![]() Optical rotary encoder and a method of assembling the same
专利摘要:
公开号:WO1986001289A1 申请号:PCT/JP1985/000457 申请日:1985-08-16 公开日:1986-02-27 发明作者:Shigeyuki Ushiyama 申请人:Fanuc Ltd.; IPC主号:G01D5-00
专利说明:
[0001] 明 細 書 [0002] 光学式口一タ リ ーヱンコーダ及びその組立方法 [0003] 「 技 術 分 野 」 [0004] 本発明は光学式口一タ リ ーエンコーダに閩するものであり . 特に受光素子及び固定スリ ッ トの位置合せを容易にする光学 式ロータ リ一エンコーダに関する。 [0005] 「 背 景 技 術 」 [0006] 光学式ロータ リ一エンコーダはすでに良く知られている。 このような光学式ロータ リ —ヱンコーダの例を第 1図(A) 〜 (D) に示す。 第 1図 (A) は部分的な断面図を示すもので、 回転軸 1 1 に固定された面転符号板 1 2 の下部に固定符号板 1 3、 さ らにその下に受光素子ア レイ 1 4が固定されている , また回転符号板 1 2 の上部にはプリ ン ト基板 1 6に固定され た発光ダイオー ド 1 5が設けられている。 回転符号板 1 2 の 平面図を第 1図 ( B ) に示す。 面転符号板 1 2 はその外周縁 に沿って所定の間隔で透光部 (ス'リ ッ ト) と遮光部 (斜線で 示したもの) が設けられている。 この透光部と遮光部の上部 から図中丸で示したように発光ダイオー ド 15 a , 15 b (第 1 図 (A) では代表して 1 5 として示している) が射出光を下 部に照射する。 また寧 1図 ( C ) 及び ( D ) に固定符号板 1 3及び受光素子アレイ 1 4の平面図を示す。 固定符号板 1 3 は、 A相信号及びその反転信号 : 信号とそれぞれがこ れらと 90· 位相差のある B信号及びその反転信号 '. Έ"信号を とり出すために設けられるものであるのが、 固定符号扳のバ ターンと受光素子ァレイパターンとは完全に重なり合ってい る必要がある。 また固定符号板 1 3 のパターンと回転符号板 1 2 の上記透光部及び遮光部のバタ―ンは完全に同心になつ ている必要がある。 [0007] このため従来は第 2図 (A)〜(F) に図示の如く組立て及び 位置合せを行なっている。 尚、 第 2図(A) , (C) , (E) ,は第 1図 (A) 〜(D) に図示のエンコーダの部分的な平面図であり、 第 2図(B),(D) , (F) はこれら平面図に対応する断面図である。 第 2図(A),(B) を参照して述べると、 溝 17 aが設けられた 固定台 1 7 に固定符号板 1 3を取付ける。 次いで第 2図(C) (D) を参照して逮べると、 上記溝 17 a内に受光素子ア レイ 1 4を挿入し固定台 1 Ίに受光素子ァレイ ί 4を取付ける。 この場合、 顕微鏡で位置合わせをして固定符号板のパターン と受光素子アレイ のパター ンを一致させる。 さらに第 2図 [0008] (Ε) , (F) を参照して述べると、 固定台 1 7をフラ ンジ 1 8 に 取付け、 回転符号板 1 2 と固定符号板 1 3 のパター ンが同心 になるように位置合わせをして、 固定台 1 7をフラ ンジ 1 8 にねじ締めする。 · [0009] 上記の位置合わせに際しては、 上記要素のそれぞれを Xお よび Υ方向、 すなわち 2方向に移動させて行うので、 受光素 子ア レイ と固定符号板の顕微鏡を用いた位置合わせ、 固定台 のフラ ンジへの位置合わせがかなり厄介であり、 エ ンコーダ の組立工数が相当か るという問題がある。 「 発 明 の 開 示 」 [0010] 本発明は、 エンコーダの位置合せを容易にし、 エンコーダ の組立工数を削減し得るェンコーダを提供するこ とにある。 本発明においては、 対向して設けられた発光素子と受光素 子により形成された光路を回転軸の回転に応答して断 ^させ 回転軸の回転位置を検出する光学式ロータ リ ーェンコ ダに おいて、 前記回転軸の軸心に対して同心円状の円筒を有しフ ラ ンジに固定される固定台と、 該固定台の円筒に嵌合され且 つ組立時に該円,筒に対して回転し得る大きさの穴が設けられ 該穴の中心から径方向に正確に位置決め配設された受光素子 を有する受光素子板と該受光素子板の受光素子に所定の光が 入射されるようにする符号部が形成され前記受光素子板と隣 接し且つ所定の間隔を隔てて前記固定台に取付けられる固定 符号板とを備えたことを特徴とする光学式口一タ リ ーェンコ ーダが提供される。 [0011] 上記の如く形成された受光素子板を固定台の円筒に嵌合さ せることにより受光素子の径方向は軸心に対して正確に位置 決めされる。 さ らに固定符号板を固定台に固定し、 上記受光 素子板を円周方向に回転調節するこ とにより、 固定符号板の 符号部と受光素子板の受光素子とが容易に位置合わせするこ とができ、 この位置合わせ後、 固定台に固定符号板と受光素 子板とを固定する。 このようにして位置合わせされた固定符 号板と受光素子板を有する固定台をフラ ンジに取付ける。 [0012] また固定符号板に設けられた透光環を用いて、 回転符号板 の符号部と位置合わせされるように固定符号板が固定台に固 定される。 [0013] さらに、 本発明においては、 対向して設けられた究光素子 と受光素子により形成された光路を回転軸の回転に応答して 断続させ回転軸の回転位置を検出するため、 前記回転軸の軸 心に対して同心円状の円筒を有しフラ ンジに固定される固定 台と、 該固定台の円筒に嵌合され且つ組立時に該円筒に対し て回転し得る大きさの穴が設けられ該穴の中心から径方向に 正確に位置決め配設された受光素子を有する受光素子板と、 該受光素子板の受光素子に所定の光が入射されるようにする 符号部が形成され前記受光素子板と隣接し且つ所定の間隔を 隔てて前記固定台に取付けられる固定符号板とを備えた光学 式ロータリ ーエンコーダの組立方法であって、 (a)前記固定台 の円筒段落に前記受光素子板の穴をはめ込む段階、 ( )前記固 定符号板を前記固定台の支持部に位置合せ載置する段階、 (c) 前記固定符号板の芯出しを行う段階、 (d)前記受光素子扳を前 記固定台の円筒段落に挿入した状態で、 前記受光素子を前記 固定符号板に対して回転位置合せする段階、 (e)前記受光素子 板および前記固定符号板を前記画定台に固定する段階、 およ び、 (f)上記段階で位置合せ固定された前記固定符号板、 受光 素子板を装着した固定台を前記フランジのはめ合い部に嵌合 させる段階、 を具備する光学式口—タ リ ーエンコーダの組立 方法が提供される。 [0014] 「図面の簡単な説明」 [0015] 第 1図 (A)〜(D ) は従来の光学式ロータ リ ーエンコーダの 部分図であって (A) は断面図、 ( B ) は回転符号板の平面 図、 ( C ) は固定符号板の平面図、 ( D ) は受光素子アレイ の平面図、 [0016] 第 2図 )〜(F) は第 1図のエ ンコーダの受光素子ア レイ と回転符号板の組立及び位置合せを示す図、 [0017] 第 3図 )〜(D) は本発明によるイ ンク リ メ ン ト形光学式 ロニタ リ —エンコーダの部分図であって、 (A) は断面図、 ( B ) は平面図、 ( C ) は (A) の面 H— H ' における平面 図、 ( D ) は ( C) の断面図、 [0018] 第 4図 (A)〜(C) は本発明によるアブソ リ ュー ト形光学式 エ ンコ ーダの部分図であって、 (Α)· は回転符号板の平面図 ( B ) は第 3図 (B ) に対応する平面図、 ( C) は第 3図 ( C ) に'対応する平面図、'である。 「発明を実施するための最良の形態」 第 3図は本発明の一実施例としての光学式口一タ リ ーェ ン コーダの組立を示す図である。 第 3図 ( A) は固定台 2 7 に 装着された受光素子板 2 及び固定符号板 2 3 の断面図を示 す。 第 3図 ( A ) は治具 4 0、 非金属のスぺーサ 4 1 、 座金 4 2及びネジ 4 3を用いて固定符号板 2 3を固定している場 合の組立図を示す。 第 3図 ( B ) は第 3図 (A) に対する平 面図を示す。 固定符号板 2 3 には第 1図 ( C ) に図示と同様 の A , , B , 相信号を取り出すためのパター ンが形成さ れており、 ガラス製の固定符号板 2 3 は上記パター ン形成部 及び透光環 23 aを除いて、 斜線で示したように黒のマスクが 施されている。 透光環 23 a は後述するように、 芯出 トラ ック として用いられるものである。 第 3図 ( C ) は第 3図 [0019] ( A ) の面 H— H ' における平面図である。 第 3図 ( C ) の 断面を第 3図 ( D ) に示す。 