JPH1062206A - 回転変位情報検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディスクの振幅格子と平面基板の振幅格子の
位置決めを行う際に、ディスクユニットの回転軸方向の
位置決め及び当該回転軸方向と直交する平面上での位置
決めを高精度に行うようにすること。 【解決手段】 ディスクユニット１０１を回転軸方向と
直交する平面上で保持するブロック部材１０を本体ユニ
ット１０２に同ディスクユニット１０１の回転軸方向へ
移動自在に設け、このブロック部材１０の位置規定手段
１０Ｄによりディスクユニット１０１を回転軸中心と光
源手段２とを結ぶ直線上でディスクユニット１０１の位
置を規定し、更に同ブロック部材１０の仮固定手段１０
Ｃによりディスクユニット１０１を位置規定した状態に
仮固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転変位情報検出
装置に関し、例えば、相対的に回転移動するメインスケ
ールの放射格子とインデックススケールの放射格子に光
束を照射し、そこから得られる位相、又は強度変調され
た信号光を検出することにより、前記メインスケールと
インデックススケールとの相対的な回転変位情報や原点
位置などの回転変位情報を検出するロータリエンコーダ
に好適なものである。

【０００２】特に、光源手段、受光手段及びインデック
ススケールを具備する本体ユニットとメインスケールを
具備するディスクユニットが別体になっている、所謂、
組込みタイプのロータリーエンコーダに関する。

【０００３】

【従来の技術】周知のとおり、物体の相対的な回転変位
情報（変位量、速度、加速度など）を高精度に測定する
ための装置として、ロータリーエンコーダが多く利用さ
れている。この種のロータリーエンコーダには、一般
に、回転変位情報の絶対位置情報を計算するために原点
情報を検出する原点検出機能が付加されている。

【０００４】図９に原点検出機能付きのロータリーエン
コーダの概要を示す。このロータリエンコーダは、回転
変位情報を次のようにして検出している。即ち、相対移
動するディスクハブ８に固定したディスク（メインスケ
ール）３上に透過・非透過（又は反射・非反射）の繰り
返し放射格子パターン４を記録しておき、固定の平面基
板（インデックススケール）５にも等しいピッチでかつ
互いに空間的に位相を９０度ずらした放射格子パターン
５Ａ，５Ｂを記録しておき、両者を所定の間隔（ギャッ
プ）を隔てて重ね合わせてから双方にＬＥＤ１よりコリ
メータレンズ２を介して平行光束を照射する。

【０００５】このとき、メインスケール３の移動によっ
て両者のパターンの一致の具合に応じて透過光量が周期
的に変化する。このときの変化量をセンサー基板９に設
けた対応する受光素子６（６Ａ，６Ｂ）により検出して
電気的な正弦波状のインクリメンタル信号（Ａ相信号、
Ｂ相信号）を得、その正弦信号を更に２値化回路により
変換して矩形波状のインクリメンタル信号（Ａ相信号、
Ｂ相信号）を得ている。こうして回転軸７の回転変位情
報を検出している。

【０００６】また、上記ロータリエンコーダは、原点情
報を次のようにして検出している。即ち、相対移動する
ディスク（メインスケール）３上に透過・非透過（反射
・非反射）の原点パターン４Ｚを記録しておき、固定の
平面基板（インデックススケール）５にも同じ原点パタ
ーン５Ｚを記録しておき、両者を所定の間隔（ギャッ
プ）を隔てて重ね合わせてから双方にＬＥＤ１よりコリ
メータレンズ２を介して平行光束を照射する。

【０００７】このとき、ディスク３の移動によって両者
のパターンが完全に一致した瞬間に最大の透過光量とな
るようなパルス状信号光を得る。このパルス状信号光を
センサー基板９に設けた受光素子６（６Ｚ）により検出
して原点信号を得、その原点信号を２値化回路により変
換して矩形波状の原点信号を得ている。

【０００８】このように、原点検出機能付きのロータリ
ーエンコーダは、インクリメンタル信号の検出原理も原
点信号の検出原理もメインスケール３とインデックスス
ケール５の重なり具合の変化による透過光量の変調効果
を利用している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述の如き構成のロー
タリーエンコーダにあっては、近年、取付対象となる工
作機械や計測機などの高精度化及び小型化に伴い、変位
情報の検出に高分解能化と小型化が求められている。特
に、小型化の要求は単にエンコーダ本体の大きさだけに
留まらず、モータ等の回転体にエンコーダを取り付けた
後の軸長方向の長さの短縮が求められている。

【００１０】具体的には、エンコーダは回転軸を独自に
持たずにモータ等の回転軸にディスクを直接取り付けて
から、更にエンコーダ本体をモータハウジングに組み付
ける、所謂、「組込みタイプ」のロータリーエンコーダ
が要求されている。この「組込みタイプ」のロータリー
エンコーダは、一般に、ディスク部とエンコーダ本体
（検出ヘッド）部とが空間的に分離された２部品構成の
ものとなっている。

