係数を乗じた値に、前記傾きに起因する振幅の誤差を加算した値を、前記補正後第一振幅として算出する、ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項９】
請求項８に記載の光学式エンコーダであって、
前記第一検出信号の振幅をＭＡＭＰ、前記補正後第一振幅をＭＡＭＰ２、前記温度補正係数をＨＲＡＴＥ１、前記傾きをＩｎｃ、前記傾きがゼロにおける前記第一検出信号の振幅をＭＡＭＰｍａｘ、所定の係数をＣＣＯＦ，ＤＣＯＦ，ＥＣＯＦとした場合、
前記演算部は、ＭＡＭＰ２＝ＭＡＭＰ×ＨＲＡＴＥ１＋｛ＭＡＭＰｍａｘ−（ＣＣＯＦ×Ｉｎｃ２＋ＤＣＯＦ×Ｉｎｃ＋ＥＣＯＦ）｝の式に基づいて前記補正後第一振幅を算出する、
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の光学式エンコーダであって、
前記第二位置検出部は、略平行四辺形状の受光素子を有しており、
前記温度補正係数をＨＲＡＴＥ１、前記第一検出信号の振幅をＨＡＭＰ、所定の基準状態における前記第二検出信号の振幅をＨＡＭＰＩＮＩ、前記傾きをＩｎｃ、所定の係数をＦＣＯＦとした場合、
前記演算部は、ＨＲＡＴＥ１＝ＨＡＭＰＩＮＩ／（ＨＡＭＰ＋ＦＣＯＦ×Ｉｎｃ）の式に基づいて算出する、
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械や半導体製造装置等に組み込まれ、可動部材の位置を検出する光学式エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、スケールユニットとスライダユニット間の相対的な変位に対し、正弦波状に変化する検出信号を出力する位置検出部を有した光学式エンコーダに関する。特に、下位桁、上位桁等の複数の位置検出部を含むアブソリュートエンコーダに関する。図７と図８に、従来のアブソリュートエンコーダの概略構造を示す。
【０００３】
アブソリュートエンコーダは、スケールユニット１０と、スライダユニット１５と、各種演算を行う演算部３０と、を備える。スケールユニット１０は、可動部材の移動方向（以下「横方向」という）に長尺なガラススケール１１を有している。このガラススケール１１には、上位桁目盛２１および下位桁目盛２０が縦方向に並んで形成されている。上位桁目盛２１および下位桁目盛２０は、いずれも、横方向に配設された複数のスリットから成り、上位桁目盛２１のスリットピッチ（スリットの配設ピッチ）は、下位桁目盛２０のスリットピッチよりも大きい。スライダユニット１５は、ガラススケール１１の厚み方向両側に位置する発光ユニット１８および受光ユニット１９を有している。発光ユニット１８は、平行光を出力する。受光ユニット１９は、発光ユニット１８から照射された後、目盛２０，２１を透過した光を電気信号（検出信号）に変換する。演算部３０は、受光ユニット１９から出力された検出信号に基づいてスケール長の範囲内におけるスライダユニット１５の位置を示す位置データを算出する。演算部３０は、例えば、演算用プログラムが組み込まれたマイクロコンピュータでもよいし、汎用のＣＰＵとメモリとを組み合わせた装置でもよい。
【０００４】
ガラススケール１１には、スリットピッチが小さく、非常に分解能の高い検出が可能な下位桁目盛２０と、逆にスリットピッチが大きく、分解能は低いがその分絶対位置検出範囲が広い上位桁目盛２１とが含まれる。そして、下位桁および上位桁それぞれの目盛に関連して得られる位置データを組合せることによって、高分解能と絶対位置検出を併せ持った位置検出が可能となっている。また、図７に示すように、前記ガラススケール１１と前記スライダユニット１５に取付けられた受光ユニット１９を一定の距離で組付けることで、適切な信号強度が得られる構造となっている。
