JPS608714A - 絶対位置検出形光学式シヤフトエンコ−ダ - Google Patents

絶対位置検出形光学式シヤフトエンコ−ダ

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JPS608714A
JPS608714A JP11617283A JP11617283A JPS608714A JP S608714 A JPS608714 A JP S608714A JP 11617283 A JP11617283 A JP 11617283A JP 11617283 A JP11617283 A JP 11617283A JP S608714 A JPS608714 A JP S608714A
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Shigeo Seki
関　重夫
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Tamagawa Seiki Co Ltd
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    • G01D5/34784—Absolute encoders with analogue or digital scales with only analogue scales or both analogue and incremental scales

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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】 この発明は，絶対位置検出形光単式シャフトエンコーダ
，特に３角波形間部かも成る位置検出符号並びに方形波
形の暗部および明部から成る判別符号が記録された符号
円板を備える絶対位置検出形光単式シャフトエンコーダ
に関するものである。
従来技術 従来の絶対位置検出形光単式シャフトエンコーダは、２
進符号の論理値″７″．″θ”を、このシャフトエンコ
ーダの符号円板上にそれぞれ６光を透過する部分”（以
下，明部と呼ぶ。）、１光を透過しない部分”（以下，
暗部と呼ぶ。）。
として記録している。そのために、符号円板には、記録
する一進符号のビット数に等しい数の符号トランクが必
要だった。加えて，符号読み取りに使用される光源ちよ
び受光素子も２進符号のビット数と等しい数だけ必要だ
った。
発明の目的 この発明は，絶対位置を検出するために、従来装置にお
けるようなλ進符号の論理値″′７″。
０″に対応するそれぞれ明部，暗部が記録された符号円
板を使用せず、その代りに３角波形間部かも成る位置検
出符号並びに方形波形の暗部および明部から成る判別符
号が記録された符号円板を使用する絶対位置検出形光単
式シャフトエンコーダを提供することを目的とする。
この発明の他の目的は，光源の発光出力および受光素子
の受光出力が温度および経時変化によって変動するのを
補償するときである。
発明の構成 従って、この発明は、平行光を発する光学系と，符号円
板であって、その回転角度位置に応じて平行光の透過光
量を直線的に増減させる３角波形間部かも成る位置検出
符号が記録された第１のトラック並びに３角波形間部の
傾きの方向を判別するために平行光を全く透過しない方
形波形暗部および平行光を全て透過する方形波形明部か
も成る判別符号が記録された第一のトラックを有する前
記符号円板と、第１のトラックを透過した光量を検出し
て第７の電気信号に変換する第１の受光素子および第２
のトラックを透過した光量を検出して第２の電気信号に
変換する第一の受光素子を有する受光部と、第１および
第一の電気信号を電子的に処理して符号円板の絶対位置
を示すアナログ出力信号才たはデジタル出力信号を発生
する絶対位置信号発生手段とを備え、絶対位置検量形光
学式シャフトエンコーダの入力軸従ってこの入力軸に取
り付けられた符号円板の絶対位置を検出することが出来
る。更に、方形波形明部のみから成る光量補償用の第３
トラツクを符号円板に設け、この第３トラツクを透過し
た平行光のｌｒｒの変化を検出して第３の電気信号に変
