JPS6288919A - パルスエンコ−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〕 本発明はパルスエンコーダに関し、特にサーボモータの
回転角２回転速度などを検出してロボットの腕の位置、
動き、又はＮＧなどの工作機械のテーブルの送りなどを
読み出すようにしたパルスエンコーダにおけるノイズ対
策に関する。

〔従来の技術〕

従来からこの種のパルスエンコーダは、発光ダイオード
などの発光部、該発光部からの光を受光するＰＮ型フォ
トダイオード等の光電変換素子を有する光電変換素子ア
レイ、該発光部から該光電変換素子アレイへ送出される
光を透過あるいは遮断する信号パターンを有する回転符
号板および固定符号板、該固定符号板および該光電変換
素子アレイが固定される固定スリット台、該固定スリッ
ト台が固定される筐体、および該光電変換素子アレイか
らの出力信号が接続線を通して入力される信号処理回路
（コンパレータ、ライントライバなど）が形成されるプ
リント板等により構成されている。

第５図はかかる従来形のパルスエンコーダにおける光電
変換素子アレイの平面図を拡大して示すもので、第５図
（ａｌは上面図（表面図）、第５図（ｂ）は下面図（裏
面図）である。

該第５図に示されるように、絶縁基板７１の表面側には
所定数（例えば３個）の光電変換素子（例えばＰＮ型フ
ォトダイオード）７０が設けられており、これらの光電
変換素子７０から出力される信号は、該表面に形成され
た信号用の配線パターン７２（第５図（ａｌ参照）を通
って直接、又は該絶縁基板７１に形成されたスルーホー
ル７４および該絶縁基板７１の裏面に形成された信号用
の配線パターン７２（第５図（ｂｌ参照）を通って信号
用の端子７３に導かれ、更に該端子７３から所定の接続
線を通して上記プリント板に形成される信号処理回路に
入力される。なお７５は該光電変換素子アレイを固定ス
リット台に固着するためのねじ穴である。

ところでこの種のパルスエンコーダにおいては、該光電
変換素子からの出力信号は高々数１００ｍＶのオーダー
であるため、該光電変換素子から該プリント板上のアン
プ（例えばコンパレータ）に入るまでの信号は特にノイ
ズに弱く、そのためパルスエンコーダの外部出力信号が
正しいものとならず、それによって誤動作を起こすこと
がたびたびあり問題となっていた。

ところでかかるノイズが光電変換素子から出力される出
力信号に乗り易い主な要因は、該光電変換素子アレイを
固定している固定スリット台が金属（通常は該固定スリ
ット台が固定される筐体と同一の金属）でできており、
したがってモータへの電力供給回路、特に該供給回路中
に接続されたアンプからの高周波ノイズが、該モータの
ケース、該モータケースの一端部に当接され該モータの
回転軸を支承する軸受が内部に装着される筐体を介して
該筐体に固定された固定スリ・ノド台に伝わり、結局該
固定スリット台がノイズ源となっていることにある。

しかしてこの種の光学式パルスエンコーダ全体の耐ノイ
ズ性は主として該光電変換素子とプリントｉ上のコンパ
レータ（第６図参照）との間の耐ノイズ性で決まること
になる。これはコンパレータ以降の信号が論理レベルで
あるのに対し、コンパレータ以前の信号が上述したよう
な微弱なアナログ電圧であるためである。

したがってこの経路の耐ノイズ性を向上させることがエ
ンコーダ全体の耐ノイズ性を向上させることになるが、
従来よりかかるノイズを低減させる対策としては、例え
ば第６図に示されるように光電変換素子アレイ３から接
続線を介してプリント板５上の信号処理回路（コンパレ
ータ５２、ライントライバ５３などからなる）に入力さ
れる部分（主としてコンパレータ５２の入力回路）ニコ
ンデンサを接続し、該コンデンサによって該光電変換素
子アレイ３からの出力信号に含まれるノイズを吸収する
手段が採用されている。