【０００５】
受光ユニット１９は、受光素子１６とインデックスガラス１７から構成される。前記受光ユニット１９には、上位桁目盛２１に対応する上位桁検出部２３と、下位桁目盛２０に対応する下位桁検出部２２が、縦方向に並んでおり、各検出部から信号が出力される。スリットピッチの小さい下位桁検出部２２から出力される検出信号の振幅は、前記ガラススケール１１と受光ユニット１９との距離（ギャップ）に依存して増減し、スリットピッチの大きい上位桁検出部２３から出力される検出信号は、前記ガラススケール１１と受光ユニット１９との距離にほとんど影響を受けない構造をしている。
【０００６】
発光ユニット１８から出力される平行光は、ガラススケール１１およびインデックスガラス１７を透過し、インデックスガラス１７の裏面に貼り付けられた複数の受光素子１６に入射する。上位、下位の各桁の検出部を構成する受光素子１６は、変位に対して正弦波状に変化する信号ａ１と、ａ１に対して１８０度位相が異なるとともに正弦波状に変化する信号ａ２、ａ１に対して９０度位相が異なるとともに正弦波状に変化する信号ｂ１と、ｂ１に対して１８０度位相が異なるとともに正弦波状に変化するｂ２の４つの信号を出力する。すなわち、各検出部２２，２３それぞれの検出信号には、信号ａ１、信号ａ２、信号ｂ１、信号ｂ２の四つの信号が含まれている。なお、以下では、上位桁の受光素子１６から出力される信号ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２は、それぞれ、先頭にＨを付して、Ｈａ１，Ｈａ２，Ｈｂ１，Ｈｂ２と呼ぶ。また、下位桁の受光素子１６から出力される信号ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２は、それぞれ、先頭にＭを付して、Ｍａ１，Ｍａ２，Ｍｂ１，Ｍｂ２と呼ぶ。
【０００７】
演算部３０は、下位桁検出部２２の受光素子１６が出力する４つの信号Ｍａ１，Ｍａ２，Ｍｂ１，Ｍｂ２から、正弦波状に変化するとともに互いに９０度位相が異なる２つの信号ＭＡ（＝Ｍａ１−Ｍａ２）とＭＢ（＝Ｍｂ１−Ｍｂ２）とを演算する。さらに、演算部３０は、この信号ＭＡ，ＭＢから検出信号の振幅ＭＡＭＰ＝（ＭＡ２＋ＭＢ２）０．５を算出する。この振幅ＭＡＭＰは、ガラススケール１１と受光ユニット１９との間の距離（ギャップ）に依存して増減するため、当該振幅ＭＡＭＰからギャップＧａｐを検出することが可能である。
【０００８】
また、演算部３０は、上位桁検出部２３の受光素子１６が出力する４つの信号Ｈａ１，Ｈａ２，Ｈｂ１，Ｈｂ２から、正弦波状に変化し９０度位相の異なる２つの信号ＨＡ（＝Ｈａ１−Ｈａ２）とＨＢ（＝Ｈｂ１−Ｈｂ２）を演算する。さらに、演算部３０は、この信号ＨＡ，ＨＢから検出信号の振幅ＨＡＭＰ＝（ＨＡ２＋ＨＢ２）０．５を算出する。この上位桁検出部２３の振幅ＨＡＭＰは、ガラススケール１１と受光ユニット１９との間の距離（ギャップ）にほとんど影響されないため、発光ユニット１８などの温度変化がそのまま振幅ＨＡＭＰの変化となる。
【０００９】
この特性を利用して、演算部３０は、上位桁検出部２３の初期振幅値ＨＡＭＰＩＮＩと信号振幅ＨＡＭＰとの比であるＨＲＡＴＥ＝ＨＡＭＰＩＮＩ／ＨＡＭＰを演算し、式１に示すように、上位桁の振幅の変化比ＨＲＡＴＥに、下位桁検出部２２の信号振幅ＭＡＭＰを乗算し、ギャップ依存信号の振幅ＭＡＭＰ１を算出する。この振幅ＭＡＭＰ１は、温度による影響を加味した（温度に起因する誤差を補正した）、ギャップ依存信号となる。なお、上記演算方法に変えて、特許文献１で開示されているように、前記４相信号を使用した和と差の比によりギャップを算出してもよい。
【００１０】
ＭＡＭＰ１＝ＭＡＭＰ×ＨＲＡＴＥ    （１）
