JP2017187305A - 液体の浸入を光で検出するエンコーダ - Google Patents
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Abstract
【課題】液体の浸入を光で検出するエンコーダを提供する。
【解決手段】本発明の光学式エンコーダは、回転モータの駆動軸、回転モータによって回転駆動される被回転体等に連結された回転軸１と、回転軸１に直交するように連結された移動スリット２、固定スリット３、投光ユニット４及び受光素子ユニット５を備えている。移動スリット２及び固定スリット３は、それぞれ放射状のスリット部２Ａ、３Ａを備えている。
受光素子ユニット５は、位置検知パターン５Ａ及び液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂを備えている。
さらに、移動スリット１２及び固定スリット１３のうち少なくともいずれかが、液体の浸入を検知するためのパターン１２Ｂ、１３Ｂを備えている。
【選択図】図２
【解決手段】本発明の光学式エンコーダは、回転モータの駆動軸、回転モータによって回転駆動される被回転体等に連結された回転軸１と、回転軸１に直交するように連結された移動スリット２、固定スリット３、投光ユニット４及び受光素子ユニット５を備えている。移動スリット２及び固定スリット３は、それぞれ放射状のスリット部２Ａ、３Ａを備えている。
受光素子ユニット５は、位置検知パターン５Ａ及び液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂを備えている。
さらに、移動スリット１２及び固定スリット１３のうち少なくともいずれかが、液体の浸入を検知するためのパターン１２Ｂ、１３Ｂを備えている。
【選択図】図２
Description
本発明は、液体の浸入を光で検出するエンコーダに関する。
産業機械の分野では、電動機又は電動機によって駆動される被駆動機器の位置を検出するセンサとして、種々のエンコーダが使用されており、特に、回転モータの駆動軸の回転位置を検出する目的のために光学式エンコーダが広く採用されている。
光学式エンコーダの内部に液体が付着すると、当該液体が微量でも精度、信頼性、寿命に悪影響を及ぼす。すなわち、光学式エンコーダの光路に液体が付着すると、受信すべき光が屈折したり吸収されたり、あるいは別の光信号が混入したりする。その結果、信号が乱され、位置検知用エンコーダの場合、検出精度が低下したり、正しくない位置情報が発信されたり、信号レベル不正の信号を発信することになり、フィードバック制御やシステムの運転に大きな悪影響を与える。
従来、ギア又はギア列の片側上に誘導性コイルを配置し、ギア等を電磁的に検出することで液体の影響を低減するもの（特許文献１参照）、光学エンコーダの走査ユニットを導電性透明カバーで覆い、電磁ノイズと液体の浸入を防ぐもの（特許文献２参照）、光学エンコーダの移動スケールと固定スケールの間、又はメインスケールと受光部との間に、潤滑性があり光を透過する液体が充填されたもの（特許文献３参照）、光電型エンコーダにおいて、光電変換器の検出信号をその正側及び負側で基準電圧と比較しそれらの位相を比較することで異常を検出するもの（特許文献４参照）が知られている。
しかしながら、特許文献１には液体の付着を検知する機能がなく、特許文献２には液体の浸入を防止はするものの、万一液体が浸入した時にそれを検出し対応する手段がなく、特許文献３は、光を透過する液体が用いられているものの、浸入する液体に対して何らかの考慮がなされているものではなく、特許文献４には、受光素子や回転スリットに液体の浸入を検知するためのパターンの記載がなく、また実際に位置信号が異常にならなければ検知することができない。
以上のように、従来のエンコーダでは、液体の浸入を防止する工夫や、位置信号の異常を検知するものは見られるものの、液体の浸入を積極的に検知し、エンコーダシステムとしての機能が失われ、あるいは低下する前に、積極的に警告し対策する簡易なものはなかった。
本発明は、エンコーダに浸入、付着した液体を早期に検知し、従来技術の課題を解決することを目的とする。
本発明は、エンコーダに浸入、付着した液体を早期に検知し、従来技術の課題を解決することを目的とする。
本発明は、光学系部品にエンコーダ内に浸入した液体を検知するためのパターンを備える。
本発明は、光学式エンコーダは、受光素子ユニット（例えば、後述の受光素子ユニット５、１５）、移動スリット（例えば、後述の移動スリット２、１２、２２）及び固定スリット（例えば、後述の固定スリット３、１３、２３）を有する光学式エンコーダであって、受光素子ユニットに、液体の浸入を検知するためのパターン（例えば、後述の液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂ、１５Ｂ）を備える。
本発明によれば、光学式エンコーダは、移動スリット（例えば、後述の移動スリット２、１２、２２）及び固定スリット（例えば、後述の固定スリット３、１３、２３）の少なくともいずれか１つに液体の浸入を検知するためのパターン（例えば、後述の液体の浸入を検知するためのパターン１２Ｂ、１３Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ）を備えていてもよい。
