JPWO2016079795A1 - ロータリエンコーダ - Google Patents

Abstract

ロータリエンコーダは、第一コードパターン２６ａと第二コードパターン２６ｂとが形成された回転スリット板２５と、第一コードパターン２６ａに向けて光を照射する第一投光素子２２ａと、第一回転スリット２７ａを通過した第一投光素子２２ａからの光を受光し、信号を発生させる第一受光素子２３ａ、２４ａと、第一受光素子２３ａ、２４ａからの信号を処理し、処理後の信号を外部に出力する第一信号処理部と、第二コードパターン２６ｂに向けて光を照射する第二投光素子２２ｂと、第二回転スリット２７ｂを通過した第二投光素子２２ｂからの光を受光し、信号を発生させる第二受光素子２３ｂ、２４ｂと、第二受光素子２３ｂ、２４ｂからの信号を処理し、処理後の信号を外部に出力する第二信号処理部と、を備えたものである。

Description

本発明は、たとえば回転軸の回転速度や回転位置等を測定するためのロータリエンコーダに関し、特に測定の信頼性の向上に関するものである。

従来、回転軸に設けられた回転スリット板のコードパターン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ロータリエンコーダが提案されている。近年、この種のロータリエンコーダはエレベータのガバナ装置等に用いられているが、このような用途では安全性に関わることから高い信頼性が要求される。そして、信頼性を向上させるために、複数のロータリエンコーダを設けることが考えられるが、それだとコストが高くなってしまい、各ロータリ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。

そこで、独立した２系統の投受光素子および信号処理部を含んだロータリエンコーダが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
特許文献１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スリット板を備えている。さらに、その回転スリット板のコードパターンに向けて光を照射する投光素子、投光素子からの光を受けることにより回転スリット板の回転に応じた信号を発生する受光素子、および、受光素子からの信号を処理する信号処理部を、２系統備えている。

そして、その２系統が共通の回転スリット板の共通のコードパターンを測定することにより、２つの出力信号を独立して得ることができる。そのため、たとえば１系統が故障した場合であっても、もう１系統により正常な出力信号を得ることができ、ロータリエンコーダの信頼性を向上させることができる。また、２系統の測定対象が共通の回転スリット板であるので、回転スリット板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、回転スリット板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。

国際公開第２００６／０４６２９１号

しかし、特許文献１では２系統が共通の回転スリット板の共通のコードパターンを測定しているため、コードパターンに外来固形物が付着した場合は２系統とも異常が発生してしまい、信頼性を向上させることができないという課題があった。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、コストを抑えつつ信頼性を向上させることができるロータリエンコーダを提供することを目的としている。

本発明に係るロータリエンコーダは、回転方向に互いに間隔を置いて配置された複数の第一回転スリットを有する第一コードパターンと、前記第一コードパターンよりも半径方向内側に回転方向に互いに間隔を置いて配置された前記第一回転スリットと同数の第二回転スリットとを有する第二コードパターンと、が形成された回転スリット板と、前記第一コードパターンに向けて光を照射する第一投光素子と、前記第一回転スリットを通過した前記第一投光素子からの光を受光し、前記回転スリット板の回転に応じた信号を発生させる第一受光素子と、前記第一受光素子からの信号を処理し、処理後の信号を外部に出力する第一信号処理部と、前記第二コードパターンに向けて光を照射する第二投光素子と、前記第二回転スリットを通過した前記第二投光素子からの光を受光し、前記回転スリット板の回転に応じた信号を発生させる第二受光素子と、前記第二受光素子からの信号を処理し、処理後の信号を外部に出力する第二信号処理部と、を備えたものである。

本発明に係るロータリエンコーダによれば、共通の回転スリット板の別々のコードパターンから２つの出力信号を独立して得る構成になっているため、一方のコードパターンに外来固形物が付着した場合でも、他方のコードパターンから正常な出力信号を得ることができるため、コストを抑えつつ信頼性を向上させることができる。

本発明の実施の形態１に係るロータリエンコーダが用いられたエレベータの構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態１に係るロータリエンコーダの構成を示す断面概略図である。 本発明の実施の形態１に係るロータリエンコーダの機構的な構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態１に係るロータリエンコーダによるＡ相とＢ相との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るロータリエンコーダの内部構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態２に係るロータリエンコーダの固定スリット板（第一系統に用いた場合）を示す図である。 本発明の実施の形態２に係るロータリエンコーダの固定スリット板（第二系統に用いた場合）を示す図である。 本発明の実施の形態２に係るロータリエンコーダの回転スリット板に対する固定スリット板の配置を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るロータリエンコーダ２０が用いられたエレベータの構成を示す概略図である。
図１に示すように昇降路１内には、かごガイドレール２と、おもりガイドレール（図示せず）と、かごガイドレール２に沿って昇降可能なかご３と、おもりガイドレールに沿って昇降可能なおもり４と、が配置されている。

