JP3466680B2 - 光学式エンコーダ - Google Patents

光学式エンコーダ

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JP3466680B2 JP29002993A JP29002993A JP3466680B2 JP 3466680 B2 JP3466680 B2 JP 3466680B2 JP 29002993 A JP29002993 A JP 29002993A JP 29002993 A JP29002993 A JP 29002993A JP 3466680 B2 JP3466680 B2 JP 3466680B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は被測定物体の回転状態の
変位を光電的に検出する光学式エンコーダ、特に、所定
形状のパターンが形成されているパルス板を利用した光
学式エンコーダに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より被測定物体の移動量や回転量の
検出を光学式スケールを利用して行なう所謂光学式エン
コーダが例えば特開昭59−63517号公報や、特開
昭60−140119号公報等で提案されている。
【0003】このうち例えば、回転体の回転状態を検出
するロータリエンコーダは、回転体に連結した回転円板
上にスリット状の光透過部と光遮光部を周期的に配置し
たメインスケールを有するパルス板と、このパルス板の
メインスケールと同じ周期となるように光透過部と光遮
光部を基板面上に配置したインデックススケールを有し
た固定の補助パルス板とを用い、対向配置した上記パル
ス板と補助パルス板の双方を挟むように発光手段と受光
手段を対向配置して構成している。
【0004】次に上記構成のロータリーエンコーダの動
作を説明する。投光手段からの光束のうち、パルス板の
光透過部と補助パルス板の光透過部の双方の光透過部を
通過した光束が受光手段に入射し、この入射光束に基づ
いて受光手段から得られる信号を、例えば周波数解析し
て回転体の回転状態を検出する。
【0005】このとき、パルス板と補助パルス板の相対
位置がずれていると、完全な遮光状態が得られず、受光
手段で得られる明暗比、即ち、S/N比が低下してく
る。この結果、受光手段で得られる光電流の明暗に対応
する振幅が小さくなり、出力パルスのカウントを読み取
る際の読取り誤差の原因となる。そのため、正確にパル
スを読取るためには、パルス板と補助パルス板の相対位
置ずれを小さく抑えなければならない。
【0006】図6は従来のエンコーダユニットの構成を
示す正面図である。
【0007】図6において101はドーナツ形状のパル
ス板であり、その面上には一定の周期で配置されたスリ
ット状の光透過部と光遮光部よりなるパターンが設けら
れている。102はパルス板101を一体的に保持する
ホルダーであり、不図示の被測定回転物体に連結され、
後記円筒状の筐体104の外径にそって摺動する二つの
突起102a、および該突起が常に該筐体の外径に接す
るように上記ホルダー102を付勢するバネ102bを
有する。
【0008】103は扇形の補助パルス板であり、その
面上にはパルス板101に設けたパターンと同じ周期の
スリット状の光透過部と光遮光部よりなるパターンが設
けられている。104は筐体であり、ホルダー102を
ラジアル方向にのみ摺動可能に保持すると共に補助パル
ス板103を保持する受け面を有している。
【0009】105は不図示の固定部材により筐体10
4の一部に固定されている発光手段、106は不図示の
固定部材により筐体104の一部に固定されている受光
手段であり、この受光手段106と上記発光手段105
はパルス板101と補助パルス板103の双方を挟んで
対向配置されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、パルス板101と補助パルス板103の相対
位置を調整しても図7に示すようにパルス板101と筐
体104が偏心していると、パルス板101が回転する
ことで、パルス板101と補助パルス板103それぞれ
の検出部における法線方向がずれ、図8に示すように、
パルス板101上のスリットと補助パルス板103上の
スリットが相対的に傾くため、完全な遮光状態が保持で
きず、S/Nの劣化を生ずるという問題点があった。
【0011】本発明は上記のような問題点を解消した光
学式エンコーダを得ることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明の光学式
エンコーダは、対向して配置された発光手段と受光手段
と、前記発光手段と前記受光手段の間に配置した一定の
周期のパターンを設けたパルス板と、前記パルス板を保