本発明によれば、液体の浸入を検知するためのパターンは溝（例えば、後述の溝２０、３０）とすることができる。
本発明によれば、液体の浸入を検知するためのパターンは、微細な凹凸（例えば、後述の微細な凹凸４０）とすることができる。
本発明によれば、液体の浸入を検知するためのパターンは、吸湿材料（例えば、後述の吸湿材料５０）とすることができる。
本発明によれば、液体の浸入を検知するためのパターンは、スリット部（例えば、後述のスリット部２Ａ、３Ａ、１２Ａ、１３Ａ）又はスリット部の位置を検出する位置検知パターン（例えば、後述の位置検知パターン５Ａ、１５Ａ）の外側に配置することができる。
本発明により、エンコーダに浸入、付着した液体を、位置信号が異常になる前に検知することができる。
エンコーダに浸入、付着した液体を検知する機構、機能は、エンコーダシステムの機能喪失や機能低下による効率低下、事故等を、事前に防止、軽減することができる。
エンコーダに浸入、付着した液体を検知する機構、機能は、エンコーダシステムの機能喪失や機能低下による効率低下、事故等を、事前に防止、軽減することができる。
光学式エンコーダについて説明する。ここでは説明の便宜のためにロータリー型の光学式エンコーダを用いる。
（第１の実施形態）
図１〜図４を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。
第１の実施形態の光学式エンコーダは、回転体に連結された回転軸の回転位置を検出する光学式センサであり、特に、本実施形態の光学式エンコーダは、投光ユニットと受光素子ユニットが複数のスリットを介して対向するように配置された透過型の光学式エンコーダである。
図１〜図４を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。
第１の実施形態の光学式エンコーダは、回転体に連結された回転軸の回転位置を検出する光学式センサであり、特に、本実施形態の光学式エンコーダは、投光ユニットと受光素子ユニットが複数のスリットを介して対向するように配置された透過型の光学式エンコーダである。
図１は、本実施形態の一例として、光学式エンコーダＥ１を受光素子ユニット側からみた平面図であり、図２は、当該光学式エンコーダＥ１の回転軸線、投光ユニット、受光素子ユニット等を含む面に沿った断面図である。
図１のように、本実施形態の光学式エンコーダＥ１は、回転モータの駆動軸、回転モータによって回転駆動される被回転体等（図示せず）に連結された回転軸１と、回転軸１に直交するように連結された円盤状の移動スリット２、固定スリット３、投光ユニット４及び受光素子ユニット５を備えている。
移動スリット２は、その回転角に対応して正弦波を出力するために、周方向に一定間隔で配設された放射状のスリット部２Ａを備えている。
固定スリット３は、スリット円板に入射する光の幅を規制し、光のオン／オフを明確にするためのスリット部３Ａを備えている。
移動スリット２は、その回転角に対応して正弦波を出力するために、周方向に一定間隔で配設された放射状のスリット部２Ａを備えている。
固定スリット３は、スリット円板に入射する光の幅を規制し、光のオン／オフを明確にするためのスリット部３Ａを備えている。
図２に示されているように、投光ユニット４、固定スリット３、移動スリット２、受光素子ユニット５がこの順に配置されている。
移動スリット２の一方の主面側に対向して固定スリット３が配置され、他方の主面側に対向して受光素子ユニット５が配置されている。
なお、図１は、光学式エンコーダＥ１を模式的に示したものであり、投光ユニット４、固定スリット３、移動スリット２、受光素子ユニット５の位置関係が、理解容易なようにずらして描かれている。
移動スリット２の一方の主面側に対向して固定スリット３が配置され、他方の主面側に対向して受光素子ユニット５が配置されている。
なお、図１は、光学式エンコーダＥ１を模式的に示したものであり、投光ユニット４、固定スリット３、移動スリット２、受光素子ユニット５の位置関係が、理解容易なようにずらして描かれている。
投光ユニット４は、固定スリット３及び移動スリット２に向かって光を放出する光源として作用し、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）又はレーザダイオード（ＬＤ）で構成される。投光ユニット４から放出される光は、例えば赤外から可視光の範囲の波長を有する。
受光素子ユニット５は、例えば、フォトトランジスタ又はフォトダイオードであり、投光ユニット４から放出される光の波長に対応した検出範囲及び検出感度を有する。
受光素子ユニット５は、例えば、フォトトランジスタ又はフォトダイオードであり、投光ユニット４から放出される光の波長に対応した検出範囲及び検出感度を有する。
移動スリット２及び固定スリット３は、金属、ガラス、樹脂製等の材料で形成される。金属材料が用いられる場合、例えば、ステンレス等の金属板にエッチングによってスリット部が形成される。ガラス材料が用いられる場合、例えば金属薄膜を蒸着したガラス板で構成される。
合成樹脂材料が用いられる場合、例えば、Ｖ字形の溝等の反射部が形成された樹脂板で構成され、所望の形状に成形するのが容易であり、また、材料も比較的安価であるため生産コストを削減できる。
