(57)【要約】【課題】本発明は、受光素子基板又は発光素子基板をＸ−Ｙ方向へ駆動させ、電源投入時の光軸を自動補正することを目的とする。【解決手段】本発明による光学式ロータリエンコーダは、Ｘ−Ｙ駆動機構(1)により受光素子基板(11)又は発光素子基板(14)をＸ−Ｙ駆動させ、各受光窓(7〜10)の受光中心(7A〜10A)を結んで形成される受光中心四角枠線(12)の枠中心(13)に発光素子(15)の光軸(16)を合わせる構成である。【選択図】図１
2010151636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも４個の受光窓(7〜10)を有する受光素子基板(11)と、前記受光素子基板(11)に対向配置され１個の発光素子(15)を有する発光素子基板(14)と、前記受光素子基板(11)と発光素子基板(14)との間で回転自在に設けられた回転ディスクと、を備えた光学式ロータリエンコーダにおいて、
前記受光素子基板(11)又は前記発光素子基板(14)をＸ−Ｙ方向へ駆動するためのＸ−Ｙ駆動機構(1)と、前記Ｘ−Ｙ駆動機構(1)を駆動制御するための制御装置(40)と、を備え、
前記Ｘ−Ｙ駆動機構(1)により前記受光素子基板(11)又は前記発光素子基板(14)をＸ−Ｙ駆動させ、前記各受光窓(7〜10)の受光中心(7A〜10A)を結んで形成される受光中心四角枠線(12)の枠中心(13)に前記発光素子(15)の光軸(16)を合わせることを特徴とする光学式ロータリエンコーダ。
【請求項２】
前記受光素子基板(11)又は発光素子基板(14)は、前記Ｘ−Ｙ駆動機構(1)のＸ−Ｙテーブル(4)に設けられていることを特徴とする請求項１記載の光学式ロータリエンコーダ。
【請求項３】
前記Ｘ−Ｙテーブル(4)は四角形よりなり、前記Ｘ−Ｙテーブル(4)の互いに直交する二辺(4A,4B)には一対の磁石(5,6)が設けられ、前記各磁石(5,6)の外側でかつ前記各磁石(5,6)に対向する位置には、一対のホール素子(30,31)が配設され、前記Ｘ−Ｙテーブル(4)の互いに直交する他の二辺(4C,4D)には第１、第２直動部(24,25)が設けられていることを特徴とする請求項２記載の光学式ロータリエンコーダ。
【請求項４】
前記各受光窓(7〜10)から出力された各光量データ(7a〜10a)が互いに最も等しい状態となった場合に、前記発光素子(15)の光軸(16)が前記受光中心四角枠線(12)の枠中心(13)に位置していると判定することを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の光学式ロータリエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式ロータリエンコーダに関し、特に、受光素子基板又は発光素子基板をＸ−Ｙ方向へ駆動させ、四個の受光窓の受光中心を結んで形成される受光中心四角枠線の枠中心に発光素子の光軸を合わせ、電源投入時の光軸を自動補正するための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、用いられていたこの種の光学式ロータリエンコーダとしては、例えば、特許文献１等に示されるように、図示していないが、受光素子（ホトトランジスタ等よりなる）と発光素子（ＬＥＤ等よりなる）は、各々別々のプリント基板に実装され、回転ディスクを挟んでケースに固定されている。
従って、回転ディスクを回転させることにより、二相のＡ相、Ｂ相信号が得られるように構成されている。
【０００３】
【特許文献１】特開６２−２７８４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の光学式ロータリエンコーダは、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。
すなわち、受光素子の中心に対して発光素子の光軸を合わせる場合には、数十ミクロンの精度が要求され、構成部品の加工精度及び顕微鏡等を使用した精密な組立作業が要求され、熟練者を育てることも容易ではなく、さらに、自動組立て作業に移行することは不可能であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による光学式ロータリエンコーダは、少なくとも４個の受光窓を有する受光素子基板と、前記受光素子基板に対向配置され１個の発光素子を有する発光素子基板と、前記受光素子基板と発光素子基板との間で回転自在に設けられた回転ディスクと、を備えた光学式ロータリエンコーダにおいて、前記受光素子基板又は前記発光素子基板をＸ−Ｙ方向へ駆動するためのＸ−Ｙ駆動機構と、前記Ｘ−Ｙ駆動機構を駆動制御するための制御装置と、を備え、前記Ｘ−Ｙ駆動機構により前記受光素子基板又は前記発光素子基板をＸ−Ｙ駆動させ、前記各受光窓の受光中心を接続して形成される受光中心四角枠線の枠中心に前記