JP2012237616A - Optical encoder and method for manufacturing the same - Google Patents

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Yasuhiro Endo
康博 遠藤
Seiki Hiramatsu
星紀 平松
Takuya Noguchi
琢也 野口
Yoshinao Tachii
芳直 立井
Koji Hamano
浩司 濱野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical encoder capable of maintaining a stable detection accuracy even at a high temperature of around 100 to 130°C and under environment in which possibility of touching also steam, cutting oil, and the like, and to secure a sufficient service life of a mold for a code plate and high reliability of an obtained molding (the code plate) in a method for manufacturing the code plate used for the optical encoder.SOLUTION: An optical encoder comprises a light projection part, a light-receiving part, and a code plate made of a resin material, and the code plate has a code pattern including a V-shaped groove or a V-shaped protrusion. The resin material has a refraction index, with respect to light of a wavelength used for detection at 130°C, equal to or more than 1.6, and a glass dislocation point equal to or less than 190°C.

Description

本発明は、光学式エンコーダおよびその製造方法に関する。より詳しくは、回転軸・リニアスケールを問わず、樹脂材料から構成されるコード板を用いた光学式エンコーダ、および、その製造方法に関する。   The present invention relates to an optical encoder and a manufacturing method thereof. More specifically, the present invention relates to an optical encoder using a code plate made of a resin material regardless of a rotating shaft or a linear scale, and a manufacturing method thereof.

従来、このような構成の光学式エンコーダのコード板として、光源から供給される光をそのまま透過させる平坦部と、光源から供給される光を透過させないV字突起部またはV字溝部を含む樹脂コード板が知られている。V字突起またはV字溝を有する樹脂コード板において、V字の傾斜角が臨界角以上になると、光源から供給される光の全反射が起きる。光学式エンコーダにおいては、例えば、コード板の透過光を検出する方式の場合、コード板の平坦部が明部、V字部(V字突起部またはV字溝部)が暗部として検出される。逆に反射光を検出する方式の場合、平坦部が暗部、V字部が明部として検出される。樹脂コード板の材料としては、一般的に透明樹脂のポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート(PC)などが用いられていた。   Conventionally, as a code plate of an optical encoder having such a structure, a resin code including a flat portion that transmits light supplied from a light source as it is and a V-shaped protrusion or V-shaped groove that does not transmit light supplied from the light source. The board is known. In the resin code plate having V-shaped protrusions or V-shaped grooves, when the V-shaped inclination angle becomes equal to or larger than the critical angle, total reflection of light supplied from the light source occurs. In the optical encoder, for example, in the case of a method of detecting the transmitted light of the code plate, the flat portion of the code plate is detected as a bright portion and the V-shaped portion (V-shaped projection portion or V-shaped groove portion) is detected as a dark portion. On the other hand, in the case of the method of detecting reflected light, the flat part is detected as a dark part and the V-shaped part is detected as a bright part. As a material for the resin code plate, transparent resins such as polymethyl methacrylate (PMMA) and polycarbonate (PC) are generally used.

しかし、このような構成の光学式エンコーダの一般的な適用対象としては、産業用モータがあげられる。産業用モータの回転軸周辺は高温になり易く、蒸気・切削油等が触れる恐れがある。その為、コード板に使用される樹脂材には、高い耐熱性・耐油性が要求される。   However, a general application target of the optical encoder having such a configuration is an industrial motor. Around the rotating shaft of industrial motors, the temperature tends to be high, and there is a risk of contact with steam, cutting oil, and the like. Therefore, the resin material used for the cord plate is required to have high heat resistance and oil resistance.