【００１１】このような構成のロータリーエンコーダを
ユーザー（測定者）がモータ等に取り付ける場合、ディ
スク（メインスケール）をモータの回転軸に固定するプ
ロセスと、エンコーダ本体をモータのハウジングに固定
するプロセスが必要になる。

【００１２】その場合、エンコーダから正しくインクリ
メンタル信号（Ａ相信号、Ｂ相信号）及び原点信号（Ｚ
相信号）が出力されるには、（１）モータ軸の回転中に
ディスク上の放射格子パターントラックが偏心しないこ
と、（２）ディスク上の放射状格子パターントラックと
エンコーダ本体内の平面基板（インデックススケール）
上の放射状格子パターントラックとがピッタリ重なり合
うこと、が必須の条件である。

【００１３】しかしながら、実際にモータの回転軸にデ
ィスクを取り付ける場合、モータ軸の回転中心とディス
ク上の放射格子パターントラックの中心が部品寸法の誤
差によりずれてしまい、また、ディスク上の放射格子パ
ターントラックとエンコーダ本体内の平面基板上の放射
格子パターンとがモータのハウジングとエンコーダ本体
との取り付け部の誤差によりずれてしまうという問題が
ある。

【００１４】更に、一般的な傾向として、エンコーダデ
ィスクが小型（小径）かつ高分解能になると、ディスク
上の放射格子パターン及び平面基板上の放射格子パター
ンのピッチが微細になり、相対的な位置ズレ（格子と格
子の間のアジマスずれ）によって信号出力が劣化し易く
なるという難点がある。

【００１５】例えば、図１０に示すように、半径８〜１
２ｍｍのドーナツ状の領域に２５００本の放射格子４を
記録したディスク３をφ６穴あきハブ８に接着してディ
スクユニットとする。このとき、放射格子パターン４の
放射中心は穴あきハブ８の穴８ａの中心に対して数ミク
ロンオーダーの誤差で一致させて偏心を極力抑えて接着
してあるとする。このディスクユニットとモータのシャ
フト７をφ６ｍｍのＨ７の嵌め合いの関係で差し込み、
ディスクユニットのハブ８の側面よりセットビス２０に
より締結する。

【００１６】このような連結状態において、ハブ８の穴
８ａとシャフト７がφ６のＨ７の嵌め合いでは最大３５
ミクロンの隙間が生じるので、偏心が最大で１７．５μ
ｍ生じる。実際はモータのシャフト７もモータ内蔵のベ
アリング内輪との嵌め合い関係があるので、シャフト７
の外形も回転中心に対して同程度以上の偏心の可能性が
存在していることになり、モータのシャフト７に取り付
けられた後のディスクパターンの偏心は合計して３５μ
ｍになる可能性がある。

【００１７】更に、エンコーダ本体をモータハウジング
に取り付ける場合、エンコーダ本体はともかくモータハ
ウジングに高精度な嵌め合い付当て部を設けることは事
実上困難である。仮に、中精度の付当て関係で位置決め
して固定する場合、１００μｍ程度の隙間が生じるの
で、エンコーダ本体の取り付け位置は５０μｍ程度はＸ
方位又はＹ方位にずれる可能性がある。

【００１８】ここで、図１１に示すように、ディスク３
がＸ方位に３５μｍ偏心していて、更に、エンコーダ本
体がＸ方位に−５０μｍ（具体的には、平面基板５が−
５０μｍ）ずれている場合を考える。

【００１９】ディスク３上の放射格子４は半径１０ｍｍ
で格子ピッチが２５μｍである。また、ディスク３上の
原点検出用の振幅格子４Ｚは半径６〜８ｍｍに記録して
あるとする。その結果、ディスク３の偏心及びエンコー
ダ本体の取付け位置の誤差の和として、ディスク３と平
面基板５とはＸ方位に８５μｍずれていることになる。

【００２０】この場合、Ａ相信号をディスク半径１０ｍ
ｍで検出しているとして、Ａ相の検出タイミングは８５
／２５＝３．４周期ずれている。また、Ｚ相信号をディ
スク半径７ｍｍで検出しているとして、Ｚ相の検出タイ
ミングは８５／２５×７／１０＝２．３８周期ずれてい
る。この場合、Ａ相信号とＺ相信号は相対的に３．４−
２．３８＝１．０２周期分のずれがある（但し、Ａ相の
矩形波信号を１周期の基準とする。）。かくして、Ｚ相
信号の波形出力は、エンコーダ本体及びディスク３の相
対的なＸ方位ズレである８５μｍによりＡ相の波形出力
に対して±１．０２周期相当分ずれてしまうことにな
る。

