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 claim 1 is directed to a rotating detection scale formed of a diffraction grating and extending in a radial direction at a constant angle or a predetermined angle in a circumferential direction on a rotating encoder wheel; Are formed concentrically with an eccentricity detection scale consisting of a diffraction grating, 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 is irradiated from the light irradiation means. In addition to detecting the interference fringes diffracted by the rotation detection scale and outputting the rotation signal indicating the rotation amount of the encoder wheel, the interference fringes diffracted by the eccentricity detection scale are detected and the eccentric signal indicating the eccentricity amount of the encoder wheel is output.Then, 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 generatorBy doing so, the eccentric amount of the encoder wheel is detected simultaneously with the rotation angle of the encoder wheel without disposing a detector at a position opposite to 180 ° as in the prior art, and the angle measurement result is corrected by the eccentric amount, Rotational angle can be measured inexpensively and with high accuracyIn addition, it is possible to perform counting and angle calculation 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-precision rotation signal, and making it easier to use. Can improveAn object is to provide a rotary encoder device.
[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 rotary encoder apparatus 1 which applied 1st Embodiment of the rotary encoder apparatus of this invention. FIG.
[0024]
In FIG. 1, the rotary encoder device 1 includes an encoder wheel 2, a rotation detector 3, an eccentricity detector 4, and the like.
[0025]
The encoder wheel 2 is formed in a disk shape. The encoder wheel 2 includes a rotation detection scale 10 made of a diffraction grating, an eccentricity detection scale 11 made of a diffraction grating concentrically formed in the circumferential direction of the encoder wheel 2, and Is formed.
[0026]
The rotation detection scale 10 is for detecting the rotation angle of the encoder wheel 2 and is a diffraction grating that extends in the radial direction and is thin, and is formed as a scale at a constant angle or a predetermined angle.
[0027]
The eccentricity detection scale 11 is for detecting the eccentricity of the encoder wheel 2 and is a diffraction grating formed concentrically in the circumferential direction of the encoder wheel 2 that is the rotation direction of the rotation detection scale 10.
[0028]
As the rotation detection scale 10 and the eccentricity detection scale 11, for example, as shown in FIG. 2, a so-called relief type diffraction grating in which irregularities are formed in the scale portion of the encoder wheel 2 may be used. As shown, the encoder wheel 2 may be of a so-called volume type in which portions having different refractive indexes are provided.
[0029]
The encoder wheel 2 can be used in various forms generally used in a rotary encoder device. For example, the encoder wheel 2 is obtained by processing a rotation detection scale 10 and an eccentricity detection scale 11 by etching a metal plate, and patterning the rotation detection scale 10 and the eccentricity detection scale 11 by using a semiconductor process on a metal film on glass. Various forms are used, such as a pattern in which the rotation detection scale 10 and the eccentricity detection scale 11 are printed on a transparent substrate, and a photoemulsion film formed by photographic exposure and development to form the rotation detection scale 10 and the eccentricity detection scale 11. be able to.
[0030]
In addition, the rotary encoder device 1 according to the present embodiment is characterized in that an eccentricity detection scale 11 for detecting eccentricity is formed, so that the material, shape, and the like of the encoder wheel 2 are limited at all. is not.
[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 light source 16 and a lens 17 and include a rotation detection photodetector 13. A mask 18 is disposed in front of the decentering detection photodetector 15.
[0034]
The rotation detection light source unit 12 emits light from the light source 16, collects the light emitted from the light source 16 with the lens 17 slightly before the rotation detection scale 10 of the encoder wheel 2, and detects rotation detection light. The device 13 is disposed on the optical axis of the light emitted from the rotation detection light source unit 12 with the encoder wheel 2 interposed therebetween. The detection light emitted from the rotation detection light source unit 12 and collected in front of the rotation detection scale 10 of the encoder wheel 2 passes through and diffracts the rotation detection scale 10 which is a diffraction grating and interferes with each other, resulting in interference fringes. Arise.