また、高精度なエンコーダでは、V字部の幅、高さが数μmから数十μmと微細になるため、成形によってV字の先端形状まで完全に転写することは困難であり、V字部の先端はアール形状となる。アール部では、入射光に対する壁面の角度が低下し、臨界角以下になると反射せずに透過する漏れ光が発生する。この漏れ光は、エンコーダの検出精度低下要因となる。樹脂は一般的に高温になると屈折率が低下するため、高温環境下では臨界角が低下し、漏れ光が増加する傾向にある。このため、従来一般的に用いられてきたポリカーボネートでは、FA機器などの産業用途で用いられるエンコーダで、100℃を越える高温環境下においては検出精度維持が困難である状況が発生していた。また、産業用途では高温の蒸気・切削油等が触れる恐れがある。その為、ポリカーボネート樹脂を用いたコード板には、コーティングを行う必要があり、コスト増加要因となっている。   In addition, in a high-precision encoder, the width and height of the V-shaped portion become as fine as several μm to several tens of μm, and thus it is difficult to completely transfer the V-shaped tip shape by molding. The tip of is rounded. In the rounded portion, the angle of the wall surface with respect to the incident light is reduced, and when the angle is below the critical angle, leaked light that is transmitted without being reflected is generated. This leaked light becomes a cause of a decrease in the detection accuracy of the encoder. Since the refractive index of a resin generally decreases at a high temperature, the critical angle decreases and the leakage light tends to increase under a high temperature environment. For this reason, in the polycarbonate generally used conventionally, the encoder used for industrial uses, such as FA apparatus, had the situation where it was difficult to maintain detection accuracy in a high temperature environment exceeding 100 ° C. In industrial applications, high temperature steam, cutting oil, etc. may be touched. For this reason, it is necessary to perform coating on the cord plate using the polycarbonate resin, which causes an increase in cost.

特許文献1(特開2004−325231号公報)には、このような問題への対策として、耐熱性・耐油性の高いポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニルサルホンをコード板の材料に使用することが提案されている。   Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-325231) uses polyetherimide, polyethersulfone, and polyphenylsulfone, which have high heat resistance and oil resistance, as a material for the cord plate as a countermeasure against such problems. It has been proposed to do.

特開2004−325231号公報JP 2004-325231 A

上記特許文献1に記載されたポリエーテルイミド・ポリエーテルスルホン・ポリフェニルサルホンは、ガラス転移点(Tg)がそれぞれ217、225、220℃であり、熱可塑性樹脂の中で最も高いために、流動性が低くV字突起等の微細なコードパターンへの樹脂充填(転写)が難しい。このため、溶解樹脂温度を400℃以上に上げ、金型温度をTg付近の210℃以上の非常に高い温度に上げて成形を行い、材料の転写性を上げる必要があった。   The polyetherimide, polyethersulfone, and polyphenylsulfone described in Patent Document 1 have glass transition points (Tg) of 217, 225, and 220 ° C., respectively, and are the highest among thermoplastic resins. Low fluidity makes it difficult to fill (transfer) a resin into a fine code pattern such as a V-shaped projection. For this reason, it was necessary to raise the melt resin temperature to 400 ° C. or higher and to raise the mold temperature to a very high temperature of 210 ° C. or higher near Tg to improve the transferability of the material.

この場合、金型温度、樹脂材の温度が高温になることで、光学部品成形金型に一般的に使用されているニッケルあるいはニッケルリンの鋼材が長時間高温に晒されることとなる。その際、鋼材の結晶化(ニッケルリンの結晶化温度300〜370℃)が進み、鋼材の硬度が高く脆くなってしまう。その結果、成形を重ねる毎に鋼材の剥がれが発生し易くなり、金型の寿命が短くなる。また、設計通りのコードパターンを形成した成形品を得ることが難しくなり、成形品の信頼性が低下する。このため、特許文献1に記載された方法は、量産に向かないという問題があった。   In this case, when the mold temperature and the temperature of the resin material become high, the steel material of nickel or nickel phosphorus generally used for the optical component molding die is exposed to a high temperature for a long time. At that time, crystallization of the steel material (crystallization temperature of nickel phosphorus of 300 to 370 ° C.) proceeds, and the hardness of the steel material becomes high and brittle. As a result, peeling of the steel material is likely to occur every time molding is repeated, and the life of the mold is shortened. Further, it becomes difficult to obtain a molded product having a code pattern as designed, and the reliability of the molded product is lowered. For this reason, the method described in Patent Document 1 has a problem that it is not suitable for mass production.

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、100℃〜130℃程度の高温下で、蒸気・切削油等にも触れる可能性のある環境下でも、安定した検出精度を維持することのできる光学式エンコーダを提供し、かつ、光学式エンコーダに用いられるコード板の製造において、コード板の金型の十分な寿命と、得られる成形品(コード板)の高い信頼性とを確保することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and is stable even in an environment where there is a possibility of contact with steam, cutting oil, etc. at a high temperature of about 100 ° C. to 130 ° C. An optical encoder capable of maintaining detection accuracy is provided, and in the production of a code plate used for the optical encoder, a sufficient life of a code plate mold and a high molding product (code plate) are obtained. The purpose is to ensure reliability.

