JP2008107123A - Optical rotary encoder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多相にわたるコードパターンとしての回転側スリットをそれぞれの回転中心軸を同じくして周平面方向に各相別に形成した回転ディスクと、相別の回転側スリットと個別に対面する位置関係のもとで各相別に形成された固定側スリットを備える固定スリット板とのうち、少なくとも回転ディスクを重くて割れやすいガラス基材ではなく、割れにくく、かつ、軽量でコンパクト化できる金属薄片を基材とするなかで、構造的な強度をも保持させて形成した光学式ロータリーエンコーダに関する技術である。 The present invention relates to a rotating disk in which rotation-side slits as code patterns extending over multiple phases are formed separately for each phase in the circumferential plane direction with the same rotation center axis, and a positional relationship facing each rotation-side slit individually. Of the fixed slit plate with fixed side slits formed for each phase, at least the rotating disk is not a heavy and fragile glass base material, but is based on a metal flake that is hard to break and lightweight and compact This is a technology related to an optical rotary encoder that is formed while maintaining structural strength among materials.
モータのシャフトを含む回転軸体に装着してその回転角度などを検出するために使用される光学式ロータリーエンコーダは、発光素子と、コードパターンである回転側スリットが形成された回転ディスクと、固定側スリットが形成された固定スリット板と、発光素子からの光を受ける受光素子とを主たる構成部材として一般に形成されている。 An optical rotary encoder used to attach to a rotating shaft body including a motor shaft and detect its rotation angle, etc. is a light emitting element, a rotating disk formed with a rotating slit as a code pattern, and a fixed A fixed slit plate having side slits and a light receiving element that receives light from the light emitting element are generally formed as main constituent members.
図12〜図14は、従来からある光学式ロータリーエンコーダの具体的な構造例を示す説明図であり、そのうちの図12は、全体の分解斜視図を、図13は、組み立て後のカバーを外した状態での平面図を、図14は、回転ディスク部分の平面図およびその要部拡大図をそれぞれ示す。 FIGS. 12 to 14 are explanatory views showing specific structural examples of conventional optical rotary encoders, in which FIG. 12 is an exploded perspective view of the whole, and FIG. FIG. 14 shows a plan view of the rotating disk portion and an enlarged view of a main part thereof, respectively.
これらの図によれば、光学式ロータリーエンコーダ101の全体は、図示しないモータの回転軸と連結されて従動回転する回転筒部103を中心部に備え、その周囲側に固定スリット板105を備えるインデックスユニット104が位置固定されるハウジング102と、多相コードパターンとしての回転側スリット116を周面方向に備えて回転筒部103側に固定ワッシャ113を介して一体的に連結される回転ディスク115と、該回転ディスク115ともどもハウジング102側を覆うカバー122とで形成されている。
According to these drawings, the optical
このうち、インデックスユニット104を構成している固定スリット板105は、遮光層106で覆われた透明ガラス基材上に例えばエッチング手法(マスキング等)により遮光層を除去して形成される透光窓としての所定の固定側スリット106を備えている。
Among these, the fixed
また、回転ディスク115は、遮光層116で覆われた透明ガラス基材上にエッチング手法(マスキング等)で遮光層116を除去して形成される透光窓としての回転側スリット117を備えており、該回転側スリット117を介して例えばブラシレスモータのロータ磁極の位置信号を検出してその回転を制御することができるようになっている。この場合、回転ディスク115は、1周の分割数(スリット穴の分割数)が増加するに伴い回転側スリット117のスリット幅を狭くする必要があるため、該回転側スリット117を介しての透過光量も減少する傾向にある。
Further, the rotating
また、インデックスユニット104は、固定スリット板105の固定側スリット106の位置を、回転ディスク115にあって対応する位置関係にある回転側スリット117の位置と正確に位置合わせした上でハウジング102に位置固定して定置する必要がある。
Further, the
さらに、1回転当たり1個出力される位置信号としてのZ相は、回転ディスク115の外周縁部側の遮光層を除去して透光面とし、その一部分に遮光層を残置させることで遮光窓118とし、該遮光窓118を介して検出することができるようになっている。
Further, the Z-phase as a position signal output once per rotation removes the light-shielding layer on the outer peripheral edge side of the rotating
しかし、図12〜図14に示す従来タイプの光学式ロータリーエンコーダ101は、固定スリット板105と回転ディスク115とのいずれもがガラス基材を用いて形成されていることから、振動や落下に弱く割れやすいこともあって使用できるガラスの種類も限定されることになる。しかも、特に回転ディスク115自体は、割れやすいこともあってそれ自体の厚さを厚くする必要がある結果、その全体重量も重くなって大型化するばかりでなく、ガラスの厚みによる透過光の量も低減されるなどの不手際が生じ、管理や保守もそれだけ煩雑になる不都合があった。
However, the optical
また、回転ディスク115自体が重いということは、それだけ慣性モーメントが働いて応答制御性が悪くなる原因ともなる不具合もあった。
Further, the fact that the rotating
さらに、インデックスユニット104は、固定スリット板105の固定側スリット107の位置を、回転ディスク115側の対応する位置関係にある回転側スリット117の位置と正確に位置合わせした上で、ハウジング102側に位置固定しなければならず、そのための専用治具が必要になるなどの作業上の煩雑さもあった。