【００１１】
上述した技術を用いることで、ロストモーションなどの位置検出誤差を発生することのない、またコストアップ要因を排除したアブソリュートエンコーダを提供できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１６−５０８８６号公報
【特許文献２】特開２０１３−１１３６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来の技術では、受光ユニット１９がガラススケール１１に対して相対的に傾いて取付けられた時の影響が考慮されておらず、また、ギャップの絶対量を検出できないため取付け位置の不良を正確に検出できなかった。また、従来の技術では、温度による影響を加味した信号の補正をしていたが、傾きによる誤差については考慮されておらず、十分な精度でギャップを検出できなかった。ここで傾きとは、図２に示すように、ガラススケール１１面に垂直な軸のまわりに受光ユニット１９が回転することをいう。
【００１４】
そのため、スケールユニット１０とスライダユニット１５の取付けを誤った場合には、スケールユニット１０とスライダユニット１５が干渉し、最悪の場合は、スケールユニット１０やスライダユニット１５が損傷し、使用不可能となってしまう。また、特許文献１に開示されているように前記４相信号を使用した和と差の演算により算出した信号振幅の比によりギャップを算出する方法もあるが、温度による信号振幅の変化量が、和により算出した信号振幅と、差により算出した信号振幅と、で異なる。そのため、かかる方法では、温度補正をすることができないだけでなく、周囲の温度変化により検出誤差が増えてしまう問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本明細書で開示する光学式エンコーダは、横方向に長尺なガラススケールであって、前記横方向に配設された複数のスリットからなる目盛が、縦方向に複数並んだガラススケールと、前記ガラススケールに所定のギャップを介して対向する受光ユニットであって、スケールユニットとスライダユニットの横方向への相対的な変位に応じて変化する検出信号を出力する位置検出部が、対応する目盛に対向するべく、前記縦方向に複数並んだ受光ユニットと、前記検出信号に基づいて前記受光ユニットの位置を示す位置データを算出する演算部と、を備え、前記受光ユニットは、少なくとも、第一検出信号を出力する第一位置検出部と、第二検出信号を出力する第二位置検出部と、を含み、前記演算部は、少なくとも一つの位置検出部から出力される検出信号に基づいて、前記受光ユニットの前記ガラススケール面に垂直な軸回りの傾きを取得する、ことを特徴とする。
【００１６】
前記演算部は、第一検出信号に基づいて算出した第一位置データと、第二検出信号に基づいて算出した第二位置データと、の差分値である位置データ差に基づいて、前記傾きを取得してもよい。この場合、現在の前記傾きをＩｎｃ、現在の位置データ差をＤｉｆｆ、所定の基準状態における位置データ差をＤｉｆｆＩＮＩ、所定の係数をＡＣＯＦ，ＢＣＯＦとした場合、前記演算部は、Ｉｎｃ＝ＡＣＯＦ×（Ｄｉｆｆ−ＤｉｆｆＩＮＩ）＋ＢＣＯＦの式に基づいて前記傾きを算出してもよい。
【００１７】
また、前記第二位置検出部は、平行四辺形の受光素子を有しており、前記演算部は、前記第二検出信号の振幅に基づいて、前記傾きを取得してもよい。この場合、前記傾きの現在の値をＩｎｃ、現在の前記第二検出信号の振幅をＨＡＭＰ、規定の基準状態における前記第二検出信号の振幅をＨＡＭＰＩＮＩ、所定の係数をＩＣＯＦ，ＪＣＯＦとした場合、前記演算部は、Ｉｎｃ＝ＩＣＯＦ×（ＨＡＭＰ−ＨＡＭＰＩＮＩ）＋ＪＣＯＦの式に基づいて前記傾きを算出してもよい。