本発明は、投光部と、受光部と、樹脂材料からなるコード板とを備えた光学式エンコーダであって、
前記コード板は、V字溝またはV字突起を含むコードパターンを有し、
前記樹脂材料は、130℃における検出に用いられる波長の光に対する屈折率が1.6以上であり、かつ、ガラス転位点が190℃以下であることを特徴とする、光学式エンコーダである。
The present invention is an optical encoder including a light projecting unit, a light receiving unit, and a code plate made of a resin material,
The code plate has a code pattern including a V-shaped groove or a V-shaped projection,
The resin material is an optical encoder characterized in that a refractive index with respect to light having a wavelength used for detection at 130 ° C. is 1.6 or more and a glass transition point is 190 ° C. or less.

前記樹脂材料のガラス転位点が140℃以上であることが好ましい。前記樹脂材料は、フルオレン系ポリエステル、ポリスルフォンおよび透明ポリアミドからなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。   The glass transition point of the resin material is preferably 140 ° C. or higher. The resin material preferably contains at least one selected from the group consisting of fluorene-based polyester, polysulfone, and transparent polyamide.

前記検出に用いられる波長の光が、赤外光であることが好ましい。
投光部と、受光部と、樹脂材料からなるコード板とを備えた光学式エンコーダの製造方法であって、
前記コード板は、V字溝またはV字突起を含むコードパターンを有し、
前記樹脂材料は、130℃における検出に用いられる波長の光に対する屈折率が1.6以上であり、かつ、ガラス転位点が190℃以下であり、
前記樹脂材料を360℃以下の温度で成形して、前記コードパターンを有する前記コード板を作製する工程を含むことを特徴とする、光学式エンコーダの製造方法にも関する。
The light having a wavelength used for the detection is preferably infrared light.
A method for manufacturing an optical encoder including a light projecting unit, a light receiving unit, and a code plate made of a resin material,
The code plate has a code pattern including a V-shaped groove or a V-shaped projection,
The resin material has a refractive index with respect to light having a wavelength used for detection at 130 ° C. of 1.6 or more, and a glass transition point of 190 ° C. or less.
The present invention also relates to a method for manufacturing an optical encoder, comprising the step of forming the code plate having the code pattern by molding the resin material at a temperature of 360 ° C. or less.

本発明においては、130℃環境下においても1.6以上の屈折率を維持できる樹脂材料をコード板に使用することにより、高温環境下における漏れ光量を抑えて安定した検出精度を維持することのできる光学式エンコーダが提供される。また、360℃以下の樹脂温度で成形することが可能であるため、金型材料(ニッケル、ニッケルリンなど)の劣化(結晶化による脆化)を抑え、コード板の金型の十分な寿命金型の寿命を確保し、得られる成形品(コード板)の高い信頼性を確保することができる。   In the present invention, by using a resin material for the code plate that can maintain a refractive index of 1.6 or higher even in a 130 ° C. environment, the amount of leakage light in a high temperature environment can be suppressed and stable detection accuracy can be maintained. An optical encoder is provided. In addition, since it can be molded at a resin temperature of 360 ° C. or lower, the deterioration of the mold material (nickel, nickel phosphorus, etc.) (embrittlement due to crystallization) is suppressed, and a sufficient life of the code plate mold The life of the mold can be ensured, and high reliability of the obtained molded product (code plate) can be ensured.

さらに、ガラス転位点が140℃以上かつ薬液耐性に優れる樹脂材料を使用した場合、コーティング無しでも耐久性に優れた光学式エンコーダのコード板を得ることができる。かかるコード板は、蒸気・切削油に接触しても変色・変形が生じない。   Further, when a resin material having a glass transition point of 140 ° C. or higher and excellent chemical resistance is used, an optical encoder code plate having excellent durability can be obtained without coating. Such a cord plate does not discolor or deform even when it comes into contact with steam or cutting oil.

コード板の成形時の樹脂温度、金型温度と成形後の金型表面X解回折プロファイルの関係を表す図である。It is a figure showing the relationship between the resin temperature at the time of shaping | molding of a code | cord | chord board, metal mold | die temperature, and the metal mold | die surface X-diffraction profile after shaping | molding. 実施の形態1の光学式エンコーダを示す模式図である。1 is a schematic diagram illustrating an optical encoder according to a first embodiment. 実施の形態1の光学式エンコーダのコードパターン部の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a code pattern portion of the optical encoder according to the first embodiment. 実施の形態3の光学式エンコーダを示す模式図である。6 is a schematic diagram illustrating an optical encoder according to Embodiment 3. FIG. 実施の形態4の光学式エンコーダを示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an optical encoder according to a fourth embodiment. 各樹脂材料とガラス転移温度および屈折率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between each resin material, a glass transition temperature, and a refractive index.

