DE102017205423A1

DE102017205423A1 - Encoder; der infiltration von flüssigkeit mittels licht erfasst

Info

Publication number: DE102017205423A1
Application number: DE102017205423.9A
Authority: DE
Inventors: Shunichi Odaka; Hirosato Yoshida; Keisuke Imai
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-04-01
Filing date: 2017-03-30
Publication date: 2017-10-05
Anticipated expiration: 2037-03-31
Also published as: CN206656744U; JP6370826B2; CN107270948B; JP2017187305A; US20170284834A1; CN107270948A; US10260912B2; DE102017205423B4

Abstract

Ein optischer Encoder der vorliegenden Erfindung weist eine Lichtempfangselementeinheit 5, einen beweglichen Schlitz 2 und einen feststehenden Schlitz 3 auf. Die Lichtempfangselementeinheit 5 weist ein Muster 5B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit auf.

Description

Hintergrund der Erfindung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Encoder, der Infiltration von Flüssigkeit mittels Licht erfasst.
Stand der Technik
Auf dem Gebiet der Industriemaschinen werden verschiedene Encoder als Sensoren verwendet, um die Position eines Elektromotors oder eines mittels Elektromotor angetriebenen Geräts zu erfassen und insbesondere werden optische Encoder weitgehend zum Erfassen der Rotationsposition einer Antriebswelle eines Drehmotors eingesetzt.
Wenn Flüssigkeit innerhalb eines optischen Encoders anhaftet, hat diese Flüssigkeit, auch in einer geringen Menge, einen negativen Einfluss auf die Präzision, Zuverlässigkeit und Lebensdauer. Mit anderen Worten, wenn Flüssigkeit am optischen Pfad des optischen Encoders anhaftet, wird das zu empfangende Licht verformt oder absorbiert oder ein anderes optisches Signal wird belastet. Dadurch wird das Signal gestört, und im Falle eines Encoders zur Positionserkennung fällt die Erkennungsgenauigkeit ab, falsche Positionsinformationen werden übertragen, ein Signal mit falschem Signalpegel wird übertragen und ein großer negativer Einfluss auf Rückkopplungssteuerung oder Systembetrieb wird erzeugt.
Herkömmlicherweise sind eine Ausgestaltung, welche den Einfluss von Flüssigkeit verringert, indem eine leitfähige Spule auf einer Seite eines Zahnrad- oder Getriebezugs angeordnet ist und das Zahnrad, etc. elektromagnetisch erkannt wird (siehe Patentdokument 1), eine Ausgestaltung, die eine Abtasteinheit eines optischen Encoder mit einer leitfähigen, transparenten Abdeckung umfasst, um elektromagnetisches Rauschen und die Infiltration von Flüssigkeit zu verhindern (siehe Patentdokument 2), eine Ausgestaltung, in der Flüssigkeit Schmierfähigkeit aufweist, um Licht zwischen einer bewegten Skala und einer feststehenden Skala oder zwischen einer Hauptskala und einem lichtaufnehmenden Teil eines optischen Encoders (siehe Patentdokument 3) aufzunehmen, und eine Ausgestaltung die eine Anomalität in einem photoelektrischen Encoder mittels Vergleichen eines Erkennungssignal eines photoelektrischen Wandlers mit Referenzspannungen an der positiven Seite und der negativen Seite davon, erfasst und die Phasen vergleicht (siehe Patentdokument 4), bekannt.

Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2010-044055
Patentdokument 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2009-115801
Patentdokument 3: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2005-091023
Patentdokument 4: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer S58-002613

Darstellung der Erfindung
Jedoch hat die Technologie des Patentdokuments 1 keine Funktion, um das Anhaften von Flüssigkeit zu erfassen. Obwohl die Technologie des Patentdokuments 2 das Eindringen von Flüssigkeit verhindert, gibt es keine Möglichkeit, wenn Flüssigkeit in einem unwahrscheinlichen Fall eindringt, dies zu erfassen und zu bewältigen. Obwohl die Technologie des Patentdokuments 3 flüssigkeitsübertragende Flüssigkeit verwendet, wird keine Rücksicht auf die Fluidinfiltration genommen. Es gibt keine Offenbarung im Patentdokument 4 über ein Muster zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit auf dem lichtempfangenden Element oder dem beweglichen Schlitz, und die Technologie des Patentdokuments 4 ist nicht in der Lage zu erfassen, ob das Positionssignal tatsächlich anormal wird.
