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JPH09292407A - Angular acceleration detector - Google Patents

Angular acceleration detector

Info

Publication number
JPH09292407A
JPH09292407A JP13064796A JP13064796A JPH09292407A JP H09292407 A JPH09292407 A JP H09292407A JP 13064796 A JP13064796 A JP 13064796A JP 13064796 A JP13064796 A JP 13064796A JP H09292407 A JPH09292407 A JP H09292407A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
grating
light
rotating disk
angular acceleration
rotating
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
JP13064796A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kouji Suzuki
嚆二 鈴木
Akihiro Nomura
章博 野村
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 JP13064796A priority Critical patent/JPH09292407A/en
Publication of JPH09292407A publication Critical patent/JPH09292407A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an angular acceleration detector which capable of obtaining superior S/N signal by using the diffraction interference figures of light by a three-grating-optical system. SOLUTION: The rotating duck of a three-grating reflex rotary encoder is formed of the first rotating disc 1 on a circumferential surface close to a rotation axis 5, the second rotating disc 2 on a circumferential surface farther from the first one and second rotating disc supporting parts 4 to support the both in between them. A light source 13 produces light, and the light beams through the openings of a grating 10 are reflected at gratings 6 and 7 on each of the disks 1 and 2, respectively. Then angular acceleration is obtained from the phase difference of the light beams received at each of the light-receiving elements 111 , 112 , 121 and 122 .

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、モータ等の回転体の角
加速度を検出する角加速度検出器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an angular acceleration detector for detecting the angular acceleration of a rotating body such as a motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、このような手段として例えば、特
開平6-337212号・速度および角加速度の一体型検出装置
が知られている。この従来例について、図6(a) はその
構成の側面図を示し、図6(b) はその格子を説明する平
面図である。角加速度検出部は、発光ダイオード71,8
1、半導体位置検出器72,82 、第1スリット列51の設け
られた剛性円盤50および第2スリット列61の設けられた
弾性円盤60の両者の格子間には相対的にアジマス角を持
たせて構成されている。第1スリット列51は一定ピッチ
の放射状格子で構成され、回転軸56に角加速度が発生し
たとき剛性円盤50と弾性円盤60間に回転方向の相対的位
置変化が発生し、第1スリット列51と第2スリット列61
の交差位置が変化する。この交差位置の変化を半導体位
置検出器72および82で検出することにより、角加速度を
検出している。
2. Description of the Related Art Conventionally, as such means, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-337212, an integrated detection device of velocity and angular acceleration is known. Regarding this conventional example, FIG. 6 (a) is a side view of the configuration, and FIG. 6 (b) is a plan view for explaining the lattice. The angular acceleration detector is composed of light emitting diodes 71, 8
1. The semiconductor position detectors 72 and 82, the rigid disk 50 having the first slit row 51 and the elastic disk 60 having the second slit row 61 have a relative azimuth angle between their lattices. Is configured. The first slit row 51 is composed of a radial grid with a constant pitch, and when angular acceleration occurs on the rotating shaft 56, a relative positional change in the rotational direction occurs between the rigid disk 50 and the elastic disk 60, and the first slit row 51 And the second slit row 61
The crossing position of changes. The angular acceleration is detected by detecting the change in the crossing position with the semiconductor position detectors 72 and 82.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来例によ
る検出方法には光の回折干渉現象により検出信号の劣化
が生起する嫌いがある。これを図7の格子図を用いて説
明する。すなわち、従来例における角加速度信号の検出
感度sは次に掲記する(1式)で示される。 s=r/tanδ …………………………………………(1式) ただし、 rはスリット交差位置から円盤中心までの距
離 δは交差角度である。 小型で高感度の角加速度検出器を実現するには、細い格
子を使用し交差角度δを小さくする必要がある。細い格
子を使用するには、格子ピッチを小さくし、検出信号の
レベルが低くならないように、多くの格子を通した光を
受光する必要があるが、格子ピッチを小さくすると、光
の回折現象のためS/Nの良い信号が得られないという
問題があった。
However, the detection method according to the conventional example has a tendency to cause deterioration of the detection signal due to the diffraction interference phenomenon of light. This will be described with reference to the lattice diagram of FIG. That is, the detection sensitivity s of the angular acceleration signal in the conventional example is shown by the following (Formula 1). s = r / tan δ ………………………………………… (1) However, r is the distance from the slit intersection position to the center of the disk δ is the intersection angle. In order to realize a small-sized and highly sensitive angular acceleration detector, it is necessary to use a thin grating and reduce the intersection angle δ. To use a thin grating, it is necessary to reduce the grating pitch and receive light that has passed through many gratings so that the level of the detection signal does not decrease. Therefore, there is a problem that a signal with good S / N cannot be obtained.

