JP2008256641A - Planar light guide disk, optical encoder and tape feeder - Google Patents
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Description
本発明は、半径方向に導光する面導光円板、および面導光円板を備えた光学式エンコーダ、面導光円板を備えたテープフィーダに関するものである。 The present invention relates to a surface light guide disk that guides light in a radial direction, an optical encoder that includes the surface light guide disk, and a tape feeder that includes the surface light guide disk.
テープフィーダはキャリアテープに収納された実装用部品を実装ヘッドによるピックアップ位置に供給する機能を備えている。テープフィーダにはキャリアテープに設けられた送り孔に係合するスプロケットが備えられており、スプロケットの回転によりキャリアテープの送り動作が行われ、収納された部品が順次ピックアップ位置に供給されるようになっている。部品をピックアップ位置により正確に供給するためにはキャリアテープの送り量を厳密に管理する必要があり、これを実現するテープフィーダとして、回転ディスクとスプロケットを無端ベルトで連結し、回転ディスクの回転角をエンコーダで検出することでキャリアテープの送り量制御を行うものが提案されている(特許文献1)。
しかしながら、回転ディスクとスプロケットを無端ベルトで連結するという構成であることから、テープフィーダの限られた筐体内部でのレイアウトが制限され、設計上の自由度が低くなるという問題がある。また、無端ベルトの張力に耐え得るだけの剛性が必要になり、無端ベルト自体の重量に加え、剛性を確保するためにテープフィーダの重量が増大するという問題もある。さらに、回転伝達を担う無端ベルトがスプロケットの回転角と回転ディスクの回転角との間に位相差が生じる原因となり、検出結果の信頼性に問題がある。 However, since the rotating disk and the sprocket are connected by an endless belt, there is a problem in that the layout inside the casing with a limited tape feeder is limited, and the degree of freedom in design is reduced. Further, the rigidity required to withstand the tension of the endless belt is required, and there is a problem that the weight of the tape feeder increases in order to ensure rigidity in addition to the weight of the endless belt itself. Furthermore, the endless belt responsible for rotation transmission causes a phase difference between the rotation angle of the sprocket and the rotation angle of the rotating disk, and there is a problem in the reliability of the detection result.
そこで本発明は、設計自由度が高くキャリアテープの送り量を高精度に制御可能なテープフィーダ、および省スペース性と検出精度の高さを兼ね備えた光学式エンコーダ、半径方向に導光する面導光円板を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a tape feeder with a high degree of design freedom and a high precision control of the carrier tape feed amount, an optical encoder having both space saving and high detection accuracy, and a surface guide for guiding light in the radial direction. An object is to provide an optical disk.
請求項1に記載の面導光円板は、対向する第1面と第2面を有し、第1面側から入射した光を第1面と第2面の間で導光して第1面側に反射する面導光円板であって、円板の中心軸を中心として少なくとも外周寄りもしくは内周寄りの何れかに環状に設けられて第1面側から入射された光を径方向に反射する第1反射部と、前記円板の中心軸を中心とした同心円上に複数設けられて第1反射部で反射した光を第1面側に反射する第2反射部を備えた。
The surface light guide disk according to
請求項2に記載の面導光円板は請求項1に記載の面導光円板であって、前記円板の所定の中心角で区画した領域内に入射して前記第1面と前記第2面の間で導光される光を当該領域内に反射する第3反射部を備えた。
The surface light guide disk according to
請求項3に記載の面導光円板は請求項1または2に記載の面導光円板であって、前記円板が1つのプリズム体であり、前記第1反射部が、前記第1面と前記第2面のそれぞれの外周と連続して前記第2面から前記第1面に向けて拡径するテーパ面で構成され、前記第2反射部が、前記第2面から前記第1面に向けて縮径するように前記第2面に形成されたテーパ面で構成される。
