JPH02126114A - エンコーダ - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はエンコーダに関し、−層詳細には、帯状又は円
板等のスリット板が採用された光学式あるいは磁気等の
速度センサを用い、移動物体長または速度あるいは回転
物体の回転速度または回転角等を測定するエンコーダに
関する。

［発明の背景］ 近時、移動物体の長さ、または速度あるいは回転物体の
回転速度または回転角等を測定する際に、光学式あるい
は磁気式の速度センサを用いたエンコーダが多用される
。このエンコーダの中にあって、移動物体の長さあるい
は速度の測定にリニア型速度センサが採用され、また、
回転物体の回転速度、回転角の測定にはロークリ型速度
センサが採用されている。例えば、リニア型の光学式の
速度センサを用いる手段では、同一幅のスリットが等間
隔に離間して連設されたスリット板あるいは硝子板に等
間隔に離間した遮光部をシルクスクリーン等の印刷を用
いて形成したスリット板を移動物体に取着するように構
成する。そして、このスリット板を挟んで対向して配設
された受発光素子間の光ビームをスリット板の移動に伴
い断続させ、これにより受光素子から導出される信号の
周波数を計数回路を用いて計測して移動物体の長さある
いは速度を算出している。また、ロータリ型の速度セン
サを用いる手段では、同一幅のスリットが等間隔に離間
して連設されたスリット円板あるいは硝子盤に等間隔に
離間して遮光部をシルクスクリーン等の印刷を用いて形
成したスリット円板を回転物体に取着するように構成す
る。そして、このスリット板を挟むように対向して配設
された受発光素子間の光ビームをスリット円板の回転に
伴い断続させ、受光素子より導出される信号の周波数を
計数回路等を用いて計測し、回転物体の回転速度また回
転角を算出している。

然しなから、当該エンコーダでは、移動物体の長さまた
は速度あるいは回転物体の回転速度また回転角等を精密
に測定する、すなわち、分解能の向上を図るには、スリ
ットの幅をより狭めると共にスリットの離間距離をより
小なる値に形成する必要があった。従って、スリットを
透過する光ビームの通過が制限されて、受光素子の受光
量が低下し、そのため、受光素子から導出される信号の
処理においては、エラー率が上昇し、その測定誤差、す
なわち、移動物体の長さまたは速度あるいは回転物体の
回転速度また回転角等の計測値に誤差が生起され易いと
いう不都合を露呈している。

［発明の目的］ 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、同間隔のピッチを有した複数のスリット列を備
えると共に夫々のスリット列には夫々９０゛の位相差を
有した信号を導出すべく信号授受部を配設し、当該信号
授受部から得られる信号を基に、スリット列あるいは信
号授受部の移動、すなわち、スリット列と信号授受部と
の相対的移動速度を検出することにより、移動物体の長
さまたは速度あるいは回転体の回転速度または回転角等
の計測値の誤差の低減、すなわち、計測における分解能
の向上を図ることが可能なエンコーダを提供することを
目的とする。

［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明は透光部および遮
光部が等間隔に離間して形成された２°（ｎ−正の整数
）個のスリット列を有する少なくとも１以上のスリット
板と、前記スリット列を挟み且つ対向して配設される２
対の信号授受部が備えられ前記スリット列と前記信号授
受部との相対的移動のもとに各信号授受部が９０゜の位
相差を有した信号を導出するように配設された検知信号
導出手段と、当該検知信号導出手段から導出される信号
から前記スリット列と前記信号授受部の相対的移動速度
を示す信号を形成して送出する計測信号形成手段とを備
えることを特徴とする。

［実施態様］ 次に、本発明に係るエンコーダについて好適な一実施態
様を掲げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。