【0004】また、振動、衝撃による両円盤間の接触を
防ぐため、剛性円盤、弾性円盤間のギャップを余り小さ
くできず、このため光の回折現象が生じ、S/Nの良い
信号が得られないという問題があった。ここにおいて、
本発明は、3格子光学系による光の回折干渉像を利用
し、S/Nの良い信号が得られる角加速度検出器を提供
することを目的とする。
Further, in order to prevent contact between both discs due to vibration or shock, the gap between the rigid disc and the elastic disc cannot be made very small, which causes a diffraction phenomenon of light and gives a good S / N signal. There was a problem of not having. put it here,
An object of the present invention is to provide an angular acceleration detector that can obtain a signal with a good S / N by utilizing a diffraction interference image of light by a three-grating optical system.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、光の回折現象を使った3格子反射型の原理
を適用するにリニアタイプではなく、これをロータリエ
ンコーダとして採用すると共に、剛性円盤と弾性円盤を
同一平面上に配設して、各3格子を複数個配設し、反射
光を受光して剛性円盤と弾性円盤の位相ずれを検出する
手段から成り、反射格子ピッチを小さくしても、かつ回
転円盤と受光素子を配設したセンサースケール面とのギ
ャップも広く取っても、S/Nが良く、角加速度検出信
号の信頼性の高い、高感度の角加速度検出器となるよう
に構成したものである。
In order to solve this problem, the present invention applies the principle of the three-grating reflection type using the diffraction phenomenon of light, not the linear type, but adopts this as a rotary encoder. , A rigid disk and an elastic disk are arranged on the same plane, a plurality of three gratings are respectively arranged, and means for detecting a phase shift between the rigid disk and the elastic disk by receiving reflected light is provided. Angle detection with high S / N, high reliability of angular acceleration detection signal, and high sensitivity even if the gap between the rotating disk and the sensor scale surface on which the light receiving element is arranged is wide It is configured to be a container.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、拡散光を射出する拡散光源と、前記拡散光源からの
光を制限し放射状の線光源を生成する放射状の光源格子
と、回転体に同軸上に固定された第1の回転ディスク
と、前記第1の回転ディスク上に等間隔で放射線状に配
設したメイン格子と、前記メイン格子を反射した反射光
を受光する複数個のインデックス格子とを備える検出器
において、前記第1の回転ディスクと同軸同一平面上に
等間隔で放射線状の同数の第2メイン格子を設けた第2
の回転ディスクと、前記第1の回転ディスクに第2の回
転ディスクを支持させる弾性体の支持手段と、インデッ
クス格子は、センサースケール上にそれぞれ複数個配設
し、前記第1の回転ディスクと第2の回転ディスクのそ
れぞれの前記メイン格子と第2メイン格子から、反射し
て到達した反射光をそれぞれ受光する前記第1インデッ
クス格子と第2インデックス格子と、前記第1インデッ
クス格子を透過した前記反射光を受光し電気信号に変換
する複数個の受光素子とからなることを特徴とする角加
速度検出器としたものであり、これにより光の回析干渉
像を使った角加速度検出器が得られるという作用を有す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention according to claim 1 of the present invention includes a diffused light source for emitting diffused light, and a radial light source grating for limiting light from the diffused light source to generate a radial line light source. A first rotating disk coaxially fixed to a rotating body, a main grating arranged on the first rotating disk at equal intervals in a radial pattern, and a plurality of receiving the reflected light reflected by the main grating. And a second main grating, which is coaxial with the first rotating disk and is provided on the same plane as the first rotating disk at equal intervals in a radial pattern.
A plurality of rotating discs, elastic supporting means for supporting the second rotating disc on the first rotating disc, and a plurality of index gratings are arranged on the sensor scale, respectively. The first index grating and the second index grating that receive reflected light that has been reflected and reached from the main grating and the second main grating of each of the two rotating disks, and the reflection that has passed through the first index grating. This is an angular acceleration detector characterized by comprising a plurality of light receiving elements for receiving light and converting it into an electric signal. With this, an angular acceleration detector using a diffraction interference image of light can be obtained. Has the effect of.

