JP4768164B2 - Rotary encoder device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータリーエンコーダ装置に関し、詳細には、エンコーダホイールの取り付けに偏心がある場合にも適切に角度計測結果を補正して、高精度に回転角度を検出することのできるロータリーエンコーダ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のロータリーエンコーダ装置は、偏心による誤差を防止するために、堅牢なハウジングと精密な位置調整を行って組み立てられており、非常に高価なものとなっていた。
【0003】
そこで、最近、回転スケールと検出ヘッドを分離して、ユーザが治具を用いて組み付けられるようにして、コストの低減化を図ったモジュール型と呼ばれるロータリーエンコーダ装置も提供されてきているが、一般の機器に組み込む場合には、回転スケールを精密に組み付けて調整を行うことは、作業コストが高くなり、ひいては、機器のコストが高くなるという問題がある。
【0004】
そこで、従来、検出ヘッドを180°ずらして2個搭載し、それぞれの計測角の和の1/2を計算するエンコーダ装置が出現している(特開平7−140844等参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のロータリーエンコーダ装置にあっては、検出ヘッドを180°ずらして2個搭載し、それぞれの計測角の和の1/2を計算することにより、ロータリーエンコーダ装置の回転体の取り付け誤差や回転信号のムラ等を解消し、角速度の検知の動作を正確に行おうとしているが、コストの高い検出ヘッドを2個使用しているため、ロータリーエンコーダ装置の価格が高くなり、ひいては、ロータリーエンコーダ装置の適用される機器の価格が高くなるという問題があった。
【0006】
そこで、本発明は、1個の検出ヘッドで、エンコーダホイールの取り付け偏心を補正し、エンコーダホイールの取り付けに精密な調整も必用とせず、安価で、高精度な回転角度検出を行うことのできるロータリーエンコーダ装置を提供することを目的としている。
【0007】
具体的には、請求項1記載の発明は、回転するエンコーダホイールに、円周方向に一定角度または所定角度で径方向に延在して形成され回折格子からなる回転検出スケールと、円周方向に同心円状に形成され回折格子からなる偏心検出スケールとを形成し、回転検出スケールと偏心検出スケールに光照射手段から検出光として可干渉光を照射し、検出手段で、光照射手段から照射されて回転検出スケールで回折した干渉縞を検出してエンコーダホイールの回転量を示す回転信号を出力するとともに、偏心検出スケールで回折した干渉縞を検出してエンコーダホイールの偏心量を示す偏心信号を出力し、パルス化手段で、検出手段の出力する回転信号を回転パルス信号に変換し、偏心信号調整手段で、検出手段の出力する偏心信号を偏心量に対応する偏心パルス信号に変換し、回転信号調整手段で、偏心信号調整手段の出力する偏心パルス信号を当該偏心パルス信号の示す偏心量をパルス化手段の出力する回転パルス信号のパルス幅に対する偏心量のパルス幅に変換し、当該パルス幅でパルス化手段の出力する回転パルス信号のパルス幅を調整することにより、従来のように180°対向する位置に検出器を配設することなく、エンコーダホイールの回転角度と同時にエンコーダホイールの偏心量を検出し、角度計測結果を偏心量で補正して、安価にかつ高精度に回転角度の計測を行うことのでき、また、既に偏心補正された回転信号を用いて一般的に使用されているエンコーダ回路でカウント及び角度計算を可能とし、安価でかつ高精度な回転信号をより一層利用しやすくして、利用性を向上させることのできるロータリーエンコーダ装置を提供することを目的としている。
【0008】
請求項2記載の発明は、回転するエンコーダホイールに、円周方向に一定角度または所定角度で径方向に延在して形成され回折格子からなる回転検出スケールと、円周方向に同心円状に形成され回折格子からなる偏心検出スケールとを形成し、回転検出スケールと偏心検出スケールに光照射手段から検出光として可干渉光を照射し、検出手段で、光照射手段から照射されて回転検出スケールで回折した干渉縞を検出してエンコーダホイールの回転量を示す回転信号を出力するとともに、偏心検出スケールで回折した干渉縞を検出してエンコーダホイールの偏心量を示す偏心信号を出力し、パルス化手段で、検出手段の出力する回転信号を回転パルス信号に変換し、回転パルス幅変換手段で、パルス化手段の出力する回転パルス信号を所定の短いパルス幅の細幅回転パルス信号に変換し、偏心信号調整手段で、検出手段の出力する偏心信号を偏心量に対応する偏心パルス信号に変換し、回転化偏心パルス発生手段で、偏心信号調整手段の出力する偏心パルス信号を当該偏心パルス信号の示す偏心量が回転パルス幅変換手段の出力する細幅回転パルス信号の1パルスに相当する毎に回転化偏心パルス信号に変換し、パルス加算手段で、回転パルス幅変換手段の出力する細幅回転パルス信号と回転化偏心パルス発生手段の発生する回転化偏心パルス信号を加算して偏心調整回転信号として出力することにより、従来のように180°対向する位置に検出器を配設することなく、エンコーダホイールの回転角度と同時にエンコーダホイールの偏心量を検出し、角度計測結果を偏心量で補正して、安価にかつ高精度に回転角度の計測を行うことのでき、また、既に偏心補正された回転信号を用いて一般的に使用されているエンコーダ回路でカウント及び角度計算を可能とし、安価でかつ高精度な回転信号をより一層利用しやすくして、利用性を向上させることのできるロータリーエンコーダ装置を提供することを目的としている。
【0010】
請求項3記載の発明は、光照射手段に、1つの光源を設け、当該光源からの光を回転検出用検出光と偏心検出用検出光に分割する光分割手段を設け、当該回転検出用検出光を回転検出スケールに入射させ、当該偏心検出用検出光を偏心検出スケールに入射させることにより、高価な光源を削減し、より一層安価で高精度な計測を行うことのできるロータリーエンコーダ装置を提供することを目的としている。
【0011】
請求項4記載の発明は、検出手段の出力する偏心信号に基づいて検出手段またはエンコーダホイールの取り付けエラーを判別し、エラー判別結果を示すエラー信号を出力するエラー判別手段を設けることにより、検出手段またはエンコーダホイールの取付エラーが容易に分かるようにし、取付作業の作業性を向上させて、より利用性を向上させることのできるロータリーエンコーダ装置を提供することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明のロータリーエンコーダ装置は、円周方向に一定角度または所定角度で径方向に延在して形成され回折格子からなる回転検出スケール、及び、円周方向に同心円状に形成され回折格子からなる偏心検出スケールが形成され回転するエンコーダホイールと、前記回転検出スケールと前記偏心検出スケールに検出光として可干渉光を照射する光照射手段と、当該光照射手段から照射されて前記回転検出スケールで回折した干渉縞を検出して前記エンコーダホイールの回転量を示す回転信号を出力するとともに、前記偏心検出スケールで回折した干渉縞を検出して前記エンコーダホイールの偏心量を示す偏心信号を出力する検出手段と、前記検出手段の出力する回転信号を回転パルス信号に変換するパルス化手段と、前記検出手段の出力する偏心信号を偏心量に対応する偏心パルス信号に変換する偏心信号調整手段と、前記偏心信号調整手段の出力する偏心パルス信号を当該偏心パルス信号の示す偏心量を前記パルス化手段の出力する回転パルス信号のパルス幅に対する偏心量のパルス幅に変換し、当該パルス幅で前記パルス化手段の出力する回転パルス信号のパルス幅を調整する回転信号調整手段と、を備えることにより、上記目的を達成している。
【0013】
上記構成によれば、回転するエンコーダホイールに、円周方向に一定角度または所定角度で径方向に延在して形成され回折格子からなる回転検出スケールと、円周方向に同心円状に形成され回折格子からなる偏心検出スケールとを形成し、回転検出スケールと偏心検出スケールに光照射手段から検出光として可干渉光を照射し、検出手段で、光照射手段から照射されて回転検出スケールで回折した干渉縞を検出してエンコーダホイールの回転量を示す回転信号を出力するとともに、偏心検出スケールで回折した干渉縞を検出してエンコーダホイールの偏心量を示す偏心信号を出力し、パルス化手段で、検出手段の出力する回転信号を回転パルス信号に変換し、偏心信号調整手段で、検出手段の出力する偏心信号を偏心量に対応する偏心パルス信号に変換し、回転信号調整手段で、偏心信号調整手段の出力する偏心パルス信号を当該偏心パルス信号の示す偏心量をパルス化手段の出力する回転パルス信号のパルス幅に対する偏心量のパルス幅に変換し、当該パルス幅でパルス化手段の出力する回転パルス信号のパルス幅を調整するので、従来のように180°対向する位置に検出器を配設することなく、エンコーダホイールの回転角度と同時にエンコーダホイールの偏心量を検出し、角度計測結果を偏心量で補正して、安価にかつ高精度に回転角度の計測を行うことができ、また、既に偏心補正された回転信号を用いて一般的に使用されているエンコーダ回路でカウント及び角度計算を可能とし、安価でかつ高精度な回転信号をより一層利用しやすくして、利用性を向上させることができる。
【0014】
請求項2に記載の発明のロータリーエンコーダ装置は、円周方向に一定角度または所定角度で径方向に延在して形成され回折格子からなる回転検出スケール、及び、円周方向に同心円状に形成され回折格子からなる偏心検出スケールが形成され回転するエンコーダホイールと、前記回転検出スケールと前記偏心検出スケールに検出光として可干渉光を照射する光照射手段と、当該光照射手段から照射されて前記回転検出スケールで回折した干渉縞を検出して前記エンコーダホイールの回転量を示す回転信号を出力するとともに、前記偏心検出スケールで回折した干渉縞を検出して前記エンコーダホイールの偏心量を示す偏心信号を出力する検出手段と、前記検出手段の出力する回転信号を回転パルス信号に変換するパルス化手段と、前記パルス化手段の出力する回転パルス信号を所定の短いパルス幅の細幅回転パルス信号に変換する回転パルス幅変換手段と、前記検出手段の出力する偏心信号を偏心量に対応する偏心パルス信号に変換する偏心信号調整手段と、前記偏心信号調整手段の出力する偏心パルス信号を当該偏心パルス信号の示す偏心量が前記回転パルス幅変換手段の出力する細幅回転パルス信号の1パルスに相当する毎に回転化偏心パルス信号に変換する回転化偏心パルス発生手段と、前記回転パルス幅変換手段の出力する細幅回転パルス信号と前記回転化偏心パルス発生手段の発生する回転化偏心パルス信号を加算して偏心調整回転信号として出力するパルス加算手段と、を備えることにより、上記目的を達成している。
