DE102004012271A1

DE102004012271A1 - Optischer Drehcodierer

Info

Publication number: DE102004012271A1
Application number: DE200410012271
Authority: DE
Inventors: Minoru Kyoto Kobayashi; Mutsumi Kyoto Kirino; Hirokazu Kyoto Yauchi; Tetsuo Kyoto Ryugo; Arata Kyoto Nakamura; Hiro Kyoto Muraoka
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2004-11-04
Also published as: JP2004301826A

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft einen optischen Drehcodierer, der in der Lage ist, an Auflösungen beliebiger Winkel oder beliebiger Graduierungsmuster in schneller Weise angepasst zu werden, und auch leicht einer Produktion unterschiedlicher Abwandlungen in kleinen Mengen angepasst werden kann. Der optische Drehcodierer umfasst eine Rotationsplatte mit einer längs eines Kreises eingeschriebenen Graduierung, ein Lichtemissionselement, eine Linse und einen optischen Leser mit einer Lichtabschirmungsplatte und einem Lichtempfangselement zum Auslesen der Graduierung aus der Rotationsplatte, wobei die Lichtabschirmungsplatte, die einen Schlitz aufweist, der der Graduierung auf der Rotationsplatte entspricht, vor der optischen Leseeinrichtung angeordnet ist, wobei das vom Lichtemissionselement eingestrahlte Licht durch die Linse zu parallelem Licht geformt wird und auf die Rotationsplatte eingestrahlt wird, womit die auf der Rotationsplatte eingeschriebene Graduierung gelesen wird. Die Graduierungen werden auf das Material für die Graduierungsplatte in radialer Weise eingeschrieben, indem ein Material für die Graduierungsplatte auf einem XYTHETA-Tisch einer Laserbearbeitungseinheit angeordnet wird und indem die Bewegung des XYTHETA-Tischs geeignet gesteuert wird, während eine Lasereinstrahlung erfolgt, womit die Graduierungsplatte erzeugt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen optischen Drehcodierer eines Absoluttyps oder eines Inkrementtyps zur Feststellung beispielsweise eines Drehwinkels, einer Anzahl von Umdrehungen, einer Drehgeschwindigkeit und dergleichen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Ein optischer Drehcodierer dieses Typs umfasst eine scheibenförmige Graduierungsplatte mit radial eingeschriebenen Graduierungen, einen optischen Leser zum Ablesen der Graduierungen von der Graduierungsplatte und eine vor dem optischen Leser angeordnete Abschirmungsplatte mit Schlitzen, die den Graduierungen auf der Graduierungsplatte entsprechen. Der Aufbau der Graduierungsplatte ist unterschiedlich je nach dem optischen Leseverfahren, das der optische Leser vornimmt. Wenn das von dem optischen Leser vorgenommene Leseverfahren vom Transmissionstyp ist, ist der Graduierungsabschnitt der Graduierungsplatte so aufgebaut, dass er einen Lichtdurchgang zulässt. Ähnlich ist, wenn das vom optischen Leser vorgenommene Leseverfahren vom Reflexionstyp ist, der Graduierungsabschnitt der Graduierungsplatte so aufgebaut, dass er die Reflexion von Licht zulässt. Andererseits ist jeder der Schlitzabschnitte der Lichtabschirmungsplatte so aufgebaut, dass er den Durchgang von Licht zulässt. Dabei kann für den Lichtdurchgang eine durchgehende Öffnung oder ein transparenter Abschnitt vorgesehen sein.

Auch sind bekanntlich ein Inkrementtyp und ein absoluter Typ für einen Codierer dieser Art bekannt. Im Falle des Inkrementtyps sind die einzelnen Graduierungen im Wesentlichen äquidistant voneinander angeordnet. Andererseits stellt im Fal le des absoluten Typs ein Mehrbit-Code, entsprechend einer jeden Winkelauflösung, die Graduierung dar.

Herkömmlicherweise sind als Verfahren für das Einschreiben der Graduierungen auf der Graduierungsplatte ein Stanzverfahren und ein Photoätzverfahren bekannt. Ein aufgedampfter Metallfilm wird auf einer Oberfläche einer transparenten Grundplatte ausgebildet und auf der Oberfläche des aufgedampften Metallfilms ein Lichtabschirmungsfilm, der sich aus einem lichtempfindlichen Material zusammensetzt, ausgebildet. Dann werden durch Ätzen des Lichtabschirmungsfilms die Reflexionsmuster mit dem belichteten Abschnitt des aufgedampften Metallfilms definiert (wie in japanischer Patentveröffentlichung Nr. 10-82661 beschrieben).

Gemäß der herkömmlichen Graduierungsplatte muss jedoch bei einer ein Stanzverfahren verwendenden Graduierungsplatte eine Presse entworfen und hergestellt werden. Andererseits muss bei einer ein Photoätzverfahren verwendenden Graduierungsplatte eine Maske entworfen und hergestellt werden. Es wurden daher Probleme, wie ein übermäßiger Zeitaufwand vom Zeitpunkt der Auftragsvergabe bis zum Lieferzeitpunkt, enorme Kosten für das Entwerfen und Herstellen von Formen und von Masken und infolge der Kosten die Unfähigkeit, einer Herstellung von vielfachen Abwandlungen in kleinen Größen zu entsprechen, angegeben.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf solche Probleme des Standes der Technik gemacht, und ist eine erste Aufgabe der Erfindung, einen optischen Drehcodierer zu schaffen, der in der Lage ist, rasch einer beliebigen Auflösung oder beliebigen Graduierungsmustern zu entsprechen, und der leicht einer Herstellung von vielen Abwandlungen in kleinen Mengen angepasst werden kann.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines optischen Drehcodierers, der in der Lage ist, hohe Präzision in der Winkelauflösung oder im Graduierungsmuster zu erzielen.

Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung deutlich werden.

Ein optischer Drehcodierer gemäß der Erfindung umfasst eine Rotationsplatte mit einer längs eines Kreises eingeschriebenen Graduierung, ein Lichtemissionselement, eine Linse, einen optischen Leser mit einer Lichtabschirmungsplatte und einem Lichtempfangselement zum Auslesen der Graduierung aus der Rotationsplatte, wobei die einen der Graduierung auf der Rotationsplatte entsprechenden Schlitz aufweisende Lichtabschirmungsplatte vor dem optischen Leser angeordnet ist. Dadurch werden die auf der Rotationsplatte eingeschriebenen Graduierungen ausgelesen, indem Licht vom Lichtemissionselement, durch die Linse zu parallelem Licht gemacht, auf die Rotationsplatte eingestrahlt wird. Zusätzlich zu dem oben beschriebenen Grundaufbau ist das besondere Merkmal der Erfindung, dass die Graduierung auf der Rotationsplatte durch Lasereinstrahlung eingeschrieben wird.