Obwohl Schemata zum Verhindern des Eindringens von Flüssigkeit und Ausgestaltungen, die eine Anomalie des Positionssignals erfassen, in herkömmlichen Encodern in der obigen Weise ersichtlich sind, sind sie keine einfachen Ausgestaltungen, die aktiv die Infiltration von Flüssigkeit erfassen und aktiv warnen und entgegenwirken bevor die Funktion verloren geht oder die Funktion als Encodersystem abfällt.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, Flüssigkeit zu erfassen, die in einem frühen Stadium infiltriert und an einem Encoder angehaftet ist, um die Probleme der herkömmlichen Technologie zu lösen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein optischer Encoder eine Lichtempfangselementeinheit (beispielsweise die später beschriebene Lichtempfangselementeinheit 5, 15), einen beweglichen Schlitz (beispielsweise den beweglichen Schlitz 2, 12, 22, der später beschrieben werden) und einen feststehenden Schlitz (z. B. der später beschriebene feststehende Schlitz 3, 13, 23) auf, wobei die Lichtempfangselementeinheit ein Muster (beispielsweise das Muster zum Erfassen einer Infiltration einer Flüssigkeit 5B, 15B, das später beschrieben wird) zum Erfassen einer Infiltration einer Flüssigkeit aufweist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann beim optischen Encoder, wie er im ersten Aspekt beschrieben ist, der bewegliche Schlitz (z. B. der später beschriebene bewegliche Schlitz 2, 12, 22) und/oder der feststehende Schlitz (z. B. der später beschriebene feststehende Schlitz 3, 13, 23) ein Muster (zum Beispiel das Muster zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit 12B, 13B, 22B, 23B, das später beschrieben wird) zum Erfassen der Infiltration einer Flüssigkeit aufweisen.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann beim optischen Encoder, wie im ersten oder zweiten Aspekt beschrieben, das Muster zum Erfassen der Infiltration einer Flüssigkeit eine Nut (beispielsweise die später beschriebene Nut 20, 30) sein.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann beim optischen Encoder, wie er im ersten oder zweiten Aspekt beschrieben ist, das Muster zum Erfassen der Infiltration einer Flüssigkeit feine Konkavitäten und Konvexitäten aufweisen (beispielsweise die später beschriebenen feinen Konkavitäten/Konvexitäten 40).
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann beim optischen Encoder, wie er im ersten oder zweiten Aspekt beschrieben ist, das Muster zum Erfassen der Infiltration einer Flüssigkeit ein feuchtigkeitsabsorbierendes Material sein (z. B. das später beschriebene feuchtigkeitsabsorbierende Material 50).
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann im optischen Encoder, wie er in einem der ersten bis fünften Aspekte beschrieben ist, das Muster zum Erfassen einer Infiltration einer Flüssigkeit an einer Außenseite eines Schlitzteils angeordnet sein (z. B. Schlitzteil 2A, 3A, 12A, 13A, der später beschrieben wird) oder ein Positionserkennungsmuster (beispielsweise das später beschriebene Positionserkennungsmuster 5A, 15A) zum Erfassen der Position auf dem Schlitzteil sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Flüssigkeit zu erfassen, die in einen Encoder infiltriert und an einem Encoder angehaftet ist, bevor das Positionssignal anormal wird. Der Mechanismus und die Funktion der Erkennung von Flüssigkeit, die infiltriert ist und an den Encoder angehaftet hat, kann den Wirkungsgradabfall, Unfälle, usw. aufgrund eines Funktionsverlustes oder eines funktionalen Abfalls des Encodersystems im Voraus verhindern oder verringern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Draufsicht, die die Ausgestaltung eines optischen Encoders gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
2 ist eine Querschnittsansicht, die die Ausgestaltung eines optischen Encoders gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
3 ist eine Ansicht, die einen Zustand, in dem Flüssigkeit an einer Lichtempfangselementeinheit der ersten Ausführungsform anhaftet, zeigt;
4A bis 4C sind Ansichten, die ein Erkennungsmusterbeispiel der Lichtempfangselementeinheit zeigen, die mit einem Muster zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit ausgestattet sind;
5 ist eine Querschnittsansicht, die die Ausgestaltung eines optischen Encoders gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
6 ist eine Ansicht, die ein Musterstrukturbeispiel 1 eines Musters zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit zeigt;
7 ist eine Ansicht, die ein Musterstrukturbeispiel 2 eines Musters zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit zeigt;
8 ist eine Ansicht, die ein Musterstrukturbeispiel 3 eines Musters zum Erfassen einer Infiltration von Flüssigkeit zeigt; und
9 ist eine Ansicht, die ein Musterstrukturbeispiel 4 eines Musters zum Erfassen einer Infiltration von Flüssigkeit zeigt.
Beschreibung der Ausführungsformen
Ein optischer Encoder wird erklärt. Hierbei wird ein optischer Encoder vom Rotationstyp zur Erleichterung der Erläuterung verwendet.
Erste Ausführungsform
In Bezug auf 1 bis 4C wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Der optische Encoder der ersten Ausführungsform ist ein optischer Sensor, der die Rotationsposition einer mit einem rotierenden Körper verbundenen rotierenden Welle erfasst und insbesondere ist der optische Encoder der vorliegenden Ausführungsform ein übertragender optischer Encoder, der so angeordnet ist, dass sich eine Lichtprojektionseinheit und eine Lichtempfangselementeinheit mit Hilfe mehreren Schlitzen gegenüberliegen.