【0015】
上記構成によれば、回転するエンコーダホイールに、円周方向に一定角度または所定角度で径方向に延在して形成され回折格子からなる回転検出スケールと、円周方向に同心円状に形成され回折格子からなる偏心検出スケールとを形成し、回転検出スケールと偏心検出スケールに光照射手段から検出光として可干渉光を照射し、検出手段で、光照射手段から照射されて回転検出スケールで回折した干渉縞を検出してエンコーダホイールの回転量を示す回転信号を出力するとともに、偏心検出スケールで回折した干渉縞を検出してエンコーダホイールの偏心量を示す偏心信号を出力し、パルス化手段で、検出手段の出力する回転信号を回転パルス信号に変換し、回転パルス幅変換手段で、パルス化手段の出力する回転パルス信号を所定の短いパルス幅の細幅回転パルス信号に変換し、偏心信号調整手段で、検出手段の出力する偏心信号を偏心量に対応する偏心パルス信号に変換し、回転化偏心パルス発生手段で、偏心信号調整手段の出力する偏心パルス信号を当該偏心パルス信号の示す偏心量が回転パルス幅変換手段の出力する細幅回転パルス信号の1パルスに相当する毎に回転化偏心パルス信号に変換し、パルス加算手段で、回転パルス幅変換手段の出力する細幅回転パルス信号と回転化偏心パルス発生手段の発生する回転化偏心パルス信号を加算して偏心調整回転信号として出力するので、従来のように180°対向する位置に検出器を配設することなく、エンコーダホイールの回転角度と同時にエンコーダホイールの偏心量を検出し、角度計測結果を偏心量で補正して、安価にかつ高精度に回転角度の計測を行うことのでき、また、既に偏心補正された回転信号を用いて一般的に使用されているエンコーダ回路でカウント及び角度計算を可能とし、安価でかつ高精度な回転信号をより一層利用しやすくして、利用性を向上させることができる。
【0018】
また、例えば、請求項3に記載するように、前記ロータリーエンコーダ装置は、前記光照射手段が、1つの光源を有し、当該光源からの光を回転検出用検出光と偏心検出用検出光に分割する光分割手段を備え、当該回転検出用検出光を前記回転検出スケールに入射させ、当該偏心検出用検出光を前記偏心検出スケールに入射させてもよい。
【0019】
上記構成によれば、光照射手段に、1つの光源を設け、当該光源からの光を回転検出用検出光と偏心検出用検出光に分割する光分割手段を設け、当該回転検出用検出光を回転検出スケールに入射させ、当該偏心検出用検出光を偏心検出スケールに入射させているので、高価な光源を削減することができ、より一層安価で高精度な計測を行うことができる。
【0020】
また、例えば、請求項4に記載するように、前記ロータリーエンコーダ装置は、前記検出手段の出力する偏心信号に基づいて前記検出手段または前記エンコーダホイールの取り付けエラーを判別し、エラー判別結果を示すエラー信号を出力するエラー判別手段を備えていてもよい。
【0021】
上記構成によれば、検出手段の出力する偏心信号に基づいて検出手段またはエンコーダホイールの取り付けエラーを判別し、エラー判別結果を示すエラー信号を出力するエラー判別手段を設けているので、検出手段またはエンコーダホイールの取付エラーが容易に分かるようにすることができ、取付作業の作業性を向上させて、より利用性を向上させることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【0023】
図1〜図5は、本発明のロータリーエンコーダ装置の第1の実施の形態を示す図であり、図1は、本発明のロータリーエンコーダ装置の第1の実施の形態を適用したロータリーエンコーダ装置1の要部斜視図である。
【0024】
図1において、ロータリーエンコーダ装置1は、エンコーダホイール2、回転検出部3及び偏心検出部4等を備えている。
【0025】
エンコーダホイール2は、円盤状に形成され、エンコーダホイール2には、回折格子からなる回転検出スケール10と、エンコーダホイール2の周方向に同心円状に形成された回折格子からなる偏心検出スケール11と、が形成されている。
【0026】
回転検出スケール10は、エンコーダホイール2の回転角度を検出するためのもので、径方向に延在して細く形成され、一定角度もしくは決められた角度毎に目盛りとして形成された回折格子である。
【0027】
偏心検出スケール11は、エンコーダホイール2の偏心を検出するためのものであり、回転検出スケール10の回転方向であるエンコーダホイール2の周方向に同心円状に形成された回折格子である。
【0028】
上記回転検出スケール10及び偏心検出スケール11としては、例えば、図2に示すように、エンコーダホイール2の当該スケール部分に凹凸を形成したいわゆるレリーフ型の回折格子であってもよいし、図3に示すように、エンコーダホイール2の内部に屈折率の異なる部分を設けたいわゆる体積型のものであってもよい。
【0029】
エンコーダホイール2は、一般的にロータリーエンコーダ装置に用いられている様々な形態のものが利用可能である。例えば、エンコーダホイール2は、金属の板をエッチングで回転検出スケール10と偏心検出スケール11を加工したもの、ガラス上の金属膜を半導体プロセスを用いて回転検出スケール10と偏心検出スケール11をパターニングしたもの、透明基板に回転検出スケール10と偏心検出スケール11のパターンを印刷したもの、フォトエマルジョンフィルムを写真露光現像して回転検出スケール10と偏心検出スケール11を形成したもの等の様々な形態を用いることができる。
【0030】
また、本実施の形態のロータリーエンコーダ装置1は、偏心検出用の偏心検出スケール11が形成されているところにその特徴があるため、エンコーダホイール2の材質、形状等については、なんら限定されるものではない。
【0031】
例えば、作成が簡易で安価なスリット形状のものを数十μmピッチ以下のピッチで形成したスリットであっても光の回折を生じるため、利用することができる。
【0032】
回転検出部3は、回転検出用光源部(光照射手段)12と回転検出用光検出器(検出手段)13を備え、偏心検出部4は、偏心検出用光源部(光照射手段)14と偏心検出用光検出器(検出手段)15を備えている。
【0033】
そして、これら回転検出部3及び偏心検出部4は、同様の構成のものを利用することができ、例えば、図4に示すように、光源16とレンズ17を備え、回転検出用光検出器13及び偏心検出用光検出器15の前には、マスク18が配設されている。
【0034】
回転検出用光源部12は、光源16から光を出射して、当該光源16から出射された光をレンズ17でエンコーダホイール2の回転検出スケール10の少し手前に集光させ、回転検出用光検出器13は、エンコーダホイール2を挟んで、回転検出用光源部12から出射される光の光軸上に配設されている。回転検出用光源部12から出射されてエンコーダホイール2の回転検出スケール10の手前で集光された検出光が、回折格子である回転検出スケール10を透過、回折して互いに干渉して干渉縞が生じる。
【0035】
上記マスク18は、この干渉縞と同じ周期のスリットマスクであり、このマスク18を通過した光を回転検出用光検出器13が検出して、回転信号を出力する。
【0036】
偏心検出用光源部14は、光源16から光を出射して、当該光源16から出射された光をレンズ17でエンコーダホイール2の偏心検出スケール11の少し手前に集光させ、回転検出用光検出器15は、エンコーダホイール2を挟んで、偏心検出用光源部14から出射される光の光軸上に配設されている。偏心検出用光源部14から出射されてエンコーダホイール2の偏心検出スケール11の手前で集光された検出光が、回折格子である偏心検出スケール11を透過、回折して互いに干渉して干渉縞が生じる。
【0037】
上記マスク18は、この干渉縞と同じ周期のスリットマスクであり、このマスク18を通過した光を偏心検出用光検出器15が検出して、偏心信号を出力する。
【0038】
次に、本実施の形態の作用を説明する。本実施の形態のロータリーエンコーダ装置1は、エンコーダホイール2に偏心検出スケール11を形成して、偏心検出部4でエンコーダホイール2の偏心量を検出し、回転検出部3の検出信号を補正して、高精度にエンコーダホイール2の回転角の検出を行うところにその特徴がある。
【0039】
すなわち、ロータリーエンコーダ装置1は、回転検出部3の光源16から出射された光をレンズ17でエンコーダホイール2の回転検出スケール10の手前に集光して、エンコーダホイール2の回転検出スケール10部に照射し、回折格子で形成された回転検出スケール10を通過、回折して生じた干渉縞が同じ周期のスリットマスクであるマスク18を通過した回折光を回転検出用光検出器13で検出する。回転検出用光検出器13は、エンコーダホイール2の回転検出スケール10を透過される光に応じて、エンコーダホイール2の1回転当たり、図5に示すような回転信号を出力する。
【0040】
一方、ロータリーエンコーダ装置1は、偏心検出部4の光源16から出射された光をレンズ17でエンコーダホイール2の偏心検出スケール11の手前に集光して、エンコーダホイール2の偏心検出スケール11部に照射し、回折格子で形成された偏心検出スケール11を通過、回折して生じた干渉縞が同じ周期のスリットマスクであるマスク18を通過した回折光を偏心検出用光検出器15で検出する。偏心検出用光検出器15は、エンコーダホイール2の偏心検出スケール11を透過される光に応じて、エンコーダホイール2の1回転当たり、図5に示すような回転信号を出力する。
【0041】
このとき、エンコーダホイール2の回転速度が一定であると、回転信号は、図5に示すように、一定間隔の正弦波形状の信号となり、偏心信号は、エンコーダホイール2の1回転で偏心成分が一周期となるため、エンコーダホイール2が1回転すると、偏心量に相当する数の信号が出力される。このときの偏心信号の変動は、図5に示すように、正弦波状に変化する。
【0042】
このような回転信号と偏心信号を矩形化回路を通してカウンタで計数することで、エンコーダホイール2の回転角度及び偏心量を検出することができる。また、A、B相信号を出力するようにすると、回転及び偏心方向を特定することができるとともに、分解能を向上させることができる。
【0043】
このように、本実施の形態のロータリーエンコーダ装置1は、回転するエンコーダホイール2に、円周方向に一定角度または所定角度で径方向に延在して形成され回折格子からなる回転検出スケール10と、円周方向に同心円状に形成され回折格子からなる偏心検出スケール11とを形成し、回転検出スケール10と偏心検出スケール11に光照射手段から検出光として可干渉光を照射し、検出手段で、回転検出用光源部12と偏心検出用光源部14から検出光として可干渉光を照射し、回転検出用光検出器13と偏心検出用光検出器15で、回転検出スケール10で回折した干渉縞を検出してエンコーダホイール2の回転量を示す回転信号を出力するとともに、偏心検出スケール11で回折した干渉縞を検出してエンコーダホイール2の偏心量を示す偏心信号を出力している。
