JP2009168602A - エンコーダおよびエンコーダ構成用検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エンコーダ10は検出部12と電装部44とを備え、検出部12は合成樹脂製の検出部側投光用光ファイバ16および検出部側受光用光ファイバ18と、ガラス製の電装部側投光用光ファイバ20および電装部側受光用光ファイバ22を介して電装部14に接続されている。複数の発光素子28が発光すると、光は電装部側投光用光ファイバ20および検出部側投光用光ファイバ16を介して目盛板36に照射される。目盛板36のスリットを通過し目盛で反射された光は検出部側受光用光ファイバ18および電装部側受光用光ファイバ22を介して複数の受光素子32に導かれる。
【選択図】 図1
Description
そして、目盛板は、複数のスリットが形成され前記駆動軸の回転に連動して回転され、発光ダイオードはこの目盛板に臨ませて配置されて目盛板に光を照射させ、受光素子は、前記目盛板に臨ませて配置され前記発光ダイオードから発せられ前記スリットを通過した光を受光し、前記受光素子から出力される検出信号に基づいて回転量を検出するようにしている。
このような従来のエンコーダでは、エンコーダのケースの外部に設けられた電源と前記発光ダイオードを電源供給用のケーブルで接続するとともに、外部に設けられた信号処理回路と受光素子を検出信号伝達用のケーブルで接続している。
したがって、電源供給用のケーブルと発光ダイオードとの接続箇所、あるいは、信号伝達用のケーブルと受光素子との接続箇所には電気信号が現れていることから、引火性を有する塗料やガソリンなどを扱う防爆環境下で使用する上で不利があった。
また、放射線が発生する環境下では、放射線が発光ダイオードや受光素子にダメージを与えるため耐久性を確保する上で不利があった。
また、高電圧や高磁場が発生する環境下では、電圧や磁場が信号伝達用のケーブルで伝達される検出信号に影響を与えるため、回転量の検出を確実に行う上で不利があった。
また、エンコーダを構成する発光ダイオード、受光素子および目盛板が収容されたケースと、電源および検出回路とが離れた箇所に設置され、電源供給用のケーブルと検出信号伝達用のケーブルとが長くなると、それらケーブルを伝送される検出信号が外部からの電磁波ノイズの影響を受けやすくなり、検出回路によって検出される回転量に誤差が生じるおそれがある。
このような問題は、ロータリーエンコーダのみならず、同様の検出原理を用いるリニアエンコーダなどの他のエンコーダにおいても同様に発生している。
そこで、本出願人は、発光素子と受光素子を検出部から離れた箇所に設け、光ファイバを用いて目盛板に発光素子の光を照射するともに目盛板を通過した光を光ファイバを用いて受光素子に導くエンコーダを提供している(特許文献1参照)。
このような光ファイバとして硬いガラス製の光ファイバを用いる場合には、可撓性に優れた直径が細い光ファイバを使用しなくてはならない。しかしながら、直径が細いガラス製の光ファイバを用いる場合には、光ファイバから照射される光束が極めて細いため、光束を拡大して目盛板に照射するとともに、目盛板から通過した光束を縮小して光ファイバに導くための光学系(コリメータ)を設けなくてはならず、製作コストが高価なものとなる不利がある。
そのため、可撓性に優れ、かつ、上記のコリメータが不要な大きな直径の合成樹脂製の光ファイバを用いることが必要となる。
一方、合成樹脂製の光ファイバは、50cm乃至1m程度の長さであっても光の損失が著しく大きく、防爆環境と該防爆環境から離れた環境下との距離、あるいは、放射線が発生する環境と該放射線が発生する環境から離れた環境下との距離、あるいは、高電圧や高磁場が発生する環境と該高電圧や高磁場が発生する環境から離れた環境下との距離がそれぞれ数m、数百m、数km以上離間しているような場合は、エンコーダによる回転量の検出ができない。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、さまざまな環境下において検出部と電装部とを数m、数百m、数km以上離れた箇所に設置しなくてはならない場合であっても回転量の検出を確実に行うことができ常に安定した検出動作を行う上で有利なエンコーダおよびエンコーダ構成用検出装置を提供することにある。
また本発明は、ケースと、前記ケース内に配設された板体に複数のスリットが形成された目盛板と、前記ケース内に設けられ一端が前記目盛板の一方の面において前記スリットに対向するように配置された検出部側投光用光ファイバと、前記ケース内に設けられ一端が前記目盛板の他方の面において前記スリットに対向するように配置された検出部側受光用光ファイバとを有する検出部と、前記ケース外において前記検出部側投光用光ファイバの他端に一端が結合された電装部側投光用光ファイバと、前記ケース外において前記検出部側受光用光ファイバの他端に一端が結合された電装部側受光用光ファイバと、前記電装部側投光用光ファイバの他端に光を照射する光源と、前記電装部側受光用光ファイバの他端から出射される光を受光する受光素子とを有する電装部とを備え、前記検出部側投光用光ファイバおよび前記検出部側受光用光ファイバは合成樹脂製の光ファイバで形成され、前記電装部側投光用光ファイバおよび前記電装部側受光用光ファイバはガラス製の光ファイバで形成されていることを特徴とする。
また本発明のエンコーダ構成用検出装置は、検出部と電装部とを備え、前記検出部は、少なくとも1つの平坦な壁面を有するケースと、前記壁面に形成された複数のスリットと、前記ケース内に設けられ一端が前記スリットに対向するように配置された検出部側投光用光ファイバと、前記ケース内に設けられ一端が前記スリットに対向するように配置された検出部側受光用光ファイバとを備え、前記電装部は、前記ケース外において前記検出部側投光用光ファイバの他端に一端が結合された電装部側投光用光ファイバと、前記ケース外において前記検出部側受光用光ファイバの他端に一端が結合された電装部側受光用光ファイバと、前記電装部側投光用光ファイバの他端に光を照射する光源と、前記電装部側受光用光ファイバの他端から出射される光を受光する受光素子とを備え、前記検出部側投光用光ファイバおよび前記検出部側受光用光ファイバは合成樹脂製の光ファイバで形成され、前記電装部側投光用光ファイバおよび前記電装部側受光用光ファイバはガラス製の光ファイバで形成されていることを特徴とする。
また本発明のエンコーダ構成用検出装置は、検出部と電装部とを備え、前記検出部は、1つの平坦な第1壁面とこの第1壁面に対向する第2壁面とを有するケースと、前記第1壁面に形成された複数のスリットと、前記ケース内に設けられ一端が前記スリットに対向するように前記第1壁面に配置された検出部側投光用光ファイバと、前記ケース内に設けられ一端が前記スリットに対向するように前記第2壁面に配置された検出部側受光用光ファイバとを備え、前記電装部は、前記ケース外において前記検出部側投光用光ファイバの他端に一端が結合された電装部側投光用光ファイバと、前記ケース外において前記検出部側受光用光ファイバの他端に一端が結合された電装部側受光用光ファイバと、前記電装部側投光用光ファイバの他端に光を照射する光源と、前記電装部側受光用光ファイバの他端から出射される光を受光する受光素子とを備え、前記検出部側投光用光ファイバおよび前記検出部側受光用光ファイバは合成樹脂製の光ファイバで形成され、前記電装部側投光用光ファイバおよび前記電装部側受光用光ファイバはガラス製の光ファイバで形成されていることを特徴とする。
