JPS6147515A - 光学式ロ−タリ−エンコ−ダ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光学式ロータリーエンコーダに関するものであ
り、特に組立容易且つ耐環境性にすぐれた光学式エノコ
ーダｔこ関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕

光学式ロータリーエンコーダとしては；１常、発光ダイ
オード（ＬＥＤ）を発光源、フォトダイオードを受光素
子として対向的に配置して光路全形成し、この光路の間
を所定のパターンで形成させ几スリットを有する回転ス
リット板が直結されたシャフトの回転（こ応じて回転す
ることによりスリットが上記光路をしゃ断することを検
出し、シャフトの回転位置を検出するものとして、広く
用いらちでいる。光学式エンコーダ；こ９；インクリメ
ンタル形式及びアブソリュート形式があるがインクリメ
ンタル方式の場合には、固定スリットを介して、上ｆｆ
ｅ　Ｌ　Ｅ　Ｄとフォトダイオードの対向対をそれぞれ
少くとも２対、人相及びこれと位相的に９０°差がある
Ｂ相信号と取シ出すように回転スリット板の円周ｌこ沿
って所定の間隔を隔てて設けている。

このような光学式ロータリーエンコーダにおいて（匡、
光源としてのＬＥＤの射出光が散乱光であ夛、指向性も
強いことηＳら、固定スリットのパターンが正確であり
てもそのま＼ではＡ相とＢ相の位相差が不正確になり易
く、Ａ相とＢ相の出力レベルと位相とを共に満足なもの
とする蚤こ（＝、組立時においてＬＥＤを３次元的に微
調整をしなければならない０この様な調整（ズシンクｐ
スコープ等で観察しながら行うので組立調整が厄介であ
るという問題がある０同様に、Ｌｌとフォトダイオード
を固定スリットを介して正確（こ対向させるためには、
フォトダイオードが設けら′４１′ＩＣ固定スリット台
とＬＥＤ取付板とを２次元的に位置調整しなければなら
ない０ ま穴ＬＥＤ力）ら射出された散乱光を所定の径の強度が
ほぼ均一な光束として対向するフォトダイオードにのみ
受光されるよりにするためのレンズ系をも必要とする０ さらにＬＥＤ、フォトダイオード等の半導体素子は温度
による作動条件が規定され、余り高温度の環境蚤こ（ば
耐え得ることができず、このようなＬＥＤ等を有するエ
ンコーダの設置条件、換言丁ｎば使用条件が制限さｎて
いるという問題がるる。

〔問題を解決する几めの手段及び作用〕本発明において
（ユ、回転軸蚤こ固定された回転板の回転音こ応答して
回転板蚤こ設けられた透元遮光部が光路を断続すること
を検出し回転軸の回転位置を検出する光学式ロータリー
エンコーダにおいて、前記光路を形成する手段として前
記回転板の透元遮光部をはさんで対向的ｔこ光ファイバ
部材を設けたことを特徴とする光学式ロータリーエンコ
ーダが提供さ１する。

また本発明においては、前記光学式ロータリーエンコー
ダのフランジに所定のクリアランスを持って回転自在に
装着されるよう（こ形成されｔ固定スリット部材に設け
られ丸穴に前記光路形成手段の一方の光ファイバ部材が
嵌入され、前記固定スリット部材と同心円を成し回転自
在且つ一致的〜こ装着−ｃ＝　ｆ’Ｌるように形成さ几
た光ファイバ固定部材に設けらイを友人でろって前記固
定スリット部材の穴と同一円周上にあるものに前記光路
形成手段の他方の光ファイバ部材が嵌入され、前記一方
の光ファイバ部材と曲刃の光ファイバ部材と蚤ユ前記光
ファイバ固定部材の回転によυ一致的會こ対向するよう
２こされｔことを特徴とする、光学式ロータリ・−エン
コーダが提供される。

〔実施例〕

以下添付図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。

第１＠％工本発明の一実施例としての光学式ロータリー
二ンコーダを示しており、第４図（Ａｌ　ｔ！断面図、
第１図［Ｆ］１４１８１ｃ１図（ＡＩの矢印人からみ上
平面図の一部を示す０第１図において位置を測定すべき
駆動機械（こ接続される回転軸１４が７ランジ１４の穴
を貫通すると共にその穴で回転自在に軸支され、貫通さ
れ九他方蚤こおいて回転スリット板１５を固定している
０従って回転スリット板１５４回転軸１４の回転と一体
になって回転し得るＯ回転スリット板１５の外周縁に１
ズ所定の間隔で透光部いわゆるスリットと遮光部とが設
けられた透遮光域１５ａが設けられているロ回転スリッ
ト板ｉ５をにさんで固定スリット台１２と光ファイノく
固定台１３とが設けられておシ、固定スリット台１２−
エフランジ１１の円筒状突起８に回転自在に装着できる
よう蚤こ形成されているｏ′！た光ファイ′ゝ固定台１
３は固定スリット台１２に回転自在に装着できるようｔ
こ形成されている。

