JPS6254123A - 変位検出装置 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、回転′ｈｔあるいは変位量を検出する変位検
出装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

従来、例えば変位検出装置の一釉であるローメリーエン
コーダにおいては、第９図に示されるように所定の中心
角毎に異なる半径の位置に図中スクラッチで示されるス
リット又は開口部からなるデジタルパタンを有す円板状
のコード板９０１を図中一点鎖線で示されるケース１に
軸受２で保持された回転軸９００に同軸に取り付け、検
出部９０２でコード板９０１の一方から光源によってデ
ジタルバタンめがけて光を照射して透過光を光センサで
検出することによりコード化された回転１紬９００の回
転角の絶対値をデジタル信号で得ている。このようなロ
ータリーエンコーダでは、検出される回転角度の分解能
を向上させるにはデジタルパタンの桁数を増加させる必
要があり、このためコード板９０１の直径が大きくなり
、装置が大型化して高価になる問題′点がある。また、
デジタルバタンをコード板９０１において半径方向に細
かく配設することで桁数を増加させた場合には、検出部
９０２において光源や光センサの工作精度が要求される
。

〔発明の目的〕

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みてなされたもの
でその目的とするところは、精度の高い絶対的な変位位
置の検知ができる小型の変位検出装置を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

上記問題点を解決するためになされた本発明は、所望の
領域に所定の間隔に列設配置された複数の受光素子と、
各々の前言［′受光素子と対になりそれぞれの前記受光
素子に対して個別ｆ光を照射する複数の発光素子と、こ
の発光素子を順次点滅はせ、かつ点滅きせた前記発光素
子に個有の信号を順次出力する点滅回路と前記受光素子
の列に沿って移動し、前記発光素子と対になる前記受光
素子との間の光路を願次遮る戸蔽物と、とある前記発光
素子から照射された光を、その前記発光素子と対になる
前記受光素子が検知しない場合に前記点滅回路から順次
出力される各前記発光素子に個有の信号を外部に出力す
る手段とを具備してなをことを特徴とする変位検出装置
である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、発光素子からの光を遮ぎられた受光素
子に応じてその受光素子に個有の信号が出力されるので
、小型の装置を用いて精度の高い絶対的な変位位置の検
出ができる。

〔発明の実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら詳細に説
明する。尚、各図面を通じて同一部分には同一符号を付
す。第１図乃至第２図に示した一実施例は、ロータリー
エンコーダに本発明を適用したものである。

この実施例において、第−図中一点鎖線で示される円筒
形状の外殻であるケース１の上面中央には、被測定物の
回転・紬と同軸的に回転する回転軸２が該平面に対して
垂直方向に軸受３によってケース１を貫通するように保
持されている。そしてケース１内の回転軸３には、一端
を回転軸２に固定され、他端が回転軸２の軸心回りを回
転する遮蔽物である回転部材４が固定されている。ケー
ス１上面ヨ◇よび下面内側のケース１内には、それぞれ
回転軸２が貫通した状態で正方形状の基板４・１゜４・
２が保持されている。両基板４・１，４・２上には、先
の回転軸２０回りを回転する回転部材４他端の先端部が
狭まれるように、複数の発光素子５と受光素子６とがそ
れぞれ対向して円周上に等間隔で配置されている。検数
の発光素子５け図示せぬ電源により順次点滅せしめられ
、各々の発光素子５に対向する受光素子６に光を照射し
ている。そして被測定物の回転に連れて、回転軸２と共
にケース１内を周回する回転部材４の先端部は順次各発
光素子５と対向する受光素子６との間の光路を遮る。こ
のように光路を遮られることによって、点灯した発光素
子５から対向する受光索子６への入射がさまたげられる
と、受光素子６への入射をさまたけられた各発光素子５
に、個有のデジタル信号が基板４・】上に構成された図
示せぬ回路から出力される。以下前記回路からデジタル
信号が出力される過程を第２図を参照して説明する。

基板４・１上に配置された発光素子５は、デコーダ２０
１によって順次点滅される。このデコーダ２０１は、発
振器２０２のクロックを入力したカウンタ２０３で計数
した計数値を入力してお９、各発光素子５は前記計数値
に応じて；−欠円周方向に点滅している。点滅した発光
素子５の光は対向する受光素子６によって検知され、発
生した検知電流はホトダーリントンにより電流増巾され
、電圧Ｖｃｃを抵抗）Ｌｌ、　Ｉ（，２，・・・、　Ｊ
（ｎを介してアースに短絡する。

この際に抵抗１４１．　）？、２．・・・、　ｌ’ｉｎ
から発生する負のパルスは、それぞれＮＯＲ回路２０４
で論理和がとられ正のパルスをＮＯＴ回路２０５に出力
する。ここで、回転部材４の先端部が点滅した発光素子
５から受光索子６へ入射する光を遮ると、Ｎ０Ｉ（回路
２０４からは負のパルスが出力する。この負のパルスを
入力したＮＯＴ回路２０５は、正のパルスをＡＮＤ回路
２０６へ出力する。ＡＮＤ回路２０６では、発振器２０
２から発するクロックパルスとの論理積をとり、その出
力パルスでカウンタ２０３から出力式れる計数値をレジ
スタ２０７に保持させ外部に出力する。

