JPH0640812U - Optical rotary position detector - Google Patents

Optical rotary position detector

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JPH0640812U
JPH0640812U JP8227192U JP8227192U JPH0640812U JP H0640812 U JPH0640812 U JP H0640812U JP 8227192 U JP8227192 U JP 8227192U JP 8227192 U JP8227192 U JP 8227192U JP H0640812 U JPH0640812 U JP H0640812U
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slit
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竜樹 後藤
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株式会社コパル
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 光学式回転位置検出装置においてシャフトと
円盤の偏心を防止するとともに、円盤の弾性歪変形を抑
制する。 【構成】 薄板円盤1の表面周方向に沿って螺旋状のス
リット17が形成される。円盤1を介して光源と受光素
子が対向配置される。受光素子は、円盤1の半径方向に
沿って配置された長手形状の受光面Aを有し、回転に伴
なって半径方向に移動するスリット17からの透過光を
受光し、回転位置検出信号を出力する。円盤1は、中央
開口11の円周端面13から半径方向内側に向って放射
状に形成された複数の弾性舌片14を介してシャフトに
装着される。舌片14はシャフト外径Sに応じて弾性変
形可能で、先端15によってシャフト外径Sに適合した
自由シャフト取り付け穴16が形成される。各弾性舌片
14の根元には歪吸収穴12が設けられ、舌片14に生
ずる弾性変形を吸収し、スリット17の部分にまで拡大
する事を防止する。
(57) [Summary] (Correction) [Purpose] In an optical rotational position detector, prevents eccentricity between the shaft and the disk, and suppresses elastic strain deformation of the disk. [Structure] A spiral slit 17 is formed along the circumferential direction of the surface of the thin disk 1. A light source and a light receiving element are arranged to face each other via the disc 1. The light receiving element has a longitudinal light receiving surface A arranged along the radial direction of the disk 1, receives the transmitted light from the slit 17 that moves in the radial direction with rotation, and outputs a rotational position detection signal. Output. The disc 1 is attached to the shaft via a plurality of elastic tongues 14 radially formed from the circumferential end surface 13 of the central opening 11 toward the inner side in the radial direction. The tongue piece 14 is elastically deformable according to the shaft outer diameter S, and the tip 15 forms a free shaft mounting hole 16 adapted to the shaft outer diameter S. A strain absorbing hole 12 is provided at the base of each elastic tongue piece 14 to absorb the elastic deformation of the tongue piece 14 and prevent the tongue piece 14 from expanding to the slit 17.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案は光学式透過型の回転位置検出装置に関する。より詳しくは、所定のス リットパタンが形成された回転薄板円盤のシャフト取り付け構造に関する。 The present invention relates to an optical transmission type rotational position detecting device. More specifically, the present invention relates to a shaft mounting structure for a rotating thin plate disk having a predetermined slit pattern.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

従来から様々な形式の光学式回転位置検出装置が知られている。例えば、特開 昭60−225024号公報には螺旋パタン状にスリットが形成された回転薄板 円盤を利用した構造が開示されている。図6に示す様に、この構造の光学式回転 位置検出装置は回転軸となるシャフト101を中心にして回転可能に円盤102 が取り付けられている。円盤102は金属薄板等の遮光材料からなり、その表面 には回転中心から周方向に沿って螺旋状のスリット103が形成されている。円 盤102に対面して入射光を照射する為に光源104が固定配置されている。又 、円盤102を介して光源104と正対する位置に受光素子105が固定配置さ れている。受光素子105は円盤102の半径方向に沿って配置された長手形状 の受光面106を備えており、円盤102の回転に伴なって半径方向に移動する スリット幅部からの透過光を受光し回転位置検出信号を出力する。 Conventionally, various types of optical rotational position detecting devices are known. For example, Japanese Patent Laid-Open No. Sho 60-225024 discloses a structure using a rotating thin plate disk having slits formed in a spiral pattern. As shown in FIG. 6, in the optical rotary position detecting device having this structure, a disc 102 is attached so as to be rotatable around a shaft 101 serving as a rotary shaft. The disk 102 is made of a light-shielding material such as a thin metal plate, and a spiral slit 103 is formed on the surface thereof along the circumferential direction from the center of rotation. A light source 104 is fixedly arranged so as to face the disk 102 and irradiate incident light. Further, a light receiving element 105 is fixedly arranged at a position directly facing the light source 104 via the disc 102. The light-receiving element 105 has a long-shaped light-receiving surface 106 arranged along the radial direction of the disk 102, and receives and rotates the transmitted light from the slit width portion that moves in the radial direction as the disk 102 rotates. Outputs a position detection signal.

【0003】 図7に回転円盤102の回転角と検出信号との関係を示す。円盤の回転に伴な って螺旋状のスリットを透過する光は長手形状の受光面に沿って移動する。受光 素子はスリット透過光の受光位置に応じた検出信号を出力する。回転中心と螺旋 中心が完全に一致している場合には、受光位置が回転角に比例して半径方向に移 動する。従って、回転角と検出信号は原理的に直線関係にある。FIG. 7 shows the relationship between the rotation angle of the rotating disk 102 and the detection signal. As the disc rotates, the light passing through the spiral slit moves along the light receiving surface having a long shape. The light receiving element outputs a detection signal according to the light receiving position of the light transmitted through the slit. When the center of rotation and the center of spiral are completely coincident, the light receiving position moves in the radial direction in proportion to the rotation angle. Therefore, the rotation angle and the detection signal have a linear relationship in principle.

