JPH04152207A - 防爆型光学式エンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、回転軸の回転角を検出する防爆型光学式エン
コーダに関する。

〈従来の技術〉 工作機械、産業ロボット等の産業用機器の多くは回転軸
を有しており、これらの機器を制御するには、回転軸の
回転角を検出する必要がある。

一般に、回転軸の回転角を検出するには、エンコーダと
呼ばれる角度検出器を使用している。

従来技術によるエンコーダには、スリット式、抵抗式等
がある。

第３図にスリット式エンコーダの一例を示す。

同図に示すようにスリット式エンコーダでは、円盤状ス
リット板３が回転軸４に固定され、このスリット板３に
図に示すような２進数符号を表す円弧状のスリットが貫
通しいてる。この円周状のスリットは半径方向に４周形
成されており、各スリットの半径に対応する位置に発光
素子ｌと受光素子２とが正対して４組設置されている。

この為、発光素子ｌから出射された光がスリット板３の
スリットを通過すると受光素子２に達するが、スリット
のない部分では、光はスリット板３に遮られて受光素子
２に達しない。

従って、従来のスリット式エンコーダでは、回転軸４と
共にスリット板３が回転すると、発光素子１と受光素子
２との間にあるスリット板３のスリット位置が変わり、
この為、スリットを通過して受光素子２に達する光が２
進数符号状に変化し、受光素子２の出力がそのまま回転
軸４の回転角θとして得られる。

この時の角度分解能は、スリットが半径方向に何周形成
されているかで決まり、図では４ＩＲであるので、２’
＝１６となる。即ち、角度分解能は、３６０度を１６分
割した値である。

第４図に抵抗式エンコーダの一例を示す。抵抗式エンコ
ーダは、回転軸４の周囲に抵抗体６を円弧状に配置し、
回転軸４に摺動子５を半径方向に突設して、その先端を
抵抗体６に接触させたものである。抵抗体６の両端には
、それぞれ第一、第二の端子７．８が接続され、また、
摺動子５には第三の端子９が接続されている。

従って、従来の抵抗式エンコーダでは、回転軸４と共に
接触子５が回転すると、抵抗体６上での摺動子５の接点
が変わり、抵抗体６の全抵抗に対して、第一の端子７又
は第二の端子８と第三の端子９の内での抵抗が直線的に
変化する。

この抵抗変化を検出すれば、回転軸４０回転角を検出す
ることが出来る。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、従来のスリット式エンコーダでは、その
分解能を向上させる為にはスリットの半径方向の数を増
さなければならず、スリット板及び発光素子ｌ、受光素
子２の機械的な寸法及び加工制度の点から、大型化して
しまう問題があった。

また、抵抗式エンコーダでは、摺動子５が抵抗体６の上
を移動するため、摺動子５及び抵抗体６に摩耗が生じ、
寿命が短いという問題点があった。

本発明は、上記従来技術に鑑みて成されたものであり、
分解能を容易に向上できると共に機械的な接触点がなく
、更に、危険雰囲気中で使用されても爆発の危険性のな
い防煙型光学式エンコーダを提供することを目的とする
。

〈課題を解決するための手段〉 斯かる目的を達成する本発明の構成は回転軸に第一の偏
光フィルタが垂直に固定されると共に第一の偏光フィル
タに対し第二の偏光フィルタが平行に重ね合わせて設置
され、更に第一第二の偏光フィルタを間に挟んで第一、
第二の光ファイバの一端が正対させされ、第一の光ファ
イバの他端には発光素子が接続される一方、第二の光フ
ァイバの他端には受光素子が接続されることを特徴とす
る。

〈作用〉 発光素子から出力された光は第一の光ファイバに導かれ
て、第一、第二の偏光フィルタに照射される。第一の偏
光フィルタは、回転軸と共に回転するが、第二の偏光フ
ィルタは回転しないので、第一、第二の偏光フィルタを
透過する光量は、それらの偏光方向が一致するときは最
大となり、逆に偏光方向が直交するときは最小となる。

この為、第一、第二の偏光フィルタを透過する光量は、
回転軸と共に回転する第一の偏光フィルタの回転に応じ
て、周期的に変化する。このような透過光は第二の光フ
ァイバにより受光素子に導かれ、受光素子は、その透過
光量の変化により、回転軸の回転角を求める。