次に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は実施の形態のエンコーダ10の構成を示す説明図である。
図1に示すように、本実施の形態では、エンコーダ10はモータ2の回転量を検出するロータリーエンコーダである。
エンコーダ10は、検出部12と、電装部14とを備えている。
検出部12は、モータ2に近接して配置されている。
電装部14は、検出部12から離間した箇所に配設されている。
検出部12には、検出部側投光用光ファイバ16および検出部側受光用光ファイバ18が設けられ、検出部12と電装部14とは電装部側投光用光ファイバ20および電装部側受光用光ファイバ22を介して接続されている。
本実施の形態では、検出部側投光用光ファイバ16、検出部側受光用光ファイバ18、電装部側投光用光ファイバ20、電装部側受光用光ファイバ22はそれぞれ3本で構成されている。
以下、説明の便宜上、検出部側投光用光ファイバ16は、第1乃至第3の検出部側投光用光ファイバ16A、16B、16Cで構成され、検出部側受光用光ファイバ18は、第1乃至第3の検出部側受光用光ファイバ18A、18B、18Cで構成され、電装部側投光用光ファイバ20は、第1乃至第3の電装部側投光用光ファイバ20A、20B、20Cで構成され、電装部側受光用光ファイバ22は、第1乃至第3の電装部側受光用光ファイバ22A、22B、22Cで構成されているものとする。
図2に示すように、検出部側投光用光ファイバ16および検出部側受光用光ファイバ18の一端部分は、中心に配置された検出部側投光用光ファイバ16と、その周囲に検出部側投光用光ファイバ16の周方向に沿って間隔をおいて配置された複数の検出部側受光用光ファイバ18とが結合されることで構成されている。
検出部側投光用光ファイバ16は単一の合成樹脂製の光ファイバ1602で構成され、光ファイバ1602は、中心のコア1602Aと、コア1602Aの外周を覆うクラッド1602Bで構成され、クラッド1602Bはコア1602Aよりも低い屈折率で形成されている。
検出部側受光用光ファイバ18は複数の合成樹脂製の光ファイバ1802で構成され、光ファイバ1802は、中心のコア1802Aと、コア1802Aの外周を覆うクラッド1802Bで構成され、クラッド1802Bはコア1802Aよりも低い屈折率で形成されている。
図中符号17は合成樹脂製の被覆部材で、この被覆部材17は複数の検出部側受光用光ファイバ18の外周面のうち検出部側投光用光ファイバ16に臨む部分を除く部分を覆うように設けられている。
図1に示すように、検出部側投光用光ファイバ16および検出部側受光用光ファイバ18は、それらの中間部から互いに分離されている。
検出部側投光用光ファイバ16の他端は、ケース13に設けられた光コネクタ50を介して電装部側投光用光ファイバ20の一端に結合されている。
検出部側受光用光ファイバ18の他端は、ケース13に設けられた光コネクタ42を介して電装部側受光用光ファイバ22の一端に結合されている。
なお、検出部側投光用光ファイバ16および検出部側受光用光ファイバ18は、検出部12のケース13内の限られたスペースに配設されることから、適宜屈曲して配設され、そのため可撓性に優れた合成樹脂製であることが必要である。
また、このような検出部側投光用光ファイバ16および検出部側受光用光ファイバ18としては、例えば、オムロン株式会社から「ファイバ型光電スイッチ」として市販され、あるいは、株式会社キーエンスから「反射型光ファイバセンサ」として市販されている光ファイバが使用可能である。
電装部側投光用光ファイバ20は、単一の光ファイバ2002と、被覆部材2004とを含んで構成されている。
光ファイバ2002はガラス製であり、光ファイバ2002は中心のコア2002Aと、コア2002Aの外周を覆うクラッド2002Bで構成され、クラッド2002Bはコア2002Aよりも低い屈折率で形成されている。
被覆部材2004は合成樹脂製で、光ファイバ2002の外周面を覆うように設けられている。
電装部側受光用光ファイバ22も電装部側投光用光ファイバ20と同様に、単一の光ファイバ2202と、被覆部材2204とを含んで構成されている。
光ファイバ2202はガラス製であり、光ファイバ2202は中心のコア2202Aと、コア2202Aの外周を覆うクラッド2202Bで構成され、クラッド2202Bはコア2202Aよりも低い屈折率で形成されている。
被覆部材2204は合成樹脂製で、光ファイバ2202の外周面を覆うように設けられている。
電装部側投光用光ファイバ20はその他端が電装部14に設けられた光コネクタ54に接続され、電装部側受光用光ファイバ22はその他端が電装部14に設けられた光コネクタ56に接続されている。
本実施の形態では、光コネクタ50は、検出部側投光用光ファイバ16の端部(他端)に装着されたフェルールと、電装部側投光用光ファイバ20の端部(一端)に装着されたフェルールと、それらフェルールの先端を突き合わせて結合するハウジングとを含んで構成されている。
なお、検出部側投光用光ファイバ16と電装部側投光用光ファイバ20とを光コネクタ50を介して結合するにあたっては、電装部側投光用光ファイバ20の単一の光ファイバ2002のコア2002Aの断面の輪郭内に、検出部側投光用光ファイバ16の光ファイバ1602のコア1602Aの断面が位置するようになされることが、光の損失を抑制する上で有利となる。
である。
図4に示すように、複数の検出部側受光用光ファイバ18が1つの束となって光コネクタ52に接続され、図5に示すように、単一の電装部側受光用光ファイバ22が光コネクタ52に接続されている。
なお、検出部側受光用光ファイバ18と電装部側受光用光ファイバ22とを光コネクタ52を介して結合するにあたっては、電装部側受光用光ファイバ22の単一の光ファイバ2202のコア2202Aの断面の輪郭内に、検出部側受光用光ファイバ18の複数の光ファイバ1802のコア1802Aの断面が位置するようになされることが、光の損失を抑制する上で有利となる。
検出部側受光用光ファイバ18と電装部側受光用光ファイバ22とを結合する光コネクタ52として、従来公知のさまざまな構造の光コネクタが採用可能である。
本実施の形態では、光コネクタ52は、検出部側受光用光ファイバ18の端部(他端)に装着されたフェルールと、電装部側受光用光ファイバ22の端部(一端)に装着されたフェルールと、それらフェルールの先端を突き合わせて結合するハウジングとを含んで構成されている。
内部投光用光ファイバ24はガラス製の光ファイバで構成され、光コネクタ54と発光素子28とを結合する。
内部受光用光ファイバ26はガラス製の光ファイバで構成され、光コネクタ56と受光素子32とを結合する。
発光素子28は光源を構成するものであり、内部投光用光ファイバ24、電装部側投光用光ファイバ20、検出部側投光用光ファイバ16を介して検出部12に光を供給するものである。
本実施の形態では、発光素子28は、第1乃至第3の電装部側投光用光ファイバ20A、20B、20Cに対応して第1乃至第3の発光素子28A、28B、28Cがそれぞれ設けられ、各発光素子28A、28B、28Cはレーザーダイオードで構成されている。なお、光源は、レーザーダイオードに限定されるものではなく、発光ダイオードなど従来公知のさまざまな光源が採用可能である。
電源30は、各発光素子28に駆動電流(電源)を供給して発光させるものである。
受光素子32は光を受光して検出信号を生成するものである。
