JPWO2006046291A1 - エンコーダ - Google Patents

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Abstract

エンコーダは、回転板、第１処理装置及び第２処理装置を備えている。回転板には、コードパターンが設けられている。コードパターンは、回転板の回転方向に互いに間隔を置いて配置された複数のスリットを有している。第１処理装置は、コードパターンに向けて光を照射する第１発光部と、コードパターンを通過した第１発光部からの光を受けることにより、回転板の回転に応じた信号を発生する第１受光部と、第１受光部からの信号を処理する第１処理回路部とを有している。第２処理装置は、コードパターンに向けて光を照射する第２発光部と、コードパターンを通過した第２発光部からの光を受けることにより、回転板の回転に応じた信号を発生する第２受光部と、第２受光部からの信号を処理する第２処理回路部とを有している。

Description

この発明は、例えば回転軸の回転速度や回転位置等を測定するためのエンコーダに関するものである。
従来、回転軸に設けられた回転符号板の符号を検出することにより、回転軸の回転速度や回転位置を測定するエンコーダが提案されている。回転符号板の符号を検出して得られたエンコーダ信号は、プリント基板に設けられた電子回路部により処理され、エンコーダ出力として外部へ導出される（特許文献１参照）。
特開平１０−１４１９９６号公報
しかし、このような従来のエンコーダでは、１つの回転符号板に対してエンコーダ出力を導出する系統が１系統だけなので、測定の信頼性を向上させるためには、複数のエンコーダを回転軸に設けなければならない。従って、コストの低減を図ることができなくなってしまい、各エンコーダを設置するためのスペースも大きくなってしまう。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、コストの低減を図ることができるとともに、信頼性の向上を図ることができることができるエンコーダを得ることを目的とする。
この発明によるエンコーダは、回転方向に互いに間隔を置いて配置された複数のスリットを有するコードパターンが設けられた回転板、コードパターンに向けて光を照射する第１発光部と、コードパターンを通過した第１発光部からの光を受けることにより、回転板の回転に応じた信号を発生する第１受光部と、第１受光部からの信号を処理する第１処理回路部とを有する第１処理装置、及びコードパターンに向けて光を照射する第２発光部と、コードパターンを通過した第２発光部からの光を受けることにより、回転板の回転に応じた信号を発生する第２受光部と、第２受光部からの信号を処理する第２処理回路部とを有する第２処理装置を備えている。
この発明の実施の形態１によるエレベータを示す構成図である。 図１のエンコーダを示す斜視図である。
以下、この発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるエレベータを示す構成図である。図において、昇降路１内には、一対のかごガイドレール２と、一対の釣合おもりガイドレール（図示せず）とが設置されている。各かごガイドレール２間には、かご３が昇降可能に配置されている。各釣合おもりガイドレール間には、釣合おもり４が昇降可能に配置されている。
昇降路１内の上部には、駆動装置である巻上機５が設けられている。巻上機５の駆動シーブ５ａには、複数本の主ロープ６が巻き掛けられている。かご３及び釣合おもり４は、各主ロープ６により昇降路１内に吊り下げられている。かご３及び釣合おもり４は、巻上機５の駆動力により、かごガイドレール２及び釣合おもりガイドレールにそれぞれ案内されながら昇降路１内を昇降される。
かご３の下部には、かご３の速度が異常になったときに動作する非常止め装置（図示せず）が設けられている。非常止め装置は、各かごガイドレール２を掴むことにより、かご３の落下を阻止するようになっている。また、昇降路１内の上部には、非常止め装置を動作させるための調速機（ガバナ）７が設けられている。さらに、昇降路１内の下部には、張り車８が設けられている。
