JPH05203461A

JPH05203461A - エンコーダ

Info

Publication number: JPH05203461A
Application number: JP3713892A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Goto; 博史後藤
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1992-01-27
Filing date: 1992-01-27
Publication date: 1993-08-10

Abstract

(57)【要約】【目的】移動量の検出を圧電材料で行ない、移動量を
圧電材料に機械的に伝える機構を設けることにより、エ
ンコーダの小型、薄型化構造、ローコスト化を図る。【構成】物体の移動に伴って回転板１が回転し、或い
は平行移動板が移動すると、これに伴って弾性体２の先
端部が回転板１もしくは平行移動板の凹凸に係合、離脱
して弾性変形し、歪みを生じる。この弾性体２の歪みに
応じて圧電材料３が歪み、それにより、圧電材料３は圧
電効果による起電力を発生する。この起電力より物体の
移動量が測定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、位置検出のために用い
られるロータリーエンコーダやリニアエンコーダなどの
エンコーダに関する。

【０００２】

【従来の技術】エンコーダは、位置決めを必要とされる
装置に用いられ、従来では、光学式のものが一般的であ
る。その例を図７に示す。この光学式エンコーダは、検
出する物体（移動体）に回転軸が連結された円板状のス
リット板５１と、このスリット板５１を挟んで設けられ
た、光ビームを発生する発光素子５２及びレンズ５３か
ら構成される光源５４と、受光素子５５とから構成され
ている。そして、物体と共にスリット板５１が回転移動
することで、スリットを通過する光ビームの強度が変化
し、その変化量を受光素子５５で検出して移動量を求め
る方式となっている。検出される光量変化は、図８に示
すように、周期的な波型となり、１周期がスリット間隔
に相当することになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この様な従
来のエンコーダでは、構成部品が発光素子５２、レンズ
５３、スリット板５１そして受光素子５５と多くなり、
小型化、特に薄型化を図ることは困難であった。また、
発光素子５２とレンズ５３、さらにスリット板５１の相
互の位置調整が必要であり、部品コストとともに組立て
コストも高く付き、ローコスト化には障害となってい
た。最近の小型、薄型化された電子機器においてはエン
コーダの形状の薄型化が強く望まれていた。

【０００４】本発明は、上述した問題点を解決するもの
で、移動量の検出を圧電材料で行ない、移動量を圧電材
料に機械的に伝える機構を設けることにより、小型、薄
型化構造、ローコスト化を実現できるエンコーダを提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、物体の移動に伴って回転する、周
期的に凹凸が設けられた回転板と、この回転板の回転に
伴って先端部が該回転板の凹凸に係合、離脱することに
より弾性変形し、歪みを生じる弾性部材と、この弾性部
材の歪みを生じる部分に設けられた圧電材料とを備え、
この圧電材料の圧電効果による起電力に基づいて物体の
移動量を測定するようにしたエンコーダである。

【０００６】また、請求項２の発明は、物体の移動に伴
って平行変位する、周期的に凹凸が設けられた平行移動
板と、この平行移動板の平行変位に伴って先端部が該平
行移動板の凹凸に係合、離脱することにより弾性変形
し、歪みを生じる弾性部材と、この弾性部材の歪みを生
じる部分に設けられた圧電材料とを備え、この圧電材料
の圧電効果による起電力に基づいて物体の移動量を測定
するようにしたエンコーダである。

【０００７】

【作用】上記の構成によれば、物体の移動に伴って回転
板が回転し、或いは平行移動板が移動すると、これに伴
って弾性部材の先端部が回転板もしくは平行移動板の凹
凸に係合、離脱して弾性変形し、歪みを生じる。この弾
性部材の歪みに応じて圧電材料が歪み、それにより、圧
電材料は圧電効果による起電力を発生する。この起電力
より物体の移動量が測定できる。

【０００８】

【実施例】本発明の一実施例によるエンコーダを図１に
示す。本エンコーダは、不図示の移動体に連結された回
転板１と、固定側に取り付けられた板ばね状の弾性体２
（以下、板ばねという）及び、この板ばね２に取り付け
られた圧電材料３からなる検出部４とから構成される。
回転板１は移動体からの回転移動量（変位）もしくは力
を伝える回転軸５に固定され、回転板１の外周面には凹
凸が設けられており、回転板１の回転に伴ってその凹凸
に板ばね２の先端部が係合、離脱することにより、板ば
ね２が弾性変形し、歪みを生じる。この結果、板ばね２
に取り付けられた圧電材料３に圧電効果により起電力を
発生する。この起電力に基づいて、移動体の移動量を検
出できるようになっている。