図1は、コード板の成形時の樹脂温度、金型温度と成形後の金型表面X解回折プロファイルの関係を表す図である。前記特許文献1をもとにポリエーテルイミドを用いて、コード円板を成形した場合、成形後の金型表面には結晶化物の存在が確認され、金型V突起部に破損が生じる。一方、本発明にかかる樹脂を用いて成形した後の金型表面には結晶化物は検出されず、損傷も生じない。図1に示すように、コード板の成形時の樹脂温度が360℃を超えると、金型寿命が急激に減少することが分かる。本発明は、本発明者らによって得られた、かかる新たな知見に基づいて考案されたものである。すなわち、樹脂材料を360℃以下の温度で成形して、コードパターンを有するコード板を作製することで、金型の寿命を十分に維持することが可能となる。   FIG. 1 is a diagram showing a relationship between a resin temperature and a mold temperature at the time of molding a code plate and a mold surface X-resolved diffraction profile after molding. When a cord disk is molded using polyetherimide based on Patent Document 1, the presence of a crystallized product is confirmed on the mold surface after molding, and the mold V protrusion is damaged. On the other hand, no crystallized material is detected on the mold surface after molding using the resin according to the present invention, and no damage occurs. As shown in FIG. 1, it can be seen that when the resin temperature at the time of molding the code plate exceeds 360 ° C., the mold life sharply decreases. The present invention has been devised based on such new findings obtained by the present inventors. That is, by molding the resin material at a temperature of 360 ° C. or less to produce a code plate having a code pattern, it is possible to sufficiently maintain the mold life.

本発明においては、360℃以下の温度で成形した場合でも、十分な流動性を有し、V字突起等の微細なコードパターンへの充填(転写)が可能な樹脂材料として、ガラス転移点が190℃以下である樹脂材料が用いられる。また、使用環境下でも高い耐熱性を維持できるコード板を得るためには、ガラス転移点が140℃以上である樹脂材料を用いることが好ましい。   In the present invention, even when molded at a temperature of 360 ° C. or less, a glass transition point is a resin material that has sufficient fluidity and can be filled (transferred) into a fine code pattern such as a V-shaped protrusion. A resin material having a temperature of 190 ° C. or lower is used. Moreover, in order to obtain the code | cord plate which can maintain high heat resistance also in a use environment, it is preferable to use the resin material whose glass transition point is 140 degreeC or more.

また、本発明に用いられる上記樹脂材料は、130℃における検出に用いられる波長の光に対する屈折率が1.6以上であることから、高温環境下における漏れ光量を抑えて安定した検出精度を維持することのできる光学式エンコーダが提供される。   In addition, since the resin material used in the present invention has a refractive index of 1.6 or more with respect to light having a wavelength used for detection at 130 ° C., the amount of leakage light in a high temperature environment is suppressed and stable detection accuracy is maintained. An optical encoder is provided.

(実施の形態1)
図2は、本実施の形態の光学式エンコーダを示す模式図である。このエンコーダは、ロータリ型のエンコーダであり、回転の機械的変位量を電気信号に変換し、この信号を処理して位置・速度などを検出するセンサなどに用いられるものである。図2に示されるように、本実施形態のコード板であるコード円板1は、片面にコードパターン2を有している。コード円板1のコードパターン2側には受光部4が設置され、受光部4の反対側にはレンズ部5と投光部6が設置されている。
(Embodiment 1)
FIG. 2 is a schematic diagram showing the optical encoder of the present embodiment. This encoder is a rotary encoder, and is used for a sensor for converting a mechanical displacement amount of rotation into an electric signal and processing the signal to detect a position / speed. As shown in FIG. 2, a code disk 1 that is a code plate of the present embodiment has a code pattern 2 on one side. A light receiving unit 4 is installed on the code pattern 2 side of the code disk 1, and a lens unit 5 and a light projecting unit 6 are installed on the opposite side of the light receiving unit 4.