このように、回転軸２によってケースｌ内を回転する回
転部材４がその先端部で各受光素子と発光素子間の光路
を順次遮シ、この回転部材によって点滅した発光素子の
光が対応する受光素子に入射されない場合には、その受
光素子に個有のデジタル信号が出力されるので、このデ
ジタル信号をもとに遮光された受光素子を決定し、もっ
て回転４４ｔ１２の回転位置すなわち回転角を絶対角と
して検出することができる。また、角度信号であるデジ
タル信号を発生きせる回路を受発光素子と同一の半導体
チップ上に集積回路として一体に設けているので、半導
体集積回路の特徴として受発光素子さらには、角度検出
のための回路を正確に高密度配島することができる。し
たがって、検出精度を大幅に向上した超小型超軽量なロ
ータリーエンコーダを実現できる。さらに本実施例の構
成によれば、回転軸の末端の他に回転軸の中間部分に装
置を組み付け、回転量を検知することができる。

以上、記述した実施例に対して本発明の技術範囲を離れ
ることなく各種変更を加え得ることは容易にできる。例
えば、回転部材４は第３図に示されるように同図中一点
鎖線で示される円周上を並ぶ発光素子５および受光素子
６に狭まれるように配置され、中心部を回転軸２に固定
された透明な円板３００に図中スクラッチで示される不
透明な部分３０１を設け、この不透明な部分３０１によ
って個々の発光素子５から対向する受光素子６へ入射す
る光を遮ぎるように構成してもよい。

また第４図に示されるように、ケース１内の一方のボー
ド４００上に図中一点鎖線で示される２つの同心円のう
ち、内側の同心円上には複数の発光素−ｊ　４０１を円
周上等間隔に配置し、外側の同心円上には各発光素子４
０１と一対で半径方向に一直線上に並ぶように受光素子
４０２を配置する。そして軸受３で支持される回転軸２
には、一部切欠を有する円板４０３がボード４００とは
平行に、妙二つ円周上に配置された受光素子４０２およ
び発光素子４０１を覆うようにその中心部を固定される
。さらに、円板４０３のボード４００に対向する面を光
反射面として発光素子４０１から照射される光が、前記
光反射面で反射して対になる受光素子４０２へ入射する
ようにする。すなわち、第５図に示されるようにある発
光素子５０１から照射された光は対向する光反射面で反
射して対になる受光素子５０２に入射するが、円板４０
３に形成された切欠部４０５が発光素子５０１および受
光素子５０２上に対向した場合には発光素子５０１から
照射された光は受光素子５０２に入射しないことから、
この一対の受光素子５０２および発光素子５０１を検出
することにより５回転軸２の回転角を決定できる。

さらに、第６図乃至第７図に示されるように、本発明の
変位検出装置はリニアエンコーダに適用することも可能
である。すなわち、平行に延長された一組のＩＪ　ニア
ガイド６０１．６０２には、それぞれ°発光素子６０３
および受光素子６０４が平行に等間隔で設けられ、一方
のリニアガイド６０１側の各々の発光素子６０３は他方
のリニアガイド６０２側の受光素子６０４とそれぞれ対
になって対向するように配置されている。そして各々の
発光素子６０３は順次点滅され、対になる受光素子６０
４へ光を照射しており、リニアガイド６０１．６０２に
係合して摺動する直線移動子６０５によって各発光素子
６０３から受光素子６０４へ入射する光は遂−遮断され
る。

このような構成により、発光素子６０３からの光を検知
しない受光素子６０４を検出することにより直線移動子
の位置を検出することができる。

尚、本実施例では遮光された受光素子を示す各受光素子
に個有のデジタル信号、すなわち角度検出信号は並列の
出力信号として得られるが、直列信号に変換して出力す
ることも可能である。すなわち、第８図に示されるよう
にレジスタ２０７からの角度検出信号８・１，８・２．
・・・、８・ｎは、パリティ検査回路８０１に入力され
パリティ検査され、そのハリティ検査信号８０２と角度
検出信号８０・１．８０・２、・・・、８０・ｎにスタ
ート信号８０４とストップ信号８０５を付加して、シフ
トレジスタ（あるいはマルチプレクサ）８０６に入力し
て直列信号８０７として出力する。

このようにレジスタから出力される並列信号は直列信号
に変換して出力することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例で、ロータリーエンコーダに適
用した場合の構成を示す透視斜視図、第２図は同実施例
において角度検出信号を出力させる回路を示す回路図、
第３図乃至第５図は同実施例の変形例の構成を示す図、
第６図はリニアエンコーダに本発明を適用した場合の構
成を示す斜視図、第７図は第６図中１方向から見て一部
切欠き示した断面図、第８図は並列信号で出力された角
度検出信号を直列信号に変換する回路構成を示すブロッ
ク図、第９図は従来例のロータリーエンコーダの構造を
示す透視斜視図である。 ４・・・回転部材、５・・・発光素子、６・・・受光素
子。 代理人弁理士　則　近　飛・　佑 同　　　　竹　花　喜久列 第３図 第４図 第６図 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所望の領域に所定の間隔に列設配置された複数の受光素
   子と、各々の前記受光素子と対になりそれぞれの前記受
   光素子に対して個別に光を照射する複数の発光素子と、
   この発光素子を順次点滅させ、かつ点滅させた前記発光
   素子に個有の信号を順次出力する点滅回路と、前記受光
   素子の列に沿って移動し、前記発光素子と対になる前記
   受光素子との間の光路を順次遮る遮蔽物と、とある前記
   発光素子から照射された光をその前記発光素子と対にな
   る前記受光素子が検知しない場合に、前記点滅回路から
   順次出力される各前記発光素子に個有の信号を外部に出
   力する手段とを具備してなることを特徴とする変位検出
   装置。