【0044】
したがって、従来のように180°対向する位置に検出器を配設することなく、エンコーダホイール2の回転角度と同時にエンコーダホイール2の偏心量を検出することができ、角度計測結果を偏心量で補正して、安価にかつ高精度に回転角度の計測を行うことができる。
【0045】
図6は、本発明のロータリーエンコーダ装置の第2の実施の形態を適用したロータリーエンコーダ装置20の信号処理部21の要部ブロック構成図である。
【0046】
なお、本実施の形態は、上記第1の実施の形態のロータリーエンコーダ装置1と同様のロータリーエンコーダ装置に適用したものであり、本実施の形態の説明においては、上記第1の実施の形態のロータリーエンコーダ装置1と同様の構成部分については、必要に応じて、上記第1の実施の形態の説明で用いた符号をそのまま用いて説明する。
【0047】
図6において、ロータリーエンコーダ装置20の信号処理部21は、回転信号処理部22と偏心信号調整部23を備えている。
【0048】
回転信号処理部22は、パルス化回路(パルス化手段)24で構成され、パルス化回路24には、回転検出用光検出器13からアナログの回転信号が入力される。パルス化回路24は、回転検出用光検出器13から入力されるアナログの回転信号をパルス化して、回転パルス信号として信号処理部21の後段の図示しないカウンタに出力し、カウンタは、この回転パルス信号をカウントしてエンコーダホイール2の位置データに変換する。
【0049】
偏心信号調整部(偏心信号調整手段)23は、パルス化回路25を備えており、パルス化回路25には、偏心検出用光検出器15からアナログの偏心信号が入力される。
【0050】
パルス化回路25は、偏心検出用光検出器15から入力されるアナログの偏心信号を、エンコーダホイール2の1回転での偏心量に対応するパルスに変換して信号処理部21の後段の回路、例えば、カウンタに出力する。
【0051】
次に、本実施の形態の作用を説明する。回転検出用光検出器13の出力する回転信号は、図5に示したように、エンコーダホイール2の回転検出スケール10の数に応じた数の正弦波状のアナログ信号であり、本実施の形態のロータリーエンコーダ装置20は、このアナログの回転信号を回転信号処理部22のパルス化回路24で、パルス化して、回転パルス信号として信号処理部21の後段の図示しないカウンタに出力する。カウンタは、この回転パルス信号をカウントしてエンコーダホイール2の位置データに変換し、エンコーダホイール2の移動位置や角度を検出する。
【0052】
一方、偏心検出用光検出器15の出力する偏心信号は、図5に示したように、エンコーダホイール2の1回転で偏心量に相当する数の正弦波状の信号となり、このままの信号状態では、エンコーダホイール2の偏心量を計測することができない。
【0053】
そこで、本実施の形態のロータリーエンコーダ装置20は、その信号処理部21の偏心信号調整部23にパルス化回路25を設け、パルス化回路25で、偏心検出用光検出器15から入力されるアナログの偏心信号を、エンコーダホイール2の1回転での偏心量に対応するパルスに変換して信号処理部21の後段の回路、例えば、カウンタに出力する。
【0054】
したがって、回転信号と同様に、カウンタで偏心量を正確に検出することができるとともに、内部でエンコーダで利用されるA、B相パルスを発生すると、一般的なエンコーダカウンタで偏心量を検出することができる。
【0055】
図7及び図8は、本発明のロータリーエンコーダ装置の第3の実施の形態を適用したロータリーエンコーダ装置30の信号処理部31の要部ブロック構成図である。
【0056】
なお、本実施の形態は、上記第1の実施の形態のロータリーエンコーダ装置1及び上記第2の実施の形態のロータリーエンコーダ装置20と同様のロータリーエンコーダ装置に適用したものであり、本実施の形態の説明においては、上記第1の実施の形態のロータリーエンコーダ装置1及び上記第2の実施の形態のロータリーエンコーダ装置20と同様の構成部分については、必要に応じて、上記第1の実施の形態及び第2の実施の形態の説明で用いた符号をそのまま用いて説明する。
【0057】
図7において、ロータリーエンコーダ装置30の信号処理部31は、回転信号処理部32と偏心信号調整部33を備えている。
【0058】
回転信号処理部32は、上記第2の実施の形態と同様のパルス化回路24とディレイ回路34を備え、偏心信号調整部33は、上記第2の実施の形態と同様のパルス化回路25とカウンタディレイ演算回路35を備えている。
【0059】
偏心信号調整部(偏心信号調整手段)33は、パルス化回路25で、偏心検出用光検出器15から入力されるアナログの偏心信号を、エンコーダホイール2の1回転での偏心量に対応するパルスに変換して偏心パルス信号をカウンタディレイ演算回路35に出力し、カウンタディレイ演算回路35は、回転信号をパルス化するパルス化回路24の出力する回転パルスのパルス幅に変換して、回転信号処理部32のディレイ回路34に出力する。
【0060】
回転信号処理部32は、パルス化回路24で、回転検出用光検出器13から入力されるアナログの回転信号を、パルス化して、回転パルス信号としてディレイ回路34に出力し、ディレイ回路34は、カウンタディレイ演算回路35でパルス化回路24の出力する回転パルスのパルス幅に変換された偏心データに基づいて、パルス化回路24から入力される回転パルス信号を、偏心量に対応するパルス幅に調整して出力する。
【0061】
このディレイ回路34は、カウンタディレイ演算回路35から入力されるエンコーダホイール2の偏心量を示す偏心データから回転検出誤差を計算し、この計算した誤差分を回転速度に対応する時間として計算して、パルス化回路24の出力する回転パルスにディレイを掛ける回路またはソフトウェアを組み込んだCPU(Central Processing Unit)で構成されている。上記ディレイ回路34及びカウンタディレイ演算回路35は、信号調整手段として機能している。
【0062】
そして、回転検出部3の光源16から出射されエンコーダホイール2の回転検出スケール10を透過・回折されて回転検出用光検出器13で検出された回転信号は、回転信号処理部22のパルス化回路24で、パルス化され、図8に波線で示す回転パルス信号Spとなる。
【0063】
このとき、エンコーダホイール2に偏心があると、角度計測誤差は、偏心量をδ、スケール角周期をθとすると、エンコーダホイール2の1回転検出スケール10の検知角にδθの検知角誤差が生じる。
【0064】
ところが、上述のように、回転信号処理部32にディレイ回路34を設け、ディレイ回路34で、偏心による角度検知誤差を検知して、角度検知誤差を回転角度パルス幅として演算して、回転パルス信号にディレイを掛けると、図8に実線で示すように、出力される調整後の回転パルス信号Spgは、出力エッジに偏心誤差分を加えた波形となる。
【0065】
なお、実際には、マイナスにディレイを掛けるのは電気回路としては難しいが、エンコーダホイール2の偏心による誤差が最小の位置でディレイを「0」に設定し、偏心による誤差が増加するとともにパルス周期が長くなるように設定することで対応することができる。また、回転信号にディレイをかけるには、回転速度、すなわち、回転パルス信号が先に出力されている必要があり、連続回転以外では、逆にディレイ回路34が誤差要因となるが、連続回転であるかどうかを判別する機能を持たせることで、対応することができ、高精度な計測を行うことができる。
【0066】
したがって、既に偏心補正された回転信号を用いて一般的に使用されているエンコーダ回路でカウント及び角度計算を行うことができ、安価でかつ高精度な回転信号をより一層利用しやすくして、利用性を向上させることができる。
【0067】
図9及び図10は、本発明のロータリーエンコーダ装置の第4の実施の形態を適用したロータリーエンコーダ装置40の信号処理部41の要部ブロック構成図である。
【0068】
なお、本実施の形態は、上記第1の実施の形態のロータリーエンコーダ装置1及び上記第2の実施の形態のロータリーエンコーダ装置20と同様のロータリーエンコーダ装置に適用したものであり、本実施の形態の説明においては、上記第1の実施の形態のロータリーエンコーダ装置1及び上記第2の実施の形態のロータリーエンコーダ装置20と同様の構成部分については、必要に応じて、上記第1の実施の形態及び第2の実施の形態の説明で用いた符号をそのまま用いて説明する。
【0069】
図9において、ロータリーエンコーダ装置40の信号処理部41は、回転信号処理部42と偏心信号調整部43を備えている。
【0070】
回転信号処理部42は、上記第2の実施の形態と同様のパルス化回路24、パルス幅変更回路44及びパルス合成回路45を備えており、偏心信号調整部43は、上記第2の実施の形態と同様のパルス化回路25及びパルス幅変更回路46を備えている。
【0071】
偏心信号調整部43のパルス化回路(偏心信号調整手段)25は、偏心検出用光検出器15から入力されるアナログの偏心信号(図5参照)を、エンコーダホイール2の1回転での偏心量に対応するパルスに変換して、図10(c)に示す偏心パルス信号をパルス幅変更回路46に出力する。パルス幅変更回路(回転化偏心パルス発生手段)46には、基準クロックが入力されており、パルス幅変更回路46は、回転パルスの信号エッジでフリップフロップ動作を行うことで、パルス化回路25から入力される偏心パルス信号が、回転信号をパルス化するパルス化回路24の出力する回転パルスの1パルス相当になると、図10(d)に示すパルス幅の狭い細幅偏心パルス(回転化偏心パルス)を発生して、回転信号処理部42のパルス合成回路45に出力する。
【0072】
回転信号処理部42は、パルス化回路(パルス化手段)24で、回転検出用光検出器13から入力されるアナログの回転信号(図5参照)を、パルス化して、回転パルス信号としてパルス幅変更回路44に出力する。パルス幅変更回路(回転パルス幅変換手段)44には、基準クロックが入力されており、パルス幅変更回路44は、回転信号の信号エッジでフリップフロップ動作を行うことで、回転パルス信号のデューティ比を小さく(ハイレベルの幅を短く)して、図10(b)に示す細幅回転パルスをパルス合成回路45に出力する。パルス合成回路(パルス加算手段)45は、パルス幅変更回路46から入力される細幅偏心パルスとパルス幅変更回路44から入力される細幅回転パルスを加算・合成して、図10(e)に示す偏心量に対応する補正回転パルス(偏心調整回転信号)を出力パルスとして、例えば、外部カウンタに出力する。