【0004】[0004]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

一般に、位置検出装置あるいはポテンショメータの検出信号は、リニアリティ (絶対直線性)及びスムースネスで主に評価される。スムースネスは検出信号の 滑かさや理想出力からのずれを表わす尺度である。このスムースネスについては 、接触式の巻線型ポテンショメータの場合に問題となる事があるが、接触式の抵 抗体型や非接触式の光学型では殆ど問題とならない。従って、非接触式ポテンシ ョメータでは絶対直線性が最も重要な評価項目となっている。絶対直線性が損な われる要因としては、螺旋状スリットの形状誤差、回転円盤の取り付け誤差、固 定光源と回転円盤の相対的位置ずれ、固定受光素子と回転円盤の相対的位置ずれ 等が挙げられる。これらの要因の中で絶対直線性に重大な影響を及ぼすものとし て、シャフトと回転円盤の偏心がある。この偏心があると、スリット透過光の受 光位置が回転角に対して比例しなくなり直線性が著しく損なわれる。従来、回転 円盤の中心に設けられるシャフト取り付け穴は真円形に加工されていた。上述し た偏心誤差を最少限に抑える為、シャフト取り付け穴の穴径精度を加工限界まで 精密加工するとともに、この取り付け穴に挿入するシャフト外径も高精度で仕上 げ加工していた。この様にして、従来は各部品の寸法精度を高める事により、シ ャフトと回転円盤の偏心量を最少限(例えば20μm以下)に抑えていた。しか しながら、偏心誤差が検出信号に与える影響は非常に大きく、10μmの偏心量 で約1%の直線性低下をもたらす。この直線性低下は通常許容限界に近いもので あり、最高水準の仕上げ精度を有する部品を用いたにも関わらず、設計上殆ど余 裕がないという課題がある。なお、所定の剛性を有するガラス板材料等からなる 回転円盤を用いた光学式ポテンショメータでは、組み付けられたガラス円盤の側 端部を軽く叩く事により偏心調整を行なう事ができる。しかしながら、厚みが0 .1mm程度の金属薄板にエッチングで螺旋状のスリットパタンを形成した回転円 盤を用いた場合には、この様な偏心調整を行なうと塑性変形の惧れがある為採用 できない。又、個々のシャフト外径をシャフト取り付け穴に合わせて偏心調整を 行なう事も考えられるが、シャフト加工に要するコストが大きくなってしまい実 用的ではない。 Generally, the detection signal of the position detection device or the potentiometer is mainly evaluated by linearity (absolute linearity) and smoothness. Smoothness is a measure of the smoothness of the detection signal and the deviation from the ideal output. This smoothness may cause a problem in the case of a contact type wire-wound potentiometer, but it hardly causes a problem in the contact type antibody type or non-contact type optical type. Therefore, absolute linearity is the most important evaluation item for non-contact potentiometers. The factors that impair the absolute linearity include the shape error of the spiral slit, the mounting error of the rotating disc, the relative displacement of the fixed light source and the rotating disc, and the relative displacement of the fixed light receiving element and the rotating disc. To be Of these factors, the eccentricity of the shaft and rotating disk has a significant effect on absolute linearity. With this eccentricity, the light receiving position of the slit transmitted light is not proportional to the rotation angle, and the linearity is remarkably impaired. Conventionally, the shaft mounting hole provided in the center of the rotating disk was machined into a perfect circle. In order to minimize the above-mentioned eccentricity error, the hole diameter accuracy of the shaft mounting hole was machined to the machining limit, and the shaft outer diameter inserted into this mounting hole was also processed with high accuracy. In this way, conventionally, by increasing the dimensional accuracy of each component, the amount of eccentricity between the shaft and the rotary disk has been suppressed to a minimum (for example, 20 μm or less). However, the influence of the eccentricity error on the detection signal is very large, and a linearity decrease of about 1% is brought about by the eccentricity amount of 10 μm. This decrease in linearity is usually close to the permissible limit, and there is a problem that there is almost no margin in the design despite the use of parts with the highest level of finishing accuracy. In an optical potentiometer using a rotating disc made of a glass plate material having a predetermined rigidity, the eccentricity can be adjusted by tapping the side end of the assembled glass disc. However, the thickness is 0. If a rotating disk with a spiral slit pattern formed on a thin metal plate of about 1 mm by etching is used, such eccentricity adjustment may cause plastic deformation and cannot be used. It is also possible to adjust the eccentricity by adjusting the outer diameter of each shaft to the shaft mounting hole, but this is not practical because the cost required for machining the shaft increases.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上述した従来の技術の課題に鑑み、本考案は例えば金属薄板等からなる回転円 盤をシャフトに取り付ける際偏心を有効に防止する事のできる取り付け構造を提 供する事を目的とする。併せて、シャフトに金属薄板円盤を取り付ける際生ずる 弾性歪変形を抑制する事を目的とする。かかる目的を達成する為に以下の手段を 講じた。即ち、本考案にかかる光学式回転位置検出装置は基本的な構成要件とし て、移動部材とその両側に配置された固定光源及び固定受光素子とから構成され ている。移動部材は回転中心となるシャフトに装着された薄板円盤からなり、そ の表面周方向に沿って所定のスリットパタンが形成されている。このスリットパ タンは、例えば螺旋状である。固定光源は移動部材に対して入射光を照射する。 受光素子は円盤に沿って配置された受光面を有し、回転に伴なって移動するスリ ットパタンからの透過光を受光し回転位置検出信号を出力する。スリットパタン が螺旋状の場合には、受光面が円盤の半径方向に沿った長手形状を有し、回転に 伴なって半径方向に移動する螺旋状スリット幅部からの透過光を受光する。 In view of the above-mentioned problems of the conventional technique, an object of the present invention is to provide a mounting structure capable of effectively preventing eccentricity when mounting a rotating disk made of, for example, a metal thin plate or the like on a shaft. At the same time, the purpose is to suppress the elastic strain deformation that occurs when attaching the thin metal disk to the shaft. The following measures were taken to achieve this purpose. That is, the optical rotational position detecting device according to the present invention comprises, as a basic constituent element, a moving member and a fixed light source and a fixed light receiving element arranged on both sides of the moving member. The moving member is a thin disk mounted on a shaft that serves as the center of rotation, and has a predetermined slit pattern formed along the circumferential direction of the surface thereof. This slit pattern has, for example, a spiral shape. The fixed light source irradiates the moving member with incident light. The light-receiving element has a light-receiving surface arranged along the disk and receives transmitted light from a slit pattern that moves with rotation and outputs a rotation position detection signal. When the slit pattern has a spiral shape, the light-receiving surface has a long shape along the radial direction of the disk, and receives transmitted light from the spiral slit width portion that moves in the radial direction with rotation.

