JP2015017916A - Detection head, optical encoder, and adjustment method of optical encoder - Google Patents

Detection head, optical encoder, and adjustment method of optical encoder Download PDF

Info

Publication number
JP2015017916A
JP2015017916A JP2013145947A JP2013145947A JP2015017916A JP 2015017916 A JP2015017916 A JP 2015017916A JP 2013145947 A JP2013145947 A JP 2013145947A JP 2013145947 A JP2013145947 A JP 2013145947A JP 2015017916 A JP2015017916 A JP 2015017916A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light receiving
origin
detection head
receiving element
scale
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013145947A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6271174B2 (en
Inventor
彰秀 木村
Akihide Kimura
彰秀 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitutoyo Corp, Mitsutoyo Kiko Co Ltd filed Critical Mitutoyo Corp
Priority to JP2013145947A priority Critical patent/JP6271174B2/en
Publication of JP2015017916A publication Critical patent/JP2015017916A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6271174B2 publication Critical patent/JP6271174B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a detection head and optical encoder capable of reducing the displacement of the generation position of an origin pulse without requiring assembling labor.SOLUTION: A detection head 120 of the present invention includes: a light source 121; a light receiving unit 122 including a plurality of light receiving elements 123 arranged in the length measurement direction of a scale 110; and origin pulse creating means 131 for creating an origin pulse from an analog signal detected by the light receiving elements 123. The light receiving element 123 having the smallest axis deviation amount from the light source 121 is selected. The optical encoder 100 of the present invention includes the detection head 120, and a scale 110 having an origin pattern 111.

Description

本発明は、検出ヘッド、光学式エンコーダ、及び光学式エンコーダの調整方法に関する。   The present invention relates to a detection head, an optical encoder, and a method for adjusting an optical encoder.

光学式インクリメンタル型エンコーダは、スケール上での検出ヘッドの相対移動量を検出する変位センサである。光学式インクリメンタル型エンコーダの中でも、例えば、反射型エンコーダにおいては、検出ヘッドは、光源と受光素子とを備えている。光源から出射され、スケール上のインクリメンタルパターンにより反射された光を受光素子で検出することにより、スケールに対する検出ヘッドの相対移動量を検出する。光学式インクリメンタル型エンコーダは、原点信号発生装置を組み合わせることによりスケール上の絶対位置も測定できるため、多くの産業機器に応用されている。   The optical incremental encoder is a displacement sensor that detects the relative movement amount of the detection head on the scale. Among optical incremental encoders, for example, in a reflective encoder, the detection head includes a light source and a light receiving element. By detecting the light emitted from the light source and reflected by the incremental pattern on the scale by the light receiving element, the relative movement amount of the detection head with respect to the scale is detected. Optical incremental encoders are applied to many industrial devices because they can measure the absolute position on the scale by combining an origin signal generator.

原点信号発生装置の基本的な原理は、スケール上の原点パターンからの反射光又は透過光を受光素子で検出してアナログ信号を取得し、それを二値化したデジタル信号である原点パルスを制御システムに伝送するものである。制御システムは、原点パルスが伝送された基準位置と、エンコーダから得られる相対移動量から、スケール上の絶対位置を算出できる。   The basic principle of the origin signal generator is that the reflected light or transmitted light from the origin pattern on the scale is detected by the light receiving element to obtain an analog signal, and the origin pulse, which is a digital signal obtained by binarizing it, is controlled. To be transmitted to the system. The control system can calculate the absolute position on the scale from the reference position to which the origin pulse is transmitted and the relative movement amount obtained from the encoder.

原点信号発生装置として、光源からの光を原点パターンに照射して、反射光を受光素子で検出することにより得られるアナログ信号から、原点パルスを生成するものが開示されている(特許文献1)。また、検出ロバスト性を高めるため、原点パターン及び受光素子が複数あるエンコーダも開示されている(特許文献2)。   As an origin signal generator, an origin signal is generated from an analog signal obtained by irradiating light from a light source onto an origin pattern and detecting reflected light by a light receiving element (Patent Document 1). . An encoder having a plurality of origin patterns and light receiving elements is also disclosed in order to improve detection robustness (Patent Document 2).

図9に光学式エンコーダ800を示す。光学式エンコーダ800は、スケール110と、スケール110に対して相対移動する検出ヘッド820と、を備える。(図を見やすくするために検出ヘッド820の筐体を省略した。)検出ヘッド820は、光源121と、受光部822と、インクリメンタルパターン検出部124と、を有する。受光部822は、受光素子823を有する。   FIG. 9 shows an optical encoder 800. The optical encoder 800 includes a scale 110 and a detection head 820 that moves relative to the scale 110. (The casing of the detection head 820 is omitted for easier viewing of the figure.) The detection head 820 includes a light source 121, a light receiving unit 822, and an incremental pattern detection unit 124. The light receiving unit 822 includes a light receiving element 823.

図9に示すように、一般的な反射型の光学式エンコーダ800においては、光源121と受光素子823とが、スケール110の測長方向に垂直な平面P1上に乗るような設計となっている。これは、検出ヘッド820とスケール110との間隔(ギャップ)が変化しても原点位置が変わらないようにするための設計である。一方、光源121と受光部822とは同じ高さではなく、わずかに段違いに組み付けられることが多い。これは、検出ヘッド820内における部品の組み付けスペースの都合上である。図9においては、光源121と受光部822との高さの違いをΔHで示した。   As shown in FIG. 9, the general reflection type optical encoder 800 is designed such that the light source 121 and the light receiving element 823 are placed on a plane P <b> 1 perpendicular to the length measurement direction of the scale 110. . This is a design for preventing the origin position from changing even if the interval (gap) between the detection head 820 and the scale 110 changes. On the other hand, the light source 121 and the light receiving unit 822 are not necessarily the same height, and are often assembled slightly differently. This is because of the space for assembling parts in the detection head 820. In FIG. 9, the difference in height between the light source 121 and the light receiving unit 822 is indicated by ΔH.

図12は、光源121と受光部822と原点パターン111との位置関係を示す図である(図9中の矢印XIIから見た図に相当する。)。図12においては、説明の都合上、インクリメンタルパターン検出部124は図示していない。図12に示すように、検出ヘッド820内で光源121と受光部822とで高さに差(ΔH)があるので、光源121と受光部822とはスケール110からの高さが異なってくる。   FIG. 12 is a diagram showing a positional relationship among the light source 121, the light receiving unit 822, and the origin pattern 111 (corresponding to a diagram viewed from an arrow XII in FIG. 9). In FIG. 12, the incremental pattern detector 124 is not shown for convenience of explanation. As shown in FIG. 12, since there is a difference in height (ΔH) between the light source 121 and the light receiving unit 822 in the detection head 820, the height from the scale 110 differs between the light source 121 and the light receiving unit 822.

図9〜図11を用いて、検出ヘッド820がスケール110上を動く場合に、原点パルスがどのように生成されるか説明する。
図9のように、検出ヘッド820がスケール110上のx=x1の位置にあるときには、原点パターン111で反射された光の多くは受光素子823に到達しない。そのため、図11に示すように、原点パターン111の反射光のアナログ信号の強度が閾値以下となり、原点パルスは生成されない。
With reference to FIGS. 9 to 11, how the origin pulse is generated when the detection head 820 moves on the scale 110 will be described.
As shown in FIG. 9, when the detection head 820 is at the position of x = x1 on the scale 110, most of the light reflected by the origin pattern 111 does not reach the light receiving element 823. Therefore, as shown in FIG. 11, the intensity of the analog signal of the reflected light of the origin pattern 111 is equal to or less than the threshold value, and no origin pulse is generated.