[0035]
The mask 18 is a slit mask having the same cycle as the interference fringes, and the rotation detection photodetector 13 detects the light that has passed through the mask 18 and outputs a rotation signal.
[0036]
The eccentricity detection light source unit 14 emits light from the light source 16, collects the light emitted from the light source 16 with the lens 17 slightly before the eccentricity detection scale 11 of the encoder wheel 2, and detects rotation detection light. The device 15 is disposed on the optical axis of the light emitted from the eccentricity light source unit 14 with the encoder wheel 2 interposed therebetween. The detection light emitted from the eccentricity detection light source unit 14 and collected in front of the eccentricity detection scale 11 of the encoder wheel 2 is transmitted through and diffracted by the eccentricity detection scale 11 that is a diffraction grating and interferes with each other, resulting in interference fringes. Arise.
[0037]
The mask 18 is a slit mask having the same cycle as that of the interference fringes, and the eccentricity detection photodetector 15 detects the light that has passed through the mask 18 and outputs an eccentricity signal.
[0038]
Next, the operation of the present embodiment will be described. In the rotary encoder device 1 of the present embodiment, an eccentricity detection scale 11 is formed on the encoder wheel 2, the eccentricity detection unit 4 detects the amount of eccentricity of the encoder wheel 2, and the detection signal of the rotation detection unit 3 is corrected. The feature is that the rotation angle of the encoder wheel 2 is detected with high accuracy.
[0039]
That is, the rotary encoder device 1 condenses the light emitted from the light source 16 of the rotation detection unit 3 in front of the rotation detection scale 10 of the encoder wheel 2 by the lens 17 and forms the light on the rotation detection scale 10 of the encoder wheel 2. The rotation detection photodetector 13 detects the diffracted light that has passed through the rotation detection scale 10 formed by a diffraction grating and passed through the mask 18 that is a slit mask having the same period of interference fringes generated by diffraction. The rotation detection photodetector 13 outputs a rotation signal as shown in FIG. 5 per one rotation of the encoder wheel 2 in accordance with the light transmitted through the rotation detection scale 10 of the encoder wheel 2.
[0040]
On the other hand, the rotary encoder device 1 condenses the light emitted from the light source 16 of the eccentricity detection unit 4 in front of the eccentricity detection scale 11 of the encoder wheel 2 by the lens 17 to the eccentricity detection scale 11 part of the encoder wheel 2. The diffracted light that has been irradiated, passed through the eccentricity detection scale 11 formed of a diffraction grating, and passed through the mask 18 that is a slit mask having the same period of interference fringes generated by diffraction is detected by the eccentricity detection photodetector 15. The eccentricity detection photodetector 15 outputs a rotation signal as shown in FIG. 5 per one rotation of the encoder wheel 2 in accordance with the light transmitted through the eccentricity detection scale 11 of the encoder wheel 2.
[0041]
At this time, if the rotation speed of the encoder wheel 2 is constant, the rotation signal becomes a sinusoidal signal with a constant interval as shown in FIG. 5, and the eccentric signal has an eccentric component by one rotation of the encoder wheel 2. Since this is one cycle, when the encoder wheel 2 rotates once, a number of signals corresponding to the amount of eccentricity are output. The fluctuation of the eccentric signal at this time changes as a sine wave as shown in FIG.
[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 encoder wheel 2 can be detected. In addition, when the A and B phase signals are output, the rotation and eccentric directions can be specified, and the resolution can be improved.