本実施の形態では、受光素子32は、第1乃至第3の電装部側受光用光ファイバ22A、22B、22Cに対応して第1乃至第3の受光素子32A、32B、32Cがそれぞれ設けられ、第1乃至第3の受光素子32A、32B、32Cはフォトダイオードで構成されている。
検出回路34は、受光素子32から出力される前記検出信号に基づいてモータ2の回転量に対応したデジタル信号を生成するものである。
本実施の形態では、検出回路34は、第1乃至第3の受光素子32A、32B、32Cから出力される3つの検出信号に基づいてモータ2の回転量に対応したデジタル信号を生成する。
目盛板36は、可動目盛板38と固定スリット板40とを備えている。
回転軸34は、ケース13内に設けられた軸受け部35によって回転可能に支持されている。
本実施の形態では、検出部12は、モータ2の回転量を検出するものであり、したがって、回転軸34の一端はモータ2の駆動軸に一体回転可能に連結され、回転軸34の他端には可動目盛板38が取り付けられている。
図6に示すように、可動目盛板38は、円板状を呈し、図6に示すように、複数の第1の可動目盛3802Aと、複数の第2の可動目盛3802Bと、単一の第3の可動目盛3804とを備えている。
可動目盛板38のうち、複数の第1の可動目盛3802Aと、複数の第2の可動目盛3802Bと、単一の第3の可動目盛3804とは光を反射する材料で形成され、それら目盛3802A、3802B、3804を除く可動目盛板38の表面部分は光を反射しないように例えば黒色の塗装が施されている。
複数の第1の可動目盛3802Aは、可動目盛板38の回転中心の周方向全周にわたって形成されている。
複数の第2の可動目盛3802Bは、複数の第1の可動目盛3802Aの内周側で複数の第1の可動目盛3802Aと同心円状に、可動目盛板38の回転中心の周方向全周にわたって形成されている。
第1、第2の可動目盛3802A、3802Bは互いに同じ数の目盛で構成されている。
また、第1、第2の可動目盛3802A、3802Bは、第1の可動目盛3802Aの隣り合う目盛の間の間隔(角度)を1ピッチとすると、第2の可動目盛3802Bの隣り合う目盛の間隔(角度)も1ピッチとなるように構成されている。
そして、第1の可動目盛3802Aの目盛と、第2の可動目盛3802Bの目盛とは、前記周方向における位置が1/4ピッチずれた状態で形成されている。言い換えると、目盛の位相を1ピッチで380度とした場合、第1の可動目盛3802Aの目盛と、第2の可動目盛3802Bの目盛とは、目盛の位相が90度ずれた状態で形成されている。
単一の第3の可動目盛3804は、第2の可動目盛3802Bの内周側で円周上の一箇所に形成されている。
図7に示すように、固定スリット板40は、円板状を呈し、可動目盛板38に平行に対向して配設されている。
固定スリット板40は、第1の固定スリット4002Aと、第2の固定スリット4002Bと、単一の第3の固定スリット4004とを備えている。
第1の固定スリット4002Aは、固定スリット板40が可動目盛板38の第1の可動目盛4002に臨む箇所で可動目盛板38の周方向の一部に形成されている。
第2の固定スリット4002Bは、固定スリット板40が可動目盛板38の第2の可動目盛4002Bに臨む箇所で可動目盛板38の周方向の一部に形成されている。
単一の第3の固定スリット4004は、固定スリット板40が可動目盛板38の第3の可動目盛4004に臨む箇所で可動目盛板38の周方向の一箇所に形成されている。
第2の検出部側投光用光ファイバ16Bおよび第2の検出部側受光用光ファイバ18Bの一端は、その端部(一端)が固定スリット板40の第2の固定スリット4002Bに対向するように配置されている。
第3の検出部側投光用光ファイバ16Cおよび第3の検出部側受光用光ファイバ18Cの一端は、は、その端部(一端)が固定スリット板40の第3の固定スリット4004に対向するように配置されている。
すなわち、検出部側投光用光ファイバ16の一端は、ケース13内に設けられ一端が目盛板36の一方の面においてスリットに対向するように配置されている。
検出部側受光用光ファイバ18の一端は、ケース13内に設けられ一端が目盛板36の一方の面においてスリットに対向するように配置されている。
本実施の形態では、第1の検出部側受光用光ファイバ18Aの一端と固定スリット板40の第1の固定スリット4002Aとの間、第2の検出部側受光用光ファイバ18Bの一端と固定スリット板40の第2の固定スリット4002Bとの間、第3の検出部側受光用光ファイバ18Cの一端と固定スリット板40の第3の固定スリット4004との間の3箇所に、発光素子28から出射される光の波長成分を通過させ、それ以外の波長成分を阻止する光学フィルタ60が配置されている。
図1に示すように、電源30から第1乃至第3の発光素子28A、28B、28Cに電流が供給され第1乃至第3の発光素子28A、28B、28Cが動作して第1、第2、第3の光をそれぞれ照射する。
第1乃至第3の光は3本の内部投光用光ファイバ24、光コネクタ54を介して第1乃至第3の電装部側投光用光ファイバ20A、20B、20Cの光ファイバ2002へそれぞれ導かれ、各光コネクタ50を介して第1乃至第3の検出部側投光用光ファイバ16A、16B、16Cの光ファイバ1602にそれぞれ伝送される。
第1の検出部側投光用光ファイバ16Aの光ファイバ1602から照射された第1の光は、第1の可動目盛3802Aが第1の固定スリット4002Aに臨む箇所に照射される。これにより、第1の光は、可動目盛板38の板体の第1の可動目盛3802Aが形成されている部分で反射され、第1の固定スリット4002Aを通過し、第1の検出部側受光用光ファイバ18Aの光ファイバ1804に入射される。
第2の検出部側投光用光ファイバ16Bの光ファイバ1602から照射された第2の光は、第2の可動目盛3802Bが第2の固定スリット4002Bに臨む箇所に照射される。これにより、第2の光は、可動目盛板38の板体の第2の可動目盛3802Bが形成されている部分で反射され、第2の固定スリット4002Bを通過し、第2の検出部側受光用光ファイバ18Bの光ファイバ1804に入射される。
第3の検出部側投光用光ファイバ16Cの投光用光ファイバ1602から照射された第3の光は、第3の可動目盛3804が第3の固定スリット4004に臨む箇所に照射される。これにより、第3の光は、可動目盛板38の板体の第3の可動目盛3804が形成されている部分で反射され、第3の固定スリット4004を通過し、第3の検出部側受光用光ファイバ18Cの光ファイバ1804に入射される。
第1乃至第3の光は、第1乃至第3の検出部側受光用光ファイバ18A、18B、18Cの受光用光ファイバ1804、各光コネクタ52を介して第1乃至第3の電装部側受光用光ファイバ22A、22B、22Cに導かれ、これにより、第1乃至第3の光は、各光コネクタ56、内部受光用光ファイバ26を介して第1乃至第3の受光素子32A、32B、32Cのそれぞれに導かれる。
これにより、第1乃至第3の受光素子32A、32B、32Cによってそれぞれ検出信号A、B、Cが生成される。
検出回路34は、このように増減する2つの検出信号A、Bに基づいてモータ2の回転量に対応したデジタル信号を生成する。
前記デジタル信号を従来公知のカウンタ回路などに供給することで回転量のデータが求められる。
なお、検出回路34は、以下に説明するように、回転軸34の回転方向が正転か反転かを識別する機能を有している。
すなわち、前述したように、第1、第2の可動目盛3802A、3802Bは、それらのスリットのピッチが90度の位相差を有しているため、2つの検出信号A、Bは90度位相がずれた正弦波状を呈している。
