JP4374113B2

JP4374113B2 - ロータリエンコーダ用ディスクとその調整方法

Info

Publication number: JP4374113B2
Application number: JP2000106362A
Authority: JP
Inventors: 崇司長尾; 速見木川
Original assignee: 株式会社ソキア・トプコン
Priority date: 2000-04-07
Filing date: 2000-04-07
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2020-04-07
Also published as: JP2001289672A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学式ロータリエンコーダ用ディスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロータリエンコーダ用ディスクを軸に固定するとき、ディスクのコードパターンの中心は、軸の回転中心に完全に一致させる必要がある。このため、従来、ディスクを軸に固定するには、特開昭６０−１７１４０５号公報に記載されたように単軸にディスクを固定する場合と、特開昭４８−００３８６１号公報に記載されたように複軸構造をした軸にディスクを固定する場合とがあった。又、実公平７−８８４号公報に記載されたように目盛盤の外側又は内側に原点目盛りを設けて、目盛盤の芯出しを行うものも存在していた。
【０００３】
特開昭６０−１７１４０５号に記載されたものでは、ディスクのコードパターンの中心を軸の回転中心に一致させるため、ディスクに同心円を描き、このディスクを軸に仮止めして軸を回転させたとき、同心円の軌跡が変動しなくなるまで、ディスクの位置を調整しては軸を回転させて同心円の軌跡を顕微鏡で観察するという作業を繰り返していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術では、作業者が同心円の軌跡の変動を顕微鏡で観察して、ディスク位置の調整を繰り返していたから、時間がかかるとともに熟練も要するという問題があった。そこで、ディスク中心と軸の回転中心との偏心量ををデジタル表示して、どの程度調整したらよいか分かるようにして、熟練者でなくとも短時間で簡単にディスク中心と軸の回転中心とを一致させる方法が求められていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明のロータリエンコーダ用ディスクでは、デイスク中心に対して対称に一対の中心検出用パターンを設ける。そして、前記中心検出用パターンは、前記ディスク中心を通る直線上に配置された中央スリットと、該中央スリットに対して斜めの所定角度を有し、かつ、該中央スリットに対して対称に配置された一対の両側スリットとからなっている。
請求項２に係る発明では、請求項１に係る発明において、前記中央スリット及び前記両側スリットの夫々の中心線が交わる交点が、前記ディスク中心外になるように形成し、かつ、ディスク中心に対して対称となるように配置した。
請求項３に係る発明では、請求項１又は２に係る発明において、前記中心検出用パターンは、コードパターンが配置されている円周上以外で該円周の外側又は内側に配置した。
請求項４に係る発明では、請求項１、２又は３に記載のロータリーエンコーダ用ディスクを軸に仮止めしてディスクと軸をともに回転可能とし、光源により中心検出用パターンを照射し、中心検出用パターンの各スリットを通過した光をＣＣＤリニアセンサで検出し、ＣＣＤリニアセンサの画素が配置された直線と該中心検出用パターンの位置関係から、軸の回転中心に対するディスク中心のずれの調整量を検出し、検出された調整量をもとに、軸の回転中心とディスク中心が一致するようにディスクの位置を調整する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１に示したように、本発明のディスク１には、目盛り用のコードパターン２の他に、コードパターン２の中心７（コードパターンの中心は、通常ディスク中心と一致するから、以下「ディスク中心７」と記載する。）を軸の回転中心に一致させるときに使用する中心検出用パターン３を一対形成している。
【０００７】
各中心検出用パターン３は、図２に拡大図で示されたように、デイスク中心７を通る直線上に存在する中央スリット４と、中央スリット４の両側に中央スリット４に対称に配置された一対の両側スリット５、６からなっている。両側スリット５、６は、各スリットの中心線が中央スリット４の中心線に対して所定の角度θを有している。そして、中央スリット４及び両側スリット５，６それぞれのスリットの中心線が交わる交点１４が、図１に示すようにディスク中心７に対して対称に配置される。中心検出用パターン３の位置は、コードパターン２の外側に配置されても内側に配置されてもよい。
【０００８】
本発明のディスク１のディスク中心７を軸の回転中心に一致させるには、次のような調整方法をとる。
【０００９】
（１）まず、図３に示したように、ディスク１を軸９に仮止めし、ディスク１と軸９を共に回転可能とする。そして、一方の中心検出用パターン３をコリメータレンズ１３を介して照射できる位置にＬＥＤ（発光ダイオード）等の光源１１を固定するとともに、この中心検出用パターン３を通過した光を検出できる位置の１個所にＣＣＤリニアセンサ１０を配置する。図４に、中心検出用パターン３とＣＣＤリニアセンサ１０の位置関係を示す平面図を示す。コードパターン２から角度を検出するための角度検出用センサーは、別に設けている。
【００１０】
（２）次に、光源１１により中心検出用パターン３を照射し、中心検出用パターン３の各スリットを通過した光をＣＣＤリニアセンサ１０で受光して、最初に軸９に仮止めされた状態のディスク１に関して、図４に示した平面図において、ＣＣＤリニアセンサ１０の画素が配置された直線１２と各スリット４、５、６が交差する交差位置を求める。そして、これらの交差位置から、直線１２上において、直線１２と中央スリット４との交差位置Ｐ１、両側スリット５、６間の間隔Ｌ１及び中央スリット４と各両側スリット５、６との間の間隔ＬＡ，ＬＢを求める。そして、中央スリット４と各両側スリット５、６との間の間隔ＬＡ，ＬＢが等間隔、すなわち、ＬＡ＝ＬＢとなるようにディスク１及び又はＣＣＤリニアセンサ１０の位置を調整する。このときの調整方法は、ディスク１を取り付けている軸９を回転させても、または、ＣＣＤリニアセンサ１０を移動させてもよい。ＬＡ＝ＬＢとなったとき、図４に示したように、中央スリット４とディスク中心７を通る直線と直線１２とが直交する。ここで、直線１２と中央スリット４との交差位置Ｐ１と、両側スリット５、６間の距離Ｌ１を記憶する。
