JPS61178612A - 光電式ロ−タリエンコ−ダ - Google Patents

光電式ロ−タリエンコ−ダ

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JPS61178612A
JPS61178612A JP60018772A JP1877285A JPS61178612A JP S61178612 A JPS61178612 A JP S61178612A JP 60018772 A JP60018772 A JP 60018772A JP 1877285 A JP1877285 A JP 1877285A JP S61178612 A JPS61178612 A JP S61178612A
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JP
Japan
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light
code
code disk
light receiving
radial direction
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Application number
JP60018772A
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English (en)
Inventor
Kiyoshi Hasegawa
清 長谷川
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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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
    • G01D5/347Mechanical 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
    • G01D5/34776Absolute encoders with analogue or digital scales
    • G01D5/34792Absolute encoders with analogue or digital scales with only digital scales or both digital and incremental scales

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光電式ロータリエンコーダに関する。
〔従来の技術〕
この種のエンコーダとしては、従来、回転体が回転して
いる間だけ、回転角度に応じた数のパルスを発生させ、
出力されたパルス数から角度位置を検出するインクリメ
ンタル形と、回転体の回転の有無にかかわらず回転角度
に応じた絶対位置の信号をコードでパラレルに出力させ
、該コードを解読して角度位置を検出するアブソリュー
ト形とがあり、該アブソリュート形のものはインクリメ
ンタル形のものに比し原点合せの必要がない利点がある
ので、産業用ロボットのアームの角度位置を検出する場
合等に多用されている。
従来のアブソリュート形のロータリエンコーダは、光を
透過するスリットを有する環状のスリツトゾーンが半径
方向に並列して形成され該半径方向の光透過パターンが
光学的にコード(バイナリコード、グレイコード、BC
Dコード等)を構成するコードディスク、上記コードデ
ィスクに光を照射する投光部、上記コードを構成する透
過光を受光して該コードに対応する電気信号を送出する
受光部及び上記コードディスクを一端側で固定支持し他
端側が回転体に連結される駆動軸を具える構成を有し、
上記投光部及び受光部は上記スリットゾーンの数即ちビ
ット数だけの発光素子及び受光素子を多連配置して構成
されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このように、従来のものでは、投光部及び受光部がそれ
ぞれ発光素子及び受光素子の多連素子構造となるので、
ビット数を増して分解能を高めようとすると、コードデ
ィスクの最小スリット幅に制約があるため大型になる他
、特に、受光部は上記ビット数だけの端子を有すること
になるので、信号を外部に伝送するための信号線の本数
が多くなると云う問題があった。
本発明は上記問題を解消するためになされたもので、従
来に比し、大型化することなく分解能を大きくすること
ができ、信号線の本数を大幅に低減して出力の取出しゃ
外部装置との配線を簡単・容易にすることができる光電
式ロータリエンコーダを得ることを目的とする。
〔問題を解決するための手段〕
この発明は上記目的を達成するため、上記受光部を受光
位置に比例する大きさの電圧を出力する−の半導体装置
検出素子で構成し、この半導体装置検出素子とコードデ
ィスクとの間に電子シャッターアレイを介在させ、各ス
リットゾーンの透過光の有無を上記電子シャッターアレ
イの上記各スリットゾーンに対向するシャッター素子を
所定の順序で開閉する手段によりスキャンする構成とし
