JPS60113110A - Position detector - Google Patents
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- JPS60113110A JPS60113110A JP58222662A JP22266283A JPS60113110A JP S60113110 A JPS60113110 A JP S60113110A JP 58222662 A JP58222662 A JP 58222662A JP 22266283 A JP22266283 A JP 22266283A JP S60113110 A JPS60113110 A JP S60113110A
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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
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- 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
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、位置検出器に関するもので、特にサーボモ
ータ等の回転体の回転運動中における角位置を検出する
エンコーダを改良した位置検出器に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] This invention relates to a position detector, and particularly to a position detector that is an improved encoder that detects the angular position of a rotating body such as a servo motor during rotational motion. It is.
従来この種の装置として第１図に示すものがあった。第
１図において、（１）はサーボモータ等の出力回転軸（
図示せず）に直結された回転軸、（２）はこの回転軸（
１）に保持された円板状の回転スリット板、（２ａ）は
この回転スリット板（２）に穿設されたスリット孔、（
３）は回転スリット板（２）に対向して配設された固定
スリット板、（８ａ）はこの固定スリット板（３）に穿
設されたスリット孔で、上記回転スリット板（２）のス
リット孔（２ａ）と重合する位置に穿設されている。（
４）は発光素子、（５）は受光素子で、スリット孔（２
ａ）、（８ａ）を通過した発光素子（４）からの光を受
光するものである。A conventional device of this type is shown in FIG. In Figure 1, (1) is the output rotating shaft of a servo motor, etc.
(2) is a rotating shaft directly connected to the rotating shaft (not shown).
(1) is a disc-shaped rotating slit plate held in (2a), (2a) is a slit hole drilled in this rotating slit plate (2);
3) is a fixed slit plate arranged opposite to the rotating slit plate (2), and (8a) is a slit hole bored in this fixed slit plate (3), and the slit of the rotating slit plate (2) is It is bored at a position overlapping with the hole (2a). (
4) is a light emitting element, (5) is a light receiving element, and the slit hole (2
It receives the light from the light emitting element (4) that has passed through a) and (8a).
次に動作について説明する。回転自在な回転軸（１）に
保持された円板状の回転スリット板（２）には、平面上
に１列あるいは複数列のスリット孔（２ａ）が穿設され
ており、この回転スリット板（２）のスリット孔（２ａ
）と重合する位置に、スリット孔（８ａ）が穿設された
固定スリット板（３）が回転スリット板（２）に対向し
て配設されている。また、回転スリット板（２）の外側
部には赤外線あるいは可視光線を発生する発光ダイオー
ドである発光素子（４）が、前記回転スリット板（２）
のスリット孔（２ａ）に一定距離を保って、配設されて
いる。この発光素子（４）から生じた光は、回転スリッ
ト板（２）および固定スリット板（３）の両スリット孔
（２ａ）、 （８ａ）を通り、発光素子（４）に対向し
て固定スリット板（３）の外側部に配設されたホトダイ
オードあるいはホトトランジスタである受光素子（５）
によし、光の状態が光電検出されて電気信号に変換され
公知のシュミット・トリガ回路（図示せず）等を通し波
形整形されてパルスが出力される。Next, the operation will be explained. A disc-shaped rotating slit plate (2) held by a freely rotatable rotating shaft (1) has one or more rows of slit holes (2a) bored on a plane. (2) Slit hole (2a
), a fixed slit plate (3) having slit holes (8a) formed therein is disposed facing the rotating slit plate (2). Furthermore, a light emitting element (4), which is a light emitting diode that emits infrared or visible light, is disposed on the outer side of the rotating slit plate (2).
are arranged at a constant distance from each other in the slit hole (2a). The light generated from this light emitting element (4) passes through both the slit holes (2a) and (8a) of the rotating slit plate (2) and the fixed slit plate (3), and passes through the fixed slit facing the light emitting element (4). A light receiving element (5), which is a photodiode or phototransistor, arranged on the outer side of the plate (3).
Then, the state of the light is photoelectrically detected and converted into an electrical signal, which is waveform-shaped through a known Schmitt trigger circuit (not shown) and output as a pulse.
