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KR960010676B1 - 단일 채널 엔코더 - Google Patents

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KR960010676B1
KR960010676B1 KR1019880006449A KR880006449A KR960010676B1 KR 960010676 B1 KR960010676 B1 KR 960010676B1 KR 1019880006449 A KR1019880006449 A KR 1019880006449A KR 880006449 A KR880006449 A KR 880006449A KR 960010676 B1 KR960010676 B1 KR 960010676B1
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detector
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씨. 타 췅
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이.모스타파 하템
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휴렛트-팩카드 캄파니
디.크레이그 노들런드
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Abstract

내용 없음.

Description

단일 채널 엔코더
제1도는 본 발명의 단일 채널 엔코더의 사시도.
제2도는 단일 채널 엔코더의 장착 상태를 도시한 잉크 분사 프린터의 사시도.
제3a도는 단일 채널 엔코더 스케일의 배치를 단편적으로 도시한 도면(이 도면은 실제크기가 아니다).
제3b도는 축척하여 도시한 지점(2c)에서의 엔코더 스케일의 확대 상세도.
제4도는 엔코더 본체의 5개 필수부를 도시한, 엔코더 스케일이 없는 엔코더 본체의 분해 등각도.
제5a도는 단일 채널 엔코더의 엔코더 본체의 방출기 홀더의 평면도.
제5b도는 방출기가 방출기 홀더의 공동내로의 삽입위치에 있는, 제5a도의 선Vb-Vb를 따라 절취하여 도시한 방출기 흘더의 확대 단면도.
제6a도는 단일 채널 엔코더의 엔코더 본체의 검출기 흘더의 평면도.
제6b도는 검출기가 검출기 흘더내의 공동내로의 삽입위치에 있는, 제6a도의 선 V1b-V1b를 따라 절취하여 도시한 검출기 홀더의 단면도.
제7도는 방출기 홀더의 저면도.
제8a도는 상향으로 스위프된 암을 도시한 방출기 홀더의 정면도.
제8b도는 엔코더 유니트를 형성하기 위한, 검출기 홀더와 방출기 홀더의 조립체를 도시한 도면.
제8c도는 제8b도의 선 Ⅷc-Ⅷc를 따라 절취하여 도시한 단면도.
제9도는 단일 채널 엔코더의 광학 배열을 개략적으로 도시한 도면.
제10도는 단일 채널 엔코더의 애퍼츄어 판 갭 구조를 확대하여 상세하게 도시한 단면도.
제11a도는 스케일의 상향 이동을 제한할 때 스케일 안내부로서 작용하는 만곡 돌출부의 배치 상태를 상세하게 도시한 방출기 홀더의 저면도.
제11b도는 스케일의 하향 이동을 제한할 때 스케일 안내부로서 작용하는 만곡 돌출부의 배치 상태를 상세하게 도시한 검출기 홀더의 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 엔코더 2 : 스케일
2a : 불투명선 2b : 사진 필름
3 : 엔코더 유니트 4 : 프린터
5 : 팬 캐리지 6 : 프린더 섀시
7 : 캐리지 트랙 9 : 플래튼
10 : 광 감지기 (검출기) 11 : 적외선 발광 다이오드(방출기)
11a : 렌즈 llc : 그림자
12 : 애퍼츄어 판 12a : 슬리트
12b : 슬롯트 13 : 방출기 홀더
13a,13f : 핀 13e,14f : 돌출부
13g,17,18 : 블레이드 14 : 검출기 홀더
14d : 신장 암 14e : 횡 돌출 러그
15,16 : 공동
본 발명은 주로 자유축 내에서 이동가능한 부재의 위치 증분(increment)을 검출하기 위한 엔코더, 특히 단일 채널 엔코더에 관한 것이다.
증분 위치 변환기 또는 엔코더는 2가지 일반적인 형태로 되어 있다. 이 형태는 선형과 회전형이다. 미합중국 특허 제3,262,105호에 기재되어 있는 것과 같은 회전형 엔코더는 축을 따르는 위치의 증분을 직접 측정하거나 감지하지 못한다. 이것은 스크류(screw) 또는 스크류를 구동시키는 모터에 의해 구동되는 회전가능한 원형 스케일을 갖고 있으므로, 예를 들어 축 내지 캐리지(carriage)를 구동시킨다. 엔코더는 스케일의 회전 뿐만아니라 스케일 로우터(rotor)의 주변부 상에서 측정된 스케일의 각 변위의 증분을 감지한다. 미합중국 특허 제2,848,698호 및 제3,245,144호에 기재되어 있는 것과 같은 선형 엔코더는 이동 한계 뿐만아니라 자유축을 따르는 위치의 증분을 감지한다. 선형 스케일이 제공되고, 엔코더는 엔코더 본체와 스케일 사이의 상대 이동이 발생할 때 축내의 스케일 디비젼(scale division)을 리솔브(resolve)한다.