【００１１】
（３）次に、軸９を約１８０度回転させ、軸９を回転させた後の状態のディスク１’に関して、他方の中心検出用パターン３をＣＣＤリニアセンサ１０で検出し、前記（２）と同様に、ＣＣＤリニアセンサ１０の画素が配置された直線１２上おいて、直線１２と中央スリット４との交差位置Ｐ２、両側スリット５、６間の間隔Ｌ２及び中央スリット４と各両側スリット５、６との間の間隔ＬＣ，ＬＤを求める。そして、中央スリット４と各両側スリット５、６との間の間隔ＬＣ，ＬＤが等間隔、すなわち、ＬＣ＝ＬＤとなるようにディスク１とＣＣＤリニアセンサ１０の位置を調整する。このとき、ＣＣＤリニアセンサ１０は元の位置のままに固定しておき、軸９の回転のみで調整を行う。ＬＣ＝ＬＤとなったとき、図４に示したように、中央スリット４とディスク中心７’を通る直線と直線１２とが直交する。ここで、直線１２と中央スリット４との交差位置Ｐ２と、両側スリット５、６間の距離Ｌ２を記憶する。
【００１２】
（４）図４から分かるように、軸９の回転中心８は、ディスク中心７と７’を結ぶ線分の中点になっている。したがって、ＣＣＤリニアセンサ１０の画素が配置された直線１２に固定された直線座標において、軸９の回転中心８の位置が（Ｐ１＋Ｐ２）／２であることが分かる。さらに、直線１２とディスク中心７、７’との距離は、直線１２上における両側スリット５、６間の距離Ｌ１、Ｌ２の一次関数になっているので、直線１２と軸９の回転中心８との距離は、直線１２上において、両側スリット５、６間の距離が、Ｌ１とＬ２の平均の（Ｌ１＋Ｌ２）／２で、かつ、中央スリット４と各両側スリット５、６との間隔がともに等しいとき、すなわち、中央スリット４と各両側スリット５、６との間隔がともに（Ｌ１＋Ｌ２）／４となるときに決定されることも分かる。
【００１３】
したがって、図５に示したように、デイスク１’の位置から、直線１２と中央スリット４との交差位置Ｐが（Ｐ１＋Ｐ２）／２の位置になるように、ディスク１’を直線１２と平行な矢印ａ方向に移動させ、続いて、直線１２上において、中央スリット４と各両側スリット５、６間の間隔が、ともに（Ｌ１＋Ｌ２）／４となるように、ディスク１’を直線１２と直交する矢印ｂ方向に移動させると、デイスク１’はディスク１”の位置に到達して、ディスク中心７”と軸９の回転中心８とを一致させることができる。もちろん、これとは逆に、まず矢印ｂ方向に移動させ、次に矢印ａ方向に移動させてもよい。
【００１４】
前述の手順を作業員が容易にできるようにするため、中央スリット４と両側スリットの間隔ＬＡ、ＬＢ、ＬＣ、ＬＤや、軸（９）の回転中心８に対するディスク中心７’のａ方向及びｂ方向について各偏心量等を、適当な表示手段に適宜デジタル表示する。
【００１５】
本実施例によれば、熟練者でなくとも、どのように調整すべきかが直ちに分かるため、ディスク中心７と軸９の回転中心８とを、短時間で簡単に一致させるように調整することができる。また、偏心量がデジタル化されているので、前述の手順を機械で行うことで、自動的に調整することも可能となる。さらに、単に中心検出用パターン３をディスク１に付加するだけであるから、ディスク１を安価で容易に製造できる。しかも、中央スリット４及び両側スリット５、６の夫々の中心線が交わる交点１４が、ディスク中心７以外になるようにしたから、ディスク１を仮止めした軸９を１８０°回転させた前後のＣＣＤリニアセンサ１０の画素が配置された直線１２上での両側スリット５、６間の距離の差（図４における距離Ｌ１とＬ２の差）を大きくすることができるため、軸９の回転中心８とディスク中心７とを高精度に一致させることができる。さらに、中心検出用パターン３がコードパターン２が配置された円周外に配置されているから、両パターン２、３の区別が簡単にできる。
【００１６】
ところで、本発明は、前記実施例に限るものではなく、次のような実施例としても前記実施例と同じ効果が得られる。たとえば、直線１２と中央スリット４が直交するときに、中央スリット４と各両側スリット５、６との間隔が等間隔とするには、図６のように、前記実施例とは逆に、両側スリット５、６がディスク中心７から離れるにつれて両者の間隔が狭くなるようにしてもよい。
【００１７】
また、両側スリット５、６をコードパターン２が配置された円周上に配置し、両側スリット５、６の中心線がディスク中心７上で交わるようにしてもよい。この場合には、コードパターン２と中心検出用パターン３を区別するための工夫（例えば、スリットの太さを変える等）が必要となる。また、両側スリット５、６が中心スリット４と所定角度θをなすようにすると、両側スリット５、６の間隔が広くなるので、長いＣＣＤリニアセンサ１０が必要となり、やや高価になる。
【００１８】
【発明の効果】
以上に述べたように、請求項１、２又は３に係る発明のロータリエンコーダ用ディスクを用いて、請求項４に係る発明の調整方法を行うと、ディスク中心と軸の回転中心とを、熟練者でなくとも短時間で簡単に一致させるように調整できるうえ、機械により自動的に調整することも可能となるから、作業の能率を大幅に向上させることができる。
また、請求項１に係る発明では、単に中心検出用パターンをディスクに付加するだけであるから、ディスクを安価で容易に製造できる。
さらに、請求項２に係る発明では、中央スリット及び両側スリットの夫々の中心線が交わる交点が、ディスク中心以外になるようにしたから、ディスクを仮止めした軸を１８０°回転させた前後のＣＣＤリニアセンサの画素が配置された直線上での両側スリット間の距離の差（図４における距離Ｌ１とＬ２の差）を大きくすることができるため、軸の回転中心とディスク中心を高精度に一致させることが容易になる。
さらに、請求項３に係る発明では、中心検出用パターンをコードパターンが配置された円周の外側又は内側に配置しているから、両パターンの区別が簡単にできるので、機械により自動的に調整することがいっそう容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のロータリエンコーダ用ディスクである。
【図２】前記ロータリエンコーダ用ディスクに形成した中心検出用パターンの拡大図である。
【図３】ディスクを軸に仮止めし、ＣＣＤリニアセンサと光源を固定した状態を示す図である。
【図４】中心検出用パターンとＣＣＤリニアセンサの位置関係を示す平面図である。
【図５】ディスク中心と軸の回転中心とが一致したときの中心検出用パターンとＣＣＤリニアセンサの位置関係を示す平面図である。
【図６】本発明の別の実施例であるロータリエンコーダ用ディスクである。
【符号の説明】
１ディスク
２コードパターン
３中心検出用パターン
４中央スリット
５、６両側スリット
７コードパターンの中心（ディスク中心）
８回転中心
９軸
１０ＣＣＤリニアセンサ
１１光源
１２ＣＣＤリニアセンサの画素が配置された直線
１３コリメータレンズ
１４交点