そして、検出回路34によって2つの検出信号A、Bがコンパレータなどを用いて矩形波状のデジタル信号に変換される。変換されたデジタル信号においても互いの位相差は90度を有している。
したがって、回転軸34が正転した場合と、逆転した場合とでは、検出回路34によって得られるデジタル信号の一方に対する他方のデジタル信号の位相のずれが90度進み(+90度となり)、あるいは、90度遅れる(−90度となる)ことになり、検出回路34では、このような位相の変化に基づいて回転軸34の正転と反転とを判別し、その判別結果に対応した回転方向判別信号を前記カウンタ回路などに供給する。これにより、前記カウンタ回路によって回転方向に対応した回転量のデータが正しく求められることになる。
検出回路34は、このような検出信号Cに基づいて、固定スリット板40に対する可動目盛板38の回転角度の基準位置(絶対位置)を検出する。
したがって、ケース13の内部に光源や受光素子が無く電気信号が現れることがないので、ケース13を防爆環境下、あるいは、放射線が発生する環境下、あるいは、高電圧や高磁場が発生する環境下に設置し、かつ、電装部側投光用光ファイバ20および検出部側投光用光ファイバ16に光を入射する発光素子28と、検出部側受光用光ファイバ18および電装部側受光用光ファイバ22を介して光を受光する受光素子32とをそれら環境から離れた環境下に設置すれば、それら環境下においてエンコーダ10を使用することが可能となる。
そして、本実施の形態のエンコーダ10によれば、上述したような各環境下において検出部12と電装部14とを数m、数百m、数km以上離れた箇所に設置しなくてはならない場合、合成樹脂製の検出部側投光用光ファイバ16および検出部側受光用光ファイバ18については検出部12のケース13内の限られたスペースに屈曲して配設するに足る長さに抑え、残りの数m、数百m、数kmの部分にガラス製の電装部側投光用光ファイバ20および電装部側受光用光ファイバ22を用いたため、電装部側投光用光ファイバ20、検出部側投光用光ファイバ16、検出部側受光用光ファイバ18、電装部側受光用光ファイバ22上を伝送される光の損失を低減することができ、回転量の検出を確実に行うことができ常に安定した検出動作を行う上で有利となる。
すなわち、合成樹脂製光ファイバは50cm乃至1m程度の長さであっても光の損失が著しく大きく、これに対して、ガラス製の光ファイバは数kmの長さであっても光の損失が少ないので、防爆環境と該防爆環境から離れた環境下との距離、あるいは、放射線が発生する環境と該放射線が発生する環境から離れた環境下との距離、あるいは、高電圧や高磁場が発生する環境と該高電圧や高磁場が発生する環境から離れた環境下との距離がそれぞれ数m、数百m、数km以上離間しているような場合であっても、回転量の検出を確実に行うことができ常に安定した検出動作を行う上で有利となる。
しかしながら、検出部側投光用光ファイバ16の合成樹脂製の光ファイバ1602と電装部側投光用光ファイバ20のガラス製の光ファイバ2002とを光コネクタ50を介して結合する構造上、ガラス製の光ファイバ2002から合成樹脂製の光ファイバ1602に光が伝送される際の損失は極めて低いものとなる。
したがって、合成樹脂製の光ファイバ1802からガラス製の光ファイバ2202に光が伝送される際の損失を見込んで発光素子28から出射される光のパワーを確保すれば、受光素子32に十分な光を導くことができ、回転量の検出を確実に行うことができ常に安定した検出動作を行うことが可能となる。
本実施の形態では、検出部側受光用光ファイバ18の一端と固定スリット板40との間に、発光素子28から出射される光の波長成分を通過させ、それ以外の波長成分を阻止する光学フィルタ60を配置したので、外光は光学フィルタ60によって阻止できるため、回転量の検出を確実に行うことができ常に安定した検出動作を行うことが可能となる。
この場合、発光素子28によって出射される光を赤外光などの非可視光とすれば外光の影響を効果的に排除する上で有利となる。
すなわち、半導体レーザーを用いた発光素子28から出射される赤外光などの単一波長の光はmWオーダーのパワーを有している。
一方、太陽光や照明などの外光にも前記単一波長と同じ波長の光が含まれているものの、そのパワーは発光素子28から出射される光のパワーに比較して格段に小さなものであることから、外光に含まれる前記単一波長が光学フィルタ60を通過したとしてもその通過した光は発光素子28から出射される光に比較して無視できるノイズレベル程度のものであり、したがって、検出回路34の検出動作が悪影響を受けることはない。
なお、外光の影響を排除する従来技術として、発光素子28を所定の周波数で変調して駆動するものが知られているが、その場合、受光素子32から得られる検出信号の周波数が発光素子28の変調周波数に近くなると、回転量の検出を安定して行うことができないため、エンコーダによって検出可能な回転速度が制約される不利があった。
これに対して本実施の形態のように光学フィルタ60を用いると、発光素子28の変調周波数に起因する制約がないことから、回転速度の高低に拘わらず回転量の検出を確実に行うことができ安定した検出動作を行う上で極めて有利となる。
次に第2の実施の形態について図面を参照して説明する。
図8は第2の実施の形態のエンコーダ10の構成を示す説明図である。
なお、以下の実施の形態においては第1の実施の形態と同様の部分、部材には同一の符号を付してその説明を省略し、または、説明を簡単に行う。
第1の実施の形態では、目盛板36で光を反射させることで検出信号を得ていたのに対し、第3の実施の形態では、目盛板で光を透過させることで検出信号を得るようにした点が第1の実施の形態と異なる。
エンコーダ10は、検出部12と、電装部14とを備えている。
検出部12は、モータ2に近接して配置されている。
電装部14は、検出部12から離間した箇所に配設されている。
検出部12には、検出部側投光用光ファイバ16および検出部側受光用光ファイバ18が設けられ、検出部12と電装部14とは電装部側投光用光ファイバ20および電装部側受光用光ファイバ22を介して接続されている。
第1の実施の形態と同様に、検出部側投光用光ファイバ16、検出部側受光用光ファイバ18、電装部側投光用光ファイバ20、電装部側受光用光ファイバ22はそれぞれ3本で構成されている。
検出部側投光用光ファイバ16は、第1乃至第3の検出部側投光用光ファイバ16A、16B、16Cで構成され、検出部側受光用光ファイバ18は、第1乃至第3の検出部側受光用光ファイバ18A、18B、18Cで構成され、電装部側投光用光ファイバ20は、第1乃至第3の電装部側投光用光ファイバ20A、20B、20Cで構成され、電装部側受光用光ファイバ22は、第1乃至第3の電装部側受光用光ファイバ22A、22B、22Cで構成されている。
すなわち、検出部側投光用光ファイバ16は単一の合成樹脂製の光ファイバで構成され、光ファイバが中心のコアとコアの外周を覆うクラッドで構成されている点は第1の実施の形態と同様である。
このように単一の合成樹脂製の光ファイバで構成された検出部側投光用光ファイバ16は、ケース13内に設けられ一端が目盛板36の一方の面においてスリットに対向するように配置されている。
また、検出部側受光用光ファイバ18は複数の合成樹脂製の光ファイバで構成され、各光ファイバが中心のコアとコアの外周を覆うクラッドで構成されている点は第1の実施の形態と同様である。
このように複数の合成樹脂製の光ファイバで構成された検出部側受光用光ファイバ18は、ケース13内に設けられ一端が目盛板36の他方の面においてスリットに対向するように配置されている。