【0007】以下、本発明の実施の形態について、図1
から図5を用いて説明する。 (実施の形態1)図1は本発明の実施の形態1を示し、
その各格子の状態・位置関係を説明する斜視図、図2は
本発明の実施の形態1における位相検出回路の回路構成
を表すブロック図、図3は図2の位相検出回路の出力波
形を示す詳細図である。図1において、1は第1回転デ
ィスク、2は第2回転ディスク、3はセンサスケール、
a,b …は第2回転ディスク支持部[総称して第2回
転ディスク支持部4という]、5は回転軸、6は第1メ
イン格子、7は第2メイン格子、8は第1インデックス
格子、9は第2インデックス格子、10は光源格子、11と
12は受光素子、13は光源、14及び15は直流定電圧電
源、16〜19は負帰還抵抗である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. (Embodiment 1) FIG. 1 shows Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view for explaining the state / positional relationship of each grating, FIG. 2 is a block diagram showing the circuit configuration of the phase detection circuit in the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an output waveform of the phase detection circuit of FIG. FIG. In FIG. 1, 1 is a first rotating disk, 2 is a second rotating disk, 3 is a sensor scale,
4a, 4b ... are second rotary disk support parts [collectively referred to as second rotary disk support parts 4], 5 is a rotary shaft, 6 is a first main grid, 7 is a second main grid, and 8 is a first Index grid, 9 is the second index grid, 10 is the light source grid, and 11
12 is a light receiving element, 13 is a light source, 14 and 15 are DC constant voltage power supplies, and 16 to 19 are negative feedback resistors.

【0008】第1回転ディスク1 は回転体と一体回転す
る回転軸5 にリジットに固定され、また、第2回転ディ
スク2は第2回転ディスク支持部4により第1回転ディ
スク1 に対して、回転方向に弾性を持つように固着して
取り付けられている。これらの第1及び第2回転ディス
ク1,2は、同一部材から形成された光の透過性の青板
ガラスで、所謂通常のロータリーエンコーダ円盤の材質
で形成される。第2回転ディスク支持部4は第1及び第
2回転ディスク1,2に比較して弾性係数の大きな部材
が適用され、その個数・その長さ・幅・厚み等の諸定数
は予め設定される。光源13と光源格子10で放射状の線光
源を構成する。
The first rotary disk 1 is rigidly fixed to a rotary shaft 5 which rotates integrally with the rotary body, and the second rotary disk 2 is rotated by the second rotary disk support 4 with respect to the first rotary disk 1. It is fixedly attached so as to have elasticity in the direction. The first and second rotating disks 1 and 2 are soda-lime glass sheets formed of the same member and capable of transmitting light, and are formed of a so-called ordinary rotary encoder disk material. A member having a larger elastic coefficient than that of the first and second rotating discs 1 and 2 is applied to the second rotating disc support portion 4, and various constants such as the number, length, width and thickness thereof are preset. . The light source 13 and the light source grid 10 constitute a radial linear light source.

【0009】また、各格子はクローム等のパターンがデ
ィスク上に数千Åで蒸着され、光の反射を良くしてお
り、第1メイン格子6と第2メイン格子7は等間隔で両
者の個数は等しく、第1インデックス格子8と第2イン
デックス格子9とはそれぞれ第1メイン格子6と第2メ
イン格子7に対応して配設される。光源13からの光はセ
ンサスケール3上の光源格子10を通して、第1回転ディ
スク1 および第2回転ディスク2上に放射状に形成され
た第1メイン格子6および第2メイン格子7を照射す
る。
In addition, each grating has a pattern of chrome or the like deposited on the disk by several thousand Å to improve light reflection, and the first main grating 6 and the second main grating 7 are evenly spaced from each other. Are equal, and the first index grating 8 and the second index grating 9 are arranged corresponding to the first main grating 6 and the second main grating 7, respectively. The light from the light source 13 passes through the light source grating 10 on the sensor scale 3 and illuminates the first main grating 6 and the second main grating 7 radially formed on the first rotating disk 1 and the second rotating disk 2.

【0010】つまり、第1メイン格子6および第2メイ
ン格子7は反射部、非反射部の繰り返しのスリットパタ
ーンを持つ。第1メイン格子6で反射した光は、センサ
スケール3上に形成された第1インデックス格子81
よび82 を通して、それぞれ受光素子111 および112
照射する。第2メイン格子7で反射した光は、センサス
ケール3上に形成された第1インデックス格子91 およ
び92 を通して、それぞれ受光素子121 および122 を照
射する。
That is, the first main grating 6 and the second main grating 7 have a repeating slit pattern of a reflective portion and a non-reflective portion. The light reflected by the first main grating 6 irradiates the light receiving elements 11 1 and 11 2 through the first index gratings 8 1 and 8 2 formed on the sensor scale 3, respectively. The light reflected by the second main grating 7 irradiates the light receiving elements 12 1 and 12 2 through the first index gratings 9 1 and 9 2 formed on the sensor scale 3, respectively.