光フフイバ固定台１３には穴１８及び１９が穿孔さ几て
おり、これらの穴には先端がコリメータ等の平行ビーム
光形成部材２２．２３が接続されている光ファイバケー
ブル２４．２５が挿入されている。穴１８及び１９は同
−円周上嘔こ形成されている。固定スリット台１２にも
、穴１８，１９に対向する位置に穴２０．２１が形成さ
れており、これらの穴にも先端が平行ビーム光形成部材
２６゜２７が接続さｆｌ、を光ファイバケーブル２８．
２９が挿入されている。穴２０，２１の上に固定スリッ
ト１６が被着されてしる。従って、光ファイバ固定台１
３の穴１８に挿入された光ファイバケーブル及び平行ビ
ーム光形成部材２４．２２ｆＪ）ら射出された光が、回
転スリット板１５、固定スリット１６を通して固定スリ
ット台１２の穴２０に挿入さｎ１ｔ−光ファイバケーブ
ル及び平行ビーム光形成部材２８，２６１０入射される
ことによりＡ相信号を得ることができる。一方、Ｂ相信
号は、光ファイバケーブル及び平行ビーム光形成部材２
５゜２３と対向する光ファイバケーブル及び平行ビーム
光形成部材２９．２７の光路によって得られる。

固定スリット台１２Ｉこ光フフイバ固定台１３が装着さ
れているインロー（嵌合部）４０は、組立時において固
定スリット台１２と光ファイバ固定台１３とが相互蚤こ
回転し得る程度のクリアランスはあるが、例えば数μｍ
程度、固定スリット台１２の接合面の外径と元ファイバ
固定台１３の接合面の内径とがはソ等しいようｉこ機械
加工されているため、実質的蚤こクリアランスが無いに
等しい。

こ′ｒＬＩこよｐ、固定スリット台１２と光ファイバ固
定台１３とが図示の如く嵌合された場合、穴１８゜１９
と穴２０．２１との円周上の位置は一致する。

ｔｅ、こｎらの穴の中心は、回転スリット板１５の透遮
光域］、　５　ａのはｙ中心にあるようにしておく。

一方、フランジ１１の円筒状突起部の接合面と固定スリ
ット台１２の接合面とのインロー４１（ユ、組立時にお
いて相互に回転自在であると共に、成る程度のクリアラ
ンスがあるよう蚤こしておく。

以上のように製造された各部材を第１図に図示の如く組
立て光学式１ンコーダを完成させる場合について述べる
。

（１）回転スリット板１５ｔ−心出しし、回転軸１４に
固定する。固定スリット１６を固定スリット台１２の穴
２０，２１の上に位置合せして被着する。

（２１固定スリット台１２を７：）ンジ１１に装着し、
回転スリット板１５と固定スリット１６の位相合せを行
う。インロー４１はこの位相合せに十分な可動範囲を有
しているものとする。この位相合せの後、固定スリット
台１２をフランジ３．ＩＡこ固定する。

（３）光ファイバ固定台１３を固定スリット台１２には
め込む。これにより、穴１８，１９と２０．２１は同−
円周上嘗こあり、回転スリット板１５の西遮光域１５ａ
と位置合せが自動的にされること（こなる。穴１８．１
９及び２０．２Ｎこそれぞイを光ファイバ部材、２２，
２４；２３，２５及び２６，２８：２７，２９を挿入す
る。

（４）光ファイバ部材２２ｔ　　２４：２３ｔ　　２５
に発光側とし、他方２６，２８；２７，２９金受光側と
してシンクロスコープで出力波形を見ながら、光ファイ
バ固定台１３を回転させ、人相及びＢ相の出力及び位相
差が適切蚤こなる位置で、光ファイバ固定台１３を固定
スリット台１２に固定する０以上から明らかなよう蚤こ
、上記実施例においては、光路を形成する発光側と受光
側との出力及び位相合せか、従来の２次元的な位置調整
に比し、固定スリット台１２に対し光ファイバ固定台１
３を回転するという一次元的な位置調整のみで良く、調
整が簡単になる。インロー４０が相当小さいクリアラン
スである必要があるが、円筒状の機械加工である７７）
ら、旋盤等蚤こより比較的容易（こ製造することができ
、固定スリット台と光ファイバ固定台との接合面にのよ
う【こ機械加工することは特に問題とはならない。