【０００９】図２には、上記構成のエンコーダの動作状
態を示している。図２の（ａ）は回転板１の凹部に板ば
ね２が位置する時で、板ばね２に歪みを生じておらず、
圧電材料３からの出力が無い状態で、（ｂ）は凸部に板
ばね２が位置する時で、板ばね２に歪みを生じており、
圧電材料３からの出力が有る状態である。このように、
板ばね２の変化に伴い圧電材料３に歪みが加わり、圧電
材料３の圧電効果によって、その両面に設けた電極より
電圧が出力されるようになっている。圧電材料３は、焼
成された板状のものを板ばね２に貼り付けてもよいし、
板ばね２上に薄膜形成して作成してもよく、あるいは、
場合によっては圧電材料３自体が板ばね２となっていて
もよい。

【００１０】このように、移動体の回転が回転軸５に伝
わり、回転板１が回転すると、回転板１の凹凸が板ばね
２を歪ませ、圧電材料３から凹凸に対応した電圧信号が
出力される。この出力電圧波形を図４に示している。同
図に示すように、凸部、凹部でそれぞれ電圧値最大、最
小となるような周期的な信号となり、この山数を数える
ことによって回転板の回転量すなわち移動体移動量を求
めることができる。さらに、また、圧電効果を利用し、
歪みに応じた出力電圧を得る場合には、圧電材料３に外
部から電力を供給する必要がなく、無電源のエンコーダ
を実現できる。

【００１１】上記実施例では、回転型のものを説明した
が、その他の形式にも適用可能であり、例えば、図４、
図５には、リニアエンコーダに応用した場合を示してい
る。すなわち、図４の例では、直線移動する平行移動体
１１に直線状の凹凸部材１１ａを設け、この凹凸部材１
１ａに対応して固定側に上記と同様の検出部４を設けて
いる。また、図５の例では、移動体側に検出部４を設
け、固定側に直線状の凹凸部材１１ｂを設けている。

【００１２】本実施例において圧電材料３の組成、形状
等に触れていないが、圧電効果の得られるものであれ
ば、どのような構成のものであってもよい。また、凹凸
部は、上記では一体型の歯車のような構成のものを示し
たが、別部品との組合わせでもよく、また、凹凸の間
隔、比、高さなどは適宜に設計されればよい。さらに、
弾性体を、上記では板ばねの場合を示したが、凹凸部か
ら歪みを受けるものであれば、板ばねに限定されること
はなく、また、形状材質も任意である。特に、本実施例
構成によれば、板ばね２と圧電材料３からなる検出部形
状は小形化が可能で、例えば、図６に示すような形状、
寸法に構成できる。同図に参考として寸法を示したが、
幅方向寸法は１ｍｍで、少なくとも３ｍｍ立方内には納
まるので、従来の光学式のエンコーダに比べ、大幅に小
型化、薄型化が図れる。

【００１３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、回転板も
しくは平行移動体の移動量に応じて変位あるいは力が付
与される弾性部材に圧電材料を設けて、該圧電材料から
の起電力により、移動量を検出し得るエンコーダを構成
したので、部品構成が簡素化され、エンコーダの小型化
が図れる。また、圧電材料を弾性部材に設けるだけで検
出機能が得られるので、薄型化を図ることができる。さ
らには、部品点数が少ないので、部品コストの低減が図
れるとともに、従来の光学式エンコーダで必要とされた
光軸調整のような調整手順が省けるので、調整コストの
低減が図れ、また、構成部品の劣化も少ない。さらにま
た、検出部の圧電材料には電力を供給する必要がなく、
移動体の移動量に応じた圧電材料の歪みが電圧値として
出力されるので、電源の不要な検出部を構成できるな
ど、種々の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるエンコーダの構成を示
す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）側面図である。

【図２】同エンコーダの動作状態を示す説明図で、
（ａ）は出力無しの状態を示す図、（ｂ）は出力有りの
状態を示す図である。

【図３】同エンコーダからの出力電圧の波形図である。

【図４】本発明の他の実施例によるエンコーダの構成図
である。

【図５】本発明のさらに他の実施例によるエンコーダの
構成図である。

【図６】同エンコーダの検出部の寸法例を示す図であ
る。

【図７】従来の光学式エンコーダの斜視図である。

【図８】同光学式エンコーダによる移動量に対する受光
量のグラフである。

【符号の説明】

１回転板２弾性体３圧電材料１１平行移動体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体の移動に伴って回転する、周期的に
凹凸が設けられた回転板と、この回転板の回転に伴って
先端部が該回転板の凹凸に係合、離脱することにより弾
性変形し、ひずみを生じる弾性部材と、この弾性部材の
ひずみを生じる部分に設けられた圧電材料とを備え、こ
の圧電材料の圧電効果による起電力に基づいて物体の移
動量を測定するようにしたことを特徴とするエンコー
ダ。
【請求項２】物体の移動に伴って平行変位する、周期
的に凹凸が設けられた平行移動板と、この平行移動板の
平行変位に伴って先端部が該平行移動板の凹凸に係合、
離脱することにより弾性変形し、歪みを生じる弾性部材
と、この弾性部材の歪みを生じる部分に設けられた圧電
材料とを備え、この圧電材料の圧電効果による起電力に
基づいて物体の移動量を測定するようにしたことを特徴
とするエンコーダ。