また、回転スリット板（２）のスリット孔（２ａ）が、
中心から同一半径の位置に等ピッチで施されている場合
、回転軸（１）が回転して回転スリット板（幻がスリッ
ト孔（２ａ）の半ピッチ分回転すれば、固定スリット板
（３）のスリット孔（８ａ）に対して、回転スリット板
（２）はスリット孔（２ａ）がない箇所と一致する。Moreover, the slit hole (2a) of the rotating slit plate (2) is
If the rotation axis (1) rotates and the rotation slit plate (phantom) rotates by half the pitch of the slit hole (2a), the fixed slit plate (3) With respect to the slit hole (8a), the rotating slit plate (2) coincides with a location where there is no slit hole (2a).
よって発光素子（４）から発生する光かじゃへいされ、
受光素子（５）が動作せず、出力パルスは出ない状態と
なる。Therefore, the light emitted from the light emitting element (4) is blocked,
The light receiving element (5) does not operate and no output pulse is output.
従って、回転軸（１）の一回転により、回転スリット板
（２）の同一半径の一列分のスリット孔（２ａ）の数に
応じたパルス数が出力され、パルス数をカウントすれば
、回転軸（１）の位置（回転角度）を検出することがき
る。Therefore, one rotation of the rotating shaft (1) outputs the number of pulses corresponding to the number of slit holes (2a) for one row of the same radius on the rotating slit plate (2), and if the number of pulses is counted, the rotating shaft The position (rotation angle) of (1) can be detected.
従来の位置検出器は以上のように構成されているので、
回転軸（１）にスラスト方向の遊びがある場合、その移
動爪を考慮して、また周囲温度の変化、あるいはサーボ
モータ等の熱による回転軸（１）の長さの変化を考慮し
て、回転スリット板（２）と固定スリット板（３）の間
隔を大きく１釆る必要があった。このため発光素子（４
）及び受光素子（５）の性能、コストの面から制約があ
った。また、回転、固定スリット板（２）、（３）の両
スリット孔（２ａ）、 （８ａ）の位置が合っていなけ
れば、光の通過、しゃへいが充分にできず、異常なパル
スが出力されたり、パルスが出ないことが生じる。従っ
て、部品状態で同心度。Since the conventional position detector is configured as described above,
If there is play in the thrust direction of the rotating shaft (1), take into consideration the moving claw, and changes in the length of the rotating shaft (1) due to changes in ambient temperature or heat from the servo motor, etc. It was necessary to increase the distance between the rotating slit plate (2) and the fixed slit plate (3). Therefore, the light emitting element (4
) and the performance and cost of the light receiving element (5). Also, if the positions of both the slit holes (2a) and (8a) of the rotating and fixed slit plates (2) and (3) are not aligned, the light will not be able to pass through or be shielded sufficiently, and abnormal pulses will be output. or the pulse may not be output. Therefore, concentricity in part condition.
真円度等の寸法精度の高い回転、固定スリット板（２）
、（３）を製作し、組立において精度の高い位置合わせ
を必要とし、コスト高の要因となっている。Rotating and fixed slit plate with high dimensional accuracy such as roundness (2)
, (3), and requires highly accurate positioning during assembly, which is a factor in high costs.
さらに、スリット列を複数配置する場合、スリット列が
多くなる程、ラジアル方向の外径を大きくする必要があ
るなどの欠点があった。Furthermore, when a plurality of slit rows are arranged, there is a drawback that the larger the number of slit rows, the larger the outer diameter in the radial direction needs to be.