【0011】それぞれの受光素子11と12からの検出信号
は、位相差検出回路へ入力される。第1インデックス格
子81 ,82 間および91 ,92 間は、回転体の位置変
位に対して、それぞれ相対的に90度の電気角を持つ信
号が得られるように形成され、第1インデックス格子8
1 ,92 間は角加速度ゼロのとき、位置変位に対して同
相の信号が得られるように形成されている。
Detection signals from the respective light receiving elements 11 and 12 are input to the phase difference detection circuit. Between the first index gratings 8 1 and 8 2 and between 9 1 and 9 2 are formed so as to obtain signals having an electrical angle of 90 degrees relative to the positional displacement of the rotating body. Index grid 8
Between 1 and 9 2 is formed so that a signal in phase with respect to the position displacement can be obtained when the angular acceleration is zero.

【0012】回転体に角加速度αが発生すると、第1回
転ディスク1 ,第2回転ディスク2間に、下記の(2
式)で示す相対角度変位φm が発生する。 φm ={j/K}×α …………………………………………(2式) ただし、Kは第2回転ディスク支持部4のバネ定数 jは第2回転ディスク2の慣性モーメント 次に、位相検出回路の回路構成例を図2にブロック図で
示す。受光素子11・12で検出信号の光電変換が行なわ
れ、演算増幅器21〜24を使って、電圧信号に変換され
る。
When the angular acceleration α is generated in the rotating body, the following (2) is generated between the first rotating disk 1 and the second rotating disk 2.
The relative angular displacement φ m shown in (Equation) occurs. φ m = {j / K} × α …………………………………… (2 formula) where K is the spring constant of the second rotary disk support 4 and j is the second rotary disk. 2. Moment of inertia Next, an example of the circuit configuration of the phase detection circuit is shown in a block diagram in FIG. The detection signals are photoelectrically converted by the light receiving elements 11 and 12, and converted into voltage signals by using the operational amplifiers 21 to 24.

【0013】回転体が回転し、回転体に角加速度αが発
生した場合の各演算増幅器21〜24の出力Vi1,Vi2,V
i3,Vi4はそれぞれ(3式)〜(6式)のようになる。 Vi1=sin(θe ) …………………………………………(3式) Vi2=cos(θe ) …………………………………………(4式) Vi3=sin(θe −φe ) …………………………………………(5式) Vi4=cos(θe −φe ) …………………………………………(6式) ただし、θe =2×2πNs ×θm ……………………………………(7式) φe =2×2πNs ×φm =2×{2πNs ×(j/K)}×α…………………(8式) θm はセンサスケール3に対する第1回転ディスク1 の
角度変位量 Ns は第1回転ディスク1または第2回転ディスク2の
スリット数 [両者のスリット数は相等しい]
Outputs V i1 , V i2 , V of the operational amplifiers 21 to 24 when the rotating body rotates and the angular acceleration α is generated in the rotating body.
i3 and V i4 are respectively expressed by (3 expression) to (6 expression). V i1 = sin (θ e ) ………………………………………… (3 formulas) V i2 = cos (θ e ) …………………………………… …… (Equation 4) V i3 = sin (θ e −φ e ) ………………………………………… (Equation 5) V i4 = cos (θ e −φ e ) …… …………………………………… (Equation 6) However, θ e = 2 × 2πN s × θ m …………………………………… (Equation 7) φ e = 2 × 2πN s × φ m = 2 × {2πN s × (j / K)} × α (Equation 8) θ m is the angular displacement of the first rotating disk 1 with respect to the sensor scale 3. N s is the number of slits in the first rotating disk 1 or the second rotating disk 2 [the number of slits in both is the same]