1 ist eine Draufsicht mit einem optischen Encoder E1, der von einer Lichtempfangselementeinheitsseite gesehen wird, als ein Beispiel der vorliegenden Ausführungsform. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Fläche mit einer rotierende Wellenachse, Lichtprojektionseinheit, eine Lichtempfangselementeinheit, usw. des optischen Encoders E1.
Wie in 1 gezeigt ist, enthält der optische Encoder E1 der vorliegenden Ausführungsform eine rotierende Welle 1, die mit einer Antriebswelle eines rotierenden Motors verbunden ist, und einen rotierten Körper (nicht dargestellt), der durch den rotierenden Motor rotierend angetrieben wird, einen scheibenförmigen beweglichen Schlitz 2, der so verbunden ist, dass er die rotierende Welle 1, einen feststehenden Schlitz 3, eine Lichtprojektionseinheit 4 und eine Lichtempfangselement-einheit 5 schneidet. Der bewegliche Schlitz 2 weist einen radialen Schlitzteil 2A auf, der in feststehenden Abständen in Umfangsrichtung installiert ist, um eine Sinuswelle entsprechend dem Drehwinkel davon auszugeben. Der feststehende Schlitz 3 enthält einen Schlitzteil 3A zum Beschränken der Breite des auf die Schlitzscheibe einfallenden Lichts und um das AN/AUS des Lichts zu regulieren.
Wie in 2 gezeigt, sind die Lichtprojektionseinheit 4, der feststehende Schlitz 3, der bewegliche Schlitz 2 und die Lichtempfangselementeinheit 5 in dieser Reihenfolge angeordnet. Der feststehende Schlitz 3 ist so angeordnet, dass er einer Hauptoberflächenseite des beweglichen Schlitzes 2 gegenüberliegt und die Lichtempfangselementeinheit 5 ist so angeordnet, dass sie der anderen Hauptoberfläche gegenüberliegt. Es sei angemerkt, dass 1 schematisch den optischen Encoder E1 zeigt und die Positionsbeziehungen der Lichtprojektionseinheit 4, des feststehenden Schlitzes 3, des beweglichen Schlitzes 2 und der Lichtempfangselementeinheit 5 für ein einfaches Verständnis verschoben dargestellt sind.
Die Lichtprojektionseinheit 4 wirkt als Lichtquelle, die beispielsweise Licht in Richtung des feststehenden Schlitzes 3 und dem beweglichen Schlitz 2 ausstrahlt und durch eine lichtemittierende Diode (LED) oder eine Laserdiode (LD) ausgestaltet ist. Das von der Lichtprojektionseinheit 4 ausgestrahlte Licht weist beispielsweise eine Wellenlänge im Bereich von Infrarot bis sichtbarem Licht auf. Die Lichtempfangselementeinheit 5 ist beispielsweise ein Fototransistor oder eine Fotodiode und weist einen Erkennungsbereich oder eine Erkennungsempfindlichkeit entsprechend der Wellenlänge des von der Lichtprojektionseinheit 4 ausgestrahlten Lichts auf.
Der bewegliche Schlitz 2 und der feststehende Schlitz 3 werden durch Materialien wie Metall, Glas und Harz gebildet. Im Falle eines verwendeten Metallmaterials werden der bewegliche Schlitz 2 und der feststehende Schlitz 3 durch das Ätzen auf einer Metallplatte, wie beispielsweise rostfreiem Stahl, gebildet. Im Falle eines verwendeten Glasmaterials sind der bewegliche Schlitz 2 und der feststehende Schlitz 3 durch eine Glasplatte ausgebildet, auf der beispielsweise ein Metalldünnfilm abgeschieden worden ist. Im Falle der Verwendung eines Kunstharzmaterials, beispielsweise wenn der bewegliche Schlitz 2 und der feststehende Schlitz 3 durch Harzplatten ausgestaltet sind, auf denen ein Reflektor in einer V-förmigen Nut oder dergleichen ausgebildet ist, ist es leicht, gewünschte Form zu gießen, und es ist möglich, die Herstellungskosten zu reduzieren, da das Material relativ geringe Kosten aufweist.
Bei dem optischen Encoder E1 der vorliegenden Ausführungsform projiziert die Lichtprojektionseinheit 4 durch den feststehenden Schlitz 3 und den beweglichen Schlitz 2 in dieser Anordnung Licht und Schatten auf die Lichtempfangselementeinheit 5, die Lichtempfangselementeinheit 5 gibt ein Sinuswellensignal an eine Signalverarbeitungseinheit (nicht dargestellt) aus und detektiert die Positionsinformation. In 1, 4C und 5C sind Leitungsdrähte dargestellt und die Pfeile stellen den Pfad des Stromversorgung – Lichtprojektion, Lichtempfangs-Erkennungssignal dar. Wie in 2 gezeigt ist, durchdringt das von der Lichtprojektionseinheit 4 ausgestrahlte parallele Licht den Schlitzteil 3A des feststehenden Schlitzes 3 und den Schlitzteil 2A des beweglichen Schlitzes 2 und wird durch das Positionsdetektionsmuster 5A der Lichtempfangselementeinheit 5 erkannt. Eine Linse 4A der erforderlichen Größe wird der Lichtprojektionseinheit 4 zugeführt, und paralleles Licht, das im Wesentlichen parallel ist, wird ausgestrahlt.
