JPH0672785B2 - 光学式ロ−タリエンコ−ダ - Google Patents

光学式ロ−タリエンコ−ダ

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JPH0672785B2
JPH0672785B2 JP59218676A JP21867684A JPH0672785B2 JP H0672785 B2 JPH0672785 B2 JP H0672785B2 JP 59218676 A JP59218676 A JP 59218676A JP 21867684 A JP21867684 A JP 21867684A JP H0672785 B2 JPH0672785 B2 JP H0672785B2
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    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/34707—Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation
    • G01D5/34715—Scale reading or illumination devices

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転運動の角度を光電変換系を用いて電気的デ
ィジタル量に変換する光学式ロータリエンコーダに関す
る。
〔従来技術と問題点〕
従来から、光電変換出力のパルス数が数百（例えば20
0）程度の低分解能型光学式ロータリエンコーダにおい
ては、光電変換素子、例えばフォトダイオードを有する
受光部に対し、発光ダイオード（LED）のような投光体
を機械的に一義的に位置決めして配置する構造が広く用
いられている。このような構造の場合、投光体等の組付
け作業は容易で作業の自動化が可能である。しかしなが
ら、LEDの指向性や各部品の寸法精度、取付け具合等の
ばらつきに十分対応できないため、高分解能のロータリ
エンコーダには適さない。
一方、光電変換出力のパルス数が数千（例えば2000）程
度或いはそれ以上の高分解能型光学式ロータリエンコー
ダにおいては、受光部に対し光電変換出力波形が最適と
なるようにLED等の投光体を手動で３次元的に位置調整
した後、接着剤で投光体を固定支持体に固着するという
手段が広く用いられている。しかしながら、この場合、
投光体の位置調整の方向性が規定されないため、調整が
非定量的になり、調整に時間がかかる原因となってい
る。また、このような非定量的な手動調整を含むため、
組立ての自動化を妨げる原因となっている。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するための手段として、本発明は、軸
受穴を有するフランジと、前記フランジの軸受穴に対し
同軸に且つ回転可能に支持されたシャフトと、前記シャ
フトに対し同軸に取り付けられた回転遮光板と、前記フ
ランジに対し所定位置に位置決めされた受光部と、前記
回転遮光板と前記受光部との間に配置されて前記フラン
ジに対し所定位置に位置決めされた固定遮光板と、互い
に直径の異なる円筒状の嵌合面を有する複数個の投光体
支持体と、前記各投光体支持体に対しそれぞれ所定位置
に位置決めされた複数個の投光体と、前記フランジの軸
受穴に対し同軸に位置決めされ且つ前記各投光体支持体
の嵌合面に適合可能に形成された複数個の嵌合部と、前
記各投光体支持体の嵌合面が前記各嵌合部に嵌合した状
態で前記各投光体支持体を前記フランジに対し固定する
固定手段とを備えてなる光学式ロータリエンコーダを提
供する。
〔作 用〕
本発明による上記手段において、受光部に対する投光体
の位置調整は、回転遮光板と固定遮光板とを位置合せし
た状態でロータリエンコーダの出力波形を観察しながら
投光体支持体をフランジの軸受穴と同軸の嵌合部に沿っ
て周方向に位置調整し、出力波形が最適となる位置で投
光体支持体をフランジに対し固定手段により固定するこ
とにより行われる。投光体支持体の嵌合面及びこの嵌合
面に適合する嵌合部は円筒形の加工により形成すること
ができるから、高い加工精度を容易に得ることができ
る。また、投光体支持体の位置調整方向は嵌合部に沿っ
た周方向のみに規定されるから、投光体支持体の位置調
整を定量的に簡単に行なうことができ、部品の組立て及
び調整作業を自動化することができるようになる。
また、各投光体支持体に取り付けられる投光体の相互位
置関係を調整することができるので、各投光体支持体の
投光体に対応する各相の光電出力の調整のみならず、各
相間の位相関係をも調整できることとなる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
まず、本明細書中に述べる投光体の指向性とは、投光体
単品の製造時において定まってしまう光の投射方向の設
計方向からのずれをいう。第６図を参照すると、投光体
123が投光体支持体120に対して正確に取り付けられたと
しても、上述した製造誤差によって光の投射方向は設計
方向であるL1の場合もあるが、ある方向に角度θだけ傾
いた方向L2の様になることがほとんどである。
この設計方向L1からずれた方向L2は、一般に任意方向で
あるが半径方向へのずれと円周方向のずれとの２成分に
分けて考えることができる。第８図にはＡ相、Ｂ相、
相、相の４つの相を有したエンコーダを模式的に図示
しており、方向Ｒが半径方向であり、Ｃが円周方向であ