図10は、検出ヘッド820が原点位置にあるときを示す。言い換えると、光源121、受光部822、原点パターン111が同じ平面P1にのっている状態にある。このときの平面P1の位置をx=x2と表すことにする。このため、原点パターン111で反射された光は受光素子823に到達する。図11に示すように、原点パターン111の反射光のアナログ信号の強度が閾値以上となり、原点パルスが生成され、原点が検出される。   FIG. 10 shows the detection head 820 at the origin position. In other words, the light source 121, the light receiving unit 822, and the origin pattern 111 are on the same plane P1. The position of the plane P1 at this time is expressed as x = x2. For this reason, the light reflected by the origin pattern 111 reaches the light receiving element 823. As shown in FIG. 11, the intensity of the analog signal of the reflected light of the origin pattern 111 becomes equal to or greater than a threshold value, an origin pulse is generated, and the origin is detected.

図12〜図14を用いて、検出ヘッド820とスケール110との間隔が変化した場合でも原点検出位置は変化しないことを説明する。図12においては、検出ヘッド820とスケール110との間隔が設計通りの間隔になっているとする。光源121と受光素子823と原点パターン111との位置関係を示す図である。図13は、検出ヘッド820とスケール110との間隔が設計値からΔDずれてしまった状態を示す図である。図13においては、図12と同様に、説明の都合上、インクリメンタルパターン検出部124は図示していない。図12及び図13は、平面P1上の光源121側(図9中の矢印XII)から、光学式エンコーダ800を見た図である。   Using FIG. 12 to FIG. 14, it will be described that the origin detection position does not change even when the distance between the detection head 820 and the scale 110 changes. In FIG. 12, it is assumed that the distance between the detection head 820 and the scale 110 is as designed. It is a figure which shows the positional relationship of the light source 121, the light receiving element 823, and the origin pattern 111. FIG. 13 is a diagram illustrating a state in which the distance between the detection head 820 and the scale 110 has shifted by ΔD from the design value. In FIG. 13, as in FIG. 12, the incremental pattern detection unit 124 is not shown for convenience of explanation. 12 and 13 are views of the optical encoder 800 viewed from the light source 121 side (arrow XII in FIG. 9) on the plane P1.

まず、図12に示すように、検出ヘッド820とスケール110との間隔を設計値として原点パルスを生成し、原点パターン111の位置を検出する。検出ヘッド820と原点パターン111との間隔が設計値の場合、前述のように、x=x2で原点パルスが生成される(図11参照)。   First, as shown in FIG. 12, an origin pulse is generated with the distance between the detection head 820 and the scale 110 as a design value, and the position of the origin pattern 111 is detected. When the interval between the detection head 820 and the origin pattern 111 is a design value, an origin pulse is generated with x = x2 as described above (see FIG. 11).

次に、検出ヘッド820とスケール110との間隔が設計値からΔDだけずれたとする(図13)。図13の場合でも、光源121と受光素子823と原点パターン111とが、平面P1上に乗ったときに、原点パルスが生成されるのは図12と同じであることは当然である。図14に示すように、検出ヘッド820とスケール110との間隔が変わっても、アナログ信号の強度は弱くなるかもしれないが、x=x2で原点パルスが生成されるのは変わらない。つまり、原点のずれはない。   Next, it is assumed that the distance between the detection head 820 and the scale 110 is shifted from the design value by ΔD (FIG. 13). Also in the case of FIG. 13, it is natural that the origin pulse is generated when the light source 121, the light receiving element 823, and the origin pattern 111 are on the plane P1, as in FIG. As shown in FIG. 14, even if the distance between the detection head 820 and the scale 110 is changed, the intensity of the analog signal may be weakened, but the origin pulse is generated when x = x2. That is, there is no deviation of the origin.

上述のように、光源121と原点パターン111と受光素子823とが平面P1上に乗っている場合には、検出ヘッド820とスケール110との間隔が変化しても、原点パルスの発生位置にずれは生じないといえる。   As described above, when the light source 121, the origin pattern 111, and the light receiving element 823 are on the plane P1, even if the distance between the detection head 820 and the scale 110 changes, the origin pulse is not generated. It can be said that does not occur.

特表2008−503745号公報Special table 2008-503745 gazette 特開平7−318371号公報JP 7-318371 A

反射型の光学式エンコーダ800においては、光源121と受光素子823とが、平面P1上に乗るように製造されるのが理想である。なぜならば、前述のように光源121と受光素子823とが平面P1に乗っていれば、検出ヘッド820とスケール110との間隔が設計値から多少ずれたとしても、原点検出位置はずれないからである。しかし、製造誤差や組み立て時の調整誤差により、光源121と受光素子823とは平面P1上には乗らず、ずれが生じることがある。このずれを、軸ずれと呼ぶことにする。   In the reflective optical encoder 800, it is ideal that the light source 121 and the light receiving element 823 are manufactured so as to be on the plane P1. This is because, as described above, if the light source 121 and the light receiving element 823 are on the plane P1, even if the distance between the detection head 820 and the scale 110 slightly deviates from the design value, the origin detection position does not deviate. . However, due to manufacturing errors and adjustment errors during assembly, the light source 121 and the light receiving element 823 may not be on the plane P1 and may be displaced. This deviation is called an axis deviation.

図15〜図18を用いて、軸ずれをもった検出ヘッド820がスケール110上を動く場合に、原点パルスがどのように生成されるか説明する。図15において、スケール110の測長方向に垂直で、光源121が乗る平面をP2と、受光素子823の中心が乗る平面をP3とする。平面P2と平面P3とのスケール110測長方向の距離が、軸ずれ量Lとなる。   With reference to FIGS. 15 to 18, how the origin pulse is generated when the detection head 820 having an axis deviation moves on the scale 110 will be described. In FIG. 15, a plane perpendicular to the length measurement direction of the scale 110 and on which the light source 121 rides is P2, and a plane on which the center of the light receiving element 823 rides is P3. The distance in the length measurement direction of the scale 110 between the plane P2 and the plane P3 is the axis deviation amount L.

図15では、平面P3が原点パターン111に重なっている。なお、検出ヘッド820の位置は光源121の位置で代表させることとし、図15の位置をx=x3と表すことにする。図15の状態において、光源121からスケール110を経由して受光素子823に至る光線の経路を考えると、この経路は原点パターン111を通らない。図15中、この光線の経路を一点鎖線で示した。そのため、図18に示すように、原点パターン111の反射光のアナログ信号の強度は閾値を超えず、原点パルスは生成されない。   In FIG. 15, the plane P <b> 3 overlaps the origin pattern 111. The position of the detection head 820 is represented by the position of the light source 121, and the position in FIG. 15 is represented as x = x3. In the state of FIG. 15, considering the path of light rays from the light source 121 to the light receiving element 823 via the scale 110, this path does not pass through the origin pattern 111. In FIG. 15, the path of this light beam is indicated by a one-dot chain line. Therefore, as shown in FIG. 18, the intensity of the analog signal of the reflected light of the origin pattern 111 does not exceed the threshold value, and no origin pulse is generated.

