JP2016205855A - Rotary encoder - Google Patents

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洋志 吉越
Hiroshi Yoshikoshi
洋志 吉越
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary encoder with which it is possible to adjust a measurement resolution and an optical detection diameter without changing a detection element.SOLUTION: A rotary encoder 1 comprises a rotor 8 secured to a shaft 5 and provided in a pattern having contiguous slits with a prescribed pitch distance, and a detection element 9 for detecting a movement in a direction perpendicular to the direction of the slits among movements of the pattern and secured in a prescribed relative direction to the direction of the slits, the pattern of the slits being provided in a direction inclined by a prescribed angle from a direction perpendicular to the movement direction of the rotor 8, the detection element 9 being secured in a direction that approximately matches the direction of the slits.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、ロータリエンコーダに関する。   The present invention relates to a rotary encoder.

従来、シャフトに固定されたスリットロータに照射した光の透過光を検出素子が検出することにより、シャフトの回転変位を測定するロータリエンコーダが知られている。また、ロータに反射部と非反射部のパターンを交互に形成し、照射した光の反射光を検出素子で検出することでシャフトの回転変位を測定するロータリエンコーダも知られている（例えば、特許文献１参照）。   2. Description of the Related Art Conventionally, a rotary encoder that measures rotational displacement of a shaft by detecting a transmitted light of light irradiated on a slit rotor fixed to the shaft is known. There is also known a rotary encoder that measures the rotational displacement of a shaft by alternately forming a pattern of a reflection part and a non-reflection part on a rotor and detecting reflected light of irradiated light by a detection element (for example, a patent) Reference 1).

特開平０６−３４７２９１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-347291

しかしながら、ロータに設けられるスリットのパターンは、検出素子が定める仕様によりピッチ距離が限定されていた。このため、ロータリエンコーダの測定分解能は、検出素子が配置される円周の直径（光学検出直径）を変えて１周のパルス数を増減することにより調整されていた。
したがって、光学検出直径の下限及び上限によって測定分解能の調整には制限があった。また、検出素子及び測定分解能を変えずに光学検出直径を調整することは難しかった。 However, the pitch distance of the slit pattern provided in the rotor is limited by the specification determined by the detection element. For this reason, the measurement resolution of the rotary encoder has been adjusted by changing the diameter of the circumference (optical detection diameter) where the detection element is arranged to increase or decrease the number of pulses per revolution.
Therefore, the adjustment of the measurement resolution is limited by the lower limit and the upper limit of the optical detection diameter. In addition, it is difficult to adjust the optical detection diameter without changing the detection element and the measurement resolution.

本発明は、検出素子を変えずに測定分解能及び光学検出直径を調整可能なロータリエンコーダを提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the rotary encoder which can adjust a measurement resolution and an optical detection diameter, without changing a detection element.

本発明に係るロータリエンコーダは、回転軸に固定され、所定のピッチ距離でスリットが連続したパターンで設けられたロータと、前記スリットの向きに対して所定の相対方向に固定され、前記パターンの移動量のうち前記スリットの向きと垂直な方向への移動量を検出する検出素子と、を備え、前記スリットのパターンは、前記ロータの移動方向に対して垂直な方向から所定の角度傾けた向きに設けられる。   The rotary encoder according to the present invention is fixed to a rotating shaft and provided with a pattern in which slits are continuous at a predetermined pitch distance, and is fixed in a predetermined relative direction with respect to the direction of the slit, and the movement of the pattern A detecting element for detecting a movement amount in a direction perpendicular to the direction of the slit of the amount, and the pattern of the slit is inclined at a predetermined angle from a direction perpendicular to the moving direction of the rotor Provided.

前記スリットは、前記ロータの回転面にインボリュート曲線に沿って設けられてもよい。   The slit may be provided along the involute curve on the rotation surface of the rotor.

前記スリットは、前記ロータの外周面に設けられてもよい。   The slit may be provided on an outer peripheral surface of the rotor.

前記スリットは、前記ロータが１回転する間に、前記検出素子に対する前記パターンの相対変化が一巡するように設けられてもよい。   The slit may be provided so that a relative change of the pattern with respect to the detection element is completed during one rotation of the rotor.

前記ロータは、前記スリットとして、前記所定のピッチ距離で光の反射部及び非反射部が交互に連続したパターンが設けられ、前記検出素子は、前記ロータからの反射光の移動量を、前記所定のピッチ距離の単位で検出してもよい。   The rotor is provided with a pattern in which light reflecting portions and non-reflecting portions are alternately continued at the predetermined pitch distance as the slit, and the detection element is configured to determine a movement amount of reflected light from the rotor. You may detect by the unit of pitch distance.