【0014】これらの検出信号Vi1,Vi2,Vi3,Vi4
は、乗算器31〜34と加減算器25,26により、次の(9
式),(10式)で示す演算が行われ、加減算器25,26
の出力にそれぞれsin(φe ),cos(φe )の信
号が得られる。 VO1=Vi1×Vi4−Vi2×Vi3 =sin(φe ) ……………………………………………(9式) VO2=Vi2×Vi4+Vi1×Vi3 =cos(φe ) …………………………………………(10式)
These detection signals V i1 , V i2 , V i3 and V i4
Is calculated by the multipliers 31 to 34 and the adders / subtractors 25 and 26 as follows.
The calculation shown in (Expression 10) and (Expression 10) is performed, and the adder / subtractor 25, 26
Signals of sin (φ e ) and cos (φ e ) are obtained at the outputs of the above. V O1 = V i1 × V i4 −V i2 × V i3 = sin (φ e ) ……………………………………………… (Formula 9) V O2 = V i2 × V i4 + V i1 × V i3 = cos (φ e ) ………………………………………… (10 formulas)

【0015】位相信号φe がπ/2より十分小さい範囲
で検出できるよう、本検出システムを構成することによ
り、加減算器25の出力VO1(図2のV1 出力信号で示
す)を角加速度検出信号とすることができる。すなわ
ち、図3(a) は角加速度のアナログ検出電圧波形図を示
し、図3(b) は角加速度検出電圧波形として使用する範
囲を示す(0→421,0→422 )。また、位相信号φe
π/2より十分大きく取れるように、本検出システムを
構成する場合、加減算器25,26 の出力VO1,VO2を、比
較器を使って矩形波に変換し、矩形波のエッジ部をカウ
ントするようなデジタル化回路40( 回路の詳細につては
図4(a) に示す) により、デジタルの角加速度検出信号
を得ることができる。
By configuring this detection system so that the phase signal φ e can be detected in a range sufficiently smaller than π / 2, the output V O1 of the adder / subtractor 25 (shown by the V 1 output signal in FIG. 2) is subjected to angular acceleration. It can be a detection signal. That is, FIG. 3 (a) shows an analog detection voltage waveform diagram of angular acceleration, and FIG. 3 (b) shows a range used as the angular acceleration detection voltage waveform (0 → 421, 0 → 422). Further, when the present detection system is configured so that the phase signal φ e can be sufficiently larger than π / 2, the outputs V O1 and V O2 of the adder / subtractors 25 and 26 are converted into rectangular waves using a comparator, A digital angular acceleration detection signal can be obtained by the digitizing circuit 40 (the details of the circuit are shown in FIG. 4A) that counts the edge portion of the rectangular wave.

【0016】図4は、デジタル化回路の詳細な説明図で
ある。図4(a) は内部の回路構成を示すブロック図、図
4(b) は角加速度アナログ信号波形図、図4(c) は波形
整形回路出力波形図、図4(d) はエッジ検出&方向判別
手段のエッジ検出波形図、図4(e) はデジタル化信号を
D/A変換器41でモニタした信号を表す図である。
FIG. 4 is a detailed explanatory diagram of the digitizing circuit. 4 (a) is a block diagram showing the internal circuit configuration, FIG. 4 (b) is an angular acceleration analog signal waveform diagram, FIG. 4 (c) is a waveform shaping circuit output waveform diagram, and FIG. 4 (d) is edge detection & FIG. 4 (e) is a diagram showing a signal obtained by monitoring the digitized signal by the D / A converter 41, the edge detection waveform diagram of the direction discriminating means.

【0017】図5は、回転軸が静止から一定速度に達し
て減速停止になるまでの各信号波形を示す図である。図
5(a) は角速度信号波形を表し、回転始動し(時点
1)、速度を漸次増加し(t1 →t4)、一定速度に達し
て( 時点t4)それをある期間続け、時点t5 に至減速開
始し、時点t8 で停止した説明図である。図5(b) は角
加速度信号波形図、図5(c) は図5(b) の角加速度信号
波形の立ち上がりと立ち下がりの詳細図、図5(d) は加
減算器( 図2の25,26)の出力信号波形図、図5(e) は図
5(d) を波形整形した後のエッジ検出信号波形図、図5
(f) は図5(c) の角加速度方向判別出力信号波形図、図
5(g) は図5(c) の角加速度デジタル化信号をD/A変
換器でモニタした信号波形図である。なお、t2,t3,t
6,t7 はそれぞれ図示した時点である。検出感度を高め
るには、各スリットのスリットピッチを小さくすれば良
いことが分かる。
FIG. 5 is a diagram showing respective signal waveforms from when the rotating shaft reaches a constant speed to when the rotating shaft decelerates and stops. FIG. 5 (a) shows an angular velocity signal waveform, which starts rotation (time t 1 ), gradually increases the speed (t 1 → t 4 ), reaches a constant speed (time t 4 ), and continues it for a certain period, optimum deceleration begins at time t 5, is an explanatory view was stopped at t 8. 5 (b) is a diagram of the angular acceleration signal waveform, FIG. 5 (c) is a detailed diagram of the rising and falling of the waveform of the angular acceleration signal of FIG. 5 (b), and FIG. 5 (d) is an adder / subtractor (25 in FIG. 2). , 26) output signal waveform diagram, FIG. 5 (e) is the edge detection signal waveform diagram after waveform shaping of FIG. 5 (d), FIG.
(f) is the angular acceleration direction discrimination output signal waveform diagram of FIG. 5 (c), and FIG. 5 (g) is the signal waveform diagram of the angular acceleration digitized signal of FIG. 5 (c) monitored by a D / A converter. . Note that t 2 , t 3 , t
6 and t 7 are the times shown in the figure. It can be seen that the slit pitch of each slit may be reduced to increase the detection sensitivity.