図16では、原点パターン111が平面P2と平面P3との間にある。この図16の検出ヘッドの位置をx=x4と表すことにする。図16の状態において光源121から受光素子823に至る光線の経路を考えると、原点パターン111で反射された光が受光素子823に到達する。このため、図18に示すように、原点パターン111で反射された光が受光素子823に到達するので、受光信号強度が閾値を超え、原点パルスが生成される。   In FIG. 16, the origin pattern 111 is between the plane P2 and the plane P3. The position of the detection head in FIG. 16 is expressed as x = x4. In the state of FIG. 16, considering the path of light rays from the light source 121 to the light receiving element 823, the light reflected by the origin pattern 111 reaches the light receiving element 823. For this reason, as shown in FIG. 18, since the light reflected by the origin pattern 111 reaches the light receiving element 823, the intensity of the received light signal exceeds the threshold value, and the origin pulse is generated.

図17は、平面P2と原点とが重なっている状態を示す図である。この図17の検出ヘッド位置をx=x5と表すことにする。このとき、光源121からスケール110を経由して受光素子823に至る光線の経路は、原点パターン111からずれている。そのため、図18に示すように、原点パターン111の反射光のアナログ信号の強度は閾値を超えず、原点パルスは生成されない。   FIG. 17 is a diagram illustrating a state in which the plane P2 and the origin overlap each other. The detection head position in FIG. 17 is represented as x = x5. At this time, the light path from the light source 121 to the light receiving element 823 via the scale 110 is deviated from the origin pattern 111. Therefore, as shown in FIG. 18, the intensity of the analog signal of the reflected light of the origin pattern 111 does not exceed the threshold value, and no origin pulse is generated.

光源121と受光素子823との軸ずれがある場合には、軸ずれがゼロの場合と比較すると、原点パルスの生成位置にずれが生じる。しかし、軸ずれ量Lが一定であれば、軸ずれに起因する原点パルスの生成位置のずれ量は同じになるはずなので、適切に校正を行えばよいと考えられる。しかし、軸ずれがあると、検出ヘッド820とスケール110との間隔の変化によって原点検出位置も変動してしまうことに本発明者らは気づいた。   When there is an axial misalignment between the light source 121 and the light receiving element 823, the origin pulse generation position is deviated as compared with a case where the axial misalignment is zero. However, if the axis deviation amount L is constant, the deviation amount of the origin pulse generation position caused by the axis deviation should be the same, so it is considered that calibration should be performed appropriately. However, the present inventors have found that if there is an axis deviation, the origin detection position also varies due to a change in the distance between the detection head 820 and the scale 110.

図19〜図22を用いて、光源121と受光素子823との軸ずれがある場合に、検出ヘッド820とスケール110との間隔が変化したときの、原点パルスの生成位置の変化を説明する。図19〜図21においては、説明の都合上、インクリメンタルパターン検出部124は図示していない。   A change in the origin pulse generation position when the distance between the detection head 820 and the scale 110 changes when there is an axial deviation between the light source 121 and the light receiving element 823 will be described with reference to FIGS. 19 to 21, the incremental pattern detection unit 124 is not shown for convenience of explanation.

図19は、光源121と受光素子823と原点パターン111との位置関係を示す図である。図19は、図16の状態を光源121側から見た側面図である。この場合、図18に示すように、x=x4となるときに原点パルスが生成されるのは、前述の通りである。   FIG. 19 is a diagram showing a positional relationship among the light source 121, the light receiving element 823, and the origin pattern 111. FIG. 19 is a side view of the state of FIG. 16 viewed from the light source 121 side. In this case, as shown in FIG. 18, the origin pulse is generated when x = x4 as described above.

図20は、検出ヘッド820とスケール110との間隔が図19からΔDだけずれた状態を示す。図20を見てわかるように、検出ヘッド820とスケール110との間隔が変わると、x=x4の位置であっても、原点パターン111からの反射光が受光素子823に入射しなくなってしまう。   FIG. 20 shows a state in which the distance between the detection head 820 and the scale 110 is shifted from FIG. 19 by ΔD. As can be seen from FIG. 20, when the distance between the detection head 820 and the scale 110 changes, the reflected light from the origin pattern 111 does not enter the light receiving element 823 even at the position of x = x4.

検出ヘッド820とスケール110との間隔が、図19の状態からΔD変化した状態で、原点パターン111の位置を検出すると、この場合、図21及び図22に示すように、x=x4−Δxで原点パルスが生成されることになる。   When the position of the origin pattern 111 is detected in a state where the distance between the detection head 820 and the scale 110 has changed by ΔD from the state of FIG. 19, in this case, as shown in FIGS. 21 and 22, x = x4−Δx. An origin pulse is generated.

ちなみに、光源121と受光部822との高さが同じであれば、検出ヘッド820とスケール110との間隔が図19からずれたとしても、原点パターン111からの反射光は同じように受光素子823に入射する。しかし、組み付けスペースの都合上、光源121と受光部822とに段差が生じることがやむを得ない場合がある。   Incidentally, if the heights of the light source 121 and the light receiving unit 822 are the same, even if the distance between the detection head 820 and the scale 110 is deviated from FIG. 19, the reflected light from the origin pattern 111 is similarly received by the light receiving element 823. Is incident on. However, there may be a case where a step is generated between the light source 121 and the light receiving unit 822 due to the installation space.

上述のように、光源121と受光素子823に軸ずれがあり、光源121と受光素子823とが同じ高さにない状態において、検出ヘッド820とスケール110との間隔が変化すると、幾何学的な関係から原点パルスの生成位置にずれが生じるという問題がある。これは、ユーザーがエンコーダを取付けた時の間隔によって、原点の位置が変わることを意味する。   As described above, when the distance between the detection head 820 and the scale 110 changes in a state where the light source 121 and the light receiving element 823 are misaligned and the light source 121 and the light receiving element 823 are not at the same height, There is a problem that the origin pulse generation position is deviated from the relationship. This means that the position of the origin changes depending on the interval when the user attaches the encoder.

エンコーダ製造時において、光源121と受光素子823との軸ずれが十分小さくなるように検出ヘッド820を組み立てることにより、原点位置のずれをなくすことができる。しかし、高精度の組み立てを行う必要があるため、組み立ての手間がかかり、製造コストが高くなるという問題がある。   When the encoder is manufactured, the deviation of the origin position can be eliminated by assembling the detection head 820 so that the axial deviation between the light source 121 and the light receiving element 823 becomes sufficiently small. However, since it is necessary to assemble with high accuracy, there is a problem that it takes time and labor to assemble and the manufacturing cost increases.

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、組み立ての手間をかけずに、原点パルスの発生位置のずれを低減できる検出ヘッド及び光学式エンコーダを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a detection head and an optical encoder that can reduce the deviation of the generation position of the origin pulse without taking the time and effort of assembly. To do.

本発明にかかる検出ヘッドは、
光源と、
スケールの測長方向に複数の受光素子が配列された受光部と、
前記受光素子により検出されたアナログ信号から原点パルスを生成する原点パルス生成手段と、
を備えた検出ヘッドであって、
前記光源との軸ずれ量が最小である前記受光素子が選択されていることを特徴とする。
The detection head according to the present invention includes:
A light source;
A light receiving section in which a plurality of light receiving elements are arranged in the length measuring direction of the scale;
Origin pulse generating means for generating an origin pulse from the analog signal detected by the light receiving element;
A detection head comprising:
The light receiving element having a minimum amount of axial deviation from the light source is selected.

