JPH08254439A - 光学式ロータリエンコーダ - Google Patents

光学式ロータリエンコーダ

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JPH08254439A
JPH08254439A JP5733695A JP5733695A JPH08254439A JP H08254439 A JPH08254439 A JP H08254439A JP 5733695 A JP5733695 A JP 5733695A JP 5733695 A JP5733695 A JP 5733695A JP H08254439 A JPH08254439 A JP H08254439A
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JP
Japan
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scale
rotary encoder
cylindrical
rotating body
optical rotary
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Withdrawn
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JP5733695A
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English (en)
Inventor
Katsuhiko Suzuki
克彦 鈴木
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 分解精度を向上でき、小型化できる上
に、コストを低減できる。 【構成】 回転や直線移動を行う被測定体に連結した回
転軸2と同回転軸2に固定した円筒回転体1の回転によ
り、同円筒回転体1に設けた各スケール11の目盛部1
1a〜11dを回転移動させる。このとき、各投光手段
15a〜15dからの光を各目盛部11a〜11dへ照
射する一方、円筒回転体1の回転角度に応じた数だけ各
目盛部11a〜11dから反射した反射光を各検出手段
16a〜16dへ導いて、ここで電気信号(パルス信
号)に変換し、この電気信号に基づいて円筒回転体1及
び回転軸2の回転角度、回転方向、回転速度等を演算
し、この演算結果に基づいて被測定体の回転角度、回転
方向、回転速度等を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光学式ロータリエンコ
ーダに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の光学式ロータリエンコーダを図6
により説明すると、30が軸で、この軸30には、回転
板31が設けられている。この回転板31は、アクリル
樹脂などの透明基板32を有し、同透明基板32には、
反射率を異ならせるためのピツト33が形成され、同透
明基板32の裏面には、Al膜34と保護膜35とが設
けられて、全体が光ディスクになっている。
【0003】36が光源の半導体レーザで、その出力光
は、ビームスプリツタ37を通過後、絞り込みレンズ3
8により集束され、上記回転板31上へ照射されて、そ
こから反射する。この反射光は、絞り込みレンズ38を
通過後、ビームスプリツタ37により反射されて、光検
出器39に到達し、この光検出器39により光強度変化
として検出される。
【0004】以上の作用により、光検出器39により検
出した反射光の光強度変化の回数により、ピツト33の
数や形状が検出され、それにより軸30の回転角が検出
される。また光源側の光学系の一部と受光側の光学系の
一部とが共用可能なので、小型が可能になる。
【0005】また回転板31に光ディスクを使用してい
るので、回転板31上のスリツトの間隔(ピツト間隔)
が従来の回転板のスリツト間隔よりも狭くなって、回転
板の外径を大きくしなくても、高精度の検出が可能にな
る。なお図7に示すように半導体レーザ36に対向して
光フアイバー40を設け、その先端部にセルフオクレン
ズ41を設けて、回転板31のピツト33と対向させる
とともに、光フアイバー40の途中に光フアイバーカツ
プラ42を介して光フアイバー43を設け、この光フア
イバー43に対向して光検出器29を設けても、上記と
同様の作用が行われる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の光学式ロー
タリエンコーダでは、回転円板31の側面に、光学的に
異なる応答特性をもつ部分を所定規則に従って設けたス
ケールを放射状に設けており、回転円板31の外周側と
内周側とでは、分解精度が違うので、分解精度を向上さ
せるためには、回転円板31の外径を大きくして対応し
なければならなくて、光学式ロータリエンコーダが大型
化する上に、コスト高になるという問題があった。
【0007】本発明は前記の問題点に鑑み提案するもの
であり、その目的とする処は、分解精度を向上でき、
小型化できる上に、コストを低減できる光学式ロータ
リエンコーダを提供しようとする点にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の光学式ロータリエンコーダは、光学式ロ
ータリエンコーダの回転体を断面コ字状の円筒構造と
し、スケールを同円筒回転体に円周方向に沿って設け、
ボスを同円筒回転体の軸心部に一体成形により設けてい