【００２１】上述の例では、このままＺ相信号とＡ相信
号とを論理回路によって同期させることは困難である。
何故なら、エンコーダ本体とディスク３の相対的な取付
け誤差と、Ａ相信号とＺ相信号の相対的な位相ズレとが
比例するとすれば、２１μｍ以内に抑えなくてはならな
い。しかもディスク３がシャフト７に取り付けられた時
点で３５μｍもの誤差が生じる可能性があることからす
れば、エンコーダから正しくＡ相、Ｚ相の信号出力を得
ることは不可能である。

【００２２】このように、エンコーダのディスクが小型
（小径）かつ高分解能になると、ディスク３上の放射格
子および平面基板５上の放射格子のピッチが微細にな
り、相対的な位置ズレ（格子と格子の間のアジマスず
れ）によって、信号出力が低下し易くなり、組込みタイ
プのロータリエンコーダは極めて組み込み難いものとな
り、実用化が大変困難であった。

【００２３】本発明は、ディスク（メインスケール）な
どを具備するディスクユニットと、光源手段、受光手段
及び平面基板（インデックススケール）などを具備する
本体ユニットとを別体に構成した場合において、ディス
クの振幅格子と平面基板の振幅格子の位置決めを行う際
に、本体ユニットにディスクユニットの回転軸方向へ移
動自在に設けたブロック部材を利用して、ディスクユニ
ットの回転軸方向の位置決め及び当該回転軸方向と直交
する平面上での位置決めを高精度に行うことができ、も
って、Ａ相信号とＺ相信号の同期ズレが少なく回転変位
情報を高精度に検出することのできる組込みタイプのエ
ンコーダに好適な回転変位情報検出装置を提供すること
を目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明の回転変位情報検
出装置は、 〔１〕：光源手段からの光束を相対的に回転するディス
ク上の放射格子と該ディスクに対向配置した平面基板上
の放射格子とに導光し、前記両放射格子により変調を受
けた光束を受光手段で受光し、この受光手段からの信号
を利用してディスクと平面基板との相対的な回転変位情
報を検出する回転変位情報検出装置において、前記光源
手段、平面基板及び受光手段などを具備した本体ユニッ
トと前記ディスクなどを具備した回転自在のディスクユ
ニットとを有し、前記本体ユニットには前記ディスクユ
ニットを回転軸方向と直交する平面上で保持して当該本
体ユニットに固定されるブロック部材が前記ディスクユ
ニットの回転軸方向へ移動自在に設けられ、このブロッ
ク部材に前記ディスクユニットを回転軸中心と光源手段
とを結ぶ直線上でディスクユニットの位置を規定する位
置規定手段と、この位置規定手段により位置規定された
ディスクユニットを仮固定する仮固定手段とを設けたこ
とを特徴としている。

【００２５】特に、上記〔１〕の回転変位情報検出装置
において、 〔１−２〕：前記本体ユニットには、前記ブロック部材
をディスクユニットの回転軸方向に沿って案内するため
のガイド手段が設けられていること、 〔１−３〕：前記ブロック部材は、ディスクユニットを
その回転軸方向と直交する平面上で保持する保持部と本
体ユニットにディスクユニットの回転軸方向へ移動自在
に取り付けられて固定される基部とを一体に有するこ
と、 〔１−４〕：前記位置規定手段は、ディスクユニットの
回転軸中心と光源手段とを結ぶ直線を中心としてＶ字を
成すＶ字壁を有し、このＶ字壁を利用してディスクユニ
ットの位置を規定していること、 〔１−５〕：前記位置規定手段は、ディスクユニットの
回転軸中心と光源手段とを結ぶ直線を中心としてＶ字を
成すＶ字壁を有する凹部に形成され、この凹部のＶ字壁
によりディスクユニットの位置を規定していること、 〔１−６〕：前記仮固定手段は、ディスクユニットの回
転軸方向に弾性を有するバネ性部材に形成され、このバ
ネ性部材の弾性を利用してディスクユニットを仮固定し
ていること、 〔１−７〕：前記仮固定手段は、ディスクユニットの回
転軸方向に弾性を有するバネ性部材に形成されてブロッ
ク部材と一体に設けられていること、などを特徴として
いる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の回転変位情報検出
装置を添付図面に示す実施の形態に基づいて、更に詳し
く説明する。

【００２７】添付図面中、図１は本発明に係る回転変位
情報検出装置の要部概略図、図２は図１よりセンサー基
板を取り除いた回転変位情報検出装置の拡大平面図、図
３はブロック部材の凹部がディスクユニットを収受して
いる状態の説明図、図４はブロック部材の平面図、図５
は同ブロック部材の正面図、図６はブロック部材の凹部
によりディスクユニットの位置を規定した状態の説明
図、図７はブロック部材にディスクユニットをビス止め
した状態の説明図、図８は軸径変化によるディスクと平
面基板の原点検出位置でのＹ方位への位置ズレを説明す
るための説明図である。

