JPS6287814A

JPS6287814A - ロ−タリ−エンコ−ダ

Info

Publication number: JPS6287814A
Application number: JP22810585A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Takahashi; 和久高橋
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1985-10-14
Filing date: 1985-10-14
Publication date: 1987-04-22

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】【技術分野］本発明はロータリーエンコーダ、さらに詳しくは、ロボ
ット、工作機械、計測器辱において、物すの回転角や回
転速度を測定するために用いられるロータリーエンコー
ダに関するものである。

［背景技術］一般にこの種のロータリーエンコーダは、第７図に示す
ように、基本的には発光素子１１を備えた投光ブロック
１０と、コードホイール２１を備えた回転ブロック２０
と、受光素子３１を備えた受光ブロックとから構成され
ている。投光ブロック１０は発光素子１１を備え、回転
ブロック２０には回転軸２２と共回転するコードホイー
ル２１が設けられ、また受光ブロック３０は発光素子１
１に対面する複数の受光素子３１と、コードホイール２
１と受光素子３１との間に介装されたフェイズプレート
３２とを備えている。コードホイール２１は第５図に示
すように、周方向において多数のスリット２３が周期的
に形成されたものであって、このコードホイール２１が
回転軸２２と共回転したときに、受光素子３１でスリッ
ト２３の通過数を検出して回転角等を検出できるように
なっているのである。

ここで、コードホイール２１とフェイズプレート３２と
が平行になっていないとすると、コードホィール２１の
回転に伴なってコードホイール２１とフェイズプレート
３２との闇の距離ｌが変化することになる。コードホイ
ール２１とフェイズプレート３２との距離ｌが変化する
と、第８図（ａ）に示すように、距＠１２が大きいほど
受光素子３１の出力の振幅が小さくなるのであり、した
がって、コードホイール２１が回転しているときにはｗ
Ｓ８図（ｂ）に示すように、時間の経過とともに受光素
子３１の出力レベルが変化することになる。このように
受光素子３１の出力振幅が一定にならないと、コードホ
イール２１が一定速度で回転しているときに、受光素子
３１の出力変化が一定周期とならず、精度のよい測定が
行なえないという問題が生じる。

［発明の目的］本発明は上述の点に鑑みて為されたものであって、その
主な目的とするところは、コードホィールが回転軸の軸
方向において傾斜している場合でも受光素子の出力振幅
を一定値とすることにより、測定精度を向上させること
にある。

［発明の開示１第５図ないし第７図に示すように、ロータリーエンコー
ダは、基本的に投光ブロック１０と、回転ブロック２０
と、受光ブロック３０とから構成される。

投光ブロック１０は、ケーシング１の定位置に固定され
たベース１２と、ベース１２に固着された赤外線発光ダ
イオード等の発光素子１１と、ベース１２の中央部に装
着されたベアリング１３とで構成される。またケーシン
グ１にもベアリング１３と同軸上でベアリング１４が装
着される。

回転ブロック２０は第５図に示すように、回転軸２２に
コードホイール２１を装着したものであって、コードホ
イール２１は回転軸２２に圧入された保持ブツシュ２４
と、保持ブツシュ２４に対向して配設されるエンドプッ
シエ２５との間に挟持され、回転軸２２に固定される。

コードホイール２１は薄い円盤状に形成されたものであ
って、その外周部に周方向に沿って等間隔に多数のスリ
ット２３が穿設され、またスリット２３よりも中心寄り
には基準位置を設定する基準スリット２６が穿設されて
いる。スリット２３と基準スリット２６とは発光素子１
１に対応する位置に形成されており、発光素子１１から
放射された光がスリット２３と基準スリット２６とを透
過するようになっている。回転＠２２は投光ブロック１
０とケーシング１とに設けられたベアリング１３．１４
によって支持されている。