合成樹脂材料が用いられる場合、例えば、Ｖ字形の溝等の反射部が形成された樹脂板で構成され、所望の形状に成形するのが容易であり、また、材料も比較的安価であるため生産コストを削減できる。
本実施形態の光学式エンコーダＥ１では、この配置において、投光ユニット４の光が固定スリット３及び移動スリット２を通して受光素子ユニット５に明暗を投影し、受光素子ユニット５は正弦波の信号を信号処理ユニット（図示せず）に出力し、位置情報を検出する。図１中、４Ｃ、５Ｃはリード線であり、矢印は、給電−投光、受光−検知信号の経路を表している。
図２に示されているように、投光ユニット４から照射された平行光は、固定スリット３のスリット部３Ａ、及び移動スリット２のスリット部２Ａを透過して、受光素子ユニット５の位置検知パターン５Ａにより検知される。投光ユニット４には必要な大きさのレンズ４Ａが設けられ、ほぼ平行な平行光が放射される。
図２に示されているように、投光ユニット４から照射された平行光は、固定スリット３のスリット部３Ａ、及び移動スリット２のスリット部２Ａを透過して、受光素子ユニット５の位置検知パターン５Ａにより検知される。投光ユニット４には必要な大きさのレンズ４Ａが設けられ、ほぼ平行な平行光が放射される。
図３は、第１の実施形態の受光素子ユニット５に液体Ｌが付着した状態を示している。受光素子ユニット５は、位置検知パターン５Ａ、及び液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂを備えている。液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂは液体の浸入を検知する受光体の配置パターンである。
図４は、第１の実施形態の光学式エンコーダＥ１の受光素子ユニット５を投光ユニット４側からみた概略図であって、位置検知パターン５Ａ、及び液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂの平面形状を示している。
図４は、第１の実施形態の光学式エンコーダＥ１の受光素子ユニット５を投光ユニット４側からみた概略図であって、位置検知パターン５Ａ、及び液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂの平面形状を示している。
図２に示されているように、投光ユニット４から照射された光は、受光素子ユニット５の液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂにも到達する。
受光素子ユニット５の液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂに液体が付着すると、液体が光を吸収し又は屈折させることにより、液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂにおける光量が変化し又は波長が変化する。
信号処理ユニット（図示せず）は受光素子ユニット５の信号が基準値から変化すると、液体の浸入を検知してアラームやウォーニングを表示する。
図２の例では、照射光を、固定スリット３及び移動スリット２のスリット部３Ａ、２Ａより半径方向外側ではこれらのスリットを介さずにそのまま受光素子ユニット５の液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂに到達させているが、これらの少なくとも一つを介して到達させてもよい。また、固定スリット３のスリット部３Ａの半径方向内側において固定スリット３を介さずに到達させてもよい。
受光素子ユニット５の液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂに液体が付着すると、液体が光を吸収し又は屈折させることにより、液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂにおける光量が変化し又は波長が変化する。
信号処理ユニット（図示せず）は受光素子ユニット５の信号が基準値から変化すると、液体の浸入を検知してアラームやウォーニングを表示する。
図２の例では、照射光を、固定スリット３及び移動スリット２のスリット部３Ａ、２Ａより半径方向外側ではこれらのスリットを介さずにそのまま受光素子ユニット５の液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂに到達させているが、これらの少なくとも一つを介して到達させてもよい。また、固定スリット３のスリット部３Ａの半径方向内側において固定スリット３を介さずに到達させてもよい。
（検知パターン例）
図４の（ａ）〜（ｃ）に、本発明の各実施形態の受光素子ユニット５における、液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂのそれぞれ検知パターン例１〜３を示す。
検知パターン例１〜３は、光を検知するための受光体が配置される受光パターンである。
図４の（ａ）〜（ｃ）に、本発明の各実施形態の受光素子ユニット５における、液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂのそれぞれ検知パターン例１〜３を示す。
検知パターン例１〜３は、光を検知するための受光体が配置される受光パターンである。