昇降路１内の下部には、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６には、複数本の主ロープ７が巻き掛けられている。かご３およびおもり４は、各主ロープ７により昇降路１内に吊り下げられている。かご３およびおもり４は、巻上機５の駆動力により、かごガイドレール２および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内を昇降する。

かごガイドレール２とかご３との間には、かご３の速度が異常になったときに動作する非常ブレーキ１４が設けられている。非常ブレーキ１４は、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内の下部には、非常ブレーキ１４を動作させるための調速機（ガバナ）８が設けられている。さらに、昇降路１内の上部には、張り車９が設けられている。

調速機８は、回転軸１１を有する調速機本体１０と、回転軸１１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１２とを有している。調速機シーブ１２および張り車９には、調速機ロープ１３が巻き掛けられている。調速機ロープ１３は調速機シーブ１２に取り付けられたテンションウェイト１５によって張力が与えられている。調速機ロープ１３の一端部および他端部は、非常ブレーキ１４の操作部（図示せず）に接続されている。調速機シーブ１２および張り車９は、かご３の昇降に伴ってそれぞれ回転する。回転軸１１には、調速機シーブ１２の回転に応じた信号を発生させるロータリエンコーダ２０が設けられている。

調速機ロープ１３は、かご３の速度が異常になったときに、調速機８により把持されるようになっている。調速機ロープ１３の移動は、調速機８による把持により停止する。これにより、かご３が調速機ロープ１３に対して移動し、非常ブレーキ１４が動作する。

昇降路１内には、エレベータの運転を制御する制御装置１６が設けられている。制御装置１６には、巻上機５およびロータリエンコーダ２０がそれぞれ電気的に接続されている。制御装置１６は、ロータリエンコーダ２０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（図示せず）と、おもり４への衝撃を緩和するためのおもり用緩衝装置（図示せず）とが設けられている。

なお、本実施の形態１ではロータリエンコーダ２０をエレベータに用いているが、それに限定されず、その他ロボットや情報機器等の様々な用途で用いることができる。

図２は、本発明の実施の形態１に係るロータリエンコーダ２０の構成を示す断面概略図、図３は、本発明の実施の形態１に係るロータリエンコーダ２０の機構的な構成を示す概略図である。

なお、本実施の形態１ではインクリメンタル型、光学式、中空軸形、および、２相タイプのロータリエンコーダ２０に適用して説明するが、本発明はインクリメンタル型に限定されず、アブソリュート型のロータリエンコーダに同様に適用することができる。また、本発明は中空軸形に限定されず、シャフト形に同様に適用することができる。また、本発明は光学式に限定されず、磁気式等のロータリエンコーダに同様に適用することができる。また、本発明は２相タイプに限定されず、３相等のロータリエンコーダに同様に適用することができる。

また、本実施の形態１に係るロータリエンコーダ２０は、独立した２系統の投受光素子（投光素子、受光素子）および信号処理部（処理回路、出力回路）を含んだ構成となっている。

本実施の形態１に係るロータリエンコーダ２０は、図２に示すようにスピンドル４０が略円環状に形成され、その中央部には軸受け４１が設けられている。この軸受け４１には、検査対象である回転軸１１に連結されて回転する中空軸２１が回転自在に支持されている。また、中空軸２１の一端には、中空軸２１と一体に回転可能な回転スリット板２５が取り付けられている。

回転スリット板２５には、図３に示すように第一コードパターン２６ａおよび第二コードパターン２６ｂがそれぞれ中空軸２１を囲むように形成されている。この第一コードパターン２６ａと第二コードパターン２６ｂとは、別々のコードパターンであり、第一コードパターン２６ａは第二コードパターン２６ｂよりも半径方向外側に位置し、第二コードパターン２６ｂは第一コードパターン２６ａよりも半径方向内側に位置している。

また、第一コードパターン２６ａは回転スリット板２５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第一回転スリット２７ａを有しており、各第一回転スリット２７ａは、回転スリット板２５の径方向へ延びている。同様に、第二コードパターン２６ｂは回転スリット板２５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第二回転スリット２７ｂを有しており、各第二回転スリット２７ｂは、回転スリット板２５の径方向へ延びている。

なお、後述するが、第一コードパターン２６ａと第二コードパターン２６ｂとはそれぞれ別系統で用いられており、２系統で同じ分解能にするため、半径方向外側の第一コードパターン２６ａの第一回転スリット２７ａと、半径方向内側の第二コードパターン２６ｂの第二回転スリット２７ｂの数（総面積）とを同じにする必要がある。

第一回転スリット２７ａと第二回転スリット２７ｂとの数（総面積）が同じである場合、回転スリット板２５の円周長において半径方向内側よりも半径方向外側の方が長くなるため、半径方向内側の第二コードパターン２６ｂの第二回転スリット２７ｂ間隔よりも半径方向外側の第一コードパターン２６ａの第一回転スリット２７ａ間隔を広くする必要がある。そのため、第一コードパターン２６ａと第二コードパターン２６ｂとでは回転スリット間隔が異なる。