第１図は本実施態様に係る光学式のロータリ型エンコー
ダを示し、当該光学式のロークリ型エンコーダはローク
リスリット板６と当該ロークリスリット板６に中心点を
同一とする軸棒８が固着されている。軸棒８は図示しな
い回転物体あるいは回転駆動機構等に取着され所要の回
転数をもって回転または回動せしめられる。そして、ロ
ークリスリット板６を挟み対向してＬＥＤ等で構成され
光ビームを照射する発光部１０と、当該発光部１０から
出射された光ビームが入射されてそれに相応した信号を
導出するフォトトランジスタ等の受光部３０と、発光部
１０からの光ビームの入射状況に相応して導出された信
号に所定の信号処理を施した出力信号を出力端子Ｔ＋　
、Ｔ２に送出する受光素子導出信号処理部３２とで概略
構成されている。

前記ロータリスリット板６には第１スリット列１６とこ
の第１スリット列１６の内側に第２スリット列１８が形
成されている。第１スリット列１６はロークリスリット
板６自体を貫通する透光部１６゜１．１６゜２乃至１６
゜。と、遮光部１６，１．１６，２乃至１６ｓ、、とを
含み、同様にして第２スリット列１８にも透光部１８゜
１．１８゜２乃至１８ｏ７と遮光部１８５１．１８ｓ２
乃至１８ｓ１．とを含む。

また、発光部１０はプリント基板１４ｐを有し、このプ
リント基板１４ｐ上にあって発光素子１４ａと１４ｂが
同一水平直線上に配設されている。また、発光素子１４
ａ、１４ｂの下方の同一水平直線上に発光素子１６ａ、
１６ｂが設けられている。そして、受光部３０はプリン
ト基板３４ｐを有し、このプリント基板３４ｐには発光
素子１４ａから照射される光ビーム４Ｌａが入射せしめ
られる所定の位置に受光素子３４ａが配設されている。

同様にして受光素子３４ｂが発光素子１４ｂからの光ビ
ーム４０．５が入射される位置に取着されている。

さらにまた、受光部３０において、プリント基板３６ｐ
には発光素子１６ａからの光ビーム６゜が入射される位
置に受光素子３６ａが配設され、また発光素子１６ｂか
らの光ビーム６　Ｌｂが入射せしめられる位置に受光素
子３６ｂが取着されている。

そして、発光素子１４ａ、１４ｂおよび１６ａ１１６ｂ
には所定の光量をもって光ビーム４　Ｌａ５４　Ｌｂが
出射されるように発光用電圧供給部２２を介して夫々所
定電圧Ｖ、およびＶ２が印加されるように構成されてい
る。

一方、受光素子３４ａ、３４ｂおよび３６ａ、３６ｂか
ら導出される出力信号Ｓ＋　、３２およびＳ３、Ｓ４が
受光素子導出信号処理部３２に入力されるよう接続され
、前記受光素子導出信号処理部３２では分解能が２倍に
向上した出力信号Ｓ。、およびＳ。２が出力端子Ｔ、　
、Ｔ２に導出される、そして、出力信号Ｓ。、およびＳ
。２は計数処理部５６および表示部５８において、その
計数処理が施され、その計数処理結果が、例えば、数字
等をもって視認されるように構成されている。

ここで第２図を参照して発光素子１４ａ、１４ｂおよび
１６ａ、１６ｂと受光素子３４ａ、３４ｂおよび３６ａ
、３６ｂとこの間に配置されるロークリスリット板６の
配設状態を夫々第１図に示されるｎａ−ｎａ’　、ｎｂ
−ｎｂ’　線間で切断した断面図をもって詳細に説明す
る。

第１スリット列１６と第２スリット列１８は夫々に形成
される透光部１６゜１．１６０２〜１６．ｎおよび１８
ｏＩ、　１８０２乃至１８゜、また遮光部１６．．．１
６．２乃至１６、、、および１８，１．１８ｓ２乃至１
８ｓ、、の夫々の幅員は同一であるが、第２図に示すよ
うに、透光部１６ｏｎの中心線ＣＩと透光部１８．、、
の中心線Ｃ２とが距離ｎ分だけ離間して、すなわち、す
べての透光部あるいは遮光部が距離ｎ分ずつ離間してい
る。