【００１８】
また、前記第一位置検出部に対応する目盛のスリットピッチは、前記第二位置検出部に対応する目盛のスリットピッチよりも小さくなっており、前記演算部は、前記第一検出信号の振幅を温度および前記傾きに応じて補正した補正後第一振幅に基づいて前記ギャップを取得してもよい。この場合、前記ギャップをＧａｐ、前記補正後第一振幅をＭＡＭＰ２、所定の基準状態における前記第一検出信号の振幅をＭＡＮＰＩＮＩ、所定の係数をＧＣＯＦ，ＨＣＯＦとした場合、前記演算部は、Ｇａｐ＝ＧＣＯＦ×（ＭＡＭＰ２−ＭＡＭＰＩＮＩ）＋ＨＣＯＦの式に基づいて前記ギャップを算出してもよい。
【００１９】
また、前記演算部は、前記第一検出信号の振幅に、温度変化に起因する振幅の変化を補正する温度補正係数を乗じた値に、前記傾きに起因する振幅の誤差を加算した値を、前記補正後第一振幅として算出してもよい。この場合、前記第一検出信号の振幅をＭＡＭＰ、前記補正後第一振幅をＭＡＭＰ２、前記温度補正係数をＨＲＡＴＥ１、前記傾きをＩｎｃ、前記傾きがゼロにおける前記第一検出信号の振幅をＭＡＭＰｍａｘ、所定の係数をＣＣＯＦ，ＤＣＯＦ，ＥＣＯＦとした場合、前記演算部は、ＭＡＭＰ２＝ＭＡＭＰ×ＨＲＡＴＥ１＋｛ＭＡＭＰｍａｘ−（ＣＣＯＦ×Ｉｎｃ２＋ＤＣＯＦ×Ｉｎｃ＋ＥＣＯＦ）｝の式に基づいて前記補正後第一振幅を算出してもよい。
【００２０】
また、前記第二位置検出部は、略平行四辺形状の受光素子を有しており、前記温度補正係数をＨＲＡＴＥ１、前記第一検出信号の振幅をＨＡＭＰ、所定の基準状態における前記第二検出信号の振幅をＨＡＭＰＩＮＩ、前記傾きをＩｎｃ、所定の係数をＦＣＯＦとした場合、前記演算部は、ＨＲＡＴＥ１＝ＨＡＭＰＩＮＩ／（ＨＡＭＰ＋ＦＣＯＦ×Ｉｎｃ）の式に基づいて算出してもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本明細書に開示の光学式エンコーダによれば、傾きを取得するため、傾きが過大か否かを正確に検出できる。また、傾きに応じて、検出信号の振幅を補正することで、ギャップをより正確に取得することができる。その結果、スケールユニットとスライダユニットの誤取付けによる干渉を無くすことができ、取付け調整完了後には、信号低下、又は上昇時に発生するアラームレベルまでのマージンを大きく取ることができるため、保守、メンテナンスの手間を削減することができる。また、スケールユニットとスライダユニットとの間の距離を保つための構造、機能を付加することなく、組込みソフトウェアで実現可能なので、新たなコストアップ分はない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】光学式エンコーダの外観図である。
【図２】受光ユニットの傾きと位置データ差の関係を示す図である。
【図３】傾きに対する位置データ差の変化の一例を示す図である。
【図４】傾きに対する下位桁検出部の検出信号の振幅の変化の一例を示す図である。
【図５】傾きに対する上位桁検出部の検出信号の振幅の変化の一例を示す図である。
【図６】ギャップに対する補正後下位桁振幅の変化の一例を示す図である。
【図７】従来の光学式エンコーダの構成を示す図である。
【図８】従来の光学式エンコーダにおける、ガラススケール、発光ユニット、受光ユニットの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、光学式エンコーダの構成について説明する。なお、従来技術と同じ箇所については、説明を省略するか、簡略化して以下に説明する。図１は、光学式エンコーダの外観図である。図１において、スライダユニット１５は、紙面左右方向に移動する。また、図１において、受光ユニット１９およびガラススケール１１は、いずれも、スケールユニット１０のカバーで覆われて見えないため、破線で示している。また、図２は、受光ユニット１９の傾きと位置データ差の関係を示す図である。なお、図２では、受光ユニット１９を縦方向にずらして図示しているが、受光ユニット１９およびガラススケール１１は、実際には、図１、図８から明らかな通り、互いに正対している。