3 zeigt einen Zustand der Flüssigkeit L, die an der Lichtempfangselementeinheit 5 der ersten Ausführungsform anhaftet. Die Lichtempfangselementeinheit 5 enthält ein Positionserkennungsmuster 5A und ein Muster 5B zum Erfassen einer Infiltration von Flüssigkeit. Das Muster 5B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit ist das Anordnungsmuster von lichtempfangenden Körpern, welche die Infiltration von Flüssigkeit erfassen. 4A bis 4C sind schematische Ansichten mit der Lichtempfangselementeinheit 5 des optischen Encoders E1 der ersten Ausführungsform, gesehen von der Seite der Lichtprojektionseinheit 4, und zeigen die ebene Form des Positionserkennungsmusters 5A und des Musters 5B für die Erkennung der Infiltration von Flüssigkeit.
Wie in 2 gezeigt ist, erreicht das von der Lichtprojektionseinheit 4 ausgestrahlte Licht auch das Muster 5B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit der Lichtempfangselementeinheit 5. Wenn Flüssigkeit auf dem Muster 5B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit der Lichtempfangselementeinheit 5 haftet, wird sich die Intensität auf dem Muster 5B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit ändern oder die Wellenlänge ändert sich aufgrund der Flüssigkeit, die das Licht absorbiert oder verzerrt. Die Signalverarbeitungseinheit (nicht dargestellt) erfasst die Infiltration von Flüssigkeit und zeigt einen Alarm oder eine Warnung an, wenn sich das Signal der Lichtempfangselementeinheit 5 ausgehend von einem Referenzwert verschiebt. Im Beispiel von 2, reicht das ausgestrahlte Licht weiter nach außen in der radialen Richtung als die Schlitzteile 3A, 2A des feststehenden Schlitzes 3 und des beweglichen Schlitzes 2 und als das Muster 5B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit der Lichtempfangselementeinheit 5, ohne diese Schlitze zu durchdringen; dennoch ist es nicht darauf beschränkt. Das ausgestrahlte Licht kann durch mindestens eines davon gelangen. Zusätzlich kann das ausgestrahlte Licht an die Innenseite in radialer Richtung des Schlitzteils 3A des feststehenden Schlitzes 3 gelangen, ohne den feststehenden Schlitz 3 zu durchdringen.
(Erkennungsmusterbeispiel)
Wie in den 4A bis 4C gezeigt ist, sind in der Lichtempfangselementeinheit 5 jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die jeweiligen Erkennungsmusterbeispiele 1 bis 3 des Musters 5B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit gezeigt. Die Erkennungsmusterbeispiele 1 bis 3 sind lichtempfangende Muster, in denen die lichtempfangenden Körper zur Erkennung von Licht angeordnet sind.
(Erkennungsmusterbeispiel)
4A ist eine schematische Ansicht des Erkennungsmusterbeispiels 1 des Musters 5B zum Erfassen einer Infiltration von Flüssigkeit in der Lichtempfangselementeinheit 5. Wie in der gleichen Figur gezeigt, wobei das Positionserkennungsmuster 5A im zentralen Teil der Lichtempfangselementeinheit 5 angeordnet ist, ist das Muster 5B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit am peripheren Teil der Lichtempfangselementeinheit 5 angeordnet. Die Flüssigkeit haftet dabei am Muster 5B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit vor dem Erreichen des Positionserkennungsmusters 5A an. Im vorliegenden Beispiel ist die Lichtempfangselementeinheit 5 in einer Draufsicht von der Seite der Lichtprojektionseinheit 4 aus betrachtet rechteckig. Das Muster 5B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit wird im Wesentlichen in der gleichen Breite an vier Seiten der Lichtempfangselementeinheit 5 ausgebildet. Die Intensität, die durch das Muster 5B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit erkannt wird, ist, wie in 4A gezeigt, die Summe einer feststehenden Intensität, bei der der lichtempfangende Körper Licht an den oberen/unteren Seiten empfängt und einer sich ändernden Intensität, die an der linken/rechten Seite empfangen wird.
4B ist eine schematische Ansicht des Erkennungsmustersbeispiels 2 des Musters 5B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit in der Lichtempfangselementeinheit 5. Im Erkennungsmusterbeispiel 2 wird das Muster 5B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit in eine Vielzahl von Erkennungsmustern von lichtempfangenden Körpern aufgeteilt, und es ist möglich, die Infiltrationsrichtung, die Menge, usw. der Flüssigkeit näher zu erfassen. Wie in 4B gezeigt ist, wird das Muster 5B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit in die Erkennungsmuster der Eckteile 5B1 und der Seitenteile 5B2 aufgeteilt, und jedes der Seitenteile 5B2 wird weiter in Erkennungsmuster einer Vielzahl von Abschnitten aufgeteilt. Es ist möglich mittels Erfassen der Intensität in jeder oder jeder vorbestimmten Gruppe, entsprechend den Eckteilen 5B1 und den entsprechend aufgeteilten Seitenteilen 5B2 einen Teil zu erfassen, in die Flüssigkeit infiltriert ist. Beispielsweise wird im Fall des Erkennungsmusters des Eckteils 5B1, welches die Infiltration von Flüssigkeit erfasst, bestimmt, dass Flüssigkeit aus der Richtung dieses Eckteils 5B1 infiltriert ist. Zusätzlich ist es möglich, die Flüssigkeitsmenge zu bestimmen, in dem eine bestimmte Anzahl an Erkennungsmustern unter den vier Erkennungsmustern (z. B. vier auf der rechten Seite, die in 4B gezeigt werden) der Seitenteile 5B2 des Musters 5B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit die Flüssigkeit erkannt haben.
