JPH09280897A - Rotational displacement information detection device - Google Patents
Rotational displacement information detection deviceInfo
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- JPH09280897A JPH09280897A JP11830396A JP11830396A JPH09280897A JP H09280897 A JPH09280897 A JP H09280897A JP 11830396 A JP11830396 A JP 11830396A JP 11830396 A JP11830396 A JP 11830396A JP H09280897 A JPH09280897 A JP H09280897A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は回転変位情報検出装
置に関し、例えば相対的に回転移動するメインスケール
の放射格子と平面基板に取り付けられたインデックスス
ケール（放射格子）に光束を照射して、そこから得られ
る位相又は強度変調された信号光を検出することにより
該メインスケールと平面基板との相対的な回転変位情報
や原点位置等の回転変位情報を検出するロータリーエン
コーダに好適なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotational displacement information detecting device, for example, irradiating a main scale radiation grating and a index scale (radiation grating) mounted on a flat substrate with a light beam, and irradiating the light flux there. It is suitable for a rotary encoder that detects the relative rotational displacement information between the main scale and the plane substrate and the rotational displacement information such as the origin position by detecting the phase- or intensity-modulated signal light obtained from.
【０００２】特に、光源手段、受光手段、インデックス
スケールを固定する本体ユニットとメインスケールを固
定するディスクユニットとが別体になっている、所謂組
み込み式のロータリーエンコーダに好適なものである。In particular, it is suitable for a so-called built-in rotary encoder in which the light source means, the light receiving means, the main body unit for fixing the index scale and the disk unit for fixing the main scale are separate bodies.
【０００３】[0003]
【従来の技術】従来より、物体の相対的な回転変位情報
（変位量、速度、加速度等）を高精度に測定する為の装
置としてロータリーエンコーダ（以下「エンコーダ」と
称する。）が多く利用されている。又、このエンコーダ
には回転情報の絶対位置情報を計算する為に原点情報を
検出する為の手段が付加されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a rotary encoder (hereinafter referred to as "encoder") is often used as a device for measuring relative rotational displacement information (displacement amount, velocity, acceleration, etc.) of an object with high accuracy. ing. Further, this encoder is provided with means for detecting the origin information in order to calculate the absolute position information of the rotation information.
【０００４】図６は従来のエンコーダの要部概略図であ
る。FIG. 6 is a schematic view of a main part of a conventional encoder.
【０００５】図６において、エンコーダにおけるインク
リメンタル信号（Ａ相，Ｂ相）の検出機構は相対移動す
るディスクハブ８に固定したメインスケール３上に透
過、非透過（又は反射、非反射）の繰り返し放射格子パ
ターン４，４Ｚを記録しておき、固定の平面基板（イン
デックススケール）５にも全く等しいピッチでかつ互い
に空間的に位相を９０度ずらした放射格子パターン５
Ａ，５Ｂを記録しておき、両者を所定の間隔（ギャッ
プ）を隔てて重ね合わせておいてから双方にＬＥＤ１か
らの光束をコリメータレンズ２を介して平行光束として
照明している。In FIG. 6, an incremental signal (A phase, B phase) detection mechanism in an encoder is repeatedly radiated by transmission or non-transmission (or reflection or non-reflection) on a main scale 3 fixed to a disk hub 8 which moves relatively. The radial grating pattern 5 in which the grating patterns 4 and 4Z are recorded and the phases are spatially shifted from each other by 90 degrees at exactly the same pitch on the fixed plane substrate (index scale) 5 as well.
A and 5B are recorded, both are superposed at a predetermined interval (gap), and then the light flux from the LED 1 is illuminated on both as a parallel light flux via the collimator lens 2.
【０００６】このときスケールの移動によって両者のパ
ターンの一致の具合に応じて透過光量が周期的に変化す
る。このときの変化量をベース部材９に設けた受光素子
６（６Ａ，６Ｂ）にて検出し、正弦波状の電気的なイン
クリメンタル信号を得ている。又は更に２値化回路によ
って矩形波状に変換されて電気的なインクリメンタル信
号を得ている。これより回転軸１７の回転情報を検出し
ている。At this time, the amount of transmitted light periodically changes according to the degree of coincidence between the patterns due to the movement of the scale. The amount of change at this time is detected by the light receiving element 6 (6A, 6B) provided on the base member 9 to obtain a sinusoidal electric incremental signal. Alternatively, it is further converted into a rectangular wave by a binarization circuit to obtain an electrical incremental signal. From this, the rotation information of the rotary shaft 17 is detected.
【０００７】また原点信号（Ｚ相）の検出機構は相対移
動するメインスケール３上に複数の透過、非透過（又は
反射、非反射）の放射格子パターン４Ｚを記録してお
き、固定のインデックススケール５にも全く等しい放射
格子パターン５Ｚを記録しておき、両者を所定の間隔
（ギャップ）を隔てて重ね合わせておいてから双方に平
行光束を照明している。このときメインスケール３の移
動によって両者のパターンが完全に一致した瞬間に最大
の透過光量となるようなパルス状信号光を得ている。こ
のパルス状信号光をベース部材９に設けた受光素子６
（６Ｚ）にて検出して原点信号を得ている。更に２値化
回路によって矩形波状に変換した電気的な原点信号を得
ている。The origin signal (Z-phase) detection mechanism records a plurality of transmission / non-transmission (or reflection / non-reflection) radiation grating patterns 4Z on the main scale 3 which moves relatively, and a fixed index scale. The same radiation grating pattern 5Z is recorded in 5 as well, both are superposed at a predetermined interval (gap), and then both are illuminated with a parallel light flux. At this time, the pulsed signal light having the maximum amount of transmitted light is obtained at the moment when the two patterns are completely matched by the movement of the main scale 3. Light receiving element 6 provided with this pulsed signal light on the base member 9
The origin signal is obtained by detection at (6Z). Further, an electric origin signal converted into a rectangular wave by a binarization circuit is obtained.
【０００８】相対的な回転変位情報を検出する為のメイ
ンスケール３とインデックススケール５には、それぞれ
放射格子パターン、原点パターンが併設されている。そ
して多くの場合、両者を同時にかつ同一の光学系によっ
て並列的に検出している。この場合、インクリメンタル
信号の検出原理も原点信号の検出原理もメインスケール
３とインデックススケール５の重なり具合の変化による
透過光量の変調効果を利用している。The main scale 3 and the index scale 5 for detecting relative rotational displacement information are provided with a radiation grating pattern and an origin pattern, respectively. In many cases, both are detected simultaneously and in parallel by the same optical system. In this case, both the principle of detecting the incremental signal and the principle of detecting the origin signal utilize the effect of modulating the amount of transmitted light due to a change in the degree of overlap between the main scale 3 and the index scale 5.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】最近のエンコーダには
装置全体の小型化とともに回転変位情報の検出に高分解
能化が求められている。特に小型化の要求は単にエンコ
ーダ本体の大きさのみならず、モータ等の回転体にエン
コーダを取り付けた後の軸長方向の長さの短縮が求めら
れている。そこで最近、エンコーダ自体には回転軸を独
自に持たずにモータ等の回転軸へディスクを直接取り付
けてから、更にエンコーダ本体をモータハウジングに組
みつけるようにした、所謂「組込タイプ」のエンコーダ
が要求されている。この組込タイプのエンコーダではデ
ィスク（メインスケール）とエンコーダ本体（検出ヘッ
ド）部とが空間的に分離された状態になっている。Recently, encoders are required to have smaller size as a whole and higher resolution for detecting rotational displacement information. In particular, the demand for miniaturization is not limited to simply the size of the encoder body, but is also required to reduce the length in the axial direction after the encoder is attached to a rotating body such as a motor. Therefore, recently, there is a so-called "built-in type" encoder in which the encoder itself does not have its own rotating shaft, but the disk is directly attached to the rotating shaft of a motor or the like, and then the encoder body is further assembled to the motor housing. Is required. In this built-in type encoder, the disk (main scale) and the encoder body (detection head) are spatially separated.
【００１０】ユーザー（測定者）が例えばモータにこの
ようなエンコーダを取り付ける場合は、ディスクをモー
タの回転軸に固定するプロセスとエンコーダ本体をモー
タハウジングに固定するプロセスが必要になってくる。When a user (measurer) attaches such an encoder to a motor, for example, a process of fixing the disk to the rotary shaft of the motor and a process of fixing the encoder body to the motor housing are required.
【００１１】その場合、エンコーダから正しくＡ相、Ｂ
相、Ｚ相信号が出力されには、 （イ-1）モータ軸の回転中にディスク上の放射状格子ト
ラックが偏心しないこと （イ-2）ディスク上の放射状格子トラックとエンコーダ
本体内の平行基板上（インデックススケール上）の放射
状格子トラックとがピッタリと重なりあうこと 等が必要となってくる。In that case, the encoder correctly outputs the A phase and the B phase.
(A-1) The radial grid track on the disk should not be eccentric while the motor shaft is rotating. (B-2) The radial grid track on the disk and the parallel substrate in the encoder body It is necessary that the radial grid tracks on the top (on the index scale) overlap exactly.