광학 엔코더 또는 자기 엔코더가 사용되어 왔다. 이들의 일반적인 원리는 동일하다. 자기 증분 변환기는 상기 미합중국 특허 제3,245,244호내의 공작 기계응용시에 사용된다.
이러한 종래 장치로 실행된 바와 같이 단일 스케일을 리솔브하기 위해 이중 채널을 사용하면, 물리적 스케일 디비젼의 실제 크기보다 정교한 스케일 카운트 또는 스케일 리솔루션이 제공될 뿐만아니라 변위 방향이 감지되었다. 스케일을 따라 떨어져 나란한 관계로 배치된 스케일 디비젼의 1/4내의 2개의 변환기 헤드를 처리시 실제 스케일의 물리적 디비젼의 1/4과 등가인 스케일 리솔루션 뿐만아니라 이동 방향에 관한 정보를 제공하는 한쌍의 시변직각 위상(time varying quadrature phase) 신호를 제공하였다.
이러한 배열은 고가이고 복잡한 장비 및 논리 처리 능력을 요구한다. 복잡성은 신뢰성을 보장하기 위해 유지 보수 비용을 추가시킨다. 이러한 정확한 스케일 리솔루션이 요구되지 않는 작은 레터 사이즈 프린터와 같은 덜 비싼 시스템내에서, 원가와 유지보수에 관한 이러한 시스템 복잡성이 관련된 비용은 정당화될 수 없다. 원가를 감소시키면서 신뢰성을 향상시키기 위해 시스템 간략화 및 부품 감소가 예상될 수 있다.
이러한 종래 시스템에 관한 간략화는 단일 채널 엔코더를 제공함으로써 달성된다. 현재 양호한 형태인 본 발명은 광학 엔코더이지만, 원리는 자기 엔코더에 적용할 수 있다. 본 발명은 프린터에 응용되지만, 그 원리는 예를 들어 플로터(plotter) 및 공작 기계 내에서 유용하다.
단일 채널 엔코더는 2개의 기본 부, 즉 엔코더 스케일과 스케일을 해독하는 스케일 엔코더 또는 변환기로 구성된다. 프린더에 응용할때, 스케일은 프린더 섀시에 고정되고, 프린트 헤드 캐리지가 이동하는 축과 평행하게 된다. 스케일 엔코더는 스케일을 횡단하여 해독하기 위해 소정 위치내에서 프린트 헤드 캐리지에 고정된다. 비소화 알루미늄 갈륨(GaAlAs), 적외선 에너지를 방출시키는 발광 다이오드(Optek 제품인 KE 303 8), 및 적외선 검출기(Sprague Electric Company 제품인 ULN 3330T)와 같은 방출기로서 광원을 사용하는 광학 결합이 이용된다. 이들은 스케일의 반대측 상의 엔코더내에 배치된다. 스케일은 투명 플라스틱 스트립이다. 사진으로 만들어지고 동일한 간격을 두고 배치된 불투명 횡선은 스케일 디비젼을 정한다. 스케일과 엔코더 사이의 상대 이동시, 검출기상에 충돌하는 에너지는 불투명 선에 의해 차단되어, 구형파 신호로서 이상적인 처리기는 시변 출력 신호를 제공하게 되는데, 대응 시간 변위 점들은 스케일 디비젼을 나타낸다. 이 신호의 처리는 스케일 카운트를 위치 정보에 제공하고, 단위 시간당 스케일 카운트는 비율(rate)정보를 제공한다.
스케일은 가요성이고, 불투명 선들 사이의 투명 공간보다 넓은 불투명선을 갖고 있다. 스케일은 엔코더 유니트를 통과하고, 방출기와 검출기 사이의 광선 통로내의 애퍼츄어 판 내이 슬리트 또는 애퍼츄어에 관련하여 정확하기 배치되거나 간력을 두고 배치된다. 이 위치내에서 검출기 상에 충돌하는 광선은 스케일 디비젼 감지시의 에러를 제거하기 위해 정확히 제어된다.