本発明にかかる光学式エンコーダは、
上述の検出ヘッドと、
原点パターンを有するスケールと、
を備える。
The optical encoder according to the present invention is:
The detection head described above;
A scale having an origin pattern;
Is provided.

本発明にかかる光学式エンコーダの調整方法は、
原点パターンを有するスケールと、
光源と、前記スケールの測長方向に複数の受光素子が配列された受光部と、前記受光素子により検出されたアナログ信号から原点パルスを生成する原点パルス生成手段と、を有する検出ヘッドと、
を備えた光学式エンコーダの調整方法であって、
1以上の前記受光素子を用いて、
2以上の異なる、前記スケールと前記検出ヘッドとの間隔で原点パルスを検出することにより、
前記光源との軸ずれ量が最小である前記受光素子を求めることを特徴とする。
The adjustment method of the optical encoder according to the present invention is as follows:
A scale having an origin pattern;
A detection head having a light source, a light receiving unit in which a plurality of light receiving elements are arranged in the length measuring direction of the scale, and an origin pulse generating unit that generates an origin pulse from an analog signal detected by the light receiving element;
A method for adjusting an optical encoder comprising:
Using one or more light receiving elements,
By detecting an origin pulse at an interval of two or more different scales and the detection head,
The light receiving element having a minimum amount of axial deviation from the light source is obtained.

本発明にかかる他の光学式エンコーダの調整方法は、
原点パターンを有するスケールと、
光源と、前記スケールの測長方向に複数の受光素子が配列された受光部と、前記受光素子により検出されたアナログ信号から原点パルスを生成する原点パルス生成手段と、を有する検出ヘッドと、
を備えた光学式エンコーダの調整方法であって、
前記検出ヘッドと前記原点パターンとの間隔を第1の間隔として原点パルスを生成し、前記原点パルスの生成位置を検出する工程と、
前記検出ヘッドと前記原点パターンとの間隔を変化させて、第2の間隔として原点パルスを生成し、前記原点パルスの生成位置を検出する工程と、
前記第1の間隔での原点パルスの生成位置と、前記第2の間隔での原点パルスの生成位置とから、前記検出ヘッドと前記原点パターンとの間隔を変化させた場合の原点パルスの移動量を算出する工程と、
前記光源と前記受光素子と前記原点パターンの幾何学的な関係と、前記原点パルスの移動量とから、前記光源と前記受光素子との軸ずれ量を算出する工程と、
算出された前記軸ずれ量から、前記光源との軸ずれ量が最小である前記受光素子を選択する工程と、
を有することを特徴とする。
Other optical encoder adjustment methods according to the present invention include:
A scale having an origin pattern;
A detection head having a light source, a light receiving unit in which a plurality of light receiving elements are arranged in the length measuring direction of the scale, and an origin pulse generating unit that generates an origin pulse from an analog signal detected by the light receiving element;
A method for adjusting an optical encoder comprising:
Generating an origin pulse with an interval between the detection head and the origin pattern as a first interval, and detecting a generation position of the origin pulse;
Changing an interval between the detection head and the origin pattern, generating an origin pulse as a second interval, and detecting a generation position of the origin pulse;
The amount of movement of the origin pulse when the interval between the detection head and the origin pattern is changed from the origin pulse generation position at the first interval and the origin pulse generation position at the second interval. Calculating
Calculating the amount of axial deviation between the light source and the light receiving element from the geometric relationship between the light source, the light receiving element and the origin pattern, and the amount of movement of the origin pulse;
A step of selecting the light receiving element having the smallest amount of axial deviation with respect to the light source from the calculated amount of axial deviation;
It is characterized by having.

本発明によれば、組み立ての手間をかけずに、原点パルスの発生位置のずれを低減できる検出ヘッド及び光学式エンコーダを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the detection head and optical encoder which can reduce the shift | offset | difference of the origin pulse generation position can be provided, without taking the effort of an assembly.

実施の形態1にかかる光学式エンコーダの構成を示す斜視図である。1 is a perspective view illustrating a configuration of an optical encoder according to a first embodiment. 実施の形態1にかかる光学式エンコーダの調整方法を示すフローチャートの前半である。6 is a first half of a flowchart illustrating an adjustment method of the optical encoder according to the first embodiment. 実施の形態1にかかる光学式エンコーダの調整方法を示すフローチャートの後半である。FIG. 5B is the second half of the flowchart showing the adjustment method of the optical encoder according to the first embodiment. 実施の形態1にかかる光学式エンコーダの受光部をスケールの側から見た図である。It is the figure which looked at the light-receiving part of the optical encoder concerning Embodiment 1 from the scale side. 実施の形態1にかかる光学式エンコーダの、検出ヘッドとスケールとの間隔を設計値としたときの、光源と受光素子と原点パターンとの位置関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a positional relationship among a light source, a light receiving element, and an origin pattern when the distance between the detection head and the scale is a design value of the optical encoder according to the first embodiment. 実施の形態1にかかる光学式エンコーダにおいて、検出ヘッドとスケールとの間隔を設計値としたときの、出力される信号を示す図である。In the optical encoder according to the first exemplary embodiment, it is a diagram illustrating an output signal when the distance between the detection head and the scale is a design value. 実施の形態1にかかる光学式エンコーダの、検出ヘッドとスケールとの間隔を設計値からずらしたときの、光源と受光素子と原点パターンとの位置関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a positional relationship among a light source, a light receiving element, and an origin pattern when the distance between a detection head and a scale is shifted from a design value in the optical encoder according to the first embodiment. 実施の形態1にかかる光学式エンコーダにおいて、検出ヘッドとスケールとの間隔を設計値からずらしたときの、出力される信号を示す図である。In the optical encoder according to the first embodiment, it is a diagram illustrating an output signal when an interval between a detection head and a scale is shifted from a design value. 従来の光学式エンコーダにおいて、検出ヘッドがスケール上を動く様子を示す第1の斜視図である。In the conventional optical encoder, it is a 1st perspective view which shows a mode that a detection head moves on a scale. 従来の光学式エンコーダにおいて、検出ヘッドがスケール上を動く様子を示す第2の斜視図である。In the conventional optical encoder, it is a 2nd perspective view which shows a mode that a detection head moves on a scale. 従来の光学式エンコーダにおいて、検出ヘッドとスケールとの間隔を設計値としたときの、出力される信号を示す図である。In the conventional optical encoder, it is a figure which shows the signal output when the space | interval of a detection head and a scale is made into a design value. 従来の光学式エンコーダにおいて、検出ヘッドとスケールとの間隔を設計値としたときの、光源と受光素子と原点パターンとの位置関係を示す図である。In the conventional optical encoder, it is a figure which shows the positional relationship of a light source, a light receiving element, and an origin pattern when the space | interval of a detection head and a scale is made into a design value. 従来の光学式エンコーダにおいて、検出ヘッドとスケールとの間隔を設計値からずらしたときの、光源と受光素子と原点パターンとの位置関係を示す図である。In the conventional optical encoder, it is a figure which shows the positional relationship of a light source, a light receiving element, and an origin pattern when the space | interval of a detection head and a scale has shifted | deviated from the design value. 従来の光学式エンコーダにおいて、検出ヘッドとスケールとの間隔を設計値からずらしたときの、出力される信号を示す図である。In the conventional optical encoder, it is a figure which shows the signal output when the space | interval of a detection head and a scale has shifted | deviated from the design value. 従来の光学式エンコーダにおいて、光源と受光素子との軸ずれがある場合に、検出ヘッドがスケール上を動く様子を示す第1の斜視図である。In the conventional optical encoder, it is a 1st perspective view which shows a mode that a detection head moves on a scale when there exists an axial shift of a light source and a light receiving element. 従来の光学式エンコーダにおいて、光源と受光素子との軸ずれがある場合に、検出ヘッドがスケール上を動く様子を示す第2の斜視図である。In the conventional optical encoder, it is a 2nd perspective view which shows a mode that a detection head moves on a scale, when there exists an axial shift of a light source and a light receiving element. 従来の光学式エンコーダにおいて、光源と受光素子との軸ずれがある場合に、検出ヘッドがスケール上を動く様子を示す第3の斜視図である。In the conventional optical encoder, it is a 3rd perspective view which shows a mode that a detection head moves on a scale when there exists an axial shift of a light source and a light receiving element. 従来の光学式エンコーダにおいて、光源と受光素子との軸ずれがある場合に、検出ヘッドとスケールとの間隔を設計値としたときの、出力される信号を示す図である。In the conventional optical encoder, it is a figure which shows the signal output when the space | interval of a detection head and a scale is made into a design value when there exists an axial shift of a light source and a light receiving element. 従来の光学式エンコーダにおいて、光源と受光素子との軸ずれがある場合に、検出ヘッドとスケールとの間隔を設計値としたときの、光源と受光素子と原点パターンとの位置関係を示す図である。In a conventional optical encoder, when the light source and the light receiving element are misaligned, the positional relationship between the light source, the light receiving element, and the origin pattern when the distance between the detection head and the scale is a design value. is there. 従来の光学式エンコーダにおいて、原点パターンの測長方向の位置を変えずに検出ヘッドとスケールとの間隔を図19からずらしたときに、原点パターンで反射された光が受光素子に入射する状態を示す図である。In a conventional optical encoder, when the distance between the detection head and the scale is shifted from FIG. 19 without changing the position of the origin pattern in the length measuring direction, the light reflected by the origin pattern enters the light receiving element. FIG. 従来の光学式エンコーダにおいて、検出ヘッドとスケールとの間隔が図19からずれたときに、原点パターンで反射された光が受光素子に入射する状態を示す図である。FIG. 20 is a diagram illustrating a state in which light reflected by an origin pattern is incident on a light receiving element when a distance between a detection head and a scale is deviated from FIG. 19 in a conventional optical encoder. 従来の光学式エンコーダにおいて、光源と受光素子との軸ずれがある場合に、検出ヘッドとスケールとの間隔を設計値からずらしたときの、出力される信号を示す図である。In the conventional optical encoder, it is a figure which shows the signal output when the space | interval of a detection head and a scale has shifted | deviated from the design value, when there exists an axial shift of a light source and a light receiving element.