Further, the
一方、下記特許文献1には、コード板のディスクと取付部とをプラスチック製の一体成形物として形成することで組立て作業を不要にすることができる技術が開示されている。この場合、軸部材の嵌合部を被嵌入孔に圧入すると、芯出し保持部が塑性変形を起こして芯出しが実現できるようになっている。
また、上記特許文献1には、図12に示すような割れやすいガラス基材ではなく、機械的な強度に優れた金属薄板を用いて回転ディスクが形成されているものも従来技術として開示されている。この場合における回転ディスクは、上記特許文献1中の図3(b)に開示されているように3部材で構成されている。
In addition, the above-mentioned
すなわち、上記特許文献1中の図3(b)に示されている従来例としての回転ディスクは、金属製のハブ部が備える鍔部上に金属製のディスク体を重ねた上で、ワッシャにより補強的に係止することで形成されている。この場合、金属製のディスク体は、その外周寄りの周面領域上に金属エッチング等によりコード要素(透過部と遮光部の格子パターン)が形成されている。
That is, the rotating disk as a conventional example shown in FIG. 3B in the above-mentioned
しかし、上記特許文献1中の図3(b)に示されている回転ディスクは、金属製のディスク体にコード要素(透過部と遮光部の格子パターン)が形成されているとする記述はあるものの、該コード要素の具体的な構成やその形成方法に関する具体的な開示がない。
However, there is a description that the rotating disk shown in FIG. 3B in
このため、上記特許文献1における金属製のディスク体に例えば図12に示す透光窓としての回転側スリット117と同等のものを形成しようとする場合には、どのような具体的な手法や構造が採用されるものであるかが判然としない。仮に、回転側スリットを図12に示す回転側スリット117と同様に円弧状に連続形成してブラシレスモータの駆動信号を発生させようとする場合には、ディスク体自体が不透明な金属であることから、金属エッチングによりその不透明部位を抜き取った円弧状となった長孔として形成する必要があることになる。
For this reason, when trying to form the metal disk body in the above-mentioned
しかし、上記特許文献1における金属製のディスク体に回転側スリットを図12に示す回転側スリット117と同様に連続して抜き取り、図15(a)に示すような長孔として形成した場合には、図16(a)に示すような波形信号(光強度信号)が得られるものの、抜き取られた分だけその全体強度が構造的に低下し、撓みや歪みが発生しやすくなるという問題がある。
However, when the rotation-side slit is continuously extracted from the metal disk body in
一方、構造的な強度低下を回避させるべく、金属製のディスク体に回転側スリットを図15(b)に示すように等間隔で配列させようとする場合には、回転側スリットとの間で確保される受光面積が一定にはならない。このため、図16(b)に示すように図16(a)の場合とは異なる不連続な波形信号(光強度信号)であるパルス状の不連続波形信号P2しか得られなくなる不都合がある。 On the other hand, when the rotation side slits are arranged at equal intervals in the metal disk body as shown in FIG. 15 (b) in order to avoid structural strength reduction, between the rotation side slits. The secured light receiving area is not constant. Therefore, there is a 16 inconvenience not be obtained only pulsed discontinuous waveform signal P 2 are different discontinuous waveform signal (light intensity signal) as in (a) as shown in FIG. 16 (b) .
つまり、金属製のディスク体に回転側スリットを抜取り孔の列として形成し、かつ、図16(a)に示すと同等な波形信号(光強度)である連続信号P1を得ようとする場合には、抜取り孔の列として形成される回転側スリットの固定側スリット側に対する図15(c)に示すような配置関係を、図16(c)に示すような波形信号(光強度信号)である連続波形信号P1が得られるように工夫して配列する必要があるとの課題に直面するに至った。 That is, when a rotation side slit is formed in a metal disk body as a row of extraction holes, and a continuous signal P 1 having a waveform signal (light intensity) equivalent to that shown in FIG. FIG. 15 (c) shows a positional relationship as shown in FIG. 15 (c) with respect to the fixed slit side of the rotation side slit formed as a row of extraction holes, with a waveform signal (light intensity signal) as shown in FIG. 16 (c). there continuous waveform signal P 1 has reached the face challenges of the need to sequence to devise so as to obtain.
本発明は、従来からある光学式ロータリーエンコーダにみられた上記課題に鑑み、構造的な全体強度を確保しつつも、従来からあるガラス基材を用いた回転側スリットから得られると同等な連続的な波形信号を金属製の回転ディスクからも得られるようにすることで、割れないばかりでなく、構造的に強くその全体も軽量・コンパクト化することができ、かつ、管理・保守作業の簡素化をも同時に実現することができる光学式ロータリーエンコーダを提供することに目的がある。 In view of the above-mentioned problems seen in conventional optical rotary encoders, the present invention is continuous that is equivalent to that obtained from a rotation-side slit using a conventional glass substrate while ensuring the overall structural strength. By making it possible to obtain a typical waveform signal from a metal rotating disk, not only does it break, but it is structurally strong and light and compact as a whole, and management and maintenance work is simplified. An object of the present invention is to provide an optical rotary encoder that can simultaneously realize the above.