たものである。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例を断面図で示したものである
。同図において、1は断面コ字形のケーシングであって
、その開口部は肉厚の蓋部材2で閉塞されている。この
蓋部材2は上記開口部に密に嵌合され、ケー°シング■
にねじ3で強固に固定されている。4は軸受であって、
蓋部材2の中央部に形成された凹部5に嵌入して保持さ
れている。6は駆動軸であって、軸受4に回転自在に保
持されており、一端(内部端)側は上記凹部5の底中央
に形成された孔7からケーシングlの内部に伸び、他端
(外部端)側はケーシング1の外部に伸びている。この
駆動軸6の外部端は、例えば、産業用ロボット・アーム
の回転軸に連結される。
8は円形をなすコードディスクであって、その中央部で
駆動軸6の内部端に外嵌・固定されている。コードディ
スク8は外周部から半径方向所定幅に亘る環状のコード
領域Zを有し、ここに光透過スリットSによる複数のビ
ットゾーンが形成されている。このビットゾーンは、第
2図に示すように、回転角度位置のデータゾーンである
1ビツトゾーン、2ビツトゾーン・・・nビットゾーン
と、チェックゾーンであるn+lビットゾーンからなり
、各ゾーンはこの順序で上記コード領域Zの内周側から
外周側へ順次形成されている。例えば、1ビツトゾーン
は所定周方向幅【のスリットと同じ幅tの非スリット部
が周方向に交互に形成されることにより構成されている
。また、2ビツトゾーンは2xtの幅を持つスリットが
2×幅を持つ非スリット部とが周方向に交互に形成され
ることにより構成されている。他のビットゾーンについ
ても同様であり、各ゾーンのスリットと非スリット部は
コードディスク半径方向に見たスリット・非スリプト部
配列パターン(コード)が360/ 2 に対応するよ
うに配列されている。
9は発光素子(LED)からなる投光部であって、コー
ドディスク8に対向させて蓋部材2の内面の半径方向所
定位置に取付けられており、コードディスク8の上記コ
ード領域Zを照射する。
10は支持基板であって、外周部がケーシング1内周面
に密に周接する大きさを有し、ケーシング1内のコード
ディスク8より底部側の該コードディスク8に対して所
定距離隔てる位置に嵌入され、植設したボルト11によ
り蓋部材2に不動に固定されている。12は電子シャッ
ターアレイ (例えば、液晶シャッターアレイ)であっ
て、コードディスク8の上記コード領域Zをはさんで投
光部9と対向するように、支持基板10に取付けられた
コ字形中空のスタンド13上に保持される。このシャッ
ターアレイ12は、第2図に示す如く、コードディスク
8の各ビットゾーンに対して駆動軸3の軸線方向に対向
する電子シャッター素子LSl〜、L S n + l
がコードディスク8の半径方向に並ぶアレイである。1
4は半導体装置検出素子であって、シャッターアレイ1
2のシャッター素子LSI−LSn+lからのスポット
光をそれぞれ対応する高さ領域h−hX (n+1)に
受光するように支持基板10に取付けられており、シャ
ッター素子LS1=LSn+Iからのスポット光を受光
すると受光領域の高さに比例する大きさの電圧を出力す
る。即ち、シャッター素子LSIから受光した場合に電
圧Vを送出し、シャッター素子LSn+1から受光した
場合には■×(n+1)の大きさの電圧を送出する。1
5は回路部であって、シャッターアレイ12のサイクリ
ック開閉制御回路16と半導体装置検出素子14の出力
を増幅等の信号処理する出力回路I7を具え、支持基板
10に設けられている。開閉制御回路16はシャッター
素子L S I = L S n + 1をスキャン周
期T(例えば、1 m s )で順序開閉制御する。出
力回路17出力はケーブル18内の信号線19を通して
外部の図示しない例えばロボット制御装置に導かれる。
また、このケーブル18内の給電線20を介して回路部
15内の上記各回路や投光部9を駆動するための電力が
供給される。なお、投光部9に対する給電線、シャッタ
ーアレイ12及び半導体装置検出素子14と回路部15
とを接続するリードは図示を省略しである。
次に、このロータリエンコーダの動作を説明する。
投光部9が送出する光はコードディスク8の1ビツトゾ
ーン〜(n+1)ビットゾーンのスリットを通してシャ
ッターアレイ12に照射される。
説明の便宜上、光が通過したビットゾーンを開(I()
、光が通過しないビットゾーンを閉(L)とした場合に
、駆動軸6がある角度位置αまで回転して、コードディ
スク8の光透過パターンが下記パターンとなったとする
と、 12345・・・・・・・n  n+IL  l−I 
 L  L  L・・・・・・・L   1((上段の
数字はビットゾーンを示す) シャッターアレイ12の1スキヤンサイクルの開始後、
シャッター素子LS2が開となるT/(n+1)時間後
に半導体装置検出素子14の高さ領域hx2に光が入射
され、シャッター素子LSn+1が開となるT時間後に
半導体装置検出素子14の高さ領域)lx (n+1)
に光が入射されるので、半導体装置検出素子14からは
第3図(a)に示す波形を持つ、上記角度位置αに対応
するパターン信号Aが出力される。第3図ib)はコー
ドディスク8が上記透過パターンが下記パターンとなる
角度位置βまで回転した時に半導体装置検出素子14が