換する第３の受光素子を受光部に設け、そして第３の電
気信号が常に一定となるように光量を調節する光量補償
回路を光学系に設けることにより、温度および経時変化
に依存しないシャフトエンコーダを得ることが出来る。
その上、第１と第一と第３の受光素子に同種の素子を使
用することにより。
制御誤差を少なくすることが出来る。
発明の実施例 以下、この発明の一実施例を添付図面について詳しく説
明する。
第１図はこの発明の一実施例を示し、光学系１０は光源
／／、この光源／／の発した光を平行光にするコリメー
タレンズノコおよび後で詳しく説明する光量補償回路／
３がら成る。符号円板、２０Ａは、シャフトエンコーダ
の入力軸３０に取り付けられ、その詳細が第、２図およ
び第３図に示されているように符号円板２ＯＡの回転角
度位置に応じてコリメータレンズノコからの平行光の透
過光Ｍ：を直線的に増減させる３角波形の明部Ｃから成
る位置検出符号が記録された第１のトラックＴ／、この
第１のトラックＴ／における３角波形の明部０の傾きの
方向を判別するために平行光を全（透過しない方形波形
の暗部りおよび平行光を全て透過する方形波形の明部Ｃ
から成る判別符号が記録された第２のトラックＴ、２．
並びに方形波形の明部Ｃのみから成る光量補償用の第３
のトラックＴ３を有する。第一図および第３図は符号円
板の第１のトラックＴＩに唯一の３角波形間部Ｃが記録
された例であるが、第４図および第５図に示すように第
１のトラックＴＩにλつの３角波形間部Ｏを記録しても
良いし或は図示しないが３つ以上の３角波形間部を記録
しても良い。要は、符号円板に゛要求される分解能に応
じて３角波形間部の数を決めれば良い。詳しく説明すれ
ば、第９図および第５図に示す符号円板、２０Ｂは、二
つの３角波形間部Ｃかも成る位置検出符号が記録された
第１のトラックＴ／、各３角波形明部Ｃの傾きの方向に
それぞれ応じて方形波形暗部り、方形波形明部Ｏが記録
されている一方のトラックＴ２Ａおよび一つの３角波形
間部のうちの一方に対応して方形波形暗部りが記録され
かつ他方の３角波形間部に対応して方形波形明部Ｃが記
録されている他方のトラックＴ、２Ｂから成る第一のト
ラック、並びに方形波形明部Ｃのみから成る第３のトラ
ンクＴ３を有する。なお。
第１のトラックに記録された３角波形間部の数が−個の
場合に、第２のトランクは（ｎ＋／）本のトラックから
成り（たソし、ｎはθまたは正の整数である）かつ方形
波形暗部と方形波形明部が交互に記録される。
説明を第１図に戻せば、符号円板２０ｋを透過した平行
光は、符号円板、２０Ａをはさんで光学系７′０に対向
するように配置された受光部グＯに達する。この受光部
り０は、開口（図示しない）が設けられた固定スリンｌ
−４’／、第１の受光素子１１．２．第一の受光素子／
／３および第３の受光素子２＜２から成る。第１の受光
素子１１．２は、絶対位置検出用受光素子であり、符号
円板２０Ａの第１のトラックＴＩを透過しかつ固定スリ
ットｌＩｌの開口を通過した平行光の光量を検出し、ひ
いてはシャフトエンコーダの入刃軸３０従ってこの入力
軸３０１ｃ取り付けられた符号円板２ＯＡの絶対位置を
検出して第１の電気信号に変換する。第２の受光素子＋
！３は、第１のトラックＴ／に記録された３角波形明部
の傾きの方向を判別する判別用受光素子であり。
符号円板２０Ａの第一のトラックＴ２を透過しかつ固定
スリン）ｌ／の開口を通過した平行光の光漏ｓを検出し
て第一の電気信号に変換する。
第３の受光素子クダは、光源／ｌ従ってコリメータレン
ズ／２からの平行光の光量補償用受光素子であり、符号
円板コθＡの第３のトラックＴ３を透過しかつ固定スリ
ット４／の開口を通過した平行光の光量の、温度または
経時変化による変化を検出して第３の電気信号に変換す
る。
こ＼で、第１の受光素子グコ、’７＄２の受光素子ｔ３
で検出されて変換されたそれぞれ第７の電気信号Ｓ／、
第２の電気信号Ｓコ（例えば電圧）と、符号円板２０Ａ
の回転角度との関係は第６図に示すとおりになる。第１
の電気信号Ｓノにおけるａとａ＋の点は同一電圧（ｍＶ
）であり、これらの点ａ、ａ’は符号円板２ＯＡのそれ
ぞれ回転角度位置ｘ　６　、　ｙ　Ｏに相当する。そこ
で、回転角度位置Ｘ０とＹｏの判別を第一の受光素子り
３で行う。つまり、第一の受光素子ｑ３の発生する第一
