JPS60113108A - 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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JPS60113108A
JPS60113108A JP22249283A JP22249283A JPS60113108A JP S60113108 A JPS60113108 A JP S60113108A JP 22249283 A JP22249283 A JP 22249283A JP 22249283 A JP22249283 A JP 22249283A JP S60113108 A JPS60113108 A JP S60113108A
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JP
Japan
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origin
slits
receiving element
light
light receiving
Prior art date
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Pending
Application number
JP22249283A
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English (en)
Inventor
Kazuhisa Takahashi
和久 高橋
Kazuhiro Mishina
三品 一博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
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Publication of JPS60113108A publication Critical patent/JPS60113108A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/26Mechanical 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
    • G01D5/32Mechanical 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
    • G01D5/34Mechanical 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
    • G01D5/36Forming the light into pulses

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、ロボット、工作機械、し]−夕等において、
計測やフィードバック制御用の位置検出あるいは速度検
出を行なう光学式ロータリーエンヨー夕に関するもので
りる。
〔背景技術〕
一般に、位置あるいは速度検出器としては、光を用いる
光電式、磁気を用いる磁気式、抵抗値を用いる接触式等
がある。このうち、本発明に係る光電式は、例えば、ハ
ウジンジに固定され周辺部にスリットが設けられたフェ
ーズプレートと、同じく周辺部にスリットが設けられ検
出軸と共に回転するコードホイールとによって赤外LE
Dのような投光素子からの光を断続させ、フオトタパイ
オードのような受光素子の出力電流の変化に基いて検出
軸の位置(角度)あるいは速度を検出しようとするもの
がある。なお、光電式には上述のようなロータリータイ
プと同様の原理で直線の位置あるいは速度検出を行なう
リニアターrづがある。まだ、それぞれのタイプにおい
て、透過形と反射型とがちり、反射型はコードホイール
又はフェーズづレートの一部が鏡面となっており、投光
素子と受光素子はコードホイール、フェーズづレートに
対して同じ側にある。さらにまた、得られる出力信号に
よってインクリメンタルタイプとアブソリュートタイプ
があり、インクリメンタルタイプは位置変化を示すパル
ス信号を出力し、アづソリュートタイプは絶対位置を示
す複数ピットの信′8(16分割の場合は4 btt 
>を出力する。ところで、受光素子から出力される電流
信号は受光素子に直列挿入された抵抗によって電圧信号
に変換される。ここに1電圧信号の変化は、スリットの
重なりがコードホイールの回転に伴って徐々に小さくな
った後、徐々に開いて行くので、平均値がある直流レベ
ルを持った近似正弦波となる。この近似正弦波は平均値
をスレッシ3ルドレベル近傍に設定したシュミットトリ
ガ回路に入力はれ、デユーティ比が5096の方形波出
力よシなる位置検出信号が得られるようになっているっ
但し、インクリメントタイプにおいて、上記位置検出信
号は、回転方向を検出するため位相が90’ずれた2つ
の信号となっておシ、さらに、1回転で1個のパルスよ
りなる原点信号が出力きれるよう罠なっている。以下、
従来の光学式ロータリーエンコータおよび原点信号形成
手段の具体例について説明する。
第1図乃至第5図は従来例の構成を示す図であり、(1
)は赤外LEDよりなる投光素子、(21はフォトタイ
オードよすなゐ受光素子、(3)はハウジンj(図示せ
ず)K+5定され、局部にスリット(4)が穿設された
フェーズづレート、(5)はサーボ七−夕の回転軸のよ
うな検出l1II[7)に取着きれ、周部全周に亘って
