JP2010249581A

JP2010249581A - 光学式エンコーダ

Info

Publication number: JP2010249581A
Application number: JP2009097297A
Authority: JP
Inventors: Sadatoshi Inoue; 貞敏井上
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2009-04-13
Filing date: 2009-04-13
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2029-04-13
Also published as: JP5212732B2

Abstract

【課題】回転ディスクに対して受光素子を正確に位置決めするには受光素子を固定する受光素子固定ハウジングに高い精度の位置決め調整用ジグを必要としたり、位置決め用ピンなどの別部品を用意する必要があり部品コスト、ジグコスト等のコストアップの問題を残していた。
【解決手段】受光素子に回転ディスクの最外周エッジに合わせて位置決め調整をするための複数の位置調整用マークを配置する。また、半径の異なる複数の前記回転ディスクに対して位置決め調整が可能なように前記回転ディスクの半径方向異なる位置に複数の凹凸形状のマークを同一パターン上に形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、回転軸に連結されたサーボシステムの位置検出に用いられる光学式エンコーダに関するものである。

従来の光学エンコーダでの光学部品の組み立て、位置決め方法としては、たとえば、ハウジングに固定される受光素子および固定スリットと、回転シャフトに固定され回転する回転ディスクの同軸度調整には、特別な機械ジグを用いて行う組立方法、更に同ジグ上において同軸度調整にコンピュータと画像処理装置を用い位置調整精度を向上させる組立方法(例えば特許文献１)、また受光素子と回転ディスクの高精度な位置調整を行うために特別に高精度な位置決め用ピンを用いる方法（特許文献２）などがある。またリニアエンコーダの受光素子と固定スリットの位置調整において、受光素子上の位置合せマーキングを顕微鏡で拡大する方法では受光素子の実装高さ誤差によるピントずれのため調整が難しく、このため、3つのスリット部材（2つの基準スリットと1つの検査用スリット）を用いて全スリットを透過した光を受光し、出力される信号波形から位置決め評価を行う方法（特許文献３）などがあった。

特開２００６−２３２２６実公平７−１９１６８特開２００７−２１８７５５

従来の技術たとえば、特許文献１の技術では、受光素子とハウジングの位置調整を行うために受光素子固定ハウジングには高い同軸度精度が必要になり、また同ハウジングに受光素子を位置決めする際に高い精度の位置決め調整用ジグが必要である。また、例えば特許文献２の技術では受光素子とハウジングの高精度な位置調整を行うために各部材に位置決め用ピンという別部品が必要である。更に特許文献３のリニアエンコーダの受光素子と固定スリットの位置決め調整において、受光素子上の位置合せマーキングを顕微鏡で拡大する方法では受光素子の実装高さ誤差によるピントずれにより調整が難しいため、3つのスリット部材（2つの基準スリットと1つの検査用スリット）が必要で、総じて高精度な部品あるいはジグが必要となり、別部品コスト、ジグコスト等のコストアップの問題を残していた。また分解能が異なり半径の異なる回転ディスクを共通の受光素子とで構成するエンコーダにおいてはそれぞれの半径の異なる回転ディスクに合わせてジグや別部品を用意しなければならず、さらにコストアップになるといった問題もあった。
本発明は固定ハウジングに高い精度の位置決め調整用ジグや位置決め用ピンなどの別部品を用意することなく、回転ディスクと受光素子との位置決め調整が容易かつ低コストで出来、また共通で使用する受光素子に対して半径の異なる回転ディスクを位置決め調整する場合においても低コストかつ容易に位置決め可能な光学式エンコーダを提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、軸上に回転可能なシャフトと、前記シャフトに固定されるディスクホルダと、前記ディスクホルダに固定されスリットパターンを有する回転ディスクと、前記回転ディスクと対向して配置される受光素子受光部を有する受光素子と、前記回転ディスクを挟んで前記受光素子と対向して配置される発光素子とから構成される光学式エンコーダにおいて、前記受光素子には前記回転ディスクと受光素子の位置調整のための位置調整用マークを複数設けたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１の前記光学式エンコーダ１００において、前記位置調整用マークは組み立て時前記回転ディスクの最外周エッジと同一の円周で、所定の距離離れて複数配置したことを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項２記載の光学式エンコーダにおいて、前記複数配置した位置調整マークは前記回転ディスクの円周方向に前記受光素子受光部に対して対称に複数設けたことを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項２記載の光学式エンコーダにおいて、前記複数配置した位置調整マークは前記回転ディスクの円周方向に前記受光素子受光部に対して対称に２個設けたことを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１項記載の光学式エンコーダにおいて、前記位置調整用マークが半径の異なる複数の前記回転ディスクに対して位置決め調整が可能なように前記回転ディスクの半径方向異なる位置に複数の凹凸形状のマークを同一パターン上に形成され、配置したことを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、請求項５記載の光学式エンコーダにおいて、前記複数の凹凸形状のマークが三角、四角、目盛のいずれかからなり、かつ同一パターン上に形成されたことを特徴とするものである。