の電気信号Ｓ２において、電圧を発生している部分を論
理値″／”、電圧を発生していない部分を論理値″０”
とすれば、回転角度位置Ｘ０は論理値”θ”の位置とし
てかつ回転角度位置Ｙ０は論理値”／”の位置として判
別出来る。
このことは、第９図および第５図の符号円板スＯＢを使
用した場合も同様である。なお、この発明における符号
体系は例えば２ｎの符号とする時、符号円板コθＡを使
用した場合にはコ１の位を第一のトランクＴ２に記録さ
れた方形波が表わしかつコ　以後、２°までの位を第１
のトランクＴ／に記録された３角波が表わす。
同様に、符号円板コθＢを使用した場合には、２ｎの位
を第二のトラックの他方のトラックテコＢに記録された
方形波が表わし、−の位を一方のトラックＴ、２Ａに記
録された方形波が表わしかつｓｎ！以後２°までの位を
第１のトラックＴ／に記録された３角波が表わす。
説明をもう一度第１図に戻せば、絶対位置信号発生手段
！Ｏは、第１の受光素子ｌＩ２へ電気的に接続されかつ
第１の電気信号Ｓ／を直線的に増幅して符号円板−θＡ
の絶対位置を示すアナログ出力信号を発生するリニア増
幅器Ｓ／、第一の受光素子ｌＩ３へ電気的に接続されか
つ第一の電気信号Ｓコを波形整形して論理値″／”とＯ
″′の符号に変換する波形整形回路５２、およびリニア
増幅器Ｓ／のアナログ出力信号と波形整形回路左λの論
理値符号とを結合して符号円板２０Ａの絶対位置を示す
アナログ出力信号を発生する論理回路！３を有する。必
要ならば、絶対位置信号発生手段Ｓθは、リニア増幅器
５／のアナログ出力信号をアナログ／デジタル変換して
符号円板、２ＯＡの絶対位置を示すデジタル出力信号を
発生するアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータＳり
を有していても良い。
光学系ｌＯ中の光量補償回路１３は第３の受光素子ｌＩ
りへ電気的に接続されている。光源ｌ／の発光出力並び
に第１の受光素子ｌユ、第一の受光素子＋！３および第
３の受光素子＜１９の受光出力が温度または経時変化に
よって変動するので、光源／／従ってコリメークレンズ
１２の平行光の光量変化のみを第３の受光素子ｌＩりで
検出して第３の電気信号に変換し、この第３の電気信号
を光量補償回路１３ヘフイードバツクすることにより光
源ｌ／の光量を調節して第３の受光素子グｌの出力すな
わち第３の電気信号が常に一定となるように制御する。
なお、第１の受光素子クコと第一の受光素子ｌ１３と第
３の受光素子＋＋に同種の素子を使用すると、制御誤差
を少なくすることが出来る。
発明の効果 この発明によれば、３角波形明部から成る位置検出符号
並びに方形波形の暗部および明部かも成る判別符号が記
録された符号円板を使用することにより符号円板の絶対
位置をアナログ信号またはデジタル信号として出力でき
、しかもＲ１度または経時変化に左右されず、制御１誤
差も少ないという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は第１図に示した実施例で使用される符号円板の平面図
、第３図は第一図に示した符号円板における各符号を直
線的に表現した図、第グ図は他の符号円板の平面図、第
Ｓ図は８ｇグ図の符号円板の各符号を直線的に表現した
図、第６図は受光部が発生する電気信号と符号円板の回
転角度との関係を示すグラフ図である。 １０は光学系、ｌｌは光源、／：ｌはコリメータレンズ
、／３は光量補償回路１．２０Ａと一〇Ｂは符号円板、
Ｔ／は第１のトラック、Ｔ、２は第２のトラック、　Ｔ
コＡは第一のトランクの一方のトラック、　Ｔ２Ｂは第
一のトラックの他方のトランク、Ｔ３は第８のトランク
、Ｃは明部。 Ｄは暗部、３θはシャフトエンコーダの入力軸。 ｌＩＯは受光部、り／は固定スリット、クユは第１の受
光素子、４７３は第一の受光素子、４ｔりは第３の受光
素子、ｇｏは絶対位置信号発生手段、３１はリニア増幅
器％　タコは波形整形回路。 よ３は論理回路、左ｌはＡ／Ｄコンバータである。 特許出願人　多摩川精機株式会社 鳥６※ 伽 第２図 台 第４図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ／　平行光を発する光学系と、符号円板であって、その