【0006】 かかる構成において、前記薄板円盤は、中央開口の円周端面から半径方向内側 に向って放射状に形成された複数の弾性舌片を介してシャフトに装着されている 事を特徴とする。各弾性舌片の先端は円弧形状を有しその内接円半径は該シャフ トの外周半径より小さく設定されている。なお、この内接円中心は薄板円盤に形 成された円形中央開口の中心と一致している。さらに、本考案の特徴事項として 、放射状弾性舌片の根元に沿って薄板円盤に歪吸収穴が設けられている。好まし くは、各弾性舌片自体にも追加の歪吸収穴が設けられている。In this structure, the thin disk is mounted on the shaft via a plurality of elastic tongues that are radially formed inward from the circumferential end surface of the central opening. The tip of each elastic tongue has an arc shape, and the radius of the inscribed circle is set to be smaller than the outer radius of the shaft. The center of this inscribed circle coincides with the center of the circular central opening formed in the thin disk. Further, as a feature of the present invention, a strain absorbing hole is provided in the thin disk along the base of the radial elastic tongue. Preferably, each elastic tongue itself is also provided with additional strain absorbing holes.

【0007】 本考案の基本的な構成概念は、上述した光学式回転位置検出装置に限られるも のではなく、広く回転するシャフトと該シャフトに装着された所定のパタンを有 する薄板円盤とからなる回転体に適用できる。即ち、該薄板円盤は中央開口の円 周端面から半径方向内側に向って放射状に形成された複数の弾性舌片を介して該 シャフトに無偏心で装着されるとともに、該放射状弾性舌片の根元に沿って弾性 変形により生じる歪の吸収穴を設けた事を特徴とする。The basic configuration concept of the present invention is not limited to the above-described optical rotational position detecting device, but includes a widely rotating shaft and a thin disk having a predetermined pattern mounted on the shaft. Can be applied to the rotating body. That is, the thin disk is mounted eccentrically on the shaft through a plurality of elastic tongues that are formed radially inward from the circumferential end surface of the central opening, and the base of the radial elastic tongues is attached. It is characterized by the provision of absorption holes for strain generated by elastic deformation along the.

【0008】[0008]

【作用】[Action]

本考案においては、薄板円盤中央開口内で放射状に配列した各弾性舌片は、挿 入されるシャフト外径に応じて弾性変形可能であり、その円弧形状を有する先端 によってシャフト外径に適合した自由シャフト取り付け穴が形成される。この自 由シャフト取り付け穴に挿入されたシャフトは、複数の弾性舌片によって周囲か らバランスのとれた状態で支持される。複数の弾性舌片は均等に屈曲しシャフト と回転円盤が互いに同心的に結合される。 In the present invention, the elastic tongues arranged radially in the central opening of the thin disk can be elastically deformed according to the outer diameter of the inserted shaft, and the tip having an arc shape is adapted to the outer diameter of the shaft. A free shaft mounting hole is formed. The shaft inserted into the free shaft mounting hole is supported by the plurality of elastic tongues in a balanced state from the surroundings. The elastic tongues are evenly bent, and the shaft and the rotating disk are concentrically connected to each other.