4C ist eine schematische Ansicht des Erkennungsmustersbeispiels 3 des Musters 5B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit in der Lichtempfangselementeinheit 5. Im Erkennungsmusterbeispiel 3 ist das Muster 5B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit nicht in der Lichtempfangselementeinheit 5 in Bereichen in Bewegungsrichtung (Pfeilrichtung in 4C) des beweglichen Schlitzes 2 angeordnet. Mit anderen Worten ist das Muster 5B3 zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit nur auf Seiten einer nahen Seite und einer entfernten Seite zur rotierenden Welle 1 angeordnet, die vom Bewegungsbereich des Schlitzteils 2A des beweglichen Schlitzes 2 getrennt ist. Da die Änderung des Lichts und des Schattens für das Positionserkennungsmuster 5A dadurch nicht das Muster 5B3 zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit beeinflusst, wird die Last der Signalverarbeitung auf die Signalverarbeitungseinheit verringert. Als Ergebnis wird eine Größenverringerung in der Signalverarbeitungseinheit, eine Kostensenkung und eine erhöhte Präzision für die Flüssigkeitsinfiltrationserkennung möglich. In 4C können die oberen/unteren zwei Erkennungsmuster 5B3 ein Lichtempfangssignal sein oder können separate Lichtempfangssignale sein.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann eine Flüssigkeit, die infiltriert ist und am Encoder haftet, erkannt werden, bevor das Positionssignal anormal wird. Da es ohne Hinzufügen eines neuen Sensors zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit im Gegensatz zur konventionellen Technik erreicht wird, ist eine Größenreduktion und Kostenreduktion wirksam.
Zweite Ausführungsform
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird durch Bezugnahme auf 5 erläutert. Wie in 5 gezeigt ist, weist ein optischer Encoder E2 der vorliegenden Ausführungsform eine Rotationswelle 11, einen beweglichen Schlitz 12, einen feststehenden Schlitz 13, eine Lichtprojektionseinheit 14 und eine Lichtempfangselementeinheit 15, ähnlich der ersten Ausführungsform, auf. Im optischen Encoder E2 der vorliegenden Ausführungsform enthält die Lichtempfangselementeinheit 15 ein Positionserkennungsmuster 15A und ein Muster 15B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit. Der bewegliche Schlitz 12 und der feststehende Schlitz 13 weisen jeweils die radialen Schlitzteile 12A, 13A auf. Es ist möglich, die Erkennungsmusterbeispiele 1 bis 3 (4A bis 4C), die im Abschnitt der ersten Ausführungsform erläutert wurden, auf das Muster 15B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit in der Lichtempfangselement-einheit 15 anzuwenden.
In der vorliegenden Ausführungsform weist der bewegliche Schlitz 12 oder der feststehende Schlitz 13 ein Muster 12B, 13B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit auf. Das Muster 12B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit, das beispielsweise am beweglichen Schlitz 12 angeordnet ist, ist in einer Ringform in einer Draufsicht an der Außenseite und der Innenseite des Schlitzteils 12A ausgebildet. Wenn die Flüssigkeit L infiltriert und an einem der Muster 12B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit auf der Außenseite und der Innenseite anhaftet, wenn die Adhäsionsposition davon in den Bereich des Musters 15B eintritt, um die Infiltration von Flüssigkeit des Lichtempfangselementeinheit 15 mittels Rotation des beweglichen Schlitzes 12 zu erfassen, wird diese Flüssigkeit L mittels dem Muster 15B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit der Lichtempfangselementeinheit 15 erkannt. Das am feststehenden Schlitz 13 angeordnete Muster 13B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit, ist in einem kreisförmigen Bogen ausgebildet, der in einer Ebene an der Außenseite und der Innenseite in einer radialen Richtung des Schlitzteils 13A betrachtet wird.
Wenn Flüssigkeit am Randbereich des Schlitzteils 12A, 13A des beweglichen Schlitzes 12 und/oder dem feststehenden Schlitz 13 anhaftet, ändert sich die Intensität oder die Wellenlänge, die durch das Muster 15B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit in der Lichtempfangselementeinheit 15 empfangen wird entsprechend der am beweglichen Schlitz 12 und/oder dem feststehenden Schlitz 13 anhaftenden Flüssigkeit. Es ist somit möglich, die Infiltration von Flüssigkeit zu erfassen.
