JPS62113013A - 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】 発明の要約 回転ディスク（回転スリット）とこれに対面する固定マ
スク（固定スリブ］・）の前後に投光器と受光器とを配
置し、光の透過、遮断を検知することにより回転量に関
する間を得る光学式ロータリ・エンコーダにおいて１回
転ディスクの遮光部として、入射光を全反射させる斜面
（たとえばＶ溝）を設けるとともに１回転ディスクを透
明プラスティックで一体成形することにより回転軸にこ
の回転ディスクを圧入することができ、調整困難な芯合
せ作業を不要とした。

［技術分野］ この発明は９回転量に関する量を検出する回転トランス
デユーサの一種である光学式ロータリ争エンコーダに関
する。

［従来技術］ 第７図は従来のロータリ・エンコーダの＋Ｍ　成の一部
を示している。このロータリーエンコーダは２回転軸７
０に固定された回転ディスク（回転スリット）６０と、
この回転ディスク６０の周辺の一部に対面する位置に固
定された固定マスク（固定スリット）６５とを備えてい
る。高分解能の回転量情報を得るために１回転ディスク
６０の周辺には、放射状の光通過部６１と遮光部６２と
が周方向に一部ピッチで交互に設けられている。同じよ
うに固定マスク６５にも、同ピッチで光通過部６６と遮
光部６７とが設けられている。一般に光ディスク６０の
光通過部６１と遮光部６２とは、ガラス製の光デイスク
６０表面にクロムをスリットやパターンに蒸着すること
により形成され（厚さは数千オングストローム程度）、
クロムが蒸着された部分が遮光部６２．クロムが蒸着さ
れずに窓として残された部分が光の透過部６１となる。

固定マスク６５も同じようにつくられる。

回転ディスク６０と固定マスク６５とが対面して重なっ
ている部分の両側には投光器（たとえば１発光ダイオー
ドとコリメート・レンズとからなる）７５と受光器（た
とえば、フォトダイオードと集光レンズとからなる）７
６とが配置されている。

回転ディスク６０の回転にともなって、第８図（Ａ）に
示すように２回転ディスク６０の光透過部６１と固定マ
スク６５の光透過部６６とが対面したときには、投光器
７５から出射した光はこれらの光透過部８１．６６を透
過して受光器７６に受光される。

第８図（Ｂ）に示すように２回転ディスク６０の光透過
部６１と固定マスク６５の遮光部６７とが対向しかつ回
転ディスク６０の遮光部６２と固定マスク６５の光透過
部６６とが対面したときには、投光器７５から発射され
た光は途中で遮断され受光器７６には達しない。

以」二のようにして、受光器７６には断続した光が受光
され、この断続の繰返し周波数が回転ディスク６０の回
転数に比例することによって回転ディスク６０の回転量
を表わす信号が受光器７６から得られる。

ところで回転ディスク６０はガラスによってつくられて
いるので１回転ディスク６０を回転軸７０に固定するた
めの孔６３の形成工程と１回転ディスク６０に遮光部６
２と光透過部６１とを形成するためのクロムの蒸着工程
とは別個に行なわれる。したかつて、一般には円環状に
配列されたスリット・パ＝　　３　− ターン（光透過部６１と遮光部６２のパターン）の中心
と、孔６３の中心とは必ずしも一致しない。

そこで従来は１回転軸７０の外径よりも大きい内径をも
つ孔Ｂ３を回転ディスク６０にあけておき、軸７０の中
心とスリットやパターンの中心との芯合せを行なってい
た。この芯合せ作業は、軸７０に固定された受部材７１
と押さえ部材７２との間に回転ディスク６０を挟んで固
定するときに行なわれる。回転ディスク６０を回転させ
ながら回転ディスク６０を微小な距離たけ変位させるこ
とにより行なうこの芯合せ作業は、多大な労力と長い時
間を要していた。