[実施の形態1]
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、実施の形態1にかかる光学式エンコーダ100の構成を示す斜視図である。光学式エンコーダ100は、インクリメンタル型光学式エンコーダである。光学式エンコーダ100は、スケール110と、検出ヘッド120とを備え、スケール110に対する検出ヘッド120の相対移動量を検出する。
[Embodiment 1]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration of an optical encoder 100 according to the first embodiment. The optical encoder 100 is an incremental optical encoder. The optical encoder 100 includes a scale 110 and a detection head 120, and detects a relative movement amount of the detection head 120 with respect to the scale 110.

スケール110は、インクリメンタルスケールであり、原点パターン111とインクリメンタルパターン112とを有する。スケール110の長手方向が測長方向である。
検出ヘッド120は、光源121と、受光部122と、インクリメンタルパターン検出部124と、信号処理部130と、を備える。なお、図1では検出ヘッド120の筐体は省略した。光源121と、原点パターン111と、受光部122とは、スケール110の測長方向に垂直な同一の平面上に乗るような設計となっている。
光源121は、発散光を発する。例えば、LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)を用いることができる。
The scale 110 is an incremental scale, and has an origin pattern 111 and an incremental pattern 112. The longitudinal direction of the scale 110 is the length measuring direction.
The detection head 120 includes a light source 121, a light receiving unit 122, an incremental pattern detection unit 124, and a signal processing unit 130. In FIG. 1, the casing of the detection head 120 is omitted. The light source 121, the origin pattern 111, and the light receiving unit 122 are designed to ride on the same plane perpendicular to the length measurement direction of the scale 110.
The light source 121 emits divergent light. For example, an LED (Light Emitting Diode) can be used.

受光部122は、原点パターン111により反射された光を受光する。受光部122には、2以上の受光素子123が配列されている。受光素子123の配列方向は測長方向に平行である。受光部122は、測長方向に長さをもつ。そして、光源121と受光部122とを検出ヘッド120に組み付ける際に組み付け誤差があったとしても、複数ある受光素子123の少なくとも一つは光源121に対して軸ずれがない位置にくるようになっている。複数の受光素子123の中から、最適な受光素子123を一つ選択して用いることができる。   The light receiving unit 122 receives the light reflected by the origin pattern 111. In the light receiving unit 122, two or more light receiving elements 123 are arranged. The arrangement direction of the light receiving elements 123 is parallel to the length measuring direction. The light receiving unit 122 has a length in the length measuring direction. Even if there is an assembly error when the light source 121 and the light receiving unit 122 are assembled to the detection head 120, at least one of the plurality of light receiving elements 123 comes to a position where there is no axial deviation with respect to the light source 121. ing. One optimal light receiving element 123 can be selected from a plurality of light receiving elements 123 and used.

最適な一の受光素子123を選択して用いるには、種々の方法が考えられる。受光素子123が並ぶ基板上で、使用したい受光素子123に配線をはんだ付けにより接続し、受光素子123を選択してもよい。また、マイコンを組み込み、外部からの切り替え指令に従って受光素子123を選択できるようにしてもよい。
選択された受光素子123は、スケール110上の原点パターン111からの反射光を検出して、アナログ信号に変換する。なお、最適な一の受光素子123を選択する方法は具体的に後述する。
Various methods are conceivable for selecting and using the optimum single light receiving element 123. On the substrate on which the light receiving elements 123 are arranged, the light receiving elements 123 may be selected by connecting wires to the light receiving elements 123 to be used by soldering. Further, a microcomputer may be incorporated so that the light receiving element 123 can be selected in accordance with an external switching command.
The selected light receiving element 123 detects the reflected light from the origin pattern 111 on the scale 110 and converts it into an analog signal. A method for selecting the optimum light receiving element 123 will be specifically described later.

インクリメンタルパターン検出部124は、インクリメンタルパターン112により反射された光を受光して、インクリメンタルパターン112に対応する周期的信号を検出する。検出ヘッド120が移動したときの周期的信号の変化から、検出ヘッド120の相対的な移動量を検出できる。   The incremental pattern detection unit 124 receives the light reflected by the incremental pattern 112 and detects a periodic signal corresponding to the incremental pattern 112. The relative movement amount of the detection head 120 can be detected from the change in the periodic signal when the detection head 120 moves.