発光素子の光軸を合わせる構成であり、また、前記受光素子基板又は発光素子基板は、前記Ｘ−Ｙ駆動機構のＸ−Ｙテーブルに設けられている構成であり、また、前記Ｘ−Ｙテーブルは四角形よりなり、前記Ｘ−Ｙテーブルの互いに直交する二辺には一対の磁石が設けられ、前記各磁石の外側でかつ前記各磁石に対向する位置には、一対のホール素子が配設され、前記Ｘ−Ｙテーブルの互いに直交する他の二辺には第１、第２直動部が設けられている構成であり、また、前記各受光窓から出力された各光量データが互いに最も等しい状態となった場合に、前記発光素子の光軸が前記受光中心四角枠線の枠中心に位置していると判定する構成である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明による光学式ロータリエンコーダは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、少なくとも４個の受光窓を有する受光素子基板と、前記受光素子基板に対向配置され１個の発光素子を有する発光素子基板と、前記受光素子基板と発光素子基板との間で回転自在に設けられた回転ディスクと、を備えた光学式ロータリエンコーダにおいて、前記受光素子基板又は前記発光素子基板をＸ−Ｙ方向へ駆動するためのＸ−Ｙ駆動機構と、前記Ｘ−Ｙ駆動機構を駆動制御するための制御装置と、を備え、前記Ｘ−Ｙ駆動機構により前記受光素子基板又は前記発光素子基板をＸ−Ｙ駆動させ、前記各受光窓の受光中心を接続して形成される受光中心四角枠線の枠中心に前記発光素子の光軸を合わせることにより、エンコーダの電源投入時に発光素子と受講素子の相対的光軸位置を最良位置に自動的に合わせることができ、量産化されたエンコーダの検出特性を一定化することができる。
また、前記受光素子基板又は発光素子基板は、前記Ｘ−Ｙ駆動機構のＸ−Ｙテーブルに設けられていることにより、極めて簡単に光軸補正を行うことができる。
また、前記Ｘ−Ｙテーブルは四角形よりなり、前記Ｘ−Ｙテーブルの互いに直交する二辺には一対の磁石が設けられ、前記各磁石の外側でかつ対向する位置には、一対のホール素子が配設され、前記Ｘ−Ｙテーブルの互いに直交する他の二辺には第１、第２直動部が設けられていることによりＸ−ＹテーブルのＸ−Ｙ位置の検出及びＸ−Ｙ方向への駆動を極めて容易に行うことができる。
前記各受光窓から出力された各光量データが互いに最も等しい状態となった場合に、前記発光素子の光軸が前記受光中心四角枠線の枠中心に位置していると判定することにより、各受光窓に対する光軸位置の正否を簡単に判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、受光素子基板又は発光素子基板をＸ−Ｙ方向へ駆動させ、四個の受光窓の受光中心を結んで形成される受光中心四角枠線の枠中心に発光素子の光軸を合わせ、電源投入時の光軸を自動補正するようにした光学式ロータリエンコーダを提供することを目的とする。
【実施例】
【０００８】
以下、図面と共に本発明による光学式ロータリエンコーダの好適な実施の形態について説明する。
図１において符号１で示されるものは光学式ロータリエンコーダ２の信号検出部３に設けられたＸ−Ｙ駆動機構であり、このＸ−Ｙ駆動機構１にはＸ−Ｙ方向へ自在に可動となるＸ−Ｙテーブル４が設けられている。
【０００９】
前記Ｘ−Ｙテーブル４の互いに直交する二辺４Ａ、４Ｂには、この二辺４Ａ、４Ｂに沿って配設された第１、第２磁石５、６が設けられ、このＸ−Ｙテーブル４上には少なくとも四個の受光窓７、８、９、１０が互いに離間させて四角状となるように配設されてなる受光素子基板１１が設けられている。
【００１０】
前記各受光窓７、８、９、１０は、各々四角形で形成され、各受光窓７、８、９、１０の受光中心７Ａ、８Ａ、９Ａ、１０Ａを結ぶ四角形の受光中心四角枠線１２には、枠中心１３が形成されている。
【００１１】
前記受光素子基板１１の対向位置には、この受光素子基板１１と同一形状（同一形状でなくても可）の発光素子基板１４が図示しない支持部材を介して固定配設されている。
前記発光素子基板１４の中心位置には、一個の発光素子１５が設けられており、前記発光素子１５の光軸１６は、前記枠中心１３と一致することが必要である。
【００１２】
前記Ｘ−Ｙテーブル４の前記各辺４Ａ、４Ｂよりも他の各辺４Ｃ、４Ｄには、第１、第２サーボドライバ２０、２１によりサーボ駆動される第１、第２モータ２２、２３によりＸ方向及びＹ方向に前記Ｘ−Ｙテーブル４をステップ移動（ステップトラッキング）させるための第１、第２直動部２４、２５が接続されている。
【００１３】
前記第１、第２磁石５、６の外側でかつ前記各磁石５、６と対向する位置には、第１、第２ホール素子３０、３１が配設されており、前記各ホール素子３０、３１は前記各磁石５、６に近接した状態で前記各磁石５、６の位置を磁力線の強度によって検出できるように構成されている。
【００１４】
