JPH0712897Y2 - リニアエンコーダ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の分野〕 本考案は光学式のリニアエンコーダに関し、特にオーバ
ラン状態を検出する機能を有するリニアエンコーダに関
するものである。

〔従来技術〕

従来リニアエンコーダにおいては例えば第４図に示すよ
うに、投受光素子1,2と固定スリット板３間に所定間隔
毎にスリットが付された可動スリット板４のオーバラン
を防止するために、長手方向の軸に沿って自在に移動す
るように可動スリット板４を保持すると共に、その両端
部の移動許容範囲外にリミットスイッチ5a,5bを設け、
可動スリット板４の所定幅を越える移動を検知するよう
にしたオーバラン検知装置が知られている。

又第５図に示すように可動スリット板４の可動範囲の外
側に夫々フォトマイクロセンサ6a,6bを設け、その動作
によって可動スリット板４のオーバランを検出するよう
にした装置も知られている。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら第４図に示したリミットスイッチを用いた
オーバラン検知装置では、オーバラン時には可動スリッ
ト板４に機械的な力が加わり音や振動が発生するため、
周辺の装置に悪影響を及ぼすことがあるという欠点があ
る。又これらを防ぐために機構を大型化したり複雑化す
る必要があり、高価になるという欠点があった。又リミ
ットスイッチには一定の寿命があるため長期間安定して
オーバラン検出機能を果たすことができないという欠点
もあった。一方第５図のフォトマイクロセンサを用いた
オーバラン検知装置によれば、フォトマイクロセンサに
対して別配線が必要となりリニアエンコーダが大型化す
るという問題点があった。

本考案はこのような従来のオーバラン検知機能を有する
光学式のリニアエンコーダの問題点に鑑みてなされたも
のであって、可動スリット板の両端に検知機構を設ける
ことなくオーバランを検出できるようにすることを技術
的課題とする。

〔考案の構成と効果〕

（問題点を解決するための手段） 本考案は投光部と、投光部の光を受光する受光部と、投
光部及び受光部間に配置され、所定のスリットが設けら
れた固定スリット板と、投受光部間に配置され、長手方
向にスリットを持つスリットラインを有し軸方向に移動
する可動スリット板とを有し、受光部の位置検出用受光
素子に得られる受光出力に基づいてスリット板の位置を
検出するリニアエンコーダであって、可動スリット板は
その両端に光を遮光するオーバラン防止マークを着脱自
在に取付けたものであり、受光部は、可動スリット板の
オーバラン防止マークに対応する位置に配置され、オー
バラン防止マークを検出するマーク検出用受光素子と、
マーク検出用受光素子に受光信号が得られたときにオー
バラン状態を検出するオーバラン検出手段と、を有する
ことを特徴とするものである。

（作用） このような特徴を有する本考案によれば、可動スリット
板の両端にオーバラン防止用のマークを施しており、マ
ーク検出用受光素子及びその受光回路によってオーバラ
ン防止用マークを検出するようにしている。従って可動
スリット板が移動許容範囲を超えて端部に達した場合に
は、マーク検出用受光素子に受光される光が遮られ、受
光レベルが低下する。従ってオーバラン検出手段により
この状態を検出することによって、オーバラン検出出力
が得られることとなる。

（考案の効果） そのため本考案によれば、可動スリット板の両側の移動
許容範囲外にリミットスイッチやフォトマイクロセンサ
等を配置する必要がなく、リニアエンコーダの構造が単
純となり小型化することができる。又同時に故障診断機
能を持つため投光素子の劣化を知ることができ、故障を
未然に防止することが可能となる。又固定スリット板や
可動スリット板の汚れによって受光レベルが低下した場
合にも、それを事前に検知することができるという効果
も得られる。又オーバラン防止マークは極めて安価に構
成することができオーバランの位置の設定，変更等を容
易に行うことができるという効果が得られる。

〔実施例の説明〕

第２図は本考案の一実施例によるリニアエンコーダが取
付けられるスライドテーブルを示す斜視図であり、第３
図は本実施例のリニアエンコーダの光学系部分を示す斜
視図、第１図は本実施例の電気的構成を示す回路図であ
る。本実施例のリニアエンコーダは例えば第２図に示す
ようにモータ11を介してボールネジ12によって直方体状
のフレーム13の所定範囲内を直線的に移動するスライド
テーブル14に適用された例を示しており、スライドテー
ブル14の側壁には図示のようにリニアエンコーダの可動
スリット板15が取付けられる。又フレーム13のほぼ中央
の可動スリット板15の外側には固定スリット板16が設け
られ、その内側に例えばレーザダイオード等の投光素子
17が対向して取付けられている。