図3は、コードパターン2の拡大図である。コードパターン2はV字突起3を有している。V字突起3の傾斜角(図3に示すα)は、材料の屈折率nで決まる臨界角θ=sin−1(1/n)よりも大きい値に設定されている。また、コードパターン2は同心円状に数種類のパターン領域に区分され、パターン領域ごとにV字突起幅、ピッチ距離が設定されている。産業用に用いられる高精度光学式エンコーダにおいては、V字突起幅は50μm以下に設定されていることが多い。コード円板1は、モータなどの回転軸7に取り付けられ、回転軸7の回転と同期して回転する。   FIG. 3 is an enlarged view of the code pattern 2. The code pattern 2 has a V-shaped projection 3. The inclination angle (α shown in FIG. 3) of the V-shaped projection 3 is set to a value larger than the critical angle θ = sin−1 (1 / n) determined by the refractive index n of the material. The code pattern 2 is concentrically divided into several types of pattern areas, and a V-shaped protrusion width and a pitch distance are set for each pattern area. In a high-precision optical encoder used for industrial use, the V-shaped protrusion width is often set to 50 μm or less. The code disk 1 is attached to a rotating shaft 7 such as a motor, and rotates in synchronization with the rotation of the rotating shaft 7.

投光部4にはLEDなどの発光デバイスが用いられ、例えば、800nm〜1000nmの赤外光8が投光部4から発射される。発射された赤外光は、レンズ部5でコリメートされ、コード円板1に入射する。赤外光8がコードパターン2の平坦部に入射されるとコード円板1を透過して受光部4に到達する。赤外光8がコードパターン2のV字突起部3に入射されると全反射が生じ、遮光される。これにより、コード円板1の回転に伴って、透過/遮光のパターンが形成される。V字突起3の幅あるいはピッチを変更すると、受光部4へ到達する赤外光8の光量は正弦波となり、受光部4で電気信号に変換され、コード円板1の回転位置が検出される。   A light emitting device such as an LED is used for the light projecting unit 4. For example, infrared light 8 having a wavelength of 800 nm to 1000 nm is emitted from the light projecting unit 4. The emitted infrared light is collimated by the lens unit 5 and enters the code disk 1. When the infrared light 8 is incident on the flat portion of the code pattern 2, it passes through the code disk 1 and reaches the light receiving portion 4. When the infrared light 8 is incident on the V-shaped protrusion 3 of the code pattern 2, total reflection occurs and the light is shielded. Thus, a transmission / light-shielding pattern is formed as the code disk 1 rotates. When the width or pitch of the V-shaped projection 3 is changed, the amount of infrared light 8 reaching the light receiving unit 4 becomes a sine wave, which is converted into an electric signal by the light receiving unit 4 and the rotational position of the code disk 1 is detected. .

コード板は射出成形によって、金型内に溶融した樹脂を流し込んで形成される。V字突起3の傾斜角は、理想的には一様であることが望ましいが、実際は突起先端まで完全に樹脂が充填されることは無く、先端はアール形状になる。アール形状部では、傾斜角が低下し、臨界角以下になると漏れ光が発生する。漏れ光量が変化すると電気信号の正弦波(AC)成分に対するオフセット量(DC)が変動するため、位置、速度などの検出特性が劣化する。樹脂材料は、温度が上昇すると屈折率が低下する特性があり、使用環境の温度が上昇すると漏れ光量が増加する。このため、高温になるとエンコーダ特性が劣化する可能性がある。   The code plate is formed by pouring molten resin into a mold by injection molding. Although it is desirable that the inclination angle of the V-shaped protrusion 3 is ideally uniform, in reality, the resin is not completely filled up to the tip of the protrusion, and the tip is rounded. In the rounded shape portion, the tilt angle decreases, and light leaks when the angle is less than the critical angle. When the amount of leakage light changes, the offset amount (DC) with respect to the sine wave (AC) component of the electrical signal fluctuates, so that the detection characteristics such as position and speed are deteriorated. The resin material has a characteristic that the refractive index decreases when the temperature rises, and the amount of leakage light increases when the temperature of the use environment rises. For this reason, the encoder characteristics may deteriorate at high temperatures.