〈実施例〉 以下、本発明について、図面に示す実施例を参照して、
詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る防爆型光学式エンコー
ダを示すものである。

同図に示すように、第一、第二の偏光フィルタ１２．１
３は円盤状をなし、これらは僅かな間隔をあけて平行に
配置されている。第一の偏光フィルタ１２は、その中心
で回転軸、４に垂直に固定され、回転軸４と共に回転す
るが、第二の偏光フィルタ１３は図示しないエンコーダ
本体に固定されている。両偏光フィルタ１２，１３はそ
れぞれ唯一の偏光面を有し、ここでは回転角θが０度の
時に偏光方向が直交するものとする。

従って、回転軸４の回転に伴い第一の偏光フィルタ１２
が回転して、第一、第二の偏光フィルタ１２．１３の偏
光方向の交差角が変化し、９０度回転した時に、それら
の偏光方向は一致することになる。

これらの偏光フィルタ１２．１３の上下には、これらを
挟む第一、第二の光ファイバ１０，１１の一端が正対し
て配設されている。第一の光ファイバ１０の他端は、発
光素子１に接続され、また、第二の光ファイバ１１の他
端は受光素子２に接続している。

従って、発光素子ｌから出力された光は第一の光ファイ
バ１０により導かれて第一、第二の偏光フィルタ１２．
１３に照射される。偏光フィルタ１２．１３を透過した
光は、第二の光ファイバ１１により受光素子２に導かれ
る。

ここで、第一、第二の偏光フィルタ１２，１３を透過す
る光の光量は、第一、第二の偏光フィルタ１２．１３の
偏光方向が一致する時に最大となり、直交する時に最小
となる。従って、その透過光量は、第２図に示すように
回転角θの変化により、１回転の間に２周期分の変化を
示す正弦波状の特性となる。

受光素子２では、第二の光ファイバ１１を通じて、その
透過光量の変化が検出され、回転角度が０度から９０度
の範囲内で角度を検出することが出来る。

上記構成を有する本実施例の防煙型光学式エンコーダは
、光ファイバを１０．ＩＩを使用するので、回転軸４の
ある場所より離れた位置に発光素子１、受光素子２を置
くことが出来る。

この為、仮に回転軸４が爆発の危険のある環境下に有る
場合でも、安全にエンコーダとして使用可能である。

また、発光素子ｌから受光素子２に光を導く光学式であ
り、機械的な摺動部がないので、摩耗がなく長寿命であ
る。

更に、スリット板を使用せず、二つの偏光フィルタ１２
．３３を使用するので、分解能を向上させるために、発
光素子、受光素子の数、スリット板のスリットの数を増
やす必要がなく、小型化が容易となる利点がある。

尚、発光素子、受光素子としては、光を出力することが
でき、これを検出することが出来るものが広く使用でき
る。

〈発明の効果〉 以上、実施例を参照して具体的に説明したように、本発
明はスリットの加工されたスリット板を用いず、二つの
偏光フィルタを使用しているので、分解能を向上させて
も、容易に小型化できる。また、機械的な摺動部がない
ので、摩耗がなく長寿命である。更に、光ファイバを使
用して発光素子及び受光素子を回転軸から離した位置に
配置でき、通電の必要もないので、爆発の危険性のある
環境下にある回転軸でも使用可能であるという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る防爆型光学式エンコー
ダの斜視図、第２図は本実施例におする回転角と通過光
量の関係を示すグラフ、第３図は従来のスリット式エン
コーダの斜視図、第４図は従来の抵抗式エンコーダの斜
視図である。 ｌは発光素子、 ２は受光素子、 ３はスリット板、 ４は回転軸、 ５は摺動子、 ６は抵抗体、 ７．８．９は端子、 １０．１１は光ファイバ １２．１３は偏光フィルタである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転軸に第一の偏光フィルタが垂直に固定されると共に
   第一の偏光フィルタに対し第二の偏光フィルタが平行に
   重ね合わせて設置され、更に第一、第二の偏光フィルタ
   を間に挟んで第一、第二の光ファイバの一端が正対させ
   され、第一の光ファイバの他端には発光素子が接続され
   る一方、第二の光ファイバの他端には受光素子が接続さ
   れることを特徴とする防爆型光学式エンコーダ。