【0073】
そして、この出力パルスは、回転信号に加えて偏心補正されたパルスも含まれているため、この出力パルスを通常のカウンタでカウントすることで、偏心誤差の少ない回転角度の検出を行うことができる。
【0074】
このように、本実施の形態のロータリーエンコーダ装置40は、回転検出用光検出器13の出力する回転信号を回転パルス信号に変換するパルス化回路24と、パルス化回路24の出力する回転パルス信号を所定の短いパルス幅の細幅回転パルス信号に変換するパルス幅変更回路44と、偏心検出用光検出器15の出力する偏心信号を偏心量に対応する偏心パルス信号に変換するパルス化回路25と、パルス化回路25の出力する偏心パルス信号を当該偏心パルス信号の示す偏心量がパルス幅変更回路44の出力する細幅回転パルス信号の1パルスに相当する毎に回転化偏心パルス信号に変換するパルス幅変更回路46と、パルス幅変更回路44の出力する細幅回転パルス信号とパルス幅変更回路46の発生する回転化偏心パルス信号を加算して偏心調整回転信号として出力するパルス合成回路45と、を設けている。
【0075】
したがって、既に偏心補正された回転信号を用いて一般的に使用されているエンコーダ回路でカウント及び角度計算を行うことができ、安価でかつ高精度な回転信号をより一層利用しやすくして、利用性を向上させることができる。
【0076】
図11は、本発明のロータリーエンコーダ装置の第5の実施の形態を適用したロータリーエンコーダ装置50の光源部51の概略構成図である。
【0077】
なお、本実施の形態は、上記第1の実施の形態のロータリーエンコーダ装置1と同様のロータリーエンコーダ装置に適用したものであり、本実施の形態の説明においては、上記第1の実施の形態のロータリーエンコーダ装置1と同様の構成部分については、必要に応じて、上記第1の実施の形態の説明で用いた符号をそのまま用いて説明する。
【0078】
図11において、ロータリーエンコーダ装置50の光源部51は、光源52、レンズ53及び2個の光ビーム分割素子54、55を備えている。
【0079】
2個の光ビーム分割素子54と光ビーム分割素子55は、光源52から出射された光ビームの光軸上に並んで配設され、それぞれ光ビームスプリッタが用いられている。この光ビーム分割素子54、55として光ビームスプリッタを用いる場合、光ビームスプリッタとして、偏向光ビームスプリッタを用いると、入射偏向角を調整することで、分割光量を変更することができる。
【0080】
本実施の形態のロータリーエンコーダ装置50は、その光源部52を回転検出用と偏心検出用で共用している。
【0081】
すなわち、光源52から出射された光ビームは、レンズ52で平行光とされて、まず、回転検出用の光ビーム分割素子54に入射し、光ビーム分割素子54は、入射光の一部を図示しないエンコーダホイール2の回転検出スケール10へ反射して、その一部を偏心検出用の光ビーム分割素子55へ透過する。
【0082】
偏心検出用の光ビーム分割素子55は、光ビーム分割素子54を透過したビームを全てエンコーダホイール2の偏心検出スケール11へ反射する。
【0083】
したがって、光ビーム分割素子により光源の光を分割して回転検出と偏心検出に利用することで、コストの高い光源を省略することができ、コストを低減化することができる。
【0084】
なお、2個の光ビーム分割素子54、55の代わりに、図12に示すように、回折格子56を用いてもよい。
【0085】
この場合、光源52から出射されレンズ53で平行光とされた照射光を、回折格子56で2分割して、一方を回転検出用の照射光として、エンコーダホイール2の回転検出スケール10に照射し、他方を偏心検出用の照射光として、エンコーダホイール2の偏心検出スケール11に照射させる。
【0086】
このように、本実施の形態のロータリーエンコーダ装置50は、光源部51に、1つの光源52を設け、当該光源52からの光を回転検出用検出光と偏心検出用検出光に分割する光ビーム分割素子54を設け、当該回転検出用検出光を回転検出スケール10に入射させ、当該偏心検出用検出光を偏心検出スケール11に入射させている。
【0087】
したがって、高価な光源を削減することができ、より一層安価で高精度な計測を行うことができる。
【0088】
図13は、本発明のロータリーエンコーダ装置の第6の実施の形態を示す図であり、図13は、本発明のロータリーエンコーダ装置の第6の実施の形態を適用したロータリーエンコーダ装置60のエンコーダホイール61の要部拡大斜視図である。
【0089】
なお、本実施の形態は、上記第1の実施の形態のロータリーエンコーダ装置1と同様のロータリーエンコーダ装置に適用したものであり、本実施の形態の説明においては、上記第1の実施の形態のロータリーエンコーダ装置1と同様の構成部分については、必要に応じて、上記第1の実施の形態の説明で用いた符号をそのまま用いて説明する。
【0090】
図13において、エンコーダホイール61は、その検出光(入射光)の入射側(図13の上側)に光分割素子として光分割回折格子62が形成されており、その検出光の射出側(図13の下側)に、回転検出スケール63と偏心検出スケール64が形成されている。
【0091】
回転検出スケール63は、エンコーダホイール61の回転角度を検出するためのもので、径方向に延在して細く形成され、一定角度もしくは決められた角度毎に目盛りとして形成された回折格子である。
【0092】
偏心検出スケール64は、エンコーダホイール61の偏心を検出するためのものであり、回転検出スケール10の回転方向であるエンコーダホイール2の周方向に同心円状に形成された回折格子である。
【0093】
本実施の形態のロータリーエンコーダ装置60は、図示しないが、その光源部に1つの光源を有している。
【0094】
したがって、本実施の形態のロータリーエンコーダ装置60は、1つの光源から出射された検出光がエンコーダホイール61の入射側に形成された光分割回折格子62で2分割して、一方を回転検出光として回転検出スケール63に入射させ、他方を偏心検出光として偏心検出スケール64に入射させる。
【0095】
したがって、回転検出スケール63を通過して回折された回転検出光の干渉縞を回転検出用光検出器13で検出することで、エンコーダホイール61の回転角を検出することができ、偏心検出スケール64を通過して回折された偏心検出光の干渉縞を偏心検出用光検出器15で検出することで、エンコーダホイール61の偏心を検出することができる。
【0096】
なお、本実施の形態において、光分割素子としては、光分割回折格子62に限るものではなく、図14に示すように、光分割プリズム65であってもよい。
【0097】
この場合、光分割プリズム65をエンコーダホイール61の検出光(入射光)の入射側(図14の上側)に形成する。
【0098】
光分割プリズム65は、光分割回折格子62の場合と同様に、1つの光源から出射された検出光がエンコーダホイール61の入射側に形成された光分割回折格子62で2分割して、一方を回転検出光として回転検出スケール63に入射させ、他方を偏心検出光として偏心検出スケール64に入射させる。
【0099】
このように、本実施の形態のロータリーエンコーダ装置60は、エンコーダホイール61に光分割素子として、光分割回折格子62または光分割プリズム65を設けて、分割した光の一方を回転検出光として回転検出スケール63に入射させ、他方を偏心検出光として偏心検出スケール64に入射させている。
【0100】
したがって、高価な光源を削減することができるとともに、エンコーダホイール61に光分割素子を形成して、装置を小型化することができ、より一層安価で高精度な計測を行うことができる。
【0101】
図15は、本発明の本発明のロータリーエンコーダ装置の第7の実施の形態を適用したロータリーエンコーダ装置70のエンコーダホイール71の要部拡大平面図である。
【0102】
なお、本実施の形態は、上記第1の実施の形態のロータリーエンコーダ装置1と同様のロータリーエンコーダ装置に適用したものであり、本実施の形態の説明においては、上記第1の実施の形態のロータリーエンコーダ装置1と同様の構成部分については、必要に応じて、上記第1の実施の形態の説明で用いた符号をそのまま用いて説明する。
【0103】
図15において、エンコーダホイール71は、第1の実施の形態のロータリーエンコーダ装置1のエンコーダホイール2と同様に、円盤状に形成され、エンコーダホイール71には、回折格子からなる回転検出スケール10と、エンコーダホイール71の周方向に同心円状に形成された回折格子からなる偏心検出スケール72と、が形成されている。
【0104】
この偏心検出スケール72には、原点検出用マーク73が形成されており、本実施の形態では、回折格子からなる偏心検出スケール72の一部に遮光部となるギャップ(回折格子の無い部分)を形成して、原点検出用マーク73としている。
【0105】
このように、回折格子で形成された偏心検出スケール72の一部に遮光部である原点検出用マーク73を形成すると、偏心検出用光源部14の光源16から出射されレンズ17でエンコーダホイール71の手前で集光された検出光が原点検出用マーク73の部分で遮光され、偏心検出用光検出器15の受光光量が原点検出用マーク73部分で「0」になる。
【0106】
この受光光量が「0」になった部分を原点として用いると、偏心の検出と同じ光学系でエンコーダの原点検出を行うことができる。
【0107】
なお、偏心量の変化は、回転信号と比較して非常に遅いため、偏心データの一部にデータが無くても、誤差要因となりにくく、原点検出マーク73は、一カ所だけでなく複数箇所に作成してもよい。また、原点位置を示すコード(例えば、スリットの無い部分が何個か連続する)を作成しておくことで、エンコーダホイール71の一回転に一度だけではない原点あわせを行うことができ、原点復帰を容易に行って、利便性を向上させることができる。
【0108】
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0109】
例えば、上記各実施の形態においては、偏心検出信号を回転信号を補正するために用いているが、回転信号の補正のためだけでなく、検出部の取り付けエラーやエンコーダホイールの取り付けエラーのエラー信号として利用してもよい。
【0110】
この場合、例えば、偏心データをアナログデータそのままでもよいし、閾値を持たせてエラー信号を出力するようにしてもよく、このエラー信号で、ユーザに、検出部の取り付け位置の確認やエンコーダホイールの許容範囲外の取り付け偏心を確認を促すようにする。
【0111】