検出部側投光用光ファイバ16の他端は、ケース13に設けられた光コネクタ50を介して電装部側投光用光ファイバ20の一端に結合されている。
検出部側受光用光ファイバ18の他端は、ケース13に設けられた光コネクタ42を介して電装部側受光用光ファイバ22の一端に結合されている。
なお、検出部側投光用光ファイバ16および検出部側受光用光ファイバ18は、検出部12のケース13内の限られたスペースに配設されることから、適宜屈曲して配設され、そのため可撓性に優れた合成樹脂製であることが必要である。
すなわち、図3を流用して説明すると、電装部側投光用光ファイバ20は、単一の光ファイバ2002と、被覆部材2004とを含んで構成されている。
光ファイバ2002はガラス製であり、光ファイバ2002は中心のコア2002Aと、コア2002Aの外周を覆うクラッド2002Bで構成され、クラッド2002Bはコア2002Aよりも低い屈折率で形成されている。
被覆部材2004は合成樹脂製で、光ファイバ2002の外周面を覆うように設けられている。
電装部側受光用光ファイバ22も電装部側投光用光ファイバ20と同様に、単一の光ファイバ2202と、被覆部材2204とを含んで構成されている。
光ファイバ2202はガラス製であり、光ファイバ2202は中心のコア2202Aと、コア2202Aの外周を覆うクラッド2202Bで構成され、クラッド2202Bはコア2202Aよりも低い屈折率で形成されている。
被覆部材2204は合成樹脂製で、光ファイバ2202の外周面を覆うように設けられている。
電装部側投光用光ファイバ20はその他端が電装部14に設けられた光コネクタ54に接続され、電装部側受光用光ファイバ22はその他端が電装部14に設けられた光コネクタ56に接続されている。
なお、検出部側受光用光ファイバ18と電装部側受光用光ファイバ22とを光コネクタ52を介して結合するにあたっては、電装部側受光用光ファイバ22の単一の光ファイバ2202のコア2202Aの断面の輪郭内に、検出部側受光用光ファイバ18の複数の光ファイバ1802のコア1802Aの断面が位置するようになされることが、光の損失を抑制する上で有利となる。
検出部側受光用光ファイバ18と電装部側受光用光ファイバ22とを結合する光コネクタ52として、従来公知のさまざまな構造の光コネクタが採用可能である。
内部投光用光ファイバ24はガラス製の光ファイバで構成され、光コネクタ54と発光素子28とを結合する。
内部受光用光ファイバ26はガラス製の光ファイバで構成され、光コネクタ56と受光素子32とを結合する。
発光素子28は光源を構成するものであり、内部投光用光ファイバ24、電装部側投光用光ファイバ20、検出部側投光用光ファイバ16を介して検出部12に光を供給するものである。
本実施の形態では、発光素子28は、第1乃至第3の電装部側投光用光ファイバ20A、20B、20Cに対応して第1乃至第3の発光素子28A、28B、28Cがそれぞれ設けられ、各発光素子28A、28B、28Cはレーザーダイオードで構成されている。なお、光源は、レーザーダイオードに限定されるものではなく、発光ダイオードなど従来公知のさまざまな光源が採用可能である。
電源30は、各発光素子28に駆動電流(電源)を供給して発光させるものである。
受光素子32は光を受光して検出信号を生成するものである。
本実施の形態では、受光素子32は、第1乃至第3の電装部側受光用光ファイバ22A、22B、22Cに対応して第1乃至第3の受光素子32A、32B、32Cがそれぞれ設けられ、第1乃至第3の受光素子32A、32B、32Cはフォトダイオードで構成されている。
検出回路34は、受光素子32から出力される前記検出信号に基づいてモータ2の回転量に対応したデジタル信号を生成するものである。
本実施の形態では、検出回路34は、第1乃至第3の受光素子32A、32B、32Cから出力される3つの検出信号に基づいてモータ2の回転量に対応したデジタル信号を生成する。
目盛板36は、可動目盛板38と固定スリット板40とを備えている。
回転軸34は、ケース13内に設けられた軸受け部35によって回転可能に支持されている。
本実施の形態では、検出部12は、モータ2の回転量を検出するものであり、したがって、回転軸34の一端はモータ2の駆動軸に一体回転可能に連結され、回転軸34の他端には可動目盛板38が取り付けられている。
図6に示すように、可動目盛板38は、円板状を呈し、図6に示すように、複数の第1の可動スリット3802Aと、複数の第2の可動スリット3802Bと、単一の第3の可動スリット3804とを備えている。
複数の第1の可動スリット3802Aは、可動目盛板38の回転中心の周方向全周にわたって形成されている。
複数の第2の可動スリット3802Bは、複数の第1の可動スリット3802Aの内周側で複数の第1の可動スリット3802Aと同心円状に、可動目盛板38の回転中心の周方向全周にわたって形成されている。
第1、第2の可動スリット3802A、3802Bは互いに同じ数の目盛で構成されている。
また、第1、第2の可動スリット3802A、3802Bは、第1の可動スリット3802Aの隣り合う目盛の間の間隔(角度)を1ピッチとすると、第2の可動スリット3802Bの隣り合う目盛の間隔(角度)も1ピッチとなるように構成されている。
そして、第1の可動スリット3802Aの目盛と、第2の可動スリット3802Bの目盛とは、前記周方向における位置が1/4ピッチずれた状態で形成されている。言い換えると、目盛の位相を1ピッチで380度とした場合、第1の可動スリット3802Aの目盛と、第2の可動スリット3802Bの目盛とは、目盛の位相が90度ずれた状態で形成されている。
単一の第3の可動スリット3804は、第2の可動スリット3802Bの内周側で円周上の一箇所に形成されている。
図7に示すように、固定スリット板40は、円板状を呈し、可動目盛板38に平行に対向して配設されている。
固定スリット板40は、第1の固定スリット4002Aと、第2の固定スリット4002Bと、単一の第3の固定スリット4004とを備えている。
第1の固定スリット4002Aは、固定スリット板40が可動目盛板38の第1の可動目盛4002に臨む箇所で可動目盛板38の周方向の一部に形成されている。
第2の固定スリット4002Bは、固定スリット板40が可動目盛板38の第2の可動目盛4002Bに臨む箇所で可動目盛板38の周方向の一部に形成されている。
単一の第3の固定スリット4004は、固定スリット板40が可動目盛板38の第3の可動目盛4004に臨む箇所で可動目盛板38の周方向の一箇所に形成されている。
第2の検出部側投光用光ファイバ16Bの一端は、その端部(一端)が可動目盛板38を挟んで固定スリット板40の第2の固定スリット4002Bに対向するように配置されている。
第3の検出部側投光用光ファイバ16Cの一端は、その端部(一端)が可動目盛板38を挟んで固定スリット板40の第3の固定スリット4004に対向するように配置されている。
すなわち、検出部側投光用光ファイバ16の一端は目盛板36の一方の面においてスリットに対向するように配置されている。
第1の検出部側受光用光ファイバ18Aの一端は、その端部(一端)が可動目盛板38の反対側で固定スリット板40の第1の固定スリット4002Aに対向するように配置されている。
第2の検出部側受光用光ファイバ18Bの一端は、その端部(一端)が可動目盛板38の反対側で固定スリット板40の第2の固定スリット4002Bに対向するように配置されている。
第3の検出部側受光用光ファイバ18Cの一端は、その端部(一端)が可動目盛板38の反対側で固定スリット板40の第3の固定スリット4004に対向するように配置されている。