【００１２】実際にモータ軸にディスクを取り付ける場
合には、モータ軸の回転中心とディスク上の放射状格子
の中心が部品寸法の誤差によってずれてくる。またディ
スク上の放射状格子トラックとエンコーダ本体内の平行
基板上の放射状格子トラックとは、モータのハウジング
とエンコーダ本体との取り付け部の誤差によってもずれ
てくる。When the disk is actually attached to the motor shaft, the center of rotation of the motor shaft and the center of the radial grid on the disk are displaced due to an error in the component dimensions. Further, the radial grid track on the disk and the radial grid track on the parallel substrate in the encoder body are also displaced due to an error in the mounting portion between the motor housing and the encoder body.
【００１３】一般的に言って、ディスク（メインスケー
ル）が小型（小径）かつ高分解能になるとディスク上の
放射状格子及び平面基板上（インデックススケール上）
の放射状格子のピッチが微細になり、相対的な位置ずれ
（格子と格子の間のアジマスずれ）によって信号出力が
劣化しやすくなる。Generally speaking, when the disk (main scale) becomes small (small diameter) and has high resolution, it is on a radial grating on the disk and on a flat substrate (on the index scale).
The pitch of the radial grating becomes fine, and the signal output is apt to deteriorate due to the relative positional deviation (azimuth deviation between the gratings).
【００１４】例えば、図７に示すように半径８〜１２ｍ
ｍのドーナツ状の領域に２５００本の放射状格子４を記
録したディスク３をφ６の穴あきハブ８に接着してお
く。放射状格子４の放射中心は穴あきハブ８の穴中心に
対して数ミクロンオーダーの誤差で一致させて偏心を極
力抑えて接着してあるとする。これをディスクユニット
１０１とする。For example, as shown in FIG. 7, a radius of 8 to 12 m
A disk 3 having 2500 radial gratings 4 recorded in a donut-shaped area of m is adhered to a perforated hub 8 of φ6. It is assumed that the radial center of the radial grating 4 is aligned with the hole center of the perforated hub 8 with an error of the order of several microns, and the eccentricity is suppressed as much as possible. This is a disk unit 101.
【００１５】ディスクユニット１０１とモータのシャフ
ト７はφ６ｍｍのＨ７勘合の関係で差し込まれ、ディス
クユニット１０１のハブ側面よりセットビス２０にて締
結される。穴、軸がφ６のＨ７勘合では最大３５ミクロ
ン隙間が生じるので、偏心が最大で１７．５μｍ生じ
る。実際はモータのシャフト７もモータ内蔵のベアリン
グ内輪と勘合関係があるので、モータのシャフト７の外
形も回転中心に対して同程度以上の偏心の可能性が存在
しており、モータのシャフト７に取り付けられた後のデ
ィスク３の放射状格子の偏心は合計して３５μｍになる
可能性がある。The disk unit 101 and the shaft 7 of the motor are inserted in a H7 fitting relationship of φ6 mm and fastened with a set screw 20 from the side of the hub of the disk unit 101. Since a maximum gap of 35 microns occurs when H7 with a hole or axis of φ6 is fitted, eccentricity is produced at a maximum of 17.5 μm. Since the shaft 7 of the motor actually has a fitting relationship with the inner ring of the bearing built into the motor, there is a possibility that the outer shape of the shaft 7 of the motor is eccentric to the center of rotation of the same degree or more. The eccentricity of the radial grating of the disc 3 after being crushed can total 35 μm.
【００１６】更に、エンコーダ本体をモータハウジング
に取り付ける場合、エンコーダ本体はともかく、モータ
ハウジングに高精度な勘合付あて部を設けることは事実
上困難である。中精度の付あて関係で位置決めして固定
する場合、１００μｍ程度の隙間が生じるので、エンコ
ーダ本体の取り付け位置は５０μｍ程度はｘ，ｙ軸方位
にずれる可能性がある。Further, when the encoder body is attached to the motor housing, it is practically difficult to provide the motor housing with a highly accurate fitting contact part, apart from the encoder body. When positioning and fixing with a medium precision contact relationship, a gap of about 100 μm is generated, so that the mounting position of the encoder body may shift in the x and y axis directions by about 50 μm.
【００１７】今、図８に示すようにディスク３がｘ軸方
位に３５μｍ偏心していて、更にインデックススケール
５を有するエンコーダ本体がｘ軸方位に−５０μｍ（平
面基板（インデックススケール）５が−５０μｍ）ずれ
ている場合を考える。Now, as shown in FIG. 8, the disk 3 is decentered by 35 μm in the x-axis direction, and the encoder body having the index scale 5 is -50 μm in the x-axis direction (the plane substrate (index scale) 5 is -50 μm). Consider the case of deviation.
【００１８】ディスク３上の放射状格子４は半径１０ｍ
ｍで格子ピッチが２５μｍである。ディスク３上の原点
用のランダムピッチより成る振幅格子４Ｚは半径６〜８
ｍｍに記録してあるとする。ディスク３の偏心及びエン
コーダ本体の取り付け位置誤差の和として、ディスク３
と平面基板５とはｘ軸方位に８５μｍずれていることに
なる。The radial grating 4 on the disk 3 has a radius of 10 m.
and the grating pitch is 25 μm. The amplitude grating 4Z having a random pitch for the origin on the disk 3 has a radius of 6 to 8
It is assumed that it is recorded in mm. As the sum of the eccentricity of the disc 3 and the mounting position error of the encoder body, the disc 3
And the plane substrate 5 are displaced by 85 μm in the x-axis direction.
【００１９】Ａ相信号をディスク半径１０ｍｍで検出し
ているとして、Ａ相の検出タイミングは８５／２５＝
３．４周期ずれている。Ｚ相信号をディスク半径７ｍｍ
で検出しているとして、Ｚ相の検出タイミングは８５／
２５×７／１０＝２．３８ずれている。Ａ相、Ｚ相は相
対的に３．４−２．３８＝１．０２周期分である（但し
Ａ相の矩形波信号を１周期の基準とする。）。即ち、Ｚ
相の波形はエンコーダ本体及びディスクの相対的ｘ方位
ずれ８５μｍによって、Ａ相の波形に対して±１．０２
周期相当がずれてしまう。Assuming that the A-phase signal is detected at a disk radius of 10 mm, the A-phase detection timing is 85/25 =
3.4 cycles off. Disk radius 7mm for Z phase signal
The detection timing of the Z phase is 85 /
25 × 7/10 = 2.38 deviated. The A-phase and the Z-phase are relatively 3.4-2.38 = 1.02 cycles (however, the rectangular-wave signal of the A-phase is used as a reference for one cycle). That is, Z
The phase waveform is ± 1.02 with respect to the phase A waveform due to the relative x-direction shift of 85 μm between the encoder body and the disk.
The period equivalent is shifted.
【００２０】この場合は、このままＺ相とＡ相とを論理
回路によって同期させることは困難である。相対的取り
付け誤差とＡ相，Ｚ相の相対的な位置ずれが比例すると
すれば、論理回路によって同期させる許容は±０．２５
周期であるから、ｘ軸方位ずれは２１μｍ以内にしなけ
ればならない。ディスク３がモータのシャフト７に取り
付けられた時点で３５μｍもの誤差が生じる可能性があ
ることは大きな問題点である。In this case, it is difficult to synchronize the Z phase and the A phase as they are with a logic circuit. If the relative mounting error is proportional to the relative displacement between the A phase and the Z phase, the allowance for synchronization by the logic circuit is ± 0.25.
Since it is a cycle, the x-axis azimuth deviation must be within 21 μm. It is a big problem that an error of 35 μm may occur when the disk 3 is attached to the shaft 7 of the motor.
【００２１】このようにエンコーダのディスク３が小型
（小径）かつ高分解能になるとディスク３上の放射状格
子及び平面基板５上の放射状格子のピッチが微細にな
り、相対的な位置ずれ（格子と格子の間のアジマスず
れ）によって、信号出力が低下しやすくなり、組込タイ
プのエンコーダは極めて組み込みにくいものとなり実用
化が大変困難であった。As described above, when the encoder disk 3 has a small size (small diameter) and a high resolution, the pitch of the radial grating on the disk 3 and the radial grating on the plane substrate 5 becomes fine, and the relative positional deviation (grating and grating) occurs. The azimuth deviation between the two causes the signal output to be easily reduced, and the built-in type encoder is extremely difficult to incorporate, making it very difficult to put into practical use.
【００２２】本発明は、 （ロ-1）ディスク（メインスケール）を有するディスク
ユニットに対して、光源手段、受光手段（センサー）、
インデックススケール（平面基板）等を有する本体ユニ
ットを別体に構成したときに、ディスクユニットと本体
ユニットとを適切に構成したＶ字ブロックを利用するこ
とにより、回転軸方向の位置決め又は／及び回転軸と垂
直な平面上での位置決め等を高精度に行うことができ、
Ａ相信号とＺ相信号の同期ずれが少なく回転変位情報を
高精度に検出することができる組込タイプのエンコーダ
に好適な回転変位情報検出装置の提供を目的とする。The present invention provides (b-1) a light source means, a light receiving means (sensor) for a disk unit having a disk (main scale),
When the main body unit having an index scale (planar substrate) or the like is formed separately, by using a V-shaped block in which the disk unit and the main body unit are appropriately formed, positioning in the rotation axis direction and / or the rotation axis Positioning on a plane perpendicular to
An object of the present invention is to provide a rotary displacement information detecting device suitable for an embedded encoder capable of detecting rotary displacement information with high accuracy with little synchronization deviation between the A-phase signal and the Z-phase signal.