[0043]
As described above, the rotary encoder device 1 according to the present embodiment includes a rotation detection scale 10 formed of a diffraction grating formed on the rotating encoder wheel 2 so as to extend in the radial direction at a constant angle or a predetermined angle in the circumferential direction. An eccentricity detection scale 11 formed concentrically in the circumferential direction and made of a diffraction grating is formed, and the rotation detection scale 10 and the eccentricity detection scale 11 are irradiated with coherent light as detection light from the light irradiation means. Interference diffracted by the rotation detection scale 10 by the rotation detection light detector 13 and the eccentricity detection light detector 15 is irradiated with coherent light as detection light from the rotation detection light source unit 12 and the eccentricity detection light source unit 14. A fringe is detected and a rotation signal indicating the amount of rotation of the encoder wheel 2 is output, and an interference fringe diffracted by the eccentricity detection scale 11 is detected to detect the deviation of the encoder wheel 2. And it outputs the eccentric signal indicating the amount.
[0044]
Therefore, the eccentric amount of the encoder wheel 2 can be detected simultaneously with the rotation angle of the encoder wheel 2 without arranging a detector at a position opposite to the 180 ° as in the prior art, and the angle measurement result is corrected by the eccentric amount. Thus, the rotation angle can be measured at low cost and with high accuracy.
[0045]
FIG. 6 is a block diagram of a main part of the signal processing unit 21 of the rotary encoder device 20 to which the second embodiment of the rotary encoder device of the present invention is applied.
[0046]
The present embodiment is applied to a rotary encoder device similar to the rotary encoder device 1 of the first embodiment. In the description of the present embodiment, the first embodiment will be described. Components similar to those of the rotary encoder device 1 will be described using the same reference numerals used in the description of the first embodiment as necessary.
[0047]
In FIG. 6, the signal processing unit 21 of the rotary encoder device 20 includes a rotation signal processing unit 22 and an eccentric signal adjustment unit 23.
[0048]
The rotation signal processing unit 22 includes a pulse circuit (pulse unit) 24, and an analog rotation signal is input to the pulse circuit 24 from the rotation detection photodetector 13. The pulsing circuit 24 pulsates the analog rotation signal input from the rotation detection photodetector 13 and outputs it as a rotation pulse signal to a counter (not shown) at the subsequent stage of the signal processing unit 21. The signal is counted and converted into position data of the encoder wheel 2.
[0049]
The eccentric signal adjusting unit (eccentric signal adjusting means) 23 includes a pulsing circuit 25, and an analog eccentric signal is input to the pulsing circuit 25 from the eccentricity detecting photodetector 15.
[0050]
The pulsing circuit 25 converts the analog eccentric signal input from the eccentricity detection photodetector 15 into a pulse corresponding to the amount of eccentricity in one rotation of the encoder wheel 2, and is a subsequent circuit of the signal processing unit 21. For example, output to a counter.
[0051]
Next, the operation of the present embodiment will be described. As shown in FIG. 5, the rotation signal output from the rotation detection photodetector 13 is a number of sinusoidal analog signals corresponding to the number of rotation detection scales 10 of the encoder wheel 2. The rotary encoder device 20 pulsates the analog rotation signal by the pulse circuit 24 of the rotation signal processing unit 22 and outputs it as a rotation pulse signal to a counter (not shown) at the subsequent stage of the signal processing unit 21. The counter counts this rotation pulse signal and converts it into position data of the encoder wheel 2 to detect the moving position and angle of the encoder wheel 2.
[0052]
On the other hand, as shown in FIG. 5, the eccentric signal output from the eccentricity detecting photodetector 15 becomes a number of sinusoidal signals corresponding to the amount of eccentricity by one rotation of the encoder wheel 2, and in this signal state, The eccentric amount of the encoder wheel 2 cannot be measured.
[0053]
Therefore, the rotary encoder device 20 according to the present embodiment is provided with a pulsing circuit 25 in the eccentric signal adjusting unit 23 of the signal processing unit 21, and the pulsing circuit 25 receives an analog signal input from the eccentricity detection photodetector 15. Is converted into a pulse corresponding to the amount of eccentricity in one rotation of the encoder wheel 2 and output to a circuit, eg, a counter, at the subsequent stage of the signal processing unit 21.
[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 signal processing unit 31 of the rotary encoder device 30 to which the third embodiment of the rotary encoder device of the present invention is applied.