持する回転部材と、該回転部材が固定部材を中心にして
回転する時に該回転部材をラジアル方向に支持するよう
に該固定部材に設けた複数の摺動部と、前記パターンに
対応したパターンを一つ以上有する補助パルス板とを設
けた光学式エンコーダにおいて、前記複数の摺動部を結
んだ直線の一方の領域に前記回転部材が前記摺動部に接
するように該回転部材を付勢する付勢手段を、他方の領
域に該発光手段と受光手段そして補助パルス板を前記付
勢手段と略対向させて、設けたことを特徴としている。
請求項2の発明の光学式エンコーダは、対向して配置さ
れた発光手段と受光手段と、前記発光手段と前記受光手
段の間に配置した、一定の周期のパターンを設けたパル
ス板と、前記パルス板を保持する回転部材と、該回転部
材が固定部材を中心にして回転する時に該回転部材をラ
ジアル方向に支持するように該固定部材に設けた複数の
摺動部と、前記パターンに対応したパターンを一つ以上
有する補助パルス板とを設けた光学式エンコーダにおい
て、前記複数の摺動部を結んだ直線の片側の領域に、前
記回転部材が前記摺動部に接するように該回転部材を付
勢する付勢手段を設け、前記発光手段と受光手段そして
補助パルス板を、前記付勢手段の近傍に位置させて前記
固定部材に固定したことを特徴としている。
【0013】
【実施例】 実施例1.図1は本発明の実施例1を示し、図1は本発
明の特徴を最もよく表す図面である。
【0014】図1において、1はドーナツ形状のパルス
板であり、その面上には一定の周期で配置されたスリッ
ト状の光透過部と光遮光部よりなるパターンが設けられ
ている。2はパルス板1を一体的の保持するホルダーで
あり、不図示の被測定回転物体に連結され、後記円筒状
の筐体の摺動部に接して摺動する内径を有している。
【0015】3は扇形の補助パルス板であり、その面上
にはパルス板1に設けられたパターンと同じ周期のスリ
ット状の光透過部と光遮光部よりなるパターンが設けら
れている。4は固定部材としての筐体であり、ホルダー
2をラジアル方向にのみ摺動可能に保持し、検出部(前
述の補助パルス板3、後述の発光手段5、受光手段6)
を中心にして二等分位置に配されたホルダー2の内径に
接する摺動部としての突起4aを2つ有すると共に、補
助パルス板3を保持する受け面を有している。
【0016】また、検出部の対向位置にホルダー2をチ
ャージする後記のバネ7、ボール8の保持部4bを有し
ている。
【0017】5は例えば、レーザーやLED等の発光手
段であり、不図示の固定部材により筐体4の一部に固定
されている。6は例えばホト・ダイオード等の受光手段
であり、不図示の固定部材により筐体4の一部に固定さ
れている。そして、上記の発光手段5と受光手段6はパ
ルス板1と補助パルス板3の双方を挟んで対向配置され
ている。
【0018】上記のバネ7、ボール8はそれぞれ、筐体
4に保持されると共に、ボール8はホルダー2の内径に
接しながら該ホルダーを付勢し、常にホルダー2の内径
が筐体4の二つの突起4aに接するようにしている。
【0019】図2はパルス板1および補助パルス板3の
それぞれのスリットが1/2Pずれて遮光状態にあると
ころを表している。図2において、実線が補助パルス板
3のスリット、点線がパルス板1のスリットを示してい
る。
【0020】図3はホルダー2と筐体4が熱膨張等によ
り、径が変化し、ホルダー2と筐体4が偏心した状態を
示している。
【0021】図4はパルス板1および補助パルス板3の
それぞれのスリットが1/2Pずれた遮光状態にあると
ころを表わしている。パルス板1および補助パルス板3
のスリットは、図4において上、下にずれているが、検
出部におけるパルス板1の法線方向および補助パルス板
3の法線方向はほぼ一致するので、遮光状態が保たれて
いる。この結果、高い明暗比が得られ、信号としては高
いS/N比が得られるので、正確なパルスの読み取りが
可能となる。
【0022】実施例2.図5は本発明の実施例2を示す
図である。
【0023】図5において、51はドーナツ形状のパル
ス板であり、その面上には一定の周期で配置されたスリ
ット状の光透過部と光遮光部よりなるパターンが設けら
れている。52はパルス板51を一体的に保持すると共
に、不図示の被測定回転物体に連結されたホルダーであ
り、後記円筒状の筐体の外径にそって摺動する内径を有
している。
【0024】53は扇形の補助パルス板であり、その面
上にはパルス板51に設けたパターンと同じ周期のスリ
ット状の光透過部と光遮光部よりなるパターンが設けら
れている。
【0025】54は筐体であり、ホルダー52をラジア
ル方向にのみ摺動可能に保持し、検出部(前述の補助パ
ルス板53、後述の発光手段55、受光手段56)の対
向位置を中心にして二等分位置に配されたホルダー52
の内径に接する突起54aを2つ有すると共に、補助パ
ルス板53を保持する受け面を有している。また、検出