【0009】 さらに、本考案によれば、放射状弾性舌片の根元に沿って薄板円盤に歪吸収穴 が設けられている。この歪吸収穴は、薄板円盤をシャフトに取り付けた際生じる 弾性舌片の歪変形を効果的に吸収し、スリットパタンまで変形の悪影響が及ばな い様にする為のものである。仮に、中央の弾性舌片に生じた歪が周辺部に伝達さ れると、螺旋状スリットの内端と外端との間で段差が生じ、検出信号に誤差が現 われる事になる。Further, according to the present invention, the strain absorbing holes are provided in the thin disk along the base of the radial elastic tongue. The strain absorbing holes are for effectively absorbing the strain deformation of the elastic tongue that occurs when the thin disk is attached to the shaft, and preventing the slit pattern from being adversely affected. If the strain generated in the central elastic tongue is transmitted to the peripheral portion, a step is generated between the inner end and the outer end of the spiral slit, and an error appears in the detection signal.

【0010】[0010]

【実施例】【Example】

以下図面を参照して本考案の好適な実施例を詳細に説明する。図1は本考案に かかる光学式回転位置検出装置の主要部品である回転円盤を示す模式的な平面図 である。円盤1は金属薄板等の遮光性材料からなり、その板厚は例えば0.1mm 程度であり、その直径寸法は例えば20mm程度である。円盤1はシャフト(図示 せず)に取り付けられ、回転中心Oを基準として回転変位する。なお、シャフト の外周形状を点線Sで示す。円盤1の中央部には円形開口11が設けられており 、その中心は円盤1の中心Oと一致する。開口11の円周端部13から半径方向 内側に向って複数の弾性舌片14が放射状に形成されている。本例では60°間 隔で6本の弾性舌片14が配列しているが、本数はこれに限られるものではない 。各舌片14の先端15は好ましくは円弧形状を有する。この円弧形状の曲率即 ち内接円半径はシャフト外形の外周半径より若干小さく設定されている。なおこ の内接円中心は回転円盤1の中心Oと一致している。各舌片14はシャフト外径 Sに応じて弾性変形可能であり、その先端15によってシャフト外径Sに適合し た自由シャフト取り付け穴16が形成される。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic plan view showing a rotary disk which is a main component of an optical rotary position detecting device according to the present invention. The disk 1 is made of a light-shielding material such as a thin metal plate and has a plate thickness of, for example, about 0.1 mm and a diameter dimension of, for example, about 20 mm. The disc 1 is attached to a shaft (not shown) and is rotationally displaced with the rotation center O as a reference. The outer peripheral shape of the shaft is shown by a dotted line S. A circular opening 11 is provided in the center of the disk 1, and its center coincides with the center O of the disk 1. A plurality of elastic tongues 14 are radially formed from the circumferential end 13 of the opening 11 toward the inner side in the radial direction. In this example, the six elastic tongue pieces 14 are arranged at 60 ° intervals, but the number is not limited to this. The tip 15 of each tongue 14 preferably has an arc shape. The radius of curvature and inscribed circle of this arc shape is set to be slightly smaller than the outer radius of the outer shape of the shaft. The center of the inscribed circle coincides with the center O of the rotary disk 1. Each tongue piece 14 is elastically deformable according to the shaft outer diameter S, and its tip 15 forms a free shaft mounting hole 16 adapted to the shaft outer diameter S.

【0011】 放射状に配列した弾性舌片14の根元に沿って歪吸収穴12が設けられている 。この歪吸収穴12は、シャフトに係合した際生じる舌片14の弾性歪を効果的 に吸収し、変形が円盤1の周辺に向って拡大しない様にしている。なお、本例で は歪吸収穴12は円形開口11を囲む様に周方向に沿って1列に配置している。 しかしながら、本考案はこれに限られるものではなく、同心状に複数列の歪吸収 穴12を設ける様にしても良い。The strain absorbing holes 12 are provided along the base of the elastic tongue pieces 14 which are radially arranged. The strain absorbing hole 12 effectively absorbs the elastic strain of the tongue piece 14 that occurs when it is engaged with the shaft, and prevents the deformation from expanding toward the periphery of the disk 1. In this example, the strain absorbing holes 12 are arranged in a line along the circumferential direction so as to surround the circular opening 11. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of rows of strain absorbing holes 12 may be concentrically provided.

【0012】 円盤1の表面周辺部には中心から周方向に沿って徐々に拡大する螺旋状のスリ ット17が形成されている。なお、このスリット17と複数の舌片14と歪吸収 穴12はエッチング等により同時に形成できる。この螺旋は円盤1の中心Oを基 準として幾何学的に描かれており、r=Kθ+roで表わされる。この式中、r は中心Oから螺旋までの動径距離を示し、θは円盤1の回転角を示し、roはθ が0の場合の螺旋動径距離を示し、Kは比例定数である。図示では、roは螺旋 の一端における最小動径距離を表わしている。螺旋状スリット17の抜き角が回 転角検出範囲を規定する。上記式から明らかな様に、螺旋動径距離rは回転角θ に比例している。On the peripheral portion of the surface of the disk 1, a spiral slit 17 is formed which gradually expands from the center along the circumferential direction. The slit 17, the plurality of tongue pieces 14, and the strain absorbing hole 12 can be simultaneously formed by etching or the like. This spiral is geometrically drawn with the center O of the disk 1 as a reference, and is represented by r = Kθ + ro. In this formula, r represents a radial distance from the center O to the spiral, θ represents a rotation angle of the disk 1, ro represents a spiral radial distance when θ 1 is 0, and K is a proportional constant. In the figure, ro represents the minimum radial distance at one end of the spiral. The draft angle of the spiral slit 17 defines the rotation angle detection range. As is clear from the above equation, the spiral radial distance r is proportional to the rotation angle θ 1.