前記各ホール素子３０、３１から出力された第１、第２位置検出信号３０ａ、３１ａは、前記第１、第２サーボドライバ２０、２１に入力され、この各サーボドライバ２０、２１には、ＣＰＵからなる制御装置４０からの第１、第２位置指令４１、４２が入力されるように構成されている。
【００１５】
前記各受光窓７、８、９、１０から出力された光量データ７ａ、８ａ、９ａ、１０ａは、パルス変換器４５によって、Ａ相、Ｂ相の二相パルス信号４６がエンコーダ信号として出力される。
また、前記各光量データ７ａ、８ａ、９ａ、１０ａはＡ／Ｄコンバータ４７に入力されてＡ／Ｄ変換された後、デジタル信号４７ａ〜４７ｄとして前記制御装置４０に入力されるように構成されている。尚、図１では、受光素子基板１１と発光素子基板１４との間に回転自在に設けられた周知の回転ディスクは図示を省略している。
【００１６】
次に、動作について述べる。まず、図１の構成において、電源投入後、光軸１６を枠中心１３に合わせてベストポジション状態とするため、本来、二相パルス信号４６を得るための受光素子基板１１の各受光窓７〜１０を光軸位置決めセンサとして用いる。
前記受光素子基板１１はＸ−Ｙテーブル４上に搭載され、制御装置４０においては、前記Ａ／Ｄコンバータ４７からの前記光量データ７ａ〜１０ａに対応したデジタル信号４７ａ〜４７ｄが制御装置４０に入力され、この制御装置４０では、前記各デジタル信号４７ａ〜４７ｄに基づいてＸ−Ｙテーブル４の位置演算を行って第１、第２位置指令４１、４２を各サーボドライバ２０、２１に供給する。
【００１７】
前記各サーボドライバ２０、２１では、各ホール素子３０、３１からの各位置検出信号３０ａ、３１ａに基づいて各モータ２２、２３に対して各駆動信号２０ａ、２１ａを供給し、Ｘ−Ｙテーブル４のＸ方向及びＹ方向に沿うミクロン単位の所定の移動を行い、枠中心１３が光軸１６に合うように制御することができる。
【００１８】
次に、前述の光学式ロータリエンコーダの実際の自動光軸補正のステップトラッキングは、次の通りである。
すなわち、前述のように、受光素子基板１１をＸ−Ｙテーブル４を用いて、Ｘ方向とＹ方向に一定間隔毎にミクロン単位で移動させ、Ｘ、Ｙ方向の全領域で各受光窓７〜１０から検出した光量データ７ａ〜１０ａと各位置検出信号３０ａ〜３１ａを制御装置４０に記憶させる。
【００１９】
次に、前記制御装置４０に記憶された前述の全てのデータを解析し、各受光窓７〜１０からの光量データ７ａ〜１０ａが全て最大となるＸ方向及びＹ方向の位置を各位置検出信号３０ａ、３１ａで検出する。
すなほち、前記枠中心１３と光軸１６とが一致すれば、各受光窓７〜１０からの光量データ７ａ〜１０ａが最大、すなわち、各光量データ７ａ〜１０ａが互いに最も等しい状態（互いにほぼ等しい位置）を示している。
【００２０】
前述の各受光窓７〜１０の光量データ７ａ〜１０ａがほぼ等しく最大値となるＸ方向及びＹ方向の位置を第１表のテーブルを用いて得ることができる。
前述の第１表のテーブルは、例えば、制御装置４０のＣＰＵ内に内蔵されている周知のルックアップテーブル回路を用いて求めることができる。
【００２１】
【表１】
2010151636.tif 000003
【００２２】
尚、前述の構成においては、Ｘ−Ｙテーブル４上に受光素子基板１１を載置し、受光素子基板１１をＸ−Ｙ移動させる場合について述べたが、他の形態として、前記受光素子基板１１を固定として前記発光素子基板１４をＸ−Ｙテーブル４に取付けてＸ−Ｙ移動させるように構成した場合も前述と同様の作用効果を得ることができる。
また、前記各モータ２２、２３についても、回転機に限らず、有限角モータ及びリニアモータ等を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による光学式ロータリエンコーダを示す構成図である。
【図２】図１の要部を示す拡大構成図である。
【符号の説明】
【００２４】
１    Ｘ−Ｙ駆動機構
２    光学式ロータリエンコーダ
３    信号検出部
４    Ｘ−Ｙテーブル
４Ａ〜４Ｄ    辺
５    第１磁石
６    第２磁石
７〜１０    受光窓
１１    受光素子基板
１２    受光中心四角枠線
１３    枠中心
１４    発光素子基板
１５    発光素子
１６    光軸
２０    第１サーボドライバ
２１    第２サーボドライバ
２２    第１モータ
２３    第２モータ
２４    第１直動部
２５    第２直動部
３０    第１ホール素子
３１    第２ホール素子
３０ａ    第１位置検出信号
３１ａ    第２位置検出信号
４０    制御装置
４１    第１位置指令
４２    第２位置指令
４５    パルス変換器
４６    二相パルス信号
４７    Ａ／Ｄコンバータ
【図１】
2010151636.tif 000004
【図２】
2010151636.tif 000005