本発明は、上記目的を達成すべくなされたものであり、多相にわたるコードパターンとしての回転側スリットが半径を異にする同心円状となってその遮光面の円平面方向に各相別に形成された回転ディスクと、相別の前記回転側スリットと個別に対面する位置関係のもとでその遮光面に各相別に形成された固定側スリットを備える固定スリット板とを、ハウジング内の発光素子と該発光素子からの光を受ける受光素子との間に配置してなる光学式ロータリーエンコーダにおいて、少なくとも前記回転ディスクは、金属薄片を基材とし、かつ、前記回転側スリットのそれぞれを円平面方向に前記発光素子からの光の前記受光素子による連続受光を自在に穿設された不連続な複数の円弧状回転側短孔の列として各相別に配列することで、構造的な強度を保持させて形成したことを最も主要な特徴とする。 The present invention has been made in order to achieve the above object, and the rotation side slits as code patterns extending over multiple phases are concentric with different radii, and are formed for each phase in the circular plane direction of the light shielding surface. A rotating slit disk, and a stationary slit plate having stationary slits formed on each light-shielding surface for each phase under a positional relationship that individually faces the respective rotational side slits, and a light emitting element in the housing In an optical rotary encoder that is disposed between a light receiving element that receives light from the light emitting element, at least the rotating disk has a metal flake as a base material, and each of the rotating side slits in a circular plane direction. By arranging the light from the light emitting element by each phase as a row of a plurality of discontinuous arcuate rotation side short holes that are freely drilled for continuous light reception by the light receiving element. Degrees to retain the most important feature that formed.
この場合、前記固定スリット板は、金属薄片を基材とし、かつ、前記固定側スリットを各相別に穿設された各1つの円弧状固定側短孔として配置することで形成し、各相別の前記円弧状回転側短孔と前記円弧状固定側短孔の列とは、前記回転ディスクの回転時に前記発光素子からの光が前記受光素子に対し常に略一定の受光面積のもとで到達する配置関係のもとで配設するのが好ましい。 In this case, the fixed slit plate is formed by arranging a thin piece of metal as a base material and arranging the fixed side slit as one arcuate fixed side short hole drilled for each phase. The arc-shaped rotation side short holes and the arc-shaped fixed side short holes are arranged such that light from the light emitting element always reaches the light receiving element with a substantially constant light receiving area when the rotating disk rotates. It is preferable to arrange under the arrangement relationship.
また、前記固定スリット板の前記遮光面に穿設された固定側通孔と、前記回転ディスクの外周縁から同一面方向に突出させた突片部に前記固定側通孔との対面を自在にその遮光面に穿設された回転側通孔との間で、前記回転ディスクの回転方向と回転数との検出を自在に形成するものであってもよい。 Further, the fixed side through hole formed in the light shielding surface of the fixed slit plate and the fixed side through hole projecting in the same plane direction from the outer peripheral edge of the rotating disk can freely face each other. The rotation direction and the number of rotations of the rotating disk may be freely formed between the rotation-side through hole formed in the light shielding surface.
さらに、前記回転ディスクは、前記ハウジングに回転自在に配設された回転筒体に装着させるための挿通孔を備え、該挿通孔の孔縁には、前記回転筒体に弾性を伴っての圧接が自在な複数個の舌片を突設しておくこともできる。 The rotating disk further includes an insertion hole for mounting on a rotating cylinder that is rotatably disposed in the housing, and a pressure contact with elasticity of the rotating cylinder is provided at a hole edge of the insertion hole. It is also possible to project a plurality of tongue pieces that are freely adjustable.
請求項1に係る発明によれば、回転側スリットは、それぞれの周平面方向に各相別に穿設された不連続な複数の円弧状回転側短孔を、受光素子による連続受光が自在な列として配列させてあるので、ガラス基材を用いて回転ディスクを形成する場合とは異なり、軽量、かつ、割れないばかりでなく、構造的な強度をも保持させて金属薄片を基材とする回転ディスクを形成することができる。 According to the first aspect of the present invention, the rotation-side slit is formed by disposing a plurality of discontinuous arc-shaped rotation-side short holes drilled for each phase in the respective circumferential plane directions so that continuous light reception by the light-receiving element is possible. Unlike a case where a rotating disk is formed using a glass base material, the rotation is performed not only with light weight and not cracking but also with structural strength while using a metal flake as a base material. A disk can be formed.
請求項2に係る発明によれば、各相別の円弧状固定側短孔と円弧状回転側短孔の列とは、回転ディスクの回転時に発光素子からの光が受光素子に対し常に略一定の受光面積のもとで到達する配置関係のもとで配設されているので、ガラス基材からなる回転ディスクの回転側スリットから得られるちらつきのない波形信号(光強度信号)と同様な波形信号(光強度信号)を得ることができる。 According to the second aspect of the present invention, the arc-shaped fixed side short holes and the arc-shaped rotation side short hole rows for each phase are such that the light from the light emitting element is always substantially constant with respect to the light receiving element when the rotating disk rotates. Waveform similar to the flicker-free waveform signal (light intensity signal) obtained from the rotation-side slit of a rotating disk made of a glass substrate. A signal (light intensity signal) can be obtained.