また、第一コードパターン２６ａと第二コードパターン２６ｂとは、第一コードパターン２６ａの第一回転スリット２７ａの半径方向内側の端部２７ａ１と第二コードパターン２６ｂの第二回転スリット２７ｂの半径方向外側の端部２７ｂ１とが半径方向に所定の間隔が空くように形成されている。
ここで、本実施の形態１に係るロータリエンコーダ２０は、ＪＩＳ（日本工業規格）Ｃ０９２０で規定された保護等級ＩＰ１Ｘ〜ＩＰ６Ｘのいずれかを満たす保護構造を有している。

そして、上記所定の間隔は、ロータリエンコーダ２０の保護等級がＩＰ１Ｘ〜ＩＰ４Ｘである場合、その等級に規定される外来固形物の最大直径以上である。つまり、ロータリエンコーダ２０の内部に侵入した外来固形物がどちらかのコードパターンに付着して回転スリットが遮られた場合でも、他方のコードパターンには外来固形物が届かないため回転スリットは遮られず影響を受けない間隔である。

たとえばロータリエンコーダ２０の保護等級がＩＰ４Ｘである場合、直径１ｍｍより大きい外来固形物に対しては保護される（つまり、直径１ｍｍより大きい外来固形物はロータリエンコーダ２０の内部に侵入しない）ため、第一コードパターン２６ａの第一回転スリット２７ａの半径方向内側の端部２７ａ１と第二コードパターン２６ｂの第二回転スリット２７ｂの半径方向外側の端部２７ｂ１との間隔は、少なくとも１ｍｍ以上に定められる。

スピンドル４０に形成された第一凹所４０ａには、回転スリット板２５の第一コードパターン２６ａに向けて光を照射し、第一コードパターン２６ａの第一回転スリット２７ａから光を通過させる第一投光素子２２ａが配置されている。
また、回転スリット板２５と対向する位置には、第一投光素子２２ａからの光を絞る第一固定スリット２９ａが形成された第一固定スリット板２８ａが配置されている。
また、スピンドル４０に取り付けられるプリント基板３０には、第一コードパターン２６ａの第一回転スリット２７ａおよび第一固定スリット板２８ａの第一固定スリット２９ａを通過した光を受光する第一受光素子２３ａ、２４ａが設けられている。

さらに、スピンドル４０に形成された第二凹所４０ｂには、回転スリット板２５の第二コードパターン２６ｂに向けて光を照射し、第二コードパターン２６ｂの第二回転スリット２７ｂから光を通過させる第二投光素子２２ｂが配置されている。
また、回転スリット板２５と対向する位置には、第二投光素子２２ｂからの光を絞る第二固定スリット２９ｂが形成された第二固定スリット板２８ｂが配置されている。
また、スピンドル４０に取り付けられるプリント基板３０には、第二コードパターン２６ｂの第二回転スリット２７ｂおよび第二固定スリット板２８ｂの第二固定スリット２９ｂを通過した光を受光する第二受光素子２３ｂ、２４ｂが設けられている。
そして、それらは略カップ状のカバー４２で覆われている。

第一固定スリット板２８ａは、それぞれ間隔を置いて配置された複数の第一固定スリット２９ａが第一コードパターン２６ａと対向するようにして、回転スリット板２５と第一受光素子２３ａ、２４ａとの間に配置されている。また、第二固定スリット板２８ｂは、それぞれ間隔を置いて配置された複数の第二固定スリット２９ｂが第二コードパターン２６ｂと対向するようにして、回転スリット板２５と第二受光素子２３ｂ、２４ｂとの間に配置されている。

また、第一投光素子２２ａ、第一固定スリット板２８ａ、および第一受光素子２３ａ、２４ａと、第二投光素子２２ｂ、第二固定スリット板２８ｂ、および第二受光素子２３ｂ、２４ｂとは、回転スリット板２５の回転方向（周方向）へ互いに間隔を置いて配置される。
本実施の形態１では、第一投光素子２２ａ、第一固定スリット板２８ａ、および第一受光素子２３ａ、２４ａと、第二投光素子２２ｂ、第二固定スリット板２８ｂ、および第二受光素子２３ｂ、２４ｂとは、図３に示すように中空軸２１を中心にほぼ対象となる位置に設けられているが、それに限定されるものではない。

なお、第一固定スリット板２８ａの各第一固定スリット２９ａは、第一コードパターン２６ａの各第一回転スリット２７ａとほぼ同一形状であるが、大きさは第一回転スリット２７ａよりも小さくなっている。同様に、第二固定スリット板２８ｂの各第二固定スリット２９ｂは、第二コードパターン２６ｂの各第二回転スリット２７ｂとほぼ同一形状であるが、大きさは第二回転スリット２７ｂよりも小さくなっている。

