JPH0599694A - 光学式エンコーダスケールの製造方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長尺な光学式エンコーダスケールを安価に提
供する。 【構成】 回転ドラム４に帯状の感光フィルム６を螺旋
状に巻回し、この回転ドラム４に沿って移動可能に光学
系８を設け、この光学系８を移動させつつ上記感光フィ
ルム６を所定のピッチで感光させる。これにより、長尺
の光学式エンコーダスケールを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、長尺のエンコーダスケ
ールを安価に提供することができる光学式エンコーダス
ケールの製造方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、例えばサーボモータ等を使用し
たサーボシステム内で、その位置や速度をフィードバッ
クして入力信号と比較するためにこれらを検出する場
合、或いは単なるオープン制御において位置や速度を検
出する場合には磁気式或いは光学式のエンコーダが使用
されている。そして、光学式エンコーダは、磁気式エン
コーダと比較してその分解能が比較的高いことから多用
されている。この光学式エンコーダを回転サーボモータ
等に設ける場合には、例えばインクリメンタル信号を得
るために、周縁部に所定のピッチでスリットが設けられ
た環状円板を回転軸に取付け、これを透過した光の変化
を電気信号に変換するようになっており、また、光学式
エンコーダを直線移動するリニアモータ等に設ける場合
には、例えばインクリメンタル信号を得るために、所定
のピッチで光を透過するスリットが設けられた直線状の
エンコーダスケールを固定子に設け、移動子に設けた光
学系によってそのスケールの目盛り変位を光の変化とし
て読み取ってそれを電気信号に変換するようになってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種のエ
ンコーダスケールを製造する場合、その精度にもよる
が、例えば分解能１μｍと非常に高く設定して移動スト
ロークが例えば７００ｍｍ程度のエンコーダスケールを
製造するときには、ガラスベースの素材に金属を蒸着
し、これをスパッタ等によりエッチングすることにより
所定ピッチのスケールを製造しており、このために非常
に高価なものとなっている。また、最近の各種の製造装
置類の大型化により、長さ数メートルにも達するエンコ
ーダスケールの要求が高まっているが、このような長尺
なエンコーダスケールは上述のようなスパッタ法によっ
てはほとんど製造することができない。

【０００４】エンコーダスケールの他の製造方法とし
て、上述のスパッタ法と比較して分解能はある程度劣る
が長尺の感光フィルムに写真の露光技術を用いてこれを
一度に露光して所定ピッチのスリット（透明部）を形成
することによりスケールを製造することも行われている
が、この方法においても、数メートルもの長尺なエンコ
ーダスケールを製造する場合には、露光機自体を非常に
大型化しなければならず、費用が高騰して現実的ではな
い。本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有
効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的
は、長尺なエンコーダスケールを安価に提供することが
できる光学式エンコーダスケールの製造方法及びその装
置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上のような
問題点を解決するために、光学式エンコーダの製造装置
において、回転ドラムと、前記回転ドラムに張設された
感光フィルムと、前記回転ドラムの長手方向に沿って移
動しつつ前記回転ドラムに張設された前記感光フィルム
を所定のピッチでもって感光させる光学系とを備えるよ
うに構成したものである

【０００６】

【作用】本発明は、以上のように構成したので、回転ド
ラムに感光フィルムを張設し、このドラムを定速で回転
しつつ光学系をドラムの長手方向へ移動させながら光学
系を作動し、露光を発する。これにより、上記感光フィ
ルムには所定のピッチの縞模様が形成されることにな
る。

【０００７】

【実施例】以下に、本発明に係る光学式エンコーダスケ
ールの製造方法及びその装置の実施例を添付図面に基づ
いて詳述する。図１は本発明に係る光学式エンコーダス
ケールの製造装置の一実施例を示す構成図、図２は上記
製造装置の光学系を示す拡大図、図３は上記製造装置に
より製造された光学式エンコーダスケールを示す平面図
である。図示するようにこの光学式エンコーダスケール
の製造装置２は、回転ドラム４と、これに張設される感
光フィルム６と、この感光フィルム６を所定のピッチで
感光させるための光学系８とにより主に構成されてい
る。

【０００８】上記回転ドラム４の長さは、例えば数１０
０ｍｍに設定されると共に、ドラムの直径Ｌ１は、例え
ば２００ｍｍ程度に設定されている。そして、この回転
ドラム４の一端の回転軸１０には回転モータ１２が取付
けられており、制御部１４からの指令によりこれを回転
し得るように構成されている。また、この回転ドラム４
の他端には、ロータリエンコーダ１６が取付けられてお
り、このドラム４の回転位置や回転速度等を検出してそ
の信号を上記制御部１４へ入力し得るように構成されて
いる。そして、上記感光フィルム６は、例えば可撓性を
有する帯状の樹脂フィルムに感光剤を塗布して、例えば
幅１０ｍｍ程度、長さ５０００ｍｍ程度の長尺な帯状の
フィルムとして構成され、上記回転ドラム４の表面に規
則正しく隙間をあけることなく螺旋状に巻回させて張設
されている。

