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JP2004198179A - Optical encoder - Google Patents

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JP2004198179A
JP2004198179A JP2002365052A JP2002365052A JP2004198179A JP 2004198179 A JP2004198179 A JP 2004198179A JP 2002365052 A JP2002365052 A JP 2002365052A JP 2002365052 A JP2002365052 A JP 2002365052A JP 2004198179 A JP2004198179 A JP 2004198179A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical encoder
substance
slit
function
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002365052A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Iwao Sasaki
巌 佐々木
Kiyonori Oguma
清典 小熊
Hideo Narita
秀夫 成田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
Priority to JP2002365052A priority Critical patent/JP2004198179A/en
Publication of JP2004198179A publication Critical patent/JP2004198179A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an optical encoder which reduces a detection error by reducing attachment of water to its optical components. <P>SOLUTION: A substance having water-repellence or hydrophilic function is caused to attach to slits in the optical encoder. It is desirable that PTFE should be used as a substance having the water-repellence function. It does not matter if either cadmium-tellurium or molybdenum sulfide is used as a substance having the hydrophilic function. It does not matter if any one of titanium oxide, tin oxide, zinc oxide, tungsten oxide, and cadmium-cerium is used, as a substance having photocatalytic function, and if a light emitting element 3 whose emitting light wavelength is in the blue region, or shorter than those. It does not matter if the optical encoder is housed in a housing case, and the housing case is charged with an adsorbent 7. A reading error can be diminished since the optical system is not clouded up with water droplets, even if the optical encoder is in a moisture condensing environment. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変位測定や角度測定に用いられる光学式エンコーダに関する。
【0002】
【従来の技術】
光学式エンコーダは基本的に、所定ピッチの光学スリットを有する第1のメインスケールと、これに対向して配置されて第2の光学スリットを有するインデックススケールと、メインスケールに光を照射する発光素子と、メインスケールの光学スリットを透過又は反射し、さらにインデックススケールの光学スリットを透過した光を受光する受光素子とを備えて構成される。
この種の光学式エンコーダは、埃など外部から光学系を擾乱する要素に対し検出エラーを起こしやすいため、通常光学式エンコーダを使用するシステム全体に埃などが混入しない設計を行なったり、光学式エンコーダ部のみを収納ケースの内部に納めたりして、いわゆる密閉した状態で用いることが多い(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】特開2000−9762号公報(第1―2頁、第1図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような光学式エンコーダは、密閉しているがゆえに、結露を起こしやすく、水分が光学部品に付着した場合は、光学部品の曇りにより、検出エラーを起こすという問題があった。
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、光学部品への水分の付着を低減し、検出エラーを低減させた光学式エンコーダを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
(1)発光素子と、受光素子と、所定ピッチをもつ第1のスリットと、前記スリットに対して相対移動可能な所定ギャップをもって対向配置される第2のスリットを備えた光学式エンコーダにおいて、前記スリットに撥水性または親水性機能を有する物質を付着させたものである。