엔코더 구조면에서 간단한데, 방출기 및 검출기가 각각 간섭 퍼트(interference fit)되는 2개의 본체부로 구성된다. 이 2개의 본체부는 이들 사이에 정확히 배치된 애퍼츄어 부분과 스냅되고, 조립시에 애퍼츄어 판에 관련하여 이들 통과하는 엔코더 스케일을 정확히 간격을 두고 배치시키기 위한 갭을 갖고 있는 통로를 고정한다.
단일 채널 엔코더의 장점은 3가지가 있다. 이들은 가격이 저렴하고, 신뢰도가 높으며, 조립이 용이하다는 것이다.
저렴한 가격은 적은 수의 부품, 및 적당히 낮은 성능의 저렴한 광전자 부품에 의해 달성된다. 상술한 바와 같은 직각형 엔코더내의 2개의 반해 1개의 검출기만을 사용하므로써 부품 수가 감소된다. 또한, 엔코더 유니트의 설계는 조립 목적용 파스너 또는 접착 시멘트 또는 그외의 다른 접착제의 필요성을 제거함으로써 비용을 감소시킨다. 애퍼츄어 판과 스케일 사이의 공간 또는 갭의 제어 외에 투명 공간보다 넓은 어두운 선의 형태로 된 스케일 패턴의 비대칭성은 방출기 및 검출기와 같은 주요부내의 양호한 기능 여유(functionalmargin)를 제공한다. 이것은 성능이 낮고 가격이 저렴한 광전기 부품의 사용을 허용한다.
엔코더의 신뢰도는 적은 부품수 및 엔로더 설계에 의해 향상된다. 2개의 검출기 대신에 1개의 검출기를 사용하면, 검출기 고장 확률이 낮아진다. 스케일 애퍼츄어 판 갭의 정확한 크기 제어는 엔코더가 스케일의 진동에 둔감하게 되게 하므로, 프린터와 같은 대부분의 동작 주위 환경내에서의 정확한 측정을 허용한다.
앞에서 간단히 기술한 바와 같이, 엔코터내의 설계 특징은 조립을 용이하게 한다. 검출기 홀더내에 록크되는 창출기 홀더의 부품내에 프레스-피트, 스탭-피트 및 휨강도(bending stiffness)를 사용하면, 특수한 파스너 또는 접착제의 필요성이 제거된다. 부수적으로, 장착 핀들이 제공되어, 회로기판 인터페이스로의 엔코더의 부착을 용이하게 하므로, 자동 삽입을 허용하게 된다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해서 상세하게 기술하겠다.
제1도는 본 발명에 따른 단일 채널 광학 엔코더의 사시도이다. 엔코더(1)의 2개의 주요 부품, 즉 엔코더 스트립 또는 스케일(2), 및 스케일을 해독하는 엔코더 유니트(3)으로 구성된다. 제1도에 도시한 바와 같이, 스케일(2)는 스케일을 정하는 밀접한 간격을 두고 배치된 불투명선(2a) 패턴을 갖는다. 이들은 투명한 기재 상에 놓여진다. 스케일(2)는 스케일 디비젼을 해독하여, 스케일 패턴을 제1도내의 구형파 신호와 같이 이상화된 전리 논리신호로 변환 또는 엔코드시키는 엔코더 유니트(3)을 통과한다. 디지탈 전자 장치(도시하지 않음)는 스케일(2)와 엔코더 유니트(3) 사이의 상대 이동률 및 스케일(2)를 따른 엔코더 위치를 결정하기 위해 이 논리 신호를 사용한다(상술한 직각 엔코더의 경우의 직가 신호에 반해). 1개의 이러한 논리 신호만이 발생되는데, 이것이 엔코더가 단일 채널이라고 불리우는 이유이다. 논리 신호는 캐리지 위치 및 캐리지 영역내의 이동률을 결정할 때 유용한 정보를 제공한다.