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、回転スリット板を円筒状にし、ス
リット孔をその円周側面に設け、上記スリット孔と重合
する位置にスリット孔が設られた固定スリット板を配置
することにより、回転軸のスラスト方向の遊び、また温
度変化による回転軸の長さの変化等を考慮する必要がな
く、しかも回転、固定スリット板の両スリット穴の位置
合せが容易に出き、さらに、複数列のスリット孔を有す
る場合、回転体の円周側面のスラスト方向にスリット列
を配置するため、ラジアル方向の外径を小さくできる位
置検出器を提供することを目的としている。This invention was made in order to eliminate the drawbacks of the conventional ones as described above.The rotating slit plate is made into a cylindrical shape, slit holes are provided on the circumferential side of the plate, and the slit holes are formed at positions overlapping with the slit holes. By arranging the fixed slit plate, there is no need to consider play in the thrust direction of the rotating shaft or changes in the length of the rotating shaft due to temperature changes. To provide a position detector that can be easily aligned and, furthermore, when it has multiple rows of slit holes, can reduce the outer diameter in the radial direction because the slit rows are arranged in the thrust direction on the circumferential side of a rotating body. The purpose is to
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第２
図において、（１）はサーボモータ等の出力回転軸（図
示せず）に直結された回転軸、（４）は発光素子、（５
）は受光素子、（６）はこの回転軸（１）に保持され発
光素子（４）を内部に設置した円筒状の回転体、（６ａ
）はこの回転体（６）の円周側面（６ｂ）に１設され、
発光素子（４）の光を受光素子（５）に伝へるスリット
孔、（７）は回転体（６）の円周側面（６ａ）に一定の
ギャップをもって配設され、わん曲した固定スリット板
、（７ａ）はこの固定スリット板（７）に穿設されたス
リット孔で、上記回転体（６）のスリット孔（６ａ）と
重合する位置に設けられている。なお、発光素子（４）
と受光素子（５）とはスリット孔（６ａ）、 （７ａ）
に対向して配設されている。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Second
In the figure, (1) is a rotating shaft directly connected to an output rotating shaft (not shown) such as a servo motor, (4) is a light emitting element, and (5)
) is a light-receiving element, (6) is a cylindrical rotating body held by this rotating shaft (1) and has a light-emitting element (4) installed inside, (6a
) is provided on the circumferential side surface (6b) of this rotating body (6),
A slit hole that transmits light from the light emitting element (4) to the light receiving element (5), (7) is a curved fixed slit arranged with a certain gap on the circumferential side surface (6a) of the rotating body (6). Plate (7a) is a slit hole bored in this fixed slit plate (7), and is provided at a position overlapping with the slit hole (6a) of the rotating body (6). Note that the light emitting element (4)
The light receiving element (5) is the slit hole (6a), (7a)
is placed opposite to.
次に動作について説明する。回転自在な回転軸（１）に
保持された円筒状の回転体（６）には、円周側面（６ｂ
）上に、１列あるいは複数列のスリット孔（６ａ）が穿
設され、この回転体（６）のスリット孔（６ａ）と重合
する位置にスリット孔（７ａ）を有する固定スリット板
（７）が、一定の間隙を保って、回転体（６）の外周部
に近接して配設される。Next, the operation will be explained. A cylindrical rotating body (6) held by a rotatable rotating shaft (1) has a circumferential side surface (6b
), on which one or more rows of slit holes (6a) are bored, and a fixed slit plate (7) having a slit hole (7a) at a position overlapping with the slit hole (6a) of this rotating body (6). are arranged close to the outer periphery of the rotating body (6) with a constant gap maintained therebetween.
次いで、回転体（６）の内側には、赤外線あるいは可視
光線を発生する発光ダイオードである発光素子（４）が
、回転体（６）のスリット孔（６ａ）に一定距離を保っ
て配設されている。Next, inside the rotating body (6), a light emitting element (4), which is a light emitting diode that emits infrared or visible light, is arranged at a constant distance from the slit hole (6a) of the rotating body (6). ing.
この発光素子（４）から生じた光は、回転体（６）およ
び固定スリット板（７）の両スリット孔（６ａ）、 （
７ａ）を通り、発光素子（４）に対向して配設されたホ
トダイオードあるいはホトトランジスタである受光素子
（５）により、光の状態を光電検出して電気信号に変換
し、公知のシュミット・トリガ回路（図示せず）等を通
し、波形整形してパルスが出力される。The light generated from this light emitting element (4) is transmitted through both the slit holes (6a) of the rotating body (6) and the fixed slit plate (7), (
7a), the light receiving element (5), which is a photodiode or a phototransistor, arranged opposite to the light emitting element (4), photoelectrically detects the state of the light and converts it into an electrical signal. The waveform is shaped and a pulse is outputted through a circuit (not shown) or the like.
また回転体（６）のスリット孔（６ａ）が円周側面（６
ｂ）上に等ピッチで施されている場合、回転、軸（１）
が回転して回転体（６）がスリット孔（６ａ）の半ピッ
チ分回転すれば、固定スリット板（７）のスリット孔（
７ａ）に対して、回転体（６）はスリット孔（６ａ）が
ない箇所と一致する。よって、発光素子（４）から発生
する光かじゃへいされ、受光素子（５）が動作せず、出
力パルスが出ない状態となる。Further, the slit hole (6a) of the rotating body (6) is formed on the circumferential side (6).
b) Rotation, axis (1) if applied at equal pitches on
rotates and the rotating body (6) rotates by half the pitch of the slit hole (6a), the slit hole (
In contrast to 7a), the rotating body (6) coincides with a location where there is no slit hole (6a). Therefore, the light generated from the light emitting element (4) is blocked, the light receiving element (5) does not operate, and no output pulse is generated.