【0018】(実施の形態2)さらに本発明は、図示し
ていないが、図1における回転軸5の近くに固定された
円盤状の第1回転ディスク1と、第1メイン格子6と同
一平面上に回転軸5より遠く形成された第2回転ディス
ク2と、第1回転ディスク1と第2回転ディスク2の中
間に、第2回転ディスク2の支持手段4(4a,b …)
として、第3の弾性部材にて第1回転ディスク1と第2
回転ディスク2の間隙を充填する支持部[空隙がない]
を設け、第1回転ディスク1と第3の弾性部材及び第3
の弾性部材と第2回転ディスク2とを、それぞれ接着剤
にて固着または溶着させても良い。このとき、第1回転
ディスク1と第2回転ディスク2と弾性部材各々の材質
の選択が自由になされ得る。すなわち実施の形態2は、
第1の回転ディスク1に第2の回転ディスク2を支持さ
せる支持部材4を固着する手段として、第1の回転ディ
スク1と第2の回転ディスク2間に、2つの前記回転デ
ィスクとは弾性係数の異なる同心の円周帯で2つの回転
ディスク1及び2間を充填し、第1の回転ディスク1と
円周帯と第2の回転ディスク2との3者を一体に固着さ
せた角加速度検出器である。
(Embodiment 2) Further, according to the present invention, although not shown, the first disk-shaped rotating disk 1 fixed near the rotating shaft 5 in FIG. 1 and the first main grating 6 are flush with each other. A second rotating disc 2 formed above the rotating shaft 5 and a support means 4 (4 a, 4 b ...) For the second rotating disc 2 between the first rotating disc 1 and the second rotating disc 2.
As the first elastic disk 1 and the second elastic disk with the third elastic member.
Support part that fills the gap of the rotating disk 2 [no gap]
The first rotating disk 1, the third elastic member, and the third
The elastic member and the second rotating disk 2 may be fixed or welded with an adhesive. At this time, the materials of the first rotary disc 1, the second rotary disc 2, and the elastic member can be freely selected. That is, in the second embodiment,
As a means for fixing the support member 4 for supporting the second rotary disk 2 to the first rotary disk 1, the elastic coefficient of the two rotary disks is between the first rotary disk 1 and the second rotary disk 2. Between two rotating discs 1 and 2 are filled with different concentric circumferential zones, and angular acceleration is detected by integrally fixing the first rotating disc 1, the circumferential zone, and the second rotating disc 2 together. It is a vessel.

【0019】以上の説明から分かるように、本発明は、
光源からの照射光が、光源格子、メイン格子、インデッ
クス格子の3つの格子を通して、受光素子に検出信号が
送られる3格子システムを採用している。3格子システ
ムの基本原理については、SPIE[Society of Photo
-OpticalInstrumentation Engineers] Vol.136 Ist Eu
ropean Congress Optics Appli-ed to Metorogy (1977)
p325-p332 に示されている。また、3格子システムを
使ったロータリエンコーダとしては、本出願人が提案し
た特願平7-289756号 (提出日・平成7年11月8日) があ
る。3格子システムでは、各格子間のギャップが広い条
件の下でも格子ピッチを小さくできる。また、メイン格
子,光源格子間の距離と、メイン格子,インデックス格
子間の距離が等しくなるような反射型光学系を形成する
と、格子間のギャップ変動に対して検出信号の劣化が小
さいという特長を持つ。
As can be seen from the above description, the present invention is
The three-grating system is adopted in which the light emitted from the light source is sent to the light-receiving element as a detection signal through three gratings: a light source grating, a main grating, and an index grating. For the basic principle of the 3-grid system, see SPIE [Society of Photo
-Optical Instrumentation Engineers] Vol.136 Ist Eu
ropean Congress Optics Appli-ed to Metorogy (1977)
Shown in p325-p332. As a rotary encoder using a three-grating system, there is Japanese Patent Application No. 7-289756 (submitted date: November 8, 1995) proposed by the present applicant. In the three-grating system, the grating pitch can be reduced even under the condition that the gap between the gratings is wide. Further, when a reflection type optical system is formed in which the distance between the main grating and the light source grating is equal to the distance between the main grating and the index grating, the deterioration of the detection signal due to the gap variation between the gratings is small. To have.