엔코더 및 스케일은 잉크 분사 프린터와 같은 프린터내에 사용하기 위해 설계된다. 다른 응용들은 플로터, 및 축 내의 이동률 및 위치가 측정될 소정의 응용을 포함하게 된다. 프린터(4)는 제2도에 도시한 바와같이 팬 캐리지(5) 및 프린터 섀시(6)을 갖고 있다. 펜 캐리지(5)는 잉크 분사 팬 또는 그외의 다른 마킹(marking) 또는 기계 장치(도시하지 않음)와 같은 프린트 헤드를 이송한다. 이것은 캐리지 트랙(7) 상에 장착되고, 캐리치 축에 직교하는 방향으로 프린터 새시(6) 상에서 플랜튼(9)에 의해 전진되는 프린팅 매체 또는 종이(8) 양단을 캐리지로 스위프한다. 캐리지(2)의 단위들은 프린터 섀시(6) 상에 장착된다. 엔코더 유니트(3)은 프린터 섀시(6) 상의 캐리지 트랙(7) 상에 얹혀 이동한다. 프린터 섀시(6)에 관련된 펜 캐리지(5)의 이동은 엔코더 스케일(2)에 관련된 엔코더 유니트(3)의 대응 이동을 야기시키므로, 이동률 뿐만아니라 프린터 섀시에 관련된 펜 캐리지 위치의 변화를 측정할때 사용하기 위한 논리 신호를 제공한다. 엔코더 유니트(3)이 펜 캐리지(5) 상에 있기 때문에, 이것은 모터의 회전을 측정하거나 캐리지를 구동시키는 스크류를 구동시키는 샤프트 엔코더에 반해 캐리지 축 내의 위치를 직접 측정한다.
본 명세서내에, 엔코더 유니트(3)에 의해 제공된 제1도에 도시한 바와 같이 논리 신호들은 2가지 방식으로 사용된다. 첫번째 방식은 일정한 프린팅 속도의 요구된 허용도내에 유지되어야 하는 팬 캐리지 속도를 제어하기 위해 논리 신호들을 사용하는 것이다. 이렇게 사용된 때, 엔코더 유니트(3)은 폐쇄 루우프 제어 시스템내의 궤환 변환기로서 작용한다. 두번째 방식은 프린트 매체 양단의 적확한 증분에서 일어나야 하는펜으로부터 잉크 도트의 발사 타이밍을 제어하기 위해 논리 신호를 사용하는 것이다. 또한, 엔코더는 이 정보를 프린터 시스템에도 제공한다. 프린터 제어 시스템은 본 발명과 전혀 관련이 없기 때문에 도시하지 않았다.
단일 채널 엔코더(1)은 제1도에 도시한 바와 같이 엔코더 스케일(3) 및 엔코더 유니트(3)으로 구성된다. 엔코더 스케일(2)는 단일 투명 스트립으로 제조된 단일부이지만, 엔코더 유니트(3)은 5개 부를 포함한다. 엔코더 스케일(2)는 제3도에 도시되어 있다. 이것은 감광성 유제로 피막된 투명한 폴리에스테르 기재된 사진 필름(2b)의 스트립으로 구성된다. 이것은 매우 정확하고 저렴한 스케일을 정하는 밀접한 간격을 두고배치된 불투명선(2a) 패턴의 사진 제작을 허용한다. 광원과 검출기 사이의 광선 투과를 차단하도록 작용하는 불투명선(2a)의 패턴은 스케일을 정하는 밀접한 간격을 두고 배치된 좁은 밴드 또는 선(2a)로 구성된다. 또한, 프린트의 종료, (정지 또는 역전하기 위한) 스위프의 종료, 및 파킹(parking)과 캐리지의 여러국부 위치를 신호하는 넓은 밴드(2c,2d 및 2e)도 제공된다. 주요 설계 특징은 어두운 좁은 밴드 또는 선의 폭, 및 스케일 디비젼을 정하는 인접한 좁은 투명 밴드의 폭이다. 1회 프린팅 시의 어두운 좁은 밴드의 폭은 공칭적으로 0.180mm인 반면에, 투명 밴드의 폭은 0.102mm이다[0.180mm+0.102mm=0.282mm(=1/90인치)]. 어두운 밴드내의 이 부수적인 폭은 제9도에 관련하여 상세하게 후술하게 될 부수적인 기능 여유를 제공한다.