従って、回転軸（１）の一回転により、回転体（６）の
円周側面（６ｂ）上に設けられた円周上一部分のスリッ
ト孔（６ａ）の数に応じたパルス数が出力され、パルス
数をカウントすれば、回転軸（１）の位置（回転角度）
を検出することができる。Therefore, one rotation of the rotating shaft (1) outputs a number of pulses corresponding to the number of slit holes (6a) in a portion of the circumference provided on the circumferential side surface (6b) of the rotating body (6). By counting the number of pulses, the position (rotation angle) of the rotation axis (1) can be determined.
can be detected.
なお、円筒状の回転体（６）にスリット孔（６ａ）を設
けることは、レーザ加工等による加工技術を用いれば容
易に実現できる。Note that providing the slit holes (6a) in the cylindrical rotating body (6) can be easily realized using a processing technique such as laser processing.
なお、上記実施例では、回転体（６）および固定スリッ
ト板（７）にスリットとしてスリット孔（６ａ）、 （
７ａ）を設けたものを示したが、スリット孔（６ａ）、
（７ａ）に限らず、光が透過できる材料、例えばガラ
スのような透明材料からなる回転体（６）の円周側面（
６ｂ）及び固定スリット板（７）に、例えばスリット孔
（６ａ）。In the above embodiment, the rotating body (6) and the fixed slit plate (7) have slit holes (6a), (
7a), but the slit hole (6a),
Not limited to (7a), the circumferential side surface (
6b) and the fixed slit plate (7), for example, a slit hole (6a).
（７ａ）に対応する部分を除いてクロム等の金属を蒸着
してスリットを構成してもよく、また光が透過しないよ
うな材料をスリット孔（６ａ）、 （７ａ）に対応する
部分を除いてコーティングして、光が透過するスリット
を構成してもよい。The slit may be formed by depositing a metal such as chromium, except for the part corresponding to (7a), or a material that does not allow light to pass through, except for the part corresponding to the slit holes (6a) and (7a). The slit may be formed by coating the material with a slit.
また、固定スリット板（７）の形状は湾曲した板でなく
とも、スリット孔（７ａ）の形状、あるいは、発光素子
（４）と受光素子（５）との位置を変えれば平面の板で
よい。Furthermore, the shape of the fixed slit plate (7) does not have to be a curved plate; it can be a flat plate if the shape of the slit holes (7a) or the positions of the light emitting element (4) and the light receiving element (5) are changed. .
以上のように、この発明によれば、回転軸に保持された
回転体を円筒状にし、その円周側面にスリットを設けた
ので、回転軸のスラスト方向の遊びを考慮する必要がな
い。また、回転、固定の両スリットの回転軸の中心に対
するラジアル方向の精度の高い位置合せが必要なく、製
造が容易になる。しかも、周囲温度の変化およびサーボ
モータ等の熱による回転軸の長さの変化を考慮して回転
体と固定スリット板との間隔を大きくする必要がないた
め、高性能の高価な発光素子、受光素子の組合せを使う
必要がなく、安価に、精度の高いものが得られる。さら
に、スリット列を複数配置する場合、配置数が多くなっ
ても、回転体の円周側面のスラスト方向にスリット列を
配置できるため、ラジアル方向の外径を小さくできる。As described above, according to the present invention, the rotating body held by the rotating shaft is made into a cylindrical shape, and the slit is provided on the circumferential side surface of the rotating body, so there is no need to consider play in the thrust direction of the rotating shaft. Further, there is no need for highly accurate positioning of both the rotating and fixed slits with respect to the center of the rotating shaft in the radial direction, which facilitates manufacturing. Moreover, there is no need to increase the distance between the rotating body and the fixed slit plate in consideration of changes in ambient temperature and changes in the length of the rotating shaft due to heat from servo motors, etc. There is no need to use a combination of elements, and high precision can be obtained at low cost. Furthermore, when arranging a plurality of slit rows, even if the number of slit rows is large, the slit rows can be arranged in the thrust direction of the circumferential side of the rotating body, so the outer diameter in the radial direction can be reduced.