【００２４】
図２では、下位桁検出部２２（第一位置検出部）と上位桁検出部２３（第二位置検出部）との２つ検出部を含む受光ユニット１９の例を示す。上位桁検出部２３および下位桁検出部２２は、縦方向に並んでおり、対応する上位桁目盛２１および下位桁目盛２０も、縦方向に並んでいる。上位桁検出部２３は、各４相信号分の平行四辺形の受光素子１６を横方向に分散配置した構成を有しており、一方の、下位桁検出部２２は、各４相信号の受光素子１６を横方向に分散して配置した構成を有している。スライダユニット１５内の演算部３０は、各検出部２２，２３から出力される検出信号に基づいて、受光ユニット１９の位置データＭＰＯＳ，ＨＰＯＳを算出する。位置データＭＰＯＳ，ＨＰＯＳの算出方法は、例えば、特許文献１等に開示されている従来技術を用いることができるため、ここでの詳説は省略する。
【００２５】
ここで、図２に示すように、二種類の検出部を縦方向に並べた構成の場合、受光ユニット１９の傾きに応じて、各検出部２２，２３の検出信号に基づいて算出された位置データＭＰＯＳ，ＨＰＯＳに差が生じる。これについて、図２を参照して説明する。スリットピッチの異なる２つの目盛２０，２１を有する光学式エンコーダにおいて、図２の左側に示すように、ガラススケール１１と受光ユニット１９の姿勢が一致している場合（受光ユニット１９の長辺が、ガラススケール１１の長辺に平行な場合）、上位桁検出部２３の検出信号と下位桁検出部２２の検出信号は、同じ位置ａを基準とした信号となる。一方、図２の右側に示すように、ガラススケール１１に垂直な軸のまわりに受光ユニット１９が傾いた場合（受光ユニット１９がガラススケール１１に対して白矢印方向に傾いた場合）、上位桁検出部２３の検出信号は、位置ａを基準とするのに対し、下位桁検出部２２の検出信号は、位置ｂを基準とする。このように、ガラススケール１１と受光ユニット１９の相対的な傾きの度合により、上位桁検出部２３と下位桁検出部２２の検出信号の基準位置が相対的にずれることになる。
【００２６】
これにより、上位桁検出部２３の検出信号から算出される位置データＨＰＯＳと下位桁検出部２２の検出信号から算出される位置データＭＰＯＳに相対的な位置データの差Ｄｉｆｆ（＝ＨＰＯＳ−ＭＰＯＳ）が発生する。この相対的な位置データ差Ｄｉｆｆが傾きに応じて増減することから、ガラススケール１１と受光ユニット１９の間の相対的な傾きＩｎｃを検出することが可能である。
【００２７】
具体的に、傾きの算出方法を説明する。図３は、上述した構造の受光ユニット１９の傾きＩｎｃと位置データ差Ｄｉｆｆの関係を示す図である。傾きＩｎｃは、下位桁検出部２２と上位桁検出部２３の位置データ差Ｄｉｆｆに対して単調減少性を示す。そのため、傾きＩｎｃは、次の式１のように１次関数で近似することが可能である。
Ｉｎｃ＝ＡＣＯＦ×（Ｄｉｆｆ−ＤｉｆｆＩＮＩ）＋ＢＣＯＦ    （１）
【００２８】
なお、ＡＣＯＦ，ＢＣＯＦは、受光素子１６とインデックスガラス１７により構成される検出部の構造により変化する係数である。また、ＤｉｆｆＩＮＩは、スライダユニット１５と受光ユニット１９の取付け誤差を加味して設定される基準状態での位置データ差である。上記式では、Ｄｉｆｆ−ＤｉｆｆＩＮＩを変数とすることで、初期設定された時が水平（傾きが０度）、又は傾きが変数ＢＣＯＦ度であるとして、現在の傾きＩｎｃを絶対量として検出することが可能である。なお、基準状態の傾きＩｎｃＩＮＩが０度（水平）の場合、係数ＢＣＯＦ＝０となる。また、上記式１は、一例であり、位置データ差Ｄｉｆｆに基づいて、傾きＩｎｃを求めるのなら他の方法でもよい。例えば、位置データ差Ｄｉｆｆまた（Ｄｉｆｆ−ＤｉｆｆＩＮＩ）と傾きＩｎｃとの対応関係を記録したマップを記憶しておき、得られた位置データ差Ｄｉｆｆまたは（Ｄｉｆｆ−ＤｉｆｆＩＮＩ）とマップとを照らし合わせて、現在の傾きＩｎｃを取得してもよい。
