知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024104350
(43)【公開日】2024-08-05
(54)【発明の名称】エンコーダ
(51)【国際特許分類】
G01D 5/347 20060101AFI20240729BHJP
【ＦＩ】
G01D5/347 110C
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023008502
(22)【出願日】2023-01-24
(71)【出願人】
【識別番号】000203634
【氏名又は名称】多摩川精機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100110423
【弁理士】
【氏名又は名称】曾我 道治
(74)【代理人】
【識別番号】100111648
【弁理士】
【氏名又は名称】梶並 順
(74)【代理人】
【識別番号】100221729
【弁理士】
【氏名又は名称】中尾 圭介
(74)【代理人】
【識別番号】100188514
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 隆裕
(72)【発明者】
【氏名】磯村 翼
【テーマコード（参考）】
2F103
【Ｆターム（参考）】
2F103BA10
2F103BA37
2F103CA01
2F103CA02
2F103CA03
2F103DA13
2F103EA03
2F103EA12
2F103EA13
2F103EB01
2F103EB11
2F103EB32
2F103EB33
2F103GA08
(57)【要約】
【課題】従来は、異物の大きさがスリットよりも小さく、異物がスリットに付着すると終段側から出力される出力信号のレベルが大きく低下していた。
【解決手段】エンコーダは、従来よりもスリット５ａの長さが長く細長状であるため、異物Ｅがスリット５ａ上に裁置した場合でも、異物Ｅの大きさはスリット５ａの大きさの数分の１となり、エンコーダからの出力信号の出力低下は極めて小さくなり、装置等の動作を迅速化できる。
【選択図】図１
【解決手段】エンコーダは、従来よりもスリット５ａの長さが長く細長状であるため、異物Ｅがスリット５ａ上に裁置した場合でも、異物Ｅの大きさはスリット５ａの大きさの数分の１となり、エンコーダからの出力信号の出力低下は極めて小さくなり、装置等の動作を迅速化できる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
スリット(2)を有する回転円板(1)と、前記回転円板(1)の一面側に配設された発光体(3)と、前記回転円板(1)の他面側に配設され、透光パターン(4)を有するグレーティングディスク(5)と、前記透光パターン(4)を透過した透過光を受光する受光体(7)とからなるエンコーダ(10)において、
四辺を有する前記透光パターン(4)に形成され、スリット状の前記透光パターン(4)の内径側又は外径側の何れか一辺を周方向に移動させた角度を持たせることにより、前記透光パターン(4)の開口面であるスリット(5a)全体に対する異物(E)による遮蔽割合を抑えることを特徴とするエンコーダ。
四辺を有する前記透光パターン(4)に形成され、スリット状の前記透光パターン(4)の内径側又は外径側の何れか一辺を周方向に移動させた角度を持たせることにより、前記透光パターン(4)の開口面であるスリット(5a)全体に対する異物(E)による遮蔽割合を抑えることを特徴とするエンコーダ。
【請求項2】
前記透光パターン(4)は、平行四辺形形状、長手傾斜形形状、長方形の何れか１形状よりなる形状としたことを特徴とする請求項１記載のエンコーダ。
【請求項3】
前記透光パターン(4)は、複数個に分割されることを特徴とする請求項１又は２記載のエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エンコーダに関し、特に、グレーティングディスクのスリット内にゴミ等の異物が入り込んだ場合の出力信号に対する異物の影響を抑制するための新規な改良に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、用いられていたグレーティングディスクを用いて透過した透光により回転検出信号を検出するための代表的構造として、参考までに述べると、特許文献１を挙げることができる。
すなわち、図４で示される透光型及び図５で示される反射型を用いることができる。
図４で示される透光型を概略的に説明する。図４において符号１で示されるものは、図示しないエンコーダの回転軸に同芯接続され多数のスリット２を有する回転円板であり、この回転円板１の左側にはＬＥＤからなる発光体３が所定位置に配設されている。
すなわち、図４で示される透光型及び図５で示される反射型を用いることができる。
図４で示される透光型を概略的に説明する。図４において符号１で示されるものは、図示しないエンコーダの回転軸に同芯接続され多数のスリット２を有する回転円板であり、この回転円板１の左側にはＬＥＤからなる発光体３が所定位置に配設されている。
【0003】
