JPS6047529B2 - 順次回転エンコ−ダ - Google Patents
順次回転エンコ−ダInfo
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- JPS6047529B2 JPS6047529B2 JP56154914A JP15491481A JPS6047529B2 JP S6047529 B2 JPS6047529 B2 JP S6047529B2 JP 56154914 A JP56154914 A JP 56154914A JP 15491481 A JP15491481 A JP 15491481A JP S6047529 B2 JPS6047529 B2 JP S6047529B2
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- slits
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Links
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D11/00—Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
- G01D11/24—Housings ; Casings for instruments
- G01D11/245—Housings for sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/22—Analogue/digital converters pattern-reading type
- H03M1/24—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip
- H03M1/28—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding
- H03M1/30—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding incremental
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は順次回転エンコーダに係り、更に具体的には現
場で交換でき且つ整列させるために特別な調整技法を必
要としないようなエンコーダに係る。
場で交換でき且つ整列させるために特別な調整技法を必
要としないようなエンコーダに係る。
最も経済的なエンコーダは2チャネル型順次回転エンコ
ーダの位相が現場で調整されることあるいはこのマスク
●パターン及びこの円板のパターンが工場で前もつて整
列されることを必要とする。
ーダの位相が現場で調整されることあるいはこのマスク
●パターン及びこの円板のパターンが工場で前もつて整
列されることを必要とする。
何れの例においても、この2つのパターンの整列は時間
がかかり且つコストが高くなりそして現場での導入は骨
が折れる。たとえば、あるエンコーダは光学的比較器に
よつてこのハブに前もつて整列されたこの円板を有しそ
して次にこのマスク・パターンは基準軸及び■ブロック
を用いてこの円板のパターンに整列される。この時、現
場での導入は次の手順を要する。(1)この■ブロック
をこの機械軸の上に配置する。
がかかり且つコストが高くなりそして現場での導入は骨
が折れる。たとえば、あるエンコーダは光学的比較器に
よつてこのハブに前もつて整列されたこの円板を有しそ
して次にこのマスク・パターンは基準軸及び■ブロック
を用いてこの円板のパターンに整列される。この時、現
場での導入は次の手順を要する。(1)この■ブロック
をこの機械軸の上に配置する。
(2)このマスクとこの円板の間に予定の間隙をセット
するためにかい物を用いる。
するためにかい物を用いる。
(3) このマスク及びハウジングをこの固定機械部材
に固定する。
に固定する。
(4)この■ブロックを取り除き且つ離脱する。
先行技術に示された多数のエンコーダがあり、これらの
エンコーダは現場での交換にかなうが本発明に付随した
利点を有さずそしてこれらの利点は後ほど列挙される。
この先行技術は、米国特許第3693023号、同第3
725902号、同第3811056号、同第3997
782号、同第411732〔入同第4190767号
及び同第4195938号を含むが、これらの特許に制
限されない。上記特許の全てが順次回転エンコーダに関
連しているが、これらの特許の夫々は次の欠陥の1つ以
上を有する装置を開示している。これらの使用されたシ
ステムは、偏心誤差及び整列誤差が極端な位相誤差を引
き起すために満足なものでない。この装置のこのシステ
ム設計はこのマスクとこの円板の間の間隔が厳密である
ようなシステム設計である。この固定マスク●パターン
は、マスクと円板の間の調整を無くするために、この製
造の際に精密な機械部品に基準づけられない。従つて、
本発明の基本的目的は、位相調整が初期の製造において
もあるいは現場での交換の際にも不必要である2チャネ
ル型順次回転エンコーダを提供することである。
エンコーダは現場での交換にかなうが本発明に付随した
利点を有さずそしてこれらの利点は後ほど列挙される。
この先行技術は、米国特許第3693023号、同第3
725902号、同第3811056号、同第3997
782号、同第411732〔入同第4190767号
及び同第4195938号を含むが、これらの特許に制
限されない。上記特許の全てが順次回転エンコーダに関
連しているが、これらの特許の夫々は次の欠陥の1つ以
上を有する装置を開示している。これらの使用されたシ
ステムは、偏心誤差及び整列誤差が極端な位相誤差を引
き起すために満足なものでない。この装置のこのシステ
ム設計はこのマスクとこの円板の間の間隔が厳密である
ようなシステム設計である。この固定マスク●パターン
は、マスクと円板の間の調整を無くするために、この製
造の際に精密な機械部品に基準づけられない。従つて、
本発明の基本的目的は、位相調整が初期の製造において
もあるいは現場での交換の際にも不必要である2チャネ
ル型順次回転エンコーダを提供することである。
本発明の他の目的は、現場での導入及び交換が必要な時
にこの導入及び交換が簡単に行なえる順次回転エンコー
ダを提供することである。
にこの導入及び交換が簡単に行なえる順次回転エンコー
ダを提供することである。
更に本発明の他の目的は、コストに対する高い性能比に
順次回転エンコーダを提供することでありそしてもしも