In der obigen Weise enthält der bewegliche Schlitz 12 und/oder der feststehende Schlitz 13 das Muster 12B, 13B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit an der Innenseite und der Außenseite in der radialen Richtung der Schlitzteile 12A, 13A. Es ist somit möglich, die Infiltration von Flüssigkeit zu erfassen bevor die Flüssigkeit L die Schlitzteile 12A, 13A des beweglichen Schlitzes 12 und des feststehenden Schlitzes 13 erreicht.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das Muster 15B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit an einer Vielzahl von anderen Stellen als der Lichtempfangselementeinheit 15 vorgesehen. Es ist somit möglich, die Infiltration von Flüssigkeit im Vergleich zu der ersten Ausführungsform zuverlässiger zu erfassen.
5 veranschaulicht einen Fall, in dem sowohl der bewegliche Schlitz 12 als auch der feststehende Schlitz 13 ein Muster zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit aufweist; Es ist jedoch nicht darauf beschränkt. Als ein anderes Anordnungsbeispiel kann es eine Anordnung geben, bei der nur der bewegliche Schlitz 12 das Muster 12B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit (nicht dargestellt) aufweist oder eine Anordnung, in der nur der feststehende Schlitz 13 das Muster 13B zum Erfassen der Infiltration der Flüssigkeit (nicht dargestellt) aufweist.
Wenn sowohl der bewegliche Schlitz 12 als auch der feststehende Schlitz 13 das Muster 12A, 13B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit aufweisen, ist es möglich, die Infiltration von Flüssigkeit zuverlässiger zu erfassen, verglichen mit einem Fall, im dem nur der bewegliche Schlitz 12 des Musters 12B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit aufweist, oder mit einem Fall, in dem nur der feststehende Schlitz 13 das Muster 13B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit aufweist.
(Musterstrukturbeispiel)
Nachfolgend werden die Musterstrukturbeispiele 1 bis 4 von Mustern zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit, die in den jeweiligen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, unter Verwendung der 6 bis 9 erklärt. Diese Musterstrukturbeispiele 1 bis 4 werden auf die Muster 12B, 13B angewendet, welche die Infiltration von Flüssigkeit, die am beweglichen Schlitz 12 und dem feststehenden Schlitz 13 vorgesehen ist, erfassen.
6 und 7 zeigen jeweils die Musterstrukturbeispiele 1 und 2 des Musters 22B (23B) zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit im beweglichen Schlitz 22 (oder im feststehenden Schlitz 23), der in den jeweiligen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Wie in den 6 und 7 gezeigt, sind die Nuten 20, 30 jeweils als Muster 22B (23B) zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit im beweglichen Schlitz 22 (oder dem feststehenden Schlitz 23) ausgebildet.
Da sich die Flüssigkeit L in den Nuten 20, 30 aufgrund der Oberflächenspannung sammelt, ist es möglich, die Infiltration der Flüssigkeit L zuverlässiger zu erfassen, indem die Nuten 20, 30 als die Muster 22B (23B) zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit verwendet werden. Im Falle des Ausformens des beweglichen Schlitzes 22 und des feststehenden Schlitzes 23 durch Spritzgießen eines Kunstharzes oder dergleichen ist es möglich, die Muster aus den Nuten 20, 30 besonders kostengünstig herzustellen.
6 zeigt das Musterstrukturbeispiel 1, wobei das Muster 22B (23B) zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit durch Nuten mit flachem Boden in einer Querschnittsansicht gebildet werden. Durch die an der Flachbodennut 20 anhaftende Flüssigkeit L wird das Licht, das in der gleichen Figur nach oben gegangen wäre wenn keine Flüssigkeit L vorhanden ist, durch Verzerrung reduziert oder blockiert. Für die Form der Flachbodennut 20 werden mehrere im Querschnitt rechteckige, umgekehrt trapezförmige Nuten, usw. verwendet.
1 zeigt das Musterstrukturbeispiel 2, wobei das Muster 22B (23B) zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit durch Nuten mit einem V-förmigen Boden gebildet wird. Durch die in der Nut 30 mit einem V-förmigen Boden haftende Flüssigkeit L wird das Licht, das bislang an der Grenze des V-förmigen Bodens reflektiert und verzerrt worden ist und nicht das Muster zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit erreicht hat, dann in Aufwärtsrichtung in der Figur aufgrund der Haftung der Flüssigkeit L ausgestrahlt. Der Neigungswinkel der V-förmigen Nut 30 ist mit dem Brechungsindex des Einsatzmaterials des Schlitzes, etc. als Bedingung ausgelegt.
8 zeigt das Musterstrukturbeispiel 3, wobei die Oberfläche des Erkennungsmusters 22B (23B) zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit in feinen Konkavitäten/Konvexitäten 40 gebildet wird.
