JPS63210621A - ロ−タリ−エンコ−ダ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、サーボ機構を有するマニピュレーターあるい
はＮＣ工作機等の位置制御やビデオレコーダー等の回転
速度の制御などを行う場合に、回転数２回転角及び座標
等をパルススケールの回転によりパルス信号化して計測
するロータリーエンコーダに関する。

〔従来の技術〕

ロータリーエンコーダには、パルススケールの回転によ
って出力される光パルス信号を検出する光学式ロータリ
ーエンコーダや、磁気パルス信号を検出する磁気式ロー
タリーエンコーダがある。

第５図は従来の光学式ロータリーエンコーダを示す斜視
図、第６図はその要部の一例を示す正面図であって、回
転数や回転角などを検出するモータ等の回転軸５０の先
端に取り付けられる円板形パルススケール５１のコード
パターンＰを挾んで両側から、スリット状投光部５２を
形成したインデックススケール５３を介して発光素子５
４と受光素子５５が対向配設されている。

そして、発光ダイオードや半導体レーザ等の発光素子５
４からインデックススケール５３のスリット状投光部５
２を通って投光される光が、コードパターンＰを形成す
る複数の透孔５６−が穿設されたパルススケール５１の
回転により断続されて光パルス信号として出力され、こ
れがフォトトランジスタ等の受光素子５５を有した信号
検出系によって検出される。

また、パルススケール５１は、検出分解能を高めるため
に大きさ及び個数などを夫々異にする透孔５６　ａ−、
５６ｂ−及び５６ｃｍを穿設して成る複数列のコードパ
ターンＰ＋、Ｐｚ及びＰ３が同心円状に形成されて、位
相の異なる複数の光パルス信号が同時に得られるように
成されている。

なお、磁気式ロータリーエンコーダの場合も、ホール素
子効果によって検出可能な複数の磁化された磁性体を、
円板形のパルススケールの表面にクロストークを生じな
い一定間隔で同心円状に設けて成る複数列のコードパタ
ーンを形成するようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、近時においては、マニピュレーターの高性能
化、信頼性の向上などの要請から、ロータリーエンコー
ダの検出分解能をより一層の高めると同時に、これを小
型化することが切望されている。

しかしなから、従来におけるロータリーエンコーダはそ
のパルススケールが円板形に成形されているから、検出
分解能を高めるためにコードパターンの列数を増やそう
とした場合には必然的にパルススケールの径を大きくせ
ざるを得す、ロータリーエンコーダ全体が大型化して小
型化の要請に相反してしまうこととなる。

また、数千、敵方パルスを得るパルススケールにあって
は、光を透過する極細のスリットや、光を反射するエツ
チング溝などで成る多数のコードを高密度で設けたコー
ドパターンを作らなければならないが、当該パルススケ
ールが円板形の場合には各コードを一定の間隔で放射状
に並べると同時に、全体を真円状に並べるように形成し
なげればならないから、非常に高度の加工技術が要求さ
れ、ロータリーエンコーダの製造コストが著しく高くな
るという火点があった。

更に、円板形のパルススケールは、当然のことなから中
心側に向かうに従って径が小さくなるから、中心側には
パルス数の多いコードパターン列を形成することができ
ないという制約を受ける。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明は、パルススケールの回転によって出力さ
れるパルス信号を検出する信号検出系を備えたロータリ
ーエンコーダにおいて、その検出分解能の向上と小型化
の要請を同時に充たすことができ、しかも簡単な加工に
より多数のコードを高密度に設けた高精度のコードパタ
ーンが得られるロータリーエンコーダを提供することを
目的とし、この目的を達成するために、パルススケール
が円筒形に成形されて、その周面に前記パルス信号を得
るコードパターンが形成されていることを特徴とするも
のである。

〔作用〕

本発明によれば、円筒形に成形されたパルススケールの
長手方向に沿ってコードパターン列を増設することがで
きるから、従来の円板形パルススケールのように径を大
きくすることなく検出分解能を高めることができると同
時に、数千、敵方のコードを設けたパルス数の多いコー
ドパターン列を幾らでも増設することができる。また、
本発明に係るパルススケールは、コード数の多い細密な
コードパターンを方形平板に形成した後、当該平板を円
筒形に成形するだけで簡単に製作することができるから
、従来のように各コードを放射状に並べ且つ真円状に並
べたコードパターンを形成させる高度な加工技術が不要
となり、製造コストを大幅に低減することができる。