［発明の目的］ この発明は１回転軸に対する回転ディスクの芯合せ作業
を軽減ないしは不要とする光学式ロータリ争エンコーダ
を提供するものである。

［発明の構成と効果］ この発明は２周辺にそって一部ピ・ソチで放射状の光の
透過部と遮光部とが交互に設けられ１回転軸に固定され
た回転ディスクと１回転ディスクの＝　　４　　＝ それらと同ピッチで光の透過部と遮光部とが交互に設け
られ９回転ディスクの周辺の一部と対向する位置に固定
された固定マスクと１回転ディスクと固定マスクの重な
り部分に光を投射する投光器と、この重なり部分を通過
する光を受光する受光器とを備えた光学式ロークリ・エ
ンコーダにおいて１回転ディスクの遮光部が入射光を全
反射させる斜面により形成され１回転ディスクが透明プ
ラスティックで一体成形されていることを特徴とする。

遮光部を斜面、たとえばＶ溝または横断面三角形状の凸
条により形成したので１回転ディスクをプラスティック
成形することができ、このプラスティック成形時に上記
斜面と中心の孔とを一体につくることができる。したが
って、高精度の斜面の形成が可能であるとともに、環状
に配列された斜面の中心と中心孔の中心とを高精度に一
致させることができる。中心孔の内径を回転軸の外径よ
りもやや小さ目に作製しておくことにより１回転ディス
クを軸に圧入すれば、芯合せ作業を行なうことなく回転
ディスクの回転軸への固定を行なうことができ、しかも
回転中心と斜面の中心とを一致させることができる。

［実施例の説明］ 第１図は光学式ロータリ・エンコーダ１の全体的な構成
を示している。

支持ブロック２の中心には円形孔３があけられこの円形
孔３内に軸受５を介して回転軸４０か回転自在に受けら
れＣいる。回転軸４０はその先端部に一体的に形成され
たフランジ４１を有し、このフランジ４１の先端側に１
回転ディスク】０が固定されている。回転軸４０の外端
側にはねじ４２が切られ、ここに締（＝Ｉけナツト４３
がはめられている。フランジ４１とナツト４３とによっ
て軸受５の内輪を強く挟み込むことにより、軸４０はし
っかりと軸受５の内輪に固定されている。

回転ディスクＩｎの周辺の一部に対面するように固定マ
スク２０が設けられ、この固定マスク２０は支持ブロッ
ク２に固定されている。回転ディスクＩＯの一部と固定
マスク２０とが対面している部分の両側には投光器３１
と受光器３５とが設けられている。

投光器３１は、第５図および第６図に拡大して示されて
いるように１発光素子たとえば発光ダイオード３２とコ
リメート・レンズ３３とから構成されている。受光器３
５は、受光素子たとえばフォトダイオード３６と集光レ
ンズ３７とを含んでいる。

さらに第１図において１回転ディスクｌＯが設けられて
いる側にはカバー４がかぶせられており。

このカバー４にプリント配線基板９が固定されている。

投光器８Ｉはこのプリント基板９に、受光器３５は支持
ブロック２にそれぞれ固定されている。

プリント基板９には、第４図に示す信号処理回路が組立
てられ、その動作電力がケーブル８により供給されると
ともに、出力信号がこのケーブルにより外部に取出され
る。

第２図、第５図および第６図を参照して１回転ディスク
ＩＯの周辺には、放射状にのびる多数の■溝１１が円環
状に一部ピッチで配列されている。この■溝１１は、投
光器３１から投射される光を全反射させることにより、
投射方向と直交する方向に偏向させるものであり、遮光
部となる。■溝１１の間が光の透過部Ｉ２である。

回転ディスク１０の中心には円形孔１４があけられ、そ
の周囲にボス１３が形成されている。孔１４の内径は回
転軸４０の外径よりもわずかに小さく形成され、この孔
Ｉ４に軸ｌＯを圧入することにより２回転ディスク１０
が軸４０に固定される。必要ならば。

回転ディスク１０のボス■３を軸４０のフランジ４１に
ボルト智により固定するとよい。

回転ディスク１０は、透明プラスチックによって一体成
形される。すなわち、その周辺のＶ溝１１゜孔１４．ボ
ス１３が一体的に成形される。したがって、その型さえ
高精度に作製しておけば、形成された回転ディスク１０
も高精度のものとなり、孔１４の中心と１円環状に配列
されたＶ溝１１の配列中心とを厳密に一致させることが
可能である。このことにより１回転ディスク１０の孔Ｉ
４を回転軸４０に圧入するたけで、芯合せをすることな
く９回転軸４゜の中心とＶ溝１１の−に記中心とが一致
するようになる。