前記ロータは、前記スリットとして、前記所定のピッチ距離で光の透過部及び非透過部が交互に連続したパターンが設けられ、前記検出素子は、前記ロータからの透過光の移動量を、前記所定のピッチ距離の単位で検出してもよい。   The rotor is provided with a pattern in which light transmitting portions and non-transmitting portions are alternately continued at the predetermined pitch distance as the slit, and the detection element determines the amount of movement of the transmitted light from the rotor. You may detect by the unit of pitch distance.

前記ロータは、前記スリットとして、前記所定のピッチ距離で磁気出力パターンが設けられ、前記検出素子は、前記ロータからの磁気縞の移動量を、前記所定のピッチ距離の単位で検出してもよい。     The rotor may be provided with a magnetic output pattern at the predetermined pitch distance as the slit, and the detection element may detect the amount of movement of the magnetic stripe from the rotor in units of the predetermined pitch distance. .

本発明によれば、ロータリエンコーダにおいて、検出素子を変えずに測定分解能及び光学検出直径を調整可能である。   According to the present invention, in the rotary encoder, the measurement resolution and the optical detection diameter can be adjusted without changing the detection element.

第１実施形態に係るロータリエンコーダの構造を示す第１の図である。It is a 1st figure which shows the structure of the rotary encoder which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係るロータリエンコーダの構造を示す第２の図である。It is a 2nd figure which shows the structure of the rotary encoder which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係るロータの移動量を検出素子が検出する原理を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the principle which a detection element detects the moving amount | distance of the rotor which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係るスリットパターンの第１の例を示す図である。It is a figure which shows the 1st example of the slit pattern which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係るスリットパターンの第２の例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of the slit pattern which concerns on 1st Embodiment. 第２実施形態に係るスリットパターンの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the slit pattern which concerns on 2nd Embodiment. 第３実施形態に係るロータリエンコーダの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the rotary encoder which concerns on 3rd Embodiment. 第３実施形態に係る第１のスリットパターンを平面に展開し、検出素子の配置と共に示す図である。It is a figure which expands the 1st slit pattern concerning a 3rd embodiment on a plane, and shows with arrangement of a detecting element. 第３実施形態に係る第２のスリットパターンを平面に展開し、検出素子の配置と共に示す図である。It is a figure which expands the 2nd slit pattern concerning a 3rd embodiment on a plane, and shows with arrangement of a detecting element.

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について説明する。
本実施形態では、光学式反射型のロータリエンコーダ１について説明する。 [First Embodiment]
The first embodiment of the present invention will be described below.
In the present embodiment, an optical reflection type rotary encoder 1 will be described.

図１及び図２は、本実施形態に係るロータリエンコーダ１の構造を示す図である。
ロータリエンコーダ１は、本体２と、軸受３と、本体２に軸受３を固定する軸受保持部４と、軸受３によって軸受され軸を中心に回転可能なシャフト５とを備えている。また、ロータリエンコーダ１は、カバー６で覆われ、製品固定穴７によって固定治具に取り付けられる。 1 and 2 are diagrams showing the structure of the rotary encoder 1 according to the present embodiment.
The rotary encoder 1 includes a main body 2, a bearing 3, a bearing holding portion 4 that fixes the bearing 3 to the main body 2, and a shaft 5 that is supported by the bearing 3 and that can rotate around an axis. The rotary encoder 1 is covered with a cover 6 and attached to a fixing jig by a product fixing hole 7.

さらに、ロータリエンコーダ１は、シャフト５に固定されたロータ８と、検出素子９と、検出素子９を含む基板１０と、基板１０から信号を出力する出力コネクタ１１とを備えている。   Further, the rotary encoder 1 includes a rotor 8 fixed to the shaft 5, a detection element 9, a substrate 10 including the detection element 9, and an output connector 11 that outputs a signal from the substrate 10.

このような構成において、シャフト５が回転すると、シャフト５に固定されたロータ８も軸回りに回転する。ロータリエンコーダ１は、このロータ８の移動量を検出素子９が検出することにより、シャフト５の回転変位を測定する。   In such a configuration, when the shaft 5 rotates, the rotor 8 fixed to the shaft 5 also rotates around the axis. The rotary encoder 1 measures the rotational displacement of the shaft 5 when the detection element 9 detects the amount of movement of the rotor 8.

図３は、本実施形態に係るロータリエンコーダ１においてロータ８の移動量を検出素子９が検出する原理を説明する模式図である。   FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the principle by which the detection element 9 detects the movement amount of the rotor 8 in the rotary encoder 1 according to the present embodiment.