【００２９】
次に、下位桁検出部２２の検出信号の振幅ＭＡＭＰの誤差を補正する方法を説明する。振幅ＭＡＭＰには、温度変化に起因する変化量と、傾きＩｎｃに起因する振幅誤差とが含まれている。したがって、振幅ＭＡＭＰを補正する際には、振幅ＭＡＭＰに、温度変化に起因する振幅変化を補正する温度補正係数ＨＲＡＴＥ１を乗算して補正した値に、傾きＩｎｃに起因する振幅誤差ＥｒｒＭＡＭＰを加算すればよい。すなわち補正後下位桁振幅ＭＡＭＰ２は、ＭＡＭＰ２＝ＭＡＭＰ×ＨＲＡＴＥ１＋ＥｒｒＭＡＭＰとなる。
【００３０】
ここで、傾きＩｎｃに起因する振幅誤差ＥｒｒＭＡＭＰについて検討する。図４は、傾きＩｎｃに対する下位桁検出部２２の検出信号の振幅ＭＡＭＰの変化を示すグラフである。図４から明らかな通り、下位桁検出部２２の検出信号の振幅ＭＡＭＰは、ガラススケール１１と受光ユニット１９の間の相対的な傾きＩｎｃに対して、ほぼ２次曲線の形状で変化する特性を有する。これを補正することで、ガラススケール１１と受光ユニット１９間の相対的な傾きＩｎｃに対するギャップ検出誤差を低減することが可能である。
【００３１】
具体的には、図４に示す、下位桁検出部２２の振幅ＭＡＭＰは、式２に示すような２次曲線にて近似することが可能である。なお、ＣＣＯＦ，ＤＣＯＦ，ＥＣＯＦは、受光ユニット１９とスライダユニット１５の取付け状態により変化する係数である。
ＭＡＭＰ＝ＣＣＯＦ×Ｉｎｃ２＋ＤＣＯＦ×Ｉｎｃ＋ＥＣＯＦ    （２）
【００３２】
ここで、受光ユニット１９をガラススケール１１に対して傾かないように、すなわち、Ｉｎｃ＝０で配置したときの振幅ＭＡＭＰを最大振幅ＭＡＭＰｍａｘとおくと、振幅誤差ＥｒｒＭＡＭＰは、最大振幅ＭＡＭＰｍａｘから、振幅ＭＡＭＰを減算した値となる。すなわち、振幅誤差ＥｒｒＭＡＭＰは、式３で表される。
ＥｒｒＭＡＭＰ
＝ＭＡＭＰｍａｘ−（ＣＣＯＦ×Ｉｎｃ２＋ＤＣＯＦ×Ｉｎｃ＋ＥＣＯＦ）    （３）
【００３３】
したがって、補正後下位桁振幅ＭＡＭＰ２は、式４により算出することができる。
ＭＡＭＰ２＝ＭＡＭＰ×ＨＲＡＴＥ１＋ＥｒｒＭＡＭＰ
＝ＭＡＭＰ×ＨＲＡＴＥ１＋｛ＭＡＭＰｍａｘ−（ＣＣＯＦ×Ｉｎｃ２＋ＤＣＯＦ×Ｉｎｃ＋ＥＣＯＦ）｝    （４）
【００３４】
次に、温度補正係数ＨＲＡＴＥ１の算出について説明する。温度補正係数ＨＲＡＴＥ１は、現在の上位桁検出部２３の検出信号の振幅ＨＡＭＰに対する、基準状態における振幅ＨＡＭＰＩＮＩの比率として表すことができる。なお、振幅ＨＡＭＰＩＮＩは、適正ギャップ位置、適正姿勢、規定温度において得られる振幅ＨＡＭＰである。
【００３５】
ここで、現在の振幅ＨＡＭＰには、傾きＩｎｃに起因する誤差が含まれる。そこで、温度補正係数ＨＲＡＴＥ１の算出には、振幅ＨＡＭＰを、傾きＩｎｃに起因する誤差分だけ補正した補正後上位桁振幅ＨＡＭＰ１を用いる。
【００３６】
図５は、傾きＩｎｃに対する上位桁検出部２３の検出信号の振幅ＨＡＭＰの変化を示すグラフである。上位桁検出部２３の受光素子１６は、平行四辺形であるため、振幅ＨＡＭＰは、図５のように、傾きＩｎｃに対して単調減少の振幅変化を示す。そのため、補正後上位桁振幅ＨＡＭＰ１は、以下の式５により算出でき、温度補正係数ＨＲＡＴＥ１は、以下の式６により算出できる。なお、ＦＣＯＦは、上位桁検出部２３の受光素子１６の形状により変化する係数である。