しかしながらかかるコンデンサによると、該ノイズと併
せて正規の出力信号をも吸収してしまい、例えばモータ
が高速で回転している場合とか回転符号板に形成された
信号パターン用のスリットが細かくなっている場合（つ
まりパルス数が多い場合）など、該出力信号の周波数が
高くなるときには特に該コンデンサの影響によって該出
力信号のなまりが顕著となり、コンパレータ出力側の矩
形波信号として正しい信号が得られなくなる惧れがある
という問題点があった。

また固定スリット台自体を金属で構成する代りにこれを
絶縁物で構成したとしても、これを金属で構成した場合
とほぼ同様に、該絶縁物を通して咳高周波ノイズにもと
づく電界が該光電変換素子アレイ側に形成されてしまい
、この種のノイズ低減対策として十分な効果が得られな
いという問題点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明ばかがる問題点にかんがみなされたもので、特に
該光電変換素子アレイとして、その表面（光電変換素子
配置部分および信号用配線導出部分を除く）および裏面
に所定のシールドパターンを形成し、該シールドパター
ンに挟まれた中間層に信号用の配線パターンを形成する
という着想にもとづいて、該光電変換素子アレイからの
出力信号に含まれるルイズを効果的に低減させるように
したものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本発明においては、発光部
、該発光部からの光を受光する光電変換素子アレイ、該
発光部から該光電変換素子アレイへ送出される光を透過
あるいは遮断する信号パターンを有する回転符号板およ
び固定符号板、該固定符号板および該光電変換素子アレ
イが固定される固定スリット台、該固定スリット台が固
定される筐体、および該光電変換素子アレイからの出力
信号が接続線を通して入力される信号処理回路が形成さ
れるプリント板をそなえたパルスエンコーダにおいて、
該光電変換素子アレイは、その表面に光電変換素子が設
けられるとともに該光電変換素子配置部分および信号用
配線導出部分を除いた該表面ならびに裏面に所定のシー
ルトルパターンが形成され、該シールトルパターンに挟
まれた中間、層に信号用の配線パターンが形成されてい
ることを特徴とするパルスエンコーダが提供される。

〔作　用〕

上記構成によれば、上記光電変換素子アレイにおいて、
光電変換素子から信号導出用の端子に至る信号用の配線
パターンが、該光電変換素子アレイの表裏両面に形成さ
れたシールドパターンによってほぼ完全にシールドされ
、これによって該光電変換素子からの出力信号が上記高
周波ノイズ等の影響をうけることがなくなり、該光電変
換素子からの出力信号に含まれるノイズが効果的に低減
される。

〔実施例〕

以下図面にしたがって本発明にかかるパルスエンコーダ
の一実施例について説明する。

第１図は本発明の一実施例としてのパルスエンコーダの
全体構成を示す概略図である。

先ず第１図（ａ）において、１はモータケースの一端部
に当接する筐体（フランジ）であって、該筐体内にはモ
ータの回転軸１１を支承する軸受が装着されており、該
回転軸１１の一端は第１図（ａｌに示されるように筐体
上面から突出し、その上端部１２には回転符号板（回転
板の円周に沿って所定形状のスリット（信号パターン）
が配列される）４が接着固定される。

また該筺体１上には固定スリット台２がその切欠部２３
（第１図（Ｃ１参照）に挿通される止めねしく第３図に
符号２５で示される）によって固定される。なお通常、
該固定スリット台は該筐体と同一金属で形成されるが、
絶縁物によって構成することもできる。

２２は該固定スリット台２に設けられた突出部２４（第
１図（Ｃ）参照）上に接着固定された固定符号板であり
、３は該固定スリット台２内に設けられた光電変換素子
アレイであって例えば絶縁スペーサ２１を介して止めね
じ（第２図および第３図に符号３５で示される）によっ
て固定スリット台２上に固定される。