【００２３】（ロ-2）またディスクを固定したディスク
ハブと回転軸とを適切にネジ止めすることによってＡ相
信号とＺ相信号の同期ずれが生じにくい組込タイプのエ
ンコーダに好適な回転変位情報検出装置の提供を目的と
する。(B-2) Further, by appropriately screwing the disk hub to which the disk is fixed and the rotary shaft, the rotational displacement suitable for the built-in type encoder in which the A phase signal and the Z phase signal are less likely to be out of synchronization. An object is to provide an information detection device.
【００２４】（ロ-3）またディスクユニットと本体ユニ
ットとの位置決めを適切なるＶ字角を有するＶ字ブロッ
クで高精度に行った組込タイプのエンコーダに好適な回
転変位情報検出装置の提供を目的とする。(B-3) Further, to provide a rotational displacement information detecting device suitable for an embedded type encoder in which the disk unit and the main body unit are positioned with high accuracy by a V-shaped block having an appropriate V-shaped angle. To aim.
【００２５】[0025]
【課題を解決するための手段】本発明の回転変位情報検
出装置は、 （１-1）光源手段からの光束を相対的に回転するディス
ク上に設けた放射格子と該ディスクと対向配置した平面
基板上の格子とに導光し、該放射格子と該格子で光変調
を受けた光束を受光手段で受光し、該受光手段からの信
号を利用して該ディスクと該平面基板との相対的な回転
変位情報を検出する回転変位情報検出装置において、該
光源手段、平面基板そして受光手段とを固定配置する本
体ユニットと該ディスクを固定配置するディスクユニッ
トとが別体に構成されており、該ディスクユニットと該
本体ユニットとの回転軸方向の位置決めと該回転軸と直
交する平面上の位置決めの双方を、該光源手段と該回転
軸の回転中心とを結んだ直線を中心としてＶ字を形成す
る斜面が対称となるように該本体ユニットに係着したＶ
字ブロックで行うとともに該ディスクユニットと該平面
基板との仮固定を該Ｖ字ブロックと一体化したバネ性部
材で行っていることを特徴としている。The rotational displacement information detecting device of the present invention comprises: (1-1) A radiation grating provided on a disk which relatively rotates a light beam from a light source means, and a plane which is arranged to face the disk. The light is guided to the grating on the substrate, the luminous flux which is optically modulated by the radiation grating is received by the light receiving means, and the signal from the light receiving means is used to relatively move the disk and the flat substrate. In a rotational displacement information detecting device for detecting various rotational displacement information, a main body unit for fixedly arranging the light source means, the flat substrate and the light receiving means and a disc unit for fixedly arranging the disc are separately configured. A V-shape is formed centering on a straight line connecting the light source means and the rotation center of the rotation axis for both the positioning of the disk unit and the main body unit in the direction of the rotation axis and the positioning on the plane orthogonal to the rotation axis. Slope V was engaged to the body unit so as to be symmetrical
It is characterized in that the disk unit and the planar substrate are temporarily fixed by a V-shaped block and by a spring member integrated with the V-shaped block.
【００２６】（１-2）光源手段からの光束を相対的に回
転するディスク上に設けた放射格子と該ディスクと対向
配置した平面基板上の格子とに導光し、該放射格子と該
格子で光変調を受けた光束を受光手段で受光し、該受光
手段からの信号を利用して該ディスクと該平面基板との
相対的な回転変位情報を検出する回転変位情報検出装置
において、該ディスクはディスクハブに固定されてお
り、その面上に原点信号検出用の格子を有しており、該
ディスクハブと回転軸とが該原点信号検出用の格子の配
置方向からネジ止めされていることを特徴としている。(1-2) The light flux from the light source means is guided to the radiation grating provided on the disk which rotates relatively and the grating on the plane substrate which is arranged to face the disk, and the radiation grating and the grating. In the rotational displacement information detecting device for detecting the relative rotational displacement information between the disk and the plane substrate by using the signal from the light receiving means to receive the light beam modulated by Is fixed to the disc hub, and has a lattice for detecting the origin signal on its surface, and the disc hub and the rotating shaft are screwed from the arrangement direction of the lattice for detecting the origin signal. Is characterized by.
【００２７】（１-3）光源手段からの光束を相対的に回
転するディスク上に設けた放射格子と該ディスクと対向
配置した平面基板上の格子とに導光し、該放射格子と該
格子で光変調を受けた光束を受光手段で受光し、該受光
手段からの信号を利用して該ディスクと該平面基板との
相対的な回転変位情報を検出する回転変位情報検出装置
において、該ディスクは原点信号検出用の格子を有して
おり、回転軸に該ディスクを連結する際に該ディスクの
回転中心と該原点信号検出用の格子の位置とを結ぶ直線
方向に該回転軸の側面を押圧してネジ止めしていること
を特徴としている。(1-3) The luminous flux from the light source means is guided to a radiation grating provided on a disk which rotates relative to the radiation grating and a grating on a flat substrate arranged to face the disk, and the radiation grating and the grating are provided. In the rotational displacement information detecting device for detecting the relative rotational displacement information between the disk and the plane substrate by using the signal from the light receiving means to receive the light beam modulated by Has a lattice for detecting the origin signal, and when connecting the disc to the rotating shaft, the side surface of the rotating shaft is arranged in a straight line connecting the center of rotation of the disc and the position of the lattice for detecting the origin signal. It is characterized by pressing and screwing.
【００２８】（１-4）光源手段からの光束を相対的に回
転するディスク上に設けた放射格子と該ディスクと対向
配置した平面基板上の格子とに導光し、該放射格子と該
格子で光変調を受けた光束を受光手段で受光し、該受光
手段からの信号を利用して該ディスクと該平面基板との
相対的な回転変位情報を検出する回転変位情報検出装置
において、該光源手段、平面基板そして受光手段とを固
定配置する本体ユニットと該ディスクを固定配置するデ
ィスクユニットとが別体に構成されており、該ディスク
にはディスクハブが固定されており、該ディスクユニッ
トと該本体ユニットの回転軸方向の位置決めを、該光源
手段と該回転軸の回転中心とを結んだ直線を中心として
Ｖ字を形成する斜面が対称となるように該本体ユニット
に係着したＶ字ブロックで行い、該ディスクを回転軸に
連結する際に該回転軸の側面を該Ｖ字ブロック方向に押
圧してネジ止めしていることを特徴としている。(1-4) The luminous flux from the light source means is guided to a radiation grating provided on a rotating disk and a grating on a flat substrate arranged opposite to the disk, and the radiation grating and the grating are provided. In the rotational displacement information detecting device for detecting the relative rotational displacement information between the disk and the planar substrate by using the light receiving means to receive the light beam which has been optically modulated by the light receiving means, The main body unit for fixedly arranging the means, the flat substrate, and the light receiving means and the disk unit for fixedly arranging the disk are separately configured, and a disk hub is fixed to the disk. The V-shaped bracket attached to the main body unit is positioned so that the slope of the main body unit in the direction of the rotation axis is symmetrical with respect to a straight line connecting the light source means and the center of rotation of the rotation axis. Performed in click, and the side surface of the rotary shaft when connected to the rotary shaft of the disc is characterized in that it is screwed to press on the V-block direction.
【００２９】特に、構成（１-3）又は（１-4）において
は、前記ディスクは原点信号検出用の格子を有してお
り、前記ネジ止めは該ディスクの回転中心と該原点信号
検出用の格子の位置とを結ぶ直線に線対称な２方向から
行っていることを特徴としている。In particular, in the configuration (1-3) or (1-4), the disk has a grid for detecting the origin signal, and the screw fastening is for the center of rotation of the disk and the origin signal detection. It is characterized in that it is performed from two directions which are line-symmetric with respect to the straight line connecting the position of the grid of.
【００３０】（１-5）光源手段からの光束を相対的に回
転するディスク上に設けた放射格子と該ディスクと対向
配置した平面基板上の格子とに導光し、該放射格子と該
格子で光変調を受けた光束を受光手段で受光し、該受光
手段からの信号を利用して該ディスクと該平面基板との
相対的な回転変位情報を検出する回転変位情報検出装置
において、該ディスクユニットと該本体ユニットとの回
転軸方向の位置決めを、該光源手段と該回転軸の回転中
心とを結んだ直線を中心としてＶ字を形成する斜面が対
称となるように該本体ユニットに係着したＶ字ブロック
で行う際、該Ｖ字ブロックをそのＶ字角が１００度から
１３０度の間となるように設定したことを特徴としてい
る。(1-5) The luminous flux from the light source means is guided to a radiation grating provided on a disk which rotates relatively and a grating on a flat substrate which faces the disk, and the radiation grating and the grating are provided. In the rotational displacement information detecting device for detecting the relative rotational displacement information between the disk and the plane substrate by using the signal from the light receiving means to receive the light beam modulated by The positioning of the unit and the main body unit in the direction of the rotation axis is fixed to the main body unit such that the slopes forming the V shape are symmetrical about the straight line connecting the light source means and the center of rotation of the rotation axis. When the above V-shaped block is used, the V-shaped block is set so that its V-shaped angle is between 100 degrees and 130 degrees.