当該距離ｎの離間は後述する９０°の位相差を有した信
号を得るための所定の距離である。

このように形成された第１および第２スリット列１６．
１８には、先ず、発光素子１４ａからの光ビーム４、が
入射されるように受光素子３４ａが配設されると共に、
同様に、発光素子１４ｂからの光ビーム４Ｌｂが入射せ
しめられるように受光素子３４ｂが配設される。ここで
受光素子３４ａ１３４ｂから第１スリット列１６の、例
えば、図示される方向ｍの移動に伴う出力信号ＳＩ′Ｊ
６よびＳ２の位相差が９０°を有するように離間して配
置される。

同様に、第２スリット列１８を挟んで配置される発光素
子１６ａと受光素子３６ａ、および発光素子１６ｂと受
光素子３６ｂが受光素子３６ａと３６ｂから導出される
出力信号Ｓ３およびＳ４も夫々９０°の位相差を有すべ
く配置されている。

一方、第１スリット列１６と第２スリット列１８のずれ
、すなわち、距離ｎを有することから受光素子３４ｂか
ら導出される出力信号Ｓ２と受光素子３６ｂの出力信号
Ｓ４もまた９０°の位相差を有して導出されるように構
成されている。

発光用電圧供給部２２は比較的安定した、例えば、５■
の直流電圧Ｖ、　、Ｖ、が導出されるように構成されて
いる。受光素子導出信号処理部３２は、第３図に示され
るように、受光素子３４ａから導出される出力信号ＳＩ
が供給される比較器４２と、受光素子３４ｂから導出さ
れる出力信号Ｓ２が供給される比較器４４と、さらに出
力信号Ｓ３が入力される比較器４６と、出力信号Ｓ４が
入力される比較器４８とを有している。そして比紋型４
２および４４から導出される夫々の出力信号Ｓｐ＋およ
びＳＦ３が供給される排他的論理和回路５２と、比較器
４６および４８から導出される出力信号ｓｐ３とＳＦ３
が人力される排他的論理和回路５４とで構成されている
。

排他的論理和回路５２からの出力信号Ｓ。、と排他的論
理和回路５４からの出力信号Ｓ。２が夫々出力部Ｔ１お
よびＴ２に得られるように構成され、ここで得られた出
力信号Ｓ。１およびＳ。２は、例えば、計数処理部５６
において夫々に時間軸上で計数され、ロータリスリット
板６の回転角あるいは回転数が算出される。また、この
計数処理部５６で得られた回転角、あるいは回転数は表
示部５８に視認されるように構成されている。

以上のように構成される本実施態様の作用並びに効果に
ついて説明する。先ず、発光用電圧供給部２２から発光
素子１４ａ、１４ｂおよび１６ａ、１６ｂに、夫々、例
えば、５Ｖの直流電圧が供給されて発光状態となり、夫
々の発光素子１４ａ１１４ｂおよび１６ａ、１６ｂから
光ビーム４　Ｌ１％　４Ｌｂおよび６　Ｌａｓ　６Ｌｂ
が出射される。そしてロータリスリット板６の回転、す
なわち、第２図に示すように、矢印ｍ方向の移動におい
ては、受光素子３４ａおよび３４ｂから、第４図（ａ）
に示すような、９０°位相差を有する出力信号Ｓ、およ
びＳ２が導出され、夫々比較器４２および４４に供給さ
れる。また同様に、受光素子３６ａおよび３６ｂからは
第４図（６）に示されるように、９０°位相差を有する
出力信号Ｓ３およびＳ４が導出され、夫々比較器４６お
よび４８に供給される。

比較器４２．４４および４６．４８からは方形波に形成
された、第４図（Ｃ）乃至（ｆ）に示されるような、９
０°位相差を有した出力信号ＳＰ１％　ＳＦ３およびＳ
ｒ１、ｓｐａが導出される。そして出力信号ＳＰＩとＳ
Ｆ３が排他的論理和回路５２に供給されて第４図（（至
）に示されるように、出力信号ＳＰＩあるいはＳＦ３の
２倍の周期の波形に形成された出力信号ＳＯ’ｌが得ら
れる。同様に、出力信号ＳＰ３とＳＦ３からも第４図（
社）に示される出力信号Ｓ。２が得られ、この出力信号
Ｓ。１とＳ。２は９０°の位相差を有している。