いろいろな部品の交換が所望されるならばこのユニット
全体を交換することを必要とせず且つ現場での任意の調
整を必要とせずにこれらの部品が交換できるようにこの
円板及びハブのアッセンブリーが全てのマスク及びハウ
ジングのアッセンブリーと互換性がある順次回転エンコ
ーダを提供することである。
順次回転エンコーダを提供することでありそしてもしも
いろいろな部品の交換が所望されるならばこのユニット
全体を交換することを必要とせず且つ現場での任意の調
整を必要とせずにこれらの部品が交換できるようにこの
円板及びハブのアッセンブリーが全てのマスク及びハウ
ジングのアッセンブリーと互換性がある順次回転エンコ
ーダを提供することである。
本発明の実施例において、これらの機能は本発明の順次
回転エンコーダによつて達成される。
回転エンコーダによつて達成される。
このエンコーダは所定の機械のフレームとこの機械の上
に回転可能に取りつけられた軸の中間に置かれる。この
エンコーダは、1組の接近した通路を含み、この通路が
貫通しているハウジングからなる。1組の光源はこれら
の通路に整列され且つこのハウジングの一方の側に取り
つけられそして1組の光検出器はこのハウジングの反対
側に取りつけられ且つこれらの通路に整列される。
に回転可能に取りつけられた軸の中間に置かれる。この
エンコーダは、1組の接近した通路を含み、この通路が
貫通しているハウジングからなる。1組の光源はこれら
の通路に整列され且つこのハウジングの一方の側に取り
つけられそして1組の光検出器はこのハウジングの反対
側に取りつけられ且つこれらの通路に整列される。
スロットはこれらの光源と光検出器の組の中間に規定さ
れそしてこれらの通路に整列された1組のスリットを有
したマスクはこのハウジングの上に固定して取りつけら
れる。このマスクは、この回転可能に取りつけられた軸
にこのマスクを位置づけそしてこれ故にこの軸に関して
このハウジングも位置づけるための手段を含んでいる。
先細の狭い開口を有したトンネルは、光検出器と光源の
これらの組の1つを収容するようにこのマスクと直面し
ている。外周部分に放射線状の不透明部分及び透明部分
を周方向に沿つて繰り返し有する円板はハブの上に取り
つけられそしてこのハブはこの回転可能な軸に取りつけ
られ、この結果このスロット内においてこの不透明部分
及び透明部分はこれらの通路と整列される。諸図及び更
に具体的には第1図と参照するに、本発明に従つて製作
された順次回転エンコーダ10がここに示されている。
れそしてこれらの通路に整列された1組のスリットを有
したマスクはこのハウジングの上に固定して取りつけら
れる。このマスクは、この回転可能に取りつけられた軸
にこのマスクを位置づけそしてこれ故にこの軸に関して
このハウジングも位置づけるための手段を含んでいる。
先細の狭い開口を有したトンネルは、光検出器と光源の
これらの組の1つを収容するようにこのマスクと直面し
ている。外周部分に放射線状の不透明部分及び透明部分
を周方向に沿つて繰り返し有する円板はハブの上に取り
つけられそしてこのハブはこの回転可能な軸に取りつけ
られ、この結果このスロット内においてこの不透明部分
及び透明部分はこれらの通路と整列される。諸図及び更
に具体的には第1図と参照するに、本発明に従つて製作
された順次回転エンコーダ10がここに示されている。
なお第1図では部品を分解して示している。そのため部
品の配置が一部不明確になつている。すなわち参照番号
50および60に示されるもの(それぞれはマスクおよ
び内板である)は部材(ハウジング)20のスロット2
5内に配置されるものである。この点については第1図
装置を第1図の紙面裏がわから見た断面図である第7図
でより明確に示されている。本発明のこの回転エンコー
ダは、機械(図示せず)のフレーム9とこの機械の上に
回転可能に取りつけられた軸11の中間に装着され、こ
の機械の軸11は機械部品に接続できそしてこの機械部
品は予定の速度あるいはいろいろな速度で移動されなけ
ればならず且つこの機械部品の位置は正確に決定されな
ければならない。たとえば、本発明のこの順次回転エン
コーダは、移動型のキャリアあるあはキャリッジを有し
そして瞬時にこのキャリアの移動方向及ひ正確な位置を
決定することが所望されるプリンタあるいはタイプライ
タに接続して使用できる。しかしながら、本発明のこの
エンコーダは、回転可能な軸を有しそしてこの軸すなわ
ちこの軸に接続された装置の幾つかの動的変数を監視す
ることが所望される任意の機械に使用できる。本発明の
エンコーダは支持ハウジング20からなり、このハウジ
ングは軸11を中心とする半径方向に沿つて設けられた
1組の接近した通路21及び22を含んている。
品の配置が一部不明確になつている。すなわち参照番号
50および60に示されるもの(それぞれはマスクおよ
び内板である)は部材(ハウジング)20のスロット2
5内に配置されるものである。この点については第1図
装置を第1図の紙面裏がわから見た断面図である第7図
でより明確に示されている。本発明のこの回転エンコー
ダは、機械(図示せず)のフレーム9とこの機械の上に
回転可能に取りつけられた軸11の中間に装着され、こ
の機械の軸11は機械部品に接続できそしてこの機械部
品は予定の速度あるいはいろいろな速度で移動されなけ
ればならず且つこの機械部品の位置は正確に決定されな
ければならない。たとえば、本発明のこの順次回転エン
コーダは、移動型のキャリアあるあはキャリッジを有し
そして瞬時にこのキャリアの移動方向及ひ正確な位置を
決定することが所望されるプリンタあるいはタイプライ
タに接続して使用できる。しかしながら、本発明のこの
エンコーダは、回転可能な軸を有しそしてこの軸すなわ
ちこの軸に接続された装置の幾つかの動的変数を監視す
ることが所望される任意の機械に使用できる。本発明の
エンコーダは支持ハウジング20からなり、このハウジ
ングは軸11を中心とする半径方向に沿つて設けられた
1組の接近した通路21及び22を含んている。
LED(光放射ダイオード)駆動板30は、光源すなわ
ち本実施例においてLED35及び36をこの通路21
及び22(第7図参照)に位置づけるために、ピン31
,32,33及び34によるようにこのハウジングの一
方の側に取りつけられる。このハウジング20の反対側
に第2の回路板40があり、この回路板は後述するよう
に光源35及び36から光を受けるようにこの通路21
及び22に整列した1組の光検出器41及び42を含ん
でいる。この光源及び光検出器を相関して正確に間隔づ
けしかもこの通路21及び22に関して同じように整列