【００３１】（１-6）光源手段からの光束を相対的に回
転するディスク上に設けた放射格子と該ディスクと対向
配置した平面基板上の格子とに導光し、該放射格子と該
格子で光変調を受けた光束を受光手段で受光し、該受光
手段からの信号を利用して該ディスクと該平面基板との
相対的な回転変位情報を検出する回転変位情報検出装置
において、該光源手段、平面基板そして受光手段とを固
定配置する本体ユニットと該ディスクを固定配置するデ
ィスクユニットとが別体に構成されており、該ディスク
ユニットと該本体ユニットの回転軸と直交する平面上の
位置決めを、該光源手段と該回転軸の回転中心とを結ん
だ直線を中心としてＶ字を形成する斜面が対称となるよ
うに該本体ユニットに係着したＶ字ブロックで行ってい
ることを特徴としている。(1-6) The luminous flux from the light source means is guided to a radiation grating provided on a disk which rotates relatively and a grating on a flat substrate arranged opposite to the disk, and the radiation grating and the grating In the rotational displacement information detecting device for detecting the relative rotational displacement information between the disk and the planar substrate by using the light receiving means to receive the light beam which has been optically modulated by the light receiving means, The main body unit for fixedly arranging the means, the flat substrate and the light receiving means and the disc unit for fixedly arranging the disc are separately configured, and positioning on the plane orthogonal to the rotation axis of the disc unit and the main body unit. Is performed by a V-shaped block attached to the main body unit so that slopes forming the V-shape are symmetrical with respect to a straight line connecting the light source means and the rotation center of the rotation shaft. There.
【００３２】（１-7）光源手段からの光束を相対的に回
転するディスク上に設けた放射格子と該ディスクと対向
配置した平面基板上の格子とに導光し、該放射格子と該
格子で光変調を受けた光束を受光手段で受光し、該受光
手段からの信号を利用して該ディスクと該平面基板との
相対的な回転変位情報を検出する回転変位情報検出装置
において、該光源手段、平面基板そして受光手段とを固
定配置する本体ユニットと該ディスクを固定配置するデ
ィスクユニットとが別体に構成されており、該ディスク
ユニットと該本体ユニットとの回転軸方向の位置決めと
該回転軸と直交する平面上の位置決めの双方を、該光源
手段と該回転軸の回転中心とを結んだ直線を中心として
Ｖ字を形成する斜面が対称となるように該本体ユニット
に係着したＶ字ブロックで行っていることを特徴として
いる。(1-7) The light flux from the light source means is guided to a radiation grating provided on a disk which rotates relatively and a grating on a flat substrate arranged opposite to the disk, and the radiation grating and the grating. In the rotational displacement information detecting device for detecting the relative rotational displacement information between the disk and the planar substrate by using the light receiving means to receive the light beam which has been optically modulated by the light receiving means, The main body unit fixedly arranging the means, the flat substrate and the light receiving means and the disk unit fixedly arranging the disk are separately configured, and positioning and rotation of the disk unit and the main body unit in the rotation axis direction are performed. The V is attached to the main body unit so that both of the positioning on a plane orthogonal to the axis are symmetrical with respect to a slope forming a V shape about a straight line connecting the light source means and the rotation center of the rotation axis. Character It is characterized in that it is carried out in the click.
【００３３】[0033]
【発明の実施の形態】図１は本発明の回転変位情報検出
装置の実施形態１の要部概略図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic view of a main part of a first embodiment of a rotational displacement information detecting device of the present invention.
【００３４】本実施形態は、所謂組み込み型のロータリ
ーエンコーダ（エンコーダ）を示し、エンコーダ自体は
回転軸を有しておらず、被検出物体としてのモータ等の
回転軸に測定者（ユーザー）が直接ディスク３を装着す
る構成となっている。This embodiment shows a so-called built-in type rotary encoder (encoder), in which the encoder itself does not have a rotation axis, and a measurer (user) directly attaches to a rotation axis such as a motor as an object to be detected. The disk 3 is mounted.
【００３５】同図において、１０１はディスクユニット
であり、ディスク（メインスケール）３と該ディスク３
を固定したディスクハブ８とを有している。ディスク３
は例えば半径８〜１２ｍｍのドーナツ状の領域に２５０
０本程度の透過と不透過のスリットより成る放射格子４
と該放射格子４とは異なる周上に原点位置検出用の振幅
格子４Ｚを記録して、これよりメインスケールを構成し
ている。ディスクハブ８は組立ての際にはダミー回転軸
７にネジ止めされている。ダミー回転軸７は組立てが完
了した後はディスクハブ８より取り除かれる。In the figure, 101 is a disk unit, which is a disk (main scale) 3 and the disk 3
And a disk hub 8 to which is fixed. Disk 3
250 for example in a donut-shaped area with a radius of 8-12 mm
Radiation grating 4 consisting of about 0 transparent and opaque slits
And an amplitude grating 4Z for detecting the origin position is recorded on a circumference different from that of the radiation grating 4 to form a main scale. The disk hub 8 is screwed to the dummy rotary shaft 7 during assembly. The dummy rotary shaft 7 is removed from the disk hub 8 after the assembly is completed.
【００３６】１は発光素子としてのＬＥＤである。２は
コリメータレンズであり、ＬＥＤ１からの光束を平行光
束としてメインスケール３に入射させている。ＬＥＤ１
とコリメータレンズ２は光源手段の一要素を構成してい
る。５は平面基板（インデックススケール）でありメイ
ンスケール３と対向配置しており、その面上には放射格
子４と等ピッチで互いに空間的に位相を９０度ずらした
放射状の振幅格子（格子）５Ａ，５Ｂが設けられてい
る。振幅格子５Ａ，５Ｂはメインスケール３の放射格子
４と重なり合ったときに透過光が最大となり、１／２ピ
ッチずれて重なり合ったときに透過光が最小となるよう
に光変調している。振幅格子５Ａ，５Ｂを通過した光束
を後述する受光手段６で受光してインクリメンタル信号
（Ａ相，Ｂ相）を得ている。Reference numeral 1 is an LED as a light emitting element. Reference numeral 2 denotes a collimator lens, which makes the light flux from the LED 1 incident on the main scale 3 as a parallel light flux. LED1
The collimator lens 2 constitutes an element of the light source means. Reference numeral 5 denotes a flat substrate (index scale), which is arranged opposite to the main scale 3, and has a radial amplitude grating (grating) 5A on the surface thereof, which is spatially shifted by 90 degrees in phase with each other at the same pitch as the radiation grating 4. , 5B are provided. The amplitude gratings 5A and 5B perform optical modulation so that the transmitted light becomes maximum when it overlaps with the radiation grating 4 of the main scale 3 and becomes minimum when overlapped with a 1/2 pitch shift. The light beam which has passed through the amplitude gratings 5A and 5B is received by the light receiving means 6 which will be described later to obtain an incremental signal (A phase, B phase).
【００３７】また平面基板５面上には被検出物体の回転
の原点位置信号（Ｚ相信号）を得る為の振幅格子４Ｚと
同一パターンの放射状の振幅格子（格子）５Ｚが設けら
れている。振幅格子４Ｚと振幅格子５Ｚが完全に一致し
たとき透過光が最大となるように光変調し、振幅格子４
Ｚと振幅格子５Ｚの格子幅以上ずれたとき透過光が小さ
くなるように光変調し、これより回転軸の原点位置（Ｚ
相）信号を得ている。A radial amplitude grating (grating) 5Z having the same pattern as the amplitude grating 4Z for obtaining the origin position signal (Z-phase signal) of the rotation of the object to be detected is provided on the plane substrate 5. When the amplitude grating 4Z and the amplitude grating 5Z completely coincide with each other, the light is modulated so that the transmitted light becomes maximum, and the amplitude grating 4Z
Optical modulation is performed so that the transmitted light becomes smaller when the Z and the amplitude grating 5Z deviate by more than the grating width, and the origin position (Z
Phase) signal.
【００３８】６はセンサー（受光手段）であり、Ａ相信
号、Ｂ相信号そしてＺ相信号の検出用の３つのセンサー
６Ａ，６Ｂ，６Ｚを有している。センサー６はセンサー
基板９に設けられている。１１はベース部材であり、各
要素１，２，５，６，９を装着固定しており、これらの
各要素は本体ユニット１０２の一要素を構成している。
本実施形態では本体ユニット１０２とディスクユニット
１０１の２つのユニットを有している。A sensor (light receiving means) 6 has three sensors 6A, 6B and 6Z for detecting the A phase signal, the B phase signal and the Z phase signal. The sensor 6 is provided on the sensor substrate 9. A base member 11 mounts and fixes the respective elements 1, 2, 5, 6, 9 and each of these elements constitutes one element of the main body unit 102.
In this embodiment, the main unit 102 and the disk unit 101 are provided.