検出素子９は、単体のＩＣによって実現され、光源９１（例えば、ＬＥＤ： Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）と、固定スリット９２と、固定スリット９２を透過した光を受光する受光部９３（例えば、ＰＤ： Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）とを備える。   The detection element 9 is realized by a single IC, and includes a light source 91 (for example, LED: Light Emitting Diode), a fixed slit 92, and a light receiving unit 93 (for example, PD: Photodiode) that receives light transmitted through the fixed slit 92. With.

ロータ８には、光の反射部と非反射部とが円周上に交互に連続したスリット状のパターンが設けられている。このため、光源９１から発せられた光の一部は、ロータ８の反射部で反射し、固定スリット９２に達する。   The rotor 8 is provided with a slit-like pattern in which light reflecting portions and non-reflecting portions are alternately arranged on the circumference. For this reason, a part of the light emitted from the light source 91 is reflected by the reflecting portion of the rotor 8 and reaches the fixed slit 92.

固定スリット９２には、ロータ８のスリットパターンと同一のピッチ距離で反射部と非反射部（透過部）とが交互に連続して設けられている。したがって、固定スリット９２に対してロータ８が図の左右方向に相対的に移動すると、受光部９３において検出される光量は、周期的に変化して明暗が繰り返される。   In the fixed slit 92, reflection portions and non-reflection portions (transmission portions) are alternately and continuously provided at the same pitch distance as the slit pattern of the rotor 8. Therefore, when the rotor 8 moves relative to the fixed slit 92 in the left-right direction in the figure, the amount of light detected by the light receiving unit 93 is periodically changed and light and dark are repeated.

具体的には、ロータ８が（ａ）の位置では、受光部９３に光が届かないが、（ｂ）の位置まで１／２ピッチ（Ｐ）移動すると、受光部９３に光が届く。この繰り返しの回数をカウントすることにより、ロータリエンコーダ１は、ピッチ距離を円周距離で割った角度を分解能とする回転変位の測定が可能となる。   Specifically, when the rotor 8 is at the position (a), light does not reach the light receiving unit 93, but when the rotor 8 moves to the position (b) by 1/2 pitch (P), the light reaches the light receiving unit 93. By counting the number of repetitions, the rotary encoder 1 can measure the rotational displacement with the resolution obtained by dividing the pitch distance by the circumferential distance.

図４は、本実施形態に係るロータ８におけるスリットパターンの第１の例を示す図である。
従来のスリットパターン（ａ）では、内径ｄ及び外径Ｄのロータ８の回転方向に対して垂直方向、すなわちロータ８の中心から外側へ伸びる動径方向に反射部及び非反射部のスリットパターンが光学検出直径ＯＤ１の円周上に設けられている。また、検出素子９は、この光学検出直径ＯＤ１の円周上に設けられる。また、検出素子９は、ロータ８のスリットの向きに対して所定の相対方向、すなわちロータ８のスリットの向きと固定スリット９２の向きとが略一致するように固定される。略一致とは、ロータ８の移動に伴う反射光の光量変化を検出可能な精度での一致であり、所定の角度（例えば１０°）以内の誤差を含んでよい。 FIG. 4 is a diagram illustrating a first example of a slit pattern in the rotor 8 according to the present embodiment.
In the conventional slit pattern (a), the slit pattern of the reflecting portion and the non-reflecting portion is formed in the direction perpendicular to the rotation direction of the rotor 8 having the inner diameter d and the outer diameter D, that is, in the radial direction extending outward from the center of the rotor 8. It is provided on the circumference of the optical detection diameter OD1. The detection element 9 is provided on the circumference of the optical detection diameter OD1. The detection element 9 is fixed so that a predetermined relative direction with respect to the direction of the slit of the rotor 8, that is, the direction of the slit of the rotor 8 and the direction of the fixed slit 92 substantially coincide. The substantially coincidence is coincidence with accuracy capable of detecting a change in the amount of reflected light accompanying the movement of the rotor 8, and may include an error within a predetermined angle (for example, 10 °).

この場合、ロータ８の回転方向へのスリットパターンの繰り返しの距離は、固定スリット９２のピッチ距離Ｐと等しいため、検出素子９において検出される移動量は、ロータ８の移動量と一致し、円周上のピッチ距離Ｐ（１パルス）に相当する角度が測定分解能となる。   In this case, since the repetition distance of the slit pattern in the rotation direction of the rotor 8 is equal to the pitch distance P of the fixed slit 92, the amount of movement detected by the detection element 9 matches the amount of movement of the rotor 8, The angle corresponding to the pitch distance P (1 pulse) on the circumference is the measurement resolution.