Claims

ディスク中心に対して対称に一対の中心検出用パターンを設けたロータリエンコーダ用ディスクであって、前記中心検出用パターンは、前記ディスク中心を通る直線上に配置された中央スリットと、該中央スリットに対して斜めの所定角度を有し、かつ、該中央スリットに対して対称に配置された一対の両側スリットとからなることを特徴とするロータリエンコーダ用ディスク。
前記中心検出用パターンは、前記中央スリット及び前記両側スリットの夫々の中心線が交わる交点が、前記ディスク中心と中央スリットを通る直線上でディスク中心外で交わるように形成し、かつ、ディスク中心線に対して対称となるように配置されたことを特徴とする請求項１に記載のロータリエンコーダ用ディスク。
前記中心検出用パターンは、コードパターンが配置されている円周上以外で該円周の外側又は内側に配置されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のロータリエンコーダ用ディスク。
請求項１、２又は３に記載のロータリーエンコーダ用ディスクを軸に仮止めしてディスクと軸をともに回転可能とし、
光源により中心検出用パターンを照射し、中心検出用パターンの各スリットを通過した光をＣＣＤリニアセンサで検出し、
ＣＣＤリニアセンサの画素が配置された直線と該中心検出用パターンの位置関係から、軸の回転中心に対するディスク中心のずれの調整量を検出し、
検出された調整量をもとに、軸の回転中心とディスク中心が一致するようにディスクの位置を調整することを特徴とするロータリエンコーダ用ディスクの位置調整方法。