Gemäß diesem Aufbau wird die Graduierung unter Verwendung einer Laserbearbeitungsvorrichtung und Lasereinstrahlen auf die Graduierungsplatte eingeschrieben, weshalb das Entwerfen und Herstellen einer Pressform oder einer Maske für das Ätzen unnötig wird. Die Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt der Annahme eines Auftrags bis zu dem Zeitpunkt der Auslieferung lässt sich daher wesentlich abkürzen. Außerdem lässt sich, da die Kosten für den Entwurf und die Herstellung der Pressform oder Ätzmaske ebenfalls unnötig werden, eine kostengünstige Produktion auch für die Herstellung vielfacher Abwandlungen in klei nen Mengen erzielen. Ferner kann, verglichen mit den Verfahren des Einschreibens von Graduierungen durch Pressform oder Photoätzen, das Einschreiben von Graduierungen durch Lasereinstrahlung Graduierungen mit einem höheren Exaktheitsniveau, verglichen mit den herkömmlichen Verfahren, abhängig von der Steuerung der Laser-Bearbeitungsvorrichtung einschreiben.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Schlitze in der Lichtabschirmungsplatte auch durch Lasereinstrahlung eingeschrieben. Die Grunderfindung schließt hierbei aus folgendem Grund nicht das Durchführen einer Laserbearbeitung betreffend die Schlitze der Lichtabschirmungsplatte ein. Bei dieser Art von Drehcodierer variiert nämlich der Durchmesser der als Graduierungsplatte verwendeten Scheibe gemäß der geforderten Auflösung. Andererseits ist es in Bezug auf die Schlitze in der Lichtabschirmungsplatte nicht erforderlich, eine Eins-zu-eins-Entsprechung zur Graduierungsplatte in exakter Weise einzuhalten. Dementsprechend kann eine gemeinsame Lichtabschirmungsplatte für Graduierungsplatten mit einem bestimmten Bereich von Teilungen verwendet werden. Daher ist es nicht erforderlich, die Schlitze in der Lichtabschirmungsplatte jedes Mal neu herzustellen, damit sie dem Teilungsabstand in der Graduierungsplatte entspricht.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Leseverfahren der Rotationsplatte auf einen Reflexionstyp beschränkt sein. Eine Vielzahl von Verfahren ist beim Einschreiben der Graduierung durch Lasereinstrahlung möglich. Wenn jedoch das Leseverfahren der Graduierungsplatte ein Reflexionstyp ist, kann die Graduierung auf die Graduierungsplatte durch einfache Verfahren, wie etwa beispielsweise durch Ausbilden eines rauen Oberflächenbereichs durch Lasereinstrahlung auf einen bestimmten Abschnitt einer Metallplatte mit Spiegeloberfläche oder durch Vakuumabscheiden einer Metall dünnschicht auf einer Oberfläche einer Glasplatte und nachfolgendes ausgewähltes Entfernen der Metalldünnschicht durch Lasereinstrahlung eingeschrieben werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Graduierung auf der Rotationsplatte in Form eines Trapezes ausgebildet sein. Bei einer solchen Graduierung mit Trapezform kann bei Anpassung an eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit individuellen Bühnen X, Y und θ eine Trapezgraduierung entlang der Form der Graduierung in hochpräziser Weise durch intermittierendes Zustellen in Teilungen für die θ-Richtung mit einer komplizierten Steuerung und schwieriger Zerhackungsbewegung und durch Durchführen einer Feinsteuerung betreffend nur die X- und Y-Stufen eingeschrieben werden.

Unter einem anderen Blickwinkel kann die vorliegende Erfindung auch als Graduierungsplatte für einen optischen Drehcodierer aufgefasst werden. In Bezug auf eine solche Graduierungsplatte wird eine Graduierung längs eines Kreises durch Lasereinstrahlung in radialer Weise eingeschrieben. Hierbei kann ähnlich obiger Beschreibung das Leseverfahren auf einen Reflexionstyp beschränkt sein, und die Graduierung kann in Trapezform ausgebildet sein. Die Betriebswirkung eines jeden Elements ist die gleiche wie die oben beschriebene. Ferner kann die Erfindung unter einem anderen Blickwinkel auch als Lichtabschirmungsplatte eines optischen Drehcodierers aufgefasst werden. Hinsichtlich einer solche Lichtabschirmungsplatte kann ein Schlitzfeld in einem bestimmten Muster durch Lasereinstrahlung einschrieben sein.

Als nächstes besteht ein Verfahren zur Herstellung einer Rotationsplatte eines optischen Drehcodierers gemäß der Erfindung darin, eine Graduierung auf einem Rotationsplattenmaterial längs eines Kreises in radialer Weise durch Einstrahlen eines Laserstrahls auf ein Rotationsplattenmaterial, während das Rotationsplattenmaterial auf einem XYθ-Tisch einer Laserbearbeitungseinheit angeordnet wird, und geeignetes Steuern der Bewegung des XYθ-Tischs einzuschreiben. Gemäß diesem Verfahren werden eine Pressform oder Ätzmasken unnötig, weshalb es möglich ist, eine Graduierungsplatte eines optischen Drehcodierers in mehreren Abwandlungen in kleinen Mengen herzustellen.

Eine Laserbearbeitungskoordinate wird hierbei beruhend auf einer geforderten Form und Auflösung der Rotationsplatte berechnet, und es kann eine Graduierungsplatte mit einer beliebigen Spezifikation durch Steuern der Bewegung des XYθ-Tischs beruhend auf der berechneten Koordinate hergestellt werden.

Durch Steuerung allein des XYθ-Tischs in seiner Bewegung, während ein Ablenkungswinkel der Laserstrahllichtakte festgelegt ist, kann eine hochgenaue Bearbeitung mit dem zur Vermeidung einer Drift fixierten Laserstrahl durchgeführt werden. Ferner lässt sich eine höhere Präzision bei der Graduierungsverarbeitung und eine verkürzte Verarbeitungszeit durch kontinuierliches Bewegen des XYθ-Tischs, während die Drehbewegung des θ-Tischs intermittierend durchgeführt wird, um eine Trapezgraduierung auf dem Rotationsplattenmaterial in radialer Weise einzuschreiben, gewinnen.

Als Material für die Graduierungsplatte kann eine Vielzahl von Materialien gewählt werden. Beispielsweise kann das Graduierungsplattenmaterial eine Metallplatte mit einem als dünnen Bereich ausgebildeten Laserbearbeitungsbereich und eine durch ausgewähltes Einstrahlen eines Laserstrahls darin ausgebildete Durchgangsöffnung aufweisen. Gemäß diesem Aufbau lässt sich die Einfachheit der Bearbeitung verbessern, während gleichzeitig die Steifigkeit insgesamt beibehalten wird. Auch kann das Graduierungsplattenmaterial eine transparente Grundplatte mit einer auf einer Oberfläche abgeschiedenen Metalldünnschicht, die hohe Reflexions- oder Lichtabschirmungseigenschaften hat, und eine darin durch selektives Einstrahlen des Laserstrahls und Entfernen der Metalldünnschicht ausgebildete transparente Öffnung aufweisen. Gemäß diesem Aufbau kann eine aufgedampfte Chromschicht als Metalldünnschicht ausgewählt und dadurch das Einschreiben einer Graduierung ohne Erhöhung der Laserleistung ermöglicht werden. Ferner kann das Graduierungsplattenmaterial eine Metallplatte mit einer Spiegeloberfläche aufweisen, wobei ein rauer Oberflächenbereich darauf durch selektives Einstrahlen des Laserstrahls ausgebildet wird. Gemäß diesem Aufbau lässt sich eine Graduierungsplatte für den Reflexionstyp leicht herstellen.

Ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtabschirmungsplatte eines optischen Drehcodierers gemäß der Erfindung besteht darin, einen durchgehenden Schlitz oder einen transparenten Schlitz auf einem Lichtabschirmungsplattenmaterial durch Einstrahlen eines Laserstrahls, während das Lichtabschirmungsplattenmaterial auf einem XYθ-Tisch einer Laserbearbeitungseinheit angeordnet ist, und geeignetes Steuern der Bewegung des XYθ-Tischs einzuschreiben. Gemäß diesem Verfahren kann eine Lichtabschirmungsplatte bei niedrigen Kosten hergestellt werden. Auch kann hinsichtlich der Lichtabschirmungsplatte eine hochpräzise Bearbeitung mit dem Laserstrahl, der zur Vermeidung einer Drift fixiert ist, durch Steuerung lediglich des XYθ-Tischs hinsichtlich seiner Bewegung, während ein Ablenkungswinkel der Laserstrahllichtachse festgelegt ist, durchgeführt werden. Ferner lässt sich eine höhere Präzision bei der Schlitzfeldbearbeitung und eine verkürzte Bearbeitungszeit durch kontinuierliches Bewegen des XY-Tisches, während die Drehbewegung des θ-Tischs intermittierend durchgeführt wird, um eine trapezförmige Graduierung auf dem Rotationsplattenmaterial in radialer Weise einzuschreiben, gewinnen.

Auch kann eine Vielzahl von Materialien als Material für die Lichtabschirmungsplatte ausgewählt werden. Beispielsweise kann das Lichtabschirmungsplattenmaterial eine Metallplatte mit einem als dünner Bereich ausgebildeten Laserbearbeitungsbereich und eine darin durch ausgewähltes Einstrahlen des Laserstrahls ausgebildete Durchgangsöffnung aufweisen. Gemäß diesem Aufbau lässt sich die Einfachheit der Verarbeitung verbessern, während die Steifigkeit insgesamt aufrechterhalten wird. Auch kann das Lichtabschirmungsplattenmaterial eine transparente Grundplatte mit einer auf einer Oberfläche abgeschiedenen Metalldünnschicht mit hohen Reflexions- oder Lichtabschirmungseigenschaften und eine darin durch ausgewähltes Einstrahlen des Laserstrahls und Entfernen der Metalldünnschicht ausgebildete transparente Öffnung aufweisen. Gemäß diesem Aufbau kann eine aufgedampfte Chromdünnschicht als die Metalldünnschicht gewählt werden, womit das Einschreiben eines Schlitzfeldes ohne Erhöhung der Laserleistung ermöglicht wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Figur, die die Außenansicht eines optischen Drehcodierers des Reflexionstyps zeigt;

2 ist eine Figur, die den Aufbau eines optischen Drehcodierers des Reflexionstyps zeigt;

3 ist eine Figur, die den Aufbau eines optischen Drehcodierers des Transmissionstyps zeigt;

4 ist eine Figur, die die Vorderansicht einer Rotationsplatte eines optischen Drehcodierers zeigt;

5 ist eine Figur, die eine vergrößerte Ansicht des Schnitts A in 4 zeigt;

6 ist eine Erläuterungsfigur, die eine Lichtabschirmungsplatte (vor der Laserbearbeitung) eines optischen Drehcodierers zeigt;

7 ist eine Erläuterungsfigur, die eine Lichtabschirmungsplatte (nach der Laserbearbeitung) eines optischen Drehcodierers zeigt;

8 ist eine Figur, die eine vergrößerte Ansicht eines Schlitzfelds auf der Lichtabschirmungsplatte eines optischen Drehcodierers zeigt;

9 ist eine Erläuterungsfigur, die ein Laserbearbeitungsverfahren für eine Rotationsplatte und eine Lichtabschirmungsplatte eines optischen Drehcodierers zeigt;

10 ist eine Figur, die den Aufbau eines Laserbearbeitungssystems eines optischen Drehcodierers zeigt;

11 ist ein Flussdiagramm, welches ein Steuerprogramm einer Recheneinheit in dem Laserbearbeitungssystem des optischen Drehcodierers zeigt;