第３図、第５図および第６図を参照して、固定マスク２
０Ｆには、Ｖ溝ＩＯのピッチと同じピッチで１回転ディ
スク１０の径方向にのびる光の透過部２１と遮光部２２
とが形成されている。これらの透過部２１と遮光部２２
は、従来例と同じようにクロムをスリット・パターンに
蒸着することによりつくられる。

回転ディスク１０のＶ溝１１のピッチ、固定マスク２０
上の各部２１．２２のピッチは、細かければ細かいほど
高分解能の回転量検出が可能となる。たとえば、　Ｖｌ
ｌｌのピッチをｌＯμｍ程度に細かくつくることが現在
のプラスチック成形技術で可能である。

第４図は、プリント基板９上に組立てられた処理回路の
例を示している。受光素子３Ｂから出力される受光信号
は時間的に波状に変化している。この信号は増幅回路５
１で増幅されたのち、所定のスレシホールド・レベルを
もつ比較回路５２においてこのスレシホールド・レベル
と比較され、波形整形されたパルス状の信号に変換され
る。この信号によって制御される出力回路５３のトラン
ジスタ等のスイッチング素子からは、第４図に示すよう
に、同じくパルス状ないしは方形波状の出力信号が得ら
れる。この出力信号の周波数（パルスの繰返し周波数）
は回転ディスクＩＯの回転数に比例している。

第５図および第６図を参照して１回転ディスクＩＯが回
転することにより１回転ディスク１０のＶ溝１１と固定
マスク２０の光透過部２１が対向したときには（第５図
）、投光器３１から投射された光のうち■溝１１に向う
光はＶ溝Ｉｆで全反射してその進行方向がほぼ９０″偏
向され、また透過部１２に向う光は固定マスク２０の遮
光部２２により断光される。したがって、受光器３５に
は投光器３１からの光はほとんど受光されない。もっと
も、破線で示すようにＶ溝１１で全反射せずに透過する
光もあるが、これはわずかであり（２〜３％程度）、受
光器３５に受光されても比較回路５２のスレシホールド
中レベルよりも低いレベルの信号しか生じさせないので
問題はない。

回転ディスク１０の光透過部１２と固定マスク２０の光
透過部２■とが一致すると（第６図）、投光器３１から
の光はこれらの光透過部１２．２１を通って受光部３５
に達する。したがって、−に述したように、受光素子３
６からは１回転ディスク１０の同転にともなって波状に
変化する受光信号が得、られる。

【図面の簡単な説明】

・第１図は、光学式ロータリやエンコーダの全体を示す
断面図である。 第２図は１回転ディスクを示す平面図と一部の周方向に
そう概念的な断面図である。 第３図は固定マスクを示す平面図である。 第４図は信号処理回路を示すブロック図である。 第５図および第６図は、光学式エンコーダの動作を示す
ためのものであり、それぞれ回転ディスクの周方向にそ
う断面をみた図面である。 第７図は、従来の光学式エンコーダを示すもので（Ａ）
は断面図、（Ｂ）は正面図である。 第８図は、従来の光学式エンコーダの動作を示すもので
、　　（Ａ）（Ｂ）ともに回転ディスクの周方向にそう
断面をみたものである。 ＩＯ・・・回転ディスク、１１・・・Ｖ溝（斜面）。 １２・・・光の透過部、２０・・・固定マスク。 ２１・・・光の透過部、２２・・・遮光部。 ８Ｉ・・・投光器、３２・・・発光素子。 ２５・・・受光器、３Ｂ・・・受光素子。 以　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 周辺にそって一定ピッチで放射状の光の透過部と遮光部
   とが交互に設けられ、回転軸に固定された回転ディスク
   と、回転ディスクのそれらと同ピッチで光の透過部と遮
   光部とが交互に設けられ、回転ディスクの周辺の一部と
   対向する位置に固定された固定マスクと、回転ディスク
   と固定マスクの重なり部分に光を投射する投光器と、こ
   の重なり部分を通過する光を受光する受光器とを備えた
   光学式ロータリ・エンコーダにおいて、回転ディスクの
   遮光部が入射光を全反射させる斜面により形成され、回
   転ディスクが透明プラスティックで一体成形されている
   ことを特徴とする光学式ロータリ・エンコーダ。