させるために、この光源及び光検出器の組の中間にスロ
ットを規定する手段が提供される。
ち本実施例においてLED35及び36をこの通路21
及び22(第7図参照)に位置づけるために、ピン31
,32,33及び34によるようにこのハウジングの一
方の側に取りつけられる。このハウジング20の反対側
に第2の回路板40があり、この回路板は後述するよう
に光源35及び36から光を受けるようにこの通路21
及び22に整列した1組の光検出器41及び42を含ん
でいる。この光源及び光検出器を相関して正確に間隔づ
けしかもこの通路21及び22に関して同じように整列
させるために、この光源及び光検出器の組の中間にスロ
ットを規定する手段が提供される。
この目的のために且つ第1図に最も良く示すように、こ
のLED駆動板すなわち光源回路板30を取りつけるハ
ウジング20の側面20aは、たなすなわち突出したた
な部24を含み、このたな部24とこのハウジング20
の張出し突出部26の間にスロット25を規定する。マ
スク50はこの通路21及び22と整列した1組のスリ
ット51及び52を含んでいる。これらのスリットはこ
の通路21及び22の幅よりも狭い開口を有しそしてこ
のマスク50はこのハウジングに関連したこの突出部2
6の上に固定して取りつけられる。このアッセンブリー
全体を正しく取りつけるためのキー(Key)はこのマ
スク50である。この目的のために、このマスクはこの
回転可能に取りつけられた軸に関してこのマスクを位置
づけるための手段を含みそしてこのマスクがこのハウジ
ング20のこの突出部26の上に固定して取りつけられ
るので、このマスクは又軸11にこのハウジングの上の
種々の部品を整列する。この目的のために、マスク50
ひいてはハウジング20を適切に位置決めできるように
するものとしてマスク50の開口53が設けられ、この
開口はこの突出部26の開口27と整列しそして軸支持
手段すなわち本実施例においてこの機械フレーム9に取
りつけられた軸受12の外側レースの上にきちんと合わ
される。この軸受12のこの外側レース13はその回転
を禁止するようにこの機械のフレーム9に接続されるが
、この軸受12の内側レース14はそれを回転するよう
にこの軸11に接続される。この軸受12の外側レース
13の直径に対するこの開口53のこの寸法すなわち直
径の関係は、この開口53が好ましくはこの軸受12の
外側レース13の寸法に等しいかあるいはこの直径より
わずかに小さい関係であるが、このハウジング20のこ
の突出部26に関連したこの開口27はこの直径よりわ
ずかに大きい。従つて、このマスクとこの突出部の両者
はこの軸支持体と相互作用的に整列されるが、このマス
クの開口53はシステム基準として作用するためにこの
軸受と係合して接触するように寸法を決定される。かく
して、このスリット51及び52がこの通路21及び2
2と整列した状態で、このマスク50がエポキシ等によ
るようにこのハウジング20の突出部26の上に取りつ
けられると、このマスクの開口53はこのハウジングの
所定の整列を保証する。このシステムは、この親ねじす
なわち軸11に関してこのハウジング20の円周位置の
影響を受けない。かくして、このハウジングは任意の都
合の良い位置にこの耳片28を介してこの機械フレーム
9に固定できる。この親ねじすなわち軸11に接続され
た装置すなわち他の部品の正確な位置及びこの装置の回
転方向を決定するように計数を許容するために、回転可
能な円板60はこのハウジング20に関して回転でき且
つこの円板の外周部分をこのスロット25の中に収容す
るようにこの軸受12の内側レース14を通る軸張出し
部11aに取りつけられる。
のLED駆動板すなわち光源回路板30を取りつけるハ
ウジング20の側面20aは、たなすなわち突出したた
な部24を含み、このたな部24とこのハウジング20
の張出し突出部26の間にスロット25を規定する。マ
スク50はこの通路21及び22と整列した1組のスリ
ット51及び52を含んでいる。これらのスリットはこ
の通路21及び22の幅よりも狭い開口を有しそしてこ
のマスク50はこのハウジングに関連したこの突出部2
6の上に固定して取りつけられる。このアッセンブリー
全体を正しく取りつけるためのキー(Key)はこのマ
スク50である。この目的のために、このマスクはこの
回転可能に取りつけられた軸に関してこのマスクを位置
づけるための手段を含みそしてこのマスクがこのハウジ
ング20のこの突出部26の上に固定して取りつけられ
るので、このマスクは又軸11にこのハウジングの上の
種々の部品を整列する。この目的のために、マスク50
ひいてはハウジング20を適切に位置決めできるように
するものとしてマスク50の開口53が設けられ、この
開口はこの突出部26の開口27と整列しそして軸支持
手段すなわち本実施例においてこの機械フレーム9に取
りつけられた軸受12の外側レースの上にきちんと合わ
される。この軸受12のこの外側レース13はその回転
を禁止するようにこの機械のフレーム9に接続されるが
、この軸受12の内側レース14はそれを回転するよう
にこの軸11に接続される。この軸受12の外側レース
13の直径に対するこの開口53のこの寸法すなわち直
径の関係は、この開口53が好ましくはこの軸受12の
外側レース13の寸法に等しいかあるいはこの直径より
わずかに小さい関係であるが、このハウジング20のこ
の突出部26に関連したこの開口27はこの直径よりわ
ずかに大きい。従つて、このマスクとこの突出部の両者
はこの軸支持体と相互作用的に整列されるが、このマス
クの開口53はシステム基準として作用するためにこの
軸受と係合して接触するように寸法を決定される。かく
して、このスリット51及び52がこの通路21及び2
2と整列した状態で、このマスク50がエポキシ等によ
るようにこのハウジング20の突出部26の上に取りつ
けられると、このマスクの開口53はこのハウジングの
所定の整列を保証する。このシステムは、この親ねじす
なわち軸11に関してこのハウジング20の円周位置の
影響を受けない。かくして、このハウジングは任意の都
合の良い位置にこの耳片28を介してこの機械フレーム
9に固定できる。この親ねじすなわち軸11に接続され
た装置すなわち他の部品の正確な位置及びこの装置の回
転方向を決定するように計数を許容するために、回転可
能な円板60はこのハウジング20に関して回転でき且
つこの円板の外周部分をこのスロット25の中に収容す
るようにこの軸受12の内側レース14を通る軸張出し
部11aに取りつけられる。
この円板の外周部の付近に夫々位置づけられた放射線状