The surface light guide disk according to
請求項4に記載の面導光円板は請求項2または3に記載の面導光円板であって、前記第3反射部が、前記円板の前記第1面と前記第2面に前記円板の中心軸を中心とする所定の中心角で放射状に形成された複数の三角溝の傾斜面で構成される。
The surface light guide disk according to
請求項5に記載の光学式エンコーダは、対向する第1面と第2面を有し、第1面側から入射した光を第1面と第2面の間で導光して第1面側に反射する面導光円板と、面導光円板の第1面側に中心軸を同じくして配され、中心角毎に異なるパターンの透光部と遮光部を有する遮光円板と、面導光円板に光を入射する発光部と、遮光円板の透光部を透過した反射光を受光する受光部を備え、受光部が受光した反射光のパターンに基づいて遮光円板の回転角を検出する。
The optical encoder according to
請求項6に記載のテープフィーダは、対向する第1面と第2面を有し、第1面側から入射された光を第1面と第2面の間で導光して第1面側に反射する面導光円板と、面導光円板の第1面側に中心軸を同じくして配され、中心角毎に異なるパターンの透光部と遮光部を有する遮光円板と、面導光円板に光を入射する発光部と、遮光円板の透光部を透過した反射光を受光する受光部と、受光部が受光した反射光のパターンに基づいて遮光円板の回転角を検出する光学式エンコーダと、遮光円板と同期して回転するキャリアテープ搬送用のスプロケットを備えた。 The tape feeder according to claim 6 has a first surface and a second surface that face each other, guides light incident from the first surface side between the first surface and the second surface, and the first surface. And a light-shielding disk having a light-transmitting part and a light-shielding part having different patterns for each central angle. A light-emitting part that makes light incident on the surface light guide disk, a light-receiving part that receives reflected light that has passed through the light-transmitting part of the light-shielding disk, and a light-shielding disk An optical encoder that detects the rotation angle and a carrier tape transport sprocket that rotates in synchronization with the light-shielding disk are provided.
本発明の面導光円板によれば、光学式エンコーダにおいて省スペース性と検出精度の高さを実現することができ、テープフィーダにおいて設計自由度の高さとキャリアテープの送り量の高精度制御を実現することができる。 According to the surface light guide disk of the present invention, it is possible to realize space saving and high detection accuracy in the optical encoder, and high precision control of the design freedom and the feed amount of the carrier tape in the tape feeder. Can be realized.
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態のテープフィーダに内蔵されたスプロケットに光学式エンコーダが装着された状態を示す斜視図であり、図2は本発明の実施の形態のスプロケットと光学式エンコーダを分解した状態を示す斜視図であり、図3は本発明の実施の形態の面導光円板の径方向の断面図(図2に示すA−A断面図)であり、図4は本発明の実施の形態の面導光円板の周方向の断面図(図2に示すB−B断面図)である。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a state where an optical encoder is mounted on a sprocket built in a tape feeder according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded view of the sprocket and optical encoder according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a radial sectional view of the surface light guide disk according to the embodiment of the present invention (AA sectional view shown in FIG. 2), and FIG. 4 is a perspective view of the present invention. It is sectional drawing (BB sectional drawing shown in FIG. 2) of the circumferential direction of the surface light guide disc of embodiment.