(2)前記撥水性機能を有する物質がPTFEである。
(3)前記親水性機能を有する物質が光触媒機能を有するものである。
(4)前記光触媒機能を有する物質が、カドミウム−テルルまたは硫化モリブデンとしたものである。
(5)前記光触媒機能を有する物質が、酸化チタン、酸化ズズ、酸化亜鉛、酸化タングステン、カドミウム−セリウムのいずれかとしたものである。
(6)前項(5)の発光素子の発光波長領域が青色またはそれよりも波長を短かくしたものである。
(7)前記記載の光学式エンコーダは、収納ケースに収められ、かつ前記収納ケース内に吸着剤が封入されているものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的実施例を図に基づいて説明する。
(第1実施例)
図1は、本発明の光学式エンコーダの内部構造を示す断面図である。図において、1はメインスリット、2はインデックススリット、3は発光素子、4は受光素子、5は回転軸、6は収納ケース、7は吸着剤である。
収納ケース6の内部に回転軸5の端部にメインスリット1が取り付けてある。このメインスリット1を介して、一方の側に発光素子3が、他方の側にインデックススリット2、受光素子4が配置されている。図2はこの光学式エンコーダの動作を示す図である。メインスリット1は、回転軸5とともに回転し、固定されているインデックススリット2はメインスリット1と同じピッチで明暗縞が刻まれている。従って、回転軸5の回転により、メインスリット1とインデックススリット2の光透過部が受光素子4から発光素子3の直線上に対して重なったとき、受光量が最大となり、メインスリット1の光を透過しない部分が上記直線上にきた場合、受光量が最小となる。この受光量の信号を処理回路(図示せず)にて処理し、回転軸の角度の情報を得ることができる。ここで、メインスリット1、インデックススリット2および受光素子4の光学系の表面にPTFEによるコーティングを行なった。これにより、収納ケース6の内部が結露した際にも従来の読み取りエラー率が50%以下となった。
なお、収納ケース6の内部に吸着剤7を施すことにより、収納ケース6の内部が結露した際にも従来の読み取りエラー率がさらに50%以下となった。
【0007】
(第2実施例)
第2の実施例も構成は第1の実施例と同様であるが、メインスリット1、インデックススリット2および受光素子4の光学系の表面に二硫化モリブデンコーティングした。これにより、収納ケース7の内部が結露した際にも従来の読み取りエラー率が30%以下となった。また、二硫化モリブデンをコーティングする際に蒸着法、スパッタ法あるいはめっき法などの成膜技術を用いると、さらに読み取りエラー率が半減した。
なお、収納ケース6の内部に吸着剤7を施すことにより、収納ケース6の内部が結露した際にも従来の読み取りエラー率がさらに50%以下となった。この吸着剤7を施す場合は二硫化モリブデンを収納ケースの内部表面など発光素子の光源が照射される部分にも施すと、効果がさらに上がった。
この実施例ではメインスリット1、インデックススリット2および受光素子4の光学系の表面に二硫化モリブデンをコーティングする例を挙げたが、二硫化モリブデンの代わりにカドミウム・セリウム、カドミウム・テルルをコーティングしても同様の結果が得られた。
【0008】
(第3実施例)
第3の実施例も構成は第1の実施例と同様であるが、メインスリット1、インデックススリット2および受光素子4の光学系の表面に二酸化チタンをコーティングした。また、発光素子、受光素子は青色波長域のものを使用した。これにより、収納ケース6の内部が結露した際にも従来の読み取りエラー率が30%以下となった。また、二酸化チタンをコーティングする際に蒸着法、スパッタ法あるいはめっき法などの成膜技術を用いると、さらに読み取りエラー率が半減した。なお、収納ケースの内部に吸着剤7を施すことにより、収納ケース6の内部が結露した際にも従来の読み取りエラー率がさらに50%以下となった。この吸着剤7を施す場合は二酸化チタンを収納ケースの内部表面など発光素子の光源が照射される部分にも施すと、効果がさらに上がった。
この実施例ではメインスリット1、インデックススリット2および受光素子4の光学系の表面に二酸化チタンをコーティングする例を挙げたが、二酸化チタンの代わりに二酸化スズ、酸化亜鉛、酸化をコーティングしても同様の結果が得られる。
また、本実施例は、従来例や第1、第2の実施例に比べて、検出角度分解能を向上させる効果も併せ持っている。
【0009】
以上の実施例とも回転型の光学式エンコーダを例にとって説明を行なったが、同様の原理で変位を検出するいわゆるリニア型でも適用することができる。また、収納ケースに格納されている場合について説明しているが、光学式エンコーダ部分のみが収納ケースに収められている場合に限らず、駆動系(例えばモータ)などと一体になって密閉構造をとっているものに対しても効果はある。
【0010】
【発明の効果】
以上、本発明の光学式エンコーダによれば、光学系に撥水性あるいは親水性を有する物質を施したため、光学式エンコーダが結露する環境にあっても、光学系は水滴で曇ることなく読み取り誤差をなくすことができる。また、収納ケース内部に吸着剤を用いると収納ケース内部の湿度を低く保つことができる。この作用は特に光触媒機能をもつ二酸化チタン、二酸化スズ、酸化亜鉛、酸化タングステンを用いたときに顕著である。さらにこの光触媒機能を持つ物質を用いた場合、構成部品から発生する有機系ガスも分解し、光学式エンコーダの寿命を長くできる効果もある。また、光触媒機能を持つ物質は発光素子が収納ケースの内部で照射される部位に施すことにより、低湿度を保つ効果あるいは有機系気体の低減効果がより顕著となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す光学式エンコーダの側断面図
【図2】光学式エンコーダの構成を示す斜視図
【符号の説明】
1 メインスリット
2 インデックススリット
3 発光素子
4 受光素子
5 回転軸
6 収納ケース
7 吸着剤
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical encoder used for displacement measurement and angle measurement.