の不透明部分61及び透明部分62は、この通路21及
び22に関してこのスロット内に整列されると、これら
の部分はこのスリット51及び52並びにこの通路21
及び22と整列している。好ましくは、この通路21及
び22の間隔に関してこの不透明部分61及び透明部分
62の間隔は、回転方向が通常の方法で容易に検出され
るようにこの2つの間に00の位相差があるような間隔
である。(たとえば米国特許第4180703号参照。
)この接続において、この円板60の中央部分63は、
エポキシ樹脂等によるようにハブ65に接続される。こ
のハブ65は、セットねじ66によるようにこの軸張出
し部に接続でき、このセットねじはこのハブから張出し
たカラー67を通して延びている。
の不透明部分61及び透明部分62は、この通路21及
び22に関してこのスロット内に整列されると、これら
の部分はこのスリット51及び52並びにこの通路21
及び22と整列している。好ましくは、この通路21及
び22の間隔に関してこの不透明部分61及び透明部分
62の間隔は、回転方向が通常の方法で容易に検出され
るようにこの2つの間に00の位相差があるような間隔
である。(たとえば米国特許第4180703号参照。
)この接続において、この円板60の中央部分63は、
エポキシ樹脂等によるようにハブ65に接続される。こ
のハブ65は、セットねじ66によるようにこの軸張出
し部に接続でき、このセットねじはこのハブから張出し
たカラー67を通して延びている。
この円板60の中央部63を受け入れることのハブ65
のフランジ(第2図参照)の内面65aは、できればこ
の軸受12の外側レース13の直径よりも大きい直径を
有する凹所部分68を含んでいる。環状突出部69は、
この軸受12の内側レース14の表面と係合して直面す
るようにこの凹所部分68から延びている。現場での調
整を必要としない現場交換可能なエンコーダを提供する
ために本発明において行なわれた一般的な解決法は、こ
の初期の製造においてこの位相調整問題及びひ現場交換
の問題を解決することである。
のフランジ(第2図参照)の内面65aは、できればこ
の軸受12の外側レース13の直径よりも大きい直径を
有する凹所部分68を含んでいる。環状突出部69は、
この軸受12の内側レース14の表面と係合して直面す
るようにこの凹所部分68から延びている。現場での調
整を必要としない現場交換可能なエンコーダを提供する
ために本発明において行なわれた一般的な解決法は、こ
の初期の製造においてこの位相調整問題及びひ現場交換
の問題を解決することである。
本発明の最も重要な仕様の1つは、偏心誤差及び整列誤
差が大きな位相誤差すなわち通常このシステムを“ばが
にし且つ通常の機械動作を禁止させる位相誤差を引き起
さないようにしたシステムを作ることである。現場交換
可能な順次回転エンコーダにおける偏心による問題点を
まず考えよう。
差が大きな位相誤差すなわち通常このシステムを“ばが
にし且つ通常の機械動作を禁止させる位相誤差を引き起
さないようにしたシステムを作ることである。現場交換
可能な順次回転エンコーダにおける偏心による問題点を
まず考えよう。
偏心は通路21及び22に配置されたスリット51及び
52に対する回転円板の不透明部分61及び透明部分6
2の放射方向の変位としてあられれる。この円板60が
回転する時に、この円板の偏心は幾つかの要.因すなわ
ち(1)軸受12に対する軸11及び11aの偏心、(
2)ハブ65に対する円板60の取付(非同心的取付)
、(3)軸11aに対するハブ65の偏心並びに(4)
円板60の開口すなわち孔の公差及びこの円板パターン
の同心度による。最初に第4図を参照するに、このよう
な偏心による位相誤差を減少するために、(慣性及びス
ペースを抑制して)この円板の半径Rを大きく作り且つ
マスク50のスリット51と52(すなわち通路21と
22)の間の角度θを小さくすることが必要である。
52に対する回転円板の不透明部分61及び透明部分6
2の放射方向の変位としてあられれる。この円板60が
回転する時に、この円板の偏心は幾つかの要.因すなわ
ち(1)軸受12に対する軸11及び11aの偏心、(
2)ハブ65に対する円板60の取付(非同心的取付)
、(3)軸11aに対するハブ65の偏心並びに(4)
円板60の開口すなわち孔の公差及びこの円板パターン
の同心度による。最初に第4図を参照するに、このよう
な偏心による位相誤差を減少するために、(慣性及びス
ペースを抑制して)この円板の半径Rを大きく作り且つ
マスク50のスリット51と52(すなわち通路21と
22)の間の角度θを小さくすることが必要である。
たとえば、もしも偏心のためにこの円板のパターンがこ
のマスクの開口すなわちスリット51及び52に関して
±Δy及びΔz=ΔノYsinθだけ移動するならば、
この位相誤差は次の方程式によつて示すことができる。
ところで ・P=1ライン対の周期=2πR/N N=円板60の1回転当りのライン対の数θ=検出器4
1及び42すなわちスリット51及び52の間の分離角
度R=円板60の半径 ”Δy=繰り出し=2E(偏心率) 〔円周上に配置された検出器及びスリットにこの方程式
が当てはまることがわかる。
のマスクの開口すなわちスリット51及び52に関して
±Δy及びΔz=ΔノYsinθだけ移動するならば、
この位相誤差は次の方程式によつて示すことができる。
ところで ・P=1ライン対の周期=2πR/N N=円板60の1回転当りのライン対の数θ=検出器4
1及び42すなわちスリット51及び52の間の分離角
度R=円板60の半径 ”Δy=繰り出し=2E(偏心率) 〔円周上に配置された検出器及びスリットにこの方程式
が当てはまることがわかる。
放射方向に重ねられた検出器すなわち放射方向の異なる
位置にある検出器は、等価な繰り出しすなわち偏心のた
めにより大きな位置誤差を引き起す。〕代表的な寸法例
としてN=240、R=31.75Tm1θ=4.12
5と及びΔy=0.178T!Rmとする。
位置にある検出器は、等価な繰り出しすなわち偏心のた
めにより大きな位置誤差を引き起す。〕代表的な寸法例
としてN=240、R=31.75Tm1θ=4.12
5と及びΔy=0.178T!Rmとする。
従つて、上述の位相誤差方程式を用いると、この例のシ
ステムの位相誤差は±5.54るである。この角度θを
小さく作ることにより、このシステムは偏心に比較的影
響されなくなりそしてこのハブ65に対するこの円板6
0の整列はほとんど厳密でなくなる。たとえば、この円
板60をこのハブ65に中心づけるための傾斜付ピンを