る(請求項1)。
【0009】前記光学式ロータリエンコーダにおいて、
光学的に応答特性の異なる目盛部を所定規則に従って配
列したスケールを前記円筒回転体の外周面に円周方向に
沿って設けるとともに軸方向に複数列に設け、同各スケ
ールに光を照射する投光手段と同各スケールからの反射
光を検出する検出手段とを同各スケールに対向して設け
てよい(請求項2)。
【0010】前記光学式ロータリエンコーダにおいて、
各スケールを円筒回転体の内外周面に円周方向に沿って
設け、投光手段と検出手段とを円筒回転体の内部と外部
とに設けてもよい(請求項3)。前記光学式ロータリエ
ンコーダにおいて、各スケールを円筒回転体の内周面と
端面とに円周方向に沿って設け、投光手段と検出手段と
を円筒回転体の内部と端面外方とに設けてもよい(請求
項4)。
【0011】前記光学式ロータリエンコーダにおいて、
各スケールの目盛部を開口部にしてもよい(請求項
5)。
【0012】
【作用】本発明の光学式ロータリエンコーダは前記のよ
うに構成されており、回転や直線移動を行う被測定体に
連結した回転軸と同回転軸に固定した円筒回転体の回転
により、同円筒回転体に設けた各スケールの目盛部を回
転移動させる。このとき、各投光手段からの光を各目盛
部へ照射する一方、円筒回転体の回転角度に応じた数だ
け各目盛部から反射した反射光を各検出手段へ導いて、
ここで電気信号(パルス信号)に変換し、この電気信号
に基づいて円筒回転体及び回転軸の回転角度、回転方
向、回転速度等を演算し、この演算結果に基づいて被測
定体の回転角度、回転方向、回転速度等を測定する。
【0013】
【実施例】
(第1実施例)次に本発明の光学式ロータリエンコーダ
を図1に示す第1実施例により説明すると、1が光学式
ロータリエンコーダの回転体で、同回転体1は、断面コ
字状の円筒構造になっている。1aが同円筒回転体1の
軸心部に配設したボスで、円筒回転体1とボス1aとが
アクリル樹脂等を素材とした一体成形品として形成され
ている。このボス1aには、ボス孔1bが設けられてい
る。なお円筒回転体1とボス孔1bとの長さは同じであ
る。
【0014】2が上記ボス孔1bに嵌挿される回転軸
で、同回転軸2のボス孔1bに嵌挿される部分には、ロ
ーレットやスパイラル加工を施して、この部分に接着剤
を塗布し、この回転軸2をボス孔1bに嵌挿して、回転
軸2と円筒回転体1のとを一体化している。3が同回転
軸2の両端部をエンコーダ本体(図示せず)に回転可能
に支持する軸受である。なおこの軸受3には、ベアリン
グまたは平面ブッシュの軸受を使用する。
【0015】11が上記円筒回転体1の外周面上に所定
規則に従って設けた複数のスケールで、同各スケール1
1は、光学的に異なる応答特性をもつ部分を有してい
る。例えば各スケール11の目盛部11a〜11dその
ものは、反射率が高くて、光反射部になり、各スケール
11の目盛部11a〜11dの間は、反射率が低くて光
吸収部になっている。
【0016】なお各スケール11の目盛部11a〜11
dそのものを光吸収部、各スケール11の目盛部11a
〜11dの間を光反射部にしてもよい。また円筒回転体
1の軸方向長さを変えて、スケール11の数と後記投光
手段及び検出手段の数を増減変更してもよい。15が投
光手段(発光手段)、16が検出手段(受光手段)で、
本実施例では、各スケール11の目盛部11a〜11d
に対応して複数の投光手段15a〜15dと検出手段1
6a〜16dとを相互に干渉しないように関係位置を変
えてエンコーダ本体(図示せず)に設置している。なお
投光手段15、検出手段16には、発光ダイオード、フ
オトダイオード等を使用する。
【0017】次に前記図1に示す光学式ロータリエンコ
ーダの作用を具体的に説明する。回転や直線移動を行う
被測定体に直接または他の部材を介して連結した回転軸
2と同回転軸2に固定した円筒回転体1の回転により、
同円筒回転体1の外周面に設けた各スケール11の目盛
部11a〜11dも回転移動する。このとき、同回転系
と、同回転系に対して独立して固定された投光手段15
a〜15d及び検出手段16a〜16dとの関係位置
は、各スケール11の目盛部11a〜11dが回転した
量だけずれる。
【0018】その際、投光手段15a〜15dは、集光
した光を各スケール11の目盛部11a〜11dへ照射
することにより、円筒回転体1の回転角度に応じた数だ
け目盛部11a〜11dから反射した反射光を検出手段
16a〜16dへ導いて、ここで電気信号(パルス信
号)に変換し、アンプ(図示せず)を介して演算装置
(図示せず)へ導いて、ここで上記電気信号(パルス信
号)に基づいて円筒回転体1及び回転軸2の回転角度、
回転方向、回転速度等を演算し、この演算結果に基づい
て被測定体の回転角度、回転方向、回転速度等を測定す
る。
【0019】(第2実施例)図2は、本発明の光学式ロ
ータリエンコーダの第2実施例を示している。この実施
例が前記第1実施例と異なる点を説明すると、この実施
例では、各スケール11の目盛部11a〜11dを円筒
回転体1の内周面に設け、同各スケール11に対応した
投光手段15a〜15d及び検出手段16a〜16dを
ブラケット(図示せず)を介して円筒回転体1の内部に
設置している。
【0020】この実施例の作用は、前記第1実施例と同
じである。なおこの実施例では、大型化、コスト高を伴
わずに分解精度が向上させる。 (第3実施例)図3は、本発明の光学式ロータリエンコ
ーダの第3実施例を示している。この実施例は、第1、
2実施例のものを組み合わせたものであり、各スケール