12 ist eine Figur, die Formen von Graduierungen auf der Rotationsplatte des optischen Drehcodierers zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Erfindung wird im Folgenden ausführlicher im Sinne konkreter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die unten beschriebene Ausführungsform zeigt lediglich ein Beispiel der Erfindung, der Gegenstand der Erfindung wird ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche definiert.
Der optische Drehcodierer der vorliegenden Erfindung umfasst sowohl einen Reflexionstyp als auch einen Transmissionstyp.
1 zeigt eine Außenansicht eines optischen Drehcodierers bei entferntem Gehäuse. In der Fig. ist ein optischer Drehcodierer des Reflexionstyps als Beispiel gezeigt. Der in diesem Beispiel gezeigte optische Drehcodierer 1000 umfasst eine scheibenförmige Rotationsplatte 1a, eine Welle 2, die die Mitte der Rotationsplatte 1a durchsetzt und sie in Stellung hält, ein Wellenlager 3 zur Lagerung der Welle 2, einen optischen Leser (Optikmodul) 52, welcher ein Lichtemissionselement, eine Linse und ein Lichtempfangselement, die später noch beschrieben werden, enthält, eine Montagebasis 51 zur Montage des optischen Lesers 52 und eine Schaltungsplatte 53 zur Ausgabe von durch den optischen Leser 52 erzeugten Signalen nach außen.
2 zeigt einen detaillierten Aufbau eines erfindungsgemäßen optischen Drehcodierers des Reflexionstyps. Für den optischen Drehcodierer des Reflexionstyps bildet die Welle 2 eine Nachweisachse und erfasst ein Messobjekt.
Das Lichtemissionselement 5 wird durch Aktivierung einer Lichtemissionsschaltung 4 betrieben. Ein vom Lichtemissionselement 5 eingestrahltes Lichtbündel L11 durchsetzt einen Halbspiegel 6, wobei es einen gleich bleibenden Spreizwinkel aufrechterhält. Das Lichtbündel L11 wird dann durch eine Linse 7 zu Parallellicht gebündelt und auf eine Oberfläche der Rotationsplatte 1a eingestrahlt. Das von der Rotationsplatte 1a reflektierte Licht wird durch Durchgang durch die Linse 7 und nachfolgendes Reflektieren durch den Halbspiegel 6 auf ein Lichtempfangselement 9 gerichtet. Eine später noch beschriebene Lichtabschirmungsplatte 8 mit Schlitzen ist vor dem Lichtempfangselement 9 angeordnet. Ein vom Halbspiegel 6 reflektiertes Lichtbündel L12 geht durch den Schlitz der Lichtabschirmungsplatte 8 und in das Lichtempfangselement 9. Ein vom Lichtempfangselement 9 erzeugtes elektrisches Signal wird nach Verstärkung auf eine Signalverarbeitungseinheit 11 übertragen und es wird durch eine Lichtempfangsschaltung 10 eine Signalformung durchgeführt. Im Falle eines optischen Drehcodierers vom Inkrementtyp erzeugt die Signalverarbeitungseinheit 11 und gibt die Signalverarbeitungseinheit 11 ein Impulsfeld aus, das einer Winkelauflösung entspricht. Im Falle eines optischen Drehcodierers vom Absoluttyp andererseits erzeugt die Signalverarbeitungseinheit 11 und gibt die Signalverarbeitung 11 ein Codesignal aus, das den einzelnen Winkelorten entspricht. Die so mit der Signalverarbeitungseinheit 11 gewonnenen Signale werden über eine Ausgangsschaltung 12 nach außen übertragen. Obige Beschreibung beschreibt den Aufbau und im Grundsatz das Arbeiten des optischen Drehcodierers vom Reflexionstyp.
3 zeigt einen detaillierten Aufbau eines optischen Drehcodierers vom Transmissionstyp als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Aufbau und Arbeiten des optischen Drehcodierers vom Transmissionstyp sind im Grundsatz die gleichen wie bei dem in 2 beschriebenen optischen Drehcodierer vom Reflexionstyp. Nachfolgend werden daher lediglich die Unterschiede beschrieben. In 3 sind hinsichtlich der gleichen Komponenten, wie sie in 2 beschrieben wurden, die gleichen Bezugszeichen vergeben, wobei die Erläuterung weggelassen ist.
Die Rotationsplatte 1b für einen Transmissionstyp hat einen Aufbau, der einen Durchgang von Licht entsprechend dem Graduierungsabschnitt gestattet. Das vom Lichtemissionselement 5 eingestrahlte Lichtbündel L21 wird unter Aufrechterhaltung eines gleich bleibenden Spreizwinkels auf eine Linse 7 eingestrahlt und zu einem Parallellichtbündel L22 geformt. Das Lichtbündel L22 durchläuft dann die Rotationsplatte 1b und strahlt auf das Lichtempfangselement 9 ein, das in Bezug auf die Rotationsplatte 1b entgegengesetzt zum Lichtemissionselement 5 liegt. Eine später noch beschriebene Lichtabschirmungsplatte 8 mit Schlitzen ist vor dem Lichtempfangselement 9 angeordnet. Das Lichtempfangselement 9 erzeugt mit Einstrahlung des Lichtbündels L22 durch die Lichtabschirmungsplatte 8 hindurch und in das Lichtempfangselement 9 entsprechende elektri sche Signale. Die elektrischen Signale werden über eine Lichtempfangsschaltung 10, eine Signalverarbeitungseinheit 11 und eine Ausgangsschaltung 12, wie weiter oben in Bezug auf 2 beschrieben, nach außen gesendet. Obige Beschreibung beschreibt den Aufbau und im Grundsatz das Arbeiten des optischen Drehcodierers vom Transmissionstyp.
Zusätzlich zu dem oben beschriebenen Aufbau steuert der optische Drehcodierer gemäß der Erfindung Verbesserungen zur Herstellung der Rotationsplatte 1a und 1b sowie der Lichtabschirmungsplatte 8 bei. Im Einzelnen werden die Rotationsplatte 1a und 1b sowie die Lichtabschirmungsplatte 8 unter Verwendung einer Laserbearbeitungsvorrichtung hergestellt. Eine ein Beispiel darstellende Vorderansicht einer Rotationsplatte eines Inkrementtyps eines Reflexionstyps oder eines Transmissionstyps ist in 4 gezeigt.
Wie in der Fig. gezeigt, ist eine Rotationsplatte 1 in Form einer Scheibe ausgebildet. Ein Graduierungsfeldband 13 ist auf den Randabschnitt der Rotationsplatte 1 ausgebildet. Im Mittelabschnitt der Rotationsplatte 1 ist eine Wellenöffnung 14 ausgebildet, in der die Welle 2 durchtritt und in der sie sicher in Stellung gehalten wird.
5 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Schnitts A der 4. Wie in der Figur gezeigt, wird das Graduierungsfeldband 13 durch drei Graduierungsfelder gebildet, die ein erstes Graduierungsfeld 13a, ein zweites Graduierungsfeld 13b und ein drittes Graduierungsfeld 13c umfassen. Wie später noch beschrieben, werden die Graduierungsfelder unter Benutzung einer Laserbearbeitungsvorrichtung eingeschrieben. Anders ausgedrückt, werden die Graduierungen durch Lasereinstrahlung im Unterschied zu der herkömmlichen Rotationsplatte eingeschrieben, bei welcher Graduierungen mittels eines Stanzvorgangs oder eines Photoätzvorgangs ausgebildet werden. Das zweite Gra duierungsfeld 13b umfasst ein Phase-A-Muster und ein Phase-B-Muster zur Ausgabe von Impulsfeldern und zum Nachweis der Drehrichtung der Rotationsplatte 1 als eines Drehcodierers vom Inkrementtyp. Das erste Graduierungsfeld 13a und das dritte Graduierungsfeld 13c sind ein Phase-Z-Muster zur Feststellung der Lage des Ursprungs.