調速機７は、回転軸９を有する調速機本体１０と、回転軸９と一体とされ、調速機本体１０に対して回転可能な調速機シーブ１１とを有している。調速機シーブ１１及び張り車８には、調速機ロープ１２が巻き掛けられている。調速機ロープ１２の一端部及び他端部は、非常止め装置の操作部（図示せず）に接続されている。調速機シーブ１１及び張り車８は、かご３の昇降に伴ってそれぞれ回転される。回転軸９には、調速機シーブ１１の回転に応じた信号を発生するエンコーダ１３が設けられている。
調速機ロープ１２は、かご３の速度が異常になったときに、調速機７により把持されるようになっている。調速機ロープ１２の移動は、調速機７による把持により停止される。これにより、かご３が調速機ロープ１２に対して移動され、非常止め装置が動作される。
昇降路１内には、エレベータの運転を制御する制御装置１４が設けられている。制御装置１４には、巻上機５及びエンコーダ１３がそれぞれ電気的に接続されている。制御装置１４は、エンコーダ１３からの情報に基づいて巻上機５の駆動を制御するようになっている。なお、昇降路１内の下部には、かご３への衝撃を緩和するためのかご用緩衝装置１５と、釣合おもり４への衝撃を緩和するための釣合おもり用緩衝装置１６とが設けられている。
図２は、図１のエンコーダ１３を示す斜視図である。図において、回転軸９には、筐体１７が軸受け１８を介して回転自在に支持されている。回転軸９の先端部は、筐体１７内に通されている。筐体１７は、回転軸９が貫通する軸貫通部１７ａと、回転軸９の軸線方向について軸貫通部１７ａに対向する対向部１７ｂと、軸貫通部１７ａ及び対向部１７ｂのそれぞれの外周部間に設けられた側部１７ｃとを有している。軸貫通部１７ａ及び対向部１７ｂは、回転軸９の軸線に対してそれぞれ垂直になっている。軸受け１８は、軸貫通部１７ａと回転軸９との間に配置されている。
回転軸９には、回転軸９と一体に回転可能な回転板１９が固定されている。回転板１９は、筐体１７内に配置されている。また、回転板１９は、回転軸９の軸線に対して垂直になっている。回転板１９には、回転軸９を囲むようにコードパターン２０が設けられている。コードパターン２０は、回転板１９の回転方向（周方向）に互いに間隔を置いて配置された複数のスリット２１を有している。各スリット２１は、回転板１９の径方向へ延びている。
筐体１７内には、回転板１９と対向部１７ｂとの間に配置された絶縁性のプリント基板２２が固定されている。プリント基板２２は、回転軸９の軸線に対して垂直になっている。
軸貫通部１７ａの内面には、それぞれ発光可能な第１発光素子（第１発光部）２３と第２発光素子（第２発光部）２４とが設けられている。なお、第１及び第２発光素子２３，２４としては、例えばＬＥＤ等が挙げられる。第１及び第２発光素子２３，２４は、コードパターン２０に向けて光をそれぞれ照射するようになっている。第１及び第２発光素子２３，２４から照射される光の方向は、回転軸９の軸線と平行になっている。また、第１及び第２発光素子２３，２４は、回転板１９の回転方向へ互いに間隔を置いて配置されている。この例では、第１及び第２発光素子２３，２４は、回転軸９の軸線に関して互いに対称位置に配置されている。
プリント基板２２には、コードパターン２０を通過した第１発光素子２３からの光を受けるための第１受光素子（第１受光部）２５と、コードパターン２０を通過した第２発光素子２４からの光を受けるための第２受光素子（第２受光部）２６とが設けられている。第１及び第２受光素子２５，２６は、光を電気信号に変換する素子である。第１及び第２受光素子２５，２６としては、例えばフォトダイオードやフォトトランジスタ等が挙げられる。第１受光素子２５は、コードパターン２０を介して第１発光素子２３に対向している。また、第２受光素子２６は、コードパターン２０を介して第２発光素子２４に対向している。
コードパターン２０は、回転板１９が回転されている際に、第１発光素子２３からの光を通過させたり遮蔽したりすることを繰り返し行うようになっている。即ち、第１発光素子２３からの光は、第１発光素子２３からみて、スリット２１の位置が第１受光素子２５の位置と一致するときにコードパターン２０を通過し、スリット２１の位置が第１受光素子２５の位置からずれているときにコードパターン２０によって遮蔽されるようになっている。これにより、第１受光素子２５は、回転板１９が回転されている際に、コードパターン２０を通して第１発光素子２３からの光を受けることにより、回転板１９の回転に応じたパルス信号を発生するようになっている。