信号処理部130は、原点パルス生成手段131と、受光素子選択処理部140と、を備える。
受光素子選択処理部140は、原点パルス移動量演算手段141と、軸ずれ量演算手段142と、軸ずれ最小受光素子選択手段143と、を備える。原点パルス移動量演算手段141と、軸ずれ量演算手段142と、軸ずれ最小受光素子選択手段143の具体的な動作は、図2及び図3のフローチャートの中で説明する。
図2及び図3は、光学式エンコーダ100の調整方法を示すフローチャートである。具体的には、複数ある受光素子123のうちから最適の一を選択するための手順を示す。
The signal processing unit 130 includes an origin pulse generation unit 131 and a light receiving element selection processing unit 140.
The light receiving element selection processing unit 140 includes an origin pulse movement amount calculating unit 141, an axis deviation amount calculating unit 142, and an axis deviation minimum light receiving element selecting unit 143. The specific operations of the origin pulse movement amount calculation means 141, the axis deviation amount calculation means 142, and the axis deviation minimum light receiving element selection means 143 will be described in the flowcharts of FIGS.
2 and 3 are flowcharts showing an adjustment method of the optical encoder 100. FIG. Specifically, a procedure for selecting an optimum one from a plurality of light receiving elements 123 will be described.

光学式エンコーダ100の調整においては、検出ヘッド120とスケール110との間隔及び位置関係を変化させながら、原点パルスの移動量を評価する。検出ヘッド120とスケール110との間隔及び位置関係を変化させるにあたっては、位置調整治具を用いる(不図示)。位置調整治具は、検出ヘッド120とスケール110との間隔(z方向)を変化させる機構と、検出ヘッド120を測長方向(x方向)に移動させる機構を有する。また、x方向及びz方向の変位は、変位センサにより測定する。   In the adjustment of the optical encoder 100, the movement amount of the origin pulse is evaluated while changing the distance and the positional relationship between the detection head 120 and the scale 110. In changing the distance and the positional relationship between the detection head 120 and the scale 110, a position adjusting jig is used (not shown). The position adjustment jig has a mechanism for changing the distance (z direction) between the detection head 120 and the scale 110 and a mechanism for moving the detection head 120 in the length measurement direction (x direction). Further, the displacement in the x direction and the z direction is measured by a displacement sensor.

図4は、受光部122をスケール110の側から見た図である。受光部122上に配置された複数の受光素子のうち、受光素子123(a)〜123(g)を示している。当初の基準となる受光素子は123(a)である。受光素子123(a)を基準として、−x方向に隣接する受光素子を123(b)、+x方向に隣接する受光素子を123(c)とする。受光素子123(a)は、受光部122の測長方向の中心に配置された受光素子である。設計値においては、光源121と受光素子123(a)とが、スケール110の測長方向に垂直な平面上にのるようになっている。   FIG. 4 is a view of the light receiving unit 122 as viewed from the scale 110 side. Of the plurality of light receiving elements arranged on the light receiving unit 122, the light receiving elements 123 (a) to 123 (g) are shown. The initial reference light receiving element is 123 (a). With reference to the light receiving element 123 (a), a light receiving element adjacent in the −x direction is 123 (b), and a light receiving element adjacent in the + x direction is 123 (c). The light receiving element 123 (a) is a light receiving element disposed at the center in the length measuring direction of the light receiving unit 122. In the design value, the light source 121 and the light receiving element 123 (a) are placed on a plane perpendicular to the length measurement direction of the scale 110.

しかし、実際の組み付け後には受光素子123(a)と光源121との間に軸ずれが生じ、両者はスケール110の測長方向に垂直な一の平面上にはのらない。図1において光源121は平面P1に、受光素子123(a)は平面P2にのっているとする。   However, after actual assembly, an axis deviation occurs between the light receiving element 123 (a) and the light source 121, and they do not lie on one plane perpendicular to the length measurement direction of the scale 110. In FIG. 1, it is assumed that the light source 121 is on the plane P1, and the light receiving element 123 (a) is on the plane P2.

図5は、光学式エンコーダ100を光源121の側から見た図である(図1中の矢印Vから見た図に相当する。)。図5においては、説明の都合上、インクリメンタルパターン検出部124は図示していない。このとき、光源121とスケール110との間隔はD1、スケール110と受光部122との間隔はD2である。受光部122上の隣り合う3つの受光素子123(a)〜123(c)を用いて、調整を行う。   FIG. 5 is a view of the optical encoder 100 viewed from the light source 121 side (corresponding to a view viewed from the arrow V in FIG. 1). In FIG. 5, the incremental pattern detection unit 124 is not shown for convenience of explanation. At this time, the distance between the light source 121 and the scale 110 is D1, and the distance between the scale 110 and the light receiving unit 122 is D2. Adjustment is performed using the three adjacent light receiving elements 123 (a) to 123 (c) on the light receiving unit 122.

図2及び図3の流れに沿って、光学式エンコーダ100の調整方法を説明する。
まず、検出ヘッド120とスケール110との間隔を設計値として、受光素子123(a)〜123(c)を原点パルス生成手段131に接続する(ST201)。その後、検出ヘッド120をスケール110の測長方向に相対移動させる(ST202)。
The adjustment method of the optical encoder 100 will be described along the flow of FIGS.
First, the light receiving elements 123 (a) to 123 (c) are connected to the origin pulse generating means 131 using the interval between the detection head 120 and the scale 110 as a design value (ST201). Thereafter, the detection head 120 is relatively moved in the length measuring direction of the scale 110 (ST202).

受光素子123(a)〜123(c)は、原点パターン111からの反射光を受光し、それぞれ原点パルス生成手段131でパルスを生成する。そして、受光素子123(a)〜123(c)のそれぞれについて、生成された原点パルスの生成位置を検出する(ST203)。このときの、受光素子123(a)における原点パルスの生成位置をx=x1aと、受光素子123(b)における原点パルスの生成位置をx=x1bと、受光素子123(c)における原点パルスの生成位置をx=x1cとする。図6は、受光素子123(a)において発生したアナログ信号と、このアナログ信号から生成された原点パルスを示す図である。   The light receiving elements 123 (a) to 123 (c) receive the reflected light from the origin pattern 111 and generate pulses by the origin pulse generator 131. Then, the generation position of the generated origin pulse is detected for each of the light receiving elements 123 (a) to 123 (c) (ST203). At this time, the origin pulse generation position in the light receiving element 123 (a) is x = x1a, the origin pulse generation position in the light receiving element 123 (b) is x = x1b, and the origin pulse generation position in the light receiving element 123 (c) is Let the generation position be x = x1c. FIG. 6 is a diagram showing an analog signal generated in the light receiving element 123 (a) and an origin pulse generated from the analog signal.

次に、受光素子123(a)、123(b)、123(c)での原点パルスの生成位置x1a〜x1cを、原点パルス移動量演算手段141に記憶する(ST204)。
次に、検出ヘッド120とスケール110との間隔を、治具を用いてΔD変化させる(ST205)。変動量ΔDは正確に計測する必要はない。そして、検出ヘッド120とスケール110との間隔をΔD変化させた状態で、検出ヘッド120をスケール110の測長方向に相対移動させる(ST206)。
Next, the origin pulse generation positions x1a to x1c at the light receiving elements 123 (a), 123 (b), and 123 (c) are stored in the origin pulse movement amount calculation means 141 (ST204).
Next, the distance between the detection head 120 and the scale 110 is changed by ΔD using a jig (ST205). The fluctuation amount ΔD does not need to be measured accurately. Then, with the distance between the detection head 120 and the scale 110 changed by ΔD, the detection head 120 is relatively moved in the length measurement direction of the scale 110 (ST206).