[0056]
The present embodiment is applied to the same rotary encoder device as the rotary encoder device 1 of the first embodiment and the rotary encoder device 20 of the second embodiment. In the description of the first embodiment, the same components as those of the rotary encoder device 1 of the first embodiment and the rotary encoder device 20 of the second embodiment are described as necessary. In addition, the reference numerals used in the description of the second embodiment are used as they are.
[0057]
In FIG. 7, the signal processing unit 31 of the rotary encoder device 30 includes a rotation signal processing unit 32 and an eccentric signal adjustment unit 33.
[0058]
The rotation signal processing unit 32 includes a pulsing circuit 24 and a delay circuit 34 similar to those in the second embodiment, and the eccentric signal adjustment unit 33 includes a pulsing circuit 25 similar to that in the second embodiment. A counter delay calculation circuit 35 is provided.
[0059]
The eccentric signal adjusting unit (eccentric signal adjusting means) 33 is a pulse circuit 25 for converting the analog eccentric signal input from the eccentricity detecting photodetector 15 into a pulse corresponding to the eccentric amount of one rotation of the encoder wheel 2. And the eccentric pulse signal is output to the counter delay calculation circuit 35. The counter delay calculation circuit 35 converts the rotation signal into a pulse width of the rotation pulse output from the pulsing circuit 24 for pulsing the rotation signal. To the delay circuit 34 of the unit 32.
[0060]
The rotation signal processing unit 32 pulsates the analog rotation signal input from the rotation detection photodetector 13 in the pulsing circuit 24 and outputs it to the delay circuit 34 as a rotation pulse signal. The delay circuit 34 Based on the eccentricity data converted into the pulse width of the rotation pulse output from the pulse conversion circuit 24 by the counter delay calculation circuit 35, the rotation pulse signal input from the pulse conversion circuit 24 is adjusted to a pulse width corresponding to the amount of eccentricity. And output.
[0061]
The delay circuit 34 calculates a rotation detection error from the eccentricity data indicating the eccentricity amount of the encoder wheel 2 input from the counter delay calculation circuit 35, calculates the calculated error as a time corresponding to the rotation speed, A circuit for delaying the rotation pulse output from the pulse circuit 24 or a CPU (Central Processing Unit) incorporating software is configured. The delay circuit 34 and the counter delay calculation circuit 35 function as signal adjusting means.
[0062]
Then, the rotation signal emitted from the light source 16 of the rotation detection unit 3 and transmitted and diffracted through the rotation detection scale 10 of the encoder wheel 2 and detected by the rotation detection photodetector 13 is converted into a pulse circuit of the rotation signal processing unit 22. At 24, the pulse is converted into a rotation pulse signal Sp indicated by a broken line in FIG.
[0063]
At this time, if the encoder wheel 2 is eccentric, the angle measurement error is δθ as the detection angle of the one-rotation detection scale 10 of the encoder wheel 2 when the amount of eccentricity is δ and the scale angle period is θ. .
[0064]
However, as described above, the rotation signal processing unit 32 is provided with the delay circuit 34. The delay circuit 34 detects an angle detection error due to eccentricity, calculates the angle detection error as a rotation angle pulse width, and outputs the rotation pulse signal. When a delay is applied, as shown by the solid line in FIG. 8, the output rotation pulse signal Spg after adjustment has a waveform obtained by adding an eccentricity error to the output edge.
[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 encoder wheel 2 is minimum, the error due to the eccentricity increases, and the pulse period is increased. Can be accommodated by setting so as to be longer. Further, in order to delay the rotation signal, the rotation speed, that is, the rotation pulse signal needs to be output first. In addition to the continuous rotation, the delay circuit 34 becomes an error factor. By providing a function for determining whether or not there is, it is possible to cope with it and to perform highly accurate measurement.
[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 signal processing unit 41 of the rotary encoder device 40 to which the fourth embodiment of the rotary encoder device of the present invention is applied.