【００３９】次に本実施形態のエンコーダにおける回転
軸の回転情報の検出方法について説明する。Next, a method of detecting rotation information of the rotary shaft in the encoder of this embodiment will be described.
【００４０】本実施形態ではＬＥＤ１からの光束をコリ
メータレンズ２で平行光としてメインスケール３のイン
クリメンタル信号（Ａ相，Ｂ相）検出用の放射格子４と
原点信号（Ｚ相）検出用の振幅格子４Ｚを照明してい
る。放射格子４と振幅格子５Ａを透過した光束をセンサ
ー６Ａで受光してＡ相信号を得、放射格子４と振幅格子
５Ｂを透過した光束をセンサー６Ｂで受光してＢ相信号
を得、振幅格子４Ｚと振幅格子５Ｚを透過した光束をセ
ンサー６Ｚで受光してＺ相信号を得ている。In the present embodiment, the collimator lens 2 collimates the light flux from the LED 1 into parallel light, and the emission grating 4 for detecting the incremental signals (A phase, B phase) of the main scale 3 and the amplitude grating for detecting the origin signal (Z phase). Illuminating 4Z. The sensor 6A receives the luminous flux transmitted through the radiation grating 4 and the amplitude grating 5A to obtain an A-phase signal, and the sensor 6B receives the luminous flux transmitted through the radiation grating 4 and the amplitude grating 5B to obtain a B-phase signal. The light flux transmitted through 4Z and the amplitude grating 5Z is received by the sensor 6Z to obtain a Z-phase signal.
【００４１】即ちセンサー６Ａ，６Ｂはメインスケール
３とインデックススケール（平面基板）５が放射格子４
（振幅格子５Ａ，５Ｂ）の１ピッチだけ相対的移動した
とき１周期の光量変化を検出し、互いに位相が９０度ず
れたインクリメンタル信号（Ａ相，Ｂ相）を出力する。
例えばセンサー６Ａ，６Ｂからのアナログ信号を２値化
してＡ相信号、Ｂ相信号とする。このＡ相信号とＢ相信
号を計数して回転軸の回転位置情報を得ている。計数の
仕方は、例えばＡ相信号がＬからＨになったとき、Ｂ相
信号の状態がＨならカウント値に１を加算し、Ｂ相信号
の状態がＬならカウント値から１を減算して求めてい
る。That is, in the sensors 6A and 6B, the main scale 3 and the index scale (planar substrate) 5 are the radiation grating 4
When the (amplitude gratings 5A, 5B) are moved relative to each other by one pitch, a change in the light amount for one cycle is detected, and incremental signals (A phase, B phase) whose phases are shifted by 90 degrees are output.
For example, the analog signals from the sensors 6A and 6B are binarized into A-phase signals and B-phase signals. The A-phase signal and the B-phase signal are counted to obtain the rotational position information of the rotary shaft. For example, when the phase A signal changes from L to H, 1 is added to the count value if the state of the B phase signal is H, and 1 is subtracted from the count value if the state of the B phase signal is L. Looking for.
【００４２】センサー６Ｚからはメインスケール３の相
対回転移動にともなって１つの大きな山型の波形の両側
にいくつかの小さな山型の波形が出力される。大きな山
型の波形の半値幅はほぼ振幅格子４Ｚ、振幅格子５Ｚの
スリットの幅相当分の回転と一致する。そこでこの信号
を１／２レベルで２値化してＺ相信号を得ている。Ｚ相
矩形波信号の幅は振幅格子５Ｚのスリットの幅相当分の
回転と一致している。The sensor 6Z outputs several small ridge-shaped waveforms on both sides of one large ridge-shaped waveform as the main scale 3 rotates in a relative manner. The full width at half maximum of the large mountain-shaped waveform substantially coincides with the rotation corresponding to the width of the slits of the amplitude grating 4Z and the amplitude grating 5Z. Therefore, this signal is binarized at 1/2 level to obtain a Z-phase signal. The width of the Z-phase rectangular wave signal coincides with the rotation corresponding to the width of the slit of the amplitude grating 5Z.
【００４３】更に、この原点信号（Ｚ相）を基準にイン
クリメンタル信号（Ａ相，Ｂ相）を計数するには、イン
クリメンタル信号（Ａ相信号）と原点信号（Ｚ相）とを
同期させている。即ち、Ｚ相信号の立上り、立下りのタ
イミングとＡ相信号の立上り、立下りのタイミングを完
全に一致させている。Ｚ相の信号幅は振幅格子５Ｚのス
リット幅の回転分で略決まる為に、振幅格子５Ｚのスリ
ット幅を放射状格子４の１ピッチの回転相当分に合わせ
ておき、Ｚ相信号の幅をＡ相信号のＨレベルの幅の２倍
にしている。更に放射状格子４，５Ａ，５Ｂと振幅格子
４Ｚ，５Ｚの記録位置を適切に設定してＺ相信号の矩形
波信号のＨレベルの幅のなかに、Ａ相信号の矩形波信号
のＨレベルの１つが完全に（中央に）含まれるようにし
ている。その後はＡ相信号とＺ相信号を論理処理（ＡＮ
Ｄ）することにより、完全にＡ相と同期した原点信号
（Ｚ相）を出力するようにしている。Further, in order to count the incremental signals (A phase, B phase) with reference to the origin signal (Z phase), the incremental signal (A phase signal) and the origin signal (Z phase) are synchronized. . That is, the rising and falling timings of the Z-phase signal and the rising and falling timings of the A-phase signal are completely matched. Since the Z-phase signal width is substantially determined by the rotation amount of the slit width of the amplitude grating 5Z, the slit width of the amplitude grating 5Z is matched with the rotation amount of one pitch of the radial grating 4 and the width of the Z-phase signal is set to A. The width of the H level of the phase signal is doubled. Furthermore, by appropriately setting the recording positions of the radial gratings 4, 5A, 5B and the amplitude gratings 4Z, 5Z, the width of the H level of the rectangular wave signal of the Z phase signal is changed to the H level of the rectangular wave signal of the A phase signal. One is included completely (in the center). After that, the A-phase signal and the Z-phase signal are logically processed (AN
By performing D), the origin signal (Z phase) completely synchronized with the A phase is output.
【００４４】次に本実施形態におけるディスクユニット
１０１と本体ユニット１０２の組立て及び被測定物の回
転軸にディスクユニット１０１を装着するときの特徴に
ついて説明する。Next, the features of assembling the disk unit 101 and the main unit 102 and mounting the disk unit 101 on the rotary shaft of the object to be measured in this embodiment will be described.
【００４５】本実施形態において、製品梱包時にはディ
スクユニット１０１と本体ユニット１０２とをＶ字ブロ
ック１０で固定している。本実施形態のような組込式の
エンコーダではディスクユニット１０１と被測定物の回
転軸との連結は測定者（ユーザー）が行う。エンコーダ
のＡ相信号とＺ相信号の同期を取る為にはディスクユニ
ット１０１の偏心と平面基板５の位置ずれのｘ軸成分を
押えることが必要となってくる。このときのｘ軸方向の
ずれは約２１μｍ以下程度とする必要があり、このｘ軸
方位ずれは全方位で一番きつい値となっている。In this embodiment, the disk unit 101 and the main body unit 102 are fixed by the V-shaped block 10 during product packaging. In the built-in encoder as in this embodiment, the measurer (user) connects the disk unit 101 and the rotation axis of the object to be measured. In order to synchronize the A-phase signal and the Z-phase signal of the encoder, it is necessary to suppress the eccentricity of the disk unit 101 and the x-axis component of the positional displacement of the plane substrate 5. The deviation in the x-axis direction at this time needs to be about 21 μm or less, and this x-axis azimuth deviation is the tightest value in all directions.
【００４６】次に本実施形態の組込式のエンコーダの組
立て方法について説明する。Next, a method of assembling the built-in encoder of this embodiment will be described.
【００４７】まずダミー回転軸７にディスクハブ８を取
り付け、ディスク３の偏心調整をする。このときディス
クハブ８はダミー回転軸７にネジ止めされている。図２
（Ａ）に示すようにベース部材１１にＶ字ブロック１０
を固定し、ディスクユニット１０１の取り付いたダミー
回転軸７をＶ字ブロック１０のＶ字状の壁に突き当て位
置決めし固定する。このときダミー回転軸７の回転中心
とＬＥＤ１とを結んだ直線を中心としてＶ字ブロック１
０のＶ字を形成する斜面が対称となるようにしている。First, the disk hub 8 is attached to the dummy rotary shaft 7 and the eccentricity of the disk 3 is adjusted. At this time, the disk hub 8 is screwed to the dummy rotary shaft 7. FIG.
As shown in (A), the V-shaped block 10 is attached to the base member 11.
Is fixed, and the dummy rotary shaft 7 attached to the disk unit 101 is butted against the V-shaped wall of the V-shaped block 10 to be positioned and fixed. At this time, the V-shaped block 1 is centered on the straight line connecting the rotation center of the dummy rotation shaft 7 and the LED 1.
The slopes forming the V-shape of 0 are symmetrical.