第３図は可動スリット板15と固定スリット板16を含むリ
ニアエンコーダの光学系部分の詳細を示す図であって、
投光素子17、例えばレーザダイオードLDがフレーム13の
側壁に設けられコリメートレンズ18によりその光軸が平
行に拡大される。そしてその光軸に対応する位置には前
述した固定スリット板16を介して複数の素子から成る受
光素子19が設けられる。ここで可動スリット板15は４本
のスリットラインを有しており、中央のスリットライン
は可動スリット板15の全長に渡って形成されスライドテ
ーブル４の位置を検出する位置検出用スリットＳ１で
あり、その下方のスリットラインは可動スリット板５の
中央に設けられ原点位置を検出するためのスリットSl2
であり、その下方のスリットは可動スリット板15が左又
は右のいずれかを検出するため、例えば右半分が遮光部
Sl3として形成される。又位置検出用のスリットＳ１
の上部には可動スリット板15の両端部にのみオーバラン
防止マークM1,M2が形成される。オーバラン防止マークM
1,M2は光を遮光するシール等を塗布して構成される。一
方固定スリット板16はオーバラン防止マークM1,M2の位
置に対応する位置に設けられた細長いスリットS5を有
し、その下方にはスリットＳ１を夫々検出するスリッ
トS1,S2及びその下方にはスリットSl2,Sl3からの光を夫
々透過させるスリットS3,S4が設けられる。更に受光素
子19はこれらのスリットS1〜S5に対応した位置に受光素
子のフォトダイオードPD1〜PD5が夫々取付けられてい
る。ここでフォトダイオードPD1〜PD4は位置検出用受光
素子、PD5はマーク検出用受光素子である。受光素子19
の出力は信号処理回路20に与えられる。そして投光素子
17,コリメートレンズ18は投光部Ｔを構成しており、受
光素子19と信号処理回路20とが受光部Ｒを構成してい
る。

次に第１図は本実施例の電気的構成を示す回路図であっ
て、投光素子であるレーザダイオードLDは前述したよう
に可動スリット板15,固定スリット板16を介して受光素
子19を構成する５つのフォトダイオードPD1〜PD5に対向
している。レーザダイオードLDはその内部に光パワーモ
ニタ用のフォトダイオードPD6を有しており、電源V1よ
りトランジスタTr1,Tr2を介して駆動される。又フォト
ダイオードPD6と基準電源V2端間には感度設定用の可変
抵抗VR1が接続され、その両端の電圧によってレーザダ
イオードLDの駆動電流を電圧信号として検出するように
している。一方フォトダイオードPD1〜PD5はその受光出
力が夫々増幅器21〜25により増幅され、増幅器21〜24よ
り外部に位置検知信号Sg1,Sg2及び基準信号Sg3と左右い
ずれかの位置関係を示す信号Sg4として外部に出力され
る。又増幅器25の出力は積分回路を介してトランジスタ
Tr2にフィードバックされ、レーザダイオードLDに供給
する電流を制御している。ここで増幅器25はマーク検出
用の受光素子PD5から得られる信号を増幅する受光回路
を構成している。又抵抗VR1の両端に得られるレーザダ
イオードLDの駆動電流に対応した電圧はコンパレータ2
6,27に与えられる。コンパレータ26,27は夫々基準電源
を抵抗R2とR3,R4とR5で分圧された基準電圧が与えられ
ており入力電圧とこれらの値とを比較するものであっ
て、コンパレータ26の出力はトランジスタTr1に与えら
れる。コンパレータ26はレーザダイオードLDに流れる電
流が所定レベルを越えるかどうかを検出しており、この
レベル以下であればトランジスタTr1を導通状態とす
る。ここでコンパレータ26,トランジスタTr1とTr2は受
光回路の信号に基づきレーザダイオードLDに流れる電流
が所定値以下で光量に対応したレベルとなるように制御
する光量制御回路を構成している。

又コンパレータ27の出力はトランジスタTr3,Tr4に与え
られる。トランジスタTr3のコレクタには電源表示用発
光ダイオードLED1とトランジスタTr5のベースが接続さ
れる。トランジスタTr5はそのコレクタに発光ダイオー
ドLED2が接続され、レーザダイオードLDの出力低下及び
可動スリット板15が所定移動範囲を逸脱したときに駆動
されるものである。又トランジスタTr4は出力低下及び
可動スリット板が可動範囲を逸脱したときにオープンコ
レクタ出力を与えるトランジスタである。ここでコンパ
レータ27,トランジスタTr3,Tr4は、受光回路の出力で光
量を制御する光量制御回路の制御により得られるレーザ
ダイオードの駆動電流が異常レベルとなったときに、外
部に出力を与える比較手段を構成しており、受光回路と
比較手段とによってオーバランを検出するオーバラン検
出手段を構成している。