ここで、ロータ８の１回転に対してパルス数Ｎ１の分解能が必要な場合、
Ｐ×Ｎ１÷π＝ＯＤ１
が成り立つようにピッチ距離Ｐ及び光学検出直径ＯＤ１が定められる。このとき、検出素子９によりピッチ距離Ｐが制限されていると、光学検出直径ＯＤ１を調整することによりパルス数Ｎ１を実現することになる。 Here, when the resolution of the number of pulses N1 is required for one rotation of the rotor 8,
P × N1 ÷ π = OD1
The pitch distance P and the optical detection diameter OD1 are determined so that At this time, if the pitch distance P is limited by the detection element 9, the number of pulses N1 is realized by adjusting the optical detection diameter OD1.

ところが、検出素子９には、検出精度を保証するためにＯＤ１の下限値（曲率の限界値）が設定されている。すなわち、特定の検出素子９が選定された時点で、パルス数Ｎ１には下限が存在する。   However, the detection element 9 is set with a lower limit value of OD1 (curvature limit value) in order to guarantee detection accuracy. That is, when a specific detection element 9 is selected, there is a lower limit on the pulse number N1.

本実施形態のスリットパターン（ｂ）では、内径ｄ及び外径Ｄ２のロータ８において、光学検出直径ＯＤ２（＞ＯＤ１）の円周上に、インボリュート曲線を用いたスリットパターンが等間隔に設けられる。   In the slit pattern (b) of this embodiment, in the rotor 8 having the inner diameter d and the outer diameter D2, slit patterns using an involute curve are provided at equal intervals on the circumference of the optical detection diameter OD2 (> OD1).

インボリュート曲線は、基礎円直径により曲率が決まるが、本実施形態では、パルス数Ｎ１によって基礎円直径ｄｂ１が決定される。
ｄｂ１＝Ｐ×Ｎ１÷π
すなわち、基礎円直径ｄｂ１は、従来の光学検出直径ＯＤ１と等しい。 In the involute curve, the curvature is determined by the basic circle diameter, but in this embodiment, the basic circle diameter db1 is determined by the number of pulses N1.
db1 = P × N1 ÷ π
That is, the basic circle diameter db1 is equal to the conventional optical detection diameter OD1.

このインボリュート曲線に沿ったスリットパターンが所望の光学検出直径ＯＤ２の円周上に設けられることにより、ロータ８は、隣り合ったスリットパターンのピッチ距離Ｐ、及びパルス数Ｎ１を従来（ａ）から変化させることなく、光学検出直径を拡大できる。   By providing the slit pattern along the involute curve on the circumference of the desired optical detection diameter OD2, the rotor 8 changes the pitch distance P and the pulse number N1 of the adjacent slit pattern from the conventional (a). Without increasing the optical detection diameter.

図５は、本実施形態に係るロータ８におけるスリットパターンの第２の例を示す図である。
本実施形態のスリットパターン（ｂ）では、従来のスリットパターン（ａ）と同様の内径ｄ及び外径Ｄのロータ８において、光学検出直径ＯＤ１の円周上に、インボリュート曲線を用いたスリットパターンが等間隔に設けられる。 FIG. 5 is a diagram illustrating a second example of the slit pattern in the rotor 8 according to the present embodiment.
In the slit pattern (b) of the present embodiment, in the rotor 8 having the same inner diameter d and outer diameter D as the conventional slit pattern (a), a slit pattern using an involute curve is provided on the circumference of the optical detection diameter OD1. Provided at equal intervals.

ここで、パルス数Ｎ２（＜Ｎ１）のスリットパターンを設ける場合、
ｄｂ２＝Ｐ×Ｎ２÷π
によって基礎円直径ｄｂ２が決定される。 Here, when providing a slit pattern with the number of pulses N2 (<N1),
db2 = P × N2 ÷ π
Determines the basic circle diameter db2.

このインボリュート曲線に沿ったスリットパターンが光学検出直径ＯＤ１の円周上に設けられることにより、ロータ８は、隣り合ったスリットパターンのピッチ距離Ｐ、及び光学検出直径ＯＤ１を従来（ａ）から変化させることなく、パルス数を減らすことができる。   By providing the slit pattern along the involute curve on the circumference of the optical detection diameter OD1, the rotor 8 changes the pitch distance P of the adjacent slit pattern and the optical detection diameter OD1 from the conventional (a). Without reducing the number of pulses.

なお、説明の簡略化のため、検出素子９における固定スリット９２の大きさとピッチ距離（＝Ｐ）とを等しく図示しているが、これには限られない。検出素子９の大きさに比較してピッチ距離はさらに短く、固定スリット９２のスリットは、多数（例えば数十）設けられてよい。   For simplification of description, the size of the fixed slit 92 and the pitch distance (= P) in the detection element 9 are equally illustrated, but the present invention is not limited to this. The pitch distance is further shorter than the size of the detection element 9, and a large number (for example, several tens) of the fixed slits 92 may be provided.