まｔ先端に平行ビーム光形成部材が接続された光ファイ
バ部材を用いており、従来のＬＥＤのよう７こ発散性、
指向性の問題がないので、従来のＬＥＤ方式におけるよ
うな３次元的な微調整も必要としない。さらに従来のＬ
ＥＤ方式において（ユＬＥＤ射出光の散乱性ゆえに、人
相、Ｂ相（又は、さらに人相、Ｂ相）の信号を取９出す
ためｉこ蚤ユバターンの干渉を考慮してフォトダイオー
ド及びＬＥＤの位置金相尚正確に決めなければならない
のに比し、本発明の場合は光ファイバ部材からの平行光
線を用いてお５．Ａ相、Ｂ相の位相は回転スリット板と
固定スリットの位置合せにより決するので、光ファイバ
部材の取付穴の位置は特に精密さが要求さｎない〇 光ファイバ部材２２，２４；２３，２５；及び２６．２
８；２７，２９はＬＥＤ等半導体素子に比し極めて高い
耐温度特性、耐湿度特性等を有する。従って従来のよう
にエンコーダの設置条件が制限されることがなくなる。

ｔた光ファイバ上の信号は電気的雑音の影響を受けない
乃）ら、電気的雑音シこ＃−９設置条件の制限及びノイ
ズ対策上の計装の問題も生じない。

上述の実施例においては、光ファイバ固定台１３に設け
られた穴１８．１９が同一円周上にある場合について述
べたが、対向する穴１８と２０．１９と２１とが同一円
周上にあればよく、全てが同一円周上（こめる必要はな
い。対となる穴１８と２０、ｉこ対し他の対となる穴１
９と２１とＩＸＡ相。

Ｂ相の（Ｐｉ号が得られるような位坦的関係にあれば良
いからである。

また上述の実施例は、インクリメンタル形式のエンコー
ダを想定した場合蚤こついて例示したが、アブンリュー
ト形式のエンコーダの場合も同様である。

これらは他の実施例においても同様でおる。

第２図を参照して他の実施例について述べる。

第２図人）は断面図を示し、第２図ＦＢ＋は矢印Ａつ）
ら観た平面図である。第２図においては、第１図の光フ
ァイバ固定台１３蚤こ代えて、第１の光ファイバ固定台
３４及び第２の光ファイバ固定台３５を設は几ものであ
る。回転軸１４、フランジ１１、回転スリット板１５は
第１図に図示のものとＰＪ様である。７ランジ１１の円
筒状突起部に装着される固定スリット台３３の円筒内壁
形状及び内径寸法は第１図に図示の場合と同様であシ、
従ってイ、ンロー４７（；第１図に図示のインロー４１
と同様子こなっている。

固定スリット台３３には内側に第２の光ファイバ固定台
３５が固定スリット台３３とインロー４６によシ回転自
在に装着さｎている。その外側■こ第１の光ファイバ固
定台３４が固だスリット台３３及び第２の元ファイバ固
定台３５とインロー４５により回転自在に装着されてい
る。インロー４５及び４６は第１図に図示のインロー４
ｏと同様の条件、すなわち、インロー４７のように半径
方向に成る程度の大きさのクリアランスを生ずるよう蚤
こではなく、回転自在ではあるができるだけ密接になる
よ５になっている□従って固定スリット台３３に対して
第１及び第２の元ファイバ固定台３／Ｌ及び３５）ユ半
径方向に凹して正確に一致する０る０ 第１のブ０ファイバ固定台３４に（ユ突起部３４ａが設
けられ、そこに）丁元ファイバ部材企挿入する穴１９ａ
が穿孔されている。同様に第２の元ファイバ固定台３釧
こも突起部３５ａが設けられ、元ファイバ部材を挿入す
る穴１８ａが穿孔されている。これらの穴は固定スリッ
ト台３３に設けられ友受光側の光ファイバ部材を挿入す
る穴２０ａ。

２１ａに対応するものである。

第２図に図示の光学式エンコーダの組立について述べる
。

（１）回転スリット板１５の心出し、固定スリット１６
の被着、固定スリット台３３のフランジ１１へめ固定等
は第１図の場合と同様である。

（２）上記瞥こより７ランジ１１に固定され几固定スリ
ット台３３に第２の光ファイバ固定台３５を装着する。

この状態で、固定スリット台３３の穴２０ａと光ファイ
バ固定台３５の穴１８ａに元ファイバ部材を挿入する。

穴１８ａに挿入さｒｔ、７′Ｃ光ファイバ部材を発光側
とし穴２０ａに挿入されたｆｔ、ファイバ部ｔｉｔ受党
側として、シンクロスコープで出力波形を見ながら、Ａ
相出力が最大になるように光ファイバ固定台３５全回転
し、適切な位置で、光ファイバ固定台３５′ｆ６：固定
スリット台３３に固定する。