前記回転円板１の図４で見て下側には、多数の透光パターン４を有するグレーティングディスク５が配設されている。
前記発光体３からの発光線６は、前記回転円板１のスリット２から前記グレーティングディスク５の前記透光パターン４を経て受光体７の受光素子８に入光し、前記受光体７から得られる受光体出力７Ａに波形整形等を施すことにより高精度のエンコーダ信号に変換されていた。
前記発光体３からの発光線６は、前記回転円板１のスリット２から前記グレーティングディスク５の前記透光パターン４を経て受光体７の受光素子８に入光し、前記受光体７から得られる受光体出力７Ａに波形整形等を施すことにより高精度のエンコーダ信号に変換されていた。
【0004】
図５は、前述の透光型エンコーダに対し、光を反射させて信号を得るようにした反射型エンコーダからなる他の従来例を示している。
図５において、符号１で示されるものは、回転円板であり、多数の反射可能な反射パターン１０を有する前記回転円板１が図示しないエンコーダの回転軸に接続されて回転自在に設けられている。
前記回転円板１の図５で見て上側位置には、ＬＥＤ光源である発光体３、スリットからなる透光パターン４を有するグレーティングディスク５及び多数の受光素子８を有する受光体７が配設されている。
図５において、符号１で示されるものは、回転円板であり、多数の反射可能な反射パターン１０を有する前記回転円板１が図示しないエンコーダの回転軸に接続されて回転自在に設けられている。
前記回転円板１の図５で見て上側位置には、ＬＥＤ光源である発光体３、スリットからなる透光パターン４を有するグレーティングディスク５及び多数の受光素子８を有する受光体７が配設されている。
【0005】
前述の構造において、前記発光体３からの発光線６が前記反射パターン１０で反射した後、前記発光線６は、前記グレーティングディスク５の前記透光パターン４を通過し、受光体７でエンコーダ信号に変換されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許第６７７５０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
従来のエンコーダは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
これまでの磁極信号用、原点信号、低パルス／ＲＥＶ信号用トラックのディスク、グレーティングは、パターンについて、図４で示されるように、グレーティングは単一の開口部（スリット）を有し、回転中心から放射状又は長方形、扇形の形状であった。ディスク上の明暗が切替るエッジも接線に垂直であった。また、周方向に大きな開口部とすると出力電圧の変化率がなだらかになり、光量劣化によるデューティへの影響が大きくなる。Ｈ／Ｌの閾値を光量一定ｃｈにて検出しているが、単一開口窓から同面積のまま複数本の平均値とすることで異物の影響を抑制できる。
しかしながら、図６のようにグレーティングディスク５のスリット５ａの上開口面に異物Ｅが付着した時、出力信号の符号が反転してしまう影響が大きく出ることがある。
これまでの磁極信号用、原点信号、低パルス／ＲＥＶ信号用トラックのディスク、グレーティングは、パターンについて、図４で示されるように、グレーティングは単一の開口部（スリット）を有し、回転中心から放射状又は長方形、扇形の形状であった。ディスク上の明暗が切替るエッジも接線に垂直であった。また、周方向に大きな開口部とすると出力電圧の変化率がなだらかになり、光量劣化によるデューティへの影響が大きくなる。Ｈ／Ｌの閾値を光量一定ｃｈにて検出しているが、単一開口窓から同面積のまま複数本の平均値とすることで異物の影響を抑制できる。
しかしながら、図６のようにグレーティングディスク５のスリット５ａの上開口面に異物Ｅが付着した時、出力信号の符号が反転してしまう影響が大きく出ることがある。
【0008】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、グレーティングディスクのスリット内にゴミ等の異物が入り込んだ場合の出力信号に対する異物の影響を抑制するための構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明によるエンコーダは、スリットを有する回転円板と、前記回転円板の一面側に配設された発光体と、前記回転円板の他面側に配設され、透光パターンを有するグレーティングディスクと、前記透光パターンを透過した透過光を受光する受光体とからなるエンコーダにおいて、四辺を有する前記透光パターンに形成され、スリット状の前記透光パターンの内径側又は外径側の何れか一辺を周方向に移動させた角度を持たせることにより、前記透光パターンの開口面であるスリット全体に対する異物による遮蔽割合を抑える構造であり、また、前記透光パターンは、平行四辺形形状、長手傾斜形形状、長方形の何れか１形状よりなる構造であり、また、前記透光パターンは、複数個に分割される構造である。
【発明の効果】
【0010】
