JPS6329213A - 光学式エンコ−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］ この発明は、被検出物体の回転変位量等を検出する光学
式エンコーダに関するものである。

［従来の技術］ 第４図は雑誌「光学技術］ンタクトＶｏ１．．１９Ｎｏ
、５のＰ１９〜ｐ３１」に示された従来の回転変位量検
出用光学式ロータリエンコーダの概略構成を示す斜視図
である。図において、１は発光ダイオード、ランプ等の
光源、２は光源１から放射された光をほぼ平行光にする
ためのコリメートレンズ、３は回転可能な円板から成る
パルススケール、４はパルススケール３に周方向に沿っ
て等ピッチで刻まれたスリット、５は図示しないモータ
等の回転軸、すなわち被検出物体に直結されたパルスス
ケール３の回転軸、６はパルススケール３と同じスリッ
ト６ａが刻まれた固定のインデックススケール、７は光
源１と反対側に配置された光検知器（受光素子）であり
、光源１．コリメートレンズ２．インデックススケール
６、光検知器７でフォトカプラ方式の光検出器が構成さ
れる。

次に動作について、説明する。第４図に示す光源１から
放射された光は、コリメートレンズ２により平行光に変
換された後にパルススケール３に入射する。パルススケ
ール３のスリット４がらの透過光は、スリット４の有無
に対応した明暗の光強度分布をもってインデックススケ
ール６に入射する。パルススケール３を透過する光の１
強度は、パルススケール３のスリット４がインデックス
スケール６のスリット６ａと重なった時に最大となり、
それぞれのスリット４，６ａが存在しないところで重な
った時に最小となる。このようにして空間的に変調され
たインデックススケール６の透過光は光検知器７に入射
され電気信号に変換される。

そして回転軸５の回転によりパルススケール３が回転す
ると、その透過光の明暗分布も回転する。

この結果、光検知器７から第２図（、）に示すような正
弦波状の出力信号が得られる。この出力信号を図示しな
い波形整形回路で整形して第２図（ｂ）に示す矩形波信
号とし、この信号のパルス数を計数することにより被検
出物の回転変位量が検出されるのである。

通常、光学式ロータリエンコーダの場合、その検出精度
はパルススケール３上のスリット４の寸法精度や、パル
ススケール３の中心と回転中心とのずれ（偏心）などに
よって決まる。

次に、この偏心や回転軸５の軸振れについて説明する。

偏心、軸振れがあると次のように１回転につき１回の速
度リップルが現れる。

すなわち第３図において、パルススケール３の中心を○
とし、回転中心をＯ′とし、パルススケール３の半径を
Ｒ１回転中心半径をＲ′とし、今、パルススケール３が
θ′回転したとすると、その時の角度検出誤差は以下の
ようになる。

今、長さＢＭ＝ｔとおくと ＢＭ＝Ｏ’　ＢＸｓｉｎθ′ 、”−ｔ　：　Ｒ’　ｓｉｎθ′　　　　　・・・・・
　（１）また、Ｂ　Ｍ　＝　ＯＭｔａｎ　１３ ＝　（００’　十〇’　Ｍ）ｔａｎθ 、’、　ｔ　＝　（Ｒ−Ｒ’　十Ｒ’　ｃｏｓθ）　ｔ
ａｎθ・・・・・・　（２） 故に（１）式と（２）式とより、 Ｒ’ｓｉｎθ’　＝（Ｒ−Ｒ’　＋Ｒ’　ｃｏｓＯ’　
）　ｔａｎＯｔａｎθ＝　ｓｉｎθ’　／　（（Ｒ／Ｒ
’　）−１＋ｃｏｓθ′）、°、θ＝ｔａｎ　”［（ｓ
ｉｎ（１’　／（（Ｒ／Ｒ’　）−１＋ｃｏｓθ′）］
・・・・・・　（３） この（３）式について０’　＝３０°、偏心０．０１１
ｍｎ＋。

Ｒ＝　３０　ｍ　ｍとすると、偏心による角度誤差は、
Ｏ−θ’　＝２９．９８９°−３０８＝−０，０１１゜
・・・・・・　（４） となり、３０°に対して０．０３７％の誤差となる。