図1において、スプロケット1は外周に設けられたピン2をキャリアテープ3に係合させた状態でテープフィーダに内蔵されている。テープフィーダは、スプロケット1に中心軸a周りの回転駆動力を伝達することでピン2に係合したキャリアテープ3の送り動作を行い、キャリアテープ3に収納された部品を順次ピックアップ位置に供給する。
In FIG. 1, a
図2において、光学式エンコーダ10は、フォトセンサ11とプリズム12と固定スリット板13と回転スリット板14と面導光円板15で構成される。回転スリット板14と面導光円板15はこの順番でスプロケット1に取り付けられ、中心軸a周りの回転するスプロケット1と同期して回転するように構成される。これに対し、フォトセンサ11とプリズム12と固定スリット板13は中心軸aに対する位置が変わらないようにテープフィーダ4に固定される。なお、スプロケット1はステンレスなどの金属材で形成されており、スプロケット1の表面1aは光を反射する反射面として機能するが、より反射率の高い素材で形成した反射シートを反射面として設けてもよい。
In FIG. 2, the
フォトセンサ11は、発光部である1つの発光素子11aに対し受光部であるアレイ状の6つの受光素子11bを備えた反射型フォトセンサであり、発光素子11aから発せられた光の反射光を受光素子11bで受けて検知する。フォトセンサ11は、回転スリット板14を挟んで面導光円板15と対向する側に発光方向および受光方向が中心軸aと直交
するように配置されている。プリズム12は、発光素子11aから発せられた光の進行方向を中心軸aと同方向になるように90度変更させて面導光円板15に入射させる1つの発光プリズム12aと、面導光円板15により反射された光の進行方向を90度変更させて各受光素子11bにそれぞれ受光させる6つの受光プリズム12bで構成される。
The photosensor 11 is a reflection type photosensor including six light receiving elements 11b in an array serving as a light receiving unit with respect to one light emitting element 11a serving as a light emitting unit, and reflects reflected light of light emitted from the light emitting element 11a. It is received and detected by the light receiving element 11b. The photosensor 11 is arranged on the side facing the surface
回転スリット板14は、中心軸aを中心とした等角上に形成した複数のスリット群14aなどのスリットにより面導光円板15により反射された光の一部を通過させ、それ以外を遮光する遮光円板である。各スリット群14aには透光部と遮光部が径方向に並設されており、全てのスリット群14aの間で透光部と遮光部の組み合わせパターンが異なるように構成されている。透光部は回転スリット板14に開設したスリット14bで形成されており、このスリット14bの数および位置に差異を設けることで透光部と遮光部の組み合わせパターンをスリット群14a毎に変化させている。従って、回転スリット板14の回転角毎にスリット14bを通過する反射光のパターンが変化し、反射光を受光する受光素子11bの組み合わせパターンが回転スリット板14の回転角毎に異なることになるので、各受光素子11bにおける受光状態を把握することで回転スリット板14の回転角、すなわちスプロケット1の回転角を検出することができる。
The rotating
回転スリット板14の外縁部には各スリット群14aに対応する入射スリット14cが形成されており、発光素子11aから発光プリズム12aを経た光を回転スリット板14の回転角に関係なく面導光円板15に入射させるための透光部となっている。
An entrance slit 14c corresponding to each slit group 14a is formed on the outer edge of the
固定スリット板13は、発光プリズム12aおよび受光プリズム12bと回転スリット板14の間に配置され、光を面導光円板15に入射させるための入射スリット13aと、面導光円板15からの反射光を通過させるための反射スリット群13bが形成されている。反射スリット群13bは受光素子11bの数に対応する6箇所に形成されたスリットで構成されている。入射スリット13aは、発光プリズム12aを経た光を回転スリット板14の入射スリット14bに確実に入射させ、隣接するスリット群14aへの入射を阻止する役割を有し、反射スリット群13bは、スリット群14aを通過した反射光を対応する受光プリズム12bに確実に入射させ、対応しない受光プリズム12bへの入射を阻止する役割を果たす。
The fixed slit plate 13 is disposed between the light-emitting prism 12 a and the light-receiving prism 12 b and the
面導光円板15は、発光プリズム12aを経て入射された光を受光プリズム12bに向けて反射するプリズム体であり、ポリアセタール(POM)やメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)等の光透過率の高い樹脂を素材として回転スリット板14と略同径の円板状に形成されている。
The surface
図3において、面導光円板15は、平行をなす第1面20と第2面21を有し、それぞれの外周が第2面21から第1面20に向けて拡径するテーパ面22で連続されている。なお、第1面20が回転スリット板14に取り付けられる側であり、第2面21がスプロケット1に取り付けられる側である(図1参照)。第2面21には、中心軸aを中心とした同心円上に第2面21から第1面20に向けて縮径するように複数のテーパ面23が略同間隔で形成されている。
In FIG. 3, the surface light-guiding