多数のスリット6)が等間隔に穿設きれた〕−ドホイー
ルであり、投光素子(1)からの光を両スリット+4)
t61の合致部を介して受光素子(2)にて受光し、受
光素子(2)出力を位置検出信++Vpとして出方する
ようになっている。但し、受光素子(2)から出方きれ
る電流信号は抵抗(R2)にて電圧信号Viに変換きれ
、コンパレータ(cp)および帰還抵抗(R3)よりな
るシュミットトリガ回路(8)K人カされる。シュミッ
トトリガ回路(8)では比較電圧レベルVcに基いて波
形整形し、第4図(b)に示すようにデユーティ比が5
0本の方形波信号よシなる位置検出信号vPを出力する
。なお、実施例にあってはフェーズプレート3)の2ケ
所にそれぞれ複数個のスリット4)が設けられ、各スリ
ット群(4a) (4b)に対応して投、受光素子i1
1 (21およびシュミットトリガ回路(8)が設けら
れており、左右のスリット群(4a) (4b)にそれ
ぞれ対応するシュミットトリガ回路(8)から構成され
る装置検出信号VPは互いに位相が90°異ったものと
なっている。図中(R1)は市原制限抵抗(PB)はプ
リント基板である。ところで、原点信号形成手段は、フ
ェーズづレート3)およびコードホイール(5)に穿設
された原点スリツl−tlol’(lす′と、両原点ス
リツl−10)′(+11’にて光が1@続される原点
信号形成用の投、受光素子tunaと、波形整形手段と
で構成され、受光素子(I3)出力は前述したシュミツ
トドリカ回路(8)にて波形整形され、第4図(c)に
示すように検出軸(7)の1回転に対して1個のパルス
よりなる原点信”tVoが出力されるようになっている
。ここに、受光素子0埼出力■′は/1IJ4図(a)
 K点線で示すようになり、原点スリット(+oj(+
+)’のスリット巾および比較電圧レベルVcを適当に
設置することにより、適当な位相(位置検出信′5+V
pK対して)およびパルス中を有する原点信号VOが得
られるようになっている。ところで、この原点信号vo
は位置検出信号Vpと合せて原点位置を決めるものであ
り、原点信号VOのパルス中は位置検出信号vPの周期
TをTとすればlT−仝T内にする必要がある。ところ
が、従 2 来、受光素子(I3)出力vi′のレベルを大きくする
ためK、原点スリット++11’tIO+’の巾をスリ
ットl4)(61の巾の数倍に設定しているため原点信
号Voのパルス中をr以内にすることが難しいという1
団題があった凸 。すなわち、原点信号VOのパルス中を2T以内にしよ
うとすれば、第0図に実線で示すように受光素子03)
出力Vi′のピーク付近を用いることになるが、この場
合受光素子03)出力V1′の変りl(経時変化を含む
)によるパルス中の変動が大きくなり、最悪の場合、ピ
ーク値が比較電圧レベルよりも小さくなって原点信号v
oが得られなくなるという問題がある。また、安定した
方形波を得るために比較電圧しベルVcにしステリシス
特性をもたせている場合、第6図に点線で示すようにこ
の問題は一層顕著になる。
〔発明の目的〕
本発明は上記の点に′IPiみて為されたものであり、
その目的とするところは受光素子出力のレベルが多少変
動しても安定した原点信号が得られる光学式ロータリー
エンツー夕を提供することにある〔発明の開示〕 (実施例) 第7図は本発明一実施例を示すもので、+lO11ll
)はフェーズプレート(3)およびコードホイール(5
)の周部に列設された複数個(実施例では4個)の原点
スリットでろり、各原点スリット101(Illけ不等
間隔て列設きれ、その間隔は原点スリット+101 (
Iりのスリット巾をbとすれば、b、2b、凸すとなっ
ている。但し、原点スリット+101 (I lの間隔
は、スリット巾すの索数倍とし、その素数を順次大きく
してゆくようにしてあり、原点スリツl−+101 (
川の個数がNの場合、その間隔はす、2b、3bX5b
、・・・・・・・・・(N−1番目の素数)xbに設定
する。なお、素数の任意の部分を用いても良いことは言
うまでもない。(例えば、2、凸、5.7・・・・・・
・・・)以下、実施例の動作について説明する。第8図
は実施例の原点スリット(+o+ (II)による受光
素子(13)出力Vi′を示すものであり、原点に対応
して得られる信号の第1のピーク値Pが第2のピーク値
1に比べて大巾に大きくなるとともに1立上り、立下り
が急峻となって中挟の信号が優られるようになっている
。したがって、比較電圧レベルをピーク値3 Pの一程度に、役尾することにより、ンT以内のパルス
巾を有する原点信号Voが容易に碍られることになり、
経時変化などによって受光素子(13)出力vi′が変
動しても原点信υVOのパルス中が犬1]に変動するこ
とがない上、原点信号Voが消滅することもなく、安だ
した原点信号Voが得られることになる。なお、第9図
(a)は原点スリツ) 101 (lりの間隔を等間隔
とした場合、同図(b)はす、3b、5bとした場合の
受光素子出力Vi′を示すもので、同図から明らかなよ
うに、複数個の原点スリツI−tlO+ IIりを等間
隔とした場合においては受光素子(+31出力vi′の
第1のピーク値は大きくなるものの、第2のピーク値も
大きくなるので、従来例と同様に比較電圧レベルVcを
第1のピーク値よりも若干低く設定することになり、本
発明の効果は奏し得ないこと罠なとなるので、比較電圧
レベルVcを一5Pm度に設定することができ、前記実
施例の効果をるる程度奏することになる。
次に、フェーズプレート(3)の原点スリット(10)
のスリット巾すとスリット(4)のスリット巾aとの関