請求項１ないし４に記載の発明によると、光学式エンコーダとしての精度を損なわずに、回転ディスク１０７と受光素子１０８との位置合せ用に特別な高精度な部品、あるいは位置調整ジグが不要となり、容易に位置調整が出来るとともにコスト低減が図れる。
また、請求項５，６に記載の発明によると、直径の異なる複数の回転ディスクを同一の受光素子と組み合わせて使用でき、回転ディスクと受光素子の位置調整も位置調整用マークが回転ディスクに隠れることなく回転ディスクの各最外径エッジに合わせて容易に位置調整が出来、位置調整作業を低コストで容易に行うことが出来る。

本発明の第１実施例を示す光学式エンコーダ構成図本発明の第１実施例を示す光学式エンコーダの配置図本発明の第２実施例を示す光学式エンコーダの配置図本発明の第３実施例を示す位置調整マークの形状

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１に光学式エンコーダ１００の構成を示す。本光学式エンコーダは、受光素子１０８が受光素子用スペーサ１１２を介して直接基板１０４に実装され、光軸方向位置調整が可能なスペーサ１０５を介してハウジング１０６に基板固定ネジ１０３によって固定されている。また、スペーサ１０５は例えば一定の高さ寸法を有するスペーサと薄板シムの組み合わせによる光軸方向調整が可能で、回転ディスク１０７と受光素子１０８との位置関係を調節することが出来る。回転ディスク１０７はディスクホルダ１０９と共に回転中心軸１１０を中心として回転する。発光素子ホルダ１０２に固定された発光素子１０１から発した光は、ディスクホルダ１０９に固定された回転ディスク１０７に設けられたスリット１１１を透過して受光素子１０８で受光され、位置信号として処理される。

図２は本発明の光学式エンコーダの受光素子１０８と回転ディスク１０７を組み立てた状態での光軸方向から見た配置図である。
同図において、発光素子１０１から出た光はスポット径１４を有したまま、回転ディスクのスリット１１１を通過した後、受光素子１０８上の受光素子受光部１２で受光される。軸１６は受光素子１０８の受光面上かつ回転中心１１０からラジアル方向に向かい、受光素子１０８を対称に分割する軸を表す。更に受光素子１０８面上の軸１６に対して対称に２個の位置調整用マーク１３ａ、１３ｂが設けられており、この位置調整用マーク１３ａ、１３ｂは回転ディスク１０７の最外周エッジ１０７ｂと重なり合う位置に設けられている。したがってこの位置調整用マーク１３ａ、１３ｂと回転ディスクの最外周エッジ１０７ｂとの重なりを拡大鏡あるいは画像処理装置を用いた拡大画像で確認することによって受光素子１０８の位置を基板上で容易に調整することができる。
本発明が従来技術と異なる部分は、回転ディスク１０７と受光素子１０８との位置関係を調整することができるように、受光素子１０８上に軸１６に対して対称となるよう２箇所に位置調整用マーク１３ａ、１３ｂを回転ディスクの最外周エッジ１０７ｂに重なるように同一円周上に所定の距離を離して配置している点である。