【0013】 円盤1の下面側には受光素子が固定配置されており、半径方向に沿って長手形 状を有する受光面Aを備えている。図示しないが、円盤1の上面側には受光面A と正対して光源が固定配置されている。スリット17を通った透過光は受光面A に入射する。その受光位置18は円盤1の回転に伴なって受光面Aに沿って半径 方向に移動する。例えば、図示の状態で円盤1が時計方向に回転すると、受光位 置18が受光面Aの内端側から外端側に向って移動する。上記した螺旋の式から 理解される様に、シャフトの回転中心と円盤1の中心Oが一致している場合には 、受光位置18が回転角に比例して移動するので理想的な絶対直線性が得られる 。換言すると、シャフトと円盤の間の偏心を除去する事により理想的なリニアリ ティが得られる。A light receiving element is fixedly arranged on the lower surface side of the disk 1, and is provided with a light receiving surface A having a longitudinal shape along the radial direction. Although not shown, a light source is fixedly arranged on the upper surface side of the disk 1 so as to face the light receiving surface A. The transmitted light that has passed through the slit 17 is incident on the light receiving surface A 1. The light receiving position 18 moves in the radial direction along the light receiving surface A as the disk 1 rotates. For example, when the disk 1 rotates clockwise in the illustrated state, the light receiving position 18 moves from the inner end side of the light receiving surface A toward the outer end side. As can be understood from the above spiral formula, when the rotation center of the shaft and the center O of the disk 1 are coincident with each other, the light receiving position 18 moves in proportion to the rotation angle, and thus the ideal absolute linearity is obtained. Is obtained. In other words, removing the eccentricity between the shaft and the disk results in ideal linearity.

【0014】 図2はシャフトに対する円盤の取り付け作業を示す模式図である。(A)は位 置合わせ状態を示し、(B)は圧入過程を示す。図示する様に、円盤1の中心開 口には複数の弾性舌片14が張り出しており、その先端15は円弧形状を有して いる。円弧形状15の内接円中心は円盤1の中心と一致している。一方、シャフ ト2の先端にはロータブッシュ3が一体的に固着されている。従ってこの場合に は、前述したシャフト外径Sはロータブッシュ3の外径を意味する。ロータブッ シュ3の挿入部端面31はテーパ形状に加工されている。前述した弾性舌片14 の先端15は、丁度テーパ部に当接する様にその円弧形状が加工されている。こ の様にすると、円盤1の中心とシャフト2の回転軸21が一致し同心的な位置合 わせができる。ロータブッシュ3にテーパがないと、円盤1とシャフト2との位 置出しが困難になり、円盤1が傾いてしまう惧れもある。舌片の先端15が円弧 形状を有しているので、直線形状の場合よりもシャフト2を支持し易くなり位置 決めが安定化する。FIG. 2 is a schematic view showing the work of attaching the disc to the shaft. (A) shows an alignment state, (B) shows a press-fitting process. As shown in the figure, a plurality of elastic tongues 14 project from the central opening of the disk 1, and the tip 15 thereof has an arc shape. The center of the inscribed circle of the arc shape 15 coincides with the center of the disk 1. On the other hand, a rotor bush 3 is integrally fixed to the tip of the shaft 2. Therefore, in this case, the aforementioned shaft outer diameter S means the outer diameter of the rotor bush 3. The end surface 31 of the insertion portion of the rotor bush 3 is processed into a tapered shape. The distal end 15 of the elastic tongue 14 described above is processed into an arc shape so as to just contact the tapered portion. By doing so, the center of the disc 1 and the rotation axis 21 of the shaft 2 are aligned with each other, and the positions can be aligned concentrically. If the rotor bush 3 does not have a taper, it becomes difficult to position the disc 1 and the shaft 2 and the disc 1 may tilt. Since the tip 15 of the tongue has an arcuate shape, the shaft 2 can be supported more easily than in the case of a straight shape, and the positioning is stabilized.

【0015】 (A)に示す状態から、円盤1に対して均等に回転軸21方向に沿って圧力を かけ押し込む。(B)に示す様に、全ての舌片14が同じ様に弾性変形し、同心 状態を保持したまま、シャフト2が挿入されていく。この様に、部品仕上げ精度 のばらつきによりシャフト外径Sに誤差が含まれていても、個々のシャフトに合 った自由取り付け穴が形成できるので、シャフト2と円盤1の偏心を除去する事 ができる。From the state shown in (A), pressure is evenly applied to the disk 1 along the direction of the rotation axis 21. As shown in (B), all the tongue pieces 14 are elastically deformed similarly, and the shaft 2 is inserted while maintaining the concentric state. In this way, even if the shaft outer diameter S contains an error due to variations in the finishing accuracy of the parts, free mounting holes can be formed that match the individual shafts, so it is possible to eliminate the eccentricity between the shaft 2 and the disk 1. it can.