このようにして、導出された出力“信号Ｓ。ｌおよびＳ
。２は計数処理部５６において夫々に時間軸上で計数さ
れ、ロークリスリット板６の回転角あるいは回転数が算
出される。またこの計数処理部５６で得られた回転角あ
るいは回転数は表示部５８に視認されるべく表示される
。

前記の実施態様では第１および第２スリツト板の透光部
１６．、．１８ｏＩ、の中心線Ｃ２およびＣ２間を距離
ｎだけ離間するように配設し且つ発光素子１４ａ、１４
ｂおよび１６ａ、１６ｂの夫々の間を９０°の位相差を
有するように配設しているがこれに限定されるものでな
い。例えば、前記中心線Ｃ８およびＣ２を同一として、
発光素子１４ａおよび１４ｂ、１６ａと１６ｂの夫々の
間は同一とし、これらの間を距離ｎに等しくなるように
離間させて配設しても同様の効果が得られる。また２以
上のスリット列においても同様に発光および受光素子を
配設してより分解能の向上を計ることも本発明に含まれ
る。

さらに本実施態様では発光素子および受光素子を用いた
光学式ロークリ型エンコーダで説明したがこれに限定さ
れるものではなく、リニア型のスリットを用いること、
また光学式センサに代替してスリット板を強磁性体また
は発磁体で構成し、検知用の素子としてホールＩＣ１磁
気抵抗効果素子（ＭＲ素子）、可飽和コア等を使用して
構成してもよいことは勿論である。

［発明の効果コ 以上のように、本発明によれば、同間隔のピッチを有す
る複数のスリット列を備えると共に、夫々のスリット列
には夫々９０°の位相差を有する信号を導出すべく信号
授受部を配設し、当該信号授受部から得られる信号を基
に、スリット列あるいは信号授受部の移動、すなわち、
スリット列と信号授受部との相対的移動速度を検出する
ことにより、移動物体の長さまたは速度、あるいは回転
体の回転速度または回転角等の計測値の誤差の低減、す
なわち、計測における分解能が向上するという効果を奏
する。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るエンコーダの一実施態様の構成を
示す斜視図、 第２図は第１図に示されるエンコーダの［ａ−［ａ’　
線およびｎｂ−ｎｂ’　線における断面図、 第３図は第１図に示されるエンコーダの信号処理の説明
に供される回路ブロック構成図、第４図は第１図に示さ
れるエンコーダの受光素子導出信号処理部における信号
の波形およびそのタイミングを示す波形図である。 ６・・・ロークリスリット板 団・・・発光部 １４ａ、１４ｂ、１６ａ、１６　ｂ　・・・発光素子１
６・・・第１スリット列　　　１６ｏ１〜１６．、・・
・透光部１６、ｌ〜１６．、、・・・遮光部　　　１８
・・・第２スリツト列１８ｏ１〜１８ｏ、、・・・透光
部　　　１８，１〜１８ｓ−・・・遮光部２２・・・発
光用電圧供給部　　３０・・・受光部３２・・・受光素
子導出信号処理部 ３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂ・・・受光素子４２．
４４．４６．４８・・・比較器 ５２．５４・・・排他的論理和回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）透光部および遮光部が等間隔に離間して形成され
   た２＾ｎ（ｎ＝正の整数）個のスリット列を有する少な
   くとも１以上のスリット板と、前記スリット列を挟み且
   つ対向して配設される２対の信号授受部が備えられ前記
   スリット列と前記信号授受部との相対的移動のもとに各
   信号授受部が９０°の位相差を有した信号を導出するよ
   うに配設された検知信号導出手段と、当該検知信号導出
   手段から導出される信号から前記スリット列と前記信号
   授受部の相対的移動速度を示す信号を形成して送出する
   計測信号形成手段とを備えることを特徴とするエンコー
   ダ。