[0002]
[Prior art]
The optical encoder is basically a first main scale having an optical slit of a predetermined pitch, an index scale disposed opposite to the first main scale and having a second optical slit, and a light emitting element for irradiating the main scale with light. And a light receiving element that transmits or reflects through the optical slit of the main scale and receives light transmitted through the optical slit of the index scale.
This type of optical encoder is susceptible to detection errors due to elements that disturb the optical system from the outside, such as dust. Often, only the part is housed in a storage case, so that it is used in a so-called closed state (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-9762 (Page 1-2, FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the above-mentioned optical encoder has a problem that dew condensation easily occurs due to hermeticity, and when moisture adheres to the optical component, a detection error occurs due to clouding of the optical component.
Therefore, the present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide an optical encoder in which adhesion of moisture to an optical component is reduced and a detection error is reduced.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
To solve the above problems, the present invention is configured as follows.
(1) An optical encoder including a light-emitting element, a light-receiving element, a first slit having a predetermined pitch, and a second slit disposed to face the slit with a predetermined gap movable relative to the slit. A substance having a water repellent or hydrophilic function is attached to the slit.
(2) The substance having the water repellent function is PTFE.
(3) The substance having a hydrophilic function has a photocatalytic function.
(4) The substance having a photocatalytic function is cadmium-tellurium or molybdenum sulfide.
(5) The substance having a photocatalytic function is any one of titanium oxide, tin oxide, zinc oxide, tungsten oxide, and cadmium-cerium.
(6) The emission wavelength range of the light-emitting element according to (5) is blue or a wavelength shorter than that.
(7) The optical encoder described above is housed in a storage case, and an adsorbent is sealed in the storage case.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a sectional view showing the internal structure of the optical encoder of the present invention. In the figure, 1 is a main slit, 2 is an index slit, 3 is a light emitting element, 4 is a light receiving element, 5 is a rotating shaft, 6 is a storage case, and 7 is an adsorbent.
The main slit 1 is attached to the end of the rotating shaft 5 inside the storage case 6. Through this main slit 1, a light emitting element 3 is arranged on one side, and an index slit 2 and a light receiving element 4 are arranged on the other side. FIG. 2 is a diagram showing the operation of the optical encoder. The main slit 1 rotates together with the rotation shaft 5, and the fixed index slit 2 is engraved with light and dark stripes at the same pitch as the main slit 1. Therefore, when the light transmitting portions of the main slit 1 and the index slit 2 overlap with the straight line from the light receiving element 4 to the light emitting element 3 due to the rotation of the rotation shaft 5, the amount of received light becomes maximum and the light of the main slit 1 is When the portion that does not transmit is on the straight line, the amount of received light is minimized. The signal of the amount of received light is processed by a processing circuit (not shown) to obtain information on the angle of the rotation axis. Here, the surfaces of the optical system of the main slit 1, the index slit 2, and the light receiving element 4 were coated with PTFE. As a result, even when dew condensation occurs inside the storage case 6, the conventional reading error rate is reduced to 50% or less.
By applying the adsorbent 7 inside the storage case 6, the conventional reading error rate was further reduced to 50% or less even when the inside of the storage case 6 was dewed.
[0007]
(Second embodiment)
The configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, but the surfaces of the optical system of the main slit 1, the index slit 2, and the light receiving element 4 are coated with molybdenum disulfide. As a result, even when dew condensation occurs inside the storage case 7, the conventional reading error rate becomes 30% or less. When a film forming technique such as a vapor deposition method, a sputtering method or a plating method is used when coating molybdenum disulfide, the reading error rate is further reduced by half.
By applying the adsorbent 7 inside the storage case 6, the conventional reading error rate was further reduced to 50% or less even when the inside of the storage case 6 was dewed. When the adsorbent 7 is applied, the effect is further improved by applying molybdenum disulfide to a portion of the light-emitting element irradiated with the light source, such as the inner surface of the storage case.
In this embodiment, the surface of the optical system of the main slit 1, the index slit 2 and the light receiving element 4 is coated with molybdenum disulfide. Also obtained similar results.