さらにまた、スリット列の数に対応した１個から複数個
の出力パルスの種類を得ることができ、高精度に位置を
検出できる等の諸効果を有する。Furthermore, it is possible to obtain one to a plurality of types of output pulses corresponding to the number of slit rows, and has various effects such as being able to detect positions with high precision.
第１図は従来の位置検出器を示す斜視図、第２図はこの
発明の一実施例による位置検出器を示す斜視図である。
図において、（１）は回転軸、（４）は発光素子、（５
）は受光素子、（６）は回転体、（６ａ）はスリット孔
、（６ｂ）は円周側面、（７）は固定スリット板、（７
ａ）はスリット孔である。なお、図中同一符号は同−又
は相当部分を示す。
代理人 弁理士 大岩増雄
第１図
第２図FIG. 1 is a perspective view of a conventional position detector, and FIG. 2 is a perspective view of a position detector according to an embodiment of the present invention. In the figure, (1) is the rotation axis, (4) is the light emitting element, and (5) is the rotation axis.
) is a light receiving element, (6) is a rotating body, (6a) is a slit hole, (6b) is a circumferential side surface, (7) is a fixed slit plate, (7
a) is a slit hole. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts. Agent: Patent Attorney Masuo Oiwa Figure 1 Figure 2
Claims (3)
つ回転軸により回転される回転体、前記回転体に対向し
て配置され前記スリットに重合する位置にスリットを有
する固定スリット板、前記回転体のスリットと前記固定
スリット板のスリットとに対向して配置された発光素子
、及び前記発光素子の光を前記回転体のスリットと前記
固定スリット板のスリットとを介して受光する受光素子
を備えたことを特徴とする位置検出器。(1) A rotating body configured in a cylindrical shape and having a slit on its circumferential side and rotated by a rotating shaft; a fixed slit plate disposed opposite to the rotating body and having a slit at a position overlapping the slit; a light emitting element arranged to face the slit of the rotating body and the slit of the fixed slit plate; and a light receiving element that receives light from the light emitting element through the slit of the rotating body and the slit of the fixed slit plate. A position detector characterized by comprising:
を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の位置検出
器。(2) The position detector according to claim (1), wherein the light emitting element is installed inside a cylindrical body of rotation.
は、前記回転体の円筒状の軸方向に複数列配置されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項または第
（２）項記載の位置検出器。(3) The slits of the rotary body and the slits of the fixed slit plate are arranged in multiple rows in the axial direction of the cylindrical shape of the rotary body. Position detector as described in section.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58222662A JPS60113110A (en) | 1983-11-24 | 1983-11-24 | Position detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58222662A JPS60113110A (en) | 1983-11-24 | 1983-11-24 | Position detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60113110A true JPS60113110A (en) | 1985-06-19 |
Family
ID=16785958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58222662A Pending JPS60113110A (en) | 1983-11-24 | 1983-11-24 | Position detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60113110A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006042873A1 (en) * | 2006-09-13 | 2008-03-27 | Ford Global Technologies, LLC, Dearborn | Sensor for determining position of movable object, has light source and photo sensitive detector arranged in fixed manner, and aperture mask arranged together with object in movable manner |
| JP2016507211A (en) * | 2013-02-27 | 2016-03-07 | ベク ソンリョンＢＡＥＫ， Ｓｅｏｎｇ−Ｒｙｏｎｇ | Power generation apparatus using magnetic force and control method thereof |
| US12031851B2 (en) | 2023-10-31 | 2024-07-09 | Dtl Linear, Llc | Actuator apparatus with light actuated position sensor and secure position verification |
-
1983
- 1983-11-24 JP JP58222662A patent/JPS60113110A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE102006042873A1 (en) * | 2006-09-13 | 2008-03-27 | Ford Global Technologies, LLC, Dearborn | Sensor for determining position of movable object, has light source and photo sensitive detector arranged in fixed manner, and aperture mask arranged together with object in movable manner |
| JP2016507211A (en) * | 2013-02-27 | 2016-03-07 | ベク ソンリョンＢＡＥＫ， Ｓｅｏｎｇ−Ｒｙｏｎｇ | Power generation apparatus using magnetic force and control method thereof |
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