含む簡単な機械工具が使用できる。これは、このような
整列のための光学的比較器を要する技法に比べた時にこ
の作業量を大いに減少する。この角度θを小さく作るこ
との欠点は、これらの通路すなわち検出器41及び42
の間の漏話がひどくなることである。
ステムの位相誤差は±5.54るである。この角度θを
小さく作ることにより、このシステムは偏心に比較的影
響されなくなりそしてこのハブ65に対するこの円板6
0の整列はほとんど厳密でなくなる。たとえば、この円
板60をこのハブ65に中心づけるための傾斜付ピンを
含む簡単な機械工具が使用できる。これは、このような
整列のための光学的比較器を要する技法に比べた時にこ
の作業量を大いに減少する。この角度θを小さく作るこ
との欠点は、これらの通路すなわち検出器41及び42
の間の漏話がひどくなることである。
この問題を克服するために、先行技術の多数の装置はこ
れらの光源を平行にするためにレンズを用いそしてこの
マスク50とこの回転円板60の間の小さな問隙を正確
に制御するように工夫している。しかしながら、短い焦
点長さのレンズで有限の光源を効果的に平行にし且つ制
御することが非常に困難である。更に、先行技術のこれ
らの装置において円板とマスクの間の小さな間隙はくさ
びにより現場でセットされなければならず、そして円板
の全ての動揺は除かれなければならない。これらの要件
はこのシステム全体のコストを高める。本発明の特徴に
従えば、この漏話問題を解決する方法は、これらの光源
すなわち本実施例におけるLED35及び36を、この
通路21及び22のトンネル部分21a及び22aの奥
に夫々置くことである。
れらの光源を平行にするためにレンズを用いそしてこの
マスク50とこの回転円板60の間の小さな問隙を正確
に制御するように工夫している。しかしながら、短い焦
点長さのレンズで有限の光源を効果的に平行にし且つ制
御することが非常に困難である。更に、先行技術のこれ
らの装置において円板とマスクの間の小さな間隙はくさ
びにより現場でセットされなければならず、そして円板
の全ての動揺は除かれなければならない。これらの要件
はこのシステム全体のコストを高める。本発明の特徴に
従えば、この漏話問題を解決する方法は、これらの光源
すなわち本実施例におけるLED35及び36を、この
通路21及び22のトンネル部分21a及び22aの奥
に夫々置くことである。
第7図に示すように、これらのトンネルは先細状の側壁
を有し、これらの側壁はスリット21b及び22bの夫
々で終端する。これらの光源を奥に置きそして先細状の
側壁のトンネルを形成する効果は、第5図の図表に最も
良く示されている。先細状の側壁のトンネルの中にこの
光源を置くことにより、この漏話現象が光源及びレンズ
の放射角パターンに依存することが除かれる。第5図を
参照するに、たとえばフォトダイオード42がこの光源
35からビネツト風にぼかされることを補償するために
、α〉βすなわちTan−゛尽〉Tan−1智これ故に
、D>τ?ところで D=光源35の凹所の深さ S=光源のためのスリット21b及び22Bの幅W=円
板60のためのスロット25の幅t+s=通路の中心線
間の間隔 このチャネルすなわち通路の中心線間の間隔が直角位相
(n=整数)を補償するために(2r1+3)/4ライ
ン対と等しくなければならないことがわかる。
を有し、これらの側壁はスリット21b及び22bの夫
々で終端する。これらの光源を奥に置きそして先細状の
側壁のトンネルを形成する効果は、第5図の図表に最も
良く示されている。先細状の側壁のトンネルの中にこの
光源を置くことにより、この漏話現象が光源及びレンズ
の放射角パターンに依存することが除かれる。第5図を
参照するに、たとえばフォトダイオード42がこの光源
35からビネツト風にぼかされることを補償するために
、α〉βすなわちTan−゛尽〉Tan−1智これ故に
、D>τ?ところで D=光源35の凹所の深さ S=光源のためのスリット21b及び22Bの幅W=円
板60のためのスロット25の幅t+s=通路の中心線
間の間隔 このチャネルすなわち通路の中心線間の間隔が直角位相
(n=整数)を補償するために(2r1+3)/4ライ
ン対と等しくなければならないことがわかる。
しかしながら、D,.S,.W及びLのための値を選択
する前に、この装置の他方の開口、特にこのマスク50
のスリット51及び52の設計を完成することが必要で
ある。円板60の動揺及びこのスロット(第7図参照)
でこの円板の軸変位のためにこのシステムが影響される
ことを除くために、回転円板の軸位置にかかわらずこの
光源35あるいは36のどちらからの光もこの回転円板
パターンのこの不透明部分61がこの固定マスク50の
スリット51の中に中心づけられる時にフォトダイオー
ドを照射しないことが保証される。
する前に、この装置の他方の開口、特にこのマスク50
のスリット51及び52の設計を完成することが必要で
ある。円板60の動揺及びこのスロット(第7図参照)
でこの円板の軸変位のためにこのシステムが影響される
ことを除くために、回転円板の軸位置にかかわらずこの
光源35あるいは36のどちらからの光もこの回転円板
パターンのこの不透明部分61がこの固定マスク50の
スリット51の中に中心づけられる時にフォトダイオー
ドを照射しないことが保証される。
第6図は、この光検出器41がこの円板60のこの不透
明部分61によつて光検出器から保護されるところの位
置で、このマスク、回転円板及び光源35の一部を示し
ている。同様な三角関係児ゆ,=土, により SSPS 解答ゅ、 S,<>ケ(W+D)−BS − D−R S″=マスク50のスリット51及び52の幅B=円板
60とマスク50の間の距離P=円板パターンの周期 S=有効な光源の幅(ハウジング) D=トンネルの深さ 繰り返して述べるに、この円板60のためのスロット2
5の幅(W)の値、この光源すなわちランプ35及び3
6の凹所の深さ(D)の値、円板とマスクパターンの間
の距離(B)、この通路21及び22のトンネル21a
及び22aに関連したこのスリット21b及び22bの
幅(S)の値並びにこのチャネル中心線間の間隔(L+
S)の値が決定できる。
明部分61によつて光検出器から保護されるところの位
置で、このマスク、回転円板及び光源35の一部を示し
ている。同様な三角関係児ゆ,=土, により SSPS 解答ゅ、 S,<>ケ(W+D)−BS − D−R S″=マスク50のスリット51及び52の幅B=円板
60とマスク50の間の距離P=円板パターンの周期 S=有効な光源の幅(ハウジング) D=トンネルの深さ 繰り返して述べるに、この円板60のためのスロット2