【発明の効果】
請求項1記載の発明のロータリーエンコーダ装置によれば、回転するエンコーダホイールに、円周方向に一定角度または所定角度で径方向に延在して形成され回折格子からなる回転検出スケールと、円周方向に同心円状に形成され回折格子からなる偏心検出スケールとを形成し、回転検出スケールと偏心検出スケールに光照射手段から検出光として可干渉光を照射し、検出手段で、光照射手段から照射されて回転検出スケールで回折した干渉縞を検出してエンコーダホイールの回転量を示す回転信号を出力するとともに、偏心検出スケールで回折した干渉縞を検出してエンコーダホイールの偏心量を示す偏心信号を出力するので、従来のように180°対向する位置に検出器を配設することなく、エンコーダホイールの回転角度と同時にエンコーダホイールの偏心量を検出することができ、角度計測結果を偏心量で補正して、安価にかつ高精度に回転角度の計測を行うことができる。
【0112】
請求項2記載の発明のロータリーエンコーダ装置によれば、検出手段の出力する回転信号を回転パルス信号に変換するパルス化手段と、検出手段の出力する偏心信号を偏心量に対応する偏心パルス信号に変換する偏心信号調整手段と、偏心信号調整手段の出力する偏心パルス信号を当該偏心パルス信号の示す偏心量をパルス化手段の出力する回転パルス信号のパルス幅に対する偏心量のパルス幅に変換し、当該パルス幅でパルス化手段の出力する回転パルス信号のパルス幅を調整する回転信号調整手段と、を設けているので、既に偏心補正された回転信号を用いて一般的に使用されているエンコーダ回路でカウント及び角度計算を行うことができ、安価でかつ高精度な回転信号をより一層利用しやすくして、利用性を向上させることができる。
【0113】
請求項3記載の発明のロータリーエンコーダ装置によれば、検出手段の出力する回転信号を回転パルス信号に変換するパルス化手段と、パルス化手段の出力する回転パルス信号を所定の短いパルス幅の細幅回転パルス信号に変換する回転パルス幅変換手段と、検出手段の出力する偏心信号を偏心量に対応する偏心パルス信号に変換する偏心信号調整手段と、偏心信号調整手段の出力する偏心パルス信号を当該偏心パルス信号の示す偏心量が回転パルス幅変換手段の出力する細幅回転パルス信号の1パルスに相当する毎に回転化偏心パルス信号に変換する回転化偏心パルス発生手段と、回転パルス幅変換手段の出力する細幅回転パルス信号と回転化偏心パルス発生手段の発生する回転化偏心パルス信号を加算して偏心調整回転信号として出力するパルス加算手段と、を設けているので、既に偏心補正された回転信号を用いて一般的に使用されているエンコーダ回路でカウント及び角度計算を行うことができ、安価でかつ高精度な回転信号をより一層利用しやすくして、利用性を向上させることができる。
【0114】
請求項4記載の発明のロータリーエンコーダ装置によれば、光照射手段に、1つの光源を設け、当該光源からの光を回転検出用検出光と偏心検出用検出光に分割する光分割手段を設け、当該回転検出用検出光を回転検出スケールに入射させ、当該偏心検出用検出光を偏心検出スケールに入射させているので、高価な光源を削減することができ、より一層安価で高精度な計測を行うことができる。
【0115】
請求項5記載の発明のロータリーエンコーダ装置によれば、検出手段の出力する偏心信号に基づいて検出手段またはエンコーダホイールの取り付けエラーを判別し、エラー判別結果を示すエラー信号を出力するエラー判別手段を設けているので、検出手段またはエンコーダホイールの取付エラーが容易に分かるようにすることができ、取付作業の作業性を向上させて、より利用性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のロータリーエンコーダ装置の第1の実施の形態を適用したロータリーエンコーダ装置の要部斜視図。
【図2】図1のスケールがレリーフ型の回折格子である場合のスケール部の正面拡大断面図。
【図3】図1のスケールが体積型の回折格子である場合のスケール部の正面拡大正面図。
【図4】図1の回転及び偏心検出部の拡大正面図。
【図5】図1のロータリーエンコーダ装置の回転信号と偏心信号のエンコーダホイールの1回転での関係を示す図。
【図6】本発明のロータリーエンコーダ装置の第2の実施の形態を適用したロータリーエンコーダ装置の信号処理部の要部ブロック構成図。
【図7】本発明のロータリーエンコーダ装置の第3の実施の形態を適用したロータリーエンコーダ装置の信号処理部の要部ブロック構成図。
【図8】図7の信号処理部で回転パルスのパルス幅を偏心データに基づいて偏心量に対応するパルス幅に調整した回転パルスを示す図。
【図9】本発明のロータリーエンコーダ装置の第4の実施の形態を適用したロータリーエンコーダ装置の信号処理部の要部ブロック構成図。
【図10】図9の信号処理部での信号処理を示す波形図。
【図11】本発明のロータリーエンコーダ装置の第5の実施の形態を適用したロータリーエンコーダ装置の光源部の概略構成図。
【図12】図11の光ビーム分割素子の代わりに回折素子を用いたロータリーエンコーダ装置の光源部の概略構成図。
【図13】本発明のロータリーエンコーダ装置の第6の実施の形態を適用したロータリーエンコーダ装置の表面に光分割回折素子を形成したエンコーダホイールの要部斜視図。
【図14】図13のエンコーダホイールの光分割回折素子の代わりに光分割プリズムを用いたエンコーダホイールの要部斜視図。
【図15】本発明の本発明のロータリーエンコーダ装置の第7の実施の形態を適用したロータリーエンコーダ装置のエンコーダホイールの要部拡大平面図。
【符号の説明】
1 ロータリーエンコーダ装置
2 エンコーダホイール
3 回転検出部
4 偏心検出部
10 回転検出スケール
11 偏心検出スケール
12 回転検出用光源部
13 回転検出用光検出器
14 偏心検出用光源部
15 偏心検出用光検出器
16 光源
17 レンズ
18 マスク
20 ロータリーエンコーダ装置
21 信号処理部
22 回転信号処理部
23 偏心信号調整部
24 パルス化回路
25 パルス化回路
30 ロータリーエンコーダ装置
31 信号処理部
32 回転信号処理部
33 偏心信号調整部
34 ディレイ回路
35 カウンタディレイ演算回路
40 ロータリーエンコーダ装置
41 信号処理部
42 回転信号処理部
43 偏心信号調整部
44 パルス幅変更回路
45 パルス合成回路
46 パルス幅変更回路
50 ロータリーエンコーダ装置
51 光源部
52 光源
53 レンズ
54、55 光ビーム分割素子
56 回折格子
60 ロータリーエンコーダ装置
61 エンコーダホイール
62 光分割回折素子
63 回転検出スケール
64 偏心検出スケール
65 光分割プリズム
70 ロータリーエンコーダ装置
71 エンコーダホイール
72 偏心検出スケール
73 原点検出用マーク[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotary encoder device, and more particularly, to a rotary encoder device capable of accurately correcting an angle measurement result and detecting a rotation angle with high accuracy even when an encoder wheel is eccentric.
[0002]
[Prior art]
Conventional rotary encoder devices are assembled with a robust housing and precise position adjustment to prevent errors due to eccentricity, and are very expensive.
[0003]
Therefore, recently, a rotary encoder device called a modular type has been provided in which a rotary scale and a detection head are separated and a user can assemble them using a jig so as to reduce costs. In the case of incorporating into a device of this type, the precise adjustment of the rotary scale and the adjustment result in a problem that the operation cost becomes high and the cost of the device becomes high.
[0004]
In view of this, there has conventionally appeared an encoder apparatus in which two detection heads are mounted with a 180.degree. Shift, and ½ of the sum of the respective measurement angles is calculated (see JP-A-7-140844, etc.).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional rotary encoder device, two detection heads are mounted with a 180 ° shift, and by calculating half the sum of the respective measurement angles, the rotary body of the rotary encoder device is Although we are trying to eliminate the mounting error and rotation signal unevenness and to accurately detect the angular velocity, the cost of the rotary encoder device increases due to the use of two expensive detection heads. There is a problem that the price of equipment to which the rotary encoder device is applied increases.