（３）光ファイバ固定台３４についても上記ステップ（
２）と同＃！齋と調整して固定スリット台３３に固定す
る。この場合、Ｂ相の信号の出力レベルのみでなく、人
相信号と９０°位相差が生ずるよう揮回転位＠を調整す
るの・は言うまでもない。

すなわち、この実施例においては、第１図に図示の実施
例に比し、Ａ相とＢ相とが独立して回転位置調整が可能
となり、柔軟性蚤こ富み、より高精度の調整を行うこと
ができる。

また、固定スリット台３３荀フランジ１１に固定される
基本となる固定スリット台と、光ファイバ固定台３４．
３５と同様に基本となる固定スリット台に一致的に装着
される第２の固定スリット台とに分離し、基本となる固
定スリット台と第２の光ファイバ固定台３５とにより人
相信号の位置合わせをし、第２の固定スリット台と第１
の光ファイバ固定台３４とにより独立蚤こＢ相信号の位
置合わせ合することも可能である０この場合、基本とな
る固定スリット台の穴と第２の固定スリット台の穴と前
述したように隣接する位置にある必要（＝なく、例えば
中心軸に対して対称する位置に置くこともできる。

くこともできる。

第３回に本発明の他の実施例を図示する。第３図に図示
の実施例は＠２図に図示の第１及びＷＪ２の元ファイバ
固定台３４．３５の変形形態を図示したものである。

第１の光ファイバ固定台３７が固定スリット台３３に取
付けられ、その上７：Ｊ）ら第２の元ファイバ固定台３
６が固定スリット台３３に取付けられるが、穴１８ｂに
挿入される光ファイバ部材は大きい穴５０を貫通し、一
方式１９ｂに挿入された光ファイバ部材は穴５１を通る
０このようチこ光ファイバ部材が挿入される穴より大き
い穴５０．５１をそれぞれ設は光ファイバ固定台３６．
３７をそれぞれ回転させて位置調整できるよう（こして
いる。

〔発明の効果〕

以上に述べ友ように本発明ｉこよれば、光ファイバ部材
を用いることにより、ＬＥＤを用いた場合のような３次
元的な倣調整を必要とせず、調整が非常（こ簡単になる
。また、耐環境性、耐ノイズ性にすぐイする。

また本発明によれば、固定スリット台に対して精密に位
置決めされ且つ、回転方向にのみ回転自在な光ファイバ
固定台を設け１回転位置を調整するのみで信号調整が行
えるので、組立調整が非常に容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図（１本発明の一実施ψすとしての光学式エンコー
ダであって第１図（Ａｌは断面図、第１図Ｑ３１は平面
図、 第２図（二本発明の他の実施例としての光学式エンコー
ダであって第２図（Ａ）（ユ断面図、第２図［Ｆ］）は
平面図。 第３図は本発明の光ファイバ固定台の他の実施例の斜視
図である。 （符号の説明） １１・・・・・・フランジ、】２・・・・・・固定スリ
ット台、１３・・・・・・光ファイバ固定台、１４・・
・・・・シャフト、１５・・・・・・回転スリ・ソト板
、１６・・・・・・固定スリ・ット、１８．１９・・・
・・・穴、２０．２１・−・・・・穴、２２，２３・・
・・・・コリメータ部、２４　、　２５　・−・・光フ
ァイノく、２６．２７・・・・・・コリメータ部、２８
，２９・・・・・・光ファイバ０ 特許出組人 ファナック株式会社 特許出願代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転軸に固定された回転板の回転に応答して回転板
   に設けられた透光遮光部が光路を断続することを検出し
   回転軸の回転位置を検出する光学式ロータリーエンコー
   ダにおいて、前記光路を形成する手段として前記回転板
   の透光遮光部をはさんで対向的に光ファイバ部材を設け
   たことを特徴とする光学式ロータリーエンコーダ。 ２、前記光ファイバ部材は光ファイバケーブルの先端に
   平行ビーム光形成部材が設けられ、該平行ビーム光形成
   部材が対向的に配設されていることを特徴とする、特許
   請求の範囲第１項に記載の光学式ロータリーエンコーダ
   。 ３、前記光学式ロータリーエンコーダのフランジに所定
   のクリアランスを持って回転自在に装着されるように形
   成された固定スリット部材に設けられた穴に前記光路形
   成手段の一方の光ファイバ部材が嵌入され、前記固定ス
   リット部材と同心円を成し回転自在且つ一致的に装着さ
   れるよりに形成された光ファイバ固定部材に設けられた
   穴であって前記固定スリット部材の穴と同一円周上にあ
   るものに前記光路形成手段の他方の光ファイバ部材が収
   入され、前記一方の光ファイバ部材と他方の光ファイバ
   部材とは前記光ファイバ固定部材の回転により一致的に
   対向するようにされたことを特徴とする、特許請求の範
   囲第２項に記載の光学式ロータリーエンコーダ。