[0068]
The present embodiment is applied to the same rotary encoder device as the rotary encoder device 1 of the first embodiment and the rotary encoder device 20 of the second embodiment. In the description of the first embodiment, the same components as those of the rotary encoder device 1 of the first embodiment and the rotary encoder device 20 of the second embodiment are described as necessary. In addition, the reference numerals used in the description of the second embodiment are used as they are.
[0069]
In FIG. 9, the signal processing unit 41 of the rotary encoder device 40 includes a rotation signal processing unit 42 and an eccentric signal adjustment unit 43.
[0070]
The rotation signal processing unit 42 includes a pulsing circuit 24, a pulse width changing circuit 44, and a pulse synthesizing circuit 45 similar to those in the second embodiment, and the eccentric signal adjusting unit 43 includes the second embodiment. A pulse forming circuit 25 and a pulse width changing circuit 46 similar to those of the embodiment are provided.
[0071]
The pulsating circuit (eccentric signal adjusting means) 25 of the eccentric signal adjusting unit 43 converts the analog eccentric signal (see FIG. 5) input from the eccentricity detecting photodetector 15 into the amount of eccentricity in one rotation of the encoder wheel 2. 10 is output to the pulse width changing circuit 46. The eccentric pulse signal shown in FIG. A reference clock is input to the pulse width changing circuit (rotated eccentric pulse generating means) 46, and the pulse width changing circuit 46 performs a flip-flop operation at the signal edge of the rotating pulse, so that the pulse generating circuit 25 When the input eccentric pulse signal is equivalent to one pulse of the rotation pulse output from the pulsing circuit 24 for pulsing the rotation signal, a narrow-width eccentric pulse (rotated eccentric pulse shown in FIG. ) And output to the pulse synthesis circuit 45 of the rotation signal processing unit 42.
[0072]
The rotation signal processing unit 42 pulsates an analog rotation signal (see FIG. 5) input from the rotation detection photodetector 13 with a pulse circuit (pulse unit) 24, and outputs a pulse width as a rotation pulse signal. Output to the change circuit 44. A reference clock is input to the pulse width change circuit (rotation pulse width conversion means) 44, and the pulse width change circuit 44 performs a flip-flop operation at the signal edge of the rotation signal, so that the duty ratio of the rotation pulse signal is increased. Is reduced (high-level width is shortened), and a narrow rotation pulse shown in FIG. 10B is output to the pulse synthesis circuit 45. The pulse synthesizing circuit (pulse adding means) 45 adds and synthesizes the narrow eccentric pulse inputted from the pulse width changing circuit 46 and the narrow rotation pulse inputted from the pulse width changing circuit 44, and FIG. For example, a correction rotation pulse (eccentric adjustment rotation signal) corresponding to the eccentricity shown in FIG.
[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 rotary encoder device 40 of the present embodiment includes the pulsing circuit 24 that converts the rotation signal output from the rotation detection photodetector 13 into the rotation pulse signal, and the rotation pulse signal output from the pulsing circuit 24. Is converted into a narrow rotation pulse signal having a predetermined short pulse width, and a pulsing circuit 25 for converting the eccentric signal output from the eccentricity detection photodetector 15 into an eccentric pulse signal corresponding to the eccentricity amount. The eccentric pulse signal output from the pulsing circuit 25 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 rotation pulse signal output from the pulse width changing circuit 44. The pulse width changing circuit 46, the narrow rotation pulse signal output from the pulse width changing circuit 44, and the rotated eccentric pulse signal generated by the pulse width changing circuit 46 are added. A pulse synthesizing circuit 45 and output as an eccentric adjusting rotation signal Te is a provided.
[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 light source unit 51 of the rotary encoder device 50 to which the fifth embodiment of the rotary encoder device of the present invention is applied.
[0077]
The present embodiment is applied to a rotary encoder device similar to the rotary encoder device 1 of the first embodiment. In the description of the present embodiment, the first embodiment will be described. Components similar to those of the rotary encoder device 1 will be described using the same reference numerals used in the description of the first embodiment as necessary.