請求項3に係る発明によれば、固定スリット板の遮光面に穿設された固定側通孔と、回転ディスクの外周縁から同一面方向に突出させた突片部に固定側通孔との対面を自在にその遮光面に穿設された回転側通孔との間で回転方向と回転数とを検出することができる。しかも、回転ディスクにおける突片部を除く周囲の空白領域は、ガラス基材からなる回転ディスクのスリットパターンと同等の透光領域として構造的に利用することができる。 According to the third aspect of the present invention, the fixed side through hole formed in the light shielding surface of the fixed slit plate and the fixed side through hole projecting from the outer peripheral edge of the rotating disk in the same plane direction. The direction of rotation and the number of rotations can be detected between the facing side and a rotation side through-hole formed in the light shielding surface. In addition, the surrounding blank area excluding the projecting piece on the rotating disk can be structurally used as a light-transmitting area equivalent to the slit pattern of the rotating disk made of a glass substrate.
請求項4に係る発明によれば、挿通孔の孔縁には、回転筒体に弾性を伴っての圧接が自在な複数個の舌片が突設されているので、該突片を回転筒体側に圧接させることで、回転ディスクをより確実にセンタリングして配設することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, since the plurality of tongue pieces that can be press-fitted with elasticity to the rotating cylinder body are projected from the hole edge of the insertion hole, the protruding piece is attached to the rotating cylinder. By making pressure contact with the body side, the rotating disk can be more reliably centered and disposed.
図1は、構成部材の一部を省略した本発明の一例についての分解斜視図を、図2は、図1に示す例についての組み立てた後の要部斜視図を、図3は、本発明を構成する回転ディスクと固定スリット板との平面形状を、図4は、図3との対応関係のもとでの要部拡大説明図をそれぞれ示す。また、図5は、組み立てた後の全体構造についての縦断面図を示す。 1 is an exploded perspective view of an example of the present invention in which some of the components are omitted, FIG. 2 is a perspective view of a main part after assembly of the example shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is an enlarged explanatory view of the main part under the corresponding relationship with FIG. 3. Moreover, FIG. 5 shows the longitudinal cross-sectional view about the whole structure after an assembly.
これらの図によれば、光学式ロータリーエンコーダ11は、図示しないモータの回転軸と連結されて従動回転する回転筒体14を中心部に備えてその周囲側に固定スリット板32が配設されるハウジング12と、多相にわたるコードパターンとしての回転側スリット44を周面方向に形成して回転筒体14に一体的に連結される回転ディスク42と、該回転ディスク42ともどもハウジング12側を着脱自在に覆うカバー52とで形成されている。
According to these figures, the optical
この場合、ハウジング12には、各相別の回転側スリット44と個別に対面する位置関係のもとで遮光面33に各別に形成された固定側スリット34を備える固定スリット板32と、半径を異にする同心円状となってその遮光面43の周面方向に各相別に回転側スリット44が形成された回転ディスク42とが、発光素子29と受光素子23との間に位置する配置関係のもとで配設されている。
In this case, the
このうち、固定スリット板32は、例えば厚さが0.3mm前後のステンレス材などの金属薄片を基材として各相別に穿設された各1つの円弧状固定側短孔35からなる固定側スリット34を備えている。この場合、図4における円弧状固定側短孔35からなる固定側スリット34は、例えばブラシレスモータの駆動信号を得るための3相(UVW相)対応部36として形成されている。また、固定スリット板32には、固定側通孔38からなるZ相(ABZ相)対応部37も形成されている。
Among these, the fixed
回転ディスク42は、例えば厚さが0.3mm前後のステンレス材などの金属薄片を基材として例えばブラシレスモータの駆動信号を得るための3相(UVW相)における各相別にそれぞれの周面方向に、構造的な強度を保持させるべく等間隔で穿設された不連続の複数の円弧状回転側短孔45の列として配列された回転側スリット44を備えている。
The
すなわち、回転ディスク42には、回転角度を90°ずらして対に配列された各円弧状回転側短孔45の列が、3相交流電流であるU相、V相、W相の別に半径を異にする同心円状となって形成されており、これによりそれぞれから1相分の矩形波出力信号を各別に生成することができるようになっている。
That is, the
しかも、不連続な複数の円弧状回転側短孔45の列からなる各相別の回転側スリット44は、円弧状固定側短孔35からなる固定側スリット34に対し、発光素子29からの光を受光素子23が連続受光できる配置関係のもとで形成することができる。
In addition, the rotation-side slit 44 for each phase, which is composed of a row of a plurality of discontinuous arc-shaped rotation-side