Die 6 bis 8 zeigen ein Beispiel einer Lichtabschirmungsplatte 8 gemäß dem optischen Drehcodierer der vorliegenden Erfindung. In den Figuren bezeichnen 8 eine Lichtabschirmungsplatte, 81 und 82 Lagebestimmungsöffnungen zur Verwendung, wenn die Lichtabschirmungsplatte 8, wie später noch beschrieben, auf einer Laserbearbeitungsvorrichtung montiert wird, 83 einen dicken Bereich hinsichtlich der Dicke der Lichtabschirmungsplatte 8, 84 einen dünnen Bereich hinsichtlich der Dicke der Lichtabschirmungsplatte 8, 85 eine zwischen dem dicken Bereich und dem dünnen Bereich definierte Grenzlinie, 86a ein erstes Schlitzfeld, 86b ein zweites Schlitzfeld, 86c ein drittes Schlitzfeld und 86d ein viertes Schlitzfeld.
Der Aufbau und das Herstellungsverfahren der Lichtabschirmungsplatte der vorliegenden Erfindung werden später noch im Einzelnen beschrieben, hier aber wird die Schlitzanordnung auf der Lichtabschirmungsplatte beschrieben. Die Anordnung des Schlitzfelds hat keine Relevanz für den Querschnittsaufbau noch das Material der Lichtabschirmungsplatte und ist bei allen Lichtabschirmungsplatten aller optischen Drehcodierer gleich.
Anders ausgedrückt, sind, wie in 7 gezeigt, vier Schlitzfelder, die ein erstes Schlitzfeld 86a, ein zweites Schlitzfeld 86b, ein drittes Schlitzfeld 86c und ein viertes Schlitzfeld 86d umfassen, im Mittelabschnitt der Lichtabschirmungsplatte ausgebildet. Jeder einzelne das Schlitzfeld ausbildende Schlitz ist entweder eine Durchgangsöffnung oder eine transparente Öffnung und gestattet damit den Durchtritt von Licht nur im Schlitzabschnitt. Die Schlitzfelder stehen in einer konstanten Beziehung zum Graduierungsfeld der in den 4 und 5 gezeigten Rotationsplatte 1.
Als Nächstes zeigt 9 eine Erläuterungsdarstellung für ein Bearbeitungsverfahren der Rotationsplatte und der Lichtabschirmungsplatte eines optischen Drehcodierers der vorliegenden Erfindung. In der Figur zeigen (a) und (b) den Querschnittsaufbau der Rotationsplatte 1 und (c) und (d) den Querschnittsaufbau der Lichtabschirmungsplatte 8.
Als Erstes wird ein Querschnittsaufbau (Beispiel 1) einer Rotationsplatte, wie er in 9(a) gezeigt ist, erläutert. Eine durch dieses Beispiel wiedergegebene Rotationsplatte kann für einen optischen Drehcodierer des Reflexionstyps eingerichtet sein. Auf einer Oberfläche der Rotationsplatte werden ein Bereich mit regelmäßiger Reflexion und ein Bereich mit unregelmäßiger Reflexion durch ausgewähltes Einstrahlen eines Laserbündels auf eine Metallgrundplatte 100 mit einer Spiegeloberfläche, um damit eine raue Oberfläche auszubilden, ausgebildet. Als die Metallbasisplatte 100 werden beispielsweise rostfreier Stahl (SUS) und dergleichen verwendet, und die Dicke d1 ist auf ungefähr 100 μm eingestellt. In der Figur bezeichnen 100a einen Spiegeloberflächenbereich und 100b einen Rauoberflächenbereich. Der Spiegeloberflächenbereich 100a ist die ursprüngliche Oberfläche der Metallbasisplatte 100, die exponiert wird, und der raue Oberflächenbereich 100b ist ein Abschnitt, der durch Einstrahlen des Laserbündels in eine raue Oberfläche abgeändert wird. Gemäß diesem Aufbau wird ein auf den rauen Oberflächenbereich 100b aus dem Lichtemissionselement einfallendes Lichtbündel L1 zerstreut und kehrt nur in geringem Maße zum Lichtempfangselement zurück. Andererseits wird ein auf den Spiegeloberflächenbereich 100a aus dem Lichtemissionselement einfallendes Lichtbündel L2 spiegelreflektiert und kehrt größtenteils zum Lichtempfangselement zurück. Der Spiegeloberflächenbereich 100a entspricht dem Graduierungsbereich 8a in der in 5 gezeigten vergrößerten. Ansicht des Schnitts A. Andererseits entspricht der raue Oberflächenbereich 100b dem Randbereich 8b in der in 5 gezeigten vergrößerten Ansicht des Schnitts A. Durch Einstrahlen des Lichtbündels aus dem Lichtemissionselement auf eine Oberfläche der Rotationsplatte und durch photoelektrisches Umwandeln des reflektierten Lichts können daher elektrische Signale, die dem ersten Graduierungsfeld 13a, dem zweiten Graduierungsfeld 13b und dem dritten Graduierungsfeld 13c entsprechen, gewonnen werden.
Als Nächstes wird ein Querschnittsaufbau (Beispiel 2) einer Rotationsplatte, wie sie in 9(b) gezeigt ist, erläutert. Eine durch dieses Beispiel wiedergegebene Rotationsplatte kann für einen optischen Drehcodierer eines Reflexionstyps oder eines Transmissionstyps eingerichtet sein. Die Rotationsplatte umfasst eine transparente Grundplatte 110 und eine auf einer Oberfläche der transparenten Grundplatte 110 abgeschiedene Metalldünnschicht 120. Als Material für die transparente Grundplatte 110 kann Glas, Kunststoff und dergleichen verwendet werden. Andererseits kann als Material für die Metalldünnschicht 120 ein metallenes Material mit hohen Reflexionseigenschaften, wie etwa Chrom (Cr), vorgesehen sein. In diesem Beispiel wird ein scheibenförmiges Material, welches eine metallene Dünnschicht 120 (eine aufgedampfte Chromschicht), abgeschieden auf einer Oberfläche der transparenten Grundplatte 110 (einer Glasplatte), aufweist, hergestellt. Dann wird durch ausgewähltes Einstrahlen eines Laserbündels auf die Oberfläche die Metalldünnschicht 120 ausgewählt entfernt (Sublimationsentfernung), womit ein Dünnschichtentfernungsbereich 120a aus gebildet wird. Gemäß diesem Aufbau wird ein aus dem Lichtemissionselement auf die Spiegelfläche (den Bereich, wo die Dünnschicht nicht entfernt worden ist) eingestrahltes Lichtbündel L3 gerichtet zurück zum Lichtempfangselement reflektiert. Andererseits geht ein aus dem Lichtemissionselement auf den Dünnschichtentfernungsbereich 120a eingestrahltes Lichtbündel L4 durch die transparente Grundplatte 110 hindurch und kehrt nur in geringem Maße zum Lichtempfangselement zurück. Wenn die Rotationsplatte für einen Reflexionstyp zu verwenden ist, wird die Spiegeloberfläche der Metalldünnschicht 120, wie in der vergrößerten Ansicht des Schnitts A der 5 gezeigt, zum Graduierungsbereich 8a. Alternativ wird der Dünnschichtentfernungsbereich 120a, wie in der vergrößerten Ansicht des Schnitts A der 5 gezeigt, zum Randbereich 8b. Wenn andererseits die Rotationsplatte für einen Transmissionstyp verwendet wird, wird der Dünnschichtentfernungsbereich 120a, wie in vergrößerter Ansicht des Schnitts A der 5 gezeigt, zum Graduierungsbereich 8a. Alternativ wird die Spiegeloberfläche der Metalldünnschicht 120, wie in der vergrößerten Ansicht des Schnitts A der 5 gezeigt, zum Randbereich 8b. Wenn eine Glasplatte als transparente Grundplatte 120 zu verwenden ist, ist ein B270 für den Reflexionstyp und ein BK-7 für den Transmissionstyp bevorzugt. Das BK-7 hat hohen Durchlassgrad, weshalb BK-7 beim Transmissionstyp vorteilhaft ist. Alternativ ist es im Falle des Reflexionstyps nicht notwendig, den Durchlassgrad zu berücksichtigen, weshalb wegen seiner niedrigen Kosten die Wahl von B270 bevorzugt ist. Wenn ferner eine Glasplatte als transparente Grundplatte 110 zu verwenden ist, soll die Dicke d2 ungefähr 1,1 mm betragen, und wenn eine aufgedampfte Schicht aus Chrom als Metalldünnschicht 120 zu verwenden ist, wird die Dicke der Schicht d3 auf ungefähr 1400 Angstrom eingestellt.