（検知パターン例）
図４の（ａ）は、受光素子ユニット５における液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂの検知パターン例１の概略図である。
同図に示す様に、位置検知パターン５Ａが受光素子ユニット５の中心部に備えられているのに対して、液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂは、受光素子ユニット５の周辺部に備えられる。これによって、液体が位置検知パターン５Ａに到達するより先に液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂに付着する。
本例では、受光素子ユニット５は投光ユニット４側から見た平面視で矩形であり、液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂは、受光素子ユニット５の４辺にほぼ同じ幅で形成されている。
液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂで検出される光量は、図４の（ａ）でみて上下の辺で受光体が受光する一定光量と、左右の辺で受光する変化する光量の和となる。
図４の（ａ）は、受光素子ユニット５における液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂの検知パターン例１の概略図である。
同図に示す様に、位置検知パターン５Ａが受光素子ユニット５の中心部に備えられているのに対して、液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂは、受光素子ユニット５の周辺部に備えられる。これによって、液体が位置検知パターン５Ａに到達するより先に液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂに付着する。
本例では、受光素子ユニット５は投光ユニット４側から見た平面視で矩形であり、液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂは、受光素子ユニット５の４辺にほぼ同じ幅で形成されている。
液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂで検出される光量は、図４の（ａ）でみて上下の辺で受光体が受光する一定光量と、左右の辺で受光する変化する光量の和となる。
図４の（ｂ）は、受光素子ユニット５における液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂの検知パターン例２の概略図である。
検知パターン例２では、液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂが複数の受光体の検知パターンに分割されており、液体の浸入方向や量などをより詳しく検知することができる。
図４の（ｂ）のように、液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂは、その隅部５Ｂ１と辺部５Ｂ２の検知パターンに分割され、各辺部５Ｂ２はさらに複数部分の検知パターンに分割されている。分割された隅部５Ｂ１及び辺部５Ｂ２に対応して、個々に又は所定のグループ毎に光量を検知することで、液体が侵入した領域を検出することができる。
例えば、隅部５Ｂ１の検知パターンが液体の浸入を検知した場合、当該隅部５Ｂ１の方向から液体が浸入したと判定される。また、液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂの辺部５Ｂ２の、４つの検知パターン（例えば図４の（ｂ）でみて右側の４つ）のうちいくつの検知パターンが液体を検知したかで液体の量を判定することができる。
検知パターン例２では、液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂが複数の受光体の検知パターンに分割されており、液体の浸入方向や量などをより詳しく検知することができる。
図４の（ｂ）のように、液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂは、その隅部５Ｂ１と辺部５Ｂ２の検知パターンに分割され、各辺部５Ｂ２はさらに複数部分の検知パターンに分割されている。分割された隅部５Ｂ１及び辺部５Ｂ２に対応して、個々に又は所定のグループ毎に光量を検知することで、液体が侵入した領域を検出することができる。
例えば、隅部５Ｂ１の検知パターンが液体の浸入を検知した場合、当該隅部５Ｂ１の方向から液体が浸入したと判定される。また、液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂの辺部５Ｂ２の、４つの検知パターン（例えば図４の（ｂ）でみて右側の４つ）のうちいくつの検知パターンが液体を検知したかで液体の量を判定することができる。
図４の（ｃ）は、受光素子ユニット５における液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂの検知パターン例３の概略図である。