受光素子板 2 4には径方向に第 1図 (D ) に図示したものと同様の受光素子アレイが設けら れており、 これらの受光素子アレイ は回転軸の中心から径方 向に精密に位置決めされている。 受光素子板 2 4 は固定台 2 7 の円筒部の段落 27 bに嵌合される穴を有するガラスェポ キシ又はセラ ミ フ ク等の板として形成されている。 [0020] 本発明のェンコーダを組立てるに際しては以上の各構成要 素を事前に製造しておく のであるが、 特に機械加工上、 下記 の 件を満足するようにしておく 。 面定台 2 7の受光素子板 2 4が装着される円筒段落 27 b は回転軸の中心 0 _ Ο -' に対 して正確な同心円を形成するようにしておく 。 もっともこ 機械加工は旋盤等による円筒加工であるから比較的容易に製 作することができる。 上記固定台 2 7 の円筒段落 27 b の外径 と嵌合するように受光素子板 2 4の穴を機械加工する。 但し、 受光素子板 2 4が固定台の円筒段落 27 bに挿入された場合、 回転できる程度、 例えば数 m程度のク リアラ ンスが設けら れる必要があるが、 中心軸 0 — 0 ' に対し、 受光素子アレイ 部の径方向位置が実質的に影響のない程度にしておく 。 すな わち、 固定台の円筒段落に受光素子板を取り付けるだけで受 光素子ァレィ の径方向位置が正確に位置決めできるようにす るためである。 [0021] 固定符号板 2 3 はガラス製であるから、 穴の加工精度は高 々 0. 1 «程度に制限される。 しかしながら芯出 ト ラ ックとし て用いる環状透明部 2 3 は、 軸心に対し正確に同心円になる ようにしておく 。 - 第 3図に図示のエ ンコーダの組立方法について述べる。 [0022] (a) 固定台 2 7 の円筒段落 27 bに受光素子板 2 4 の穴をは め込む (第 3図(C) , ( D) )。 [0023] (b) 固定符号板 2 3を固定台 2 7 の支持部 27 a にのせ、 例 えば支持部 27 a に設けられたケガキ線を利用して目視で位置 合わせをした後、 スぺーサ 4 1、 座金 4 2、 ネジ 4 3等を用 いて、 一旦固定符号板 2 3を固定台 2 7 に固定する (第 3図 (A) , (B) )。 [0024] ~ (c) 次に芯出し治具を用いて固定符号板の芯出しを行う。 これは固定符号板の透光環 23 aを顕微鏡で観察しながら、 こ の トラ ックが中心に対して偏心している場合には叩く等して、 径方向を合わせるものである。 [0025] (d) 受光素子板 2 4を固定台 2 7 の円筒段落 27 b に挿入し たま ゝで円周方向に面転させ、 受光素子の窓が固定符号板 [0026] 2 3の上記スリ ッ トの真下になるように、 位置合わせをする。 [0027] (e) 受光素子板 2 4を回転できないように固定台 2 7に固 定し、 また固定符号板 2 3を固定台 2 7 に固定し、 治具等を 外す。 [0028] (ί) このように固定符号板 2 3 のバタ一ンと受光素子板の 受光素子アレイ との位置合わせが完了したら、 固定符号板、 受光素子板を装着固定した固定台 2 7をフラ ンジのはめ合い 部にはめ込む。 (g) その後は従来の組立と同様に、 回転符号板を回転軸に 取付け、 ギャ ップ調整、 芯出しを行う。 [0029] 以上から明らかなように、 受光素子ァレイ は受光素子板を 固定台に装着することにより径方向について正確、 一義的且 つ迅速に位置決めされる。 よって固定符号板のパターンとの 受光素子アレイ の位置決めは円周 (回転) 方向についてのみ 行えば良い。 また固定符号板は固定台に取付けの段階で回転 符号板のスリ ッ ト部と位置合わせされるようになつている。 従ってこのようにして受光素子板と固定符号板が装着固定さ れた固定台をフラ ンジに取り付けるのみで、 エ ンコーダを組 立てることができる。 [0030] 上記実施例はィ ンク リ メ ンタル形式の光学式口 一タリ ーェ ンコーダについて述べたが、 アブソ リ ユー ト形式の光学式口 一タリ ーエンコーダについても同様に適用することができる。 第 4図 )〜(C) はアブソ リ ュー ト形式の光学式ロ ータ リ [0031] —エンコーダの本発明の実施例による部分図を示す。 第 4図 ( Α ) は回転符号板 112の平面図を示し、 第 4図 ( Β ) は第 3図 (Β ) に対応する平面図を示し、 第 4図 ( C ) は第 3図 ( C ) に対応する平面図を示す。 