受光ブロック３０はコードホイール２１を介して投光ブ
ロック１０とは反対側に配設されるものであって、ＷＳ
６図に示すように、コードホイール２１のスリット２３
と基準スリット２６とを透過した光を受光して電気信号
に変換する３個の受光素子３１　　Ａ＃＊ｒｌ＃Ｉ＋Ｌ
Ｍｌ−＄Ｊ［ｆｆ　　、ｌ−！１４’＝５１子３１にそ
れぞれ対応する位置に補正スリット３４が形成されたフ
ェイズプレート３２と、フェイズプレート３２と基板３
３との間に介装されフェイズプレート３２を透過した光
を各受光素子３１に導くライトガイド３５とから構成さ
れる。補正スリット３４はコードホイール２１のスリッ
ト２３に対応する位置で左右一対設けられ、また基準ス
リット２６；こ対応する位置で１個設けられる。

各補正スリット３４はそれぞれ小スリット群により形成
されている。ライトガイド３５には各補正スリット３４
に対応して３個の案内孔３６が形成されている。この案
内孔３６により各補正スリット３４を透過した光が互い
に干渉しないで受光素子３１に到達するようになってい
る。７エイＸプレート３２と基板３３とライトガイド３
５とは互いに一体に結合されて、受光ブロック３０を構
成するのである。

以上のように６１成されたロータリーエンコーダにおい
で、コードホイール２１が回転軸２２に対して直角に取
り付けられていない場合には、上述したように受光素子
３１の出力振幅が変化し、受光素子３１の出力を波形整
形回路３で矩形波に成形したときに、精度の高い信号出
力が得られないものであるから、コードホイール２１が
回転軸２２の軸方向において振れる振れ幅を検出し、そ
の振れ幅に対応して受光素子３１の出力レベルを補正す
る必要がある。以下の実施例においてそのような補正を
行なう構成を明らかにする。

（実施例１）第１図に示すように、コードホィール２１の振れ幅を検
出する振れ幅検出手段として、ＣＯＤのようなリニアの
イメージセンサなどを用いた振れ幅センサ４が、発光素
子１１に対応する位置でコードホイール２１の周囲に配
設される。この振れ幅センサ４は、コードホイール２１
の周面の位置を検出するのであって、ＣＯＤで構成する
場合には回転軸２２の軸方向に沿って配設される。これ
により、コードホイール２１の周面の位置に対応した信
号が得られるのであり、コードホイール２１の振れ幅が
検出されることになる。この振れ幅センサ４の出力は制
御手段である変換回路５に入力され、振れ幅センサ４の
出力に対応して発光索子１１の輝度が調節されるのであ
る。つまり、コードホイール２１の周面がフェイズプレ
ート３２から離れるほど発光素子１１の輝度を大島くシ
て受光素子３１の出力振幅を天外くするように制御する
のである。これにより、受光素子３１の出力レベルが略
一定値となり精度の高い信号出力が得られるのである。

（実施例２）本実施例では、第２図に示すように、コードホイール２
１の振れ幅検出手段がＺ相愛光部６と同期回路７とで構
成され、制御手段が記憶回路８で構成された例を示す、
すなわち、コードホイール２１が回転軸２２に取り付け
られた状態では、コードホイール２１の振れ幅は一定値
となるから、ロータリーエンコーグを組み立てた後に、
コードホイール２１の回転角と受光素子３１の受光量と
の関係を一度測定しておけば、基準位置からの回転角が
何度のときに、受光素子３１の受光量がどれだけ変化す
るかが分かる。したがって、コードホィール２１の回転
角とその回転角に対応した発光素子１１の輝度との関係
を予め記憶回路８に記憶させ、コードホィール２１の回
ｉ角を記憶回路８に渡し、記憶回路８から回転角に対応
して得られる出力により発光素子１１を発光させれば、
受光素子３１の出力振幅が一定値となるのである。

コードホイール２１の基準位置は上述した基準スリット
２６に対応する受光素子３１（すなわち、Ｚ相愛光部６
）から出力が得られた位置とし、この位置において同期
回路７をリセットするとともに、スリット２３に対応し
た受光素子３１の出力を波形整形回路３により波形整形
して得られた出力信号を同期回路７に入力することによ
り、基準位置からのコードホイール２１の回転角が検出
されるのである。このようにして、記憶回路８にコード
ホイール２１の回忙角を与えることにより、記憶回路８
ではその回転角に対応した輝度で発光素子１１を発光さ
せるのである。