また、コードパターン２０は、回転板１９が回転されている際に、第２発光素子２４からの光を通過させたり遮蔽したりすることを繰り返し行うようになっている。即ち、第２発光素子２４からの光は、第２発光素子２４からみて、スリット２１の位置が第２受光素子２６の位置に一致するときにコードパターン２０を通過し、スリット２１の位置が第２受光素子２６の位置からずれているときにコードパターン２０によって遮蔽されるようになっている。これにより、第２受光素子２６は、回転板１９が回転されている際にコードパターン２０を通して第２発光素子２４からの光を受けることにより、回転板１９の回転に応じたパルス信号を発生するようになっている。
プリント基板２２には、第１受光素子２５からの信号を処理する第１処理回路部２７と、第２受光素子２６からの信号を処理する第２処理回路部２８とが設けられている。即ち、第１処理回路部２７は、第１受光素子からのパルス信号を波形整形してエンコーダの出力信号とする処理を行うようになっている。また、第２処理回路部２８は、第２受光素子からのパルス信号を波形整形してエンコーダの出力信号とする処理を行うようになっている。第１及び第２処理回路部２７，２８は、互いに電気的に絶縁されている。
第１処理回路部２７と制御装置１４との間には、第１伝送線である第１ケーブル２９が電気的に接続されている。第１ケーブル２９は、第１コネクタ３０を介して第１処理回路部２７に着脱可能に接続されている。
また、第２処理回路部２８と制御装置１４との間には、第２伝送線である第２ケーブル３１が電気的に接続されている。第２ケーブル３１は、第２コネクタ３２を介して第２処理回路部２８に着脱可能に接続されている。
第１処理回路部２７から制御装置１４への出力信号の伝送、及び制御装置１４から第１処理回路部２７への電力の供給は、第１ケーブル２９を介して行われる。また、第２処理回路部２８から制御装置１４への出力信号の伝送、及び制御装置１４から第２処理回路部２８への電力の供給は、第２ケーブル３１を介して行われる。即ち、第１及び第２ケーブル２９，３１は、制御装置１４に対する電気的情報のやり取りを互いに独立して行うようになっている。
なお、第１処理装置４１は、第１発光素子２３、第１受光素子２５及び第１処理回路部２７を有している。また、第２処理装置４２は、第２発光素子２４、第２受光素子２６及び第２処理回路部２８を有している。即ち、第１処理装置４１及び第２処理装置４２は、共通の回転板１９の回転をそれぞれ独立して測定可能になっている。また、第１及び第２処理装置４１，４２は、回転板１９の回転方向へ互いに間隔を置いて配置されている。
さらに、第１及び第２処理装置４１，４２を支持するための支持体４３は、筐体１７及びプリント基板２２を有している。即ち、第１及び第２処理装置４１，４２は、共通の支持体４３に支持されている。さらにまた、エンコーダ１３は、回転板１９、第１処理装置４１及び第２処理装置４２を有している。
次に、動作について説明する。エレベータの運転時では、第１及び第２発光素子２３，２４は制御装置１４からの電力供給により常時発光している。かご３が昇降路１内を昇降されると、かご３の昇降に応じて調速機シーブ１１及び回転板１９が回転される。
回転板１９が回転されると、コードパターン２０も回転される。第１及び第２発光素子２３，２４からのそれぞれの光は、コードパターン２０の回転により、回転板１９の回転に応じた周期で、コードパターン２０を通過したりコードパターン２０により遮蔽されたりする。
第１受光素子２５では、コードパターン２０を通して第１発光素子２３からの光を受けている。従って、第１受光素子２５が第１発光素子２３からの光を受ける周期は、回転板１９の回転に応じた周期となっている。これにより、第１受光素子２５では、回転板１９の回転に応じたパルス信号が発生する。
この後、第１受光素子２５で発生したパルス信号は、第１処理回路部２７へ伝送され、第１処理回路部２７により波形整形される。この後、整形後のパルス信号がエンコーダの出力信号として第１処理回路部２７から制御装置１４へ第１ケーブル２９を介して伝送される。
一方、第２受光素子２６では、コードパターン２０を通して第２発光素子２４からの光を受けている。従って、第２受光素子２６が第２発光素子２４からの光を受ける周期は、回転板１９の回転に応じた周期となっている。これにより、第２受光素子２６でも、第１受光素子２５と同様に、回転板１９の回転に応じたパルス信号が発生する。