図４は、本発明の実施の形態１に係るロータリエンコーダ２０によるＡ相とＢ相との関係を示す図である。
第一固定スリット板２８ａの第一固定スリット２９ａは、第一コードパターン２６ａの第一回転スリット２７ａを通過した第一投光素子２２ａからの光を電気角で順次９０度ずつずれさせて第一受光素子２３ａでＡ相の光信号を受光し、第一受光素子２４ａでＢ相の光信号を受光し、これらＡ相とＢ相の光信号を図４で示すような電気的な信号に変換するようになっている。同様に、第二固定スリット板２８ｂの第二固定スリット２９ｂは、第二コードパターン２６ｂの第二回転スリット２７ｂを通過した第二投光素子２２ｂからの光を電気角で順次９０度ずつずれさせて第二受光素子２３ｂでＡ相の光信号を受光し、第二受光素子２４ｂでＢ相の光信号を受光し、これらＡ相とＢ相の光信号を図４で示すような電気的な信号に変換するようになっている。

また、第一固定スリット板２８ａおよび第二固定スリット板２８ｂは上記のように用いられるため、第一固定スリット板２８ａの第一固定スリット２９ａ間隔は第一コードパターン２６ａの第一回転スリット２７ａ間隔と合わせる必要があり、第二固定スリット板２８ｂの第二固定スリット２９ｂ間隔は第二コードパターン２６ｂの第二回転スリット２７ｂ間隔と合わせる必要がある。そのため、第二固定スリット板２８ｂの第二固定スリット２９ｂ間隔よりも第一固定スリット板２８ａの第一固定スリット２９ａ間隔の方が広くなっており、第一固定スリット板２８ａと第二固定スリット板２８ｂとでは固定スリット間隔は異なる。

なお、本実施の形態１では、第一固定スリット板２８ａは回転スリット板２５と第一受光素子２３ａ、２４ａとの間、第二固定スリット板２８ｂは回転スリット板２５と第二受光素子２３ｂ、２４ｂとの間にそれぞれ配置されているとしたが、これに限定されず、第一固定スリット板２８ａは回転スリット板２５と第一投光素子２２ａとの間、第二固定スリット板２８ｂは回転スリット板２５と第二投光素子２２ｂとの間にそれぞれ配置してもよい。

ロータリエンコーダ２０には、上記光信号の単位時間当たりの数から回転速度を判定することができる。また、たとえばＡ相とＢ相の光信号のバイナリコードで、Ａ相光信号「０」、Ｂ相光信号「０」の組み合わせでは「０」、Ａ相光信号「１」、Ｂ相光信号「０」の組み合わせでは「２」、Ａ相光信号「１」、Ｂ相光信号「１」の組み合わせでは「３」、Ａ相光信号「０」、Ｂ相光信号「１」の組み合わせでは「１」とし、そのバイナリコードの変化順序から回転方向を判定することができる。

なお、第一投光素子２２ａおよび第二投光素子２２ｂとしては、たとえばＬＥＤ等が挙げられ、第一受光素子２３ａ、２４ａおよび第二受光素子２３ｂ、２４ｂとしては、たと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。

第一コードパターン２６ａは、回転スリット板２５が回転している間に、第一投光素子２２ａ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。また、第二コードパターン２６ｂは、回転スリット板２５が回転している間に、第二投光素子２２ｂ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。

すなわち、第一投光素子２２ａからの光は、第一投光素子２２ａからみて、第一コードパターン２６ａの第一回転スリット２７ａの位置が第一受光素子２３ａ、２４ａの位置と一致するときに第一コードパターン２６ａを光が通過し、第一コードパターン２６ａの第一回転スリット２７ａの位置が第一受光素子２３ａ、２４ａの位置からずれているときに第一コードパターン２６ａによって光が遮蔽されるようになっている。
これにより、第一受光素子２３ａ、２４ａは、回転スリット板２５が回転している間に、第一コードパターン２６ａを通して第一投光素子２２ａからの光を受けることにより、回転スリット板２５の回転に応じたパルス信号を発生させるようになっている。

同様に、第二投光素子２２ｂからの光は、第二投光素子２２ｂからみて、第二コードパターン２６ｂの第二回転スリット２７ｂの位置が第二受光素子２３ｂ、２４ｂの位置と一致するときに第二コードパターン２６ｂを光が通過し、第二コードパターン２６ｂの第二回転スリット２７ｂの位置が第二受光素子２３ｂ、２４ｂの位置からずれているときに第二コードパターン２６ｂによって光が遮蔽されるようになっている。
これにより、第二受光素子２３ｂ、２４ｂは、回転スリット板２５が回転している間に、第二コードパターン２６ｂを通して第二投光素子２２ｂからの光を受けることにより、回転スリット板２５の回転に応じたパルス信号を発生させるようになっている。

図５は、本発明の実施の形態１に係るロータリエンコーダ２０の内部構成を示す概略図である。
ロータリエンコーダ２０のプリント基板３０には、図５に示すように第一受光素子２３ａ、２４ａからの信号を処理する第一処理回路３１ａと、第一処理回路３１ａで処理した信号を外部に出力する第一出力回路３２ａと、第一処理回路３１ａおよび第一出力回路３２ａに電源を供給する第一電源回路３３ａとが設けられている。