すなわち、検出部側受光用光ファイバ18の一端は目盛板36の他方の面においてスリットに対向するように配置されている。
第2の実施の形態では、第1の検出部側受光用光ファイバ18Aの一端と固定スリット板40の第1の固定スリット4002Aとの間、第2の検出部側受光用光ファイバ18Bの一端と固定スリット板40の第2の固定スリット4002Bとの間、第3の検出部側受光用光ファイバ18Cの一端と固定スリット板40の第3の固定スリット4004との間の3箇所に、発光素子28から出射される光の波長成分を通過させ、それ以外の波長成分を阻止する光学フィルタ60が配置されている。
図8に示すように、電源30から第1乃至第3の発光素子28A、28B、28Cに電流が供給され第1乃至第3の発光素子28A、28B、28Cが動作して第1、第2、第3の光をそれぞれ照射する。
第1乃至第3の光は3本の内部投光用光ファイバ24、光コネクタ54を介して第1乃至第3の電装部側投光用光ファイバ20A、20B、20Cの光ファイバ2002へそれぞれ導かれ、各光コネクタ50を介して第1乃至第3の検出部側投光用光ファイバ16A、16B、16Cの光ファイバ1602にそれぞれ伝送される。
第1の検出部側投光用光ファイバ16Aの光ファイバ1602から照射された第1の光は、第1の可動スリット3802Aが第1の固定スリット4002Aに臨む箇所に照射される。これにより、第1の光は、可動目盛板38の板体の第1の可動スリット3802Aと第1の固定スリット4002Aとをこの順番で通過し、第1の検出部側受光用光ファイバ18Aの光ファイバ1804に入射される。
第2の検出部側投光用光ファイバ16Bの光ファイバ1602から照射された第2の光は、第2の可動スリット3802Bが第2の固定スリット4002Bに臨む箇所に照射される。これにより、第2の光は、可動目盛板38の板体の第2の可動スリット3802Bと第2の固定スリット4002Bとをこの順番で通過し、第2の検出部側受光用光ファイバ18Bの光ファイバ1804に入射される。
第3の検出部側投光用光ファイバ16Cの投光用光ファイバ1602から照射された第3の光は、第3の可動スリット3804が第3の固定スリット4004に臨む箇所に照射される。これにより、第3の光は、可動目盛板38の板体の第3の可動スリット3804と第3の固定スリット4004とをこの順番で通過し、第3の検出部側受光用光ファイバ18Cの光ファイバ1804に入射される。
第1乃至第3の光は、第1乃至第3の検出部側受光用光ファイバ18A、18B、18Cの受光用光ファイバ1804、各光コネクタ52を介して第1乃至第3の電装部側受光用光ファイバ22A、22B、22Cに導かれ、これにより、第1乃至第3の光は、各光コネクタ56、内部受光用光ファイバ26を介して第1乃至第3の受光素子32A、32B、32Cのそれぞれに導かれる。
これにより、第1乃至第3の受光素子32A、32B、32Cによってそれぞれ検出信号A、B、Cが生成される。
検出回路34は、このように増減する2つの検出信号A、Bに基づいてモータ2の回転量に対応したデジタル信号を生成する。
前記デジタル信号を従来公知のカウンタ回路などに供給することで回転量のデータが求められる。
なお、検出回路34は、以下に説明するように、回転軸34の回転方向が正転か反転かを識別する機能を有している。
すなわち、前述したように、第1、第2の可動スリット3802A、3802Bは、それらのスリットのピッチが90度の位相差を有しているため、2つの検出信号A、Bは90度位相がずれた正弦波状を呈している。
そして、検出回路34によって2つの検出信号A、Bがコンパレータなどを用いて矩形波状のデジタル信号に変換される。変換されたデジタル信号においても互いの位相差は90度を有している。
したがって、回転軸34が正転した場合と、逆転した場合とでは、検出回路34によって得られるデジタル信号の一方に対する他方のデジタル信号の位相のずれが90度進み(+90度となり)、あるいは、90度遅れる(−90度となる)ことになり、検出回路34では、このような位相の変化に基づいて回転軸34の正転と反転とを判別し、その判別結果に対応した回転方向判別信号を前記カウンタ回路などに供給する。これにより、前記カウンタ回路によって回転方向に対応した回転量のデータが正しく求められることになる。
検出回路34は、このような検出信号Cに基づいて、固定スリット板40に対する可動目盛板38の回転角度の基準位置(絶対位置)を検出する。
また、第2の実施の形態でも検出部側受光用光ファイバ18の一端と固定スリット板40との間に、発光素子28から出射される光の波長成分を通過させ、それ以外の波長成分を阻止する光学フィルタ60を配置したので、外光は光学フィルタ60によって阻止できるため、回転量の検出を確実に行うことができ常に安定した検出動作を行うことが可能となる。
すなわち、リニアエンコーダの場合には、目盛板は、多数の目盛(あるいはスリット)が形成され直線状に延在するメインスケールと、複数のスリットが設けられた固定スリット板とを備えている。ケースは、前記メインスケールの長手方向に沿って移動可能に設けられ、前記固定スリット板はケース内に固定され、その他の構成はロータリーエンコーダの場合と同様である。
次に第3の実施の形態について図面を参照して説明する。
第3の実施の形態は第1の実施の形態のエンコーダ10のうち、可動目盛板38を除く部分によってエンコーダ構成用検出装置70を構成したものである。
図9は第3の実施の形態のエンコーダ構成用検出装置70の構成を示す説明図である。
エンコーダ構成用検出装置70は、検出部72と電装部14とを備えている。電装部14は第1の実施の形態と同様の構成であるため、以下では検出部72についてのみ説明をする。
検出部72は、ケース74と、複数のスリット76と、検出部側投光用光ファイバ16と、検出部側受光用光ファイバ18とを備えている。
ケース74は、少なくとも1つの平坦な壁面78を有している。
複数のスリット76は壁面78に形成されている。
図7を流用して説明すると、複数のスリット76は、第1の実施の形態と同様に、第1の固定スリット4002Aと、第2の固定スリット4002Bと、単一の第3の固定スリット4004とを備えている。
したがって、第3の実施の形態では、壁面78が第1の実施の形態における固定スリット板40に相当する。
検出部側投光用光ファイバ16は、第1の実施の形態と同様に第1乃至第3の検出部側投光用光ファイバ16A、16B、16Cで構成されている。
検出部側受光用光ファイバ18は、第1の実施の形態と同様に第1乃至第3の検出部側受光用光ファイバ18A、18B、18Cで構成されている。
第1の検出部側投光用光ファイバ16Aおよび第1の検出部側受光用光ファイバ18Aは、その端部(一端)が第1の固定スリット4002Aに対向するように配置されている。
第2の検出部側投光用光ファイバ16Bおよび第2の検出部側受光用光ファイバ18Bは、その端部(一端)が第2の固定スリット4002Bに対向するように配置されている。
第3の検出部側投光用光ファイバ16Cおよび第3の検出部側受光用光ファイバ18Cは、は、その端部(一端)が第3の固定スリット4004に対向するように配置されている。
すなわち、検出部側投光用光ファイバ16はケース76内に設けられ、一端がスリット76に対向するように配置され、検出部側受光用光ファイバ18はケース74内に設けられ、一端がスリット76に対向するように配置されている。