５はプリント板であって間隔ポル）６１．６２（第１図
（ａｌ中には２本ずつ示される）によって筺体１に取付
けられており、該プリント板５上には発光ダイオード５
１が取付けられており、該発光ダイオード５１から放射
された光が回転符号板４、固定符号板２２を通って光電
変換素子アレイ３で受光され、それによる光電変換素子
からの出力信号が接続線５２を通って該プリント板５上
に形成される信号処理回路（コンパレータ、ライントラ
イバなど）に供給されるようになっている。なお６４は
パルスエンコーダ部全体を覆うカバーであって取付はボ
ルト６３によって間隔ボルト６２に固定される。また６
５は該プリント板５上の信号処理回路に外部から接続さ
れるケーブルである。

以下本発明の特長とする光電変換素子アレイ３の構成を
説明する。第１図（ｂｌは、該光電変換素子アレイ３の
縦断面図を例示するもので、咳図に示されるものにおい
ては、該光電変換素子アレイ３は、ガラス、エポキシ樹
脂等の絶縁板３１１の表面（後述するように光電変換素
子配置部分および信号用配線導出部分を除く）上にシー
ルドパターン（金属層）３１２が形成される第１層、絶
縁板３２１の表面に信号用の配線パターン３２２が形成
される第２層、絶縁板３３１の裏面に信号用の配線パタ
ーン３３２が形成される第３Ｎ、絶縁板３４１の裏面に
シールドパターン３４２が形成される第４層とが重合さ
れて構成される。これにより該光電変換素子アレイ３の
中間層に形成される信号用の配線パターン３２２　、３
３２は表面（上面）と裏面（下面）とに形成されるシー
ルドパターン３１２と３４２との間にはさみ込まれるこ
とになる。

第４図は上記光電変換素子アレイ３を構成する各層の平
面図の一例を詳細に示すもので、第４図（ａ）は第１層
の上面図、第４図（ｂｌは第２層の上面図、第４図ｆｃ
）は第３層の下面図、第４図（ｄｌは第４層の下面図を
示す。

先ず第４図（ａ）に示されるように第１層を構成する絶
１！板３１１の表面には所定数（例えば３個）の光電変
換素子３１０が設けられており、これらの光電変換素子
３１０から出力される信号は、該絶縁板３１１に形成さ
れたスルーホール３１５を通り第２眉を構成する絶縁板
３２１の表面に形成される信号用配線３２２を経て該絶
縁板３２１に設けられた信号用端子３２３（第１層の絶
縁板３１１に設けられる信号用端子３１３と例えば半田
付により一体に構成される）に達し、あるいは上記絶縁
板３１１　、３２１にそれぞれ形成されるスルーホール
３１５　、３２５　、および第３層を構成する絶縁板３
３１に形成されるスルーホール３３５を通り第３層を構
成する絶縁板３３１の裏面に形成される信号用配線３３
２を経て該絶縁板３３１に設けられた信号用端子３３３
（上記信号用端子３１３および３２３と例えば半田付に
より一体に構成される）に達することになり、該信号用
端子（各層の絶縁板３１１　．３２１　．３３１および
３４１を貫通して例えば半田付により一体に構成された
）から所定の接続線５２を通して上記プリント板５に形
成される信号処理回路に入力される。

更に第４図（ａｌに示されるように該第１層を構成する
絶縁板３１１の表面には、該光電変換素子３１０の配置
部分、該光電変換素子３１０からの出力信号を導くスル
ーホール３１５および信号用端子３１３の各形成部分を
除く部分に所定のシールドパターン３１２が形成され、
該絶縁板３１１には該シールドパターン３１２と接続さ
れるアース端子３１４が設けられる。そしてこのアース
端子（後述するように各層の絶縁板を貫通して例えば半
田付により一体に構成される）は所定の接続線５２を通
って上記プリント板５上に形成された電源Ｏｖ端子と接
続される。