すなわち、第一処理回路３１ａは、第一受光素子２３ａ、２４ａからのパルス信号を増幅し、波形整形してロータリエンコーダ２０の第一系統２０ａの出力信号とする処理を行うようになっており、第一出力回路３２ａは、第一系統２０ａの出力信号を電気的に接続される伝送線を介して外部に出力するようになっている。

ここで、ロータリエンコーダ２０の第一系統２０ａは、少なくとも、第一投光素子２２ａと、第一固定スリット板２８ａと、第一受光素子２３ａ、２４ａと、第一処理回路３１ａと、第一出力回路３２ａと、第一電源回路３３ａとで構成されている。
なお、第一処理回路３１ａおよび第一出力回路３２ａは、本発明の「第一信号処理部」に相当する。

また、ロータリエンコーダ２０のプリント基板３０には、第二受光素子２３ｂ、２４ｂからの信号を処理する第二処理回路３１ｂと、第二処理回路３１ｂで処理した信号を外部に出力する第二出力回路３２ｂと、第二処理回路３１ｂおよび第二出力回路３２ｂに電源を供給する第二電源回路３３ｂとが設けられている。

すなわち、第二処理回路３１ｂは、第二受光素子２３ｂ、２４ｂからのパルス信号を増幅し、波形整形してロータリエンコーダ２０の第二系統２０ｂの出力信号とする処理を行うようになっており、第二出力回路３２ｂは、第二系統２０ｂの出力信号を電気的に接続される伝送線を介して外部に出力するようになっている。

ここで、ロータリエンコーダ２０の第二系統２０ｂは、少なくとも、第二投光素子２２ｂと、第二固定スリット板２８ｂと、第二受光素子２３ｂ、２４ｂと、第二処理回路３１ｂと、第二出力回路３２ｂと、第二電源回路３３ｂとで構成されている。
なお、第二処理回路３１ｂおよび第二出力回路３２ｂは、本発明の「第二信号処理部」に相当する。

また、第一受光素子２３ａ、２４ａ、第一処理回路３１ａ、第一出力回路３２ａ、および第一電源回路３３ａと、第二受光素子２３ｂ、２４ｂ、第二処理回路３１ｂ、第二出力回路３２ｂ、および第二電源回路３３ｂとは、互いに電気的に絶縁されている。
なお、本実施の形態１では、第一受光素子２３ａ、２４ａ、第一処理回路３１ａ、第一出力回路３２ａ、および第一電源回路３３ａと、第二受光素子２３ｂ、２４ｂ、第二処理回路３１ｂ、第二出力回路３２ｂ、および第二電源回路３３ｂとは、同一のプリント基板３０に設けられる構成としたが、それに限定されず、それぞれ別体のプリント基板に設けられる構成としてもよい。

第一出力回路３２ａと制御装置１６との間には、第一伝送線である第一ケーブル３５ａが電気的に接続されている。第一ケーブル３５ａは、第一コネクタ３４ａを介して第一出力回路３２ａに着脱可能に接続されている。

また、第二出力回路３２ｂと制御装置１６との間には、第二伝送線である第二ケーブル３５ｂが電気的に接続されている。第二ケーブル３５ｂは、第二コネクタ３４ｂを介して第二出力回路３２ｂに着脱可能に接続されている。

そして、第一出力回路３２ａから制御装置１６への第一系統２０ａの出力信号の伝送は、第一ケーブル３５ａを介して行われ、第二出力回路３２ｂから制御装置１６への第二系統２０ｂの出力信号の伝送は、第二ケーブル３５ｂを介して行われる。すなわち、第一ケーブル３５ａおよび第二ケーブル３５ｂは、ロータリエンコーダ２０外部の制御装置１６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。

以上より、ロータリエンコーダ２０の第一系統２０ａおよび第二系統２０ｂは、共通の回転スリット板２５の回転をそれぞれ独立して測定可能になっている。また、第一系統２０ａおよび第二系統２０ｂは、回転スリット板２５の回転方向（周方向）へ互いに間隔を置いて配置されている。なお、本実施の形態１では、図３に示すように第一系統２０ａおよび第二系統２０ｂは、中空軸２１を中心にほぼ対象となる位置に設けられているが、それに限定されるものではない。

次に、本実施の形態１に係るロータリエンコーダ２０の動作について説明する。
エレベータの運転時では、第一投光素子２２ａおよび第二投光素子２２ｂは常時発光している。そして、かご３が昇降路１内を昇降すると、かご３の昇降に応じて調速機シーブ１２および回転スリット板２５が回転する。

回転スリット板２５が回転すると、第一コードパターン２６ａおよび第二コードパターン２６ｂも回転する。第一投光素子２２ａからの光は、第一コードパターン２６ａの回転により、回転スリット板２５の回転に応じた周期で、第一コードパターン２６ａを通過したり、第一コードパターン２６ａにより遮蔽されたりする。同様に、第二投光素子２２ｂからの光は、第二コードパターン２６ｂの回転により、回転スリット板２５の回転に応じた周期で、第二コードパターン２６ｂを通過したり、第二コードパターン２６ｂにより遮蔽されたりする。