【００２８】本実施形態の回転変位情報検出装置は、所
謂、組込みタイプのロータリエンコーダ（以下、エンコ
ーダと略称する。）であって、図１に示すように、ディ
スクユニット１０１と本体ユニット１０２を基本構成ユ
ニットとして備えている。

【００２９】また、エンコーダ自体は回転軸を有してお
らず、後述するように、ユーザー（測定者）が被検出物
体としてのモータ等の回転軸１７に後述のディスクユニ
ット１０１を直接取り付けるようになっている。

【００３０】ディスクユニット１０１は、図１に示すよ
うに、ディスク（メインスケール）３と当該ディスク３
に一体的に固定されたディスクハブ８とから成ってい
る。

【００３１】ディスク３は、例えば、半径８〜１２ｍｍ
のドーナツ状の領域に２５００本程度の透過と不透過の
スリットより成る放射状の振幅格子（放射格子）４と当
該振幅格子４とは異なる周上に原点位置検出用の振幅格
子４Ｚを夫々記録することによって、メインスケールを
形成している（図６参照）。

【００３２】ディスク３と一体的に固定されたディスク
ハブ８は、上下に一対のフランジ部８Ａを有して内部に
下方開口の穴８Ｂが形成されている（図３参照）。この
ディスクハブ８には、組み立ての際に、ダミーの回転軸
７が穴８Ｂに挿入されてネジ止めされるが、このダミー
回転軸７は、組み立てが完了した後に、ディスクハブ８
より取り除かれるようになっている。

【００３３】本体ユニット１０２は、図１に示すよう
に、ＬＥＤ（発光素子）１、コリメータレンズ２、平面
基板（インデックススケール）５、センサー（受光素
子）６、センサー基板９及びベース部材１５より成って
いる。そして、ＬＥＤ１とコリメータレンズ２により光
源手段の一要素が構成されており、コリメータレンズ２
がＬＥＤ１からの光束を平行光束としてディスク３を照
射するようになっている。

【００３４】平面基板５は、ディスクユニット１０１の
ディスク３と対向配置されており、その面上に後述する
振幅格子５Ａ，５Ｂ，５Ｚが夫々記録されてインディク
ススケールを形成している。平面基板５の面上には、デ
ィスク３の振幅格子４と等ピッチで互いに空間的に９０
度ずらした放射状の振幅格子（放射格子）５Ａ，５Ｂが
記録されている。これら振幅格子５Ａ，５Ｂは、ディス
ク３の振幅格子４と重なり合ったときに透過光が最大と
なり、１／２ピッチずれて重なり合ったときに透過光が
最小となるように、ＬＥＤ１からの光束を光変調する。
そして、振幅格子５Ａ，５Ｂを通過した光束を後述のセ
ンサー６が受光することによって、インクリメンタル信
号（Ａ相信号，Ｂ相信号）を得るようになっている。

【００３５】また、平面基板５の面上には、上述の振幅
格子５Ａ，５Ｂの他に、被検出物体の回転の原点位置信
号（Ｚ相信号）を得るための振幅格子５Ｚが記録されて
いる。この振幅格子５Ｚは、ディスク３上の振幅格子４
Ｚに対し格子幅以上ずれたときに透過光が少なくなるよ
うにＬＥＤ１からの光束を光変調する。そして、振幅格
子５Ｚを通過した光束を後述のセンサー６が受光するこ
とによって、回転軸の原点位置信号（Ｚ相信号）を得る
ようになっている。

【００３６】センサー６は、センサー基板９に設けられ
ており、Ａ相信号検出用、Ｂ相信号検出用及びＺ相信号
検出用の３つのセンサー６Ａ，６Ｂ，６Ｚを夫々有して
いる。

【００３７】そして、ベース部材１５には、上述したＬ
ＥＤ１、コリメータレンズ２、平面基板５、センサー６
及びセンサー基板９が夫々所定の位置に固定されてい
る。

【００３８】次に、本実施形態のエンコーダにおける回
転軸の回転変位情報の検出方法について説明する。

【００３９】本実施形態のエンコーダは、ＬＥＤ１から
の光束をコリメータレンズ２で平行光束としてメインス
ケール３のインクリメンタル信号（Ａ相信号、Ｂ相信
号）検出用の振幅格子４と原点信号（Ｚ相信号）検出用
の振幅格子４Ｚを照明する。

【００４０】これにより、振幅格子４と振幅格子５Ａを
透過した光束をセンサー６Ａで受光してＡ相信号を得、
振幅格子４と振幅格子５Ｂを透過した光束をセンサー６
Ｂで受光してＢ相信号を得、振幅格子４Ｚと振幅格子５
Ｚを透過した光束をセンサー６Ｚで受光してＺ信号を得
るようになっている。