検知パターン例３では、移動スリット２の移動方向（図４の（ｃ）矢印方向）の領域には、受光素子ユニット５に、液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂを配置していない。すなわち、移動スリット２のスリット部２Ａの移動領域から外れる、回転軸１に近い側及び遠い側の辺部のみに液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂ３が配置されている。
これによって位置検知パターン５Ａのための明暗の変化が、液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂ３に影響しなくなるため、信号処理ユニットの信号処理の負担が軽減され、結果として信号処理ユニットの小型化、低コスト化、及び液体の浸入検知の高精度化が可能になる。
図４の（ｃ）でみて、上下の２つの検知パターン５Ｂ３は、一つの受光信号としても、個別の受光信号としてもよい。
検知パターン例３では、移動スリット２の移動方向（図４の（ｃ）矢印方向）の領域には、受光素子ユニット５に、液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂを配置していない。すなわち、移動スリット２のスリット部２Ａの移動領域から外れる、回転軸１に近い側及び遠い側の辺部のみに液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂ３が配置されている。
これによって位置検知パターン５Ａのための明暗の変化が、液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂ３に影響しなくなるため、信号処理ユニットの信号処理の負担が軽減され、結果として信号処理ユニットの小型化、低コスト化、及び液体の浸入検知の高精度化が可能になる。
図４の（ｃ）でみて、上下の２つの検知パターン５Ｂ３は、一つの受光信号としても、個別の受光信号としてもよい。
本実施形態によれば、エンコーダに浸入、付着した液体を、位置信号が異常になる前に検知することができる。
従来技術のように液体の浸入を検知するための新たなセンサを増設しないで済むため、小型化及び低コスト化に有効である。
従来技術のように液体の浸入を検知するための新たなセンサを増設しないで済むため、小型化及び低コスト化に有効である。
（第２の実施形態）
図５を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。
図５に示されているように、本実施形態の光学式エンコーダＥ２は、第１の実施形態と同様に、回転軸１１、移動スリット１２、固定スリット１３、投光ユニット１４、受光素子ユニット１５を備えている。本実施形態の光学式エンコーダＥ２は、受光素子ユニット１５が位置検知パターン１５Ａ及び液体の浸入を検知するためのパターン１５Ｂを備えており、移動スリット１２及び固定スリット１３はそれぞれ放射状のスリット部１２Ａ、１３Ａを備えている。
受光素子ユニット１５における液体の浸入を検知するためのパターン１５Ｂには、第１の実施形態の項で説明した検知パターン例１〜３（図４の（ａ）〜（ｃ））を適用することができる。
図５を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。
図５に示されているように、本実施形態の光学式エンコーダＥ２は、第１の実施形態と同様に、回転軸１１、移動スリット１２、固定スリット１３、投光ユニット１４、受光素子ユニット１５を備えている。本実施形態の光学式エンコーダＥ２は、受光素子ユニット１５が位置検知パターン１５Ａ及び液体の浸入を検知するためのパターン１５Ｂを備えており、移動スリット１２及び固定スリット１３はそれぞれ放射状のスリット部１２Ａ、１３Ａを備えている。
受光素子ユニット１５における液体の浸入を検知するためのパターン１５Ｂには、第１の実施形態の項で説明した検知パターン例１〜３（図４の（ａ）〜（ｃ））を適用することができる。
本実施形態では、移動スリット１２及び固定スリット１３のうち少なくともいずれかに、液体の浸入を検知するためのパターン１２Ｂ、１３Ｂを備えている。
移動スリット１２に設けられた液体の浸入を検知するためのパターン１２Ｂは、例えば、平面的にみて、スリット部１２Ａの外側及び内側に環状に形成されている。外側及び内側の液体の浸入を検知するためのパターン１２Ｂのいずれかに液体Ｌが侵入、付着した場合であって、その付着位置が移動スリット１２の回転により受光素子ユニット１５の液体の浸入を検知するためのパターン１５Ｂの領域に入ったときに、当該液体Ｌが受光素子ユニット１５の液体の浸入を検知するためのパターン１５Ｂにより検出される。
固定スリット１３に設けられた液体の浸入を検知するためのパターン１３Ｂは、例えば、平面的にみて、スリット部１３Ａの半径方向外側及び内側に円弧状に形成されている。
移動スリット１２に設けられた液体の浸入を検知するためのパターン１２Ｂは、例えば、平面的にみて、スリット部１２Ａの外側及び内側に環状に形成されている。外側及び内側の液体の浸入を検知するためのパターン１２Ｂのいずれかに液体Ｌが侵入、付着した場合であって、その付着位置が移動スリット１２の回転により受光素子ユニット１５の液体の浸入を検知するためのパターン１５Ｂの領域に入ったときに、当該液体Ｌが受光素子ユニット１５の液体の浸入を検知するためのパターン１５Ｂにより検出される。