図6は、円弧状固定側短孔35と各円弧状回転側短孔45との間の配置関係の一例を示す説明図である。同図によれば、円弧状固定側短孔35と各円弧状回転側短孔45とは、相互に対面合致する同一の面サイズが付与されて形成されている。また、隣り合う円弧状回転側短孔45,45相互は、回転ディスク42の回転時に1つの円弧状回転側短孔45が(b)に示すように完全に円弧状固定側短孔35と重なり合う対面合致領域55を形成する場合と、1つの円弧状回転側短孔45や隣り合う2つの円弧状回転側短孔45が円弧状固定側短孔35と(c)〜(f)に示すように部分的に重なり合う対面合致領域55を形成する場合との2つの重なりパターンを生成することができる間隔が付与されて配列されている。
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of an arrangement relationship between the arc-shaped fixed
また、図8は、円弧状固定側短孔35と各円弧状回転側短孔45との間の最も好ましい配置例を示す説明図である。同図によれば、各相別の円弧状固定側短孔35と円弧状回転側短孔45の列とは、回転ディスク42の回転時に対面合致領域55を形成して発光素子29からの光が受光素子23に対し常に略一定の受光面積のもとで到達する配置関係のもとで配設されている。
FIG. 8 is an explanatory view showing a most preferable arrangement example between the arc-shaped fixed side
これを図10に基づいてより詳しく説明すれば、円弧状固定側短孔35と各円弧状回転側短孔45との間の配置関係は、円弧状固定側短孔35の長さをpとし、円弧状回転側短孔45の長さをp1とし、隣り合う2つの円弧状回転側短孔45,45の相互間隔をp2としたとき、p=p1+p2の関係式が成立する関係にあればよい。例えば円弧状固定側短孔35と各円弧状回転側短孔45とは、p1=9p/10とし、p2=1p/20となる配置関係にすることで、回転ディスク42の回転時に発光素子29からの光を受光素子23に対し常に略一定の受光面積のもとで到達させることができることになる。
This will be described in more detail with reference to FIG. 10. The arrangement relationship between the arcuate fixed side
また、回転ディスク42には、回転筒体14に装着させるための挿通孔46が形成されている。そして、該挿通孔46の孔縁46a側には、回転筒体14側に弾性を伴っての圧接が自在な複数個の舌片47が突設されている。この場合における各舌片47側への弾性力の付与は、各舌片47の内側に弧状を呈する透孔48を各別に形成することで実現されている。
The
さらに、回転ディスク42の外周縁42aには、同一面方向に突出させた1個の突片部49が形成されており、該突片部49の遮光面50に固定スリット板32の遮光面33に穿設されたABZ相対応部37として形成されている固定側通孔38との対応関係をとって回転側通孔51が穿設されている。
Further, a single projecting
すなわち、ABZ相対応部37における固定側通孔38(37a)は、回転側通孔51(51a)との間でZ−信号という原信号を、固定側通孔38(37c)は、回転側通孔51(51c)との間でZ+という原信号をそれぞれつくり、これら2つの原信号から回転数を検出するための矩形波Z信号が得られるようになっている。
That is, the fixed side through-hole 38 (37a) in the ABZ
また、ABZ相対応部37における固定側通孔38(37b)は、それぞれ位相差4が90°毎に異なるように配置されている4つのスリット群で構成されており、回転側通孔51(51b)との間で回転方向を示す矩形波A信号と矩形波B信号とを得ることができるようになっている。
Further, the fixed side through hole 38 (37b) in the ABZ
このようにして形成された固定スリット板32と回転ディスク42とが配置されるハウジング12は、その中心位置に貫通中空部13を備えた略円形を呈するステンレス材などの金属材により形成されている。
The
しかも、ハウジング12の貫通中空部13には、フランジ部14aを有する回転筒体14がベアリング25を介して回転自在に貫通配置されており、該回転筒体14に回転ディスク42をその挿通孔46を介して送り込むことでフランジ部14aへと当接支持させることができるようになっている。
In addition, a rotating
しかも、回転ディスク42は、その挿通孔46の孔縁46aに弾性を伴っての圧接が自在な複数個の舌片47が突設されているので、該舌片47を介して回転筒体14側にがたつきをなくして確実に圧接させることができる。
In addition, since the
また、フランジ部14aに当接支持させた回転ディスク42は、固定ワッシャ15を介在させてねじ材16によりフランジ部14a側に止着することで、回転筒体14の回転に従動させることができるように位置固定されている。
Further, the
さらに、ハウジング12は、その外周径よりも小径に立設された周壁部17を備えており、該周壁部17との間に形成される段部17aにその周端面53を当接させることでカバー52を施蓋することができるようになっている。
Further, the
しかも、ハウジング12の周壁部17には、切欠部18が形成されており、該切欠部18を介して図5に示すように発光素子29を備える所要の回路基板28を配置することができるようになっている。
In addition, a
また、周壁部17に囲繞されるハウジング12の表出面19には、回転ディスク42との関係で定まる位置に固定スリット板32を正確に配置することができる1対の位置決めピン21,21がその座面部20に植設されており、該位置決めピン21,21に対応するガイド孔39を各別に挿通して固定スリット板32を座面部20に下支えさせて配置することができるようになっている。
A pair of positioning pins 21, 21 that can accurately place the fixed
しかも、配置された固定スリット板32と対向する位置関係にあるハウジング11の表出面19の座面部20には、該座面部20の適宜位置に凹陥部22が形成されており、該凹陥部22内に受光素子23が設置されている。この場合における受光素子23は、回路基板25が備える発光素子26と正対する位置関係をとって設置されることになる。
In addition, a recessed
また、座面部20には、固定スリット板32と各二辺方向にて対面するようにそれぞれが略L字形を呈する一対の溝部24,24が形成されており、これらの溝部24内に供給される接着剤を介して固定スリット板32を図11に示すように強固に座面部20側に固着させておくことができるようになっている。
Further, the