従来のように、ポリカーボネートを用いてコード円板1を成形する場合、金型に充填される樹脂の温度は290℃〜310℃に設定され、金型の温度は135℃〜145℃に設定される。ポリカーボネート製のコード円板1では、V字突起3の傾斜角が40°から45°の間に設定されている場合、光信号のDC成分に対するAC成分の振幅の比率(AC/DC比)は、室温において58〜59%程度である。なお、光学式エンコーダの位置検出精度を維持するためには、AC/DC比が58%以上であることが望ましい。   When the cord disk 1 is molded using polycarbonate as in the prior art, the temperature of the resin filled in the mold is set to 290 ° C to 310 ° C, and the temperature of the mold is set to 135 ° C to 145 ° C. The In the cord disk 1 made of polycarbonate, when the inclination angle of the V-shaped projection 3 is set between 40 ° and 45 °, the ratio of the amplitude of the AC component to the DC component of the optical signal (AC / DC ratio) is , About 58-59% at room temperature. In order to maintain the position detection accuracy of the optical encoder, the AC / DC ratio is desirably 58% or more.

しかし、ポリカーボネートの赤外光に対する屈折率は、室温で約1.57であるが、130℃の温度では約1.56に低下する。このため、使用環境の温度が130℃になると、樹脂の屈折率低下に起因する漏れ光量の増加により、AC/DC比が58%未満に低下し、検出精度が劣化する可能性があった。また、ポリカーボネートは高温の蒸気および切削油に触れると変色、変形するため、コード円板1を蒸着などにより透明なコーティング材でコーティングする必要があった。   However, the refractive index of polycarbonate for infrared light is about 1.57 at room temperature, but drops to about 1.56 at a temperature of 130 ° C. For this reason, when the temperature of the use environment is 130 ° C., the amount of leakage light due to a decrease in the refractive index of the resin increases the AC / DC ratio to less than 58%, which may deteriorate the detection accuracy. Further, since polycarbonate changes color and deforms when it is exposed to high-temperature steam and cutting oil, it is necessary to coat the cord disk 1 with a transparent coating material by vapor deposition or the like.

一方、上記特許文献1に記載されるように、ポリエーテルイミドを用いてコード円板1を成形する場合、成形温度を、樹脂の温度が400℃以上、金型温度が210℃以上となるように設定する必要がある。このため、成形を続ける間に金型材料の結晶化が進み硬度が高く脆くなる。そして、成形を重ねる毎に鋼材の剥がれが発生し易くなるため、設計通りのコードパターンを形成した成形品(コード板)を得ることが難しく、金型の寿命が短くなってしまうという問題があった。   On the other hand, as described in Patent Document 1, when the cord disk 1 is molded using polyetherimide, the molding temperature is such that the resin temperature is 400 ° C. or higher and the mold temperature is 210 ° C. or higher. Must be set to For this reason, crystallization of the mold material progresses while molding is continued, and the hardness becomes high and becomes brittle. Further, peeling of the steel material is likely to occur each time the molding is repeated, so that it is difficult to obtain a molded product (code plate) in which a designed code pattern is formed, and the life of the mold is shortened. It was.

これに対し、本発明では、コード板の材料として、130℃における検出に用いられる波長の光(赤外光など)に対する屈折率が1.6以上であり、かつ、ガラス転位点が190℃以下である樹脂材料が用いられる。該樹脂材料は、ガラス転位点が140℃以上であることがより好ましい。かかる樹脂材料として、例えば、フルオレン系ポリエステル、ポリスルフォン、透明ポリアミドが挙げられる(図6参照)。フルオレン系ポリエステルとしては、例えば、大阪ガスケミカル製のOKP4、OKP4HTが挙げられる。また、ポリスルフォンとしては、ソルベイアドバンストポリマーズ製のP−3700HCが挙げられる。透明ポリアミドとしては、例えば、エムスケミージャパン製FE5577が挙げられる。   On the other hand, in the present invention, as the material of the code plate, the refractive index for light having a wavelength used for detection at 130 ° C. (such as infrared light) is 1.6 or more, and the glass transition point is 190 ° C. or less. A resin material is used. As for this resin material, it is more preferable that a glass transition point is 140 degreeC or more. Examples of such a resin material include fluorene polyester, polysulfone, and transparent polyamide (see FIG. 6). Examples of the fluorene-based polyester include OKP4 and OKP4HT manufactured by Osaka Gas Chemical. Examples of the polysulfone include P-3700HC manufactured by Solvay Advanced Polymers. Examples of the transparent polyamide include FE5577 manufactured by Ms. Chemie Japan.