Die feinen Konkavitäten/Konvexitäten 40 sind mattglasähnliche Feinheiten, wobei das Licht normalerweise durch diffuse Reflexion der unregelmäßigen Oberfläche blockiert wird. Jedoch wird das Licht, das diffus reflektiert worden ist, mittels der Konkavitäten/Konvexitäten, welche im Falle der anhaftenden Flüssigkeit L flach werden, eindringen, wodurch das Anhaften der Flüssigkeit L erkannt wird. Die feinen Konkavitäten/Konvexitäten können durch die Bearbeitung auf dem beweglichen Schlitz oder dem feststehenden Schlitz kostengünstig hergestellt werden. Die feinen Konkavitäten/Konvexitäten können durch Spritzgießen oder Prägen gebildet werden. Darüber hinaus kann die Form der feinen Konkavitäten/Konvexitäten konstant oder willkürlich sein.
9 zeigt das Musterstrukturbeispiel 4 und ein feuchtigkeitsabsorbierendes Material 50, für das sich die Durchlässigkeit und die Wellenlänge des Lichts entsprechend der Feuchtigkeitsabsorptionsmenge ändert, welches als das Erkennungsmuster 22B (23B) zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit verwendet wird. Durch die Verwendung des feuchtigkeitsabsorbierenden Materials 50 ist es möglich, die Infiltration der Flüssigkeit L zuverlässiger zu erfassen. Das feuchtigkeitsabsorbierende Material 50 kann auf der Oberfläche des beweglichen Schlitzes 22 oder des feststehenden Schlitzes 23 ausgebildet sein oder kann in einem ausgesparten Abschnitt vorgesehen sein. Als das feuchtigkeitsabsorbierende Material 50 kann eine hochmolekulare Verbindung verwendet werden, die Kobaltchlorid, organisches Pigment oder dergleichen aufweist, für die sich die Durchlässigkeit oder Wellenlänge des Lichts entsprechend der Feuchtigkeits-absorption ändert.
In der obigen Erläuterung der Musterstrukturbeispiele, obwohl mit Beispielen erläutert bei denen die Musterstrukturbeispiele 1 bis 4 auf dem beweglichen Schlitz 12 und/oder dem feststehenden Schlitz 13 aufgebracht werden, sind sie nicht darauf beschränkt. Diese Musterstrukturbeispiele können auch auf den Mustern 5B, 15B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit der Lichtempfangselementeinheit 15 ausgebildet werden. In diesem Fall ist ein plattenartiger Körper oder eine Schicht mit einer Musterstruktur von Nuten oder dergleichen auf den jeweiligen Erkennungsmusterbeispielen gemäß den in den 4A bis 4C gezeigten lichtempfangenden Körpern platziert oder laminiert.
Gemäß den jeweiligen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Effekte ausgeübt. Flüssigkeit, die infiltriert und an den Encoder angehaftet ist, kann erkannt werden, bevor das Positionssignal anormal wird. Der Mechanismus und die Funktion der Erkennung von Flüssigkeit, die infiltriert und an den Encoder angehaftet ist, kann den Wirkungsgradabfall, Unfälle usw. aufgrund eines Funktionsverlustes oder eines funktionalen Abfalls des Encodersystems im Voraus verhindern oder verringern. Da es ohne Hinzufügen eines neuen Sensors zum vollständigen Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit im Gegensatz zur konventionellen Technik kommt, ist der Effekt einer Größenreduktion und Kostenreduktion wirksam. Zusätzlich wird, wobei die Infiltration von Flüssigkeit bei der herkömmlichen Technologie erkannt wird nachdem das Positionssignal abnormal geworden ist, die Infiltration von Flüssigkeit durch ein spezielles Muster zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit in der vorliegenden Erfindung erkannt. Folglich ist es tatsächlich möglich zu verhindern, dass das Positionssignal abnormal wird, bevor es passiert, wodurch die vorliegende Ausführungsform zuverlässiger und sicherer als die herkömmliche Technologie ist. Das Muster zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit ist am peripheren Teil der Lichtempfangselementeinheit angeordnet. Entsprechend dieser Tatsache haftet die Flüssigkeit am Muster zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit vor dem Erreichen des Positionserkennungsmusters an und somit ist es möglich, die Infiltration von Flüssigkeit zu erfassen. Durch Aufteilen des Musters zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit in die Lichtempfangselementeinheit ist es möglich, die Infiltrationsrichtung, die Menge, usw. der Flüssigkeit zu erfassen. Durch das Muster zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit, die nicht in der Bewegungsrichtung des beweglichen Schlitzes der Lichtempfangselementeinheit angeordnet ist, wird die Last der Signalverarbeitung an der Signalverarbeitungseinheit verringert. Als Ergebnis wird eine Größenverringerung in der Signalverarbeitungseinheit, eine Kostensenkung und eine erhöhte Präzision für die Flüssigkeitsinfiltrationserkennung möglich.