【００４１】即ち、センサー６Ａ，６Ｂは、ディスク３
と平面基板５が振幅格子４の１ピッチだけ相対的に移動
した時に１周期の光量変化を検出して、互いに位相が９
０度ずれたインクリメンタル信号（Ａ相信号、Ｂ相信
号）を出力する。こうしてセンサー６Ａ，６Ｂが出力し
たアナログ信号は２値化されてＡ相矩形波信号、Ｂ相矩
形波信号とされ、これらＡ相矩形波信号とＢ相矩形波信
号を計数して被検出物体の回転軸の回転変位情報を得
る。計数の仕方は、例えば、Ａ相信号が“Ｌ”から
“Ｈ”になった時に、Ｂ相信号の状態が“Ｈ”ならカウ
ント値に「１」を加算し、Ｂ相信号の状態が“Ｌ”なら
カウント値から「１」を減算するようにしている。

【００４２】また、センサー６Ｚからは同ディスク３の
相対回転移動に伴って１つの大きな山型の波形の両側に
幾つかの小さな山型の波形が出力される。大きな山型の
波形の半値幅は、ほぼ振幅格子４Ｚと振幅格子５Ｚのス
リットの幅相当分の回転と一致する。そこで、この信号
を１／２レベルで２値化して矩形波状のＺ相信号を得
る。このＺ相矩形波信号の幅は、振幅格子５Ｚのスリッ
トの幅相当分の回転と一致している。

【００４３】更に、この原点信号（Ｚ相信号）を基準と
してインクリメンタル信号（Ａ相信号、Ｂ相信号）を計
数するために、インクリメンタル信号（Ａ相信号）と原
点信号（Ｚ相信号）とを同期させている。即ち、Ｚ相信
号の立ち上がり、立ち下がりのタイミングと、Ａ相信号
の立ち上がり、立ち下がりのタイミングとを完全に一致
させている。かゝる同期処理を詳述すれば、前述のとお
り、Ｚ相信号の信号幅は、振幅格子５Ｚのスリット幅の
回転分でほぼ決まるため、振幅格子５Ｚのスリット幅を
振幅格子４の１ピッチの回転相当分に合わせておき、Ｚ
相信号の幅をＡ相信号の“Ｈ”レベルの幅の２倍にして
いる。そして、ディスク３上の振幅格子４、平面基板５
上の振幅格子５Ａ，５Ｂ、ディスク３上及び平面基板５
上の振幅格子４Ｚ，５Ｚの夫々の記録位置を適切な位置
に設定することにより、Ｚ相信号の矩形波信号の“Ｈ”
レベルの幅のなかに、Ａ相信号の矩形波信号の“Ｈ”レ
ベルの１つが完全に（中央に）含ませるようにしてい
る。その後は、Ａ相信号とＺ相信号を論理処理（ＡＮ
Ｄ）することにより、完全にＡ相信号と同期した原点信
号（Ｚ相信号）を得るようにしている。

【００４４】このように２種類（インクリメンタル信号
及び原点信号）を検出するエンコーダは、組立て時の簡
略化を図るため、前述したように、ディスク３をディス
クハブ８に一体的に固定してディスクユニット１０１を
構成し、更に、ＬＥＤ１、コリメータレンズ２、平面基
板５、センサー６及びセンサー基板９をベース部材１５
に装着して本体ユニット１０２を構成している。そし
て、ディスク３上の振幅格子４及び原点検出用の振幅格
子４Ｚを１つのＬＥＤ１により一括して照明し、更に、
同一の平面基板５上に振幅格子５Ａ，５Ｂと原点検出用
の振幅格子５Ｚを並列的に記録すると共に、同一のセン
サー基板９にインクリメンタル信号及び原点信号を検出
するセンサー６Ａ，６Ｂ，６Ｚを並列的に配置するよう
にしている。

【００４５】上述の如く構成された本実施形態のエンコ
ーダは、製品梱包時に、図１に示すように、ディスクユ
ニット１０１と本体ユニット１０２を後述のブロック部
材１０を用いて固定する。

【００４６】このとき、エンコーダが検出するＡ相信号
とＺ相信号の同期を採るためには、従来例において明示
したように、ディスク（メインスケール）３の偏心と、
平面基板（インデックススケール）５の位置ズレのＸ軸
成分を抑える必要がある。ここで、例えば、メインスケ
ールとして、前述したような半径８〜１２ｍｍのドーナ
ツ状の領域に２５００本の放射格子４を記録したディス
ク３を使用すると、被検出物体の回転変位の検出精度
上、Ｘ方位のズレを２１μｍ以下に抑える必要があり、
このズレは全方位で一番きつい値である。

【００４７】しかしながら、ディスクユニット１０１と
本体ユニット１０２をブロック部材１０を用いて組み立
てることより、上記Ｘ方位のズレを検出精度に影響を及
ぼさない値に抑えることができる。