【0016】 加えて、(B)に示す様に、各舌片14は歪吸収穴12を介して円盤1の周辺 部に接続されている。従って、圧入過程で舌片14が弾性変形しても、その歪が 吸収穴12によって効果的に吸収され円盤1の周辺部に伝搬する惧れがない。仮 に、この歪吸収穴12がないと、弾性舌片14に生じた変形により、歪が舌片の 根元部に集中する事になる。さらに、この歪は何ら吸収されない為円盤全体に拡 大伝搬される。従って、図1に示した様に円盤上に螺旋スリットが形成されてい る場合には、その内端側と外端側に微妙な段差が生じ、検出信号に誤差が含まれ る惧れがある。又、温度上昇等による応力緩和で弾性歪が消滅すると、スリット 形状が微妙に変化する事になる。In addition, as shown in (B), each tongue piece 14 is connected to the peripheral portion of the disk 1 via the strain absorbing hole 12. Therefore, even if the tongue piece 14 is elastically deformed in the press-fitting process, there is no fear that the strain is effectively absorbed by the absorption hole 12 and propagated to the peripheral portion of the disk 1. If the strain absorbing hole 12 were not provided, the strain would be concentrated on the root of the tongue due to the deformation of the elastic tongue 14. Furthermore, this distortion is not absorbed at all, and is propagated to the entire disk. Therefore, when the spiral slit is formed on the disk as shown in FIG. 1, a slight step is generated between the inner end side and the outer end side, and there is a possibility that the detection signal may include an error. . Also, when the elastic strain disappears due to stress relaxation due to temperature rise, etc., the slit shape changes subtly.

【0017】 図3は円盤とシャフトの取り付け構造の参考例を示す模式図である。この参考 例では、シャフト2にロータブッシュ3を圧入して一体的に固定した後、円盤1 の中央円形開口19に直接ロータブッシュ3を挿入し、SEリング4で固定して いる。ロータブッシュ3の外径Sと円形開口19の間に寸法誤差がなければ偏心 は生じない。しかしながら、実際には加工精度に限界があるので誤差を完全に除 く事はできない。その為、円盤1の円形開口19は、ロータブッシュ外径Sより 加工精度分大きめに設定しなければならないので、円盤1とシャフト2の間には 設計時点で、既に偏心の可能性が内在している事になる。ロータブッシュと円盤 の加工精度は、夫々0.01mm,0.03mmが限界であり、偏心量は最大0.0 2mmになる。受光面の長さを2.5mmとすると、偏心量が0.01mmの時絶対直 線性が0.1%低下する。従って、最大で絶対直線性は2%低下してしまう事に なる。FIG. 3 is a schematic view showing a reference example of a mounting structure for a disc and a shaft. In this reference example, after the rotor bush 3 is press-fitted into the shaft 2 to be integrally fixed, the rotor bush 3 is directly inserted into the central circular opening 19 of the disc 1 and fixed by the SE ring 4. If there is no dimensional error between the outer diameter S of the rotor bush 3 and the circular opening 19, eccentricity does not occur. However, in reality, there is a limit to the processing accuracy, so the error cannot be completely eliminated. Therefore, the circular opening 19 of the disk 1 must be set larger than the outer diameter S of the rotor bush by the machining accuracy, so that there is a possibility that eccentricity exists between the disk 1 and the shaft 2 at the time of design. It will be. The machining accuracy of the rotor bush and disk is 0.01 mm and 0.03 mm, respectively, and the maximum eccentricity is 0.02 mm. When the length of the light-receiving surface is 2.5 mm, the absolute linearity decreases by 0.1% when the amount of eccentricity is 0.01 mm. Therefore, the absolute linearity is reduced by 2% at the maximum.