これら本実施形態のスリットパターン（図４又は図５）を用いる場合、検出素子９は、ロータ８のスリットの向きに対して所定の相対方向、すなわち固定スリット９２の向きとロータ８のスリットの向きとが略一致するように動径方向から傾けて固定される。なお、ロータ８の移動に伴う反射光の光量変化を検出可能な精度での誤差（例えば１０°）は許容される。具体的には、インボリュート曲線の基礎円に接する直線に対して、固定スリット９２のスリットパターンの向きが垂直になるように配置されてよい。   When these slit patterns (FIG. 4 or FIG. 5) of this embodiment are used, the detection element 9 has a predetermined relative direction with respect to the direction of the slit of the rotor 8, that is, the direction of the fixed slit 92 and the direction of the slit of the rotor 8. And are fixed by being inclined from the radial direction so that they substantially coincide with each other. Note that an error (for example, 10 °) with an accuracy capable of detecting a change in the amount of reflected light accompanying the movement of the rotor 8 is allowed. Specifically, the slit pattern of the fixed slit 92 may be arranged so as to be perpendicular to a straight line that touches the basic circle of the involute curve.

これにより、検出素子９から見たロータ８のスリットパターンの描く模様、すなわち検出素子９が検出する反射光は、スリットの方向と垂直（図４及び図５の左右方向）に移動する。検出素子９は、ロータ８の移動に伴うスリットパターンの移動量のうち、スリットの向きと垂直な方向への移動量を検出する。また、ロータ８が等速回転すると、検出素子９が検出する反射光の移動速度も等速であり、検出素子９は、従来と同様の光量変化を検出し、スリットパターンの移動量を精度良く検出できる。   As a result, the pattern drawn by the slit pattern of the rotor 8 as viewed from the detection element 9, that is, the reflected light detected by the detection element 9, moves in the direction perpendicular to the slit direction (left and right direction in FIGS. 4 and 5). The detection element 9 detects a movement amount in a direction perpendicular to the direction of the slit among the movement amounts of the slit pattern accompanying the movement of the rotor 8. Further, when the rotor 8 rotates at a constant speed, the moving speed of the reflected light detected by the detecting element 9 is also constant, and the detecting element 9 detects the change in the amount of light as in the conventional case, and the moving amount of the slit pattern is accurately determined. It can be detected.

本実施形態によれば、ロータリエンコーダ１において、ロータ８のスリットが動径方向から所定の角度傾けた向きに設けられ、検出素子９は、固定スリット９２の向きとロータ８のスリットの向きとが略一致するように動径方向から傾けて固定された。
したがって、ロータリエンコーダ１は、スリットのピッチ距離を変えずに、すなわち、検出素子９の仕様を変更することなく、測定分解能としてのパルス数を維持して光学検出直径を拡大することができる。
また、ロータリエンコーダ１は、スリットのピッチ距離を変えずに、すなわち、検出素子９の仕様を変更することなく、光学検出直径を維持して測定分解能としてのパルス数を減らすことができる。 According to the present embodiment, in the rotary encoder 1, the slit of the rotor 8 is provided in a direction inclined by a predetermined angle from the radial direction, and the detection element 9 has a direction of the fixed slit 92 and a direction of the slit of the rotor 8. It was fixed by tilting from the radial direction so that it almost coincided.
Therefore, the rotary encoder 1 can expand the optical detection diameter while maintaining the number of pulses as the measurement resolution without changing the pitch distance of the slits, that is, without changing the specification of the detection element 9.
Further, the rotary encoder 1 can maintain the optical detection diameter and reduce the number of pulses as the measurement resolution without changing the pitch distance of the slits, that is, without changing the specification of the detection element 9.

この結果、例えば、軸の径が決まっているロータリエンコーダ１において、光学検出直径の下限による制限を受けずに測定分解能を下げられる。また、検出素子９を配置したい箇所に不可避の部品が干渉している場合、測定分解能を変えずに光学検出直径を拡大して干渉を避けることができる。   As a result, for example, in the rotary encoder 1 with a fixed shaft diameter, the measurement resolution can be lowered without being limited by the lower limit of the optical detection diameter. Further, when an inevitable part interferes with a place where the detection element 9 is to be disposed, the interference can be avoided by expanding the optical detection diameter without changing the measurement resolution.

さらに、ロータ８のスリットパターンは、インボリュート曲線に沿って設けられるので、検出素子９から見たスリットパターンが、固定スリット９２のパターンと近似し、検出素子９は、精度良くスリットパターンの移動量を検出できる。なお、インボリュート曲線の性質により、光学検出直径が大きくなるほど、スリットのエッジは直線に近くなるため、より精度の向上が期待できる。   Further, since the slit pattern of the rotor 8 is provided along the involute curve, the slit pattern viewed from the detection element 9 approximates the pattern of the fixed slit 92, and the detection element 9 accurately moves the movement amount of the slit pattern. It can be detected. Note that, due to the nature of the involute curve, as the optical detection diameter increases, the edge of the slit becomes closer to a straight line, so that higher accuracy can be expected.