【００４８】ブロック部材１０は、図４及び図５に示す
ように、側面形状が略Ｌ字形となるように形成されてお
り、ディスクユニット１０１の回転軸方向（Ｚ方位）に
延びる基部１０Ａと、この基部１０Ａよりディスクユニ
ット１０１の回転軸方向と直交する方向（Ｙ方位）に延
びる保持部１０Ｂと、この保持部１０Ｂに一体に設けら
れてディスクユニット１０１の回転軸方向（Ｚ方位）に
弾性を有する仮固定手段としての一対のバネ性部材１０
Ｃとから成っている。そして、保持部１０Ｂの先端部中
央には、ディスクユニット１０１のディスクハブ８の位
置を規定するためのＶ字壁１０Ｅを有する位置規定手段
としての凹部１０Ｄが形成されている。

【００４９】以下に、前記ブロック部材１０を用いてデ
ィスクユニット１０１と本体ユニット１０２とを組み立
てる組立て方法を説明する。

【００５０】先ず、ダミーの回転軸７をディスクハブ８
に取り付けてディスク３の偏心調整を行う。このとき、
ディスクハブ８はダミー回転軸７にネジ止めされている
ので、そのネジ止めを解除し、その後、本体ユニット１
０２のベース部材１５に開設された挿入口１５Ａにブロ
ック部材１０の保持部１０Ｂ及びバネ性部材１０Ｃを挿
入する。

【００５１】これにより、ディスクハブ８のダミー回転
軸７が保持部１０Ｂの凹部１０Ｃに入り込んでＶ字壁１
０Ｅにより収受され（図２参照）、また、ディスクハブ
８の一対のフランジ部８Ａ間にバネ性部材１０Ｃが入り
込み保持部１０Ｂと共に下方のフランジ部８Ａを挟持す
ることによって、ディスクハブ８がブロック部材１０に
より保持固定される（図１参照）。

【００５２】こうして、ベース部材１５の挿入口１５Ａ
に挿入されたブロック部材１０は、図１に示すように、
基部１０Ａとベース部材１５とにネジ２１を螺入するこ
とより本体ユニット１０２に固定されるが、基部１０Ａ
又はベース部材１５の何れか一方のネジ止め穴１０Ｈ，
１５Ｈを長穴（本実施形態にあっては基部１０Ａ）に形
成することにより、ディスクユニット１０１を保持固定
した状態にＺ方位へ移動可能とされている。

【００５３】即ち、ブロック部材１０を本体ユニット１
０２に固定するネジ２１と、長孔に形成された基部１０
Ａ又はベース部材１５の何れか一方のネジ止め穴１０
Ｈ，１５Ｈとで、ブロック部材１０をディスクユニット
１０１と共にＺ方位へ移動可能とする位置調節機構Ｓを
構成している。

【００５４】また、ベース部材１５には、ブロック部材
１０をＺ方位に沿って案内するためのガイド手段として
のガイド凹部Ｇが形成されている。このガイド凹部Ｇ
は、ブロック部材１０の基部１０Ａと対面する外周部位
に形成されており、Ｘ方位と平行な平坦面１１及びＹ方
位と平行な案内面２２とを有してＺ方位に延びている。
ガイド凹部Ｇは、平坦面１１及び案内面２２が何れも高
精度に平面加工処理されており、平坦面１１にガイド部
材１０の基部１０Ａの裏面を、案内面２２に同ガイド部
材１０の一側面を夫々当接させ、その状態にガイド部材
１０をＺ方位へ移動させることによって、ディスクユニ
ット１０１をディスク３の上面の振れを防止しつゝＺ方
位へ移動できるようになっている。

【００５５】これにより、ディスク３の振幅格子４，４
Ｚと平面基板の振幅格子５Ａ，５Ｂ，５ＺのＺ方位への
位置決めを容易に、かつ高精度に行える。

【００５６】次に、図３に示すように、ディスクユニッ
ト１０１の取り付いたダミー回転軸７をブロック部材１
０の凹部１０ＤのＶ字壁１０Ｅに突き当て位置決めして
固定する。このとき、ダミー回転軸７の回転中心とＬＥ
Ｄ１とを結ぶＹ方位の直線を中心としてブロック部材１
０のＶ字壁１０Ｅが対称となるようにしている（図６参
照）。また、このとき、ディスク３はＺ相信号の検出時
の回転位相に設定しておくことが重要である。

【００５７】しかる後に、センサー６や平面基板５など
を実装したセンサー基板９のＸ方位、Ｙ方位の位置調整
を不図示の位置調整機構により行い、これにより本体ユ
ニット１０２へのディスクユニット１０１の組み立てが
完了する。

【００５８】こうして、本体ユニット１０２へのディス
クユニット１０１の組み立てが完了した後に、ダミー回
転軸７はディスクハブ８から取り外されてユーザーに納
品される。

【００５９】次に、ユーザーがエンコーダを被検出物体
の連結軸に取り付けて使用する場合を、図６乃至図８に
基づいて説明する。なお、ユーザーが取り付ける連結軸
１７は、エンコーダ組立時に使用したダミー軸７の軸径
とは異なる軸径であるとする。