固定スリット１３に設けられた液体の浸入を検知するためのパターン１３Ｂは、例えば、平面的にみて、スリット部１３Ａの半径方向外側及び内側に円弧状に形成されている。
移動スリット１２及び固定スリット１３のうち少なくともいずれかのスリット部１２Ａ、１３Ａの周辺に液体が付着すると、受光素子ユニット１５における液体の浸入を検知するためのパターン１５Ｂが受ける光量や波長が、移動スリット１２及び／又は固定スリット１３に付着した液体によって変化することで、液体の浸入を検知することができる。
以上のように、移動スリット１２及び固定スリット１３のうち少なくともいずれかのスリット部１２Ａ、１３Ａの半径方向内側及び外側に、液体の浸入を検知するためのパターン１２Ｂ、１３Ｂを備えることで、液体Ｌが移動スリット１２及び固定スリット１３のスリット部１２Ａ、１３Ａに到達する前に液体の浸入を検知することができる。
本実施形態では、液体の浸入を検知するためのパターン１５Ｂが、受光素子ユニット１５以外の複数の箇所に設けられることで、第１の実施形態と比べてより確実に液体の浸入を検知することができる。
図５では、移動スリット１２及び固定スリット１３の両方に液体の浸入を検知するためのパターンを備える場合を図示しているが、他の配置例として、移動スリット１２のみに液体の浸入を検知するためのパターン１２Ｂを備えるもの（図示なし）、又は固定スリット１３のみに液体の浸入を検知するためのパターン１３Ｂを備えるもの（図示なし）であってもよい。
移動スリット１２及び固定スリット１３の両方に液体の浸入を検知するためのパターン１２Ｂ、１３Ｂを備える場合は、移動スリット１２のみに液体の浸入を検知するためのパターン１２Ｂを備える場合又は固定スリット１３のみに液体の浸入を検知するためのパターン１３Ｂを備える場合に比べて、より確実に液体の浸入を検知することができる。
（パターン構造例）
以下に、本発明の各実施形態に用いられる液体の浸入を検知するためのパターンのパターン構造例１〜４について、それぞれ図６〜９を用いて説明する。これらのパターン構造例１〜４は、パターン構造例１〜４は、移動スリット１２及び固定スリット１３に設けられた液体の浸入を検知するパターン１２Ｂ、１３Ｂに適用される。
以下に、本発明の各実施形態に用いられる液体の浸入を検知するためのパターンのパターン構造例１〜４について、それぞれ図６〜９を用いて説明する。これらのパターン構造例１〜４は、パターン構造例１〜４は、移動スリット１２及び固定スリット１３に設けられた液体の浸入を検知するパターン１２Ｂ、１３Ｂに適用される。
図６及び７は、本発明の各実施形態に用いられる移動スリット２２（又は固定スリット２３）の液体の浸入を検知するためのパターン２２Ｂ（２３Ｂ）のパターン構造例１及び２をそれぞれ示している。
図６及び７に示す様に、移動スリット２２（又は固定スリット２３）の液体の浸入を検知するためのパターン２２Ｂ（２３Ｂ）として、溝２０、３０がそれぞれ形成されている。
図６及び７に示す様に、移動スリット２２（又は固定スリット２３）の液体の浸入を検知するためのパターン２２Ｂ（２３Ｂ）として、溝２０、３０がそれぞれ形成されている。
液体Ｌは表面張力によって溝２０、３０に集まりやすいため、液体の浸入を検知するためのパターン２２Ｂ（２３Ｂ）として溝２０、３０を用いることで、より確実に液体Ｌの浸入を検知することができる。
移動スリット２２及び固定スリット２３を合成樹脂等の射出成形により成形する場合においては、溝２０、３０によるパターンは特に安価に製造することができる。
移動スリット２２及び固定スリット２３を合成樹脂等の射出成形により成形する場合においては、溝２０、３０によるパターンは特に安価に製造することができる。
図６は、パターン構造例１を示しており、液体の浸入を検知するためのパターン２２Ｂ（２３Ｂ）が、断面視で底が平らな溝で形成されている。底が平らな溝２０に液体Ｌが付着することにより、液体Ｌがない場合には同図上方向に直進していた光が、屈折によって低減し又は遮られる場合である。底が平らな溝２０の形状は、断面矩形、逆台形、複数溝等が用いられる。
図７は、パターン構造例２を示しており、液体の浸入を検知するためのパターン２２Ｂ（２３Ｂ）が、底がＶ字型の溝で形成されている。底がＶ字型の溝３０に液体Ｌが付着することにより、Ｖ字型底の界面でそれまで反射及び屈折し、液体の浸入を検知するためのパターンに到達していなかった光が、液体Ｌの付着により同図上方向に透過する場合である。
Ｖ字型の溝３０の傾斜角はスリット構成材料の屈折率等を条件に設計される。
Ｖ字型の溝３０の傾斜角はスリット構成材料の屈折率等を条件に設計される。
図８は、パターン構造例３を示しており、液体の浸入を検知するための検知用パターン２２Ｂ（２３Ｂ）の表面が微細な凹凸４０に形成されている。
微細な凹凸４０は曇りガラス状の微細なものであり、通常は凹凸面における乱反射によって光が遮られるが、液体Ｌが付着した場合は凹凸が平坦になることで乱反射していた光が透過し、これによって液体Ｌの付着が検出される。
微細な凹凸は、移動スリット又は固定スリットに切削加工等を施すことによって安価に製造することができる。射出成形やエンボス加工によってもよい。また、微細な凹凸の形状が一定のものでもランダムなものでもよい。
