JPH04208811A - 回転検出計及びこれを用いたシステム - 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】

［０００１３

【産業上の利用分野］本発明はロータリー上のスケール
上の目盛りを光学的に検出することにより回転情報を検
出する回転検出計、及びこれを用いたシステムに関する
。 ［０００２］ 【従来の技術】従来より、回転体の回転速度や回転量等
の回転情報を検出する回転検出計としてロータリーエン
コーダが一般に用いられている。図７はこの従来のロー
タリーエンコーダの典型的な一例の構成を示す要部概略
図である。同図において、１はＬＥＤや半導体レーザ等
の光源である。５は円盤状の回転スケール板であり、回
転軸３１に連結されている。該回転スケール板５は円周
上にスリット状の透光部と遮光部を等間隔に設けたメイ
ンスケール部５ａが形成されている。３は固定スケール
板であり、先のメインスケール部５ａと等間隔のインデ
ックススケール部３ａが設けられている。４は光検出器
であり、該光検出器４によって光源１からの光束の内、
メインスケール部５ａとインデックススケール部３ａを
通過した光を検出する。この構成により、回転スケール
板５の回転量に応じた数のパルスが光検出器４で得られ
、回転量や回転速度等を検出することができる。 ［０００３］

【発明が解決しようとしている課題】上記従来のロータ
リーエンコーダでは、一般に回転スケールは円盤形状を
有し全周に渡ってスケール部が設けられている。 ［０００４１Ｌかしながら、回転の一部分のみを使用す
るような場合には、回転スケールの一部しか使用されず
残りの部分は無駄である。特に径の大きい回転スケール
を使用する高分解能のロータリーエンコーダでは、不必
要に大きい重量と慣性モーメントにより、使用形態によ
っては応答速度等の点で問題になる畏れがある。 ［０００５］

【発明の目的】本発明は上記課題を解決し、小型軽量で
慣性モーメントが小さい回転検出計を提供することを目
的とする。 ［０００６］

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の回転検出計は、円周方向に沿ってスケール部が形成
される回転スケールと、該スケール部を読み取る二とで
前記回転スケールの回転状態を検出する検出手段とを備
え、前記スケール部が所定の中心角の部分的な円周範囲
内に限定されて形成され、前記所定の角度内での回転状
態の検出を行なうことを特徴とする。 ［０００７］