次に、上記構成からなる本発明の作用・効果を説明すれば、固定スリット板32は、位置決めピン21にガイド孔39を介して挿通することで、直ちにハウジング12の表出面19上に正確に位置決めして定置させることができる。しかも、固定スリット板32は、ハウジング12の表出面19に形成されている溝部24内に接着剤を供給してハウジング12側に接合固着しておくことで、長期に亘り安定的に位置固定させておくことができる。
Next, the operation and effect of the present invention having the above-described configuration will be described. The fixed
また、回転ディスク42は、挿通孔46を介して回転筒体14側に送り込み、フランジ部14aに止着することで、回転筒体14の回転に従動させることができるように回転筒体14側に位置固定することができる。この場合、挿通孔46の孔縁46aには、回転筒体14に弾性を伴っての圧接が自在な複数個の舌片47が突設されているので、該突片47を回転筒体14側に圧接させることで、回転ディスク42をより安定的に配設することができることになる。
Further, the
このようにしてハウジング12内に位置固定される固定スリット板32と回転自在に配設される回転ディスク42とは、固定スリット板32側に相別の固定側スリット34として各1つの円弧状固定側短孔35により各相別に形成されている3相(UVW相)対応部36に対し、回転ディスク42側が回転側スリット44として備える3相(UVW相)における各相別にそれぞれの周方向に不連続となって穿設された複数の円弧状回転側短孔45の列を、その回転時に対面させることができることになる。
In this way, the fixed
また、回転側スリット44は、金属薄片を基材として相の別にそれぞれの周平面方向に等間隔で穿設された不連続な複数の円弧状回転側長孔45の列として形成されているので、回転ディスク42自体の軽量化を実現するなかで必要な構造的な強度をも保持せることができる。
Further, the rotation-side slit 44 is formed as a row of a plurality of discontinuous arc-shaped rotation-side
さらに、円弧状固定側短孔35と各円弧状回転側短孔45とが図6に示す配置関係のもとで形成されている場合には、回転ディスク42の回転時に回転側スリット44側が固定側スリット34側と対面する位置関係にある限り、発光素子29が発する光を図7に示す光強度パターンのもとで受光素子23に連続受光させることができることになる。なお、図6のグラフ図中の(b)〜(g)は、図6における(b)〜(g)に対応させた光強度をそれぞれ示す。
Further, when the arc-shaped fixed side
これを図6に基づいてさらに詳しく説明すれば、円弧状固定側短孔35は、その中心位置を中心軸Lに一致させて図6(a)に示すように位置固定されているとする。このときの円弧状固定側短孔35自体の実効透光面積は、その実面サイズとなる。
This will be described in more detail with reference to FIG. 6. Assume that the arc-shaped fixed side
また、各円弧状回転側短孔45は、回転ディスク42の回転に伴い図6(b)に示す位置へと移動したとする。このとき、図6(b)において3個中の真ん中に位置している円弧状回転側短孔45は、円弧状固定側短孔35と完全に対面合致する対面合致領域55を形成することになり、受光素子23が受光する光強度も図7において(b)の位置に示されているように最大となる。
Further, it is assumed that each arcuate rotation side
回転ディスク42がさらに回転するに伴い、図6(b)において真ん中に位置していた円弧状回転側短孔45は、その左端部が図6(c)に示すように円弧状固定側短孔35からはみ出す位置へと移動する結果、対面合致領域55もそれだけ小さくなって図7において(c)の位置に示されているように受光素子23が受光する光強度がそれだけ絞り込まれる。
As the
回転ディスク42がさらに回転するに伴い、図6(b)において真ん中に位置していた円弧状回転側短孔45は、図6(d)に示すようにその左半分が円弧状固定側短孔35からはみ出し、次に位置している円弧状回転側短孔45の左端部が円弧状固定側短孔35内へと移動する結果、対面合致領域55もそれだけ小さくなって図7において(d)の位置に示されているように受光素子23が受光する光強度が依然として絞り込まれることになる。
As the
回転ディスク42がさらに回転するに伴い、図6(b)において真ん中に位置していた円弧状回転側短孔45は、右端部を残してその大半が図6(e)に示すように円弧状固定側短孔35からはみ出す位置へと移動し、次に位置している円弧状回転側短孔45の左半分が円弧状固定側短孔35内へと移動する結果、対面合致領域55もそれだけ小さくなって図7において(e)の位置に示されているように受光素子23が受光する光強度が依然として絞り込まれることになる。
As the
回転ディスク42がさらに回転するに伴い、図6(b)において真ん中に位置していた円弧状回転側短孔45は、その全てが図6(f)に示すように円弧状固定側短孔35からはみ出す位置へと移動し、次に位置している円弧状回転側短孔45がその右端部を残して円弧状固定側短孔35内へと移動する結果、対面合致領域55もそれだけ小さくなって図7において(f)の位置に示されているように受光素子23が受光する光強度が依然として絞り込まれることになる。
As the
回転ディスク42がさらに回転するに伴い、図6(b)において3個中の右側に位置していた円弧状回転側短孔45は、図6(g)に示すように円弧状固定側短孔35と完全に対面合致する対面合致領域55を形成することになり、受光素子23が受光する光強度も図7において(g)の位置に示されているように最大となる。
As the
つまり、受光素子23が受光する光強度は、不連続となった円弧状回転側短孔45の列が続く限り、波形信号(光強度信号)にノイズ成分がのった図7に示す受光強度パターンを繰り返すことになる。
That is, the light intensity received by the
しかも、図7に示す受光強度パターンは、所要の補正処理を施すことにより、例えばガラス基材を用いた図12に示す回転ディスク115の回転側スリット117を介して得られる図16(a)に示すような平滑な連続波形信号(光強度信号)として出力させることができることになる。
In addition, the received light intensity pattern shown in FIG. 7 is obtained by performing a necessary correction process, for example, in FIG. 16A obtained through the rotation-side slit 117 of the
一方、円弧状固定側短孔35と各円弧状回転側短孔45とが図8に示す配置関係のもとで形成されている場合には、回転ディスク42の回転時に回転側スリット44側が固定側スリット34側と対面する位置関係にある限り、発光素子29が発する光を図9に示すように常に略一定の光強度のもとで受光素子23に受光させることができることになる。なお、図9のグラフ図中の(b)〜(g)は、図8における(b)〜(g)に対応させた光強度をそれぞれ示す。