ＨＡＭＰ１＝ＨＡＭＰ＋ＦＣＯＦ×Ｉｎｃ    （５）
ＨＲＡＴＥ１＝ＨＡＭＰＩＮＩ／ＨＡＭＰ１    （６）
【００３７】
次に、傾きと温度に起因する誤差を補正した補正後下位桁振幅ＭＡＭＰ２からギャップを算出する方法について説明する。上記式４より算出した補正後下位桁振幅ＭＡＭＰ２は、ガラススケール１１と受光ユニット１９間のギャップに依存して増減する。図６は、ギャップに対する振幅ＭＡＭＰ２の変化を示す図である。図６に示すように、補正後下位桁振幅ＭＡＭＰ２は、ギャップに対して単調増加性を示すため、１次関数にて近似することが可能である。式７は、ギャップＧａｐの算出式の一例である。なお、ＧＣＯＦ、ＨＣＯＦは、ガラススケール１１のスリットと受光ユニット１９の構造によって決まる係数であり、ＭＡＭＰＩＮＩは、ギャップが適正値である基準状態における信号振幅である。
Ｇａｐ＝ＧＣＯＦ×（ＭＡＭＰ２−ＭＡＭＰＩＮＩ）＋ＨＣＯＦ    （７）
【００３８】
これにより、現在のギャップＧａｐを絶対量として検出することが可能である。なお、ＨＣＯＦは、基準状態におけるギャップ、すなわち、適正ギャップを示している。
【００３９】
次に、演算部３０によるギャップＧａｐの算出の流れについて説明する。演算部３０には、予め、初期振幅ＨＡＭＰＩＮＩ，ＭＡＭＰＩＮＩと、基準位置データ差ＤｉｆｆＩＮＩと、各種係数ＡＣＯＦ〜ＨＣＯＦと、が記憶されている。ギャップＧａｐの算出が必要になれば、演算部３０は、二つの検出部２２，２３から出力された検出信号に基づいて、位置データＨＰＯＳ，ＭＰＯＳを算出する。また、各検出信号の振幅ＨＡＭＰ，ＭＡＭＰを算出する。なお、ＨＡＭＰ＝｛（Ｈａ１−Ｈａ２）２＋（Ｈｂ１−Ｈｂ２）２｝０．５であり、ＭＡＭＰ＝｛（Ｍａ１−Ｍａ２）２＋（Ｍｂ１−Ｍｂ２）２｝０．５である。
【００４０】
位置データＨＰＯＳ，ＭＰＯＳが算出できれば、演算部３０は、式１に従い、現在の傾きＩｎｃを算出する。演算部３０は、傾きＩｎｃが得られれば、続いて、式５に得られた傾きＩｎｃを代入して、傾き補正後の振幅ＨＡＭＰ１を算出し、さらに、式６に基づいて、温度補正係数ＨＲＡＴＥ１を算出する。
【００４１】
温度補正係数ＨＲＡＴＥ１が算出できれば、演算部３０は、得られた温度補正係数ＨＲＡＴＥ１、傾きＩｎｃ、振幅ＭＡＭＰを、式４に代入し、補正後下位桁振幅ＭＡＭＰ２を算出する。補正後下位桁振幅ＭＡＭＰ２が得られれば、演算部３０は、当該振幅ＭＡＭＰ２を、式７に代入して、ギャップＧａｐを算出する。演算部３０は、得られたギャップＧａｐ、傾きＩｎｃに基づいて、受光ユニット１９、ひいては、スライダユニット１５の取り付けの適否を判定してもよい。
【００４２】
以上の説明から明らかな通り、本明細書で開示した光学式エンコーダによれば、光学式エンコーダを生産、検査して精度保証された状態の取付けを再現することができ、適正取付位置からのズレ量（傾き、ギャップ）を把握することが可能となる。これにより、スケールユニット１０とスライダユニット１５を干渉させることなく取り付けることが可能となる。
【００４３】
ここで、各式に用いられる係数ＡＣＯＦ、ＢＣＯＦ、ＦＣＯＦ、ＧＣＯＦ、ＨＣＯＦは、スケールユニット１０と受光ユニット１９の構造が決まれば決定する係数であり、予め計測しておき、初期値として内部記憶装置（演算部３０）に保持している。また、係数ＣＣＯＦ、ＤＣＯＦ、ＥＣＯＦもスライダユニット１５と受光ユニット１９の取付により決定する係数であるため、同様に予め計測しておくこともできるし、逐次最小二乗法などによりリアルタイムに算出してもよい。
【００４４】