[0078]
In FIG. 11, the light source unit 51 of the rotary encoder device 50 includes a light source 52, a lens 53, and two light beam splitting elements 54 and 55.
[0079]
The two light beam splitting elements 54 and 55 are arranged side by side on the optical axis of the light beam emitted from the light source 52, and each uses a light beam splitter. When a light beam splitter is used as the light beam splitting elements 54 and 55, if a deflected light beam splitter is used as the light beam splitter, the split light quantity can be changed by adjusting the incident deflection angle.
[0080]
In the rotary encoder device 50 of the present embodiment, the light source unit 52 is shared for rotation detection and eccentricity detection.
[0081]
That is, the light beam emitted from the light source 52 is converted into parallel light by the lens 52 and first enters the light beam splitting element 54 for rotation detection. The light beam splitting element 54 shows a part of the incident light. Not reflected to the rotation detection scale 10 of the encoder wheel 2, and part of it is transmitted to the light beam splitting element 55 for detecting eccentricity.
[0082]
The light beam splitting element 55 for detecting eccentricity reflects all the beams transmitted through the light beam splitting element 54 to the eccentricity detection scale 11 of the encoder wheel 2.
[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 beam splitting elements 54 and 55, a diffraction grating 56 may be used as shown in FIG.
[0085]
In this case, the irradiation light emitted from the light source 52 and converted into parallel light by the lens 53 is divided into two by the diffraction grating 56, and one of them is irradiated to the rotation detection scale 10 of the encoder wheel 2 as irradiation light for rotation detection. The other is made to irradiate the eccentricity detection scale 11 of the encoder wheel 2 as the irradiation light for detecting the eccentricity.
[0086]
As described above, in the rotary encoder device 50 according to the present embodiment, the light source unit 51 is provided with one light source 52 and the light from the light source 52 is divided into rotation detection detection light and eccentricity detection detection light. The division element 54 is provided, the rotation detection detection light is incident on the rotation detection scale 10, and the eccentricity detection detection light is incident on the eccentricity detection scale 11.
[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 rotary encoder device 60 to which the sixth embodiment of the rotary encoder device of the present invention is applied. It is a principal part expansion perspective view of 61. FIG.
[0089]
The present embodiment is applied to a rotary encoder device similar to the rotary encoder device 1 of the first embodiment. In the description of the present embodiment, the first embodiment will be described. Components similar to those of the rotary encoder device 1 will be described using the same reference numerals used in the description of the first embodiment as necessary.
[0090]
In FIG. 13, the encoder wheel 61 has a light splitting diffraction grating 62 formed as a light splitting element on the incident side (upper side in FIG. 13) of the detection light (incident light), and the detection light exit side (FIG. 13). A rotation detection scale 63 and an eccentricity detection scale 64 are formed on the lower side.
[0091]
The rotation detection scale 63 is for detecting the rotation angle of the encoder wheel 61, and is a diffraction grating that extends in the radial direction and is thin, and is formed as a scale at a constant angle or a predetermined angle.
[0092]
The eccentricity detection scale 64 is for detecting the eccentricity of the encoder wheel 61 and is a diffraction grating formed concentrically in the circumferential direction of the encoder wheel 2 that is the rotation direction of the rotation detection scale 10.
[0093]
Although not shown, the rotary encoder device 60 of the present embodiment has one light source in its light source section.
[0094]
Therefore, in the rotary encoder device 60 of the present embodiment, the detection light emitted from one light source is divided into two by the light division diffraction grating 62 formed on the incident side of the encoder wheel 61, and one is used as the rotation detection light. The light is incident on the rotation detection scale 63 and the other light is incident on the eccentricity detection scale 64 as the eccentricity detection light.