例えば、フルオレン系ポリエステルを用いてコード円板1を成形する場合、金型に充填される樹脂の温度は270℃〜300℃に設定され、金型の温度は130℃〜140℃に設定される。フルオレン系ポリエステル樹脂の赤外光に対する屈折率は、室温において約1.62であり、130℃においても約1.61である。このため、室温におけるAC/DC比は60%以上となり、130℃の温度でも58%以上を維持できる。また、フルオレン系ポリエステルは、高温の蒸気、切削油に触れても変色、変形が生じないため、コード板のコーティングは不要である。更に、成形の温度が、ポリカーボネートの成形温度と近い比較的低温であるため、金型寿命の低下も生じない。   For example, when the cord disk 1 is molded using fluorene polyester, the temperature of the resin filled in the mold is set to 270 ° C. to 300 ° C., and the temperature of the mold is set to 130 ° C. to 140 ° C. . The refractive index of fluorene-based polyester resin with respect to infrared light is about 1.62 at room temperature and about 1.61 at 130 ° C. For this reason, the AC / DC ratio at room temperature is 60% or more, and it can be maintained at 58% or more even at a temperature of 130 ° C. Further, since the fluorene-based polyester does not discolor or deform even when it is exposed to high-temperature steam or cutting oil, it is not necessary to coat the cord plate. Furthermore, since the molding temperature is relatively low, which is close to the molding temperature of polycarbonate, there is no reduction in mold life.

以上のことより、本発明の実施の形態1によれば、高温環境下にでも安定した検出精度を維持することができ、コーティング無しでも耐久性に優れた光学式エンコーダを得ることができる。また、金型の寿命を維持することができ、成形信頼性の高い成形品(コード板)を得ることができる。   As described above, according to Embodiment 1 of the present invention, it is possible to maintain a stable detection accuracy even in a high temperature environment, and it is possible to obtain an optical encoder having excellent durability even without a coating. Moreover, the lifetime of a metal mold | die can be maintained and a molded article (code board) with high shaping | molding reliability can be obtained.

(実施の形態2)
本実施の形態では、コード円板1を構成する樹脂材料として、ポリスルフォンまたは透明ポリアミドを用いる。それ以外の形態は、実施の形態1と同様である。ただし、ポリスルフォンを用いる場合、金型に充填される樹脂の温度は340℃〜360℃に設定され、金型の温度は166℃〜171℃に設定される。また、透明ポリアミドを用いる場合、金型に充填される樹脂の温度は290℃〜310℃に設定され、金型の温度は155℃〜170℃に設定される。本実施の形態では、実施の形態1と同様の特性を有する光学式エンコーダが得られる。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, polysulfone or transparent polyamide is used as the resin material constituting the cord disk 1. Other aspects are the same as in the first embodiment. However, when polysulfone is used, the temperature of the resin filled in the mold is set to 340 ° C. to 360 ° C., and the temperature of the mold is set to 166 ° C. to 171 ° C. Moreover, when using transparent polyamide, the temperature of the resin with which a metal mold | die is filled is set to 290 degreeC-310 degreeC, and the temperature of a metal mold | die is set to 155 degreeC-170 degreeC. In the present embodiment, an optical encoder having the same characteristics as in the first embodiment is obtained.

(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明をコード円板の反射光を検知する方式の光学式エンコーダに用いる。それ以外の形態は、実施の形態1と同様である。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, the present invention is used for an optical encoder that detects the reflected light of a code disk. Other aspects are the same as in the first embodiment.

図4は、本実施の形態の光学式エンコーダを示す模式図である。受光部4と投光部6とがコード円板1に対して同じ側(コードパターン2側)に設置されており、受光部4はコード円板1で反射される赤外光8を検出してエンコーダとして機能する。なお、コード円板1を構成する樹脂材料、および、コード円板1の成形方法は、実施の形態1および2と同様である。本実施の形態では、実施の形態1と同様の特性を有する光学式エンコーダが得られる。   FIG. 4 is a schematic diagram showing the optical encoder of the present embodiment. The light receiving unit 4 and the light projecting unit 6 are installed on the same side (code pattern 2 side) with respect to the code disc 1, and the light receiving unit 4 detects the infrared light 8 reflected by the code disc 1. Function as an encoder. The resin material constituting the cord disk 1 and the method for forming the cord disk 1 are the same as those in the first and second embodiments. In the present embodiment, an optical encoder having the same characteristics as in the first embodiment is obtained.

(実施の形態4)
本実施の形態の光学式エンコーダは、リニア型のエンコーダであり、直線の機械的変位量を検出するセンサなどに用いられるものである。すなわち、上記実施の形態におけるコード円板1の代わりに、リニアコード板が使用される。
(Embodiment 4)
The optical encoder of the present embodiment is a linear encoder and is used for a sensor or the like that detects a linear mechanical displacement amount. That is, a linear code plate is used instead of the code disc 1 in the above embodiment.