[0006]
Therefore, the present invention corrects the eccentricity of the encoder wheel with a single detection head, does not require precise adjustment for the encoder wheel, and is capable of detecting a rotational angle with high accuracy at a low cost. An object is to provide an encoder device.
[0007]
Specifically, the invention according to
[0008]
The invention according to claim 2A rotation detection scale made of a diffraction grating and formed in a rotating encoder wheel extending in the radial direction at a constant angle or a predetermined angle in the circumferential direction, and an eccentricity detection scale made of a diffraction grating concentrically in the circumferential direction. The coherent light is irradiated as detection light from the light irradiation means to the rotation detection scale and the eccentric detection scale, and the detection means detects the interference fringes emitted from the light irradiation means and diffracted by the rotation detection scale. Outputs a rotation signal indicating the amount of rotation of the encoder wheel, detects interference fringes diffracted by the eccentricity detection scale, outputs an eccentricity signal indicating the amount of eccentricity of the encoder wheel, and outputs the rotation output from the detection means by the pulsing means The signal is converted into a rotation pulse signal, and the rotation pulse width conversion means converts the rotation pulse signal output from the pulsing means into a narrow rotation pulse with a predetermined short pulse width. The eccentric signal adjusting means converts the eccentric signal output from the detecting means into an eccentric pulse signal corresponding to the eccentric amount, and the eccentric rotating pulse generating means outputs the eccentric pulse signal output from the eccentric signal adjusting means. Is converted into a rotated eccentric pulse signal every time the amount of eccentricity indicated by the eccentric pulse signal corresponds to one pulse of the narrow width rotation pulse signal output from the rotation pulse width conversion means, and the rotation pulse width conversion means is converted by the pulse addition means. Is added to the rotation eccentricity pulse signal generated by the rotation eccentricity pulse generating means and output as an eccentricity adjustment rotation signal. Without installation, the encoder wheel rotation angle is detected at the same time as the encoder wheel rotation angle, and the angle measurement result is corrected with the eccentricity amount. Can measure the angle of rotation,Counting and angle calculation is possible with encoder circuits that are generally used using rotation signals that have already been corrected for eccentricity, making it easier to use inexpensive and high-precision rotation signals and improving usability. It aims at providing the rotary encoder apparatus which can be used.
[0010]
Claim3In the described invention, the light irradiating means is provided with one light source, and provided with light splitting means for dividing the light from the light source into rotation detection detection light and eccentricity detection detection light, and the rotation detection detection light is rotated. Providing a rotary encoder device that can enter a detection scale and make the eccentricity detection detection light incident on the eccentricity detection scale, thereby reducing the number of expensive light sources and performing measurement at a lower cost and with higher accuracy. It is aimed.
[0011]
Claim4The invention described is provided with an error discriminating unit that discriminates an attachment error of the detecting unit or the encoder wheel based on an eccentric signal output from the detecting unit and outputs an error signal indicating an error discriminating result. It is an object of the present invention to provide a rotary encoder device that makes it possible to easily recognize the mounting error, improve the workability of the mounting work, and improve the usability.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The rotary encoder device according to the first aspect of the present invention is a rotation detection scale formed of a diffraction grating and extending in the radial direction at a constant angle or a predetermined angle in the circumferential direction,as well as,An eccentricity detection scale consisting of a diffraction grating concentrically formed in the circumferential directionLeAn encoder wheel that is formed and rotated, a light irradiation means that irradiates the rotation detection scale and the eccentricity detection scale with coherent light as detection light, and an interference fringe that is irradiated from the light irradiation means and diffracted by the rotation detection scale. Detecting means for detecting and outputting a rotation signal indicating the amount of rotation of the encoder wheel, and detecting an interference fringe diffracted by the eccentricity detection scale and outputting an eccentric signal indicating the amount of eccentricity of the encoder wheel;Pulse converting means for converting a rotation signal output from the detection means into a rotation pulse signal, eccentric signal adjustment means for converting an eccentric signal output from the detection means into an eccentric pulse signal corresponding to an eccentric amount, and the eccentric signal adjustment The eccentric pulse signal output from the means is converted into the pulse width of the eccentric amount with respect to the pulse width of the rotation pulse signal output from the pulsing means by converting the eccentric amount indicated by the eccentric pulse signal, and the output of the pulsing means with the pulse width. Rotation signal adjusting means for adjusting the pulse width of the rotation pulse signal to beBy providing the above, the above object is achieved.
[0013]
According to the above configuration, the rotation encoder scale formed of the diffraction grating is formed to extend in the radial direction at a constant angle or a predetermined angle in the circumferential direction on the rotating encoder wheel, and the diffraction is formed concentrically in the circumferential direction. An eccentricity detection scale composed of a grating is formed, and the rotation detection scale and the eccentricity detection scale are irradiated with coherent light as detection light from the light irradiation means, and are emitted from the light irradiation means by the detection means and diffracted by the rotation detection scale. Detects interference fringes and outputs a rotation signal indicating the amount of rotation of the encoder wheel, and detects interference fringes diffracted by the eccentricity detection scale and outputs an eccentric signal indicating the amount of eccentricity of the encoder wheelThen, the pulsing means converts the rotation signal output from the detection means into a rotation pulse signal, and the eccentric signal adjustment means converts the eccentric signal output from the detection means into an eccentric pulse signal corresponding to the amount of eccentricity. In the adjusting means, the eccentric pulse signal output from the eccentric signal adjusting means is converted into the pulse width of the eccentric amount with respect to the pulse width of the rotation pulse signal output from the pulsing means by converting the eccentric amount indicated by the eccentric pulse signal to the pulse width. Adjusts the pulse width of the rotation pulse signal output by the pulse generatorAs a result, the encoder wheel eccentricity is detected at the same time as the encoder wheel rotation angle, and the angle measurement result is corrected with the eccentricity without providing a detector at a position opposite to 180 ° as in the prior art. In addition, the rotation angle can be measured with high accuracy,In addition, counting and angle calculation can be performed with an encoder circuit that is generally used by using a rotation signal that has already been corrected for eccentricity, making it easier to use an inexpensive and high-accuracy rotation signal, thereby improving usability. Can be improved.
[0014]
A rotary encoder device according to a second aspect of the present invention is a rotation detection scale formed of a diffraction grating that extends in the radial direction at a constant angle or a predetermined angle in the circumferential direction, and is formed concentrically in the circumferential direction. And an encoder wheel that is rotated by forming an eccentricity detection scale composed of a diffraction grating, a light irradiation means for irradiating coherent light as detection light to the rotation detection scale and the eccentricity detection scale, and the light irradiation means that is irradiated with the light irradiation means. Detecting the interference fringes diffracted by the rotation detection scale and outputting a rotation signal indicating the rotation amount of the encoder wheel, and detecting the interference fringes diffracted by the eccentricity detection scale and indicating the eccentricity amount of the encoder wheel Detecting means for outputting the pulse, pulsing means for converting the rotation signal output from the detection means into a rotation pulse signal, and the pulse A rotation pulse width conversion means for converting the rotation pulse signal output from the conversion means into a narrow rotation pulse signal having a predetermined short pulse width, and the eccentric signal output from the detection means is converted into an eccentric pulse signal corresponding to the amount of eccentricity. The eccentric signal adjusting means and the eccentric pulse signal output from the eccentric signal adjusting means rotate every time the eccentric amount indicated by the eccentric pulse signal corresponds to one pulse of the narrow width rotation pulse signal output from the rotation pulse width conversion means. Rotating eccentric pulse generating means for converting to a rotating eccentric pulse signal, and adding a thin rotating pulse signal output from the rotating pulse width converting means to the rotating eccentric pulse signal generated by the rotating eccentric pulse generating means. The above object is achieved by providing pulse addition means for outputting as an adjusted rotation signal.
[0015]
According to the above configuration,A rotation detection scale made of a diffraction grating and formed in a rotating encoder wheel extending in the radial direction at a constant angle or a predetermined angle in the circumferential direction, and an eccentricity detection scale made of a diffraction grating concentrically in the circumferential direction. The coherent light is irradiated as detection light from the light irradiation means to the rotation detection scale and the eccentric detection scale, and the detection means detects the interference fringes emitted from the light irradiation means and diffracted by the rotation detection scale. Outputs a rotation signal indicating the amount of rotation of the encoder wheel, detects interference fringes diffracted by the eccentricity detection scale, outputs an eccentricity signal indicating the amount of eccentricity of the encoder wheel, and outputs the rotation output from the detection means by the pulsing means The signal is converted into a rotation pulse signal, and the rotation pulse width conversion means converts the rotation pulse signal output from the pulsing means into a narrow rotation pulse with a predetermined short pulse width. The eccentric signal adjusting means converts the eccentric signal output from the detecting means into an eccentric pulse signal corresponding to the eccentric amount, and the eccentric rotating pulse generating means outputs the eccentric pulse signal output from the eccentric signal adjusting means. Is converted into a rotated eccentric pulse signal every time the amount of eccentricity indicated by the eccentric pulse signal corresponds to one pulse of the narrow width rotation pulse signal output from the rotation pulse width conversion means, and the rotation pulse width conversion means is converted by the pulse addition means. Are added to the rotation eccentricity pulse signal generated by the rotation eccentricity pulse generation means and output as an eccentricity adjustment rotation signal. Without setting, the encoder wheel's rotation angle is detected at the same time as the encoder wheel's rotation angle, and the angle measurement result is corrected with the eccentricity amount. Can be measured, andCounting and angle calculation is possible with encoder circuits that are generally used using rotation signals that have already been corrected for eccentricity, making it easier to use inexpensive and high-precision rotation signals and improving usability. be able to.
[0018]
Also,For example, claims3As described in the above, the rotary encoder device includes a light splitting unit that splits the light from the light source into a rotation detection detection light and an eccentricity detection detection light. The rotation detection detection light may be incident on the rotation detection scale, and the eccentricity detection detection light may be incident on the eccentricity detection scale.