On the other hand, when the arc-shaped fixed
これを図8に基づいてさらに詳しく説明すれば、円弧状固定側短孔35は、その中心位置を中心軸Lに一致させて図8(a)に示すように位置固定されているとする。このときの円弧状固定側短孔35自体の実効透光面積は、その実面サイズとなる。
This will be described in more detail with reference to FIG. 8. Assume that the arc-shaped fixed side
また、各円弧状回転側短孔45は、回転ディスク42の回転に伴い図8(b)に示す位置へと移動する。このとき、図8(b)において3個中の真ん中に位置している円弧状回転側短孔45は、円弧状固定側短孔35の中央領域と対面合致する一方、左右に位置するその余の領域は遮蔽される。つまり、受光素子23は、発光素子29が発する光を円弧状回転側短孔45を経ることで、円弧状固定側短孔35との対面合致領域55である円弧状回転側短孔45の面サイズと同等の受光面積にまで絞られる結果、受光素子23が受光する光強度も図9において(a)の位置に示されているレベルを示すことになる。
Each arcuate rotation side
しかる後、図8(b)において真ん中に位置していた円弧状回転側短孔45は、さらに左方向に移動して図8(c)に示すように円弧状固定側短孔35の左方寄り領域を覆い、その余の領域は遮蔽される。その結果、受光素子23は、図8(b)におけると同様に円弧状固定側短孔35との対面合致領域55である円弧状回転側短孔45の面サイズと同等の受光面積にまで絞られて、図9において(b)の位置に示されているレベルの光強度のもとで受光することになる。
Thereafter, the arcuate rotation-side
図8(b)において真ん中に位置していた円弧状回転側短孔45は、さらに左方向へと移動するに伴い、その一部が図8(d),(e)に示すように円弧状固定側短孔35から次第にはみ出ることになる。しかし、このとき、図8(b)において右側に位置していた円弧状回転側短孔45は、その一部が次第に円弧状固定側短孔35内に入り込むことになる。つまり、円弧状固定側短孔35は、隣り合う円弧状回転側短孔45,45の対面合致領域55が1個分の円弧状回転側短孔45の面サイズとなって覆われることになる。その結果、受光素子23は、(b)におけると同様に1個分の円弧状回転側短孔45の面サイズと同等の受光面積にまで絞られて、図9において(d)と(e)との位置に示されているレベルの光強度のもとで受光することになる。
As the arcuate rotation side
図8(b)において真ん中に位置していた円弧状回転側短孔45は、さらに左方向に移動することにより、図8(f)に示すように円弧状固定側短孔35から完全にはみ出ることになる。しかし、その右隣りに位置している円弧状回転側短孔45は、既に円弧状固定側短孔35内に完全に入り込み、該円弧状固定側短孔35との間に対面合致領域55を形成して重なり合うことになる。その結果、受光素子23は、図8(b)におけると同様に1個分の円弧状回転側短孔45の面サイズと同等の受光面積にまで絞られて、図9において(f)の位置に示されているレベルの光強度のもとで受光することになる。
The arcuate rotation side
かくして、新たに入り込んできた円弧状回転側短孔45は、図8(g)に示すように図8(a)に示す位置へと至る。その結果、受光素子23は、図8(b)におけると同様に円弧状固定側短孔35との対面合致領域55である円弧状回転側短孔45の面サイズと同等の受光面積にまで絞られて、図9において(g)の位置に示されているレベルの光強度のもとで受光することになり、以後、(c)〜(f)に示すと同様の位置関係のもとで移動することになる。
Thus, the newly entered arcuate rotation side
その結果、円弧状固定側短孔35と各円弧状回転側短孔45とが図8に示す配置関係のもとで形成されている場合には、回転ディスク42を回転させた際に円弧状回転側短孔45を経た光も図7に示す波形となって現れることになる。つまり、回転ディスク42の回転時に回転側スリット44側が固定側スリット34側と対面する位置関係にある限り、受光素子23は、常に略一定の受光面積のもとで同じ光強度を受光する結果、例えばガラス基材を用いた図12に示す回転ディスク115の回転側スリット117を介して得られる図16(a)に示すような平滑な連続波形信号(光強度信号)を図9に示す連続波形信号P1として出力することができることになる。
As a result, when the arc-shaped fixed side
円弧状固定側短孔35と円弧状回転側短孔45との配置関係は、以上に述べたようになっているので、通常、回転側スリットが図15(b)に示すように不連続な円弧状回転側短孔の列として形成されている場合には、図16(b)示されるようなパルス状の不連続波形信号P2として検出されるはずである。
Since the arrangement relationship between the arc-shaped fixed side
しかし、円弧状固定側長孔35と円弧状回転側短孔45とが図8および図9に示すように常に略一定の受光面積を確保できる配置関係のもとで形成されている場合には、図9に示すようにちらつきのない連続波形信号P1として検出することができることになる。
However, when the arc-shaped fixed side
また、固定スリット板34の遮光面に穿設された固定側通孔38と、回転ディスク42の外周縁42aから同一面方向に突出させた突片部49に固定側通孔38との対面を自在にその遮光面に穿設された回転側通孔51との間でABZ相である回転方向と回転数とを検出することができる。
Further, the fixed side through
しかも、回転ディスク42における突片部49を除く周囲の空白領域は、ガラス基材からなる回転ディスクのスリットパターンと同等の透光領域とすることで、これを構造的に利用することができる。
Moreover, the surrounding blank area excluding the projecting
以上は、本発明を図示例に基づいて説明したものであり、その具体的な内容は、本発明の要旨を逸脱しない限り、種々の変形を加えることができる。例えば、固定側スリット34と回転側スリット44とは、所望する相の数に応じて増減配置することができる。また、受光素子23と発光素子29とは、図示例とは逆の位置関係のもとで配置することもできる。この場合、光学式ロータリーエンコーダ11の全体は、厚みのある発光素子29側をハウジング12内に納めることができるので、それだけ薄型化を実現することができることになる。