【0018】 図4は本考案にかかる光学式回転位置検出装置の全体構成を示す模式的な断面 図である。本体5にはベアリング6a,6bと、光源7が取り付けられている。 光源7は例えばLED等から構成されている。一対のベアリング6a,6bには シャフト2が挿入されている。シャフト2の一端にはロータブッシュ3が圧入さ れており、ベアリング6bに突き当てられている。ベアリング6a側はGリング 8によって固定されている。さらに一対のベアリング6a,6b間にはコイルば ね9が介在しており、内側より圧力を加えてベアリング6a,6bを夫々外側へ 押し付けている。これにより、シャフト2のスラスト方向ガタを軽減している。 ロータブッシュ3には薄板円盤1が装着され、SEリング4によって固定されて いる。前述した様に、円盤1の中央開口には複数の放射状に配列された弾性舌片 14が設けられており、ロータブッシュ3の外周に弾性的に当接する。又円盤1 の表面周辺部には螺旋状のスリット17が形成されている。さらに、各弾性舌片 14の根元には歪吸収穴12が設けられており、舌片14の弾性変形がスリット 17の部分にまで及ばない様にしている。光源7はスリット17を照射する様に 本体5に対して位置決め固定されている。一方、受光素子10は検出信号回路が 実装されている回路基板51に搭載されている。受光素子10は円盤1を介して 光源7に対向配置されている。回路基板51は基板ホルダ52を介して本体5に 固定されている。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of the optical rotational position detecting device according to the present invention. Bearings 6a and 6b and a light source 7 are attached to the main body 5. The light source 7 is composed of, for example, an LED or the like. The shaft 2 is inserted into the pair of bearings 6a and 6b. A rotor bush 3 is press-fitted into one end of the shaft 2 and abuts against a bearing 6b. The bearing 6a side is fixed by a G ring 8. Further, a coil spring 9 is interposed between the pair of bearings 6a and 6b, and pressure is applied from the inside to press the bearings 6a and 6b outward, respectively. Thereby, the play in the thrust direction of the shaft 2 is reduced. A thin disk 1 is mounted on the rotor bush 3 and is fixed by an SE ring 4. As described above, a plurality of elastic tongues 14 arranged in a radial pattern are provided in the central opening of the disk 1, and elastically contact the outer circumference of the rotor bush 3. A spiral slit 17 is formed around the surface of the disk 1. Further, the strain absorbing hole 12 is provided at the base of each elastic tongue piece 14 so that the elastic deformation of the tongue piece 14 does not reach the slit 17 portion. The light source 7 is positioned and fixed to the main body 5 so as to illuminate the slit 17. On the other hand, the light receiving element 10 is mounted on the circuit board 51 on which the detection signal circuit is mounted. The light receiving element 10 is arranged so as to face the light source 7 via the disc 1. The circuit board 51 is fixed to the main body 5 via a board holder 52.

【0019】 円盤7から発せられた光はレンズ部材71により略平行光にされ、回転円盤1 を照射する。この照射光は螺旋状のスリット17を通過した後、受光素子10の 受光面Aに到達する。円盤1が回転すると、スリット透過光の受光位置は、半径 方向に沿って受光面Aの上を移動する。この移動量は回転角に対してリニアであ る。The light emitted from the disk 7 is made into substantially parallel light by the lens member 71, and irradiates the rotating disk 1. This irradiation light reaches the light receiving surface A of the light receiving element 10 after passing through the spiral slit 17. When the disk 1 rotates, the light receiving position of the slit transmitted light moves on the light receiving surface A along the radial direction. This amount of movement is linear with the rotation angle.

【0020】 最後に図5を参照して本考案にかかる光学式回転位置検出装置の他の実施例を 説明する。図5は回転円盤の平面形状を表わし、基本的に図1に示した回転円盤 と同一の構造を有しており、対応する部分には対応する参照番号を付して理解を 容易にしている。図1に示した実施例と異なる点は、各弾性舌片14自体に追加 の歪吸収穴12aが設けられている事である。この追加歪吸収穴12aは舌片1 4の弾性力を調整するとともに、その歪変形をある程度吸収している。本例では 、各舌片14の根元部に設けられた歪吸収穴12と舌片自体に設けられた追加の 歪吸収穴12aを2段接続し、より効果的に弾性変形を吸収している。なお、螺 旋状スリット17の抜き角範囲略中央に複数の梁17aが設けられており、スリ ット17により分離された内側領域と外側領域を互いに連結して回転円盤1の撓 み変形を防止している。Finally, another embodiment of the optical rotational position detecting device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a plan view of the rotating disk, which basically has the same structure as that of the rotating disk shown in FIG. 1, and corresponding parts are designated by corresponding reference numerals to facilitate understanding. . The difference from the embodiment shown in FIG. 1 is that each elastic tongue 14 itself is provided with an additional strain absorbing hole 12a. The additional strain absorbing hole 12a adjusts the elastic force of the tongue piece 14 and absorbs the strain deformation to some extent. In this example, the strain absorbing hole 12 provided at the base of each tongue piece 14 and the additional strain absorbing hole 12a provided in the tongue piece itself are connected in two stages to more effectively absorb the elastic deformation. . A plurality of beams 17a are provided substantially in the center of the draft angle range of the spiral slit 17, and the inner region and the outer region separated by the slit 17 are connected to each other to prevent the bending deformation of the rotary disk 1. To prevent.

【0021】[0021]

【考案の効果】[Effect of device]