    回転角度位置に応じて前記平行光の透過光量を直線的に
    増減させる３角波形明部から成る位置検出符号が記録さ
    れた第１のトラック並びに前記３角波形明部の頓首の方
    向を判別するために前記平行光を全く透過しない方形波
    形暗部および前記平行光を全て透過する方形波形明部か
    ら成る判別符号が記録された第２のトランクを有する前
    記符号円板と、この符号円板をはさんで前記光学系に対
    向するように配置されかつ前記第１のトラックを透過し
    た光量を検出して第１の電気信号に変換する第１の受光
    素子および前記第２のトランクを透過した光量を検出し
    て第一の電気信号に変換する第一の受光素子を有する受
    光部と、前記第１の電気信号および前記第一の電気信号
    を電子的に処理して前記符号円板の絶対位置を示す出力
    信号を発生する絶対位置信号発生手段とを備えたことを
    特徴とする絶対位置検出形光挙式シャフトエンコーダ。 二　光学系は、光を発する光源および前記光を平行光に
    するコリメータレンズを有する特許請求の範囲第１項記
    載の絶対位置検出形光挙式シャフトエンコーダ。 ３　絶対位置信号発生手段は、第１の受光素子からの第
    １の電気信号を直線的に増幅して符号円板の絶対位置を
    示すアナログ出力信号を発生するＩＪニア増幅器、第一
    の受光草子からの第２の電気信号を波形整形して論理値
    ″／”と”θ”の符号に変換する波形整形回路、および
    前記アナログ出力信号と前記論理値符号を結合する論理
    回路を有する特許請求の範囲第１項または第２項記載の
    絶対位置検出形元学式シャフトエンコーダ。 乞　絶対位置信号発生手段は、リニア増幅器と論理回路
    の間に挿入されて符号円板の絶対位置を示すデジタル出
    力信号を発生するアナログ／デジタル令コンバータを有
    する特許請求の範囲第３項記載の絶対位置検出形光単式
    シャフトエンコーダ。 ！　第７のトラックに唯一の３角波形間部が記録され、
    そして第一のトラックは７本のトラックから成りかつ前
    記３角波形間部の傾きの方向にそれぞれ対応して方形波
    形暗部、方形波形明部が記録されている特許請求の範ｉ
    ！Ｉｌｌ第１項ないし第７項のいずれか記載の絶対位置
    検出形光単式シャフトエンコーダ。 に　第１のトラックにλつの３角波形間部が記録され、
    そして第一のトラックは一本のトラックから成り、これ
    らのトラックのうちの一方のトラックには前記３角波形
    間部の傾きの方向にそれぞれ応じて方形波形暗部、方形
    波形明部が記録されるが、他方のトラックには前記２つ
    の３角波形間部のうちの一方に対応して方形波形暗部が
    記録されかつ前記一つの３角波形間部の他方に対応して
    方形波形明部が記録されている特許請求の範囲第１項な
    いし第７項のいずれか記載の絶対位置検出形光単式シャ
    フトエンコーダ。 ２　第１のトラックに：１ｎ個の３角波形間部が記録さ
    れ、そして第一のトラックは（ｎ＋／）本のトラックか
    ら成り（たＹＬ、ｎはＯまたは正の整数である）かつ方
    形波形暗部と方形波形明部が交互に記録されている特許
    請求の範囲第１項ないし第７項のいずれか記載の絶対位
    置検出形光単式シャフトエンコーダ。 と　符号円板は方形波形明部のみから成る光量補償用の
    第３のトラックを有し、受光部は光学系から前記第３の
    トラックを透過した平行光の光量の、温度または経時変
    化による変化を検出して第３の電気信号に変換する第８
    の受光素子を有し、そして前記光学系は前記第３の電気
    信号が常に一定となるように前記光景を調節する光量補
    償回路を有する特許請求の範囲第７項ないし第６項のい
    ずれか記載の絶対位置検出形元学式シャフトエンコーダ
    。 タ　第１と第一と第３の受光素子が同種の素子である特
    許請求の範囲第ｇ項記載の絶対位置検出形光単式シャフ
    トエンコーダ。
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