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について説明する。
なお、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する。 [Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted or simplified.

本実施形態のロータリエンコーダ１は、検出素子９の仕様が求めるピッチ距離の範囲で反射光の移動量を検出することにより、ロータ８の回転位置を示す絶対角度を検出する。   The rotary encoder 1 of this embodiment detects the absolute angle indicating the rotational position of the rotor 8 by detecting the amount of movement of the reflected light within the pitch distance range required by the specification of the detection element 9.

図６は、本実施形態のスリットパターンを設けたロータ８、及び検出素子９の配置を示す図である。   FIG. 6 is a diagram illustrating the arrangement of the rotor 8 and the detection elements 9 provided with the slit pattern of the present embodiment.

本実施形態では、内径ｄ及び外径Ｄのロータ８に対して、直径ｄｂ３の基礎円により描かれる２本のインボリュート曲線を用いたスリットパターンが、光学検出直径ＯＤ１の円周上に設けられる。この場合、ロータ８の移動方向における反射部と非反射部との現れる周期が円周の長さと等しい。したがって、ロータ８の１回転の移動量に対して、検出素子９が検出する反射光の移動量は、検出素子９の仕様が求めるピッチ距離Ｐと等しくなり、検出素子９から見たスリットパターンの相対変化が一巡する。   In the present embodiment, a slit pattern using two involute curves drawn by a basic circle having a diameter db3 is provided on the circumference of the optical detection diameter OD1 for the rotor 8 having an inner diameter d and an outer diameter D. In this case, the period in which the reflecting portion and the non-reflecting portion appear in the moving direction of the rotor 8 is equal to the length of the circumference. Therefore, the movement amount of the reflected light detected by the detection element 9 is equal to the pitch distance P required by the specification of the detection element 9 with respect to the movement amount of one rotation of the rotor 8, and the slit pattern viewed from the detection element 9 The relative change is completed.

ここで、検出素子９が互いに９０度の位相差を持つＡ相及びＢ相の２信号を出力可能な場合、ロータリエンコーダ１は、ｓｉｎα及びｃｏｓαの２つの信号を取得できる。ロータリエンコーダ１は、これらの信号からｔａｎ−１（−１８０°≦α≦１８０°）を求めることにより、初期位置からの移動量（相対角度）だけでなく、ロータ８の絶対角度を検出できる。 Here, when the detection element 9 can output two signals of phase A and phase B having a phase difference of 90 degrees from each other, the rotary encoder 1 can acquire two signals of sin α and cos α. The rotary encoder 1 can detect not only the movement amount (relative angle) from the initial position but also the absolute angle of the rotor 8 by obtaining tan −1 (−180 ° ≦ α ≦ 180 °) from these signals.

［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について説明する。
なお、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する。 [Third Embodiment]
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted or simplified.

図７は、本実施形態に係るロータリエンコーダ１ａの構造を示す図である。
ロータリエンコーダ１ａは、シャフト５を軸にして回転する円筒状のロータ８ａの外周面にスリットパターンが設けられる。また、基板１０に含まれる検出素子９は、ロータ８ａの外周面に対向して設けられる。 FIG. 7 is a diagram showing the structure of the rotary encoder 1a according to this embodiment.
In the rotary encoder 1a, a slit pattern is provided on the outer peripheral surface of a cylindrical rotor 8a that rotates about a shaft 5. The detection element 9 included in the substrate 10 is provided to face the outer peripheral surface of the rotor 8a.

図８は、本実施形態に係るロータ８ａの第１のスリットパターンを平面に展開し、検出素子９の配置と共に示す図である。
本実施形態のスリットの方向は、ロータ８ａの移動方向と垂直な方向に対して角度θ傾いた方向に設けられている。 FIG. 8 is a diagram showing the first slit pattern of the rotor 8 a according to the present embodiment on a plane and showing the arrangement of the detection elements 9.
The slit direction of the present embodiment is provided in a direction inclined at an angle θ with respect to a direction perpendicular to the moving direction of the rotor 8a.

このとき、反射部と非反射部とが繰り返すスリットと垂直方向のピッチ距離Ｐは検出素子９の仕様が求めるピッチ距離と等しい。この結果、ロータ８ａの移動方向へのスリットパターンの繰り返しの距離Ｌ２は、ピッチ距離Ｐより長くなる。   At this time, the pitch distance P in the vertical direction and the slit in which the reflecting portion and the non-reflecting portion repeat is equal to the pitch distance required by the specification of the detection element 9. As a result, the repeated distance L2 of the slit pattern in the moving direction of the rotor 8a is longer than the pitch distance P.