その後、再び原点パルスを生成し、受光素子123(a)〜123(c)のそれぞれについて原点パルスの生成位置を検出する(ST207)。このときの、受光素子123(a)における原点パルスの生成位置をx=x2aと、受光素子123(b)における原点パルスの生成位置をx=x2bと、受光素子123(c)における原点パルスの生成位置をx=x2cとする。   Thereafter, the origin pulse is generated again, and the origin pulse generation position is detected for each of the light receiving elements 123 (a) to 123 (c) (ST207). At this time, the origin pulse generation position in the light receiving element 123 (a) is x = x2a, the origin pulse generation position in the light receiving element 123 (b) is x = x2b, and the origin pulse generation position in the light receiving element 123 (c) is Let the generation position be x = x2c.

図7に示すように、この場合、光源121とスケール110との間隔はD1+ΔD、スケール110と受光部122との間隔はD2+ΔDである。受光素子123(a)、123(b)、123(c)における原点パルスの生成位置x2a〜x2cを、原点パルス移動量演算手段141に記憶する(ST208)。図7においては、図5と同様に、説明の都合上、インクリメンタルパターン検出部124は図示していない。   As shown in FIG. 7, in this case, the distance between the light source 121 and the scale 110 is D1 + ΔD, and the distance between the scale 110 and the light receiving unit 122 is D2 + ΔD. The origin pulse generation positions x2a to x2c in the light receiving elements 123 (a), 123 (b), 123 (c) are stored in the origin pulse movement amount calculation means 141 (ST208). In FIG. 7, as in FIG. 5, the incremental pattern detection unit 124 is not shown for convenience of explanation.

次に、原点パルス移動量演算手段141は、設計値の間隔での原点パルスの生成位置x1a〜x1cと、設計値からΔDずれた間隔での原点パルスの生成位置x2a〜x2cとから、検出ヘッド120とスケール110の間隔をΔD変化させた場合の原点パルスの移動量を算出する(ST209)。図8は、検出ヘッド120とスケール110との間隔を設計値からずらしたときの、受光素子123(a)から出力される信号を示す図である。   Next, the origin pulse movement amount calculation means 141 detects the origin head from the origin pulse generation positions x1a to x1c at the design value interval and the origin pulse generation positions x2a to x2c at an interval shifted by ΔD from the design value. The movement amount of the origin pulse when the distance between 120 and scale 110 is changed by ΔD is calculated (ST209). FIG. 8 is a diagram illustrating a signal output from the light receiving element 123 (a) when the interval between the detection head 120 and the scale 110 is shifted from the design value.

このとき、基準となる受光素子123(a)を用いた場合の原点パルスの移動量をXA、受光素子123(b)を用いた場合の原点パルスの移動量をXB、受光素子123(c)を用いた場合の原点パルスの移動量をXCとする。XA=x2a−x1a、XB=x2b−x1b、XC=x2c−x1cと表せる。   At this time, the movement amount of the origin pulse when the reference light receiving element 123 (a) is used is XA, the movement amount of the origin pulse when the light receiving element 123 (b) is used is XB, and the light receiving element 123 (c). Let XC be the amount of movement of the origin pulse when using. XA = x2a-x1a, XB = x2b-x1b, XC = x2c-x1c.

次に、軸ずれ量演算手段142は、光源121、原点パターン111、及び受光素子123の幾何学的な関係と、原点パルスの移動量XA〜XCから、光源121と受光素子123(a)との軸ずれ量Lを算出する(ST210)。
受光素子123のピッチをPとすると、軸ずれ量Lについて、以下の式(1)が成り立つ。
Next, the axis deviation amount calculation means 142 calculates the light source 121, the light receiving element 123 (a), and the geometric relationship between the light source 121, the origin pattern 111, and the light receiving element 123, and the movement amounts XA to XC of the origin pulse. Is calculated (ST210).
When the pitch of the light receiving elements 123 is P, the following formula (1) is established for the axis deviation amount L.

Figure 2015017916
Figure 2015017916

次に、軸ずれ最小受光素子選択手段143は、算出された軸ずれ量から、光源121と受光素子123と軸ずれが最も少なくなるように、光源121を通るスケール110に垂直な平面に最も近い受光素子123を選択する(ST211)。図5においては、光源の真下にある受光素子123(h)が選択される。   Next, the minimum misalignment light receiving element selection unit 143 is closest to a plane perpendicular to the scale 110 passing through the light source 121 so that the misalignment between the light source 121 and the light receiving element 123 is minimized based on the calculated misalignment amount. The light receiving element 123 is selected (ST211). In FIG. 5, the light receiving element 123 (h) directly under the light source is selected.

以上、説明したように、本発明にかかる光学式エンコーダ100では、受光部122上の複数の受光素子123の中から最適な受光素子を選択することにより、光源121と受光素子123との軸ずれを低減できる。製品出荷段階で軸ずれがない受光素子123を選択するようにしておけば、その後にユーザーの組み付けにより検出ヘッド120とスケール110との間隔が所期の値からずれたとしても、原点位置はずれない。したがって、ユーザーは原点校正しなくてもよい。   As described above, in the optical encoder 100 according to the present invention, by selecting an optimum light receiving element from among the plurality of light receiving elements 123 on the light receiving unit 122, the axis shift between the light source 121 and the light receiving element 123 is performed. Can be reduced. If the light receiving element 123 having no axis deviation is selected at the time of product shipment, even if the interval between the detection head 120 and the scale 110 is deviated from an intended value by the user's assembly after that, the origin position does not deviate. . Therefore, the user does not have to perform home calibration.

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。上記実施形態では適当な3つの受光素子から最適な受光素子を演算で求めたが、これに限られない。例えば、全ての受光素子について、ひとつひとつ試していけば最適な受光素子を見つけることができる。さらに、受光素子123(a)を基準としたが、基準はどの受光素子でもよく、受光素子123(b)や123(c)を基準としてもよい。また、本発明は、リニアエンコーダに限定されるものではなく、ロータリーエンコーダにも適用することができる。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. In the above embodiment, the optimum light receiving element is obtained from the appropriate three light receiving elements by calculation, but the present invention is not limited to this. For example, if all the light receiving elements are tried one by one, an optimum light receiving element can be found. Furthermore, although the light receiving element 123 (a) is used as a reference, the reference may be any light receiving element, and the light receiving element 123 (b) or 123 (c) may be used as a reference. In addition, the present invention is not limited to a linear encoder, but can also be applied to a rotary encoder.