また、パルススケールが円筒形に成形されているから、
当該パルススケール内に発光素子や受光素子等の信号検
出系を収容配設すれば、ロータリーエンコーダ全体を大
幅に小型化することができる。

〔実施例Ｉ〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明す
る。

第１図は本発明によるロータリーエンコーダの一例を一
部切欠して示す正面図、第２図はその側面から見た断面
図である。

本例においては、パルススケールの回転によって出力さ
れる光パルス信号を検出する信号検出系を備えた光学式
ロータリーエンコーダを示し、回転速度や回転角等を検
出する被検体となるモータなどの回転軸１の先端に取り
付けられるパルススケール２が円筒形に成形されて、そ
の周面２ａに光パルス信号を得る複数列のコードパター
ンＰ＋。

Ｐ　２．　Ｐ　ｘ、’−−−’Ｐ　’ｓが形成されてい
る。

パルススケール２は、例えば可撓性のある方形平板にコ
ード３ａ＋　　３　ｂ＋　　３　ｃ・−３Ｎとなる一又
は二以上の各種透孔を穿設して各コードパターンＰ、、
Ｐ、、Ｐ、、・−Ｐ、を形成した後、当該平板を筒形に
成形して製作したり、あるいは透明なプラスチックバイ
ブの表面にコード３ａ、３ｂ、３ｃ・−の部分のみを透
明部として残し、他の部分に光を遮蔽する塗装を施すな
どして製作される。

また、円筒形のパルススケール２内の中空部には、前記
の如くコード３ａ、３ｂ、３（−・が透孔や透明部等の
透光部で形成された各コードパターンＰ　１．　Ｐ　ｚ
、　Ｐ　３．’−’−を介して受光素子４ａ、４ｂ。

４　ｃ　・−４Ｎに投光する発光素子５ａ、５ｂ、５ｃ
ｍ−−’５ｓが配設されている。

発光素子５ａ、５ｂ、５ｃ・−・・は、パルススケニル
２内に同心状に配して固定された円筒形の光遮蔽カバー
６内に配設され、発光素子５ａ、５ｂ。

５ｃｍの光が当該カバー６の長手方向に沿って形成され
た一条のスリット状投光部７を通ってパルススケール２
の外側に対向配設された各受光素子４ａ、４ｂ、４ｃｍ
・に投光されるように成されている。

これにより、スリット状投光部７を通って放射される発
光素子５　ａ、　　５　ｂ、　　５　ｃ−からの光が、
回転数や回転角を検出する回転軸１に取り付けられて回
転するパルススケール２の周面に形成された各コードパ
ターンＰ　＋、　Ｐ　ｚ、　Ｐ　’ｘ、’−の夫々のコ
ード３　ａ、　　３　ｂ、　　３　ｃ−で断続されて各
種の光パルス信号が出力され、これら各光パルス信号が
夫々受光素子４ａ、４ｂ、４ｃ・・−・に受光されて検
出される。

このように、本発明によれば、パルススケール２が円筒
形に成形されて、その周面２ａにコードパターンＰ　Ｉ
、　Ｐ　ｚ、　Ｐ　ｘ、・・−を形成することとしてい
るから、当該パルススケール２の径を大きくすることな
く、その長手方向に沿って多数のコードパターン列を増
設して検出分解能を高めることができると同時に、数千
、敵方の微細なコードを設けたパルス数の多いコードパ
ターン列を幾らでも増設することができる。また、パル
ススケール２を方形平板によって筒形に成形する場合に
は、当該平板の状態で各コードパターンＰ　＋、　Ｐ　
ｚ、　Ｐ　ｙ、’−を形成する多数の細密なコードを夫
々紺−列又は横一列に形成した後に、円筒形に成形すれ
ばよいから、従来のように高度な加工技術によって多数
の細密なコードを放射状に並べ且つ真円状に並べるよう
に形成する必要がなく、したがって非常に簡単な加工に
よって安価に製造することができる。

また、パルススケール２が円筒形に成形されているから
、当該パルススケール２内の中空部に発光素子５ａ、５
ｂ、５ｃｍ・を配設してロータリーエンコーダ全体を小
型化することができる。

特に、発光素子５ａ、５ｂ、５ｃｍ・の光電受光素子４
ａ、４ｂ、４ｃに導くインデックススケールとなる光遮
蔽カバー６をパルススケール２内に配すると、ロータリ
ーエンコーダをより小型化できる。