[0019]
According to the above configuration, the light irradiating means is provided with one light source, the light splitting means for dividing the light from the light source into the rotation detection detection light and the eccentricity detection detection light, and the rotation detection detection light. Since it is incident on the rotation detection scale and the detection light for detecting the eccentricity is incident on the eccentricity detection scale, an expensive light source can be reduced, and much more inexpensive and highly accurate measurement can be performed.
[0020]
Also, for example, the claim4As described in the above, the rotary encoder device determines an attachment error of the detection unit or the encoder wheel based on an eccentric signal output from the detection unit, and outputs an error signal indicating an error determination result May be provided.
[0021]
According to the above configuration, since the error determination means for determining an attachment error of the detection means or the encoder wheel based on the eccentric signal output from the detection means and outputting an error signal indicating the error determination result is provided, the detection means or The encoder wheel mounting error can be easily recognized, and the workability of the mounting work can be improved, thereby further improving the usability.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail based on the accompanying drawings. The embodiments described below are preferred embodiments of the present invention, and thus various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention is particularly limited in the following description. As long as there is no description which limits, it is not restricted to these aspects.
[0023]
FIGS. 1-5 is a figure which shows 1st Embodiment of the rotary encoder apparatus of this invention, FIG. 1 is the
[0024]
In FIG. 1, the
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
The
[0028]
As the
[0029]
The
[0030]
In addition, the
[0031]
For example, even a slit that is simple and inexpensive and has a slit shape formed with a pitch of several tens of μm or less can be used because light diffraction occurs.
[0032]
The rotation detection unit 3 includes a rotation detection light source unit (light irradiation unit) 12 and a rotation detection light detector (detection unit) 13, and the eccentricity detection unit 4 includes an eccentricity detection light source unit (light irradiation unit) 14. An eccentricity detection photodetector (detection means) 15 is provided.
[0033]
The rotation detection unit 3 and the eccentricity detection unit 4 can use the same configuration. For example, as shown in FIG. 4, the rotation detection unit 3 and the eccentricity detection unit 4 include a
[0034]
The rotation detection
[0035]
The
[0036]
The eccentricity detection
[0037]
The
[0038]
Next, the operation of the present embodiment will be described. In the
[0039]
That is, the
[0040]
On the other hand, the
[0041]
At this time, if the rotation speed of the
[0042]
By counting the rotation signal and the eccentric signal with a counter through a rectangular circuit, the rotation angle and the eccentric amount of the
[0043]
As described above, the
[0044]
Therefore, the eccentric amount of the
[0045]
FIG. 6 is a block diagram of a main part of the
[0046]
The present embodiment is applied to a rotary encoder device similar to the
[0047]
In FIG. 6, the
[0048]
The rotation
[0049]
The eccentric signal adjusting unit (eccentric signal adjusting means) 23 includes a
[0050]
The
[0051]
Next, the operation of the present embodiment will be described. As shown in FIG. 5, the rotation signal output from the
[0052]
On the other hand, as shown in FIG. 5, the eccentric signal output from the
[0053]
Therefore, the rotary encoder device 20 according to the present embodiment is provided with a
[0054]
Therefore, as with the rotation signal, the amount of eccentricity can be accurately detected by the counter, and when the A and B phase pulses used internally by the encoder are generated, the amount of eccentricity can be detected by a general encoder counter. Can do.
[0055]
FIGS. 7 and 8 are block diagrams of the main part of the
[0056]
The present embodiment is applied to the same rotary encoder device as the
[0057]
In FIG. 7, the
[0058]
The rotation
[0059]
The eccentric signal adjusting unit (eccentric signal adjusting means) 33 is a
[0060]
The rotation
[0061]
The
[0062]
Then, the rotation signal emitted from the
[0063]
At this time, if the
[0064]
However, as described above, the rotation
[0065]
Actually, it is difficult for an electric circuit to apply a delay to minus, but the delay is set to “0” at a position where the error due to the eccentricity of the
[0066]
Therefore, it is possible to perform counting and angle calculation with a commonly used encoder circuit using a rotation signal that has already been corrected for eccentricity, making it easier to use an inexpensive and high-accuracy rotation signal for use. Can be improved.
[0067]
FIG. 9 and FIG. 10 are main part block configuration diagrams of the
[0068]
The present embodiment is applied to the same rotary encoder device as the
[0069]
In FIG. 9, the
[0070]
The rotation
[0071]
The pulsating circuit (eccentric signal adjusting means) 25 of the eccentric
[0072]
The rotation
[0073]
Since this output pulse includes a pulse whose eccentricity is corrected in addition to the rotation signal, the rotation angle with a small eccentricity error can be detected by counting this output pulse with a normal counter. .
[0074]
As described above, the
[0075]
Therefore, it is possible to perform counting and angle calculation with a commonly used encoder circuit using a rotation signal that has already been corrected for eccentricity, making it easier to use an inexpensive and high-accuracy rotation signal for use. Can be improved.
[0076]
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of the
[0077]
The present embodiment is applied to a rotary encoder device similar to the
[0078]
In FIG. 11, the
[0079]
The two light
[0080]
In the
[0081]
That is, the light beam emitted from the
[0082]
The light
[0083]
Therefore, by dividing the light of the light source by the light beam splitting element and using it for rotation detection and eccentricity detection, a high-cost light source can be omitted, and the cost can be reduced.
[0084]
In place of the two light
[0085]
In this case, the irradiation light emitted from the
[0086]
As described above, in the
[0087]
Therefore, an expensive light source can be reduced, and measurement can be performed more inexpensively and with high accuracy.
[0088]
FIG. 13 is a diagram showing a sixth embodiment of the rotary encoder device of the present invention, and FIG. 13 is an encoder wheel of the
[0089]
The present embodiment is applied to a rotary encoder device similar to the
[0090]
In FIG. 13, the
[0091]
The
[0092]
The
[0093]
Although not shown, the
[0094]
Therefore, in the
[0095]
Therefore, the rotation
[0096]
In the present embodiment, the light splitting element is not limited to the light splitting diffraction grating 62, but may be a
[0097]
In this case, the
[0098]
As in the case of the light splitting diffraction grating 62, the
[0099]
As described above, the
[0100]
Therefore, an expensive light source can be reduced, and a light splitting element can be formed on the
[0101]
FIG. 15 is an enlarged plan view of a main part of an encoder wheel 71 of a rotary encoder device 70 to which a seventh embodiment of the rotary encoder device of the present invention is applied.
[0102]
The present embodiment is applied to a rotary encoder device similar to the
[0103]
In FIG. 15, the encoder wheel 71 is formed in a disk shape like the
[0104]
An
[0105]
As described above, when the
[0106]
If the portion where the amount of received light is “0” is used as the origin, the origin of the encoder can be detected by the same optical system as that for detecting the eccentricity.
[0107]
Since the change in the amount of eccentricity is very slow compared to the rotation signal, even if there is no data in part of the eccentricity data, it is not likely to cause an error, and the
[0108]
The invention made by the present inventor has been specifically described based on the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the above, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
[0109]
For example, in each of the above embodiments, the eccentricity detection signal is used to correct the rotation signal. However, not only the correction of the rotation signal but also the error signal of the detection unit mounting error and encoder wheel mounting error It may be used as
[0110]
In this case, for example, the eccentricity data may be analog data as it is, or an error signal may be output with a threshold value. With this error signal, the user can confirm the attachment position of the detection unit or the encoder wheel. Encourage confirmation of mounting eccentricity outside the allowable range.
[0111]
【The invention's effect】
According to the rotary encoder device of the first aspect of the present invention, the rotation encoder scale formed on the rotating encoder wheel and extending in the radial direction at a constant angle or a predetermined angle in the circumferential direction is formed of a diffraction grating; An eccentricity detection scale formed concentrically in the direction and made of a diffraction grating is formed, and the rotation detection scale and the eccentricity detection scale are irradiated with coherent light as detection light from the light irradiation means, and the detection means irradiates from the light irradiation means. In addition to detecting the interference fringes diffracted by the rotation detection scale and outputting a rotation signal indicating the amount of rotation of the encoder wheel, the interference fringes diffracted by the eccentricity detection scale are detected and an eccentric signal indicating the amount of eccentricity of the encoder wheel is output. Since the output is performed at the same time as the rotation angle of the encoder wheel, the detector is not disposed at a position opposed to 180 ° as in the prior art. Can detect the eccentricity of Dahoiru, by correcting the angle measurement results in eccentricity, it is possible to perform measurement of the rotation angle at low cost and with high accuracy.
[0112]
According to the rotary encoder device of the second aspect of the present invention, the pulsing unit that converts the rotation signal output from the detection unit into the rotation pulse signal, and the eccentric signal output from the detection unit into the eccentric pulse signal corresponding to the eccentric amount. The eccentric signal adjusting means for converting, and the eccentric pulse signal output from the eccentric signal adjusting means, converting the eccentric amount indicated by the eccentric pulse signal into the pulse width of the eccentric amount relative to the pulse width of the rotation pulse signal output from the pulsing means, A rotation signal adjusting means for adjusting the pulse width of the rotation pulse signal output from the pulsing means with the pulse width, and an encoder circuit that is generally used using a rotation signal that has already been corrected for eccentricity Can perform counting and angle calculation, making it easier to use inexpensive and highly accurate rotation signals and improving usability
[0113]
According to the rotary encoder device of the invention described in claim 3, the pulsing means for converting the rotation signal output from the detection means into the rotation pulse signal, and the rotation pulse signal output from the pulsing means are reduced to a predetermined short pulse width. Rotation pulse width conversion means for converting into a width rotation pulse signal, eccentric signal adjustment means for converting an eccentric signal output from the detection means into an eccentric pulse signal corresponding to the eccentric amount, and an eccentric pulse signal output from the eccentric signal adjustment means Rotating eccentric pulse generating means for converting to an eccentric eccentric pulse signal each time the eccentric amount indicated by the eccentric pulse signal corresponds to one pulse of the narrow width rotating pulse signal output from the rotating pulse width converting means, and rotating pulse width conversion The narrow rotation pulse signal output by the means and the rotation eccentric pulse signal generated by the rotation eccentric pulse generation means are added and output as an eccentricity adjustment rotation signal. And a pulse addition means, so that it is possible to perform counting and angle calculation with a commonly used encoder circuit using a rotation signal that has already been corrected for eccentricity, and an inexpensive and highly accurate rotation signal can be obtained. Usability can be improved by making it easier to use.