第一受光素子２３ａ、２４ａでは、第一コードパターン２６ａを通過してきた第一投光素子２２ａからの光を受けている。したがって、第一受光素子２３ａ、２４ａが第一投光素子２２ａからの光を受ける周期は、回転スリット板２５の回転に応じた周期となっている。これにより、第一受光素子２３ａ、２４ａでは、回転スリット板２５の回転に応じたパルス信号が発生する。

第一受光素子２３ａ、２４ａで発生したパルス信号は、第一処理回路３１ａへ伝送され、第一処理回路３１ａにより増幅、波形整形される。そして、整形後のパルス信号がロータリエンコーダ２０の第一系統２０ａの出力信号として第一出力回路３２ａから制御装置１６へ第一ケーブル３５ａを介して伝送される。

一方、第二受光素子２３ｂ、２４ｂでは、第二コードパターン２６ｂを通過してきた第二投光素子２２ｂからの光を受けている。したがって、第二受光素子２３ｂ、２４ｂが第二投光素子２２ｂからの光を受ける周期は、回転スリット板２５の回転に応じた周期となっている。これにより、第二受光素子２３ｂ、２４ｂでも、第一受光素子２３ａ、２４ａと同様に、回転スリット板２５の回転に応じたパルス信号が発生する。

第二受光素子２３ｂ、２４ｂで発生したパルス信号は、第二処理回路３１ｂへ伝送され、第二処理回路３１ｂにより増幅、波形整形される。そして、整形後のパルス信号がロータリエンコーダ２０の第二系統２０ｂの出力信号として第二出力回路３２ｂから制御装置１６へ第二ケーブル３５ｂを介して伝送される。

第一系統２０ａの出力信号および第二系統２０ｂの出力信号が制御装置１６に入力されると、それら出力信号は独立して制御装置１６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。

このようなロータリエンコーダ２０では、第一系統２０ａおよび第二系統２０ｂが共通の回転スリット板２５の回転を独立して測定するようになっている。そのため、第一系統２０ａおよび第二系統２０ｂのそれぞれによって、検査対象である回転軸１１に連結されて回転する中空軸２１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。したがって、たとえば第一系統２０ａが故障した場合でも、第二系統２０ｂにより正常な出力信号を得ることができ、コストを抑えつつ信頼性を向上させることができる。なお、その逆の場合でも同様である。

また、第一系統２０ａおよび第二系統２０ｂの測定対象が共通の回転スリット板２５であるので、回転スリット板２５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、回転スリット板２５の数が少なくなることにより小型化できるため、設置スペースも小さくすることができる。

また、第一系統２０ａおよび第二系統２０ｂで回転スリット板２５は共通であるが、第一系統２０ａでは第一コードパターン２６ａを、第二系統２０ｂでは第二コードパターン２６ｂをそれぞれ測定している。そして、第一コードパターン２６ａと第二コードパターン２６ｂとは、第一コードパターン２６ａの第一回転スリット２７ａの半径方向内側の端部２７ａ１と第二コードパターン２６ｂの第二回転スリット２７ｂの半径方向外側の端部２７ｂ１とが、半径方向にロータリエンコーダ２０の内部に侵入する可能性がある外来固形物の直径以上の間隔が空くように形成されている。そのため、たとえば第一系統２０ａの第一コードパターン２６ａに外来固形物が付着した場合でも、第二系統２０ｂの第二コードパターン２６ｂは影響を受けず第二系統２０ｂからは正常な出力信号を得ることができるため、信頼性を向上させることができる。なお、その逆の場合でも同様である。

また、ロータリエンコーダ２０は、独立した２系統の投受光素子および信号処理部を含んだ構成となっているため、信頼性向上のため１系統のロータリエンコーダを２つ設置する場合に比べ、設置スペースを小さくすることができる。

また、ロータリエンコーダ２０の第一系統２０ａおよび第二系統２０ｂは、回転スリット板２５の回転方向へ互いに間隔を置いて配置されているので、中空軸２１の軸線方向についての寸法の拡大（大型化）を防止することができる。

なお、本実施の形態１に係るロータリエンコーダ２０は、独立した２系統の投受光素子および信号処理部を含んだ構成としているが、それに限定されず、３系統以上の投受光素子および信号処理部を含んだ構成としてもよい。この場合、各系統は回転スリット板２５の回転方向へ互いに間隔を置いて配置され、コードパターンは系統毎に別々に形成される。

実施の形態２．
以下、本実施の形態２について説明するが、実施の形態１と重複するものについては省略し、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。

図６は、本発明の実施の形態２に係るロータリエンコーダの固定スリット板５１（第一系統に用いた場合）を示す図、図７は、本発明の実施の形態２に係るロータリエンコーダの固定スリット板５１（第二系統に用いた場合）を示す図、図８は、本発明の実施の形態２に係るロータリエンコーダの回転スリット板２５に対する固定スリット板５１の配置を示す図である。