微細な凹凸は、移動スリット又は固定スリットに切削加工等を施すことによって安価に製造することができる。射出成形やエンボス加工によってもよい。また、微細な凹凸の形状が一定のものでもランダムなものでもよい。
図９は、パターン構造例４を示しており、液体の浸入を検知するための検知用パターン２２Ｂ（２３Ｂ）として、吸湿量によって光の透過率や波長が変化する吸湿材料５０が用いられている。吸湿材料５０を用いることにより、より確実に液体Ｌの浸入を検知することができる。吸湿材料５０は、移動スリット２２又は固定スリット２３の表面に形成しても、凹部内に設けてもよい。
吸湿材料５０としては、吸湿によって光の透過率や波長が変化する塩化コバルトや有機性色素などを含有する高分子化合物を用いることができる。
吸湿材料５０としては、吸湿によって光の透過率や波長が変化する塩化コバルトや有機性色素などを含有する高分子化合物を用いることができる。
以上のパターン構造例の説明では、パターン構造例１〜４が移動スリット１２及び／又は固定スリット１３に適用される例で説明したが、これらのパターン構造例は、受光素子ユニット１５の液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂ、１５Ｂ上に形成することも可能である。この場合、図４で示した受光体による各検知パターン例の上に、溝等のパターン構造を備える板状体又は層が載置又は積層される。
本発明の各実施形態によれば、以下の効果が奏される。
エンコーダに浸入、付着した液体を、位置信号が異常になる前に検知することができる。
エンコーダに浸入、付着した液体を検知する機構、機能は、エンコーダシステムの機能喪失や機能低下による効率低下、事故等を、事前に防止、軽減することができる。
従来技術のように液体の浸入を検知するための新たなセンサを増設しないで済むため、小型化及び低コスト化に有効である。
また、従来技術では位置信号が異常になってから液体の浸入を検知するのに対し、本発明では液体の浸入を検知するための専用のパターンで液体の浸入を検知する。よって、実際に位置信号が異常になることを未然に防ぐことができるので、本実施形態に係る発明は従来技術より信頼性が高く安全である。
液体の浸入を検知するためのパターンは受光素子ユニットの周辺部に備えられており、このことによって、液体が位置検知パターンに到達するより先に液体の浸入を検知するためのパターンに付着し、液体の浸入を検知することができる。
受光素子ユニットの、液体の浸入を検知するためのパターンを分割することにより、液体の浸入方向や量などをより詳しく検知することができる。
受光素子ユニットの、移動スリットの移動方向に、液体の浸入を検知するためのパターンが配置されていないことによって、信号処理ユニットの信号処理の負担が軽減され、結果として信号処理ユニットの小型化、低コスト化、及び液体の浸入検知の高精度化が可能になる。
エンコーダに浸入、付着した液体を、位置信号が異常になる前に検知することができる。
エンコーダに浸入、付着した液体を検知する機構、機能は、エンコーダシステムの機能喪失や機能低下による効率低下、事故等を、事前に防止、軽減することができる。
従来技術のように液体の浸入を検知するための新たなセンサを増設しないで済むため、小型化及び低コスト化に有効である。
また、従来技術では位置信号が異常になってから液体の浸入を検知するのに対し、本発明では液体の浸入を検知するための専用のパターンで液体の浸入を検知する。よって、実際に位置信号が異常になることを未然に防ぐことができるので、本実施形態に係る発明は従来技術より信頼性が高く安全である。
液体の浸入を検知するためのパターンは受光素子ユニットの周辺部に備えられており、このことによって、液体が位置検知パターンに到達するより先に液体の浸入を検知するためのパターンに付着し、液体の浸入を検知することができる。
受光素子ユニットの、液体の浸入を検知するためのパターンを分割することにより、液体の浸入方向や量などをより詳しく検知することができる。
受光素子ユニットの、移動スリットの移動方向に、液体の浸入を検知するためのパターンが配置されていないことによって、信号処理ユニットの信号処理の負担が軽減され、結果として信号処理ユニットの小型化、低コスト化、及び液体の浸入検知の高精度化が可能になる。
液体の浸入を検知するためのパターンが受光素子ユニット以外の複数の箇所に設けられることで、より確実に液体の浸入を検知することができる。
移動スリット及び／又は固定スリットの、液体の浸入を検知するためのパターンを溝状とすることにより、より確実に液体の浸入を検知することができる。
移動スリット及び／又は固定スリットの、液体の浸入を検知する検知用パターンを微細な凹凸形状とすることにより、安価に製造することができる。
移動スリット及び／又は固定スリットの、液体の浸入を検知するためのパターンとして吸湿材料を用いることにより、より確実に液体の浸入を検知することができる。
移動スリット及び／又は固定スリットの、液体の浸入を検知するためのパターンを溝状とすることにより、より確実に液体の浸入を検知することができる。
移動スリット及び／又は固定スリットの、液体の浸入を検知する検知用パターンを微細な凹凸形状とすることにより、安価に製造することができる。