なお、本発明は、インデックススケールをパルススケー
ル２の外側に設ける場合であっても勿論よい。

〔実施例■〕

次に、第３図は本発明の他の実施例を示す断面図であっ
て、円筒形に成形されたパルススケール２の内周面に、
コード３Ｎとなる複数の光反射部を形成して成るコード
パターン列、等を始め、一又は二以上の光反射部で各コ
ードを形成したコードパターンが複数列設けられている
。

この光反射部は、アルミ箔等を貼付して形成することが
できるし、コード数が多い場合にはエツチング溝によっ
て形成することもできる。

そして、パルススケール２内の中空部には、発光素子５
Ｎから放射されて光反射部（３８）で反射された光をパ
ルススケール２内に配設した受光素子４．４に投光する
ハーフミラ−８が設けられている。即ち、ハーフミラ−
８を透過してパルススケール２の内周面に放射される各
発光素子からの光が、回転するパルススケール２の各コ
ードパターンで断続的に反射されて光パルス信号が出力
され、この光パルス信号かハーフミラ−８に反射されて
各受光素子で検出される。

この場合には、発光素子のみならず、受光素子等の信号
検出系もパルススケール２内の中空部に収容配設される
から、ロータリーエンコーダ全体をより小型化すること
ができる。

〔実施例■］ 次に、第４図は本発明の更に他の実施例を示す断面図で
あって、円筒形に成形されたパルススケ−ル２内の中空
部に、パルススケール２の外側に配設された発光素子５
Ｎからの光を透孔や透明部等の透光部で成るコードパタ
ーンＰＮを介して受光する受光素子４Ｎが配設されてい
る。

パルススケール２内に設けられた受光素子４Ｎは、当該
パルススケール２の外側に配設されたインデックススケ
ール９のスリット状投光部１０を介して発光素子５Ｎと
対向せられている。

しかして、スリット状投光部１０を通ってパルススケー
ル２の外周面に照射される発光素子５Ｎからの光が、回
転するパルススケール２の周面２ａに形成されたコード
パターンＰ、で断続されて光パルス信号が出力され、こ
の光パルス信号がパルススケール２内に設けた受光素子
４８によって検出される。

この場合も、パルススケール２内の中空部に受光素子４
Ｎ等の信号検出系を収容配設してロータリーエンコーダ
が小型化される。

なお、図示は省略するが、本発明においては、受光素子
と発光素子をパルススケールの外側に配設すると共に、
パルススケールの外周面にアルミ箔やエツチング溝等の
光反射部で成るコードパターンを形成し、回転するパル
ススケールの外周面で反射される発光素子からの光をパ
ルススケールの外側に設けた受光素子に投光するように
してもよい。

また、上記各実施例では、光学式ロータリーエンコーダ
の例について説明したが、本発明はこれに限らず、円筒
形に成形されたパルススケールの内周面又は外周面にホ
ール素子効果による検出が可能な一又は二以上の磁化さ
れた磁性体から成るコードパターンを形成した磁気式ロ
ータリーエンコーダであってもよいし、あるいは円筒形
パルススケールの内周面又は外周面に導電体等で成るコ
ードパターンを形成すると共に、回転するパルススケー
ルのコードパターンに摺接する電気ブラシ等の接触子に
より電気抵抗値の変化を検出する電気式ロータリーエン
コーダであってもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によるロータリーエンコーダ
は、パルススケールの径を大きくすることなく、その検
出分解能を高めることができると同時にパルス数の多い
コードパターン列を幾らでも増設することができるとい
う優れた効果がある。

また、パルス数の多いコードパターンを簡単に形成する
ことができるから、高度な加工技術を不要にして製造コ
ストを大幅に低減することができると同時に加工精度も
向上させることができるという効果がある。

更に、パルススケール内に発光素子や受光素子等の信号
検出系を収容配設して、ロータリーエンコーダ全体を大
幅に小型化することができるという従来にない大変価れ
た効果があり、近時における小型化の要請に応え得るも
のとして極めて有用性の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるロータリーエンコーダの一例を一
部切欠して示す正面図、第２図はその側面から見た断面
図、第３図及び第４図は夫々本発明の他の実施例を示す
断面図、第５図は従来のロータリーエンコーダを示す斜
視図、第６図はその要部の一例を示す正面図である。 符号の説明 １・−［転輪、２・−パルススケール、２ａ−・−パル
ススケールの周面、３　ａ、　　３　ｂ、　　３　Ｃ，
３Ｎ−コード（透孔や透明部等の透光部、光反射部）、
４ａ。 ４　ｂ、　　４　Ｃ，４Ｎ−”受光素子、５ａ、５ｂ、
５ｃ。 ５Ｎ＝・−発光素子、６・−光遮蔽カバー、７・−スリ
ット状投光部、８−ハーフミラ−１１０・−スリット状
投光部、Ｐｌ、Ｐｚ　、Ｐ：＋　、ＰＭ・・−コードパ
ターン。 第１図 第３　図