この実施例においては、 回 転符号板 112には 5条の円環状スリ ッ トが設けられており、 5 ビッ ト、 すなわち 1面転当り 2 5 — 1 - 0 〜 32のアブソ リ ユ ー. ト位置検出が可能なものである。 第 4図 (Β ) において、 固定台 127の支持部 127aにのせられた固定符号板 123には、 回転符号板 112の 5条の円環状スリ ッ トに対応してアブソ リ ユー ト相を形成するためのバタ—ン形成部 130 a〜130eと透光 環 123aが形成されており、 他は斜線で図示の如く黒のマスク が施こされている。 第 4図 ( C ) において、 受光素子板 124 には上記固定符号板 123のバタ―ン形成部 130a〜: L30eに対応 した受光素子ア レイ 114が設けられており、 受光素子ア レイ 114 は第 3図 ( C ) に図示の場合と同様、 回転軸の中心から 径方向に精密に位置決めされている。 受光素子板 124は第 3 図 ( D ) に図示のものと同様の固定台 127の円筒部の段落 127bに嵌合される穴を有するガラスヱポキシ等の板により形 成されている。 [0032] 以上から明らかなように、 第 4'図 (A)〜(C) に図示のェ ン コーダは、 回転符号板 112のス リ ッ ト 、 固定符号板 123のパ タ一ン形成部 130a〜130eおよび受光素子板 124の受光素子ァ レイ 114を除いて、 第 3図 (A)〜(D) に図示のイ ンク リ メ-ン ト形式のヱ ンコーダと同じである。 従ってその製造、 組立等 については前述のィ ンク リ メ ン ト形式のエンコーダと同様に 亍う ことができる。 [0033] 以上に述べたように本発明によれば位置合わせが容易にな り、 エンコーダの組立工数が削減できる。 「産業上の利用可能性」 [0034] 本発明による光学式ロータ リ ーヱン 2—ダは作動機械の精 確な位置検出に用いられる。
权利要求:
Claims 請 求 の 範 囲 1. 対向して設けられた凳光素子(15)と受光素子(14)によ り形成された光路を回転軸の回転に応答して断繞させ回転軸 (11)の回転位置を検出する光学式口一タリ ーエンコーダにお いて、 前記回転軸(11)の軸心に対して同心円状の円筒を有しフラ ンジ(18)に固定される固定台(27)と、 該固定台(27)の円筒に嵌合され且つ組立時に該円筒に対し て回転し得る大きさの穴が設けられ該穴の中心から径方向に 正確に位置決め配設された受光素子を有する受光素子板(24)' と、 該受光素子板(24)の受光素子に所,定の光が入射されるよう にする'符号部が形成され前記受光素子板と隣接し且つ所定の 間隔を隔てて前記固定台に取付けられる固定符号板(23)と を備えたことを特徴とする光学式口一タ リ ーエンコーダ。 2. 前記固定符号板(23)には前記回転軸の軸心と同心 を 成す透光環(23a) が設けられたことを特徴とする、 請求の範 囲第 1項に記載の光学式口一タ リ ーエンコーダ。 3. 対向して設けられた発光素子(15)と受光素子(14)によ り形成された光路を回転軸の回転に応答して断繞させ回転軸 (11)の回転位置を検出するため、 前記回転敏の軸心に対して 同心円状の円筒を有しフラ ンジ に固定される固定台(27) と、 該固定台の円筒に嵌合され且つ組立時に該円筒に対して 回転し得る大きさの穴が設けられ該穴の中心から径方向に正 確に位置決め配設された受光素子を有する受光素子板(24)と、 該受光素子板の受光素子に所定の光が入射されるようにする 符号部が形成され前記受光素子板と隣接し且つ所定の間隔を 隔てて前記固定台に取付けられる固定符号板(23)とを備えた 光学式ロータ リ ーヱンコーダの組立方法であって、 a . 前記固定台(27)の円筒段落(27b) に前記受光素子板 (24)の穴をはめ込む段階、 b . 前記固定符号板(23)を前記固定台(27)支持部(27a) に 位置合せ載置する段階、 c . 前記固定符号板(23)の芯出しを行う段階、 d . 前記受光素子板(24)を前記固定台(27)の円筒段落(27b) に挿入した状態で、 前記受光素子を前記固定符号板(23)に対 して回転位置合せする段階、 e . 前記受光素子板(24)および前記固定符号板(23)を前記 固定台(27)に固定する段階、 および、 f . 上記段階で位置合せ固定された前記固定符号板(23)、 受光素子板(24)を装着した固定台(27)を前記フラ ンジ(18)の はめ合い部に嵌合させる段階、 を具備する光学式口一タ リ ーェンコーダの組立方法。
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