係は以下のように設定すれば良い。すなわち、フ工−:
j、づレート(3)の各スリット群(4a) (4b)
のスリット4)の数をn1原点スリット10)の数をN
1スリット群(4a) (4b)に対する受光素子(2
)出力Viの最大信号レベルをH1原点スリットlO)
に対する受光素子O萄出力vi′の最大信号レベルをH
′とし、比較電圧レベルVCを同一値g(構成、調整を
便利にするために)とすれば、 H=Kan ・・・・・・・・・・・・・・・・・・+
11H=K b N ・・・・・・・・・・・−・・・
・・(2+(1)、(2)式より N a= H’n b”””””””’”−+3)となり、
スリット(4)のスリット巾aと原点スリット10)の
スリット巾すの関係が得られる。
次に、位置検出信号VPの周期Tと同−巾の原点信号V
Oを得るためには、第10図に示すように比較電圧レベ
ル値gTの信号Vi′のri+ 2 xが、位置検出信
号Vpの周期Tに相当する巾2aでなければなしない。
ここに、 x=(1−昔l)b ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・+41r’=aであるので a−(1−nl)b ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・(5)の関係が優られる。
しだがって、原点信++Voのパルス中を位置検知信号
VPの周期Tに一致させる場合、(3)式、(6)式の
関係をもってスリット(4)および原点スリット10)
のスリット巾a% b% スリット数に設定すれば良い
ことになる。
〔発明の効果〕
本発明は上述のように、投光素子と、受光素子と、ハウ
ジンジに固定され周部にスリットが穿設されたフェーズ
づレートと、検出軸に取着され周部に多数のスリットが
等間隔に穿設されたコードホイールとで形成され、投光
素子からの光を両スリットの合致部を介して受光素子に
て受光し、受光素子出力を位置検出信号として出力する
ようにして成る光学式ロータリーエンコータにおいて、
原点信号形成用の複数個の原点スリットをフェーズづレ
ートおよび]−ドホイールの周部にそれぞれ周方向に不
等間隔となるように列設し、両原点スリットにて光が断
続される原点信号形成用の投、受光素子および波形整形
手段を設けたものであり他のピーク値に対して大巾に高
くすることができ、しかも立上り、立下りを急峻にする
ことができるので、波形整形を容易に行なうことができ
、受光素子出力のレベルが多少変動しても安定した原点
信号が得られ信頼性の向上が図れるという効果がある。
この効果は、スリット中を小キくシて高分解能にした場
合において特に顕著である。すなわち、高分解能になる
程受光素子出力を大きくするために原点スリ゛ントのス
リット中(複数の場合は等価巾)を大きくしなければな
らないので、本発明が有効となるわけである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例の概略構成を示す図、第2図(a)(b
)は同上の要部正面図、第8図は同上の要部回路図、第
4図乃至第6図は同上の動作説明図、第7図(a) (
b)は本発明一実施例の要部正面図、第7図(c)は同
上の要部拡大図、第8図乃至第10図は同上の動作説明
図である。 +l]f121は投光素子、[2H3)は受光素子、(
3)はフ土−ズプレート、(4)はスリット、(5)は
コードホイール、(6)はスリット、(7)は検出軸、
101(Iりけ原点スリットである。 代理人 弁理士 石 1)長 七 篤5図 第6図 第7図 (b) (C) 第10図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)投光素子と、受光素子と、へウジンタに固定式れ
    周部にスリットが穿設されたフェーズプレートと、検出
    軸に取着され周部に多数のスリットが等間隔に穿設され
    たコードホイールとで形成され、投光素子からの光を両
    スリットの合致部を介して受光素子にて受光し、受光素
    子出力を波形整形した位置検出信号を出力するようにし
    て成る光学式ロータリーエンコータにおいて、原点信号
    形成用の複数個の原点スリットをフェーズづレートおよ
    びコードホイールの局部にそれぞれ周方向に不等間隔と
    なるように列設し、両原点スリットにて光が断続される
    原点信号形成用の投、受光素子および波形整形手段を設
    けてだことを特徴とする光学式ロータリーエンコータ。
JP22249283A 1983-11-25 1983-11-25 光学式ロ−タリ−エンコ−ダ Pending JPS60113108A (ja)

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Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009502519A (ja) * 2006-08-05 2009-01-29 エス・エム・エス・デマーク・アクチエンゲゼルシャフト ロールにブラシを設置する装置

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JPS56129812A (en) * 1980-03-14 1981-10-12 Tokyo Electric Co Ltd Rotary encoder

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