5の幅(W)の値、この光源すなわちランプ35及び3
6の凹所の深さ(D)の値、円板とマスクパターンの間
の距離(B)、この通路21及び22のトンネル21a
及び22aに関連したこのスリット21b及び22bの
幅(S)の値並びにこのチャネル中心線間の間隔(L+
S)の値が決定できる。
これらの値は漏話、直角位相及びこのマスク50の視界
絞り能力に基づく要件を満足できる。更に繰返して述べ
ると、この円板60のためのこのスロット25の幅(W
)の値、ランプ35及び36の凹所の深さ(D)の値並
びにこの円板60のパターンとこのマスク50のパター
ンの間の距離(B)(第6図参照)がかなり変化する時
でさえこのマスク50のスリット51及び52の幅(S
″)のためにほぼ一定な値を生み出すこの光源のための
このスリットの幅(S)(第5図参照)の値が決定でき
る。かくして、この設計において位相調整は、このチャ
ネル間の位相をこの正確なマスク・パターンで設計する
ことにより除かれる。このマスク50に開口53のよう
な基準取付孔を正確に打ち抜きそしてこのマスクの開口
がこの厳密に制御された親ねじ用軸受12の外部レース
まわりに堅固にすえつけられることにより、円板60に
対するマスク50の整列が保証される。
絞り能力に基づく要件を満足できる。更に繰返して述べ
ると、この円板60のためのこのスロット25の幅(W
)の値、ランプ35及び36の凹所の深さ(D)の値並
びにこの円板60のパターンとこのマスク50のパター
ンの間の距離(B)(第6図参照)がかなり変化する時
でさえこのマスク50のスリット51及び52の幅(S
″)のためにほぼ一定な値を生み出すこの光源のための
このスリットの幅(S)(第5図参照)の値が決定でき
る。かくして、この設計において位相調整は、このチャ
ネル間の位相をこの正確なマスク・パターンで設計する
ことにより除かれる。このマスク50に開口53のよう
な基準取付孔を正確に打ち抜きそしてこのマスクの開口
がこの厳密に制御された親ねじ用軸受12の外部レース
まわりに堅固にすえつけられることにより、円板60に
対するマスク50の整列が保証される。
この良好な形式において、この固定マスクはフォトグラ
フィック・フィルムから作られ、このためにこのマスク
は高いパターン精度のわりに安価でありそしてこの基準
取付孔すなわち開口は容易に位置づけられ且つこのパタ
ーンと同心で打ち抜かれる。かくして、たとえばこの孔
の位置のマーキングは、このフォトグラフィック◆マス
クの上のこのスリット51及び52のためのこのマスク
●パターンの一部であつてもよい。本発明の順次回転エ
ンコーダは代表的に2つのアナログ電圧信号を発生し、
これらの信号はこの親ねじすなわち回転可能な軸11の
速度データ及び位置データを得るために処理できる。
フィック・フィルムから作られ、このためにこのマスク
は高いパターン精度のわりに安価でありそしてこの基準
取付孔すなわち開口は容易に位置づけられ且つこのパタ
ーンと同心で打ち抜かれる。かくして、たとえばこの孔
の位置のマーキングは、このフォトグラフィック◆マス
クの上のこのスリット51及び52のためのこのマスク
●パターンの一部であつてもよい。本発明の順次回転エ
ンコーダは代表的に2つのアナログ電圧信号を発生し、
これらの信号はこの親ねじすなわち回転可能な軸11の
速度データ及び位置データを得るために処理できる。
この2つのチャネルは直角位相(900の位相差)で作
動し、実質的には任意の使用可能な軸速度に関して方向
の検出を許容する。第3図の回路を参照するに、このL
ED回路板30の上に取りつけられたLED35及び3
6のような光源は、ポテンショメータR3及R4並びに
電流制限抵抗器R1及びR2を介してたとえば5Vの電
源に夫々直列に接続されている。
動し、実質的には任意の使用可能な軸速度に関して方向
の検出を許容する。第3図の回路を参照するに、このL
ED回路板30の上に取りつけられたLED35及び3
6のような光源は、ポテンショメータR3及R4並びに
電流制限抵抗器R1及びR2を介してたとえば5Vの電
源に夫々直列に接続されている。
このポテンショメータR3及びR4はこの所望の出力信
号電圧のためこのLED電流を調整するために使用でき
る。この固定マスク50の背後に取りつけられるこのフ
ォトセンサー41及び42は入射光を受けとりそしてこ
の光をフォト電流に変換する。前述したように、この回
転円板60は、不透明部分61及び透明部分62を交互
に設け、円周上に広がつた放射状のパターンを含んでい
る。この演算増幅器Q1及びQ2は夫々このフォトセン
サー41及ひ42に接続され、このフォト電流を出力信
号電圧に変換しそしてこの出力信号電圧は夫々出力A及
び出力Bと名称をつけられている。この円板60がこの
光源35及び36とこのフォトセンサー41及び42の
間を回転する時に、こ.の演算増幅器Q1及びQ2は信
号電圧を与え、これらの信号電圧は直角位相である。安
定状態の動作の波形は、台形状から準正弦曲線状に変化
できる。先行技術において通常でありあるいは公知であ
るように、この時これらのアナログ信号はディジタル化
されてもよくそして位置カウンタを増減するために用い
られてもよい。絶対的な直線位置データは、このカウン
ターが初期値化されることを必要としそして軸位置とこ
の軸あるいは親ねじによつて運ばれあるいは駆動された
このワーク・ピースあるいはキャリアの間を関係づける
ことを必要とする。通常の技法であるように、この抵抗
R5及びR6は夫々この演算増幅器Q1及びQ2のため
の帰還抵抗器である。
号電圧のためこのLED電流を調整するために使用でき
る。この固定マスク50の背後に取りつけられるこのフ
ォトセンサー41及び42は入射光を受けとりそしてこ
の光をフォト電流に変換する。前述したように、この回
転円板60は、不透明部分61及び透明部分62を交互
に設け、円周上に広がつた放射状のパターンを含んでい
る。この演算増幅器Q1及びQ2は夫々このフォトセン
サー41及ひ42に接続され、このフォト電流を出力信
号電圧に変換しそしてこの出力信号電圧は夫々出力A及
び出力Bと名称をつけられている。この円板60がこの
光源35及び36とこのフォトセンサー41及び42の
間を回転する時に、こ.の演算増幅器Q1及びQ2は信
号電圧を与え、これらの信号電圧は直角位相である。安
定状態の動作の波形は、台形状から準正弦曲線状に変化
できる。先行技術において通常でありあるいは公知であ
るように、この時これらのアナログ信号はディジタル化
されてもよくそして位置カウンタを増減するために用い