実施の形態１では、第一系統２０ａに用いる固定スリット板（第一固定スリット板２８ａ）と第二系統２０ｂに用いる固定スリット板（第二固定スリット板２８ｂ）とでは固定スリット間隔（第一固定スリット２９ａ間隔と第二固定スリット２９ｂ間隔）が異なるため、それぞれ別構造の部品としていたが、本実施の形態２では、第一系統に用いる固定スリット板と第二系統に用いる固定スリット板とで同一構造の部品とする。

本実施の形態２に係る固定スリット板５１は、図６および図７に示すようにプリント基板等に設けられる固定台３６に取り付けられる。また、固定スリット板５１には、第一系統用の第一固定スリット５２ａと第二系統用の第二固定スリット５２ｂとが、固定スリット板５１の（ほぼ）中央を中心として上下対称となる位置にそれぞれ形成されている。
そして、固定スリット板５１を第一系統に用いる場合は、図６に示すように固定台３６に取り付けられ、固定スリット板５１を第二系統に用いる場合は、図７に示すように固定台３６に取り付けられる。つまり、第一系統に用いる場合と第二系統に用いる場合とで、固定スリット板５１が固定台３６に取り付けられる向きが上下反対となる。

そして、固定スリット板５１を第一系統に用いる場合は、図８に示すように第一系統用の第一固定スリット５２ａが第二系統用の第二固定スリット５２ｂよりも半径方向外側になるようにして、さらに第一コードパターン２６ａと対向させて配置する。このとき、第二系統用の第二固定スリット５２ｂは第二コードパターン２６ｂよりも半径方向内側で、第二コードパターン２６ｂと対向しない位置に形成されている。なお、第二コードパターン２６ｂは、固定スリット板５１の固定スリットが形成されていない部分と対向するようになっている。

これは、固定スリット板５１の固定スリットが形成されていない部分で第一投光素子２２ａから第二コードパターン２６ｂを通過して第一受光素子２３ａ、２４ａに向かう光を遮断することによって、第一コードパターン２６ａではなく第二コードパターン２６ｂを通過してきた第一投光素子２２ａからの光を第一受光素子２３ａ、２４ａが受光して誤検知するのを防止するためである。つまり、第一系統用の第一固定スリット５２ａを用いる場合は、第二系統用の第二固定スリット５２ｂが第一系統の邪魔をしないようになっている。

一方、固定スリット板５１を第二系統に用いる場合は、固定スリット板５１を固定台３６に対して第一系統に用いる場合とは反対向きに取り付ける。そして、図８に示すように第二系統用の第二固定スリット５２ｂが第一系統用の第一固定スリット５２ａよりも半径方向外側になるようにして、さらに第二コードパターン２６ｂと対向させて配置する。このとき、第一系統用の第一固定スリット５２ａは第二コードパターン２６ｂよりも半径方向内側で、第一コードパターン２６ａと対向しない位置に形成されている。なお、第一コードパターン２６ａは、固定スリット板５１の固定スリットが形成されていない部分と対向するようになっている。

これは、固定スリット板５１の固定スリットが形成されていない部分で第二投光素子２２ｂから第一コードパターン２６ａを通過して第二受光素子２３ｂ、２４ｂに向かう光を遮断することによって、第二コードパターン２６ｂではなく第一コードパターン２６ａを通過してきた第二投光素子２２ｂからの光を第二受光素子２３ｂ、２４ｂが受光して誤検知するのを防止するためである。つまり、第二系統用の第二固定スリット５２ｂを用いる場合は、第一系統用の第一固定スリット５２ａが第二系統の邪魔をしないようになっている。

以上より、本実施の形態２によれば、第一系統および第二系統のそれぞれに同一構造の部品である固定スリット板５１を用いており、また、固定スリット板５１の一方の系統用の固定スリットを用いる際に、他方の系統用の固定スリットの邪魔をしないようになっているため、部品点数を増やさなくても済み、コストを抑えつつ信頼性を向上させることができる。

また、ロータリエンコーダは、独立した２系統の投受光素子および信号処理部を含んだ構成となっているため、信頼性向上のため１系統のロータリエンコーダを２つ設置する場合に比べ、設置スペースを小さくすることができる。