【００６０】ユーザーは、先ず、エンコーダの組込みの
際に、ディスクハブ８を連結軸１７に取り付け、図６に
示すように、本体ユニット１０２に固定されたブロック
部材１０の凹部１０ＤのＶ字壁１０Ｅに連結軸１７を突
き当てて位置決めを行う。

【００６１】このとき、軸径が仮に変化していても、ブ
ロック部材１０をＶ字壁１０Ｅが原点位置検出用の振幅
格子４Ｚと対向した状態に設置すれば、軸径変化に起因
するディスク３の回転中心の位置ズレはＹ方位のみに生
じることになるので、Ａ相信号とＺ相信号の同期には何
ら影響しない。

【００６２】次に、図７に示すように、ディスクハブ８
に回転軸１７を原点位置検出用の振幅格子４Ｚとディス
ク３の中心を結ぶ直線方向（Ｙ方位）と同じ方向からビ
ス１８により連結する。

【００６３】このとき、ディスクハブ８と回転軸１７の
連結を原点位置検出用の振幅格子４Ｚとディスク３の中
心を結ぶ直線方向（Ｙ方位）より行っているので、同様
にディスクユニット取付け時の偏心の影響はＹ方位にし
かなく、Ａ相信号とＺ相信号の同期には影響しない。

【００６４】従って、本実施形態のエンコーダにあって
は、ディスクユニット１０１の回転位相によるＺ相信号
の検出時に、Ｘ方位には位置ズレが生ずることがなく安
定してＡ相信号とＺ相信号の同期を採ることができる。

【００６５】また、Ｙ方位のズレに関しては、Ａ相、Ｂ
相とＺ相の信号が混同しなければ良いので、ディスク３
の振幅格子４のトラック幅を２００μｍとすると、１０
０μｍまでのズレは許容される。但し、ディスク３の回
転位相がＺ相信号の検出位置にある時に、Ｙ方位のズレ
が抑えられていた方が、Ａ相信号とＺ相信号の同期とい
う点で有利である。

【００６６】また、本実施形態のエンコーダにあって
は、ディスクハブ８と回転軸１７の連結を原点位置検出
用の振幅格子４Ｚとディスク３の中心を結ぶ直線方向
（Ｙ方位）でブロック部材１０の基部１０Ａと対向する
方向よりネジ止めして行っている。

【００６７】このため、軸径変化に起因するブロック部
材１０への突き当ての位置ズレと、ディスクハブ８と連
結軸１７の連結時に生じる偏心による位置ズレは、連結
軸１７の回転位相が原点検出位置となったときに逆方向
に影響するので、より軸径変化の許容量を低減すること
ができる。

【００６８】具体的には、図８に示すように、ブロック
部材１０のＶ字角をθとすると、ディスク３と平面基板
５の原点検出位置でのＹ方位への位置ズレは、 ｈ＝（Ｄ１−Ｄ０）×（１／ｓｉｎθ−１） である。ここで、ディスクユニット１０１のＹ方位のズ
レ許容量を上記１００μｍとすると、軸径の変化は０．
５ｍｍ以上許され、一般的にはあり得ないことである。
よって、エンコーダの信号品位はユーザーの取り付ける
回転軸の取付け精度のみに影響されることになる。

【００６９】また、ディスクユニット１０１のＺ方位へ
の位置決めに関しては、ブロック部材１０の保持部１０
Ｂの面上にディスクハブ８を突き当て、そのディスクハ
ブ８をバネ性部材１０ＣによりＺ方位へ押し付けること
で行っている。このため、Ｚ方位に関してはディスク３
と平面基板５の位置精度を±３０μｍに抑える必要があ
る。

【００７０】そこで、エンコーダの組立て時に生ずる誤
差を±１５μｍに抑えれば、ブロック部材１０の保持部
１０Ｂへのディスクハブ８の突き当てで、ディスク３と
平面基板５との位置精度の±１５μｍは十分保証される
値である。

【００７１】また、本実施形態のエンコーダにあって
は、ブロック部材１０の保持部１０Ｂにバネ性部材１０
Ｃを一体化して形成することによって、構成部品点数を
減らしている。

【００７２】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、ディスクユニットを回転軸方向と直交する平面上で
保持するブロック部材を本体ユニットに同ディスクユニ
ットの回転軸方向へ移動自在に設け、このブロック部材
の位置規定手段によりディスクユニットを回転軸中心と
光源手段とを結ぶ直線上でディスクユニットの位置を規
定し、更に同ブロック部材の仮固定手段によりディスク
ユニットを位置規定した状態に仮固定するようにしたの
で、平面基板及び受光手段などを具備した本体ユニット
とディスクなどを具備した回転自在のディスクユニット
とから成る組込みタイプの回転変位情報検出装置であっ
ても、ディスクの振幅格子と平面基板の振幅格子の位置
決めを容易に、かつ高精度に行うことができ、その上、
ディスクの振幅格子と平面基板の振幅格子の位置決めし
た状態にブロック部材を本体ユニットに固定できること
から、ディスクユニットの回転軸方向と直交する平面上
でディスクユニットの位置を回転軸中心と光源手段とを
結ぶ直線上で規定でき、よって、Ａ相信号とＺ相信号の
同期ズレが少なく回転変位情報を高精度に検出すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る回転変位情報検出装置の要部概略
図である。