る。上述した投光体123の投射方向のずれは、この半径
方向Ｒと円周方向Ｃに分けて考えることができる。この
うち、半径方向Ｒのずれがもたらす影響は、Ａ相の出力
と相の出力とが同等の大きさにならないことであり、
そのままでは両者の出力差Ａ−を得た場合にその出力
値に誤差を生ずる。また、他の投光体223（第４図）の
場合についてはＢ相と相の各出力に対して上記と同様
のことが生ずる。
然しながら、これら各投光体123,223の投射方向の半径
方向Ｒのずれによる上記各相の出力の大きさの補正は、
それら出力波を処理する電気制御回路部において容易に
行うことができる。
これに対し、各投光体123,223の投射方向の円周方向Ｃ
のずれ成分がもたらす影響は第７図によって示される。
即ち、投射方向が設計方向L1の場合には、固定遮光板19
に対する回転遮光板15の位置が第７図の様になった場合
に、受光部18は投光体からの投射方向L1の光を検知する
ことができる。しかし、それが円周方向Ｃにずれた場合
は投射方向L2の光となり、受光部18によって検知され得
ない。この様なことがＡ−相側と、Ｂ−相側につき
生じる。従って、両相間に設計値である位相差90度から
のずれを生ずることとなる。この位相ずれは後処理の電
気制御回路部において補正することはできず、予め機械
的に調節・補正するしか方法がない。
以下、この位相差を補正するための光学式ロータリエン
コーダの構造につき説明する。
第１図及び第２図はロータリエンコーダの調節の一実施
例を示すものである。これらの図を参照すると、光学式
ロータリエンコーダはフランジ11を備えている。フラン
ジ11の中央には円筒形の軸受穴12が形成されており、こ
の軸受穴12にはフランジ11を貫通するシャフト13がベア
リング14を介して同軸に且つ回転可能に支持されてい
る。このロータリエンコーダを例えばサーボモータ（図
示せず）に連結する場合、フランジ11はサーボモータの
ハウジングに取り付けられ、シャフト13は一端部側でサ
ーボモータの出力軸に接続される。
シャフト13の他端部には回転遮光板15が同軸に取り付け
られている。回転遮光板15には所定の透光パターンが形
成されている。
フランジ11の端面には凹所17を有する固定遮光板取付台
16が所定位置に位置決めされて固着されている。固定遮
光板取付台16の固着方法としてはボルト固定或いは接着
剤による固定方法を用いることができる。
固定遮光板取付台16の凹所17には光電変換素子、例えば
フオトダイオードを有する受光部18が位置決めされた状
態で固着されており、固定遮光板取付台16の端面には固
定遮光板19が位置決めされた状態で固着されている。こ
れにより、固定遮光板19は回転遮光板15と受光部18との
間に配置され、また、固定遮光板19と受光部18は固定遮
光板取付台16を介してフランジ11に対し所定位置に位置
決めされている。
ロータリエンコーダは投光体支持体20を備えている。投
光体支持体20は円筒状の嵌合面21を有している。投光体
支持体20に設けられた４つの嵌合穴22にはそれぞれ投光
体としての発光ダイオード23が挿入されて固着されてい
る。
フランジ11には軸受穴12に対し同軸に位置決めされ且つ
投光体支持体20の嵌合面21に適合可能に形成された嵌合
部24が設けられている。投光体支持体20はその嵌合面21
とフランジ11の嵌合部24との嵌合により軸受穴12及びシ
ャフト13に対し半径方向に位置決めされるが、嵌合部24
に沿って周方向には移動可能である。
ロータリエンコーダは投光体支持体20の嵌合面21が嵌合
部24に嵌合した状態で投光体支持体20をフランジ11に対
し固定するための固定手段25を備えている。ここでは、
固定手段25は締結ボルト26を有しており、締結ボルト26
は投光体支持体20に設けられた長穴27を貫通してフラン
ジ11に螺合している。ここでは、締結ボルト26はプリン
ト基板28の支持体としての役割りも果たしており、プリ
ント基板28と投光体支持体20との間にはスペーサ29が介
装されている。なお、固定手段25としては接着剤を用い
てもよい。
上記実施例において、発光ダイオード23の位置調整を行
なう場合、回転遮光板15と固定遮光板19の透光パターン
の位置合せをする。次に、受光部18からの光電出力波形
を観察しながら、その光電出力が最適になるように、投
光体支持体20を嵌合部24の周面に沿って周方向に移動さ
せる。そして、光電出力が最適の位置で投光体支持体20
を固定手段25によりフランジ11に固定する。投光体支持
体20はフランジ11の軸受穴12と同軸に加工される嵌合部
24によって半径方向に位置決めされる。
嵌合部24及び投光体支持体20の嵌合面21の加工は円筒加
工であるから容易に加工精度が保証される。また、投光
体支持体20の位置調整の方向は嵌合部24の周面に沿った
周方向のみであるから、調整を定量的に簡単に行なうこ
とができる。したがって、ロータリエンコーダの組立作
業及び投光体支持体20の位置調整作業を容易に自動化さ
せることができる。
第３図及び第４図は本発明による一実施例を示すもので
ある。これらの図において、上記実施例と同様の構成要
素には同一の参照符号が付されている。この実施例にお
いては、光学式ロータリエンコーダは２個の投光体支持
体120,220を備えており、これら投光体支持体120,220は
互いに直径の異なる円筒状の嵌合面121,221を有してい
る。各投光体支持体120,220に設けられた嵌合穴120,222
には投光体としての発光ダイオード123,223がそれぞれ