１ 昇降路、２ かごガイドレール、３ かご、４ おもり、５ 巻上機、６ 駆動シーブ、７ 主ロープ、８ 調速機、９ 張り車、１０ 調速機本体、１１ 回転軸、１２ 調速機シーブ、１３ 調速機ロープ、１４ 非常ブレーキ、１５ テンションウェイト、１６ 制御装置、２０ ロータリエンコーダ、２０ａ 第一系統、２０ｂ 第二系統、２１ 中空軸、２２ａ 第一投光素子、２２ｂ 第二投光素子、２３ａ 第一受光素子、２３ｂ 第二受光素子、２４ａ 第一受光素子、２４ｂ 第二受光素子、２５ 回転スリット板、２６ａ 第一コードパターン、２６ｂ 第二コードパターン、２７ａ 第一回転スリット、２７ｂ 第二回転スリット、２７ａ１ 端部、２７ｂ１ 端部、２８ａ 第一固定スリット板、２８ｂ 第二固定スリット板、２９ａ 第一固定スリット、２９ｂ 第二固定スリット、３０ プリント基板、３１ａ 第一処理回路、３１ｂ 第二処理回路、３２ａ 第一出力回路、３２ｂ 第二出力回路、３３ａ 第一電源回路、３３ｂ 第二電源回路、３４ａ 第一コネクタ、３４ｂ 第二コネクタ、３５ａ 第一ケーブル、３５ｂ 第二ケーブル、３６ 固定台、４０ スピンドル、４０ａ 第一凹所、４０ｂ 第二凹所、４１ 軸受け、４２ カバー、５１ 固定スリット板、５２ａ 第一固定スリット、５２ｂ 第二固定スリット。

Claims (9)

1. 回転方向に互いに間隔を置いて配置された複数の第一回転スリットを有する第一コードパターンと、前記第一コードパターンよりも半径方向内側に回転方向に互いに間隔を置いて配置された前記第一回転スリットと同数の第二回転スリットとを有する第二コードパターンと、が形成された回転スリット板と、
   前記第一コードパターンに向けて光を照射する第一投光素子と、
   前記第一回転スリットを通過した前記第一投光素子からの光を受光し、前記回転スリット板の回転に応じた信号を発生させる第一受光素子と、
   前記第一受光素子からの信号を処理し、処理後の信号を外部に出力する第一信号処理部と、
   前記第二コードパターンに向けて光を照射する第二投光素子と、
   前記第二回転スリットを通過した前記第二投光素子からの光を受光し、前記回転スリット板の回転に応じた信号を発生させる第二受光素子と、
   前記第二受光素子からの信号を処理し、処理後の信号を外部に出力する第二信号処理部と、を備えた
   ことを特徴とするロータリエンコーダ。
2. ＪＩＳ Ｃ０９２０で規定された保護等級ＩＰ１Ｘ〜ＩＰ４Ｘのいずれかを満たす保護構造を有し、
   前記第一回転スリットの半径方向内側の端部と前記第二回転スリットの半径方向外側の端部とは、
   前記保護構造に対応した前記保護等級に規定される外来固形物の最大直径以上の間隔を半径方向に空けて形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のロータリエンコーダ。
3. 前記保護等級がＩＰ４Ｘである場合、
   前記第一回転スリットの半径方向内側の端部と前記第二回転スリットの半径方向外側の端部とは、
   １ｍｍ以上の間隔を半径方向に空けて形成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載のロータリエンコーダ。
4. 前記第一投光素子からの光を絞る第一固定スリットが形成され、前記第一固定スリットが前記第一コードパターンと対向するように配置された第一固定スリット板と、前記第二投光素子からの光を絞る第二固定スリットが形成され、前記第二固定スリットが前記第二コードパターンと対向するように配置された第二固定スリット板と、を備えた
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のロータリエンコーダ。
5. 前記第一固定スリット板と前記第二固定スリット板とは、前記第一固定スリットと前記第二固定スリットとが形成された同一構造の固定スリット板である
   ことを特徴とする請求項４に記載のロータリエンコーダ。
6. 前記固定スリット板が前記第一固定スリット板として、前記第一固定スリットが前記第一コードパターンと対向するように配置された場合において、
   前記第二固定スリットは前記第二コードパターンよりも半径方向内側で前記第二コードパターンと対向しない位置に配置され、
   前記第二コードパターンは、前記固定スリット板の前記第一固定スリットおよび前記第二固定スリットが形成されていない部分と対向する
   ことを特徴とする請求項５に記載のロータリエンコーダ。
7. 前記固定スリット板が前記第二固定スリット板として、前記第二固定スリットが前記第二コードパターンと対向するように配置された場合において、
   前記第一固定スリットは前記第二コードパターンよりも半径方向内側で前記第一コードパターンと対向しない位置に配置され、
   前記第一コードパターンは、前記固定スリット板の前記第一固定スリットおよび前記第二固定スリットが形成されていない部分と対向する
   ことを特徴とする請求項５または６に記載のロータリエンコーダ。
8. 前記第一投光素子と、前記第一固定スリット板と、前記第一受光素子と、前記第一信号処理部とで構成される第一系統と、
   前記第二投光素子と、前記第二固定スリット板と、前記第二受光素子と、前記第二信号処理部とで構成される第二系統とは、
   前記回転スリット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４〜７のいずれか一項に記載のロータリエンコーダ。
9. 前記第一系統と前記第二系統とは互いに電気的に絶縁されており、
   外部へ電気的接続を独立して行うための第一ケーブルが前記第一信号処理部に電気的に接続されており、外部へ電気的接続を独立して行うための第二ケーブルが前記第二信号処理部に電気的に接続されている
   ことを特徴とする請求項８に記載のロータリエンコーダ。

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