本実施形態のスリットパターンを用いる場合、検出素子９は、スリットの方向と同一の角度θだけ傾けて固定される。この配置により、検出素子９から見たスリットパターンは、検出素子９の仕様が求める方向及びピッチ距離になる。さらに、ロータ８ａが回転した場合、検出素子９から見たスリットパターンの描く模様、すなわち検出素子９が検出する反射光の動きについても、仕様通りに固定スリットと垂直な方向への動きになる。   When the slit pattern of this embodiment is used, the detection element 9 is fixed while being inclined by the same angle θ as the slit direction. With this arrangement, the slit pattern viewed from the detection element 9 has the direction and pitch distance required by the specification of the detection element 9. Further, when the rotor 8a rotates, the pattern drawn by the slit pattern viewed from the detection element 9, that is, the movement of the reflected light detected by the detection element 9, also moves in a direction perpendicular to the fixed slit as specified.

このように、ロータ８ａのスリットパターンにおけるスリットの向きを、移動方向と垂直な軸の方向から角度θ傾けた方向とすることにより、同一外径のロータ８ａにおいて、移動方向へのスリットパターンの繰り返しの距離Ｌ２は、θが０度の場合のＰよりも長くなる。したがって、測定分解能又はロータ８ａの外径が調整可能となる。   Thus, by setting the direction of the slit in the slit pattern of the rotor 8a to the direction inclined by the angle θ from the direction of the axis perpendicular to the moving direction, the slit pattern is repeatedly moved in the moving direction in the rotor 8a having the same outer diameter. The distance L2 is longer than P when θ is 0 degree. Therefore, the measurement resolution or the outer diameter of the rotor 8a can be adjusted.

図９は、本実施形態に係るロータ８ａの第２のスリットパターンを平面に展開し、検出素子９の配置と共に示す図である。
第２のスリットパターンでは、スリットが螺旋状に連続して設けられる。 FIG. 9 is a diagram showing the second slit pattern of the rotor 8 a according to the present embodiment developed on a plane and showing the arrangement of the detection elements 9.
In the second slit pattern, the slits are continuously provided in a spiral shape.

具体的には、ロータ８ａの移動方向における反射部と非反射部との現れる周期がロータ８ａの外周の長さＬ３と等しくなるように設定される。この場合、ロータ８ａの１回転の移動量に対して、検出素子９が検出する反射光の移動量は、検出素子９の仕様が求めるピッチ距離Ｐと等しくなり、検出素子９から見たスリットパターンの相対変化が一巡する。
ここで、検出素子９が互いに９０度の位相差を持つＡ相及びＢ相の２信号を出力可能な場合、ロータリエンコーダ１ａは、ｓｉｎα及びｃｏｓαの２つの信号を取得できる。ロータリエンコーダ１ａは、これらの信号からｔａｎ−１（−１８０°≦α≦１８０°）を求めることにより、初期位置からの移動量（相対角度）だけでなく、ロータ８ａの絶対角度を検出できる。 Specifically, the period in which the reflection part and the non-reflection part appear in the moving direction of the rotor 8a is set to be equal to the outer peripheral length L3 of the rotor 8a. In this case, the movement amount of the reflected light detected by the detection element 9 is equal to the pitch distance P required by the specification of the detection element 9 with respect to the movement amount of one rotation of the rotor 8a, and the slit pattern viewed from the detection element 9 The relative change of
Here, when the detection element 9 can output two signals of phase A and phase B having a phase difference of 90 degrees from each other, the rotary encoder 1a can acquire two signals of sin α and cos α. The rotary encoder 1a can detect not only the amount of movement (relative angle) from the initial position but also the absolute angle of the rotor 8a by obtaining tan −1 (−180 ° ≦ α ≦ 180 °) from these signals.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not restricted to embodiment mentioned above. Further, the effects described in the present embodiment are merely a list of the most preferable effects resulting from the present invention, and the effects of the present invention are not limited to those described in the present embodiment.

前述の実施形態では、光学式反射型のロータリエンコーダ１を説明したが、本実施形態における測定分解能を調整する構成は、他の方式のセンサにも適用可能である。   In the above-described embodiment, the optical reflection type rotary encoder 1 has been described. However, the configuration for adjusting the measurement resolution in this embodiment can be applied to other types of sensors.

例えば、ロータリエンコーダは、ロータのスリットとして、所定のピッチ距離で光の透過部及び非透過部が交互に連続したパターンが設けられ、検出素子においてロータからの透過光の移動量を、ピッチ距離の単位で検出する光学式透過型であってもよい。   For example, a rotary encoder is provided with a pattern in which light transmitting portions and non-transmitting portions are alternately arranged at a predetermined pitch distance as slits of the rotor, and the amount of movement of transmitted light from the rotor in the detection element is determined by the pitch distance. An optical transmission type detecting in units may be used.