第3の実施の形態においても、第1の実施の形態と同様に、第1の検出部側受光用光ファイバ18Aの一端と第1の固定スリット4002Aとの間、第2の検出部側受光用光ファイバ18Bの一端と第2の固定スリット4002Bとの間、第3の検出部側受光用光ファイバ18Cの一端と第3の固定スリット4004との間の3箇所に、発光素子28から出射される光の波長成分を通過させ、それ以外の波長成分を阻止する光学フィルタ60が配置されている。
可動目盛板38は、回転を検出する対象物であるモータ2の駆動軸に一体回転可能に連結された回転軸34の端部に取り付けられ、例えば、回転軸34は、モータ2を支持するハウジングに軸受け35を介して支持されている。なお、可動目盛板38は、モータ2の駆動軸に一体回転可能に連結されていてもよい。
図6を流用して説明すると、可動目盛板38は、円板状を呈し、複数の第1の可動目盛3802Aと、複数の第2の可動目盛3802Bと、単一の第3の可動目盛3804とを備えている。
可動目盛板38と壁面78とは平行に対向して配置され、可動目盛板38の所定角度毎に可動目盛板38の可動目盛3802A、3802B、3804が壁面78の固定スリット4002A、4002B,4004のそれぞれに重なり合うように配設されている。
また、第3の実施の形態では、複数のスリット76がケース74の壁面78に形成されていることから、何らかの原因によってケース74の外方からの外光が検出部側受光用光ファイバ18の一端に侵入する可能性が高く、このような外光が受光素子32に至ると、検出回路34による回転量の検出動作に悪影響を及ぼすことが懸念される。
しかしながら、第3の実施の形態では、検出部側受光用光ファイバ18の一端と複数のスリット76との間に、発光素子28から出射される光の波長成分を通過させ、それ以外の波長成分を阻止する光学フィルタ60を配置したので、外光は光学フィルタ60によって阻止できるため、複数のスリット76がケース74の壁面78に形成されているにも拘わらず、回転量の検出を確実に行うことができ常に安定した検出動作を行う上で有利となる。
次に第4の実施の形態について図面を参照して説明する。
第4の実施の形態は第2の実施の形態のエンコーダ10のうち、可動目盛板38を除く部分によってエンコーダ構成用検出装置70を構成したものである。
図10は第4の実施の形態のエンコーダ構成用検出装置70の構成を示す説明図である。
エンコーダ構成用検出装置70は、検出部72と電装部14とを備えている。電装部14は第2の実施の形態と同様の構成であるため、以下では検出部72についてのみ説明をする。
検出部72は、ケース74と、複数のスリット76と、検出部側投光用光ファイバ16と、検出部側受光用光ファイバ18とを備えている。
ケース74は、第1ケース部80と、第2ケース部82と、第1、第2ケース部80、82を接続する接続ケース部84とを備えている。
第1ケース部80は、1つの平坦な第1壁面86を有している。
第2ケース部82は、第1壁面86に対向する第2壁面88を有している。
複数のスリット76は第1壁面86に形成されている。
図7を流用して説明すると、複数のスリット76は、第1の実施の形態と同様に、第1の固定スリット4002Aと、第2の固定スリット4002Bと、単一の第3の固定スリット4004とを備えている。
したがって、第4の実施の形態では、第1壁面86が第2の実施の形態における固定スリット板40に相当する。
検出部側投光用光ファイバ16は、第2の実施の形態と同様に第1乃至第3の検出部側投光用光ファイバ16A、16B、16Cで構成されている。
検出部側受光用光ファイバ18は、第2の実施の形態と同様に第1乃至第3の検出部側受光用光ファイバ18A、18B、18Cで構成されている。
第1の検出部側投光用光ファイバ16Aは第1ケース部80内に設けられ、その端部(一端)が第1の固定スリット4002Aに対向するように第2壁面88に配置されている。
第2の検出部側投光用光ファイバ16Bは第1ケース部80内に設けられ、その端部(一端)が第2の固定スリット4002Bに対向するように第2壁面88に配置に配置されている。
第3の検出部側投光用光ファイバ16Cは第1ケース部80内に設けられ、その端部(一端)が第3の固定スリット4004に対向するように第2壁面88に配置されている。
第1の検出部側受光用光ファイバ18Aは第2ケース部82内に設けられ、その端部(一端)が第1の固定スリット4002Aに対向するように第1壁面86に配置されている。
第2の検出部側受光用光ファイバ18Bは第2ケース部82内に設けられ、その端部(一端)が第2の固定スリット4002Bに対向するように第1壁面86に配置されている。
第3の検出部側受光用光ファイバ18Cは第2ケース部82内に設けられ、その端部(一端)が第3の固定スリット4004に対向するように第1壁面86に配置されている。
すなわち、検出部側投光用光ファイバ16は、第1ケース部80内に設けられ一端がスリット76に対向するように第2壁面88に配置されている。
検出部側受光用光ファイバ18は、第2ケース部82内に設けられ一端がスリット76に対向するように第1壁面86に配置されている。
第4の実施の形態においても、第2の実施の形態と同様に、第1の検出部側受光用光ファイバ18Aの一端と第1の固定スリット4002Aとの間、第2の検出部側受光用光ファイバ18Bの一端と第2の固定スリット4002Bとの間、第3の検出部側受光用光ファイバ18Cの一端と第3の固定スリット4004との間の3箇所に、発光素子28から出射される光の波長成分を通過させ、それ以外の波長成分を阻止する光学フィルタ60が配置されている。
可動目盛板38は、第3の実施の形態と同様に、回転を検出する対象物であるモータ2の駆動軸に一体回転可能に連結された回転軸34の端部に取り付けられ、あるいは、可動目盛板38は、モータ2の駆動軸に一体回転可能に連結されていてもよい。
図6を流用して説明すると、可動目盛板38は、円板状を呈し、複数の第1の可動目盛3802Aと、複数の第2の可動目盛3802Bと、単一の第3の可動目盛3804とを備えている。
可動目盛板38が第1壁面86と第2壁面88との中間に位置した状態で、可動目盛板38と第1壁面86とは平行に対向して配置され、可動目盛板38の所定角度毎に可動目盛板38の可動目盛3802A、3802B、3804が第1壁面86の固定スリット4002A、4002B,4004のそれぞれに重なり合うように配設されている。
第4の実施の形態によれば、電装部側投光用光ファイバ20および検出部側投光用光ファイバ16を用いて発光素子28からの光をスリット76および可動目盛板38に照射すると共に、可動目盛板38およびスリット76を通過した光を、検出部側受光用光ファイバ18および電装部側受光用光ファイバ22を介して受光素子32で受光するようにしたので、第2の実施の形態と同様の効果が奏されることは無論のこと、エンコーダ構成用検出装置70を可動目盛板38と別に設けたので、エンコーダ構成用検出装置70と可動目盛板38の取り付けの自由度を確保する上で有利となる。
また、第4の実施の形態では、複数のスリット76がケース74の第1壁面86に形成されていることから、何らかの原因によってケース74の外方からの外光が検出部側受光用光ファイバ18の一端に侵入する可能性が高く、このような外光が受光素子32に至ると、検出回路34による回転量の検出動作に悪影響を及ぼすことが懸念される。
しかしながら、第4の実施の形態では、検出部側受光用光ファイバ18の一端と複数のスリット76との間に、発光素子28から出射される光の波長成分を通過させ、それ以外の波長成分を阻止する光学フィルタ60を配置したので、外光は光学フィルタ60によって阻止できるため、複数のスリット76がケース74の第1壁面86に形成されているにも拘わらず、回転量の検出を確実に行うことができ常に安定した検出動作を行う上で有利となる。