図5に、本実施の形態の光学式エンコーダの模式図を示す。図5に示されるように、リニアコード板9は、その片面にコードパターン2を有している。リニアコード板9のコードパターン2側には受光部4が設置され、受光部4の反対側には投光部6およびレンズ部5が設置されている。光学信号出力方式は、実施の形態1に記載される光学式エンコーダと同じであり、リニアコード板9の水平移動に伴い透過/遮光のパターンが形成され、リニアコード板9の位置が検出される。リニアコード板9を構成する樹脂材料、および、リニアコード板9の成形方法は、実施の形態1と同様である。本実施の形態では、実施の形態1と同様の特性を有する光学式エンコーダが得られる。   FIG. 5 shows a schematic diagram of the optical encoder of the present embodiment. As shown in FIG. 5, the linear code plate 9 has a code pattern 2 on one side thereof. The light receiving unit 4 is installed on the code pattern 2 side of the linear code plate 9, and the light projecting unit 6 and the lens unit 5 are installed on the opposite side of the light receiving unit 4. The optical signal output method is the same as that of the optical encoder described in the first embodiment. A transmission / shading pattern is formed as the linear code plate 9 moves horizontally, and the position of the linear code plate 9 is detected. . The resin material constituting the linear code plate 9 and the method for forming the linear code plate 9 are the same as those in the first embodiment. In the present embodiment, an optical encoder having the same characteristics as in the first embodiment is obtained.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 コード円板、2 コードパターン、3 V字突起、4 受光部、5 レンズ部、6 投光部、7 回転軸、8 赤外光、9 リニアコード板。   1 code disk, 2 code pattern, 3 V-shaped protrusion, 4 light receiving part, 5 lens part, 6 light projecting part, 7 rotation axis, 8 infrared light, 9 linear code board.

Claims (5)

投光部と、受光部と、樹脂材料からなるコード板とを備えた光学式エンコーダであって、
前記コード板は、V字溝またはV字突起を含むコードパターンを有し、
前記樹脂材料は、130℃における検出に用いられる波長の光に対する屈折率が1.6以上であり、かつ、ガラス転位点が190℃以下であることを特徴とする、光学式エンコーダ。
An optical encoder including a light projecting unit, a light receiving unit, and a code plate made of a resin material,
The code plate has a code pattern including a V-shaped groove or a V-shaped projection,
The optical encoder is characterized in that the resin material has a refractive index of 1.6 or more for light having a wavelength used for detection at 130 ° C, and a glass transition point of 190 ° C or less.
前記樹脂材料のガラス転位点が140℃以上である、請求項1に記載の光学式エンコーダ。   The optical encoder according to claim 1, wherein the glass transition point of the resin material is 140 ° C. or higher. 前記樹脂材料は、フルオレン系ポリエステル、ポリスルフォンおよび透明ポリアミドからなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項1または2に記載の光学式エンコーダ。   The optical encoder according to claim 1, wherein the resin material includes at least one selected from the group consisting of fluorene-based polyester, polysulfone, and transparent polyamide. 前記検出に用いられる波長の光が、赤外光である、請求項1〜3のいずれかに記載の光学式エンコーダ。   The optical encoder according to claim 1, wherein the light having a wavelength used for the detection is infrared light. 投光部と、受光部と、樹脂材料からなるコード板とを備えた光学式エンコーダの製造方法であって、
前記コード板は、V字溝またはV字突起を含むコードパターンを有し、
前記樹脂材料は、130℃における検出に用いられる波長の光に対する屈折率が1.6以上であり、かつ、ガラス転位点が190℃以下であり、
前記樹脂材料を360℃以下の温度で成形して、前記コードパターンを有する前記コード板を作製する工程を含むことを特徴とする、光学式エンコーダの製造方法。
A method for manufacturing an optical encoder including a light projecting unit, a light receiving unit, and a code plate made of a resin material,
The code plate has a code pattern including a V-shaped groove or a V-shaped projection,
The resin material has a refractive index with respect to light having a wavelength used for detection at 130 ° C. of 1.6 or more, and a glass transition point of 190 ° C. or less.
A method for manufacturing an optical encoder, comprising a step of forming the code plate having the code pattern by molding the resin material at a temperature of 360 ° C. or less.
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