移動スリット及び／又は固定スリットの、液体の浸入を検知するためのパターンとして吸湿材料を用いることにより、より確実に液体の浸入を検知することができる。
なお、本発明は各実施形態又は例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は本発明に含まれる。
本発明の実施形態ではロータリー型の光学式エンコーダについて説明したが、リニア型エンコーダであってもよい。また、反射型の光学式エンコーダ等いかなるタイプのエンコーダであってもよい。
また、受光素子ユニットにおける液体の浸入を検知するためのパターンは、各実施形態の形状に限定されるものではなく、例えば、受光素子ユニットの平面形状を円形、楕円形、多角形とすることができる。また、液体の浸入を検知するためのパターンの検知パターン形状が、辺部の位置によって長さや面積を異ならせるものであってもよい。
移動スリット、固定スリットの液体の浸入を検知するためのパターンは、その一面に設けるもので説明したが、他面、両面、端面に設けるものであってもよい。
移動スリット及び固定スリットの液体の浸入を検知するためのパターンは、半径方向内側又は外側の一方にのみ設けてもよい。
固定スリットに設けられた液体の浸入を検知するためのパターンは、円弧状に限られず直線状でもよく、固定スリットの周囲に配置し扇形でも四角形でもよい。
受光素子ユニットにおける位置検知パターン５Ａ及び液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂにより検出された光は、共通の受光信号として出力されてもよい。
液体の浸入を検知するためのパターンに液体の濡れ性を制御する材料を用いてもよい。
本発明の実施形態ではロータリー型の光学式エンコーダについて説明したが、リニア型エンコーダであってもよい。また、反射型の光学式エンコーダ等いかなるタイプのエンコーダであってもよい。
また、受光素子ユニットにおける液体の浸入を検知するためのパターンは、各実施形態の形状に限定されるものではなく、例えば、受光素子ユニットの平面形状を円形、楕円形、多角形とすることができる。また、液体の浸入を検知するためのパターンの検知パターン形状が、辺部の位置によって長さや面積を異ならせるものであってもよい。
移動スリット、固定スリットの液体の浸入を検知するためのパターンは、その一面に設けるもので説明したが、他面、両面、端面に設けるものであってもよい。
移動スリット及び固定スリットの液体の浸入を検知するためのパターンは、半径方向内側又は外側の一方にのみ設けてもよい。
固定スリットに設けられた液体の浸入を検知するためのパターンは、円弧状に限られず直線状でもよく、固定スリットの周囲に配置し扇形でも四角形でもよい。
受光素子ユニットにおける位置検知パターン５Ａ及び液体の浸入を検知するためのパターン５Ｂにより検出された光は、共通の受光信号として出力されてもよい。
液体の浸入を検知するためのパターンに液体の濡れ性を制御する材料を用いてもよい。
Ｅ１ 光学式エンコーダ
Ｅ２ 光学式エンコーダ
Ｌ 液体
１、１１ 回転軸
２、１２、２２ 移動スリット
３、１３、２３ 固定スリット
４、１４ 投光ユニット
５、１５ 受光素子ユニット
２Ａ、３Ａ、１２Ａ、１３Ａ スリット部
５Ａ、１５Ａ 位置検知パターン
５Ｂ、１２Ｂ、１３Ｂ、１５Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ
液体の浸入を検知するためのパターン
２０、３０ 溝
４０ 微細な凹凸
５０ 吸湿材料
Ｅ２ 光学式エンコーダ
Ｌ 液体
１、１１ 回転軸
２、１２、２２ 移動スリット
３、１３、２３ 固定スリット
４、１４ 投光ユニット
５、１５ 受光素子ユニット
２Ａ、３Ａ、１２Ａ、１３Ａ スリット部
５Ａ、１５Ａ 位置検知パターン
５Ｂ、１２Ｂ、１３Ｂ、１５Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ
液体の浸入を検知するためのパターン
２０、３０ 溝
４０ 微細な凹凸
５０ 吸湿材料
Claims (6)
- 受光素子ユニット、移動スリット及び固定スリットを有する光学式エンコーダであって、
前記受光素子ユニットに、液体の浸入を検知するためのパターンを備える、
光学式エンコーダ。 - 請求項１記載の光学式エンコーダにおいて、
前記移動スリット及び前記固定スリットの少なくともいずれか１つに液体の浸入を検知するためのパターンを備える、
光学式エンコーダ。 - 請求項１又は２記載のエンコーダにおいて、
前記液体の浸入を検知するためのパターンが溝である、
光学式エンコーダ。 - 請求項１又は２記載のエンコーダにおいて、
前記液体の浸入を検知するためのパターンが微細な凹凸である、
光学式エンコーダ。 - 請求項１又は２記載のエンコーダにおいて、
前記液体の浸入を検知するためのパターンが吸湿材料である、
光学式エンコーダ。 - 請求項１から５のいずれかに記載のエンコーダにおいて、
前記液体の浸入を検知するためのパターンは、スリット部又は前記スリット部の位置を検出する位置検知パターンの外側に配置されている、
光学式エンコーダ。
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