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. （１）パルススケールの回転によって出力されるパルス
   信号を検出する信号検出系を備えたロータリーエンコー
   ダにおいて、前記パルススケールが円筒形に成形されて
   、その周面に前記パルス信号を得るコードパターンが形
   成されていることを特徴とするロータリーエンコーダ。
2. （２）前記コードパターンが複数列形成されている前記
   特許請求の範囲第１項記載のロータリーエンコーダ。
3. （３）前記コードパターンが、前記パルススケールの周
   面に形成された一又は二以上の透光部から成る前記特許
   請求の範囲第１項及び第２項記載のロータリーエンコー
   ダ。
4. （４）前記コードパターンが、前記パルススケールの外
   周面に形成された一又は二以上の光反射部から成る前記
   特許請求の範囲第１項及び第２項記載のロータリーエン
   コーダ。
5. （５）前記コードパターンが、前記パルススケールの内
   周面に形成された一又は二以上の光反射部から成る前記
   特許請求の範囲第１項及び第２項記載のロータリーエン
   コーダ。
6. （６）前記コードパターンが、ホール素子効果による検
   出が可能な一又は二以上の磁化された磁性体から成る前
   記特許請求の範囲第１項及び第２項記載のロータリーエ
   ンコーダ。
7. （７）パルススケールの回転によって出力される光パル
   ス信号を検出する信号検出系を備えたロータリーエンコ
   ーダにおいて、前記パルススケールが円筒形に成形され
   て、その周面に光パルス信号を得るコードパターンが形
   成されると共に、当該パルススケール内の中空部には前
   記コードパターンを介して受光素子に投光する発光素子
   が配設されていることを特徴とするロータリーエンコー
   ダ。
8. （８）前記コードパターンが複数列形成されている前記
   特許請求の範囲第７項記載のロータリーエンコーダ。
9. （９）前記コードパターンが前記パルススケールの周面
   に形成された一又は二以上の透光部から成り、前記発光
   素子が前記パルススケールの外側に配設されたスリット
   状投光部を介して受光素子と対向せられている前記特許
   請求の範囲第７項及び第８項記載のロータリーエンコー
   ダ。
10. （１０）前記コードパターンが前記パルススケールの周
    面に形成された一又は二以上の透光部から成り、前記発
    光素子が前記パルススケール内に同心状に配して固定さ
    れた筒形の光遮蔽カバー内に配設されて、当該発光素子
    の光が前記光遮蔽カバーの長手方向に沿って形成された
    一条のスリット状投光部を通って前記パルススケールの
    外側に対向配設された受光素子に投光される前記特許請
    求の範囲第７項乃至第８項記載のロータリーエンコーダ
    。
11. （１１）前記コードパターンが前記パルススケールの内
    周面に形成された一又は二以上の光反射部から成り、前
    記発光素子の光が前記光反射部で反射して前記パルスス
    ケール内に設けた受光素子に投光される前記特許請求の
    範囲第７項及び第８項記載のロータリーエンコーダ。
12. （１２）パルススケールの回転によって出力される光パ
    ルス信号を検出する信号検出系を備えたロータリーエン
    コーダにおいて、前記パルススケールが円筒形に成形さ
    れて、その周面に光パルス信号を得るコードパターンが
    形成されると共に、当該パルススケール内の中空部には
    パルススケールの外側に配設された発光素子からの光を
    前記コードパターンを介して受光する受光素子が配設さ
    れていることを特徴とするロータリーエンコーダ。
13. （１３）前記コードパターンが複数列形成されている前
    記特許請求の範囲第１２項記載のロータリーエンコーダ
    。
14. （１４）前記コードパターンが前記パルススケールの周
    面に形成された一又は二以上の透光部から成り、前記受
    光素子が前記パルススケールの外側に配設されたスリッ
    ト状投光部を介して発光素子と対向せられている前記特
    許請求の範囲第１２項及び第１３項記載のロータリーエ
    ンコーダ。