Mittels des Musters zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit, das an einer Vielzahl von weiteren Stellen als an der Lichtempfangselementeinheit vorgesehen ist, ist es möglich, die Infiltration von Flüssigkeit zuverlässiger zu erfassen. Indem das Muster zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit im beweglichen Schlitz und/oder festem Licht in einer Nutform ausgebildet ist, ist es möglich, die Infiltration von Flüssigkeit zuverlässiger zu erfassen. Indem das Erkennungsmuster zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit im beweglichen Schlitz und/oder im feststehenden Schlitz in der Form von feinen Konkavitäten/Konvexitäten ausgebildet ist, ist es möglich, kostengünstig zu produzieren. Durch die Verwendung eines feuchtigkeitsabsorbierenden Materials als Muster zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit im beweglichen Schlitz und/oder in einem feststehenden Schlitz ist es möglich, die Infiltration von Flüssigkeit zuverlässiger zu erfassen.
Es sollte angemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf jede der Ausführungsformen oder Beispiele beschränkt ist und dass Modifikationen und Verbesserungen in einem Bereich, in dem die Aufgabe der vorliegenden Erfindung erreicht werden kann, ebenfalls in der vorliegenden Erfindung enthalten sind. Obwohl ein optischer Encoder vom Rotationstyp in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert worden ist, kann er ein linearer Encoder sein. Zusätzlich kann es ein Encoder irgendeiner Art sein, wie z. B. ein optischer Encoder vom Reflexionstyp.
Darüber hinaus ist das Muster zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit in der Lichtempfangselementeinheit nicht auf die Formen der jeweiligen Ausführungsformen beschränkt, und zum Beispiel kann die ebene Form der Lichtempfangselementeinheit kreisförmig, elliptisch oder polygonal ausgebildet sein. Zusätzlich kann die Erkennungsmusterform des Musters zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit in der Länge und dem Bereich entsprechend den Positionen der Seitenteile unterschiedlich ausgestaltet werden.
Die Muster zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit im beweglichen Schlitz oder feststehenden Schlitz wurden als auf einer Oberfläche davon vorgesehen erläutert; Jedoch ist es nicht darauf beschränkt und kann auf der anderen Oberfläche, beiden Flächen und Endflächen vorgesehen sein. Das Muster zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit im beweglichen Schlitz und dem feststehenden Schlitz kann nur an einer Innen- oder Außenseite in radialer Richtung vorgesehen sein. Das Muster zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit, das auf dem feststehenden Schlitz vorgesehen ist, ist nicht auf einen Kreisbogen beschränkt und kann linear sein und kann an der Umgebung des feststehenden Schlitzes angeordnet sein und eine Fächerform oder eine viereckige Form aufweisen. Das durch das Positionserkennungsmuster der Lichtempfangselementeinheit und das Muster 5B zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit detektierte Licht kann als ein gemeinsames empfangenes Lichtsignal ausgegeben werden. Ein Material, das die Benetzbarkeit der Flüssigkeit steuert, kann im Muster zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit verwendet werden.
Bezugszeichenliste

E1: optischer Encoder
E2: optischer Encoder
L: Flüssigkeit
1, 11: Rotationswelle
2, 12, 22: beweglicher Schlitz
3, 13, 23: fester Schlitz
4, 14: Lichtprojektionseinheit
5, 15: Lichtempfangselementeinheit
2A, 3A, 12A, 13A: Schlitzteil
5A, 15A: Positionserkennungsmuster
5B, 12B, 13B, 15B, 22B, 23B: Muster zum Erfassen der Infiltration von Flüssigkeit
20, 30: Nut
40: feine Konkavitäten/Konvexitäten
50: feuchtigkeitsabsorbierendes Material

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010-044055 [0004]
JP 2009-115801 [0004]
JP 2005-091023 [0004]
JP 58-002613 [0004]

Claims

Optischer Encoder (E1) mit einer Lichtempfangselementeinheit (5, 15), einem beweglichen Schlitz (2, 12, 22) und einem feststehenden Schlitz (3, 13, 23), wobei die Lichtempfangselementeinheit (5, 15) ein Muster (5B, 15B) zum Erfassen einer Infiltration einer Flüssigkeit aufweist.
Optischer Encoder (E1) nach Anspruch 1, wobei der bewegliche Schlitz (2, 12, 22) und/oder der feststehende Schlitz (3, 13, 23) ein Muster (12B, 13B, 22B, 23B) zum Erfassen einer Infiltration einer Flüssigkeit aufweist.
Optischer Encoder (E1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Muster (12B, 13B, 22B, 23B) zum Erfassen einer Infiltration einer Flüssigkeit eine Nut (20, 30) ist.
Encoder (E1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Muster (12B, 13B, 22B, 23B) zum Erfassen einer Infiltration einer Flüssigkeit feine Konkavitäten und Konvexitäten (40) aufweist.
Encoder (E1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Muster (12B, 13B, 22B, 23B) zum Erfassen einer Infiltration einer Flüssigkeit ein feuchtigkeitsabsorbierendes Material (50) ist.
Encoder (E1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Muster (12B, 13B, 22B, 23B) zum Erfassen einer Infiltration einer Flüssigkeit an einer Außenseite eines Schlitzteils (2A, 3A, 12A, 13A) angeordnet oder ein Positionserkennungsmusters (5A, 15A) zum Erfassen der Position auf dem Schlitzteil ist.