られてもよい。絶対的な直線位置データは、このカウン
ターが初期値化されることを必要としそして軸位置とこ
の軸あるいは親ねじによつて運ばれあるいは駆動された
このワーク・ピースあるいはキャリアの間を関係づける
ことを必要とする。通常の技法であるように、この抵抗
R5及びR6は夫々この演算増幅器Q1及びQ2のため
の帰還抵抗器である。
通常の技法において、このキャパシターC1及びC2は
、高い周波数(たとえば6k圧以上)の電流ノズルを減
少するために作動するが、キャパシターC3及びC4は
電力供給のバイパス●キャパシターである。±12Vの
代表的な電力供給電圧が示されている。代表的な値の表
は、第3図に示した回路に関して下記に示される。
、高い周波数(たとえば6k圧以上)の電流ノズルを減
少するために作動するが、キャパシターC3及びC4は
電力供給のバイパス●キャパシターである。±12Vの
代表的な電力供給電圧が示されている。代表的な値の表
は、第3図に示した回路に関して下記に示される。
この親ねじあるいは軸11によつて運ばれる素子を位置
づけるためのカウントを得るためにこの信号をディジタ
ル化する目的からゆがみのない波形が設定できる技法は
、米国特許第4180704号に示されている。
づけるためのカウントを得るためにこの信号をディジタ
ル化する目的からゆがみのない波形が設定できる技法は
、米国特許第4180704号に示されている。
しかしながら、本発明の順次回転エンコーダに関して前
述した回路と同様にここに記述された回路が上記の特定
な方程式に適合するように異なる変数のために最適化で
きることがわかる。従つて、本発明の設計は、現場ある
いは工場の何れかで位相を調整する必要がないために現
場でのす早い交換を許容する。
述した回路と同様にここに記述された回路が上記の特定
な方程式に適合するように異なる変数のために最適化で
きることがわかる。従つて、本発明の設計は、現場ある
いは工場の何れかで位相を調整する必要がないために現
場でのす早い交換を許容する。
かくして、円板及びハブの全てのアッセンブリーは、マ
スク及びハウジングの全てのアッセンブリーと互換性が
あり、このハブに対するこの円板の簡単な工場での整列
及びいろいろな部品あるいはこのユニットの簡単な現場
での交換が許容されている。
スク及びハウジングの全てのアッセンブリーと互換性が
あり、このハブに対するこの円板の簡単な工場での整列
及びいろいろな部品あるいはこのユニットの簡単な現場
での交換が許容されている。
第1図は本発明に従つて組み立てられる順次回転エンコ
ーダの分解斜視図、第2図は第1図に示したこのエンコ
ーダの一部分を示し且つこの部分の背面側を示す斜視図
、第3図は本発明の回転エンコーダに接続できる代表的
な回路を示す回路図、第4図は偏心問題を示し且つ本発
明装置がこの偏心問題を克服する方法を示す図、第5図
は隣接したチャネル間の漏話が本発明の回転エンコーダ
によるように禁止される手段の図、第6図はこのスロッ
ト内での円板の動揺及びこのスロット内への円板の位置
づけによるこのシステムへの影響を無くするために本発
明の順次回転エンコーダのハウジングにおいてこのマス
ク幅、回転円板幅及び光源幅の関係を示す図、第7図は
これらの部品の組み立てを容易にするためにこれらの部
品のうちの幾つかの部品の相対位置を示した本発明装置
の部分的断面図である。 9・・・・・フレーム、11・・・・・・軸、12・・
・・・・軸受、11a・・・・・・軸張出し部、40・
・・・・・回路板、41,42・・・・・・光検出器、
20・・・・・・ハウジング、25・・・・・スロット
、21,22・・・・・・通路、27,53・・・・・
・開口、50・・・・・・マスク、51,52・・・・
・スリット、60・・・・円板、65・・・・・・ハブ
、35,36・・・・・光源、30・・・・・・LED
駆動板、67・・・・・・カラー。
ーダの分解斜視図、第2図は第1図に示したこのエンコ
ーダの一部分を示し且つこの部分の背面側を示す斜視図
、第3図は本発明の回転エンコーダに接続できる代表的
な回路を示す回路図、第4図は偏心問題を示し且つ本発
明装置がこの偏心問題を克服する方法を示す図、第5図
は隣接したチャネル間の漏話が本発明の回転エンコーダ
によるように禁止される手段の図、第6図はこのスロッ
ト内での円板の動揺及びこのスロット内への円板の位置
づけによるこのシステムへの影響を無くするために本発
明の順次回転エンコーダのハウジングにおいてこのマス
ク幅、回転円板幅及び光源幅の関係を示す図、第7図は
これらの部品の組み立てを容易にするためにこれらの部
品のうちの幾つかの部品の相対位置を示した本発明装置
の部分的断面図である。 9・・・・・フレーム、11・・・・・・軸、12・・
・・・・軸受、11a・・・・・・軸張出し部、40・
・・・・・回路板、41,42・・・・・・光検出器、
20・・・・・・ハウジング、25・・・・・スロット
、21,22・・・・・・通路、27,53・・・・・
・開口、50・・・・・・マスク、51,52・・・・
・スリット、60・・・・円板、65・・・・・・ハブ
、35,36・・・・・光源、30・・・・・・LED
駆動板、67・・・・・・カラー。
Claims (1)
- 1 固定フレームに対する回転軸の回転を監視する順次
回転エンコーダにおいて、上記回転軸に固定して取り付
けられる円板であつて、その周方向に所定のピッチでで
放射状の透明部および不透明部を繰り返し設けてなるも
のと、上記固定フレームに固定して取り付けられる外側
レースおよび上記回転軸と一体に回転する内側レースを
具備してなるベアリング手段と、上記外側レースに対応
する形状の係合部を具備しこの係合部を上記外側レース
に係合して上記回転軸に対して位置決めされるマスク手
段であつて、上記円板の透明部および不透明部に対応す
る位置に、上記円板の周方向に所定距離だけ離間して2
つのスリットを有するものと、スロットが設けられ、こ
のスロット内に上記2つのスリットが位置する配置で上
記マスク手段と一体に固定されたハウジング手段であつ
て、上記回転板の透明部および不透明部が上記回転軸の
回転時に上記スロットの内側壁(上記スロットの内部底
面から上記スロットの外部表面へとのびる2つの面)の
一方と上記スリットとの間を順次通過するように上記回
転板に対して位置決めされたものと、上記スロットの内
側壁の一方に上記2つのスリットとそれぞれ整列する配
置で穿設された2つの投光部用通路であつて、上記スリ
ットに向つて徐々に狭くなるものと、上記2つの投光部
用通路にそれぞれ設けられた2つの投光手段であつて、