【0020】[0020]

【発明の効果】異常の説明から明らかなように、本発明
は、3格子システムの原理を使って光学系を構成してお
り、各格子の格子ピッチを小さくすることができ、小型
で感度の高い角加速度検出器が実現できるという効果を
有する。また、回転ディスクとセンサスケール間のギャ
ップを大きくでき、さらに、格子間のギャップ変動に対
して検出信号の劣化が小さいため、振動衝撃に強い角加
速度検出器が実現可能という特段の効果を奏することが
できる。
As is apparent from the description of the anomaly, the present invention configures the optical system using the principle of the three-grating system, and can reduce the grating pitch of each grating, resulting in small size and high sensitivity. This has the effect of realizing a high angular acceleration detector. In addition, the gap between the rotating disk and the sensor scale can be increased, and the deterioration of the detection signal due to the gap variation between the gratings is small, so that it is possible to realize an angular acceleration detector that is strong against vibration and impact. You can

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態1を示し、その各格子の状
態・位置関係を説明する斜視図
FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of the present invention and explaining a state / positional relationship of respective lattices thereof.

【図2】本発明の実施の形態1における検出された位相
信号を処理する位相検出回路の回路構成例を表すブロッ
ク図
FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration example of a phase detection circuit that processes a detected phase signal according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の本発明の実施の形態1における位相検
出信号を示し、 (a) はそのアナログ信号波形図 (b) は(a) の一部詳細説明図
FIG. 3 shows a phase detection signal according to the first embodiment of the present invention, (a) is an analog signal waveform diagram thereof, and (b) is a partial detailed explanatory diagram of (a).

【図4】図4はデジタル化回路の詳細な説明図を示し、 (a) は内部の回路構成を示すブロック図 (b) は角加速度アナログ信号波形図 (c) は波形整形回路出力波形図 (d) はエッジ検出&方向判別手段のエッジ検出波形図 (e) はデジタル化信号をD/A変換器でモニタした信号
波形図
FIG. 4 is a detailed explanatory diagram of a digitizing circuit, (a) is a block diagram showing an internal circuit configuration, (b) is an angular acceleration analog signal waveform diagram, and (c) is a waveform shaping circuit output waveform diagram. (d) is the edge detection waveform diagram of the edge detection & direction discrimination means. (e) is the signal waveform diagram of the digitized signal monitored by the D / A converter.

【図5】図5は回転軸が静止から一定速度に達して減速
停止になるまでの各信号波形を示し、 (a) は角速度信号波形図 (b) は角加速度信号波形図 (c) は(b) の角加速度信号波形の立ち上がりと立ち下が
りの詳細図 (d) は(c) の角加速度アナログ信号波形図 (e) は(d) のエッジ検出信号図 (f) は(c) の角加速度方向判別出力信号波形図 (g) は(c) の角加速度デジタル化信号をD/A変換器で
モニタした信号波形図
[Fig. 5] Fig. 5 shows various signal waveforms from when the rotating shaft reaches a constant speed to when it decelerates to stop. (A) is an angular velocity signal waveform diagram (b) is an angular acceleration signal waveform diagram (c) Details of rising and falling of the angular acceleration signal waveform in (b) (d) is the angular acceleration analog signal waveform in (c) (e) is the edge detection signal in (d) (f) is in (c) Angular acceleration direction discrimination output signal waveform diagram (g) Signal waveform diagram of angular acceleration digitized signal of (c) monitored by D / A converter

【図6】従来例の構成を示し、 (a) はその回路構成図 (b) はその格子平面説明図FIG. 6 shows a configuration of a conventional example, (a) is a circuit configuration diagram thereof, and (b) is a lattice plane explanatory diagram thereof.