Als Nächstes wird der Querschnittsaufbau (Beispiel 1) einer Lichtabschirmungsplatte eines optischen Drehcodierers, wie er in 9(c) gezeigt ist, erläutert. In diesem Beispiel umfasst die Lichtabschirmungsplatte hauptsächlich eine dünne Metallplatte 130. Eine galvanisch aufgebrachte Metallschicht 140 wird auf einer Oberfläche der dünnen Metallplatte 130 erzeugt und ausgebildet, wobei ein dünner Bereich 150 als Gegenstand der Laserbehandlung belassen wird. Als Material für die dünne Metallplatte 130 wird beispielsweise Nickel (Ni) gewählt, und für die galvanisch abgeschiedene Metallschicht 140 wird in ähnlicher Weise Nickel (Ni) gewählt. Die Dicke d4 des dünnen Bereichs 150 soll ungefähr 0,01 mm messen, und die Dicke d5 der galvanisch abgeschiedenen Metallschicht 140 andererseits ungefähr 0,04 mm. Die Dicke des dicken Bereichs als Ganzen soll daher ungefähr 0,05 mm messen.
Das in 9(c) gezeigte Beispiel entspricht der Lichtabschirmungsplatte für den in den 6 bis 8 gezeigten optischen Drehcodierer. Anders ausgedrückt, ist in diesem Beispiel die Lichtabschirmungsplatte so hergestellt, dass der dünne Bereich 84, der mit der rechteckigen Grenzlinie 85, wie sie in 6 gezeigt ist, zum dünnen Bereich 150 wird, und der dicke Bereich 83, der, wie in 6 gezeigt, der Umfangsabschnitt desselben ist, der Bereich wird, wo die galvanisch abgeschiedene Metallschicht 140 entwickelt und ausgebildet wird.
Diese Lichtabschirmungsplatte wird auf einer Bühne der Laserbearbeitungsvorrichtung für einen optischen Drehcodierer, die später noch beschrieben wird, über Lagebestimmungsöffnungen 81 und 82 befestigt. Durch Einstrahlung eines Laserbündels im dünnen Bereich 84 werden dann Schlitzfelder durch das durchdringende Laserbündel, wie durch das erste Schlitzfeld 86a, das zweite Schlitzfeld 86b, das dritte Schlitzfeld 86c und das vierte Schlitzfeld 86d in 7 gezeigt, ausgebildet.
Wie in 9(c) gezeigt, wird der mit dem Laserbündel bestrahlte Abschnitte ein perforierter Bereich 130a. Alternativ verbleibt der Abschnitt, der vom Laserbündel nicht bestrahlt wird, als die dünne Metallplatte 130. Der perforierte Bereich 130a entspricht hierbei dem Schlitzbereich 8c in der vergrößerten Ansicht der 8. Andererseits entspricht die Oberfläche der dünnen Metallplatte 130, die die Lichtabschirmungseigenschaft hat, dem Randbereich 8d in der vergrößerten Ansicht der 8. Wie aus 9(c) ersichtlich ist, geht ein auf den perforierten Bereich 130a eingestrahltes Lichtbündel L5 auf die entgegengesetzte Seite durch, und ein auf die dünne Metallplatte 130 eingestrahltes Lichtbündel L6 reflektiert zurück.
Als Nächstes wird der Querschnittsaufbau (Beispiel 2) einer Lichtabschirmungsplatte eines optischen Drehcodierers, wie er in 9(d) gezeigt ist, erläutert. In diesem Beispiel umfasst die Lichtabschirmungsplatte eine transparente Grundplatte (Glas oder Kunststoff) 111 und eine Metalldünnschicht 121 (eine aufgedampfte Dünnschicht aus Chrom und dergleichen), die auf einer Oberfläche der transparenten Grundplatte 111 abgeschieden ist. Die Lichtabschirmungsplatte 8 wird durch Ausbilden eines Dünnschichtbeseitungsbereichs 121a durch ausgewähltes Einstrahlen eines Laserbündels und Beseitigen der Metalldünnschicht 121 erzeugt. Wenn eine Glasplatte als transparente Grundplatte 111 zu verwenden ist, soll ferner die Dicke d6 im Bereich von 0,5 bis 1,2 mm betragen. Wenn eine aufgedampfte Chromdünnschicht als die Metalldünnschicht 121 zu verwenden ist, dann wird ferner zur vollständigen Abschirmung des Lichts die Dicke der Schicht d7 so eingestellt, dass sie ungefähr 1400 Angström misst. Der Bereich mit der darauf abgeschiedenen Metalldünnschicht entspricht hierbei dem Randbereich 8d, wie er in der vergrößerten Ansicht der 8 gezeigt ist, und der Dünnschichtbeseitigungsbereich 121 entspricht dem Schlitzbereich 8c.
Als Nächstes zeigt 10 den Aufbau eines Laserbearbeitungssystems eines optischen Drehcodierers gemäß der Erfindung. Wie in der Figur gezeigt, umfasst das Laserbearbeitungssystem 700 eine Laserbearbeitungseinheit 710, eine Recheneinheit 720 und eine optische Erkennungseinheit 730.
Die Laserbearbeitungseinheit 710 umfasst eine Werkstückanordnungs- und -steuerbühne zur Bestimmung der Position eines Werkstücks W. Die Steuerbühne umfasst einen X-Tisch 711 zur Durchführung einer Bewegung in X-Richtung, einen Y-Tisch 712 zur Durchführung einer Bewegung in Y-Richtung und einen θ-Tisch 713 zur Durchführung einer Bewegung in der θ-Richtung (Drehrichtung). Das Werkstück W wird auf dem θ-Tisch 713 angeordnet und befestigt. In der vorliegenden Erfindung kann das Werkstück W die Rotationsplatte 1 oder die Lichtabschirmungsplatte 98 sein.
Eine Lasereinheit 716 umfasst einen YAG-Laser (in diesem Beispiel zweite Harmonische: 532 nm, Ausgangsleistung: ungefähr 0,5 mJ, Wiederholfrequenz: 5–40 kHz) und ist mit einer Spannungsquelleneinheit 717 und einer Kühleinheit 718 versehen. Ein aus der Lasereinheit 716 eingestrahlter Laserstrahl wird nach Reflexion durch einen Spiegel 715 und Kondensierung über eine Kondensorlinse 714 auf die Oberfläche eines Werkstücks W eingestrahlt. Insbesondere bei diesem Beispiel ist zur Ermöglichung einer exakten Bearbeitung ein Galvanospiegel, der normalerweise in dieser Art von Laserbearbeitungsvorrichtung enthalten ist, in seinem Zustand fixiert und das Arbeiten des Bündels auf dem Werkstück W wird gänzlich durch die Steuerbühnenseite vorgenommen. Anders ausgedrückt, ist das Laserbündel zur Vermeidung einer Drift fixiert und die gewünschten Graduierungsmuster und Schlitzmuster werden durch Bewegen des Werkstücks W in der X-Richtung, Y-Richtung und θ-Richtung geeignet in unabhängiger Weise gezeichnet und eingeschrieben.
Eine Rechenverarbeitungseinheit 720 umfasst eine Laser/Werkstück-NC-Einheit 721 und CAD-Daten (Datenbank) 722. Die Laser/Werkstück-NC-Einheit 721 steuert geeignet die Lasereinheit 716 und die Werkstückanordnungs- und -steuerbühne (X-Tisch 711, Y-Tisch 712 und θ-Tisch 713). Der Steuermodus wird beruhend auf den CAD-Daten 722 (beispielsweise AutoCAD (eingetragene Marke) und dergleichen) gesteuert.