The above is the description of the present invention based on the illustrated examples, and various modifications can be made to the specific contents without departing from the gist of the present invention. For example, the fixed-side slit 34 and the rotation-side slit 44 can be increased or decreased according to the desired number of phases. In addition, the
11 光学式ロータリーエンコーダ
12 ハウジング
13 貫通中空部
14 回転筒体
14a フランジ部
15 固定ワッシャ
16 ねじ材
17 周壁部
17a 段部
18 切欠部
19 表出面
20 座面部
21 位置決めピン
22 凹陥部
23 受光素子
24 溝部
25 ベアリング
28 回路基板
29 発光素子
32 固定スリット板
33 遮光面
34 固定側スリット
35 円弧状固定側短孔
36 3相(UVW相)対応部
37 Z相(ABZ相)対応部
38(37a,37b,37c) 固定側通孔
39 ガイド孔
42 回転ディスク
42a 外周縁
43 遮光面
44 回転側スリット
45 円弧状回転側短孔
46 挿通孔
46a 孔縁
47 舌片
48 透孔
49 突片部
50 遮光面
51(51a,51b,51c) 回転側通孔
52 カバー
53 周端面
55 対面合致領域
P1 連続波形信号
P2 不連続波形信号
DESCRIPTION OF
Claims (4)
少なくとも前記回転ディスクは、金属薄片を基材とし、かつ、前記回転側スリットのそれぞれを円平面方向に前記発光素子からの光の前記受光素子による連続受光を自在に穿設された不連続な複数の円弧状回転側短孔の列として各相別に配列することで、構造的な強度を保持させて形成したことを特徴とする光学式ロータリーエンコーダ。 The rotating slits as concentric circles with different radii as the code pattern over multiple phases are concentrically formed on each phase in the circular plane direction of the light shielding surface, and the rotating slits for each phase face each other individually. A fixed slit plate having a fixed slit formed on each light shielding surface for each phase under the positional relationship between the light emitting element in the housing and the light receiving element that receives light from the light emitting element. In the optical rotary encoder
At least the rotating disk has a discontinuous plurality of metal bases, and each of the slits on the rotating side is formed in a circular plane direction so that continuous light reception by the light receiving element of the light from the light emitting element is freely perforated. An optical rotary encoder characterized in that the structural strength is maintained by arranging each of the arc-shaped rotation side short holes as a row.
各相別の前記円弧状回転側短孔と前記円弧状固定側短孔の列とは、前記回転ディスクの回転時に前記発光素子からの光が前記受光素子に対し常に略一定の受光面積のもとで到達する配置関係のもとで配設した請求項1に記載の光学式ロータリーエンコーダ。 The fixed slit plate is formed by arranging a thin piece of metal as a base material, and arranging each of the fixed side slits as one arcuate fixed side short hole formed by each phase,
The row of the arc-shaped rotation side short holes and the arc-shaped fixed side short holes for each phase is such that the light from the light emitting element always has a substantially constant light receiving area with respect to the light receiving element when the rotating disk rotates. The optical rotary encoder according to claim 1, wherein the optical rotary encoder is arranged under an arrangement relationship that reaches
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006288265A JP2008107123A (en) | 2006-10-24 | 2006-10-24 | Optical rotary encoder |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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|---|---|
| JP2008107123A true JP2008107123A (en) | 2008-05-08 |
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| JP (1) | JP2008107123A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102121833A (en) * | 2009-12-24 | 2011-07-13 | 佳能株式会社 | Rotary encoder |
-
2006
- 2006-10-24 JP JP2006288265A patent/JP2008107123A/en active Pending
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