【図7】従来例の第1スリット列と第2スリット列の交
差位置が変化を説明する図
FIG. 7 is a diagram illustrating a change in the intersection position of the first slit row and the second slit row in the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1回転ディスク 2 第2回転ディスク 3 センサスケール 4,4a,b 第2回転ディスク支持部 5 回転軸 6 第1メイン格子 7 第2メイン格子 8,81 ,82 第1インデックス格子 9,91 ,92 第2インデックス格子 10 光源格子 111,112,121,122 受光素子 13 光源 14,15 直流定電圧源 16,17,18,19 負帰還抵抗 30 位相検出回路 40 デジタル化回路 40a 波形整形回路 40b エッジ検出&方向判別(手段) 40c アップダウンカウンタ 41 D/A変換器 50 剛性円盤(従来例) 51 第1スリット列(従来例) 56 回転軸(従来例) 60 弾性円盤(従来例) 61 第2スリット列(従来例) 71,81 発光ダイオード(従来例) 72,82 半導体位置検出器(従来例) α 角加速度 r スリット交差位置から円盤中心までの距離(従来
例) δ 交差角度(従来例)
1 1st rotating disk 2 2nd rotating disk 3 Sensor scale 4 , 4 a, 4 b 2nd rotating disk support part 5 Rotating shaft 6 1st main grating 7 2nd main grating 8, 8 1 , 8 2 1st index grating 9, 9 1 , 9 2 2nd index grating 10 Light source grating 11 1 , 11 2 , 12 1 , 12 2 Light receiving element 13 Light source 14,15 DC constant voltage source 16,17,18,19 Negative feedback resistor 30 Phase detection circuit 40 Digitizing circuit 40a Wave shaping circuit 40b Edge detection & direction discrimination (means) 40c Up / down counter 41 D / A converter 50 Rigid disk (conventional example) 51 1st slit row (conventional example) 56 Rotation axis (conventional example) 60 Elastic disk (conventional example) 61 Second slit row (conventional example) 71,81 Light emitting diode (conventional example) 72,82 Semiconductor position detector (conventional example) α Angular acceleration r Distance from intersection of slit to disk center ( Conventional example) δ Intersection angle (conventional example)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 拡散光を射出する拡散光源と、前記拡散
光源からの光を制限し放射状の線光源を生成する放射状
の光源格子と、回転体に同軸上に固定された第1の回転
ディスクと、前記第1の回転ディスク上に等間隔で放射
線状に配設したメイン格子と、前記メイン格子を反射し
た反射光を受光する複数個のインデックス格子とを備え
る検出器において、 前記第1の回転ディスクと同軸同一平面上に等間隔で放
射線状の同数の第2メイン格子を設けた第2の回転ディ
スクと、 前記第1の回転ディスクに第2の回転ディスクを支持さ
せる弾性体の支持手段と、 インデックス格子は、センサースケール上にそれぞれ複
数個配設し、前記第1の回転ディスクと第2の回転ディ
スクのそれぞれの前記メイン格子と第2メイン格子か
ら、反射して到達した反射光をそれぞれ受光する前記第
1インデックス格子と第2インデックス格子と、 前記第1インデックス格子を透過した前記反射光を受光
し電気信号に変換する複数個の受光素子とからなること
を特徴とする角加速度検出器。
1. A diffused light source for emitting diffused light, a radial light source grating for limiting light from the diffused light source to generate a radial linear light source, and a first rotating disk fixed coaxially to a rotating body. And a plurality of index gratings that are arranged on the first rotating disk in a radial pattern at equal intervals, and a plurality of index gratings that receive reflected light reflected by the main grating. A second rotating disk having the same number of radial second main gratings arranged on the same plane as the rotating disk at equal intervals, and an elastic body supporting means for supporting the second rotating disk on the first rotating disk. A plurality of index gratings are arranged on the sensor scale, respectively, and are reflected from the main grating and the second main grating of the first rotating disk and the second rotating disk, respectively. A first index grating and a second index grating for respectively receiving reflected light, and a plurality of light receiving elements for receiving the reflected light transmitted through the first index grating and converting the reflected light into an electric signal. Angular acceleration detector.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100642774B1 (en) * 1999-11-13 2006-11-13 엘지엔시스(주) Thickness Detection Device of Media
CN101886916A (en) * 2010-06-13 2010-11-17 中国科学院武汉岩土力学研究所 Optical observation device for internal deformation of surrounding rock
CN102168948A (en) * 2010-12-29 2011-08-31 武汉大学 Long distance observation apparatus for internal displacement of surrounding rocks

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