Eine optische Erkennungseinheit 730 umfasst eine Kamera 731, welche eine CCD enthält, einen Halbspiegel 732 und eine Lichtquelle 733. Licht der Lichtquelle 733 wird durch den Halbspiegel 732 reflektiert und beleuchtet das Werkstück W direkt von oben. Das vom Werkstück W reflektierte Licht geht durch den Halbspiegel 732 und wird in die Kamera 731 genommen. Dann werden Daten, die einer Lagebeziehung zwischen dem Werkstück W und dem Laserbündel entsprechen, gewonnen und die gewonnenen Daten auf die Laser/Werkstück-NC-Einheit 721 zurückgeführt .
Dementsprechend wird das Werkstück W (die Rotationsplatte 1 oder die Lichtabschirmungsplatte 8), das auf der Werkstückanordnungs- und -steuerbühne angebracht ist, gemäß einem gewünschten Graduierungsmuster oder einem gewünschten Schlitzmuster durch geeignetes Bewegen der Werkstückanordnungs- und -steuerbühne bei gleichzeitiger Festlegung des Laserstrahls in einem festen Zustand bearbeitet. Es werden also die Graduierungen auf einer Rotationsplatte und die Schlitze auf einer Lichtabschirmungsplatte eingeschrieben.
Als Nächstes zeigt 11 ein Flussdiagramm, welches ein Steuerprogramm einer Recheneinheit eines Laserbearbeitungssystems für einen optischen Drehcodierer gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Steuerprogramm ist von der Laser/Werkstück-NC-Steuereinheit 721 auszuführen.
Zunächst wird ein Einstellvorgang durchgeführt, um die Spezifikation der Rotationsplatte, wie etwa die Form und die Auflösung zu bestimmen (Schritt 116). Dann werden Prozesse der Berechnung der Bearbeitungsanfangs- und -endpunktposition eines Graduierungsmusters oder Schlitzmusters (Schritt 117), der Berechnung der Zustellschrittweite θ (Schritt 118) und der Berechnung der Bearbeitungsanfangs- und -endpunktposition des Phase-Z-Musters (Schritt 119) durchgeführt. Dann wird ein Werkstück W vor Ausbildung des Schlitzes auf eine in der Figur nicht gezeigte Spannvorrichtung auf der Bühne gesetzt (Schritt 111) und es wird eine Initiierungsoperation durchgeführt (Schritt 112). Nach den obigen Vorgängen werden eine Bewegung in die Bilderkennungsposition (Schritt 113), eine Ursprungssuche (Schritt 114) und eine Ursprungskoordinaten-Inkonsistenzgewinnung (Schritt 115) durchgeführt, und es wird eine provisorische Position des Werkstücks W zu der Bearbeitungs-X-Y-θ-Koordinate bewegt (Schritt 120). Nach Abwarten der Stabilisierung des Laserlichts (Schritt 121 und 122) wird ein Verschluss für die Lasereinheit geöffnet (Schritt 123), womit Laserlicht eingestrahlt (Schritt 124) und die Laserbearbeitung durchgeführt wird (Schritt 125). Bei der Laserbearbeitungsausführung (Schritt 125) wird, wie weiter oben beschrieben, eine geeignete Betätigung der X-Y-θ-Bühne beruhend auf den CAD-Daten 722 durchgeführt (Schritt 126). Dann wird der Verschluss geschlossen (Schritt 127) und der Abschluss der Schlitzbearbeitung bestätigt (Schritt 128), und wenn eine weitere Bearbeitung vorliegt, ein Bewegungsvorgang in die nächste Bearbeitungsposition durchgeführt (Schritt 129), wobei die obigen Vorgänge wiederholt werden, bis die Bearbeitung vollständig ist (Schritt 128, vollständig) und ein Bearbeitungsbeendigungsprozess durchgeführt wird (Schritt 130).
Wie oben beschrieben wird die Graduierungs- und Schlitzbearbeitung der Rotationsplatte 1 und der Lichtabschirmungsplatte 8 des optischen Drehcodierers der Erfindung automatisch über ein Laserbearbeitungssystem 700 durchgeführt. Dadurch kann, verglichen mit der Verwendung des herkömmlichen Stanzverfahrens oder des herkömmlichen Photoätzverfahrens, die Zeitspanne vom Zeitpunkt des Erhalts eines Auftrags bis zum Zeitpunkt des Bearbeitungsabschlusses deutlich verkürzt werden, da das Entwerfen und Herstellen von Pressformen oder Masken nicht erforderlich sind. Auch kann eine signifikante Kosteneffizienz, verglichen mit einer Durchführung eines solchen Entwerfens und Herstellens, erzielt werden. Daher lässt sich gemäß dem optischen Drehcodierer der vorliegenden Erfindung eine Anpassung an die Herstellung vieler Abwandlungen in kleinen Mengen leicht gewinnen und gleichzeitig ein solches Herstellungsverfahren bei niedrigen Kosten erzielen.
Zusätzlich lässt sich gemäß dem optischen Drehcodierer der vorliegenden Erfindung die Bearbeitungspräzision bei jedem einzelnen Graduierungselement verbessern, indem Verbesserungen auf die Steuerung des X-Tischs 711, des Y-Tischs 712 und des θ-Tischs 713 angewandt werden.
12 zeigt die Form einzelner Graduierungen auf einer Rotationsplatte eines optischen Drehcodierers gemäß der vorliegenden Erfindung. Das in 12(a) gezeigte Graduierungselement 161 hat Fächerform. Diese ist die gleiche, wie die Graduierungsformen es sind, die das herkömmliche Stanzverfahren oder herkömmliche Photoätzverfahren verwenden. In diesem Fall wird ein fächerförmiges Graduierungselement 161 beispielsweise durch Bewegen des X-Tischs 711, des Y-Tischs 712 und des θ-Tischs 713 in einer ineinander greifenden Bewegung bei der Lasereinstrahlung, wie gezeigt durch die Zickzack-Spur in der Figur ausgebildet.
Ein Graduierungselement 162, wie es in 12(b) gezeigt ist, ist ein neuartig geformtes Graduierungselement, besonders entwickelt von den Erfindern dieser Erfindung. Der Außenrand dieses Graduierungselements ist gänzlich von geraden Linien umgeben und weist einen deutlichen Unterschied gegenüber dem herkömmlichen fächerförmigen Graduierungselement auf. Dieses neuartige Graduierungselement wurde entwickelt, um ein hochpräzises Graduierungselement unter Vorsehen des Einsatzes des in 10 gezeigten Laserbearbeitungssystems und durch einfache Steuerung des X-Tischs, des Y-Tischs und des θ-Tischs auszubilden. Anders ausgedrückt, muss bei der Bearbeitung des trapezförmigen Graduierungselements 182 der θ-Tisch 713 nur ein intermittierendes Zustellen wiederholen, und in Situationen, in der der θ-Tisch stationär ist, kann eine Bearbeitung innerhalb der trapezförmigen Kontur mit Präzision durch Bewegen des X-Tischs 711 und des Y-Tischs 712 in einer gleichzeitigen ineinander greifenden Bewegung, die durch die Zickzack-Spur in der Figur gezeigt ist, leicht durchgeführt werden. Durch Verwenden einer solchen trapezförmigen Graduierung ist es möglich, die lagebestimmende Präzision der Graduierung, verglichen mit dem herkömmlichen Stanzverfahren oder Photoätzverfahren, zu verbessern und gleichzeitig eine Graduierung, die eine nahezu identische Funktion wie die herkömmliche fächerförmige Graduierung ausführt, leicht und in kurzer Zeitdauer auszubilden.
Wie aus der obigen Beschreibung klar ist, ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Herstellung mehrfacher Abwandlungen in kleinen Mengen bei niedrigen Kosten für optische Drehcodierer eines Reflexionstyps oder Transmissionstyps und ferner für einen Absoluttyp oder einen Inkrementtyp möglich.