上記投光部用通路の上記スリット側開口から後退して配
されたものと、上記2つの投光手段にそれぞれ整列して
設けられた2つの受光手段であつて、上記投光手段から
の光を上記回転板の透明部を介して受光するものとを有
し、さらに上記スリットの幅を上記投光部用通路の上記
スリット側開口より小さくしたことを特徴とする順次回
転エンコーダ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US218153 | 1980-12-19 | ||
| US06/218,153 US4375592A (en) | 1980-12-19 | 1980-12-19 | Incremental rotary encoder |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57120815A JPS57120815A (en) | 1982-07-28 |
| JPS6047529B2 true JPS6047529B2 (ja) | 1985-10-22 |
Family
ID=22813972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56154914A Expired JPS6047529B2 (ja) | 1980-12-19 | 1981-10-01 | 順次回転エンコ−ダ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4375592A (ja) |
| EP (1) | EP0054660B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6047529B2 (ja) |
| CA (1) | CA1191959A (ja) |
| DE (1) | DE3174069D1 (ja) |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5913155A (ja) * | 1982-07-12 | 1984-01-23 | Honda Motor Co Ltd | 車両の自動変速機用制御装置 |
| US4562946A (en) * | 1982-09-16 | 1986-01-07 | Ampex Corporation | Tape transport |
| JPS59103459U (ja) * | 1982-12-28 | 1984-07-12 | アルプス電気株式会社 | フオトセンサ素子の位置決め構造 |
| JPS59143918A (ja) * | 1983-02-07 | 1984-08-17 | Fanuc Ltd | パルスエンコ−ダ |
| US4511798A (en) * | 1983-02-23 | 1985-04-16 | Westinghouse Electric Corp. | Meter encoding register with tapered aperture in baffle insert |
| FR2544895B1 (fr) * | 1983-04-20 | 1986-03-21 | Mcb | Dispositif de lecture, par diascopie, de code optique et son procede de fabrication |
| US4628199A (en) * | 1983-10-13 | 1986-12-09 | Mueller Michael M | Rotary noiseless detent switch |
| JPS60218028A (ja) * | 1984-04-14 | 1985-10-31 | Fanuc Ltd | エンコ−ダ |
| JPS6148719A (ja) * | 1984-08-16 | 1986-03-10 | Fanuc Ltd | 光学式ロ−タリ−エンコ−ダ |
| AT393737B (de) * | 1984-12-05 | 1991-12-10 | Emr Elektronische Mess Und Reg | Inkrementales messsystem zum messen von laengen und winkeln |
| AT397156B (de) * | 1985-01-07 | 1994-02-25 | Emr Elektronische Mess Und Reg | Inkrementales messsystem |
| US4703176A (en) * | 1985-06-04 | 1987-10-27 | Plus Development Corporation | Compact polyphase optical position encoder |
| US4712005A (en) * | 1985-12-19 | 1987-12-08 | Kollmorgen Technologies Corporation | Floating mask encoder with assembly spacer |
| DE3621236A1 (de) * | 1986-06-25 | 1988-01-14 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Laengen- oder winkelmesseinrichtung |
| US4912322A (en) * | 1986-08-15 | 1990-03-27 | Mitutoyo Mfg. Co., Ltd. | Optical type displacement detecting device |
| JPH0296615A (ja) * | 1988-10-04 | 1990-04-09 | Mitsubishi Electric Corp | 回転角度検出装置 |
| JP2600525Y2 (ja) * | 1991-03-06 | 1999-10-12 | アルプス電気株式会社 | 座標入力装置 |
| US5572019A (en) * | 1991-03-12 | 1996-11-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Encoder with varying width light receiver and apparatus having the encoder |
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