【０００９】一方、上記光学系８は、上記回転ドラム４
に接近させて並設されるリニアモータ２０の移動子２１
上に設けられており、上記回転ドラム４の長手方向に沿
って移動自在になされている。この光学系８は、図２に
も示すように前記回転ドラム表面に望ませて設けられ
た、発光源としての例えば発光ダイオード２２を有して
おり、この発光ダイオード２２の前に凸レンズ２４が配
置されて平行光を作るようになされている。更に、この
凸レンズ２４の前には極めて幅の狭いスリット２６を有
するスリット板２８が設けられており、このスリット２
６を通過した光を上記感光フィルム６に当ててこれを露
光するように構成されている。このスリット２６の長さ
は、上記感光フィルム６の幅と略同一になるように設定
されると共に、このスリット２６の長さ方向は、上記巻
回された感光フィルム６の幅方向と平行になるように設
定される。図示例にあっては、巻回された感光フィルム
６のドラム回転方向に対する傾斜角度θを強調して大き
く記載しているが実際にはほとんど０°に近く、従っ
て、上記スリット２６の長さ方向は、略水平方向に一致
することになる。

【００１０】そして、上記発光ダイオード２２には、上
記制御部１４から図２に示すような所定の周期のパルス
波３０が引加され電圧の高いパルス幅の間だけ上記感光
フィルム６を露光するようになっており、結果的にこの
感光フィルム６に所定のピッチの縞模様を形成する。こ
の場合、リニアモータ２０の移動子２１の動きを検出す
るために、リニアモータ２０にはエンコーダ３２が設け
られており、これの検出信号を上記制御部１４へ入力
し、この検出信号等に基づいて上記制御部１４は、移動
子２１の電気子コイル（図示せず）に駆動電流を送出す
ることにより光学系８の移動を制御している。

【００１１】次に、以上のように構成された装置例に基
づいて本発明に係る光学式エンコーダスケールの製造方
法の一実施例を説明する。まず、図３に示すような完成
品としての光学式エンコーダスケール３６を作るものと
する。図１乃至図３中の黒い部分は露光されてフィルム
現像後において透明になる部分を示す。この場合、この
感光フィルム６の全長Ｌ２を約５０００ｍｍ、幅Ｌ６を
１０ｍｍ、露光縞のピッチＬ３を４０μｍ、斜線で示さ
れる露光部３１の長さＬ４を２０μｍ、露光されない白
い部分の長さＬ５を２０μｍとする。

【００１２】上記のようなスケール３６を製造する場合
には、このスケール３６の長さに対応する或いはそれよ
り少し長めの感光フィルム６を回転ドラム４に、図１に
示すようフィルム相互間に隙間が生じないように螺旋状
に巻回する。この場合、ドラム径Ｌ１を約２００ｍｍと
すると上記感光フィルム６は、８．３回程巻回されるこ
とになる。そして、回転ドラム４が１回転する間に上記
光学系８（リニアモータ２０）が感光フィルム６の幅Ｌ
６と同じ距離、具体的にはＬ６・ｃｏｓθだけ等速度で
進むように制御部１４にて設定する。

【００１３】また、供給パルス３０の電圧の高いパルス
幅の間に上記感光フィルム６を２０μｍの長さだけ露光
し得るように、上記発光ダイオード２２へ供給するパル
ス幅或いは上記回転モータ１２の回転数を設定する。
尚、本実施例にあっては、パルス幅はパルス１周期の１
／２の長さとなる。以上のように設定したならば、回転
ドラム４を上記した所定の定速度で回転させ、これを同
時に光学系８を矢印４０方向へ所定の定速度で移動させ
ながら発光ダイオード２２を点滅させる。この点滅光は
凸レンズ２４及びスリット２６を介して矩形状に成形さ
れて、感光フィルム６をドラムに巻回された状態でその
長手方向に沿って所定のピッチ、すなわち４０μｍのピ
ッチでもって露光して行く。

【００１４】このようにして、感光フィルム６の一端部
から他端部まで露光が完了したならば、これを回転ドラ
ム４から取り外して現像処理をすることにより、図３に
示すようなエンコーダスケール３６を完成する。このよ
うにして、エンコーダスケール３６の縞模様を含む端部
を僅かに切り取って長尺のエンコーダスケール３６を固
定子側に沿って設置すると共に、切り取った端部を長尺
エンコーダスケールに対して僅かに傾斜させて移動子側
に設けることにより光学式エンコーダを完成する。この
ようにして完成したエンコーダからは、光信号としてモ
ワレ縞が得られ、これを９０°の位相差のあるイクリメ
ントＡ相、Ｂ相の電気信号に分解した結果、精度１０μ
ｍの比較的良好な精度を持ったエンコーダを得ることが
できた。