なお、上述の説明では、発光ユニット１８からの光の強度にムラはなく、複数ある受光素子の特性バラツキがないことを前提に説明したが、各桁の受光素子から出力されるａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２の信号には、振幅やオフセット、位相差などの誤差が含まれるため、その誤差を補正した信号を使用するとさらに検出精度が向上する。
【００４５】
また、上述の説明では、コストアップをさけるため、部品を追加することなく、ガラススケール１１と受光ユニット１９の間のギャップによりほとんど影響を受けない信号を使用したが、温度センサを用いて、温度による光量の変化を事前に計測しておき、内部記憶装置にテーブルなどを準備しておくことにより温度補償を行ってもよい。したがって、この場合には、温度補正係数ＨＲＡＴＥ１を式６を用いることなく、例えば、温度センサの検出値をテーブルに照らし合わせて特定すればよい。
【００４６】
また、上述した算出方法は、一例であり、少なくとも、受光ユニット１９のガラススケール１１に対する傾きＩｎｃを算出するのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、上述の説明では、式４、式５等において、変数として傾きＩｎｃを用いたが、傾きＩｎｃに代えて、変数（Ｄｉｆｆ−ＤｉｆｆＩＮＩ）を使用してもよい。また、上述で説明した各種式は、いずれも一例であり、適宜、変更されてもよい。また、上述の説明では、各種パラメータを数式を用いて算出しているが、数式を用いることなく、予め記憶したマップやテーブルに照らし合わせて各種パラメータを取得してもよい。
【００４７】
また、これまでの説明では、傾きＩｎｃを位置データ差Ｄｉｆｆに基づいて取得しているが、上位桁検出部２３の検出信号の振幅ＨＡＭＰに基づいて、傾きＩｎｃを取得してもよい。具体的に説明すると、温度補正係数の補正と同様に平行四辺形となる受光素子を有した受光ユニット１９を使用した場合、以下の式８により信号振幅の増減量から傾きＩｎｃを求めることも可能である。なお、ＩＣＯＦ，ＪＣＯＦは、受光素子１６とインデックスガラス１７により構成される検出部の配置、構造により変化する係数である。
Ｉｎｃ＝ＩＣＯＦ×（ＨＡＭＰ−ＨＡＭＰＩＮＩ）＋ＪＣＯＦ    （８）
【００４８】
また、これまでの説明では、２つの目盛、２つの検出部を有する光学式エンコーダを例示したが、目盛、検出部は、それぞれ、２以上であれば、より多数でもよい。
【００４９】
本技術により、算出したギャップＧａｐから、予め設定した取付け許容ギャップ上限と下限を超えていないかを判定し、超えていた場合はギャップの警告信号であるＧＥＲを制御装置などの上位装置に出力する。また、算出した傾きＩｎｃから、予め設定した取付け許容傾き上限と下限を超えていないかを判定し、超えていた場合は傾きの警告信号であるＩＥＲを制御装置などの上位装置に出力することで、ギャップ、傾きの表示のみならず、作業者への注意発起を図るとともに、干渉を防止することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０  スケールユニット、１１  ガラススケール、１５  スライダユニット、１６  受光素子、１７  インデックスガラス、１８  発光ユニット、１９  受光ユニット、２０  下位桁目盛、２１  上位桁目盛、２２  下位桁検出部、２３  上位桁検出部、３０  演算部。
【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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【図８】
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