挿入されて固着されている。
ロータリエンコーダはフランジ11の軸受穴（図示せず）
に対し同軸に位置決めされ且つ各投光体支持体120,220
の嵌合面121,221に適合可能に形成された２個の嵌合部1
24,224を備えている。ここでは、第１の嵌合部124はフ
ランジ11に設けられており、第２の嵌合部224は投光体
支持体120に設けられている。
ロータリエンコーダは各投光体支持体120,220の嵌合面1
21,221が各嵌合部124,224に嵌合した状態で各投光体支
持体120,220をフランジ11に対し固定するための固定手
段25を備えている。ここでは、固定手段25として接着剤
が用いられているが、固定手段25は各投光体支持体120,
220をフランジ11に対して固定するための締結ボルトを
有していてもよい。
この実施例において、投光体支持体120,220の位置調整
は上記実施例と同様の方法で行なうことができる。更
に、この実施例においては、２つの投光体支持体120,22
0の位置調整を独立に行なうことができるので、例えば
Ａ相,B相という２つの相（又はA,,B,という４つの
相でも同様）を有するエンコーダにおいて、各相の光電
出力の調整のみならず、２つの相の位相関係（例えば90
゜）をも調整できるという利点がある。高分解能のエン
コーダでは特に各相の位相関係に厳しい精度が要求され
るが、この実施例の構成はこの要求に十分対応できるこ
ととなる。
なお、第５図に示すように、２つの嵌合部124,224をそ
れぞれフランジ11に設けるようにしても上記本発明の実
施例と同様の作用効果を達成することができる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、各投
光体支持体の位置調整方向は嵌合部に沿った周方向のみ
に規定されるから、投光体支持体の位置調整を定量的に
簡単に行うことができ各投光体支持体に取り付けられる
投光体の相互位置関係を容易に調整することができ、各
相間の位置関係を調整できる。また、投光体支持体の嵌
合面に適合する嵌合部は円筒形の加工により形成するこ
とができるから、高い加工精度を容易に得ることができ
るようになり、高分解能のロータリエンコーダに適した
高い精度の光学式ロータリエンコーダを提供できること
となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による第１手段の一実施例を示す光学式
ロータリエンコーダの縦断面図、 第２図は第１図に示すエンコーダにおける投光体支持体
の正面図、 第３図は本発明による第２手段の一実施例を示す光学式
ロータリエンコーダの縦断面側面図、 第４図は第３図に示すエンコーダにおける投光体支持体
の正面図、 第５図は本発明による第２手段の他の実施例を示す光学
式ロータリエンコーダの要部断面側面図である。 第６図は投光体の指向性を説明する図である。 第７図は投光体の投射方向が円周方向にずれた場合の影
響を説明する図である。 第８図は４つの相を有したエンコーダの模式的な図であ
る。 11……フランジ、12……軸受穴、 13……シャフト、15……回転遮光板、 18……受光部、19……固定遮光板、 20,120,220……投光体支持体、 21,121,221……嵌合面、 23,123,223……投光体、 24,124,224……嵌合部。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】軸受穴を有するフランジと、前記フランジ
    の軸受穴に対し同軸に且つ回転可能に支持されたシャフ
    トと、前記シャフトに対し同軸に取り付けられた回転遮
    光板と、前記フランジに対し所定位置に位置決めされた
    受光部と、前記回転遮光板と前記受光部との間に配置さ
    れて前記フランジに対し所定位置に位置決めされた固定
    遮光板と、互いに直径の異なる円筒状の嵌合部を有する
    複数個の投光体支持体と、前記各投光体支持体に対しそ
    れぞれ所定位置に位置決めされた複数個の投光体と、前
    記フランジの軸受穴に対し同軸に位置決めされ且つ前記
    各投光体支持体の嵌合面に適合可能に形成された複数個
    の嵌合部と、前記各投光体支持体の嵌合面が前記各嵌合
    部に嵌合した状態で前記各投光体支持体を前記フランジ
    に対し固定する固定手段とを備えてなる光学式ロータリ
    エンコーダ。
  2. 【請求項２】前記嵌合部の１つは前記フランジに設けら
    れており、他の前記嵌合部は対応する前記投光体支持体
    に設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項に記載の光学式ロータリエンコーダ。
  3. 【請求項３】前記各嵌合部は前記フランジに設けられて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光
    学式ロータリエンコーダ。
  4. 【請求項４】前記固定手段は締結ボルトを有しているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光学式ロ
    ータリエンコーダ。
  5. 【請求項５】前記固定手段は接着剤であることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項に記載の光学式ロータリエン
    コーダ。
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