제4도는 엔코더 유니트(3)의 5개 부의 분해도이다. 광 감지기(10)과 같은 검출기는 고(high) 및 저(low) 광선[제1도에서, 온(on) 또는 오프(off)] 세기를 표시하기 전기 논리 신호를 발생시킨다. 광원 또는 방출기는 적외선 발광 다이오드(11)이다. 애퍼츄어 판(12)는 좁은 불투명 선들이 스케일 디비젼의 정확한 리솔루션을 제공하기 위해 광원(11)과 검출기(10)의 발광영역과 광검출 영역 사이의 투과를 차단할 수 있도록 광원(11)로부터 검출기(10)으로의 투과를 제어하기 위해 좁은 슬리트(12a)를 제공한다. 방출기 홀더(13) 및 검출기 홀더(14)는 몇가지 목적을 제공한다. 이 목적들은 방출기(11), 검출기(10) 및 애퍼츄어판(12)를 배치시키고, 이 부분들에 관련하여 스트립 위치를 제어하며(업 또는 다운), 인쇄 회로 기판에 조립체를 장착시키기 위한 것이다. 엔코더 유니트(3)의 조립에 관한 다음 설명은 이 기능들이 어떻게 실현되는지를 나타낸다.
조립은 각 홀더(13 및 14)의 공동내의 검출기(10) 및 방출기(11)을 장착시키는 것으로 시작된다. 두가지 경우에 간섭 피트는 삽입중에 검출기(10) 및 방출기(11)를 배치시키고 안착후에 이들은 제위치에 지지하도록 작용한다. 부분들은 제5a도, 제5b도, 제6a도, 및 제6b도내에 도시한 바와 같이 각 공동(15 및 16)내에 고정된다. 이 공동들은 각 홀더내에 있다. 간섭이 일어나는 지점에 삼가 블레이드(blade) 구조물(17 및 18)이 있으므로, 위치 기준으로서 대향 벽을 사용하게 한다. 이 블레이드들은 또한 포함된 부분의 허용 범위에 걸쳐 변형된 물질의 양을 최소화시킴으로써 요구된 삽입력을 제한하도록 작용한다. 이 방식으로, 광전기 부분들은 정확히 배치되어 고정된다. 부수적으로, 이들은 삽입기 용이하다.
검출기 홀더(13)상에 애퍼츄어 판(12)를 배치시키는 것이 다음 조립 단계이다. 제 4도에 도시한 바와 같이, 한쌍의 슬롯트(12b)가 애퍼츄어 판(12)의 대향 연부 상에 제공된다 이 슬톳트(12b)들은 검출기 홀더(13) 상의 한쌍의 핀(13a)에 끼워진다(제4도,제6a도 및 제11b도) 애퍼츄어 판(12)는 대칭이다. 애퍼츄어판의 이 대칭성은 이 애퍼츄어 판 판이 핀(13a) 주위의 검출기 홀더(13) 상에 4가지 가능한 배향 중 소정 배향으로 배치되게 된다. 애퍼츄어 판(12)는 부분들을 상세하게 도시하고 최종 조리체를 도시한 제7도, 제8a도, 제8b도 및 제8c도내에 도시한 바와 같이 다음 조립 단계내에서 방출기 홀더(14)와 검출기 홀더(13) 사이의 제위치에 클램프된다.
기술한 바와 같이, 이 다음 조립 단계는 엔코더 유니트 조립을 완료한다. 이 단계내에서, 방출기 홀더(14,제7도 및 제8도)는 검출기 홀더(13)의 측면(13c,제4도 및 제11b도)들 사이의 채널내에 압압된다. 방출기 홀더의 암(14d)의 단부의 각 측면상의 횡 돌출부(14e)는 단부에 인접한 검출기 홀더(13)의 측면내의 슬롯트(13d)내에 끼워지는데, 이 지점에서 이 돌출부들이 슬롯트의 상단부내의 전부(shoulder) 밑에 고정된다. 제7도는 검출기 홀더(13)과 결합되는 방출기 홀더(14)의 저면을 도시한 것이다. 애퍼츄어 판(12)의 대향 단부내의 슬롯트(12b)와 유사한 한 쌍의 슬롯트(14a)는 그 중앙에서 방출기 홀더(14)의 측면(14b)의 저면(14c)를 통해 개방된다. 이 슬롯들은 검출기 홀더(13)상의 동일 쌍의 핀(13a)에 끼워지고, 검출기 홀더(13)에 관련하여 방출기 홀더(14)를 정확히 배치시킨다. 측면(14b)의 저부에서는 클램핑 표면(14c)는 검출기(10)과 방출기(11) 사이의 정확한 위치내에서 애퍼츄어 판(12)에 대향하여 버티고, 이것을 검출기 흘더(13)에 대항하여 평평하게 유지한다. 제8a도, 제8b도 및 제8c도내에 도시한 바와 같이, 방출기 홀더(14)가 제위치 내에 있을때, 2개의 신장 암(14d)는 검출기(13)의 측면(13c)들 사이에 정해진 채널(13b)내에 밀어진다. 더욱 상세하게 설명하면, 이 암들은 검출기 홀더(13)의 슬롯트(13d) 및 측면(13c)에 결합되어 스냅되는 횡 돌출 러그(14e)를 각각 갖추고 있는데, 이 지점에서 암들은 슬롯트이 상단부에서의 견부 밑의 이 기울어진 위치내에 지지되어 조립체를 고정시키게 된다. 이들의 휨 강도는 애퍼츄어 판을 제위치내에 록크시키고, 엔코더 본체(3)을 완성하기 위해 2개의 홀더(13과 14)를 서로 고정시키는 클램핑 힘을 발생시킨다.