部と同位相にホルダー52をチャージする後記のバネ5
7、ボール58の保持部54bを有している。
【0026】55は例えば、レーザーやLED等の発光
手段であり、不図示の固定部材により筐体54の一部に
固定されている。56は例えばホト・ダイオード等の発
光手段であり、不図示の固定部材により筐体54の一部
に固定されている。そして、上記の発光手段55と受光
手段56はパルス板51と補助パルス板53の双方を挟
んで対向配置されている。
【0027】上記のバネ57、ボール58はそれぞれ筐
体54に保持されると共に、ボール58はホルダー52
の内径が筐体54の二つの突起54aに接するように該
ホルダーを付勢している。
【0028】図5において、ホルダー52と筐体54が
偏心しても、検出部におけるパルス板51の法線方向お
よび補助パルス板53の法線方向はほぼ一致しているの
で、遮光状態が保たれている。この結果、前記実施例1
と同様に高い明暗比が得られ、正確なパルスの読み取り
が可能である。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば前記複数の摺動部を結ん
だ直線の一方の領域に前記回転部材が前記摺動部に接す
るように該回転部材を付勢する付勢手段を、他方の領域
に該発光手段と受光手段そして補助パルス板を略対向さ
せて、設けたこと又は前記複数の摺動部を結んだ直線の
片側の領域に、前記回転部材が前記摺動部に接するよう
に該回転部材を付勢する付勢手段を設け、前記発光手段
と受光手段そして補助パルス板を前記付勢手段の近傍に
設けたことによりパルス板が回転支持部材に対し、多少
偏心しても、検出部位置におけるパルス板のスリットの
法線方向と補助パルス板のスリットの法線方向が常に略
一致し、高い明暗比(エンコーダの出力のS/N比)が
得られ、正確なパルスの読み取りが可能であるという効
果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1による光学式エンコーダの
構成を示す正面図
【図2】 図1の光学式エンコーダにおけるパルス板お
よび補助パルス板のスリットが1/2Pずれた遮光状態
【図3】 図1の光学式エンコーダにおけるホルダーと
筐体が偏心した状態図
【図4】 図1の光学式エンコーダにおけるパルス板お
よび補助パルス板のスリットが1/2Pずれた遮光状態
【図5】 本発明の実施例2による光学式エンコーダの
構成を示す正面図
【図6】 従来の光学式エンコーダの構成を示す正面図
【図7】 図6の光学式エンコーダにおけるパルス板と
筐体が偏心した状態図
【図8】 図6の光学式エンコーダにおけるパルス板お
よび補助パルス板とが法線方向にずれたことによる遮光
状態図
【符号の説明】
1 パルス板 2 ホルダー(回転部材) 3 補助スリット板 4 筐体(固定部材) 4a 突起(摺動部) 5 発光手段 6 受光手段 7 バネ(付勢手段) 8 ボール(付勢手段)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対向して配置された発光手段と受光手段
    と、 前記発光手段と前記受光手段の間に配置した一定の周期
    のパターンを設けたパルス板と、 前記パルス板を保持する回転部材と、 該回転部材が固定部材を中心にして回転する時に該回転
    部材をラジアル方向に支持するように該固定部材に設け
    た複数の摺動部と、 前記パターンに対応したパターンを一つ以上有する補助
    パルス板とを設けた光学式エンコーダにおいて、 前記複数の摺動部を結んだ直線の一方の領域に前記回転
    部材が前記摺動部に接するように該回転部材を付勢する
    付勢手段を、 他方の領域に該発光手段と受光手段そして補助パルス板
    を前記付勢手段と略対向させて、設けたことを特徴とす
    る光学式エンコーダ。
  2. 【請求項2】 対向して配置された発光手段と受光手段
    と、 前記発光手段と前記受光手段の間に配置した、一定の周
    期のパターンを設けたパルス板と、 前記パルス板を保持する回転部材と、 該回転部材が固定部材を中心にして回転する時に該回転
    部材をラジアル方向に支持するように該固定部材に設け
    た複数の摺動部と、 前記パターンに対応したパターンを一つ以上有する補助
    パルス板とを設けた光学式エンコーダにおいて、 前記複数の摺動部を結んだ直線の片側の領域に、前記回
    転部材が前記摺動部に接するように該回転部材を付勢す
    る付勢手段を設け、前記発光手段と受光手段そして補助
    パルス板を、前記付勢手段の近傍に位置させて前記固定
    部材に固定したことを特徴とする光学式エンコーダ。
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