次に本実施例の動作について説明する。第２図において
モータ11を駆動することによりボールネジ12を介してフ
レーム13内でスライドテーブル14がボールネジ12の軸方
向に沿って移動するが、その位置がリニアエンコーダに
よって検出される。即ち投光素子17であるレーザダイオ
ードLDの光はコリメートレンズ18を介して広い光径の平
行光となり、移動スリット板15及び固定スリット板16を
介して受光素子19のフォトダイオードPD1,PD2に受光さ
れ、増幅器21,22より擬似正弦波信号が得られる。そし
て固定スリット板16のスリットS1,S2の間のピッチをず
らせておくように構成されているため、スライドテーブ
ル14の移動方向によっていずれか一方の信号の位相が90
°進むものとなっている。又スライドテーブル14が中心
位置を通過したときにフォトダイオードPD3,増幅器23よ
り原点信号Sg3が得られ、スライドテーブル14が原点よ
り左右いずれの位置にあるかがフォトダイオードPD4,増
幅器24を介して信号Sg4として出力される。

さて投光素子17の出力光はコリメートレンズ18を介して
可動スリット板15のオーバラン防止マークM1,M2の間の
透明部及び固定スリット板16のスリットS5を介して受光
素子PD5に与えられる。この信号は増幅器25によって増
幅されてトランジスタTr2のベースに加わるため、その
受光出力によってレーザダイオードLDに流入する電流値
が制御され、投光素子11の経年変化等にかかわらず常に
一定の光量となるように制御される。そしてスライドテ
ーブル４が移動可能領域を逸脱し可動スリット板５の左
右に設けられたオーバラン防止マークM1又はM2で遮光さ
れた場合には、フォトダイオードPD5の受光量が際めて
小さくなり増幅器25からの出力レベルも極めて低くな
る。従ってレーザダイオードLDに流れる電流値は増加し
その両端の電圧が抵抗VR1を介してコンパレータ26によ
って検出され、トランジスタTr1を介してその電流値が
所定のレベルに制限される。更に可変抵抗VR1の両端の
電圧はコンパレータ27に与えられ所定の閾値レベルを越
えているかどうかが検出される。電流値が急激に増加し
てこのレベルを越える場合にはトランジスタTr4を介し
て外部に出力が出され、レーザダイオードLDの寿命及び
オーバランのいずれかの状態が外部に出力される。又こ
のときトランジスタTr3がオフとなるためLED2が点灯し
出力低下とオーバランのいずれかの異常状態を表示す
る。従って本考案では可動スリット板15の左右にリミッ
トスイッチやフォトマイクロセンサを設ける必要がな
く、レーザダイオードの光量レベルの低下とオーバラン
とを同時に検出することができる。又オーバラン防止マ
ークM1,M2を可動スリット板15に遮光テープを張り付け
ることによって構成するものとすれば、その位置を極め
て容易に変更することが可能となる。

尚本実施例は投光素子としてレーザダイオードについて
示しているが、発光ダイオード等他の光源についても本
考案を適用できることはいうまでもない。

又本実施例は受光回路の出力を光量制御回路に与えてレ
ーザダイオードの出力を一定値以下に制限しており、そ
の結果得られるレーザダイオードの駆動電流を所定レー
ザと比較するようにしているが、増幅器25から得られる
受光回路の出力をそのまま所定レベルと比較してオーバ
ランを検出するようにしてもよいことはいうまでもな
い。

更に本実施例では投光素子の劣化検知とオーバランとを
同時に検出するようにしているが、そのレベルに基づい
てそれらを分離して検出することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例によるリニアエンコーダの電
気的構成を示す回路図、第２図は本実施例によるリニア
エンコーダが適用されたスライドテーブル移動機構を示
す斜視図、第３図は本実施例によるリニアエンコーダの
光学系部分を示す拡大図、第４図は従来のオーバラン防
止機能を持つリニアエンコーダの主要部、第５図は従来
の他のオーバラン防止機能を持つリニアエンコーダの主
要部を示す斜視図である。 15……可動スリット板、16……固定スリット板、17……
投光素子、19……受光素子、LD……レーザダイオード、
PD1〜PD6……フォトダイオード、21〜25……増幅器、2
6,27……コンパレータ、Ｔ……投光部、Ｒ……受光部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】投光部と、 前記投光部の光を受光する受光部と、 前記投光部及び前記受光部間に配置され、所定のスリッ
   トが設けられた固定スリット板と、 前記投受光部間に配置され、長手方向にスリットを持つ
   スリットラインを有し軸方向に移動する可動スリット板
   とを有し、前記受光部の位置検出用受光素子に得られる
   受光出力に基づいてスリット板の位置を検出するリニア
   エンコーダにおいて、 前記可動スリット板はその両端に光を遮光するオーバラ
   ン防止マークを着脱自在に取付けたものであり、 前記受光部は、 前記可動スリット板のオーバラン防止マークに対応する
   位置に配置され、オーバラン防止マークを検出するマー
   ク検出用受光素子と、 前記マーク検出用受光素子に受光信号が得られたときに
   オーバラン状態を検出するオーバラン検出手段と、を有
   することを特徴とするリニアエンコーダ。