（実施例３）上記実施例ではコードホイール２１の振れ幅に対応して
発光索子１１の輝度を調節していたが、本実施例では、
第３図に示すよう４；、コードホイール２１の振れ幅に
対応して受光素子３１の出力を増幅する増幅回路９の増
幅率を調節することにより波形整形回路３への入力信号
の振幅を一定値とするようになっている。すなわち、実
施例１と同様にコードホイール２１の振れ幅は振れ幅セ
ンサ４により検出され、変換回路５により振れ幅に対応
した増幅率となるように増幅回路９が設定される。増幅
回路９はたとえば電圧制御型増幅回路のように制御電圧
の大小に応じて増幅率を可変するものなどが用いられる
。このようにして波形整形回路３への入力信号の振幅が
一定レベルとなるから、発光素子１１の輝度を変化させ
る場合と同様に精度の高い出力信号を得ることができる
のである。ここで、増幅回路９の増幅率は、コードホイ
ール２１が７二−ズプレート３２から離れるほど大きく
なるように設定される。

（実施例４）本実施例は実施例３と同様に受光素子３１の出力を増幅
する増幅回路９の増幅率をコードホイール２１の振れ幅
に対応して変化させるものであって、振れ幅検出手段、
および制御手段は実施例２と同様に構成されている。す
なわち、コードホイール２１の基準位置からのコードホ
イール２１の回転角に対応して予め増幅回路９の増幅率
を設定し、この関係を記憶回路８に記憶させておき、Ｚ
相愛光部６の出力と波形整形回路３の出力とにより、同
期回路７で回転角を検出し、その回転角を記憶回路８に
渡し、その回転角に対応して増幅回路９の増幅率を設定
するのである。このようにして、実施例３と同様に波形
整形回路３への入力信号レベルが一定値となり、精度の
商い信号出力が得られるのである。

［発明の効果］本発明は上述のように、回転軸の軸方向におけるコード
ホイールの振れ量を検出する振れ幅検出手段と、振れ幅
検出手段の出力に基づいて受光素子の出力値が一定値に
なるように発光素子または受光素子を制御する制御手段
とが設けられているので、コードホイールが回転軸の軸
方向において傾斜している場合でも受光素子の出力振幅
を一定値とするように発光素子または受光素子が制御さ
れ、その結果、測定精度が向上するという利点がある。

【図面の簡単な説明】ｔＡ１図は本発明の実施例１を示す概略構成図、第２図
は同上の実施例２を示す概略構成図、第３図は同上の実
施例３を示す概略構成図、第４図は同上の実施例４を示
す概略構成図、第５図は同上に使用する回松ブロックを
示す分解斜視図、第６図は同上に使用する受光ブロック
を示す分解斜視図、第７図は同上の要部概略断面図、第
８図は従来の問題点を示す動作説明図である。３は波形整形回路、４は振れ幅センサ、５は変換回路、
６はＺ相受光部、７は同期回路、８は記憶回路、９は増
幅回路、１１は発光素子、２１はコードホイール、２２
は回転軸、３１は受光素子、３２は７エーズプレートで
ある。・妃２内第３図第７図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）円盤状に形成されその表面に略直交する方向の回
転軸と共回転するとともに周方向に多数のスリットが周
期的に形成されたコードホィールと、コードホィールの
表面に略直交する方向でスリットに向かって投光する発
光素子と、コードホィールのスリットを透過した光を受
光しては電気信号に変換する複数の受光素子と、コード
ホィールと受光素子との間に介装され各受光素子に対応
してそれぞれ補正スリットが形成されたフェイズプレー
トとを備えたロータリーエンコーダにおいて、回転軸の
輪方向におけるコードホィールの振れ量を検出する振れ
幅検出手段と、振れ幅検出手段の出力に基づいて受光素
子の出力値が一定値になるように発光素子または受光素
子を制御する制御手段とが設けられて成ることを特徴と
するロータリーエンコーダ。