지름까지의 엔코더 유니트 조립체에 대한 설명은 검출기(10), 방출기(11), 및 애퍼츄어 판(12)가 각각의 위치 내에 어떻게 배치되어 지지되는지, 및 방출기 및 검출기가 간섭 피팅에 의해 공동내에 고정되는 방식을 나타내었다. 홀더(13 및 14)의 제2기능은 엔코더 스케일(2)와 애퍼츄어 판(12) 사이의 갭을 정확히 제어하는 것이다. 갭 크기는 스케일을 광학적으로 해결할 때 기능적으로 중요하다. 이것은 제10도에 도시한 바와 같이 수직으로의 스케일 변위 또는 진동 형태인 동요에 민감하다. 광학축을 따르는 스케일 이동 또는 변위의 제어는 본 발명의 중요한 특징이다. 광학 시스템은 실제크기가 아닌 제9도내에 개략적으로 도시되어 있다. 제9도는 엔코더가 어떻게 동작하고, 갭 크기 G의 제어가 왜 이렇게 중요한지를 나타낸다. 갭 크기 G를 제어하는 홀더(13 및 14)내의 특징은 제10도내에 도시되어 있다.
실제크기가 아닌 제9도는 엔코더부들의 기능 관계를 명확히 제공한다. 개략화하기 위해 홀더 자체의 필수부만이 도시되어 있다. 엔코더 스케일의 불투명 밴드 또는 선(2a)에 의해 애퍼츄어 판(12) 상에 투사된 그림자(llc) 뿐만아니라, 방출기 렌즈(lla)로부터 엔코더 스케일(2)까지의 광선 통로(11b)가 도시되어 있다. 엔코더 스케일(2)와 엔코더 유니트(3) 사이의 상대 이동이 일어날때, 이 그림자들은 애퍼츄어 판(12)내의 슬리트(12a)를 지나 스위프하여, 검출기(10)을 턴 온 및 턴 오프시킨다. 방출기(11)의 렌즈(lla)가 엔코더 스케일 상의 불투명 선보다 넓기 때문에, 그림자(llc)는 엔코더 스케일(2)로부터 애퍼츄어 판(12)로 이동할 때 더 좁아지게 된다. 이것이, 엔코버 스케일(2)와 애퍼츄어 판(12) 사이의 갭 크기 G가 중요한 이유이다. 엔코더 스케일(2)가 애퍼츄어 판(12)로부터 떨어져(도시한 바와 같이, 상향으로) 이동하면, 그림자는 더욱 좁아진다. 이 그림자들의 폭이 애퍼츄어 슬리트(12a)의 폭보다 좁아지면, 광선은 불투명선이 애퍼츄어 슬리트(12a) 상에 중심을 두고 있는 경우라도 검출기(10)으로 투과된다. 이 경우에, 광 에너지는 검출기(10) 상에 충돌하여, 이 검출기가 온 상태를 유지하게 하고, 엔코더는 스케일 디비젼 리솔브기능을 주지한다. 그러므로, 갭 크기를 제어하는 것은 기능적으로 중요하다.