また、ロータリエンコーダは、ロータのスリットとして、所定のピッチ距離で磁気出力パターンが設けられ、検出素子においてロータからの磁気縞の移動量を、ピッチ距離の単位で検出する磁気式であってもよい。   The rotary encoder may be a magnetic type in which a magnetic output pattern is provided at a predetermined pitch distance as a slit of the rotor, and the amount of movement of the magnetic fringes from the rotor in the detection element is detected in units of the pitch distance. .

前述の実施形態では、検出素子９は、固定スリット９２を備える構成としたが、これには限られない。例えば、受光部が固定スリットの非反射部に相当するピッチ距離で櫛形に配置され、固定スリットを備えない検出素子であってもよい。   In the above-described embodiment, the detection element 9 includes the fixed slit 92. However, the present invention is not limited to this. For example, the light receiving portion may be a detection element that is arranged in a comb shape at a pitch distance corresponding to the non-reflecting portion of the fixed slit and does not include the fixed slit.

１ ロータリエンコーダ
５ シャフト
８ ロータ
９ 検出素子 1 Rotary encoder 5 Shaft 8 Rotor 9 Detection element

Claims (7)

回転軸に固定され、所定のピッチ距離でスリットが連続したパターンで設けられたロータと、
前記スリットの向きに対して所定の相対方向に固定され、前記パターンの移動量のうち前記スリットの向きと垂直な方向への移動量を検出する検出素子と、を備えたロータリエンコーダであって、
前記スリットのパターンは、前記ロータの移動方向に対して垂直な方向から所定の角度傾けた向きに設けられたロータリエンコーダ。 A rotor fixed to the rotating shaft and provided with a pattern in which slits are continuous at a predetermined pitch distance;
A rotary encoder that includes a detection element that is fixed in a predetermined relative direction with respect to the direction of the slit and detects a movement amount in a direction perpendicular to the direction of the slit among the movement amount of the pattern,
The slit pattern is a rotary encoder provided in a direction inclined at a predetermined angle from a direction perpendicular to the moving direction of the rotor. 前記スリットは、前記ロータの回転面にインボリュート曲線に沿って設けられる請求項１に記載のロータリエンコーダ。   The rotary encoder according to claim 1, wherein the slit is provided on the rotation surface of the rotor along an involute curve. 前記スリットは、前記ロータの外周面に設けられる請求項１に記載のロータリエンコーダ。   The rotary encoder according to claim 1, wherein the slit is provided on an outer peripheral surface of the rotor. 前記スリットは、前記ロータが１回転する間に、前記検出素子に対する前記パターンの相対変化が一巡するように設けられる請求項１から請求項３のいずれかに記載のロータリエンコーダ。   The rotary encoder according to any one of claims 1 to 3, wherein the slit is provided so that the relative change of the pattern with respect to the detection element is completed during one rotation of the rotor. 前記ロータは、前記スリットとして、前記所定のピッチ距離で光の反射部及び非反射部が交互に連続したパターンが設けられ、
前記検出素子は、前記ロータからの反射光の移動量を、前記所定のピッチ距離の単位で検出する請求項１から請求項４のいずれかに記載のロータリエンコーダ。 The rotor is provided with a pattern in which light reflecting portions and non-reflecting portions are alternately continued at the predetermined pitch distance as the slit,
The rotary encoder according to claim 1, wherein the detection element detects a movement amount of reflected light from the rotor in units of the predetermined pitch distance. 前記ロータは、前記スリットとして、前記所定のピッチ距離で光の透過部及び非透過部が交互に連続したパターンが設けられ、
前記検出素子は、前記ロータからの透過光の移動量を、前記所定のピッチ距離の単位で検出する請求項１から請求項４のいずれかに記載のロータリエンコーダ。 The rotor is provided with a pattern in which light transmitting portions and non-transmitting portions are alternately continued at the predetermined pitch distance as the slit,
The rotary encoder according to any one of claims 1 to 4, wherein the detection element detects a movement amount of transmitted light from the rotor in units of the predetermined pitch distance. 前記ロータは、前記スリットとして、前記所定のピッチ距離で磁気出力パターンが設けられ、
前記検出素子は、前記ロータからの磁気縞の移動量を、前記所定のピッチ距離の単位で検出する請求項１から請求項４のいずれかに記載のロータリエンコーダ。 The rotor is provided with a magnetic output pattern at the predetermined pitch distance as the slit,
5. The rotary encoder according to claim 1, wherein the detection element detects a movement amount of a magnetic stripe from the rotor in units of the predetermined pitch distance.
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