【００１５】尚、本発明は、上記実施例における感光フ
ィルム６上に形成するピッチに限定されるものではな
く、これを任意のピッチに変え得るのは勿論であり、そ
の場合には、これに対応させて光学系８の移動速度或い
は回転ドラム４の回転速度等を調整するのは勿論であ
る。また、露光箇所はフィルム６の長手方向に対して直
交する方向になるように形成したが、これを僅かに傾斜
させて形成するようにしてもよい。更に、上記光学系８
のスリット２６の長さ及び幅も適宜選択し、また、パル
ス波３０のパルス幅も適宜変更するなどして所望のフィ
ルム幅及び所望のピッチに対応することも可能である。

【００１６】また、上記実施例にあっては、長尺の帯状
の感光フィルム６を回転ドラム４に螺旋状に巻回するよ
うにしたが、これに限定されず、図４に示すように幅が
回転ドラムの円周とほぼ同じ或いはそれより小さくなる
ような幅広の感光フィルム６を回転ドラムに巻回し、こ
れに前記したと同様な光学系８により縞模様に感光を施
すようにしてもよい。この時、発光ダイオード２２には
パルス波３０を供給するのでなく、常時閾値以上の電圧
を供給して常時発光させて、所定のピッチを有する連続
した螺旋状の露光ラインを感光フィルム６に形成する。

【００１７】この時、光学系８を等速度で移動させるの
ではなく、所定の周期で移動と停止を繰り返し、停止時
に露光を行うようにしてもよい。この実施例において
は、感光フィルム６の現像後、図中矢印４２で示すよう
に等間隔でこのフィルム６をこの長さ方向に切断するこ
とにより、前記したものより長さは短くなるが一度に多
数のエンコーダスケールを製造することが可能となる。
また、感光フィルム６に形成される露光ラインは、感光
フィルム６の幅方向に対して平行ではなく、僅かに傾斜
することになるが、エンコーダスケールとしては十分に
機能を発揮するものであり、問題はない。

【００１８】更に、図４に示す実施例の場合には、光学
系８にスリット板２８を設けることなく、所定の径を有
するスポット光が感光フィルム６上に焦点を結ぶように
し、この状態で前記したと同様に露光するようにしても
よい。また更に、図４に示すような幅広の感光フィルム
６を用いないで通常の幅、例えば１０ｍｍの感光フィル
ム６を回転ドラム４の長手方向に沿って平行に張設し、
これに図４において説明したと同様に光学系８を操作す
ることにより感光縞を形成するようにしてもよい。この
場合には、後の切断作業を不要にすることができる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような優れた作用効果を発揮するとができる。感光フ
ィルムを回転ドラムに張設してこれを回転しつつ移動す
る光学系により露光するようにしたので、長尺の光学式
エンコーダスケールを安価に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光学式エンコーダスケールの製造
装置を示す構成図である。

【図２】図１に示す光学式エンコーダスケールの製造装
置の光学系を示す拡大図である。

【図３】図１に示す光学式エンコーダスケールの製造装
置により製造された光学式エンコーダスケールを示す平
面図である。

【図４】本発明に係る光学式エンコーダスケールの製造
方法の他の実施例を説明するための説明図である。

【符号の説明】

２ 光学式エンコーダスケールの製造装置 ４ 回転ドラム ６ 感光フィルム ８ 光学系 １２ 回転モータ １４ 制御部 ２０ リニアモータ ２２ 発光ダイオード ２４ 凸レンズ ２６ スリット ２８ スリット板 ３１ 露光部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転ドラムと、前記回転ドラムに張設さ
   れた感光フィルムと、前記回転ドラムの長手方向に沿っ
   て移動しつつ前記回転ドラムに張設された前記感光フィ
   ルムを所定のピッチでもって感光させる光学系とを備え
   るように構成したことを特徴とする光学式エンコーダス
   ケールの製造装置。
2. 【請求項２】 回転可能になされた回転ドラムに感光フ
   ィルムを張設し、前記回転ドラムを回転させつつ光学系
   を前記回転ドラムの長手方向に沿って移動させて前記感
   光フィルムを所定のピッチでもって感光し、エンコーダ
   スケールを製造するように構成したことを特徴とする光
   学式エンコーダスケールの製造方法。
3. 【請求項３】 前記感光フィルムは長尺のフィルムであ
   り、前記回転ドラムにこの周方向へ螺旋状に巻回させて
   張設するように構成したことを特徴とする請求項２記載
   の光学式エンコーダスケールの製造方法。
4. 【請求項４】 前記感光フィルムは幅広のフィルムであ
   り、感光後に前記感光フィルムを切断することによりエ
   ンコーダスケールを製造するように構成したことを特徴
   とする請求項２記載の光学式エンコーダスケールの製造
   方法。