검출기 홀더 및 방출기 홀더(13 및 14)의 기계적 특징은 엔코더 스케일와 애퍼츄어 판(12) 사이의 갭을 결정하여 유지하도록 작용한다. 제10도는 검출기 홀더 및 방출기 홀더(13 및 14)내에 장착된 제9도의 엔코더부(2, 10, 11 및 12)를 도시한 것이다. 검출기 홀더(13) 상의 2개의 만곡 돌출부(13e)는 스케일 지지부 또는 안내부로서 작용하고, 애퍼츄어 판(12)의 대향 측면상에 횡방향으로 동일한 간격을 두고 배치된다. 방출기 홀더(14) 상에 돌출부(14f)는 2개의 돌출부(13e) 사이에 중심을 두고 있다. 이 대량 스케일 지지부는 간격이 양호하게 엔코더 스케일(2)의 두께 이하이고, 엔코더 스케일 두께보다 같거나 약간 작은 좁은 채널을형성함으로써, 엔코더 스케일(2)의 표면을 광학축 내에 고정시키고, 광학 갭 G의 크기를 정확히 고정시켜 유지시키게 된다.
제11a도 및 제11b도에 도시한 바와 같이, 돌출부(14f)는 그 중심이 방출기 홀더(14)의 대향 측면 상에 있고, 돌출부 또는 스케일 지지부(14e) 쌍들은 검출기 홀더 중심의 대향 측면 상에 간격을 두고 떨어진 위치내의 검출기 홀더의 대향 측면들 상에 있다. 그러므로, 크기 허용도가 엔코더 스케일의 두께보다 작은 크기의 채널에 통할 때 엔코더 스케일을 펀칭(pinching)할 위험성이 전혀 없다. 제11b도내에 단편적으로 도시한 바와 같이, 돌출부 또는 스케일 지지부(13e)는 엔코더 스케일 상의 불투명선 외부에 있는 위치내에 배치된다. 동일한 고찰이 제11a도의 돌출부 또는 스케일 지지부에 적용된다. 이것은 광학적으로 작용하는 스케일 영역내의 스케일 패턴의 스크래칭(scratching)을 방지한다.
홀더 조립체의 최종 기능은 인쇄 회로 기판을 갖고 있는 기계적 인터페이스를 제공하는 것이다. 이 인터페이스는 엔코더 리드선들이 납땜될 때까지 엔코더를 회로 기판에 유지시켜야 한다. 또한, 인터페이스는 정상 조작 및 동작 중에 응력으로부터 리드선들을 보호하기 위해 회로기판에 관련된 이동에 대항하여 엔코더를 고정시켜야 한다. 인터페이스는 로보트 조립용으로 적합해야 한다. 이 인터페이스 기능은 검출기 홀더의 저부에서의 한 측면상의 2개의 핀(13f)에 의해 제공된다. 이 핀들은 제11b도에 도시되어 있다. 주요 특징은 각 핀상의 한쌍의 블레이드(13g)이다. 이들은 회로 기판(도시하지 않음)내의 대응 구멍과의 간섭 퍼트를 제공하도록 설계된다. 삽입중에, 블레이드들은 변형된다. 엔코더가 양호하게 배치되면, 볼레이들은 구멍을 통해 밀어져, 회로 기판 밑으로 튀어나오게 되므로, 삽입중에 일어난 변형을 경감시키게 된다. 이 방식으로, 삽입력의 명확한 저지(detent) 또는 강하가 발생된다. 이러한 저지는 융통성있는 자동화에 의한 삽입에 관련하여 유용한데, 그 이유는 부품이 제위치내에 있다는 명백한 신호를 제공하기 때문이다. 부수적으로, 엔코더의 회로 기판에 고정된다.
이 신호 채널 엔코더는 3가지 독특한 설계 특징은 제공한다. 첫번째 특성은 어두운 선들 사이의 간격보다 넓은 스케일 디비젼을 정할 때 사용되는 엔코더 스케일 상이 어두운 선들의 조합이다. 이 스케일 설계는 엔코더 스케일과 애퍼츄어 판 사이의 갭 크기의 제어외에, 방출기와 검출기 사이의 광학 결합의 변화를 최소화시켜, 스케일 디비젼의 정확한 리솔루션을 유지하면서 광전기 회로의 넓은 기능적 동작 여유를 제공하게된다. 두번째, 홀더의 설계는 방출기, 검출기 및 애퍼츄어 판의 정확한 배치를 허용하여, 조립을 용이하게 한다. 세번째, 장착핀은 로보트 삽입용으로 적합한 회로 기판 인터페이스를 제공한다.