[0114]
According to the rotary encoder device of the invention described in claim 4, the light irradiating means is provided with one light source, and the light splitting means for splitting the light from the light source into the detection light for rotation detection and the detection light for eccentricity detection is provided. Since the detection light for rotation detection is incident on the rotation detection scale and the detection light for eccentricity detection is incident on the eccentricity detection scale, the expensive light source can be reduced, and the measurement is more inexpensive and highly accurate. It can be performed.
[0115]
According to the rotary encoder device of the fifth aspect, the error discriminating means for discriminating an attachment error of the detecting means or the encoder wheel based on the eccentric signal outputted from the detecting means and outputting an error signal indicating the error discriminating result. Since it is provided, it is possible to easily detect an attachment error of the detecting means or the encoder wheel, and it is possible to improve the workability of the attachment work and further improve the usability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a main part of a rotary encoder device to which a first embodiment of a rotary encoder device of the present invention is applied.
FIG. 2 is an enlarged front sectional view of the scale portion when the scale of FIG. 1 is a relief type diffraction grating.
FIG. 3 is a front enlarged front view of a scale portion when the scale of FIG. 1 is a volume type diffraction grating.
4 is an enlarged front view of the rotation and eccentricity detection unit of FIG. 1;
5 is a diagram illustrating a relationship between a rotation signal and an eccentric signal of the rotary encoder device of FIG. 1 in one rotation of an encoder wheel.
FIG. 6 is a block diagram of a main part of a signal processing unit of a rotary encoder device to which a second embodiment of the rotary encoder device of the present invention is applied.
FIG. 7 is a block diagram of a main part of a signal processing unit of a rotary encoder device to which a third embodiment of the rotary encoder device of the present invention is applied.
8 is a view showing a rotation pulse in which the pulse width of the rotation pulse is adjusted to a pulse width corresponding to the amount of eccentricity based on the eccentricity data in the signal processing unit of FIG. 7;
FIG. 9 is a block diagram of a main part of a signal processing unit of a rotary encoder device to which a fourth embodiment of the rotary encoder device of the present invention is applied.
10 is a waveform diagram showing signal processing in the signal processing unit of FIG. 9;
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a light source unit of a rotary encoder device to which a fifth embodiment of a rotary encoder device of the present invention is applied.
12 is a schematic configuration diagram of a light source unit of a rotary encoder device using a diffraction element instead of the light beam splitting element of FIG.
FIG. 13 is a perspective view of an essential part of an encoder wheel in which a light splitting diffraction element is formed on the surface of a rotary encoder device to which a sixth embodiment of the rotary encoder device of the present invention is applied.
14 is a perspective view of a main part of an encoder wheel using a light splitting prism instead of the light splitting diffraction element of the encoder wheel of FIG. 13;
FIG. 15 is an enlarged plan view of a main part of an encoder wheel of a rotary encoder device to which a rotary encoder device according to a seventh embodiment of the invention is applied.
[Explanation of symbols]
1 Rotary encoder device
2 Encoder wheel
3 Rotation detector
4 Eccentricity detector
10 Rotation detection scale
11 Eccentricity detection scale
12 Light source for rotation detection
13 Photodetector for rotation detection
14 Light source for detecting eccentricity
15 Photodetector for detecting eccentricity
16 Light source
17 Lens
18 mask
20 Rotary encoder device
21 Signal processor
22 Rotation signal processor
23 Eccentric signal adjuster
24 Pulse circuit
25 Pulse circuit
30 Rotary encoder device
31 Signal processor
32 Rotation signal processor
33 Eccentric signal adjuster
34 Delay circuit
35 Counter delay calculation circuit
40 Rotary encoder device
41 Signal processor
42 Rotation signal processor
43 Eccentric signal adjuster
44 Pulse width change circuit
45 Pulse synthesis circuit
46 Pulse width change circuit
50 Rotary encoder device
51 Light source
52 Light source
53 lenses
54, 55 Light beam splitter
56 diffraction grating
60 Rotary encoder device
61 Encoder wheel
62 Optical Splitting Diffraction Element
63 Rotation detection scale
64 Eccentricity detection scale
65 Light splitting prism
70 Rotary encoder device
71 Encoder wheel
72 Eccentricity detection scale
73 Origin detection mark
Claims (4)
前記回転検出スケールと前記偏心検出スケールに検出光として可干渉光を照射する光照射手段と、
当該光照射手段から照射されて前記回転検出スケールで回折した干渉縞を検出して前記エンコーダホイールの回転量を示す回転信号を出力するとともに、前記偏心検出スケールで回折した干渉縞を検出して前記エンコーダホイールの偏心量を示す偏心信号を出力する検出手段と、
前記検出手段の出力する回転信号を回転パルス信号に変換するパルス化手段と、
前記検出手段の出力する偏心信号を偏心量に対応する偏心パルス信号に変換する偏心信号調整手段と、
前記偏心信号調整手段の出力する偏心パルス信号を当該偏心パルス信号の示す偏心量を前記パルス化手段の出力する回転パルス信号のパルス幅に対する偏心量のパルス幅に変換し、当該パルス幅で前記パルス化手段の出力する回転パルス信号のパルス幅を調整する回転信号調整手段と、
を備えていることを特徴とするロータリーエンコーダ装置。Circumferentially formed to extend in the radial direction at a constant angle or predetermined angle detecting scale composed of the diffraction grating, and the rotation eccentricity detecting scale composed of the diffraction grating is formed concentrically in the circumferential direction is formed An encoder wheel to
A light irradiation means for irradiating the rotation detection scale and the eccentricity detection scale with coherent light as detection light;
The interference fringe irradiated from the light irradiation means and diffracted by the rotation detection scale is detected and a rotation signal indicating the rotation amount of the encoder wheel is output, and the interference fringe diffracted by the eccentricity detection scale is detected and the interference fringe is detected. Detecting means for outputting an eccentric signal indicating the eccentric amount of the encoder wheel;
Pulsing means for converting the rotation signal output from the detection means into a rotation pulse signal;
An eccentric signal adjusting means for converting an eccentric signal output from the detecting means into an eccentric pulse signal corresponding to an eccentric amount;
The eccentric pulse signal output from the eccentric signal adjusting means is converted into the pulse width of the eccentric amount with respect to the pulse width of the rotation pulse signal output from the pulsing means by converting the eccentric amount indicated by the eccentric pulse signal into the pulse with the pulse width. Rotation signal adjusting means for adjusting the pulse width of the rotation pulse signal output from the converting means;
A rotary encoder device comprising:
前記回転検出スケールと前記偏心検出スケールに検出光として可干渉光を照射する光照射手段と、A light irradiation means for irradiating the rotation detection scale and the eccentricity detection scale with coherent light as detection light;
当該光照射手段から照射されて前記回転検出スケールで回折した干渉縞を検出して前記エンコーダホイールの回転量を示す回転信号を出力するとともに、前記偏心検出スケールで回折した干渉縞を検出して前記エンコーダホイールの偏心量を示す偏心信号を出力する検出手段と、The interference fringe irradiated from the light irradiation means and diffracted by the rotation detection scale is detected and a rotation signal indicating the rotation amount of the encoder wheel is output, and the interference fringe diffracted by the eccentricity detection scale is detected and the interference fringe is detected. Detecting means for outputting an eccentric signal indicating the eccentric amount of the encoder wheel;
前記検出手段の出力する回転信号を回転パルス信号に変換するパルス化手段と、Pulsing means for converting the rotation signal output from the detection means into a rotation pulse signal;
前記パルス化手段の出力する回転パルス信号を所定の短いパルス幅の細幅回転パルス信号に変換する回転パルス幅変換手段と、Rotation pulse width conversion means for converting the rotation pulse signal output from the pulsing means into a narrow rotation pulse signal having a predetermined short pulse width;
前記検出手段の出力する偏心信号を偏心量に対応する偏心パルス信号に変換する偏心信号調整手段と、An eccentric signal adjusting means for converting an eccentric signal output from the detecting means into an eccentric pulse signal corresponding to an eccentric amount;
前記偏心信号調整手段の出力する偏心パルス信号を当該偏心パルス信号の示す偏心量が前記回転パルス幅変換手段の出力する細幅回転パルス信号の1パルスに相当する毎に回転化偏心パルス信号に変換する回転化偏心パルス発生手段と、The eccentric pulse signal output from the eccentric signal adjusting means is converted into a rotated eccentric pulse signal every time the eccentric amount indicated by the eccentric pulse signal corresponds to one pulse of the narrow rotational pulse signal output from the rotational pulse width converting means. Rotating eccentric pulse generating means,
前記回転パルス幅変換手段の出力する細幅回転パルス信号と前記回転化偏心パルス発生手段の発生する回転化偏心パルス信号を加算して偏心調整回転信号として出力するパルス加算手段と、A pulse addition means for adding the narrow rotation pulse signal output from the rotation pulse width conversion means and the rotation eccentric pulse signal generated by the rotation eccentric pulse generation means to output as an eccentricity adjustment rotation signal;
を備えていることを特徴とするロータリーエンコーダ装置。A rotary encoder device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001244065A JP4768164B2 (en) | 2001-08-10 | 2001-08-10 | Rotary encoder device |
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Publications (2)
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