図３は本発明の第２の実施例を示す。受光素子１０８と回転ディスク１０７を組み立てた状態での光学式エンコーダを光軸方向から見た別の配置図である。同図には説明を容易にするため、受光素子１０８を共通に使用し、それぞれ異なる回転中心１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃをもち、分解能の違いから異なる直径の３種の回転ディスク１０７の最外周エッジを、同一の図上に表している。同図において、発光素子１０１から出た光はスポット径１４を有したまま、回転ディスク１０７のスリットを通過した後、受光素子１０８内の受光素子受光部１２で受光される。受光素子１０８には軸１６に対して対称に２個の位置調整用マーク１３ａ、１３ｂが直径の異なる３種の回転ディスクの各最外周エッジ１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃと重なり合う位置に設けられており、これにより、異なる直径の回転ディスク１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃを同一の受光部１０８と組立てた場合においても拡大鏡あるいは画像処理装置を用いた拡大画像上で確認しながら受光素子１０８の位置を基板１０４上で位置調整することができる。
本発明が第１の実施例と異なる部分は、回転ディスク１０７と受光素子１０８との位置関係を調整することができる位置調整用マーク１３ａ、１３ｂを直径の異なる複数の回転ディスクの最外周１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃと重なり合うよう複数の位置調整マークを同一パターン上に設けたことである。
図３の例では３つの外周の異なる、すなわち分解能の異なる回転ディスク(図中最外周を１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃで表示)に対して受光素子は共通として使えるように各最外周に合わせた位置調整マークが１つのパターンとして設けた点である。

図４は本発明の第３の実施例を示す。図は位置調整マーク１３ｂの片側１箇所を拡大して示したものである。
図において第２の実施例と異なる部分は、位置調整マーク１３ｂはｎ個の凹凸を有するパターンとし、ｎ個の異なる回転ディスク１０７と高精度で位置調整が出来るようにしている。すなわちｎ個の凹凸の形状は、図に示すように先端形状を、例えば三角、四角、目盛りなどにし、同一パターン上に形成することにより、凹凸による位置調整誤差が容易に観察できるようにしている。

１００光学式エンコーダ
１０１発光素子
１０２発光素子ホルダ
１０３基板固定ネジ
１０４基板
１０５スペーサ
１０６ハウジング
１０７回転ディスク
１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ回転ディスク最外周エッジ
１０８受光素子
１０９ディスクホルダ
１１０回転中心
１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ回転中心
１１１スリット
１１２受光素子用スペーサ
１１３シャフト
１２受光素子受光部
１３ａ、１３ｂ位置調整用マーク
１４光学スポット径

Claims

軸上に回転可能なシャフトと、前記シャフトに固定されるディスクホルダと、前記ディスクホルダに固定されスリットパターンを有する回転ディスクと、前記回転ディスクと対向して配置される受光素子受光部を有する受光素子と、前記回転ディスクを挟んで前記受光素子と対向して配置される発光素子とから構成される光学式エンコーダにおいて、
前記受光素子には前記回転ディスクと受光素子の位置調整のための位置調整用マークを複数設けたことを特徴とする光学式エンコーダ。
前記位置調整用マークは組み立て時前記回転ディスクの最外周エッジと同一の円周で、所定の距離離れて複数配置したことを特徴とする請求項１記載の光学式エンコーダ。
前記位置調整用マークは前記回転ディスクの円周方向に前記受光素子受光部に対して対称に複数設けたことを特徴とする請求項２記載の光学式エンコーダ。
前記位置調整用マークは前記回転ディスクの円周方向に前記受光素子受光部に対して対称に２個設けたことを特徴とする請求項２記載の光学式エンコーダ。
前記位置調整用マークが半径の異なる複数の前記回転ディスクに対して位置決め調整が可能なように前記回転ディスクの半径方向異なる位置に複数の凹凸形状のマークを同一パターン上に形成され、配置されたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の光学式エンコーダ。
前記複数の凹凸形状のマークが三角、四角、目盛のいずれかからなり、かつ同一パターン上に形成されたことを特徴とする請求項５記載の光学式エンコーダ。