この後、第２受光素子２６で発生したパルス信号は、第２処理回路部２８へ伝送され、第２処理回路部２８により波形整形される。この後、整形後のパルス信号がエンコーダの出力信号として第２処理回路部２８から制御装置１４へ第２ケーブル３１を介して伝送される。
第１及び第２処理回路部２７，２８のそれぞれからの出力信号が制御装置１４に入力されると、各出力信号が独立して制御装置１４内で処理され、処理結果に基づいてエレベータの運転が制御される。
このようなエンコーダでは、第１及び第２処理装置４１，４２が共通の回転板１９の回転を測定するようになっているので、第１及び第２処理装置４１，４２のそれぞれによって、回転軸９の回転についての複数の出力信号を独立して得ることができる。従って、例えば第１処理装置４１が故障した場合であっても、第２処理装置４２により出力信号を得ることができ、エンコーダの信頼性を向上させることができる。また、第１及び第２処理装置４１，４２の測定対象が共通の回転板１９であるので、回転板１９の数を少なくすることができ、コストの低減を図ることができる。さらに、回転板１９の数が少なくなることにより、設置スペースも小さくすることができる。
また、第１及び第２処理装置４１，４２は、共通の支持体４３により支持されているので、エンコーダ全体の設置スペースをさらに小さくすることができる。特に、回転軸９の軸線方向についてのエンコーダの寸法（エンコーダの厚さ寸法）を小さくすることができる。また、回転板１９だけでなく、支持体４３の数も少なくすることができるので、コストの低減をさらに図ることができる。さらに、交換時のエンコーダの数も少なくなるので、エンコーダの交換作業にかかる時間を短縮することができる。
また、第１及び第２処理装置４１，４２は、回転板１９の回転方向へ互いに間隔を置いて配置されているので、回転軸９の軸線方向についての寸法の拡大を防止することができる。
また、第１及び第２処理装置４１，４２は、互いに電気的に絶縁されており、第１及び第２処理回路部２７，２８には、外部への電気的接続を独立して行うための第１ケーブル２９及び第２ケーブル３１がそれぞれ接続されているので、例えば第１及び第２ケーブル２９，３１を互いに独立した電源供給系統にそれぞれ接続することにより、一方の電源供給系統が故障した場合であっても、他方の電源供給系統により電力供給を行うことができ、信頼性の向上をさらに図ることができる。
なお、上記の例では、２つの処理装置４１，４２が筐体１７内に設けられているが、３つ以上の処理装置を筐体１７内に設けてもよい。この場合、各処理装置は、回転板１９の回転方向へ互いに間隔を置いて配置される。

Claims (4)

  1. 回転方向に互いに間隔を置いて配置された複数のスリットを有するコードパターンが設けられた回転板、
    上記コードパターンに向けて光を照射する第１発光部と、上記コードパターンを通過した上記第１発光部からの光を受けることにより、上記回転板の回転に応じた信号を発生する第１受光部と、上記第１受光部からの信号を処理する第１処理回路部とを有する第１処理装置、及び
    上記コードパターンに向けて光を照射する第２発光部と、上記コードパターンを通過した上記第２発光部からの光を受けることにより、上記回転板の回転に応じた信号を発生する第２受光部と、上記第２受光部からの信号を処理する第２処理回路部とを有する第２処理装置
    を備えていることを特徴とするエンコーダ。
  2. 上記第１及び第２処理装置は、共通の支持体により支持されていることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
  3. 上記第１及び第２処理装置は、上記回転板の回転方向へ互いに間隔を置いて配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンコーダ。
  4. 上記第１及び第２処理装置は、互いに電気的に絶縁されており、
    上記第１及び第２処理回路部には、外部への電気的接続を独立して行うための第１伝送線及び第２伝送線がそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のエンコーダ。


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