[0008]
(Third embodiment)
The configuration of the third embodiment is the same as that of the first embodiment except that the surfaces of the main slit 1, the index slit 2 and the optical system of the light receiving element 4 are coated with titanium dioxide. The light emitting element and the light receiving element used were those in the blue wavelength range. As a result, even when dew condensation occurs inside the storage case 6, the conventional reading error rate becomes 30% or less. When a film forming technique such as a vapor deposition method, a sputtering method or a plating method is used when coating titanium dioxide, the reading error rate is further reduced by half. By applying the adsorbent 7 inside the storage case, the conventional reading error rate was further reduced to 50% or less even when the inside of the storage case 6 was dewed. When the adsorbent 7 is applied, the effect is further improved by applying titanium dioxide to a portion of the light emitting element irradiated with the light source, such as the inner surface of the storage case.
In this embodiment, the surface of the optical system of the main slit 1, the index slit 2, and the light receiving element 4 is coated with titanium dioxide. However, the same applies when tin dioxide, zinc oxide, or oxide is coated instead of titanium dioxide. Is obtained.
This embodiment also has an effect of improving the detection angle resolution as compared with the conventional example and the first and second embodiments.
[0009]
Although the above embodiments have been described with reference to a rotary optical encoder as an example, a so-called linear type which detects displacement based on the same principle can be applied. Also, the case where the optical encoder is stored in the storage case has been described. However, the invention is not limited to the case where only the optical encoder portion is stored in the storage case. It is also effective for what you are taking.
[0010]
【The invention's effect】
As described above, according to the optical encoder of the present invention, since a substance having water repellency or hydrophilicity is applied to the optical system, even in an environment where the optical encoder is condensed, the optical system can reduce the reading error without fogging with water droplets. Can be eliminated. Further, when an adsorbent is used inside the storage case, the humidity inside the storage case can be kept low. This effect is particularly remarkable when using titanium dioxide, tin dioxide, zinc oxide or tungsten oxide having a photocatalytic function. Further, when the substance having the photocatalytic function is used, the organic gas generated from the constituent parts is also decomposed, and there is an effect that the life of the optical encoder can be extended. In addition, when a substance having a photocatalytic function is applied to a portion where the light emitting element is irradiated inside the storage case, the effect of maintaining low humidity or the effect of reducing organic gas becomes more remarkable.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of an optical encoder showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of an optical encoder.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main slit 2 Index slit 3 Light emitting element 4 Light receiving element 5 Rotating shaft 6 Storage case 7 Adsorbent

Claims (7)

発光素子と、受光素子と、所定ピッチをもつ第1のスリットと、前記スリットに対して相対移動可能な所定ギャップをもって対向配置される第2のスリットを備えた光学式エンコーダにおいて、
前記スリットに撥水性または親水性機能を有する物質を付着させたことを特徴とする光学式エンコーダ。
A light-emitting element, a light-receiving element, a first slit having a predetermined pitch, and an optical encoder including a second slit arranged to face the slit with a predetermined gap movable relative to the slit;
An optical encoder, wherein a substance having a water-repellent or hydrophilic function is attached to the slit.
前記撥水性機能を有する物質がPTFEであることを特徴とする請求項1記載の光学式エンコーダ。The optical encoder according to claim 1, wherein the substance having the water repellent function is PTFE. 前記親水性機能を有する物質が光触媒機能を有することを特徴する請求項1記載の光学式エンコーダ。The optical encoder according to claim 1, wherein the substance having a hydrophilic function has a photocatalytic function. 前記光触媒機能を有する物質が、カドミウム−テルルまたは硫化モリブデンであることを特徴とする請求項3記載の光学式エンコーダ。The optical encoder according to claim 3, wherein the substance having a photocatalytic function is cadmium-tellurium or molybdenum sulfide. 前記光触媒機能を有する物質が、酸化チタン、酸化ズズ、酸化亜鉛、酸化タングステン、カドミウム−セリウムのいずれかであることを特徴とする請求項3記載の光学式エンコーダ。The optical encoder according to claim 3, wherein the substance having a photocatalytic function is any one of titanium oxide, tin oxide, zinc oxide, tungsten oxide, and cadmium-cerium. 前記発光素子の発光波長領域が青色またはそれよりも波長が短いことを特徴する請求項3または5記載の光学式エンコーダ。The optical encoder according to claim 3, wherein a light emission wavelength range of the light emitting element is blue or shorter in wavelength. 請求項1から6に記載の光学式エンコーダは、収納ケースに収められ、かつ前記収納ケース内に吸着剤が封入されていることを特徴とする光学式エンコーダ。The optical encoder according to claim 1, wherein the optical encoder is housed in a storage case, and an adsorbent is sealed in the storage case.
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