【００４８】又、このときディスクハブ８は図２（Ｂ）
に示すようにＶ字ブロック１０のバネ性部分１０Ｂによ
りＺ方向にも固定されている。又このときディスク３は
Ｚ相の検出時の回転位相にしておくことが重要である。
この状態でセンサー６、振幅格子５Ａ，５Ｂ，５Ｚが設
けられた平面基板５を実装したセンサー基板９のｘ，
ｙ，ｚ方向の位置調整を行う。尚、センサー基板９の位
置調整機構は不図示である。ダミー回転軸７は組立て完
了後、ディスクハブ８から取り外され、測定者（ユーザ
ー）に納品される。At this time, the disk hub 8 is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the V-shaped block 10 is also fixed in the Z direction by the springy portion 10B. At this time, it is important that the disk 3 be in the rotation phase when the Z phase is detected.
In this state, the sensor 6 and the sensor substrate 9 on which the flat substrate 5 provided with the amplitude gratings 5A, 5B, and 5Z is mounted, x,
Position adjustment in the y and z directions is performed. The position adjusting mechanism of the sensor substrate 9 is not shown. After the assembly of the dummy rotary shaft 7 is completed, the dummy rotary shaft 7 is removed from the disk hub 8 and delivered to the measurer (user).
【００４９】次に、測定者（ユーザー）がエンコーダを
被測定物の回転軸に取り付け使用する場合の説明をす
る。Next, the case where the measurer (user) attaches the encoder to the rotary shaft of the object to be measured and uses it will be described.
【００５０】ここでは図３に示すように、ユーザーが取
り付ける回転軸１７はエンコーダの組立て時に使用した
ダミー回転軸７の軸径とは異なる軸径であるとする。ユ
ーザーはエンコーダの組込の際には、ディスクハブ８を
回転軸１７に取り付け、エンコーダの本体ユニット１０
２に固定されたＶ字ブロック１０に回転軸１７を突き当
て、ディスクユニット１０１、本体ユニット１０２の相
対位置決めを行うが、軸径が仮りに変化しても、図３に
示すようにＶ字ブロック１０のＶ字をＺ相検出方向（ｙ
方向）と対向して設置すれば、軸径変化に起因するディ
スク３の回転中心の位置ずれはｙ方向のみに生じ、Ａ相
とＺ相の同期には影響しないことになる。Here, as shown in FIG. 3, it is assumed that the rotary shaft 17 attached by the user has a shaft diameter different from the shaft diameter of the dummy rotary shaft 7 used when assembling the encoder. When the user installs the encoder, the user attaches the disk hub 8 to the rotary shaft 17 and installs the encoder main unit 10
The rotary shaft 17 is abutted against the V-shaped block 10 fixed to 2 to position the disk unit 101 and the main body unit 102 relative to each other. However, even if the shaft diameter changes temporarily, as shown in FIG. 10 V-shape in the Z-phase detection direction (y
Direction), the positional deviation of the rotation center of the disk 3 due to the change in the shaft diameter occurs only in the y direction and does not affect the synchronization of the A phase and the Z phase.
【００５１】また図４（Ａ）に示すようにディスクハブ
８と回転軸１７の連結をＺ相パターン４Ｚとディスク３
の中心を結ぶ方向より行っているので、同様にディスク
ユニット１０１の取り付け時の偏心の影響はｙ方向にし
かなく、Ａ相とＺ相の同期には影響しない。このように
して本実施形態ではディスクユニット１０１が回転位相
がＺ相検出時にｘ方向に位置ずれがなく安定してＡ相と
Ｚ相の同期を取っている。As shown in FIG. 4A, the disc hub 8 and the rotary shaft 17 are connected to each other by the Z-phase pattern 4Z and the disc 3.
Since it is performed from the direction connecting the centers of the disk units 101, similarly, the eccentricity at the time of mounting the disk unit 101 only affects the y direction, and does not affect the synchronization of the A phase and the Z phase. Thus, in the present embodiment, the disk unit 101 stably synchronizes the A phase and the Z phase without any positional deviation in the x direction when the rotational phase is detected in the Z phase.
【００５２】ｙ方向のずれに関しては、Ａ相、Ｂ相とＺ
相の信号が混同しなければ良いので、例えば放射格子４
のトラック幅を２００μｍとすると１００μｍまでのず
れは許容される。但しディスク３の回転位相がＺ相の検
出位置にあるときに、ｙ方向のずれが押えられていた方
がＡ相とＺ相の同期という点では有利である。Regarding the displacement in the y direction, the A phase, B phase and Z
Since the signals of the phases should not be confused, for example, the radiation grating 4
If the track width is 200 μm, a deviation of up to 100 μm is allowed. However, when the rotational phase of the disk 3 is at the Z-phase detection position, it is advantageous that the shift in the y-direction is suppressed in terms of synchronization between the A-phase and the Z-phase.
【００５３】図５に示すようにＶ字ブロック１０のＶ字
角をθとすると、ディスクユニット１０１のｙ方向のず
れｈは、 ｈ＝（Ｄ1 −Ｄ0 ）／ sinθ である。一般的なＶ字ブロック１０としてはＶ字角θが
４５度であるので、この角度のＶ字ブロックの場合、
（Ｄ1 −Ｄ0 ）は約７０μｍまで許容されることにな
る。As shown in FIG. 5, when the V-shaped angle of the V-shaped block 10 is θ, the displacement h of the disk unit 101 in the y direction is h = (D 1 −D 0 ) / sin θ. Since the V-shaped angle θ of the general V-shaped block 10 is 45 degrees, in the case of the V-shaped block of this angle,
(D 1 −D 0 ) is allowed up to about 70 μm.
【００５４】本実施形態の場合は、このｙ方向への位置
ずれの許容量を緩和する為に、Ｖ字角は１２０度に設定
してある。Ｖ字角と軸径変化によるｙ方向ずれの関係
（Ｖ字角９０度を基準にその比率で換算）を表−１に示
す。Ｖ字角が大きくなるに従って、ｙ方向ずれは減少す
る。但しＶ字角が大きくなると、Ｖ字による位置決め作
用は悪化し、本来押えなければならないｘ方向のずれが
生じる恐れがある。そこで本実施形態ではＶ字ブロック
１０のＶ字角を１００°〜１３０°あたりに設定してい
る。In the case of the present embodiment, the V-shaped angle is set to 120 degrees in order to relax the allowable amount of displacement in the y direction. Table 1 shows the relationship between the V-shaped angle and the deviation in the y direction due to the change in the shaft diameter (converted by the ratio based on the V-shaped angle of 90 degrees). As the V-angle increases, the y-direction shift decreases. However, if the V-shaped angle becomes large, the positioning action due to the V-shaped deteriorates, and there is a possibility that a displacement in the x direction, which should be originally pressed, may occur. Therefore, in this embodiment, the V-shaped angle of the V-shaped block 10 is set around 100 ° to 130 °.
【００５５】[0055]
【表１】 図４（Ａ）に示すように、本実施形態ではディスクハブ
８と回転軸１７の連結をＺ相パターン４Ｚとディスク３
の中心を結ぶ直線方向でＶ字ブロック１０に対向した方
向よりネジ４１でネジ止めにて行っている。これにより
軸径変化に起因するＶ字ブロック１０の突き当ての位置
ずれと、ディスクハブ８と回転軸１７の連結時に生じる
偏心による位置ずれは、回転軸の回転位相がＺ相の検出
位置になったときには逆方向に影響するので、より軸径
変化の許容量を低減することになる。[Table 1] As shown in FIG. 4A, in this embodiment, the disc hub 8 and the rotary shaft 17 are connected to each other by the Z-phase pattern 4Z and the disc 3.
The screw 41 is screwed from the direction facing the V-shaped block 10 along the straight line connecting the centers of the two. As a result, the displacement of the abutment of the V-shaped block 10 due to the change in the shaft diameter and the displacement due to the eccentricity that occurs when the disk hub 8 and the rotating shaft 17 are connected become the detection position where the rotational phase of the rotating shaft is the Z phase. In this case, the influence is exerted in the opposite direction, so that the allowable amount of shaft diameter change is further reduced.
【００５６】具体的にはディスク３と平面基板５のＺ相
の検出位置でのｙ方向への位置ずれは、 ｈ＝（Ｄ1 −Ｄ0 ）×（１／ sinθ−１） である。Specifically, the positional deviation in the y direction at the Z phase detection position between the disk 3 and the flat substrate 5 is h = (D 1 -D 0 ) × (1 / sin θ-1).
【００５７】ディスクユニット１０１のｙ方向のずれ許
容量を上記１００μｍとすると、軸径の変化は０．５ｍ
ｍ以上許され、一般的にはあり得ないことである。これ
によって、エンコーダの信号品位はユーザーの取り付け
る回転軸の回転の精度のみに影響されることになる。デ
ィスクハブ８と回転軸１７の連結に関しては、回転軸１
７をディスクハブ８のＶ字ブロック１０側の壁面に押し
当てるようなネジ止め構成なら良く、例えば図４（Ｂ）
に示したように、Ｖ字ブロック１０に対向した２本のネ
ジ４２，４３で止めても同様の効果が得られる。If the allowable displacement of the disk unit 101 in the y direction is 100 μm, the change in shaft diameter is 0.5 m.