これらのテーパ面23と外周に設けられたテーパ面22は相対しているため、第1面20側からテーパ面22に向けて入射された光は径方向に拡散反射され、複数のテーパ面23が形成された内周側に向けて進行方向を変更し、より手前に位置するテーパ面23には直接入光し、内周側に位置するテーパ面23には第1面20で反射した後に入光する。各テーパ面23に入光した光は第1面20に向けて反射される。このように、面導光円板15は、テーパ面22が第1面20側から入射された光を径方向に拡散反射させる第1反射部として機能し、テーパ面23が第1反射部であるテーパ面22で拡散反射された光を第
1面20側に反射させる第2反射部として機能し、第1面20側から入射した光を第1面20と第2面21の間で導光して第1面側に反射する機能を備えている。
Since these tapered
図2において、面導光円板15には中心軸aを中心として放射状に複数の三角溝24が形成されており、面導光円板15は隣り合う三角溝24により複数の扇型領域に区画されている。図4において、三角溝24は第1面20と第2面21に対向して形成され、それぞれ2つの傾斜面24a、24bを有している。第1面20側の隣り合う三角溝24の対向する傾斜面24a、24bは第2面21側に向けて拡間するように傾斜しており、第2面21側の隣り合う三角溝24の対向する傾斜面24a、24bは第1面20側に向けて拡間するように傾斜している。例えばある扇型領域15a内の光が矢印a方向に進行している場合、傾斜面24bにより矢印b方向に反射されるので、隣り合う扇型領域15bへの拡散が防止され、光が矢印c方向に進行している場合、傾斜面24aにより矢印d方向に反射されるので、隣り合う扇型領域15cへの拡散が防止される。このように傾斜面24a、24bは任意の扇型領域内にある光を当該領域内に反射する第3反射部として機能し、当該領域外への拡散を抑制する効果を奏する。従って、図2に示すようにある扇型領域内に入射された光は、隣り合う扇型領域への拡散が抑制されつつ当該領域内で内周側に向けて導光されるので、第1面20側へ十分な光量で反射される。
In FIG. 2, a plurality of
光学式エンコーダ10は、上述したフォトセンサ11とプリズム12と固定スリット板13と回転スリット板14と面導光円板15で構成され、回転角検出対象の一方の側に配置することができるという省スペース性を備えている。また、回転スリット板14と面導光円板15が回転角検出対象に直接取り付けられるため、他の部材を介して取り付ける場合に比べて検出精度が格段に向上する。この光学式エンコーダ10は、その省スペース性および検出精度の高さの点で、高精度化とともに薄型軽量化が進展するテープフィーダに好適であり、テープフィーダに内蔵されたスプロケットの回転角を正確に検出することでキャリアテープの送り量制御を高精度に行うことが可能になる。
The
なお、上述した実施の形態においては、受光部を構成する受光素子11bの数と受光プリズム12bの数、各スリット群14aに形成される透光部と遮光部の合計数をそれぞれ6つに設定したものを例示しているが、受光素子11bと受光プリズム12bの数は各スリット群14aに形成される透光部と遮光部の合計数に従属するものであり、反射光のパターンを回転角毎に変化させることが可能であれば透光部と遮光部の合計数はいくつであってもかまわない。また、発光部となる発光素子11aから発せられた光は面導光円板15の外周となるテーパ面22に入射し、その後内周側に向けて導光させるが、これとは逆に内周側に入射して外周側に向けて導光されるようにしてもよい。この場合は、第1反射部であるテーパ面22と第2反射部であるテーパ面23が上述した向きと逆向きとなる。
In the above-described embodiment, the number of the light receiving elements 11b and the number of the light receiving prisms 12b constituting the light receiving portion, and the total number of the light transmitting portions and the light shielding portions formed in each slit group 14a are set to six. However, the number of the light receiving elements 11b and the light receiving prisms 12b depends on the total number of the light transmitting portions and the light shielding portions formed in each slit group 14a, and the pattern of the reflected light is changed to the rotation angle. As long as it can be changed every time, the total number of the light transmitting portions and the light shielding portions may be any number. The light emitted from the light emitting element 11a serving as the light emitting portion is incident on the tapered
本発明によれば、光学式エンコーダにおいて省スペース性と検出精度の高さを実現することができ、テープフィーダにおいて設計自由度の高さとキャリアテープの送り量の高精度制御を実現することができるという利点を有し、実装精度の高さが要求される実装分野において有用である。 According to the present invention, it is possible to realize space saving and high detection accuracy in an optical encoder, and it is possible to realize a high degree of design freedom and high accuracy control of the feed amount of a carrier tape in a tape feeder. It is useful in the mounting field where high mounting accuracy is required.