100 光学式エンコーダ
110 スケール
111 原点パターン
112 インクリメンタルパターン
120 検出ヘッド
121 光源
122 受光部
123 受光素子
124 インクリメンタルパターン検出部
130 信号処理部
131 原点パルス生成手段
140 受光素子選択処理部
141 原点パルス移動量演算手段
142 軸ずれ量演算手段
143 軸ずれ最小受光素子選択手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Optical encoder 110 Scale 111 Origin pattern 112 Incremental pattern 120 Detection head 121 Light source 122 Light receiving part 123 Light receiving element 124 Incremental pattern detection part 130 Signal processing part 131 Origin pulse generation means 140 Photoreception element selection processing part 141 Origin pulse movement amount calculation means 142 Axis deviation amount calculation means 143 Axis deviation minimum light receiving element selection means

Claims (4)

光源と、
スケールの測長方向に複数の受光素子が配列された受光部と、
前記受光素子により検出されたアナログ信号から原点パルスを生成する原点パルス生成手段と、
を備えた検出ヘッドであって、
前記光源との軸ずれ量が最小である前記受光素子が選択されていることを特徴とする
検出ヘッド。
A light source;
A light receiving section in which a plurality of light receiving elements are arranged in the length measuring direction of the scale;
Origin pulse generating means for generating an origin pulse from the analog signal detected by the light receiving element;
A detection head comprising:
The detection head, wherein the light receiving element having a minimum amount of axial deviation from the light source is selected.
請求項1に記載の検出ヘッドと、
原点パターンを有するスケールと、
を備える
光学式エンコーダ。
A detection head according to claim 1;
A scale having an origin pattern;
An optical encoder comprising:
原点パターンを有するスケールと、
光源と、前記スケールの測長方向に複数の受光素子が配列された受光部と、前記受光素子により検出されたアナログ信号から原点パルスを生成する原点パルス生成手段と、を有する検出ヘッドと、
を備えた光学式エンコーダの調整方法であって、
1以上の前記受光素子を用いて、
2以上の異なる、前記スケールと前記検出ヘッドとの間隔で原点パルスを検出することにより、
前記光源との軸ずれ量が最小である前記受光素子を求めることを特徴とする
光学式エンコーダの調整方法。
A scale having an origin pattern;
A detection head having a light source, a light receiving unit in which a plurality of light receiving elements are arranged in the length measuring direction of the scale, and an origin pulse generating unit that generates an origin pulse from an analog signal detected by the light receiving element;
A method for adjusting an optical encoder comprising:
Using one or more light receiving elements,
By detecting an origin pulse at an interval of two or more different scales and the detection head,
A method for adjusting an optical encoder, comprising: obtaining the light receiving element having a minimum amount of axial deviation from the light source.
原点パターンを有するスケールと、
光源と、前記スケールの測長方向に複数の受光素子が配列された受光部と、前記受光素子により検出されたアナログ信号から原点パルスを生成する原点パルス生成手段と、を有する検出ヘッドと、
を備えた光学式エンコーダの調整方法であって、
前記検出ヘッドと前記原点パターンとの間隔を第1の間隔として原点パルスを生成し、前記原点パルスの生成位置を検出する工程と、
前記検出ヘッドと前記原点パターンとの間隔を変化させて、第2の間隔として原点パルスを生成し、前記原点パルスの生成位置を検出する工程と、
前記第1の間隔での原点パルスの生成位置と、前記第2の間隔での原点パルスの生成位置とから、前記検出ヘッドと前記原点パターンとの間隔を変化させた場合の原点パルスの移動量を算出する工程と、
前記光源と前記受光素子と前記原点パターンの幾何学的な関係と、前記原点パルスの移動量とから、前記光源と前記受光素子との軸ずれ量を算出する工程と、
算出された前記軸ずれ量から、前記光源との軸ずれ量が最小である前記受光素子を選択する工程と、
を有することを特徴とする
光学式エンコーダの調整方法。
A scale having an origin pattern;
A detection head having a light source, a light receiving unit in which a plurality of light receiving elements are arranged in the length measuring direction of the scale, and an origin pulse generating unit that generates an origin pulse from an analog signal detected by the light receiving element;
A method for adjusting an optical encoder comprising:
Generating an origin pulse with an interval between the detection head and the origin pattern as a first interval, and detecting a generation position of the origin pulse;
Changing an interval between the detection head and the origin pattern, generating an origin pulse as a second interval, and detecting a generation position of the origin pulse;
The amount of movement of the origin pulse when the interval between the detection head and the origin pattern is changed from the origin pulse generation position at the first interval and the origin pulse generation position at the second interval. Calculating
Calculating the amount of axial deviation between the light source and the light receiving element from the geometric relationship between the light source, the light receiving element and the origin pattern, and the amount of movement of the origin pulse;
A step of selecting the light receiving element having the smallest amount of axial deviation with respect to the light source from the calculated amount of axial deviation;
A method for adjusting an optical encoder, comprising:
JP2013145947A 2013-07-12 2013-07-12 Detection head, optical encoder, and adjustment method of optical encoder Active JP6271174B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013145947A JP6271174B2 (en) 2013-07-12 2013-07-12 Detection head, optical encoder, and adjustment method of optical encoder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013145947A JP6271174B2 (en) 2013-07-12 2013-07-12 Detection head, optical encoder, and adjustment method of optical encoder

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015017916A true JP2015017916A (en) 2015-01-29
JP6271174B2 JP6271174B2 (en) 2018-01-31

Family

ID=52439033

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013145947A Active JP6271174B2 (en) 2013-07-12 2013-07-12 Detection head, optical encoder, and adjustment method of optical encoder

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6271174B2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63135222U (en) * 1987-02-27 1988-09-05
JP2010048833A (en) * 2003-05-16 2010-03-04 Mitsutoyo Corp Photoelectric encoder
JP2011064459A (en) * 2009-09-15 2011-03-31 Panasonic Corp Correction circuit of encoder signal
JP2011237269A (en) * 2010-05-10 2011-11-24 Mitsutoyo Corp Photoelectric encoder
JP2012167949A (en) * 2011-02-10 2012-09-06 Yaskawa Electric Corp Encoder, optical module and servo system
JP2013019800A (en) * 2011-07-12 2013-01-31 Olympus Corp Optical encoder

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63135222U (en) * 1987-02-27 1988-09-05
JP2010048833A (en) * 2003-05-16 2010-03-04 Mitsutoyo Corp Photoelectric encoder
JP2011064459A (en) * 2009-09-15 2011-03-31 Panasonic Corp Correction circuit of encoder signal
JP2011237269A (en) * 2010-05-10 2011-11-24 Mitsutoyo Corp Photoelectric encoder
JP2012167949A (en) * 2011-02-10 2012-09-06 Yaskawa Electric Corp Encoder, optical module and servo system
JP2013019800A (en) * 2011-07-12 2013-01-31 Olympus Corp Optical encoder

Also Published As

Publication number Publication date
JP6271174B2 (en) 2018-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5318212B2 (en) How to index an optical encoder
JP5147367B2 (en) Encoder
JP6207154B2 (en) Scale, displacement detection device, lens device, imaging system, and assembly device
JP4150337B2 (en) Position measuring device
JP6400036B2 (en) Position detection device, machine tool, and exposure device
JP5128368B2 (en) Scale and encoder for encoder
US10190892B2 (en) Encoder
JP7181808B2 (en) Optical position measuring device
US10190893B2 (en) Encoder
JP6271174B2 (en) Detection head, optical encoder, and adjustment method of optical encoder
JP6875923B2 (en) Scale device and biaxial displacement detector
JP2015194365A (en) Reflection-type encoder
US9534936B2 (en) Reference signal generation apparatus and reference signal generation system
JP6261380B2 (en) Optical encoder
JP2020193929A (en) Optical encoder
KR101377687B1 (en) Optical encoder mixed incremental type and absolute type
US10088341B2 (en) Photoelectric encoder
WO2018008393A1 (en) Laser radar device
KR101323165B1 (en) Apparatus of detecting zero point for optical encoder using random code
JP6061725B2 (en) Position detector
JP2018044782A (en) Photoelectric encoder
WO2015004826A1 (en) Displacement measurement device and displacement measurement method
JP2986023B2 (en) Displacement sensor
JP2002122419A (en) Flatness measuring device
JP2016205854A (en) Linear gauge sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160610

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170314

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170328

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170428

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170808

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170823

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171226

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171227

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6271174

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250