More than m is allowed, which is generally impossible. As a result, the signal quality of the encoder is affected only by the rotation accuracy of the rotary shaft installed by the user. Regarding the connection between the disk hub 8 and the rotary shaft 17, the rotary shaft 1
7 may be pressed against the wall surface of the disk hub 8 on the V-shaped block 10 side, for example, as shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the same effect can be obtained by fixing the two screws 42 and 43 facing the V-shaped block 10.
【００５８】Ｚ方向の位置決めに関しては、Ｖ字ブロッ
ク１０の部分１０Ａへディスクハブ８を突き当て、Ｖ字
ブロック１０のバネ性の部分１０Ｂにより押し付けるこ
とで行う。Ｚ方向に関してはディスク３の上面と平面基
板５の位置精度を±３０μｍ程度に押える必要がある。
エンコーダを組立てたときに生じる誤差を±１５μｍに
押えれば、Ｖ字ブロック１０の部分１０Ａへのディスク
ハブ８の突き当てで、ディスク３上面と平面基板５の位
置精度の±１５μｍは十分保証される値である。また図
２（Ｂ）に示すように突き当て部分と部分１０Ａとバネ
性部分１０Ｂを一体化してＶ字ブロック１０を構成する
ことで部品点数を減少させている。Positioning in the Z direction is performed by abutting the disk hub 8 against the portion 10A of the V-shaped block 10 and pressing it with the spring-like portion 10B of the V-shaped block 10. In the Z direction, it is necessary to suppress the positional accuracy of the upper surface of the disk 3 and the flat substrate 5 to about ± 30 μm.
If the error that occurs when the encoder is assembled is suppressed to ± 15 μm, the disc hub 8 butts against the portion 10A of the V-shaped block 10 sufficiently guarantees the positional accuracy of the disc 3 upper surface and the flat substrate 5 of ± 15 μm. Value. Further, as shown in FIG. 2B, the abutting portion, the portion 10A, and the spring portion 10B are integrated to form the V-shaped block 10, thereby reducing the number of parts.
【００５９】[0059]
【発明の効果】本発明によれば以上のように、ディスク
（メインスケール）を有するディスクユニットに対し
て、光源手段、受光手段（センサー）、インデックスス
ケール（平面基板）等を有する本体ユニットを別体に構
成したときに、ディスクユニットと本体ユニットとを適
切に構成したＶ字ブロックを利用することにより、回転
軸方向の位置決め又は／及び回転軸と垂直な平面上での
位置決め等を高精度に行うことができ、Ａ相信号とＺ相
信号の同期ずれが少なく回転変位情報を高精度に検出す
ることができる組込タイプのエンコーダに好適な回転変
位情報検出装置を達成することができる。As described above, according to the present invention, the main body unit having the light source means, the light receiving means (sensor), the index scale (planar substrate) and the like is separated from the disk unit having the disk (main scale). By using a V-shaped block in which the disk unit and the main body unit are appropriately configured when configured as a body, positioning in the rotation axis direction and / or positioning on a plane perpendicular to the rotation axis can be performed with high accuracy. It is possible to achieve a rotational displacement information detection device suitable for an embedded encoder that can be performed and that can detect rotational displacement information with high accuracy with little synchronization deviation between the A-phase signal and the Z-phase signal.
【００６０】この他、本発明によれば、またディスクを
固定したディスクハブと回転軸とを適切にネジ止めする
ことによってＡ相信号とＺ相信号の同期ずれが生じにく
い組込タイプのエンコーダに好適な回転変位情報検出装
置や、またディスクユニットと本体ユニットとの位置決
めを適切なるＶ字角を有するＶ字ブロックで高精度に行
った組込タイプのエンコーダに好適な回転変位情報検出
装置等を達成することができる。In addition, according to the present invention, an encoder of built-in type in which the A-phase signal and the Z-phase signal are less likely to be out of synchronization by properly screwing the disk hub to which the disk is fixed and the rotary shaft. A suitable rotational displacement information detecting device, and a rotational displacement information detecting device suitable for an embedded type encoder that accurately positions a disk unit and a main body unit with a V-shaped block having an appropriate V-shaped angle are provided. Can be achieved.
【図１】本発明の実施形態１の要部概略図FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of a first embodiment of the present invention.
【図２】図１の一部分の拡大説明図FIG. 2 is an enlarged explanatory view of a part of FIG. 1;
【図３】本発明に係るＶ字ブロックの効果を示した説明
図FIG. 3 is an explanatory diagram showing an effect of a V-shaped block according to the present invention.
【図４】本発明に係るディスクハブと回転軸のネジ止め
方向の効果を示した説明図FIG. 4 is an explanatory view showing an effect of a screwing direction of a disk hub and a rotating shaft according to the present invention.
【図５】本発明に係る回転軸径の変化によるｙ方向の位
置ずれｈを示した説明図FIG. 5 is an explanatory diagram showing a positional deviation h in the y direction due to a change in the diameter of a rotating shaft according to the present invention.
【図６】従来のロータリーエンコーダの要部概略図FIG. 6 is a schematic view of a main part of a conventional rotary encoder.
【図７】軸にハブを取り付けたときの勘合隙間を示した
説明図FIG. 7 is an explanatory view showing a fitting gap when the hub is attached to the shaft.
【図８】ディスク偏心と平面基板の位置ずれを示した説
明図FIG. 8 is an explanatory view showing a disc eccentricity and a positional displacement of a flat substrate.
１ 発光素子 ２ コリメータレンズ ３ ディスク（メインスケール） ４，４Ｚ 放射格子 ５ 平面基板（インデックススケール） ５Ａ，５Ｂ，５Ｚ 放射格子 ６，６Ａ，６Ｂ，６Ｚ 受光素子 ７ ダミー回転軸 ８ ディスクハブ ９ センサー基板 １０ Ｖ字ブロック １７ 回転軸 1 Light-Emitting Element 2 Collimator Lens 3 Disk (Main Scale) 4, 4Z Radiation Grating 5 Planar Substrate (Index Scale) 5A, 5B, 5Z Radiation Grating 6, 6A, 6B, 6Z Light-Receiving Element 7 Dummy Rotating Axis 8 Disc Hub 9 Sensor Substrate 10 V block 17 rotating shaft
Claims (8)
ディスク上に設けた放射格子と該ディスクと対向配置し
た平面基板上の格子とに導光し、該放射格子と該格子で
光変調を受けた光束を受光手段で受光し、該受光手段か
らの信号を利用して該ディスクと該平面基板との相対的
な回転変位情報を検出する回転変位情報検出装置におい
て、該光源手段、平面基板そして受光手段とを固定配置
する本体ユニットと該ディスクを固定配置するディスク
ユニットとが別体に構成されており、該ディスクユニッ
トと該本体ユニットとの回転軸方向の位置決めと該回転
軸と直交する平面上の位置決めの双方を、該光源手段と
該回転軸の回転中心とを結んだ直線を中心としてＶ字を
形成する斜面が対称となるように該本体ユニットに係着
したＶ字ブロックで行うとともに該ディスクユニットと
該平面基板との仮固定を該Ｖ字ブロックと一体化したバ
ネ性部材で行っていることを特徴とする回転変位情報検
出装置。1. A light beam from a light source means is guided to a radiation grating provided on a disk which rotates relative to the radiation grating and a grating on a plane substrate which is arranged to face the disk, and the light modulation is performed by the radiation grating and the grating. In the rotational displacement information detecting device for receiving the received luminous flux by the light receiving means and detecting the relative rotational displacement information between the disk and the plane substrate using the signal from the light receiving means, the light source means, the flat surface The main body unit fixedly disposing the substrate and the light receiving means and the disc unit fixedly disposing the disc are separately configured, and the disc unit and the main body unit are positioned in the rotational axis direction and orthogonal to the rotational axis. A V-shaped block attached to the main body unit so that both the positioning on the plane is symmetrical with respect to a slope forming a V-shape about a straight line connecting the light source means and the rotation center of the rotation shaft. The rotational displacement information detecting device is characterized in that the disk unit and the planar substrate are temporarily fixed by a spring member integrated with the V-shaped block.
ディスク上に設けた放射格子と該ディスクと対向配置し
た平面基板上の格子とに導光し、該放射格子と該格子で
光変調を受けた光束を受光手段で受光し、該受光手段か
らの信号を利用して該ディスクと該平面基板との相対的
な回転変位情報を検出する回転変位情報検出装置におい
て、該ディスクはディスクハブに固定されており、その
面上に原点信号検出用の格子を有しており、該ディスク
ハブと回転軸とが該原点信号検出用の格子の配置方向か
らネジ止めされていることを特徴とする回転変位情報検
出装置。2. A light beam from a light source means is guided to a radiation grating provided on a disk which rotates relatively and a grating on a flat substrate arranged opposite to the disk, and the light modulation is performed by the radiation grating and the grating. In the rotational displacement information detecting device for receiving the received luminous flux by the light receiving means and detecting the relative rotational displacement information between the disk and the plane substrate using the signal from the light receiving means, the disk is a disk hub. It has a lattice for detecting an origin signal on its surface, and the disk hub and the rotary shaft are screwed from the arrangement direction of the lattice for detecting the origin signal. Rotational displacement information detecting device.