すなわち、エンコーダ構成用検出装置が直線移動量を検出する場合には、可動目盛板38に代えて多数の目盛(あるいはスリット)が形成され直線状に延在するメインスケールを設け、ケースに設ける複数のスリット76として、前記メインスケールの目盛(あるいはスリット)に対応する形状のスリットを設ければよい。また、ケースは、前記メインスケールの長手方向に沿って移動可能に設けられ、その他の構成はロータリーエンコーダの場合と同様とすればよい。
Claims (11)
- ケースと、前記ケース内に配設された板体に複数のスリットが形成された目盛板と、前記ケース内に設けられ一端が前記目盛板の一方の面において前記スリットに対向するように配置された検出部側投光用光ファイバと、前記ケース内に設けられ一端が前記目盛板の一方の面において前記スリットに対向するように配置された検出部側受光用光ファイバとを有する検出部と、
前記ケース外において前記検出部側投光用光ファイバの他端に一端が結合された電装部側投光用光ファイバと、前記ケース外において前記検出部側受光用光ファイバの他端に一端が結合された電装部側受光用光ファイバと、前記電装部側投光用光ファイバの他端に光を照射する光源と、前記電装部側受光用光ファイバの他端から出射される光を受光する受光素子とを有する電装部とを備え、
前記検出部側投光用光ファイバおよび前記検出部側受光用光ファイバは合成樹脂製の光ファイバで形成され、
前記電装部側投光用光ファイバおよび前記電装部側受光用光ファイバはガラス製の光ファイバで形成されている、
ことを特徴とするエンコーダ。 - 前記検出部側受光用光ファイバは複数の光ファイバで構成され、
前記電装部側受光用光ファイバは単一の光ファイバで構成され、
前記検出部側受光用光ファイバの他端と前記電装部側受光用光ファイバの一端との結合は、前記電装部側受光用光ファイバの単一の光ファイバのコアの断面の輪郭内に、前記検出部側受光用光ファイバの複数の光ファイバのコアの断面が位置するようになされる、
ことを特徴とする請求項1記載のエンコーダ。 - 前記検出部側投光用光ファイバは単一の光ファイバで構成され、
前記検出部側受光用光ファイバは複数の光ファイバで構成され、
前記検出部側投光用光ファイバおよび前記検出部側受光用光ファイバが前記スリットに臨む一端部分は、前記検出部側投光用光ファイバの単一の光ファイバが中心に配置されると共に、前記単一の光ファイバの周囲に該単一の光ファイバの周方向に沿って前記検出部側投光用光ファイバの複数の光ファイバが間隔をおいて配置されることで構成されている、
ことを特徴とする請求項1記載のエンコーダ。 - 前記スリットに対向する前記検出部側受光用光ファイバの一端と前記スリットとの間に前記光源から出射される光の波長成分を通過させ、それ以外の波長成分を阻止する光学フィルタが配置されている、
ことを特徴とする請求項1記載のエンコーダ。 - 前記目盛板は、前記ケース内に固定され複数のスリットが設けられた固定スリット板と、前記ケース内で前記固定スリット板に平行に対向して配設され複数の目盛が設けられ回転される可動目盛板とを備える、
ことを特徴とする請求項1記載のエンコーダ。 - 前記目盛板は、複数の目盛が形成され直線状に延在するメインスケールと、前記ケース内に固定され複数のスリットが設けられた固定スリット板とを備え、前記ケースは前記メインスケールの長手方向に沿って移動可能に設けられている、
ことを特徴とする請求項1記載のエンコーダ。 - ケースと、前記ケース内に配設された板体に複数のスリットが形成された目盛板と、前記ケース内に設けられ一端が前記目盛板の一方の面において前記スリットに対向するように配置された検出部側投光用光ファイバと、前記ケース内に設けられ一端が前記目盛板の他方の面において前記スリットに対向するように配置された検出部側受光用光ファイバとを有する検出部と、
前記ケース外において前記検出部側投光用光ファイバの他端に一端が結合された電装部側投光用光ファイバと、前記ケース外において前記検出部側受光用光ファイバの他端に一端が結合された電装部側受光用光ファイバと、前記電装部側投光用光ファイバの他端に光を照射する光源と、前記電装部側受光用光ファイバの他端から出射される光を受光する受光素子とを有する電装部とを備え、
前記検出部側投光用光ファイバおよび前記検出部側受光用光ファイバは合成樹脂製の光ファイバで形成され、
前記電装部側投光用光ファイバおよび前記電装部側受光用光ファイバはガラス製の光ファイバで形成されている、
ことを特徴とするエンコーダ。 - 前記スリットに対向する前記検出部側受光用光ファイバの一端と前記スリットとの間に前記光源から出射される光の波長成分を通過させ、それ以外の波長成分を阻止する光学フィルタが配置されている、
ことを特徴とする請求項7記載のエンコーダ。 - 検出部と電装部とを備え、
前記検出部は、少なくとも1つの平坦な壁面を有するケースと、前記壁面に形成された複数のスリットと、前記ケース内に設けられ一端が前記スリットに対向するように配置された検出部側投光用光ファイバと、前記ケース内に設けられ一端が前記スリットに対向するように配置された検出部側受光用光ファイバとを備え、
前記電装部は、前記ケース外において前記検出部側投光用光ファイバの他端に一端が結合された電装部側投光用光ファイバと、前記ケース外において前記検出部側受光用光ファイバの他端に一端が結合された電装部側受光用光ファイバと、前記電装部側投光用光ファイバの他端に光を照射する光源と、前記電装部側受光用光ファイバの他端から出射される光を受光する受光素子とを備え、
前記検出部側投光用光ファイバおよび前記検出部側受光用光ファイバは合成樹脂製の光ファイバで形成され、
前記電装部側投光用光ファイバおよび前記電装部側受光用光ファイバはガラス製の光ファイバで形成されている、
ことを特徴とするエンコーダ構成用検出装置。 - 検出部と電装部とを備え、
前記検出部は、1つの平坦な第1壁面とこの第1壁面に対向する第2壁面とを有するケースと、前記第1壁面に形成された複数のスリットと、前記ケース内に設けられ一端が前記スリットに対向するように前記第1壁面に配置された検出部側投光用光ファイバと、前記ケース内に設けられ一端が前記スリットに対向するように前記第2壁面に配置された検出部側受光用光ファイバとを備え、
前記電装部は、前記ケース外において前記検出部側投光用光ファイバの他端に一端が結合された電装部側投光用光ファイバと、前記ケース外において前記検出部側受光用光ファイバの他端に一端が結合された電装部側受光用光ファイバと、前記電装部側投光用光ファイバの他端に光を照射する光源と、前記電装部側受光用光ファイバの他端から出射される光を受光する受光素子とを備え、
前記検出部側投光用光ファイバおよび前記検出部側受光用光ファイバは合成樹脂製の光ファイバで形成され、
前記電装部側投光用光ファイバおよび前記電装部側受光用光ファイバはガラス製の光ファイバで形成されている、
ことを特徴とするエンコーダ構成用検出装置。 - 前記スリットに対向する前記検出部側受光用光ファイバの一端と前記スリットとの間に前記光源から出射される光の波長成分を通過させ、それ以外の波長成分を阻止する光学フィルタが配置されている、
ことを特徴とする請求項9または10記載のエンコーダ構成用検出装置。
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