1 スプロケット
10 光学式エンコーダ
11a 発光素子
11b 受光素子
14 回転スリット板
15 面導光円板
20 第1面
21 第2面
22、23 テーパ面
24 三角溝
24a、24b 傾斜面
DESCRIPTION OF
Claims (6)
円板の中心軸を中心として少なくとも外周寄りもしくは内周寄りの何れかに環状に設けられて第1面側から入射された光を径方向に反射する第1反射部と、
前記円板の中心軸を中心とした同心円上に複数設けられて第1反射部で反射した光を第1面側に反射する第2反射部を備えた面導光円板。 A surface light guide disk that has a first surface and a second surface facing each other, guides light incident from the first surface side between the first surface and the second surface, and reflects the light to the first surface side. And
A first reflecting portion that is annularly provided at least near the outer periphery or the inner periphery around the central axis of the disc and reflects light incident from the first surface side in the radial direction;
A planar light guide disc provided with a second reflecting portion provided on a plurality of concentric circles centered on the central axis of the disc and reflecting the light reflected by the first reflecting portion to the first surface side.
前記第1反射部が、前記第1面と前記第2面のそれぞれの外周と連続して前記第2面から前記第1面に向けて拡径するテーパ面で構成され、
前記第2反射部が、前記第2面から前記第1面に向けて縮径するように前記第2面に形成されたテーパ面で構成される請求項1または2に記載の面導光円板。 The disc is a prism body;
The first reflecting portion is configured by a tapered surface that expands from the second surface toward the first surface continuously with the outer circumferences of the first surface and the second surface,
3. The surface light guiding circle according to claim 1, wherein the second reflecting portion includes a tapered surface formed on the second surface so as to reduce the diameter from the second surface toward the first surface. Board.
面導光円板の第1面側に中心軸を同じくして配され、中心角毎に異なるパターンの透光部と遮光部を有する遮光円板と、
面導光円板に光を入射する発光部と、
遮光円板の透光部を透過した反射光を受光する受光部を備え、
受光部が受光した反射光のパターンに基づいて遮光円板の回転角を検出する光学式エンコーダ。 A surface light guide disk having a first surface and a second surface facing each other, guiding light incident from the first surface side between the first surface and the second surface and reflecting the light to the first surface side;
A light-shielding disk having the same central axis on the first surface side of the surface light-guiding disk and having different patterns of light-transmitting parts and light-shielding parts for each central angle;
A light-emitting unit that makes light incident on the surface light guide disc;
A light receiving portion that receives the reflected light that has passed through the light transmitting portion of the light shielding disc,
An optical encoder that detects a rotation angle of a light shielding disk based on a pattern of reflected light received by a light receiving unit.
面導光円板の第1面側に中心軸を同じくして配され、中心角毎に異なるパターンの透光部と遮光部を有する遮光円板と、
面導光円板に光を入射する発光部と、
遮光円板の透光部を透過した反射光を受光する受光部と、
受光部が受光した反射光のパターンに基づいて遮光円板の回転角を検出する光学式エンコーダと、
遮光円板と同期して回転するキャリアテープ搬送用のスプロケットを備えたテープフィーダ。 A surface light guide disk that has a first surface and a second surface facing each other, guides light incident from the first surface side between the first surface and the second surface, and reflects the light to the first surface side; ,
A light-shielding disk having the same central axis on the first surface side of the surface light-guiding disk and having different patterns of light-transmitting parts and light-shielding parts for each central angle;
A light-emitting unit that makes light incident on the surface light guide disc;
A light receiving portion that receives reflected light that has passed through the light transmitting portion of the light shielding disc;
An optical encoder that detects the rotation angle of the light-shielding disk based on the pattern of reflected light received by the light-receiving unit;
Tape feeder equipped with a carrier tape sprocket that rotates in synchronization with the light-shielding disk.
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