本発明によるエンコーダは以上のような構造であるため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、本発明によるエンコーダは、スリットを有する回転円板と、前記回転円板の一面側に配設された発光体と、前記回転円板の他面側に配設され、透光パターンを有するグレーティングディスクと、前記透光パターンを透過した透過光を受光する受光体とからなるエンコーダにおいて、四辺を有する前記透光パターンに形成され、スリット状の前記透光パターンの内径側又は外径側の何れか一辺を周方向に移動させた角度を持たせることにより、前記透光パターンの開口面であるスリット全体に対する異物による遮蔽割合を抑えることができる。すなわち、開口円弧の長さを変更せず、スリット内径又は外径側のどちらか一辺を周方向に移動させた平行四辺形上の角度を持たせることにより開口面全体に対する異物による遮蔽部割合を小さくすることができ、異物の影響を受けにくくなる。つまり、スリットの開口面の一部を遮る大きさの異物による影響を受けにくくなる。
また、出力電圧のＨ／Ｌの閾値を光量一定ＣＲにて検出しているが、単一開口窓から同面積のまま複数本の平均値とすることで異物の影響を抑制できる。
また、グレーティングディスクに設けた開口面スリットの角度により、隣接トラックへの急峻なクロストークの抑制に所定の寄与ができる。
また、前記透光パターンは、平行四辺形形状、長手傾斜形形状、長方形の何れか１形状よりなる形状としたことにより、大きい異物に対抗できる。
また、前記透光パターンは、複数個に分割されていることにより、大、小何れの異物にも対抗できる。
すなわち、本発明によるエンコーダは、スリットを有する回転円板と、前記回転円板の一面側に配設された発光体と、前記回転円板の他面側に配設され、透光パターンを有するグレーティングディスクと、前記透光パターンを透過した透過光を受光する受光体とからなるエンコーダにおいて、四辺を有する前記透光パターンに形成され、スリット状の前記透光パターンの内径側又は外径側の何れか一辺を周方向に移動させた角度を持たせることにより、前記透光パターンの開口面であるスリット全体に対する異物による遮蔽割合を抑えることができる。すなわち、開口円弧の長さを変更せず、スリット内径又は外径側のどちらか一辺を周方向に移動させた平行四辺形上の角度を持たせることにより開口面全体に対する異物による遮蔽部割合を小さくすることができ、異物の影響を受けにくくなる。つまり、スリットの開口面の一部を遮る大きさの異物による影響を受けにくくなる。
また、出力電圧のＨ／Ｌの閾値を光量一定ＣＲにて検出しているが、単一開口窓から同面積のまま複数本の平均値とすることで異物の影響を抑制できる。
また、グレーティングディスクに設けた開口面スリットの角度により、隣接トラックへの急峻なクロストークの抑制に所定の寄与ができる。
また、前記透光パターンは、平行四辺形形状、長手傾斜形形状、長方形の何れか１形状よりなる形状としたことにより、大きい異物に対抗できる。
また、前記透光パターンは、複数個に分割されていることにより、大、小何れの異物にも対抗できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施の形態によるエンコーダのグレーティングディスクの開口面であるスリットを示す要部の断面図である。
【図2】本発明による回転円板の他の形態を示す要部の断面図である。
【図3】本発明による閾値ｃｈグレーティングディスクを示す断面図である。
【図4】従来のエンコーダの透光型のグレーティングディスクを示す断面図である。
【図5】従来の反射型のエンコーダを示す構成図である。
【図6】従来のエンコーダのグレーティングディスクの平面図である。
【図7】エンコーダの正常動作を示す出力信号の波形図である。
【図8】グレーティングディスク上に異物が付着している場合の出力信号の低下を示す波形図である。
【図10】グレーティングディスクのスリット上に異物がある状態の出力信号の低下を示す波形図である。
【図11】スリット上に異物が位置した時の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明によるエンコーダは、グレーティングディスクのスリット内にゴミ等の異物が入り込んだ場合の出力信号に対する異物の影響を抑制することである。
【実施例0013】
以下、図面と共に本発明によるエンコーダの好適な実施の形態について述べる。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
本発明は、前述の透光型の従来例の図４から図６に示されるエンコーダの構造におけるグレーティングディスク５の透光パターン４に形成されたスリット５ａの形状を種々開発したことにより、グレーティングディスク５のスリット５ａ内にゴミ等の異物Ｅが入り込んだ場合の出力信号に対する異物の影響を抑制することである。尚、図４、図５の従来例の構造は、本発明の実施の形態に援用するものとする。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
本発明は、前述の透光型の従来例の図４から図６に示されるエンコーダの構造におけるグレーティングディスク５の透光パターン４に形成されたスリット５ａの形状を種々開発したことにより、グレーティングディスク５のスリット５ａ内にゴミ等の異物Ｅが入り込んだ場合の出力信号に対する異物の影響を抑制することである。尚、図４、図５の従来例の構造は、本発明の実施の形態に援用するものとする。