ディスク上に設けた放射格子と該ディスクと対向配置し
た平面基板上の格子とに導光し、該放射格子と該格子で
光変調を受けた光束を受光手段で受光し、該受光手段か
らの信号を利用して該ディスクと該平面基板との相対的
な回転変位情報を検出する回転変位情報検出装置におい
て、該ディスクは原点信号検出用の格子を有しており、
回転軸に該ディスクを連結する際に該ディスクの回転中
心と該原点信号検出用の格子の位置とを結ぶ直線方向に
該回転軸の側面を押圧してネジ止めしていることを特徴
とする回転変位情報検出装置。3. A light beam from a light source means is guided to a radiation grating provided on a disk which rotates relatively and a grating on a flat substrate arranged opposite to the disk, and the light modulation is performed by the radiation grating and the grating. In the rotational displacement information detecting device that receives the received light flux by the light receiving means and detects the relative rotational displacement information between the disk and the plane substrate using the signal from the light receiving means, the disk is the origin signal. Has a grid for detection,
When the disc is connected to the rotation shaft, the side surface of the rotation shaft is pressed and screwed in a straight line connecting the rotation center of the disc and the position of the grid for detecting the origin signal. Rotational displacement information detection device.
ディスク上に設けた放射格子と該ディスクと対向配置し
た平面基板上の格子とに導光し、該放射格子と該格子で
光変調を受けた光束を受光手段で受光し、該受光手段か
らの信号を利用して該ディスクと該平面基板との相対的
な回転変位情報を検出する回転変位情報検出装置におい
て、該光源手段、平面基板そして受光手段とを固定配置
する本体ユニットと該ディスクを固定配置するディスク
ユニットとが別体に構成されており、該ディスクにはデ
ィスクハブが固定されており、該ディスクユニットと該
本体ユニットの回転軸方向の位置決めを、該光源手段と
該回転軸の回転中心とを結んだ直線を中心としてＶ字を
形成する斜面が対称となるように該本体ユニットに係着
したＶ字ブロックで行い、該ディスクを回転軸に連結す
る際に該回転軸の側面を該Ｖ字ブロック方向に押圧して
ネジ止めしていることを特徴とする回転変位情報検出装
置。4. A light beam from a light source means is guided to a radiation grating provided on a disk that rotates relative to the radiation grating and a grating on a flat substrate that is arranged opposite to the disk, and the light modulation is performed by the radiation grating and the grating. In the rotational displacement information detecting device for receiving the received luminous flux by the light receiving means and detecting the relative rotational displacement information between the disk and the plane substrate using the signal from the light receiving means, the light source means, the flat surface A main body unit fixedly arranging the substrate and the light receiving means and a disk unit fixedly arranging the disk are constructed separately, and a disk hub is fixed to the disk, and the disk unit and the main body unit are Positioning in the direction of the rotation axis is performed by a V-shaped block attached to the main body unit so that a slope forming a V-shape is symmetrical about a straight line connecting the light source means and the rotation center of the rotation axis. The rotational displacement information detecting device is characterized in that when the disc is connected to the rotary shaft, the side surface of the rotary shaft is pressed in the V-block direction and screwed.
有しており、前記ネジ止めは該ディスクの回転中心と該
原点信号検出用の格子の位置とを結ぶ直線に線対称な２
方向から行っていることを特徴とする請求項３又は４の
回転変位情報検出装置。5. The disc has a grid for detecting an origin signal, and the screwing is line-symmetrical to a line connecting the center of rotation of the disc and the position of the grid for detecting the origin signal.
5. The rotational displacement information detection device according to claim 3, wherein the rotational displacement information detection device is performed from the direction.
ディスク上に設けた放射格子と該ディスクと対向配置し
た平面基板上の格子とに導光し、該放射格子と該格子で
光変調を受けた光束を受光手段で受光し、該受光手段か
らの信号を利用して該ディスクと該平面基板との相対的
な回転変位情報を検出する回転変位情報検出装置におい
て、該ディスクユニットと該本体ユニットとの回転軸方
向の位置決めを、該光源手段と該回転軸の回転中心とを
結んだ直線を中心としてＶ字を形成する斜面が対称とな
るように該本体ユニットに係着したＶ字ブロックで行う
際、該Ｖ字ブロックをそのＶ字角が１００度から１３０
度の間となるように設定したことを特徴とする回転変位
情報検出装置。6. A light beam from a light source means is guided to a radiation grating provided on a disk which rotates relative to the radiation grating and a grating on a flat substrate which is arranged to face the disk, and the light modulation is performed by the radiation grating and the grating. In the rotational displacement information detecting device for receiving the received luminous flux by the light receiving means and detecting the relative rotational displacement information between the disk and the plane substrate using the signal from the light receiving means, The V-shape is attached to the main body unit so that the positioning with respect to the main body unit in the direction of the rotation axis is symmetrical with respect to a slope forming a V-shape about a straight line connecting the light source means and the rotation center of the rotation axis. When a block is used, the V-shaped block has a V-shaped angle of 100 degrees to 130 degrees.
A rotational displacement information detection device, characterized in that the rotational displacement information detection device is set so that the rotational displacement information is detected.
ディスク上に設けた放射格子と該ディスクと対向配置し
た平面基板上の格子とに導光し、該放射格子と該格子で
光変調を受けた光束を受光手段で受光し、該受光手段か
らの信号を利用して該ディスクと該平面基板との相対的
な回転変位情報を検出する回転変位情報検出装置におい
て、該光源手段、平面基板そして受光手段とを固定配置
する本体ユニットと該ディスクを固定配置するディスク
ユニットとが別体に構成されており、該ディスクユニッ
トと該本体ユニットの回転軸と直交する平面上の位置決
めを、該光源手段と該回転軸の回転中心とを結んだ直線
を中心としてＶ字を形成する斜面が対称となるように該
本体ユニットに係着したＶ字ブロックで行っていること
を特徴とする回転変位情報検出装置。7. A light beam from a light source means is guided to a radiation grating provided on a disk which rotates relatively and a grating on a flat substrate arranged to face the disk, and the light modulation is performed by the radiation grating and the grating. In the rotational displacement information detecting device for receiving the received luminous flux by the light receiving means and detecting the relative rotational displacement information between the disk and the plane substrate using the signal from the light receiving means, the light source means, the flat surface The main body unit fixedly disposing the substrate and the light receiving means and the disk unit fixedly disposing the disk are separately configured, and the positioning of the disk unit and the main body unit on a plane orthogonal to the rotation axis is performed by A V-shaped block attached to the main body unit so that a slope forming a V-shape is symmetrical with respect to a straight line connecting the light source means and the rotation center of the rotation shaft. Position information detection device.
ディスク上に設けた放射格子と該ディスクと対向配置し
た平面基板上の格子とに導光し、該放射格子と該格子で
光変調を受けた光束を受光手段で受光し、該受光手段か
らの信号を利用して該ディスクと該平面基板との相対的
な回転変位情報を検出する回転変位情報検出装置におい
て、該光源手段、平面基板そして受光手段とを固定配置
する本体ユニットと該ディスクを固定配置するディスク
ユニットとが別体に構成されており、該ディスクユニッ
トと該本体ユニットとの回転軸方向の位置決めと該回転
軸と直交する平面上の位置決めの双方を、該光源手段と
該回転軸の回転中心とを結んだ直線を中心としてＶ字を
形成する斜面が対称となるように該本体ユニットに係着
したＶ字ブロックで行っていることを特徴とする回転変
位情報検出装置。8. A light beam from a light source means is guided to a radiation grating provided on a rotating disk and a grating on a flat substrate opposite to the disk, and light modulation is performed by the radiation grating and the grating. In the rotational displacement information detecting device for receiving the received luminous flux by the light receiving means and detecting the relative rotational displacement information between the disk and the plane substrate using the signal from the light receiving means, the light source means, the flat surface The main body unit fixedly disposing the substrate and the light receiving means and the disc unit fixedly disposing the disc are separately configured, and the disc unit and the main body unit are positioned in the rotational axis direction and orthogonal to the rotational axis. A V-shaped block attached to the main body unit so that both the positioning on the plane is symmetrical with respect to a slope forming a V-shape about a straight line connecting the light source means and the rotation center of the rotation shaft. A rotational displacement information detection device characterized in that it is performed.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11830396A JP3472034B2 (en) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | Rotational displacement information detection device |
| US08/837,115 US5883384A (en) | 1996-04-16 | 1997-04-14 | Rotational displacement information detection apparatus |
| DE69729907T DE69729907T2 (en) | 1996-04-16 | 1997-04-15 | Detection apparatus for rotational displacement information |
| EP97106188A EP0802399B1 (en) | 1996-04-16 | 1997-04-15 | Rotational displacement information detection apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11830396A JP3472034B2 (en) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | Rotational displacement information detection device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09280897A true JPH09280897A (en) | 1997-10-31 |
| JP3472034B2 JP3472034B2 (en) | 2003-12-02 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| JP (1) | JP3472034B2 (en) |
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1996
- 1996-04-16 JP JP11830396A patent/JP3472034B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP3472034B2 (en) | 2003-12-02 |
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