以上説明した様に、本考案によれば、回転円盤のシャフト取り付け位置に複数 の放射状弾性舌片を設けている。この舌片を介して回転円盤をシャフトに取り付 ける事により、組み立て工数や部品点数を増やす事なく、容易にシャフトと円盤 の同心性を確保する事ができるという効果がある。従って、回転角に対する検出 信号の絶対直線性を確保する事ができるという効果が得られる。さらに、弾性舌 片の根元には歪吸収穴が設けられており、シャフトに取り付けた際発生する弾性 変形がスリットまで拡大する事を防止し、検出信号の安定化を図る事ができると いう効果が得られる。なお、本考案の基本的な概念は上述した光学式回転位置検 出装置に限られるものではなく、より広範な適用範囲を備えている。即ち、一般 的に、回転するシャフトと、該シャフトに装着された所定のパタンを有する薄板 円盤とからなる回転体に適用でき、その工業的利用価値は大なるものがある。 As described above, according to the present invention, a plurality of radial elastic tongues are provided at the shaft mounting position of the rotating disk. By attaching the rotating disk to the shaft via this tongue piece, it is possible to easily ensure the concentricity of the shaft and the disk without increasing the number of assembly steps and the number of parts. Therefore, it is possible to secure the absolute linearity of the detection signal with respect to the rotation angle. In addition, a strain absorption hole is provided at the base of the elastic tongue, preventing elastic deformation that occurs when it is attached to the shaft from expanding to the slit, and stabilizing the detection signal. Is obtained. The basic concept of the present invention is not limited to the above-described optical rotary position detecting device, but has a wider range of application. That is, it can be generally applied to a rotating body composed of a rotating shaft and a thin plate disk mounted on the shaft and having a predetermined pattern, and has a great industrial utility value.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本考案にかかる光学式回転位置検出装置の主要
構成部品である回転円盤を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a rotary disk which is a main component of an optical rotary position detecting device according to the present invention.

【図2】シャフトに対する回転円盤の組み込み作業を示
す模式図である。
FIG. 2 is a schematic view showing an operation of incorporating a rotary disc into a shaft.

【図3】回転円盤とシャフトの取り付け構造の参考例を
示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a reference example of a mounting structure of a rotating disk and a shaft.

【図4】本考案にかかる光学式回転位置検出装置の全体
構成を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an overall configuration of an optical rotational position detecting device according to the present invention.

【図5】本考案にかかる光学式回転位置検出装置の他の
実施例に用いられる回転円盤を示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing a rotary disk used in another embodiment of the optical rotational position detecting device according to the present invention.

【図6】従来の光学式回転位置検出装置を示す斜視図で
ある。
FIG. 6 is a perspective view showing a conventional optical rotational position detecting device.

【図7】光学式回転位置検出装置の回転角と検出信号と
の関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a relationship between a rotation angle and a detection signal of the optical rotary position detector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 薄板円盤 2 シャフト 3 ロータブッシュ 5 本体 6a ベアリング 6b ベアリング 7 光源 10 受光素子 11 円形開口 12 歪吸収穴 12a 追加歪吸収穴 14 弾性舌片 15 先端 17 スリット A 受光面 O 中心 S シャフト外径 1 thin plate 2 shaft 3 rotor bush 5 main body 6a bearing 6b bearing 7 light source 10 light receiving element 11 circular opening 12 strain absorption hole 12a additional strain absorption hole 14 elastic tongue 15 tip 17 slit A light receiving surface O center S shaft outer diameter

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 回転するシャフトと、該シャフトに装着
された薄板円盤からなりその表面周方向に沿ってスリッ
トパタンが形成された移動部材と、該移動部材に入射光
を照射する固定光源と、薄板円盤に沿って配置された受
光面を有し回転に伴なって移動するスリットパタンから
の透過光を受光し回転位置検出信号を出力する固定受光
素子とからなる光学式回転位置検出装置において、 前記薄板円盤は、中央開口の円周端面から半径方向内側
に向って放射状に形成された複数の弾性舌片を介してシ
ャフトに装着されており、 各弾性舌片の先端は円弧形状を有しその内接円半径が該
シャフトの外周半径より小さく設定されており、 該放射状の弾性舌片の根元に沿って薄板円盤に歪吸収穴
を設けた事を特徴とする光学式回転位置検出装置。
1. A rotating member, a moving member having a thin disk mounted on the shaft and having a slit pattern formed along the circumferential direction of the surface thereof, and a fixed light source for irradiating the moving member with incident light. In an optical rotational position detection device comprising a fixed light receiving element that receives transmitted light from a slit pattern that moves with rotation and has a light receiving surface that is arranged along a thin disk, and that outputs a rotational position detection signal, The thin disk is mounted on the shaft through a plurality of elastic tongues that are formed radially inward from the circumferential end surface of the central opening, and the tip of each elastic tongue has an arc shape. An optical rotational position detecting device having a radius of an inscribed circle set to be smaller than an outer radius of the shaft, and a strain absorbing hole provided in a thin disk along the root of the radial elastic tongue.
【請求項2】 各弾性舌片自体に追加の歪吸収穴を設け
た事を特徴とする請求項1記載の光学式回転位置検出装
置。
2. The optical rotary position detecting device according to claim 1, wherein each elastic tongue itself is provided with an additional strain absorbing hole.
【請求項3】 回転するシャフトと、該シャフトに装着
された所定のパタンを有する薄板円盤とからなる回転体
において、 該薄板円盤は中央開口の円周端面から半径方向内側に向
って放射状に形成された複数の弾性舌片を介して該シャ
フトに無偏心で装着されており、 該放射状弾性舌片の根元に沿って弾性変形により生じる
歪の吸収穴を設けた事を特徴とする回転体。
3. A rotating body comprising a rotating shaft and a thin disk mounted on the shaft and having a predetermined pattern, wherein the thin disk is radially formed from a circumferential end surface of a central opening toward a radial inner side. A rotary body, which is eccentrically mounted on the shaft via a plurality of elastic tongues, and is provided with an absorption hole for strain generated by elastic deformation along the root of the radial elastic tongue.
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