[0095]
Therefore, the rotation detection light detector 13 detects the interference fringes of the rotation detection light that has been diffracted through the rotation detection scale 63, so that the rotation angle of the encoder wheel 61 can be detected. The eccentricity of the encoder wheel 61 can be detected by detecting the interference fringes of the eccentricity detection light diffracted by passing through the eccentricity detection photodetector 15.
[0096]
In the present embodiment, the light splitting element is not limited to the light splitting diffraction grating 62, but may be a light splitting prism 65 as shown in FIG.
[0097]
In this case, the light splitting prism 65 is formed on the detection light (incident light) incident side of the encoder wheel 61 (upper side in FIG. 14).
[0098]
As in the case of the light splitting diffraction grating 62, the light splitting prism 65 splits the detection light emitted from one light source into two by the light splitting diffraction grating 62 formed on the incident side of the encoder wheel 61, and one of them. The light is incident on the rotation detection scale 63 as rotation detection light, and the other is incident on the eccentricity detection scale 64 as eccentricity detection light.
[0099]
As described above, the rotary encoder device 60 according to the present embodiment is provided with the light splitting diffraction grating 62 or the light splitting prism 65 as the light splitting element in the encoder wheel 61, and detects rotation using one of the split lights as the rotation detection light. The light is incident on the scale 63 and the other light is incident on the eccentricity detection scale 64 as the eccentricity detection light.
[0100]
Therefore, an expensive light source can be reduced, and a light splitting element can be formed on the encoder wheel 61 to reduce the size of the apparatus, thereby making it possible to perform measurement at a lower cost and with higher accuracy.
[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 rotary encoder device 1 of the first embodiment. In the description of the present embodiment, the first embodiment will be described. Components similar to those of the rotary encoder device 1 will be described using the same reference numerals used in the description of the first embodiment as necessary.
[0103]
In FIG. 15, the encoder wheel 71 is formed in a disk shape like the encoder wheel 2 of the rotary encoder device 1 of the first embodiment, and the encoder wheel 71 includes a rotation detection scale 10 made of a diffraction grating, An eccentricity detection scale 72 made of a diffraction grating formed concentrically in the circumferential direction of the encoder wheel 71 is formed.
[0104]
An origin detection mark 73 is formed on the eccentricity detection scale 72, and in this embodiment, a gap (a portion without a diffraction grating) serving as a light shielding portion is formed on a part of the eccentricity detection scale 72 made of a diffraction grating. The origin detection mark 73 is formed.
[0105]
As described above, when the origin detection mark 73 that is a light shielding portion is formed on a part of the eccentricity detection scale 72 formed of the diffraction grating, the light is emitted from the light source 16 of the eccentricity detection light source unit 14 and the encoder wheel 71 The detection light condensed in front is blocked by the origin detection mark 73, and the amount of light received by the eccentricity detection photodetector 15 becomes “0” at the origin detection mark 73.
[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 origin detection mark 73 is not only at one place but at a plurality of places. You may create it. In addition, by creating a code indicating the origin position (for example, several consecutive parts without slits), the origin can be adjusted not only once per rotation of the encoder wheel 71, and the origin return can be performed. Can be easily performed to improve convenience.
[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)

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:
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、A rotation detection scale formed of a diffraction grating formed to extend in the radial direction at a constant angle or a predetermined angle in the circumferential direction, and an eccentric detection scale formed of a diffraction grating concentrically formed in the circumferential direction are formed and rotated An encoder wheel,
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:
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ることを特徴とする請求項1または2記載のロータリーエンコーダ装置。In the rotary encoder device, the light irradiation means includes one light source, and includes light splitting means for splitting light from the light source into detection light for rotation detection and detection light for eccentricity detection, and the detection for rotation detection. 3. The rotary encoder device according to claim 1, wherein light is incident on the rotation detection scale, and the eccentricity detection detection light is incident on the eccentricity detection scale. 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ることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のロータリーエンコーダ装置。The rotary encoder device includes an error determination unit that 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. The rotary encoder device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
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