また、パルススケール３上のスリット４の寸法精度を上
げるには、高度な技術と高価なものとなる。

［発明が解決しようとする問題点コ 従来の光学式エンコーダは以上のように構成されている
ので、検出精度を上げる場合には、スリットの寸法精度
を上げなければならないほか、偏心量を少なくしなけれ
ばならない等の問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、偏心等が存在しても高精度の検出を可能にし
た光学式エンコーダを提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る光学式エンコーダは、多数のスリットを
有するパルススケールをそなえ、同パルススケールにお
ける上記スリットの配設部に対向する部分に１２０″の
間隔をあけて３箇所光検出器を設けたものである。

［作　用］ この発明における光学式エンコーダは、３箇所の光検出
器から１２０°ずつずれた３相出力が出力され、これら
出力を合成した信号が検出信号として使用される。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。図に
おいて、ＬＡ、ＩＢ、ＩＣは発光ダイオード、ランプ等
の光源、２Ａ、２Ｂ、２Ｃは光源ＬＡ、ＩＢ、ＩＣから
放射された光をほぼ平行光にするためのコリメートレン
ズ、３は回転可能な円板から成るパルススケール、４は
パルススケール３に周方向に沿って等ピッチで刻まれた
スリット、５は図示しないモータ等の回転軸、すなわち
被検出物体に直結されたパルススケール３の回転軸、６
Ａ、６Ｂ、６Ｃはパルススケール３と同じスリット６Ａ
−１，６Ｂ−１，６Ｃ−１が刻まれた固定のインデック
ススケール、７Ａ、７Ｂ、７Ｃは光源ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ
と反対側に配置された光検知器（受光素子）であり、光
源ＩＡ、コリメートレンズ２Ａ、インデックススケール
６Ａおよび光検知器７Ａとでフォトカプラ方式の第１の
光検出器Ｄ１を構成し、光源ＩＢ、コリメートレンズ２
Ｂ、インデックススケール６Ｂおよび光検知器７Ｂとで
フォトカプラ方式の第２の光検出器Ｄ２を構成し、光源
ＩＣ，コリメートレンズ２Ｃ，インデックススケール６
Ｃおよび光検知器７Ｃとでフォトカプラ方式の第３の光
検出器Ｄ３を構成する。

そして、これら３セツトの光検出器Ｄｉ、Ｄ２゜Ｄ３は
相互に１２０°の間隔をあけて設けられている。

以下、この発明の動作について説明する。機械的に１２
０°ずつずれた位置に光検出器を合計３セット設けであ
るので、各光検出器からの合計３つの出力を図示しない
速度検出装置により合成すると下記のようになる。

角度誤差の条件は、従来のものと同一とすると、０°位
置の角度誤差は一〇、０１１°、１２０°位置の角度誤
差は＋〇、００５５°、２４０°位置の角度誤差は＋　
０．００５５°となる。

したがって合成角度検出誤差εは次のようになる。

ｔ　＝　−０，０１１”　＋０．００５５°＋０．００
５５°二〇ｌ′となる。このようにして偏心による検出
誤差は、除去されるのである。

また、３相分個別に出力されるので、１相が故障した場
合でも、他の２相分が出力されており、これにより予備
の光学式エンコーダ等が不要になる。

なお、上記実施例では、発光ダイオード、レンズ、光検
知器の組合せで光検出器を構成したが、他のもので光検
出器を構成しても、上記実施例と同様の効果を奏する。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、光検出器を機械角で１
２００毎に合計３セット設けるように構成したので、装
置が安価に構成でき、しかも精度の高いものが得られる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による光学式エンコーダの
概略構成を示す斜視図であり、第２図は光検出器１相分
の出力波形図、第３図は偏心による影響を説明するため
の模式図、第４図は従来の光学式エンコーダの概略構成
を示す斜視図である。 図において、ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ−・光源、２Ａ。 ２Ｂ、２Ｃ，−−コリメートレンズ、３−パルススケー
ル、４−スリット、５・・・回転軸、６Ａ、６Ｂ。 ６Ｃ−インデックススケール、６Ａ−１，６Ｂ−１゜６
Ｃ−１・・・スリット、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ・−光検知器
（受光素子）、ＤＩ、Ｄ２．Ｄ３−・光検出器。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多数のスリットを有するパルススケールをそなえ、同パ
   ルススケールにおける上記スリットの配設部に対向する
   部分に１２０゜の間隔をあけて３箇所光検出器が設けら
   れたことを特徴とする光学式エンコーダ。