出力するパターン信号Bの波形である。
12345  ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ n   
n+lHHHHH・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ HHな
お、n+lビットゾーンは上記のようにチェック用ビッ
トゾーンであって、常時、投光部9が送出する光を通過
させるようになっており、上記スキャンサイクルの識別
符号を発生させるので、1の角度位置のデータは他の角
度位置のデータと明確に区別される。
半導体装置検出素子14が送出する上記パターン信号A
及びBは出力回路17で信号処理された後、信号線19
を通して例えば前記産業用ロボットの制御装置に供給さ
れ、ここで解読される。
本実施例では、角度位置を与える信号をコードでパラレ
ルに発生させるのではなく、パターン信号として発生さ
せるので、ビット数にかかわらず、受光部は1個の半導
体装置検出素子で済ませることができ、伝送回路を簡単
化することができる。
また、電子シャッターアレイを使用するので、コードデ
ィスクの最小スリット幅を従来のものに比して小さくす
ることができ、この為前記コード領域Zを狭くすること
ができるので、投光部の光源は発光素子1つ、受光部は
半導体装置検出素子1つで済ませることができるように
な性、従来品における桁間スペースが不要になることに
より、従来に比し、スリットゾーンの数、即ち、ビット
数を多くすることができ、角度位置の検出精度を高める
ことができる。
また、シャッター素子の順序開閉制御は液晶シャッター
素子を使用すれば、高速で信頼性の高い開閉制御を行う
ことができるので高速スキャンが可能である。
なお、スキャン速度が低くてもよい場合には、電子式で
はなく光学式のスキャン装置を使用することができる。
〔発明の効果〕
本発明は以上説明した通り、コードディスクの各スリッ
トゾーンの透過光の有無をそれぞれ対向配置されたシャ
ッター素子を所定の順序で開閉するという手段により順
次スキャンしつつ半導体装置検出素子に読み取らせる構
成としたことにより、コードディスクの最小ビット幅、
コード領域の半径方向幅を従来に比して小さくすること
ができるので、ビット数を増して角度分解能を高めるこ
とができ、ビット数が同じである場合には、従来に比し
て、小型化することができる他、受光部は1個の素子に
より構成できるので、出力の取出しが簡単になり、信号
線の本数を著しく低減することができるので、配線が容
易になり、また、それだけ安価になる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第2図は上
記実施例における光及び信号経路を示すための図、第3
図(a)及び(b)は上記実施例における出力波形図で
ある。 6−駆動軸、8−・−コードディスク、9−投光部、1
2− シャッターアレイ、14−・・半導体装置検出素
子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 光を透過するスリットを有する環状のスリットゾーンが
    半径方向に並列して形成され該半径方向の光透過パター
    ンが光学的にコードを構成するコードディスク、上記コ
    ードディスクに光を照射する投光部、上記コードを構成
    する透過光を受光して該コードに対応する電気信号を送
    出する受光部及び上記コードティスクを一端側で固定支
    持し他端側が回転体に連結される駆動軸を具え、上記受
    光素子の出力を解読して上記光学的コードに対応する上
    記駆動軸の回転角度位置を検出する光電式ロータリエン
    コーダにおいて、 上記受光部が上記半径方向の受光位置に比例する大きさ
    の電圧を出力する半導体装置検出素子からなり、該半導
    体装置検出素子と上記コードディスクとの間には上記ス
    リットゾーンのそれぞれに対向して上記半径方向に直列
    し所定の順序で開閉制御されるるシャッター素子を具え
    た電子シャッターアレイが配置されていることを特徴と
    する光電式ロータリ・エンコーダ。
JP60018772A 1985-02-04 1985-02-04 光電式ロ−タリエンコ−ダ Pending JPS61178612A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5302820A (en) * 1991-11-06 1994-04-12 Renishaw Transducer Systems Limited Opto-electronic scale reading apparatus having an array of elongate photo-sensitive elements and a periodic light pattern
US5886352A (en) * 1995-11-02 1999-03-23 Reinshaw Plc Readhead for an opto-electronic rotary encoder

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