Claims

Optischer Drehcodierer aufweisend eine Rotationsplatte mit einer längs eines Kreises eingeschriebenen Graduierung, ein Lichtemissionselement, eine Linse, einen optischen Leser, welcher eine Lichtabschirmungsplatte und ein Lichtempfangselement zum Auslesen der Graduierung aus der Rotationsplatte aufweist, wobei die Lichtabschirmungsplatte, die einen Schlitz aufweist, der der Graduierung auf der Rotationsplatte entspricht, vor dem optischen Leser angeordnet ist, womit die auf der Rotationsplatte eingeschriebenen Graduierungen mit einer Einstrahlung von Licht des Lichtemissionselements, das durch die Linse zu Parallellicht geformt wird, auf die Rotationsplatte gelesen werden, wobei die Graduierung auf der Rotationsplatte durch Lasereinstrahlung eingeschrieben ist.
Optischer Drehcodierer nach Anspruch 1, wobei der Schlitz auf der Lichtabschirmungsplatte durch Lasereinstrahlung eingeschrieben ist.
Optischer Drehcodierer nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Leseverfahren der Rotationsplatte ein Reflexionstyp ist.
Optischer Drehcodierer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Graduierung auf der Rotationsplatte trapezförmig ausgebildet ist.
Rotationsplatte eines optischen Drehcodierers, wobei eine Graduierung längs eines Kreises durch Lasereinstrahlung eingeschrieben ist.
Rotationsplatte eines Drehcodierers nach Anspruch 5, wobei ein Leseverfahren ein Reflexionstyp ist.
Rotationsplatte eines optischen Drehcodierers nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Graduierung trapezförmig ausgebildet ist.
Lichtabschirmungsplatte eines Drehcodierers, wobei ein Schlitzfeld durch Lasereinstrahlung eingeschrieben ist.
Verfahren zur Herstellung einer Rotationsplatte eines optischen Drehcodierers, wobei ein Laserbündel auf ein Rotationsplattenmaterial unter Anordnung des Rotationsplattenmaterials auf einem XYθ-Tisch einer Laserbearbeitungsvorrichtung eingestrahlt wird, und wobei eine Graduierung auf dem Rotationsplattenmaterial längs eines Kreises durch geeignetes Steuern einer Bewegung des XYθ-Tischs eingeschrieben wird.
Verfahren zur Herstellung einer Rotationsplatte eines optischen Drehcodierers nach Anspruch 9, wobei eine Laserbearbeitungskoordinate beruhend auf einer geforderten Form und Auflösung der Rotationsplatte berechnet wird, und wobei eine Graduierungsplatte mit einer beliebigen Spezifikation durch Steuerung der Bewegung des XYθ-Tischs beruhend auf der berechneten Koordinate erzeugt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Rotationsplatte eines optischen Drehcodierers nach Anspruch 9, wobei nur der XYθ- Tisch in der Bewegung gesteuert wird, während ein Ablenkungswinkel einer Laserbündel-Lichtachse festgelegt ist.
Verfahren zur Herstellung einer Rotationsplatte eines optischen Drehcodierers nach Anspruch 10, wobei eine Trapezgraduierung auf einem Rotationsplattenmaterial längs eines Kreises durch kontinuierliches Bewegen des XY-Tischs, während die Drehbewegung des θ-Tischs intermittierend durchgeführt wird, eingeschrieben wird.
Verfahren zur Herstellung einer Rotationsplatte eines Drehcodierers nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Rotationsplattenmaterial eine Metallplatte mit einem Laserbearbeitungsbereich als einen dünnen Bereich aufweist und wobei eine Durchgangsöffnung darin durch ausgewähltes Einstrahlen des Laserbündels ausgebildet wird.
Verfahren zur Herstellung einer Rotationsplatte eines optischen Drehcodierers nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Rotationsplattenmaterial eine transparente Grundplatte mit einer auf einer Oberfläche abgeschiedenen stark reflektierenden oder lichtabschirmenden Metalldünnschicht aufweist, wobei eine transparente Öffnung durch ausgewähltes Einstrahlen des Laserbündels und Entfernen der Metalldünnschicht ausgebildet wird.
Verfahren zur Herstellung einer Rotationsplatte eines optischen Drehcodierers nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Rotationsplattenmaterial eine Metallplatte mit einer Spiegeloberfläche aufweist und wobei ein rauer Oberflächenbereich durch ausgewähltes Einstrahlen des Laserbündels ausgebildet wird.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtabschirmungsplatte eines optischen Drehcodierers, wobei ein Laserbündel auf ein Lichtabschirmungsplattenmaterial eingestrahlt wird, während das Lichtabschirmungsplattenmaterial auf einem XYθ-Tisch einer Laserbearbeitungsvorrichtung angeordnet ist, und wobei ein Durchgangsschlitz oder ein transparenter Schlitz auf dem Lichtabschirmungsplattenmaterial durch geeignetes Steuern der Bewegung der XYθ-Tabelle eingeschrieben wird.