[산업상 응용가능성]
이 단일 채널 엔코더는 프린터, 플로터, 공작 기계등 내에서 자유축내의 스케일 디비젼을 리솔브할때 응용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 스케일 디비젼을 정하도록 간격을 두고 가로로 배치된 불투명 선을 갖고 투명 물질의 스케일, 광 방출기, 광 검출기 및 이들 사이에 배치된 애퍼츄어 판을 갖고 있는 엔코더 본체, 상기 스케일을 따라 상기 애퍼츄어의 대향 측면 상 및 상기 스케일 디비젼의 대향 측면 상에서 상기 스케일의 한 면과 슬라이딩 접촉하는 모두 4개의 슬라이딩 접촉부를 제공하는 상기 엔코더 본체 상의 스케일 지지부, 상기 스케일 디비젼의 대향 측면 상의 위치 내에서 상기 애퍼츄어와 거의 일직선을 이루는 위치에서 상기 스케일의 반대면과 슬라이딩 접촉하는 2개의 슬라이딩 접촉부를 제공하는 상기 엔코더 본체 상의 스케일 지지부, 및 상기 스케일의 광선 통로 내의 상기 애퍼츄어 판의 애퍼츄어에 대하여 선정된 간격을 두고 떨어진 위치 내에 유지시키는, 상기 스케일 양 측의 상기 스케일 지지부의 슬라이딩 접촉부들 사이의 상기 스케일의 두께보다 크지 않은 폭을 가지는 갭으로 구성되고. 상기 불투명 선의 길이가 스케일 폭보다 작고, 상기 애퍼츄어 판이 상기 광 방출기와 상기 광 검출기 사이의 상기 광선 통로 내에 배치된 애퍼츄어를 갖고 있으며, 상기 스케일이 상기 애퍼츄어 판에 인접한 상기 광선 통로를 통과하는 것을 특징으로 하는 단일 채널 엔코더.
  2. 제1항에 있어서, 상기 엔코더 본체가 상기 광 방출기를 장착시키는 공동을 갖고 있는 방출기 홀더, 상기 광 검출기를 장착시키는 공동을 갖고 있는 검출기 흘더, 상기 방출기 홀더 상의 가요성 암, 채널을 그 사이에 정하는 상기 검출기 홀더 상의 측 부재, 상기 광선 통로 내의 상기 검출기로부터 간격을 두고 배치된 상기 애퍼츄어를 갖고 있는 상기 검출기 부재 상의 상기 애퍼츄어 판은 배치하여 인덱싱하는 상기 검출기 부재 상의 인덱싱 장치, 상기 검출기 부재 상의 상기 애퍼츄어 판을 결합시켜 클램핑하는 면을 갖고 있는 상기 방출기 부재 상의 클램핑 장치 및 단부에 인접하고 굴곡 내에 있는 상기 방출기 부재의 상기 암을 상기 검출기 부재에 결합시켜 고정시키고, 상기 엔코더 본체의 조립을 완료하며, 이동에 대항하여 상기 애퍼츄어 판을 고정적으로 클램핑시키기 위한 장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 단일 채널 엔코더.
  3. 제2항에 있어서, 상기 클램핑 장치가 이 클램핑 장치을 인덱싱하기 위한 상기 인덱싱 장치를 결합시키는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 채널 엔코더.
  4. 제2항에 있어서. 상기 측 부재들이 각각 삼기 애퍼츄어 판에 인접한 개구를 갖고 있고, 상기 클램핑 장치가 상기 개구 내에 끼워지는 측 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 채널 엔코더.
  5. 제4항에 있어서, 상기 클램핑 장치의 상기 측 부재들이 상기 인덱싱 장치를 수용하기 위해 저면을 통하는 슬롯트 개구를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 단일 채널 엔코더.
  6. 제1항에 있어서, 간격을 두고 배치된 상기 불투명 선의 폭이 이들 사이의 간격보다 넓은 것을 특징으로 하는 단일 채널 엔코더.
  7. 제6항에 있어서, 스케일 디비젼의 포이 약 0.282mm인 것을 특징으로 하는 단일 채널 엔코더.
  8. 제7항에 있어서, 불투명 선의 폭이 약 0.180mm이고, 불투명 선들 사이의 간격이 0.102mm인 것을 특징으로 하는 단일 채널 엔코더.
  9. 제1항에 있어서, 상기 애퍼츄어 판의 애퍼츄어의 폭이 약 0.083mm인 것을 특징으로 하는 단일 채널 엔코더.
  10. 제1항에 있어서, 상기 애퍼츄어 판 내의 애퍼츄어의 길이가 간격을 두고 배치된 상기 불투명 선의 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 단일 채널 엔코더.
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