11の目盛部11a〜11dを円筒回転体1の外周面及
び内周面に設け、同各スケール11に対応した投光手段
15a〜15d及び検出手段16a〜16dをブラケッ
ト(図示せず)を介して円筒回転体1の外部及び内部に
設置している。
【0021】この実施例でも、大型化、コスト高を伴わ
ずに分解精度が向上させる。 (第4実施例)図4は、本発明の光学式ロータリエンコ
ーダの第4実施例を示している。この実施例では、前記
第2実施例と同様に構成する一方、各スケール11の目
盛部11a〜11dを円筒回転体1の側面に設け、同各
スケール11に対応した投光手段15a〜15d及び検
出手段16a〜16dをブラケット(図示せず)を介し
て円筒回転体1の側面外方に設置している。
【0022】(第5実施例)図5は、本発明の光学式ロ
ータリエンコーダの第5実施例を示している。この実施
例では、前記第1実施例の各スケール11の目盛部11
a〜11dを開口部21a〜21dに替えている。そし
て円筒回転体1の外部に投光手段22a〜22dを設置
し、円筒回転体1の内部に検出手段23a〜23dを設
置している。
【0023】この光学式ロータリエンコーダでは、開口
部21a〜21dを有する円筒回転体1が回転している
ときに、投光手段22a〜22dからの光を開口部21
a〜21dを介して検出手段23a〜23dへ導き、さ
らにアンプを介して演算装置へ導く。
【0024】
【発明の効果】本発明の光学式ロータリエンコーダは前
記のように回転や直線移動を行う被測定体に連結した回
転軸と同回転軸に固定した円筒回転体の回転により、同
円筒回転体に設けた各スケールの目盛部を回転移動させ
る。このとき、各投光手段からの光を各目盛部へ照射す
る一方、円筒回転体の回転角度に応じた数だけ各目盛部
から反射した反射光を各検出手段へ導いて、ここで電気
信号(パルス信号)に変換し、この電気信号に基づいて
円筒回転体及び回転軸の回転角度、回転方向、回転速度
等を演算し、この演算結果に基づいて被測定体の回転角
度、回転方向、回転速度等を測定するので、次の効果を
達成できる。即ち、 (1)円柱体にスケールを設けた場合、円柱体のねじ
れ、撓み、振れ等の影響を受け易くて、分解精度に悪い
影響を与えるが、本発明では、スケールを設ける部材を
断面コ字状の円筒構造にしており、ねじれ、撓み、振れ
等の影響を無くすことができて、分解精度を向上でき
る。 (2)円板の側面にスケールを設けた場合、外周側は分
解精度がよいが、内周側は分割精度が悪いという問題が
あるが、本発明では、スケールを円筒回転体の円周方向
に直線的に設けており、この点でも分解精度を向上でき
る。 (3)スケールを設ける部材を断面コ字状の円筒構造と
し、ボスを同円筒回転体の軸心部に一体成形により設け
ており、製作が容易で、コストを低減できる。また円筒
回転体の内部を検出手段等の設置に利用できるので、光
学式ロータリエンコーダを小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光学式ロータリエンコーダの第1実施
例を示す斜視図である。
【図2】本発明の光学式ロータリエンコーダの第2実施
例を示す斜視図である。
【図3】本発明の光学式ロータリエンコーダの第3実施
例を示す斜視図である。
【図4】本発明の光学式ロータリエンコーダの第4実施
例を示す斜視図である。
【図5】本発明の光学式ロータリエンコーダの第4実施
例を示す斜視図である。
【図6】従来の光学式ロータリエンコーダの一例を示す
側面図である。
【図7】従来の光学式ロータリエンコーダの他の例を示
す側面図である。
【符号の説明】
1 円筒回転体 1a ボス 1b ボス孔 2 回転軸 3 軸受 11 スケール 11a〜11d 目盛部 15a〜15d 投光手段 16a〜16d 検出手段

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光学式ロータリエンコーダの回転体を断
    面コ字状の円筒構造とし、スケールを同円筒回転体に円
    周方向に沿って設け、ボスを同円筒回転体の軸心部に一
    体成形により設けたことを特徴とする光学式ロータリエ
    ンコーダ。
  2. 【請求項2】 光学的に応答特性の異なる目盛部を所定
    規則に従って配列したスケールを前記円筒回転体の外周
    面に円周方向に沿って設けるとともに軸方向に複数列に
    設け、同各スケールに光を照射する投光手段と同各スケ
    ールからの反射光を検出する検出手段とを同各スケール
    に対向して設けた請求項1記載の光学式ロータリエンコ
    ーダ。
  3. 【請求項3】 前記各スケールを前記円筒回転体の内外
    周面に円周方向に沿って設け、前記投光手段と前記検出
    手段とを前記円筒回転体の内部と外部とに設けた請求項
    1記載の光学式ロータリエンコーダ。
  4. 【請求項4】 前記各スケールを前記円筒回転体の内周
    面と端面とに円周方向に沿って設け、前記投光手段と前
    記検出手段とを前記円筒回転体の内部と端面外方とに設
    けた請求項1記載の光学式ロータリエンコーダ。
  5. 【請求項5】 前記各スケールの目盛部を開口部にした
    請求項1記載の光学式ロータリエンコーダ。
JP5733695A 1995-03-16 1995-03-16 光学式ロータリエンコーダ Withdrawn JPH08254439A (ja)

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