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は本発明を光学式のロータリーエンコーダに適
用した実施例の構成図である。なお先の従来例の図７と
同一符号は同−又は同等の部材を表す。 ［０００８１図中、先の図７と異なるところは、扇形の
回転スケール板２を用いた点であり、該回転スケール板
２の周囲には、部分的な円周範囲内に限定されてスリッ
トが円弧状に配され、メインスケール部２ａを形成して
いる。図２は回転スケール板２の詳細図であり、中心角
θの扇型を有している。本実施例では角度θの範囲で回
転状態を検出を行なうことができる。回転状態の検出の
原理については、従来例と同様であるため説明は省略す
る。 ［０００９１本実施例においては、扇形状の回転スケー
ルを用いたため、従来の円盤状のスケールを用いた場合
に比べて、重量および慣性モーメントを低減することが
できる。図２に示すように中心角がθ　［ｒａｄｌであ
れば、従来に比べ重量および慣性モーメントは、θ／２
πに低減される。更にはスケール板が小さいため、これ
に伴ってエンコーダ本体を小型化することができる。 ［００１０１次に本発明の他の実施例を説明する。ロー
タリーエンコーダでは、検出手段に対する回転スケール
の偏心の影響を除去する目的で、回転軸対称に複数の検
出手段を配置する手法が知られている。本実施例では、
この方式に対応して図３に示すような形状の回転スケー
ル板６を用いる。左右の各スケール部６ａ及び６ｂは同
一円周上の部分的な範囲に限定されて形成された形態と
なっており、角度θの範囲で回転状態を検出を行なうこ
とができる。これによれば、先の実施例の効果に加えて
、更に回転軸に対して対称位置にスケール板が形成され
重量バランスが良好であるため、より安定性が高まり高
速回転に対応できる装置となる。なお、図３では左右の
各スケール部６ａ及び６ｂは同一円周上に形成されるが
、各々を回転軸から異なる半径の異なる円周上に配列す
るようにしても良い。 ［００１１１図４は上記図３のスケールと同等の変形例
を示す。本例のスケールは図３のスケールに比べて、重
量及び慣性モーメントは若干増大するが、回転軸付近の
剛性高く、製造が容易であるという利点を有する。 ［００’ｌ　２］さて、上記実施例はスリット状のスケ
ール部を有するエンコーダに本発明を適用したものであ
るが、別の実施例として、回折格子から成るスケールを
使用するいわゆる回折光干渉方式のロータリーエンコー
ダにも適用できる。回折光干渉方式とは、回折光を利用
した高精度な検出方法であり、例えば特開昭６３−３１
１１２１号公報等にその検出原理及び装置構成が記載さ
れている。本発明をこの方式に適用する場合は、上記公
報の装置において、スケール板として例えば、回折格子
によってスケール部を形成した第２図に示すような形状
のスケール板を使用する。本実施例においても、小型軽
量で慣性モーメントが小さいという先の実施例と同等の
効果が得られる。 ［００１３１更に、特開昭６１−６５１６６号公報や特
開平２−３１１．１１号公報には、回折光干渉方式を用
いたロータリーエンコーダを一層発展させた形態が示さ
れている。これは回転スケール上で一度回折した回折光
を光学的に引き回して回転スケール上の別位置に再度入
射させる形態である。本発明の更なる実施例として、こ
れら公報に開示される装置において、先の図３あるいは
図４のような形状のスケールを用い１回折格子によって
スケール部を形成するようする。これによれば、スケー
ルの偏心の悪影響の除去、分解能の向上、高速回転対応
等の効果が得られる。 ［００１４］なお、以上の各実施例ではスケール板の不
要部分を削除し５て極力軽量にするようにしたが、部分
的に削除したり、あるいはスケール板の不要部分を軽量
な材質とするようにしても、本発明の効果は得られる。 ［００１５］又、以上は光学式の回転検出計の実施例で
あるが、本発明はこれには限定されず、例えば磁気式や
静電式等の検出方法を用いた回転検出計にも同様に適用
可能である。 ［００１６］さて図５は上記ロータリーエンコーダを有
するシステムの一例を示すもので、エンコーダを有する
駆動システムのシステム構成図である。モータやアクチ
ュエータ、内燃機関等の駆動源を有する駆動手段１００
の回転部には上記説明したロータリーエンコーダ１０１
が接続され、回転量や回転速度等の回転状態を検出する
。このエンコーダ１０１の検出出力は制御手段１Ｏ２に
フィードバックされ、制御手段１０２においては設定手
段１０３で設定された状態となるように駆動手段１００
に駆動信号を伝達する。このようなフィードバック系を
構成することによって設定手段１０３で設定された駆動
状態を得ることができる。 ［００１７］このような駆動システムは各種工作機械や
製造機械、計測機器、ロボット、カメラ、映像音響機器
、情報機器、更にはこれらに限らず駆動機構を有する装
置全般に広く適用することができるが、特に回転の範囲
が限られているシステムでの使用に特に有効である。 例を挙げれば、回転ディスクのヘッドの駆動や、光学ス
キャナの回動檄の検出のシステム等がある。 ［００１８］第６図はこの駆動システムを用いたより具
体的な例であり、ハードディスクのサーボライタのシス
テム構成図を示す。 ［００１９１同図において、２００は不図示の駆動手段
により回転する磁気ディスク面、２０１は高精度な回転
が可能なステッピングモータ等のモータ、２０３はモー
タ２０１のモータ軸、２０４はモータ軸２０３にタイレ
フトに取り付けられたアーム部、２０５はアーム部２０
４の先端に取り付けられたトラック信号の書き込みヘッ
ドである。この構成によりモータ２０１の回転によって
書き込みヘッド２０５は磁気ディスク面２００上で径方
向に移動する。又、２Ｏ２は上記説明したロータリーエ
ンコーダであり、モータ２０１の回転軸に取り付けられ
、モータ２０１の回転量を検出する。本システムでは、
書き込みヘッド２０５の移動量は狭い範囲であるため、
モータ２０］の回転範囲が少なく、エンコーダの使用範
囲も狭いものである。よって、エンコーダ２Ｏ２に内蔵
される回転スケールも第１図に示したような扇形状で事
足りるため、これに伴ってエンコーダ２Ｏ２の本体も円
筒形状の一部を切り欠いた小型化された形状となってい
る。 ［００２０１一方、２０６はエンコーダ２０２の検出出
力を電気分割して検出分解能を上げるための分割器、２
０７は分割器２０６からの検出パルスをカウントするカ
ウンタである。２０８はシステムを総合的に制御するコ
ントローラであり、ＣＰＵやＤＳＰ等を有する。２０９
はコントローラ２０８の指令に基づいてモータ２０１の
駆動を行なうモータドライバであり、Ｄ／Ａ変換器等を
有する。２１０はシステムの動作の設定を行なうホスト
コンピュータである。 ［００２１］コントローラ２０８は、カウンタ２０７か
ら得られるエンコーダ２Ｏ２での検出に基づいて、ホス
トコンピュータ２１０で設定された動作となるようにモ
ータドライバ２０９に指令を行ない、モータ２０１を駆
動することにより、アーム部２０４の先端に取付けられ
た書き込みヘッド２０５を磁気ディスク面２００上で径
方向に移動させ所定のトラック位置に正確に移行させる
。そして不図示の回路からの信号に基づいて書き込みヘ
ッド２０５によって磁気ディスク面２００にトラック信
号を書き込む。 ［００２２］

【発明の効果】以上本発明によれば、必要な部分にのみ
回転スケールを設ければ良いため、小型軽量で慣性モー
メントの小さい回転検出計を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を光学式ロータリーエンコーダに適用し
た実施例の構成図である。

【図２】実施例の回転スケール板の詳細図である。

【図３】他の実施例の回転スケール板の形状を示す図で
ある。

【図４】図３の回転スケール板の変形例を示す図である
。

【図５】エンコーダを有する駆動システムのシステム構
成図である。

【図６】ハードディスクのサーボライタのシステム構成
図である。

【図７】従来のロータリーエンコーダの構成図である。

【符号の説明】

１　光源 ２　回転スケール板 ３　固定スケール板 ４　光検出器 ３１　回転軸

【図６】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円周方向に沿ってスケール部が形成される
   回転スケールと、該スケール部を読み取ることで前記回
   転スケールの回転状態を検出する検出手段とを備え、前
   記スケール部が所定の中心角の部分的な円周範囲内に限
   定されて形成され、前記所定の角度内での回転状態の検
   出を行なうことを特徴とする回転検出計。
2. 【請求項２】駆動手段と、該駆動手段の回転駆動状態を
   検出する回転検出計を有する駆動システムにおいて、前
   記回転検出計は、円周方向に沿ってスケール部が形成さ
   れる回転スケールと、該スケール部を読み取ることで前
   記回転スケールの回転状態を検出する検出手段とを備え
   、前記スケール部が所定の中心角の部分的な円周範囲内
   に限定されて形成され、前記所定の角度内での回転状態
   の検出を行なうことを特徴とする駆動システム。