【図２】図１においてセンサー基板を取り除いたときの
回転変位情報検出装置の平面図である。

【図３】ブロック部材の位置規定手段としての凹部がデ
ィスクユニットを収受している状態の説明図である。

【図４】ブロック部材の平面図である。

【図５】ブロック部材の正面図である。

【図６】ブロック部材の位置規定手段としての凹部によ
りディスクユニットの位置を規定した状態の説明図であ
る。

【図７】ブロック部材にディスクユニットをビス止めし
た状態の説明図である。

【図８】軸径変化によるディスクと平面基板の原点検出
位置でのＹ方位への位置ズレを説明するための説明図で
ある。

【図９】従来のロータリエンコーダの要部概略図であ
る。

【図１０】従来のロータリエンコーダにおけるハブとシ
ャフトの嵌め合い関係を表した説明図である。

【図１１】従来のロータリエンコーダにおけるディスク
偏心と平面基板との位置ズレを表した説明図である。

【符号の説明】

１ ＬＥＤ（発光素子）（光源手
段） ２ コリメートレンズ（光源手
段） ３ ディスク（メインスケール） ４，４Ｚ 放射格子 ５ 平面基板（インデックススケ
ール） ５Ａ，５Ｂ，５Ｚ 放射格子 ６，６Ａ，６Ｂ，６Ｚ センサー（受光手段） １０ ブロック部材 １０Ａ 基部 １０Ｂ 保持部 １０Ｃ バネ性部材（仮固定手段） １０Ｄ 凹部（位置規定手段） １０Ｅ Ｖ字壁

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源手段からの光束を相対的に回転する
   ディスク上の放射格子と該ディスクに対向配置した平面
   基板上の放射格子とに導光し、前記両放射格子により変
   調を受けた光束を受光手段で受光し、この受光手段から
   の信号を利用してディスクと平面基板との相対的な回転
   変位情報を検出する回転変位情報検出装置において、 前記光源手段、平面基板及び受光手段などを具備した本
   体ユニットと前記ディスクなどを具備した回転自在のデ
   ィスクユニットとを有し、前記本体ユニットには前記デ
   ィスクユニットを回転軸方向と直交する平面上で保持し
   て当該本体ユニットに固定されるブロック部材が前記デ
   ィスクユニットの回転軸方向へ移動自在に設けられ、こ
   のブロック部材に前記ディスクユニットを回転軸中心と
   光源手段とを結ぶ直線上でディスクユニットの位置を規
   定する位置規定手段と、この位置規定手段により位置規
   定されたディスクユニットを仮固定する仮固定手段とを
   設けたことを特徴とする回転変位情報検出装置。
2. 【請求項２】 前記本体ユニットには、前記ブロック部
   材をディスクユニットの回転軸方向に沿って案内するた
   めのガイド手段が設けられていることを特徴とする請求
   項１に記載の回転変位情報検出装置。
3. 【請求項３】 前記ブロック部材は、ディスクユニット
   をその回転軸方向と直交する平面上で保持する保持部と
   本体ユニットにディスクユニットの回転軸方向へ移動自
   在に取り付けられて固定される基部とを一体に有するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の回転変位情報検出装
   置。
4. 【請求項４】 前記位置規定手段は、ディスクユニット
   の回転軸中心と光源手段とを結ぶ直線を中心としてＶ字
   を成すＶ字壁を有し、このＶ字壁を利用してディスクユ
   ニットの位置を規定していることを特徴とする請求項１
   に記載の回転変位情報検出装置。
5. 【請求項５】 前記位置規定手段は、ディスクユニット
   の回転軸中心と光源手段とを結ぶ直線を中心としてＶ字
   を成すＶ字壁を有する凹部に形成され、この凹部のＶ字
   壁によりディスクユニットの位置を規定していることを
   特徴とする請求項１に記載の回転変位情報検出装置。
6. 【請求項６】 前記仮固定手段は、ディスクユニットの
   回転軸方向に弾性を有するバネ性部材に形成され、この
   バネ性部材の弾性を利用してディスクユニットを仮固定
   していることを特徴とする請求項１に記載の回転変位情
   報検出装置。
7. 【請求項７】 前記仮固定手段は、ディスクユニットの
   回転軸方向に弾性を有するバネ性部材に形成されてブロ
   ック部材と一体に設けられていることを特徴とする請求
   項１に記載の回転変位情報検出装置。