更に第４図（ｄ）に示されるように該第４層を構成する
絶縁板３４１の裏面には、上記各層のスルーホール３１
５　、３２５および３３５と例えば半田付により一体に
接続されるスルーホール３４５および上記各層の信号用
端子３１３　、３２３および３３３と例えば半田付によ
り一体に接続される信号用端子３４３の各形成部分を除
く部分に所定のシールドパターン３４２が形成され、該
絶縁板３４１には該シールドパターン３４２と接続され
るアース端子３４４が設けられる。なお該アース端子３
４４は各絶縁板３１１゜３２１および３３１をそれぞれ
貫通するように設けられた各アース端子３１４　、３２
４および３３４と例えば半田付により一体に接続される
。なお３１６　．３２６　　。

３３６および３４６はそれぞれ各層の絶縁板に設けられ
たねし穴であってこれらのねし穴に挿通される止めねじ
３５（第２図および第３図参照）によって、該多層化さ
れた光電変換素子アレイ３が固定スリット台２に固着さ
れる。

このようにして該光電変換素子アレイ３の中間層に形成
される信号用の配線パターン３２２　、３３２はその表
裏両面に形成されるシールドパターン（アースパターン
）　　３１２，３４２によってほぼ完全にシールドされ
、該光電変換素子からの出力信号中における外部からの
ノイズの影響をほぼ完全に阻止することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、光電変換素子からの出力信号に含まれ
るノイズを効果的に低減させることができ、パルスエン
コーダの耐ノイズ性を顕著に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の一実施例としてのパルスエンコーダ
の概略構成を示す図であって、第１図（ａ）はその全体
構成を示す図、第１図（ｂ）は光電変換素子アレイの縦
断面図、第１図（Ｃ）は固定スリット台の平面図、 第２図は、第１図のパルスエンコーダにおいて上部プリ
ント板および該プリント板への接続線を取除いた状態を
示す側面図、 第３図は、第１図のパルスエンコーダにおいて回転符号
板から下面をみた平面図、 第４図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｅ）および（ｄｌは
第１図のパルスエンコーダにおける光電変換素子アレイ
の各層の表面又は裏面を詳細に示す平面図、 第５図（ａｌ　、　（ｂ）はそれぞれ従来形のパルスエ
ンコーダにおける光電変換素子アレイの表面および裏面
を詳細に示す平面図、 第６図は、この種の光学式パルスエンコーダにおける信
号伝達経路を示すブロック図である。 （符号の説明） １−・−筺体（フランジ）、 ２　−一〜−−固定スリット台、 ２２・−・固定符号板、 ３−・光電変換素子アレイ、 ３１１．３２１．３３１　．３４１・・・絶縁板、３１
２　、３４２・−シールドパターン（アースパターン）
、３２２　、３３２−・−信号用の配線パターン、４−
・・一回転符号板、 ５−−一−−プリント板、 ５２−−−−一接続線、 ６４・・−カバー、 ７１・−絶縁板、 ７２・−゛−信号用の配線パターン。 （Ｑ） （ｃ） 第１図 第３図 第４図 （ｂ） 聾５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発光部、該発光部からの光を受光する光電変換素子
   アレイ、該発光部から該光電変換素子アレイへ送出され
   る光を透過あるいは遮断する信号パターンを有する回転
   符号板および固定符号板、該固定符号板および該光電変
   換素子アレイが固定される固定スリット台、該固定スリ
   ット台が固定される筐体、および該光電変換素子アレイ
   からの出力信号が接続線を通して入力される信号処理回
   路が形成されるプリント板をそなえたパルスエンコーダ
   において、 該光電変換素子アレイは、その表面に光電変換素子が設
   けられるとともに該光電変換素子配置部分および信号用
   配線導出部分を除いた該表面ならびに裏面に所定のシー
   ルドパターンが形成され、該シールドパターンに挟まれ
   た中間層に信号用の配線パターンが形成されていること
   を特徴とするパルスエンコーダ。