【0014】
図４の従来例で示した前記グレーティングディスク５は、本発明の開発によって図１のようにその形態が変更されており、図１では、開口面であるスリット５ａが四辺よりなる長方形により形成されている。また、スリット５ａは、平行四辺形であることが条件であるが、精密な平行四辺形でなくても実用にできる。
【0015】
図１のグレーティングディスク５に形成された前記スリット５ａは、平行四辺形（四辺形でも可）よりなり、その長さ（長辺）Ｌに対し、その幅（短辺）Ｐを有する細長状の形状である。
図１に示すように、異物Ｅがスリット５ａ上に覆うように付着した状態の場合、前記異物Ｅ対スリット５ａの大きさの割合は、従来例として示した図６の構造の約１０分の１の場合もあり得る。
図１に示すように、異物Ｅがスリット５ａ上に覆うように付着した状態の場合、前記異物Ｅ対スリット５ａの大きさの割合は、従来例として示した図６の構造の約１０分の１の場合もあり得る。
【0016】
そのため、図１のように、開口面円弧（短辺Ｐ）の長さを変更せず、スリット５ａの内径又は外径側のどちらか一辺を周方向に移動させた平行四辺形上の角度αを持たせることにより、開口面全体に対する異物Ｅの遮蔽割合を小さくでき、異物Ｅによる影響を受けにくくすることができる。すなわち、スリット状の前記透光パターン４の内径側又は外径側の何れか一辺を周方向に移動した角度αを持たせることにより、前記透光パターン４の開口面全体に対する異物Ｅによる遮蔽割合を抑えることができる。
また、回転円板１にも前記角度を持たせることで、急峻な変化への影響はない。
また、受光体７の半導体チップの感光部周方向に最大となるような開口面であるスリット５ａを設け、同様の角度を回転円板１のスリット２に配置すると有効である。すなわち、図１のスリット５ａに対して、図２で示す回転円板１を適用することができる。
また、回転円板１にも前記角度を持たせることで、急峻な変化への影響はない。
また、受光体７の半導体チップの感光部周方向に最大となるような開口面であるスリット５ａを設け、同様の角度を回転円板１のスリット２に配置すると有効である。すなわち、図１のスリット５ａに対して、図２で示す回転円板１を適用することができる。
【0017】
次に、図７から図１１で示す波形図のうち、図７は正常に作動している正常動作を示しており、図示しないコンパレータ出力が矩形波状に発光体３に供給され、受光体７から受光体出力７Ａが正常に出力されている状態を示している。
【0018】
次に、図８は、前記異物Ｅがスリット５ａに当たって出力信号としての受光体出力７Ａのレベルがわずかに低下した状態を示している。
次に、グレーティングディスク５のスリット５ａに対する異物Ｅの影響が大となると、図９に示されるように、さらに一層、出力低下が著しくなる。
また、図１０及び図１１は、前記異物Ｅによる受光体出力７Ａの低下が発生すると、図１に示される前述の対策がとられることにより、出力低下が避けられる。
従来例である図６の形態では、長さＰ１＜幅Ｐであるがほぼ同じで開口部が大きいため、例えば、複数の異物Ｅがスリット５ａ内に入れるような大きさ（５ａ＞Ｅ）の状態であるため、異物Ｅの影響がそのまま受光体出力７Ａに表れている。
次に、グレーティングディスク５のスリット５ａに対する異物Ｅの影響が大となると、図９に示されるように、さらに一層、出力低下が著しくなる。
また、図１０及び図１１は、前記異物Ｅによる受光体出力７Ａの低下が発生すると、図１に示される前述の対策がとられることにより、出力低下が避けられる。
従来例である図６の形態では、長さＰ１＜幅Ｐであるがほぼ同じで開口部が大きいため、例えば、複数の異物Ｅがスリット５ａ内に入れるような大きさ（５ａ＞Ｅ）の状態であるため、異物Ｅの影響がそのまま受光体出力７Ａに表れている。
【0019】
図１の形態では、一部前述したが、開口面であるスリット５ａは平行四辺を有する長方形で、一対の長辺Ｌと一対の短辺Ｐで構成され、スリット５ａの長さ＝長辺Ｌ＞短辺Ｐであり、長辺Ｌ＞短辺Ｐであるため、スリット５ａ上に異物Ｅが乗った場合でも、この異物Ｅによって出力低下される光量としては、図８のように無視できる程度となる。
【0020】
【産業上の利用可能性】
【0021】
本発明によるエンコーダは、グレーティングディスクのスリットを小さくし、通常の大きさの異物がスリットに付着しても、エンコーダ出力（受光体出力）のレベルが小さいものとし、異物付着時の動作不良を抑制することができる。
【符号の説明】
【0022】
１ 回転円板
２ スリット
３ 発光体
４ 透光パターン
５ グレーティングディスク
５ａ スリット（開口面）
６ 発光線
７ 受光体
７ａ 受光体出力
８ 受光素子
１０ 反射パターン
Ｅ 異物
Ｌ 長さ（長辺）
Ｐ 幅（短辺）
Ｐ１ 縦
α 角度
２ スリット
３ 発光体
４ 透光パターン
５ グレーティングディスク
５ａ スリット（開口面）
６ 発光線
７ 受光体
７ａ 受光体出力
８ 受光素子
１０ 反射パターン
Ｅ 異物
Ｌ 長さ（長辺）
Ｐ 幅（短辺）
Ｐ１ 縦
α 角度
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
