(57)【要約】      （修正有）【課題】回転軸に装着された回転ディスクが回転軸から外れた異常を検出できるロータリーエンコーダを提供する。【解決手段】発光素子４からの光を回転軸２に装着された回転ディスク３のスリット３ａを介して受光素子５で受光し、受光素子５で受光された光に基づいてエンコーダパルス信号を出力するロータリーエンコーダ１において、投光部６と受光部７を用いて回転軸２の所定の位置に設けられた貫通穴２ａを検出し検出信号を出力する位置検出手段を備える。【選択図】図１
2016173238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子からの光を回転軸に装着された回転ディスクのスリットを介して受光素子で受光し、該受光素子で受光された光に基づいてエンコーダパルス信号を出力するロータリーエンコーダにおいて、
前記回転軸の所定の位置に設けられた被検出部を検出し、検出信号を出力する位置検出手段を備えたことを特徴とするロータリーエンコーダ。
【請求項２】
前記エンコーダパルスと前記検出信号とを入力し、先の前記検出信号から後の前記検出信号が入力される間に計数された前記エンコーダパルス信号の数が基準値未満の場合に異常信号を出力する異常検知手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のロータリーエンコーダ。
【請求項３】
前記被検出部は前記回転軸の軸心と直交する貫通穴であり、前記被検出部の検出は前記貫通穴を介して相対する位置に設けられた投光部及び受光部で行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のロータリーエンコーダ。
【請求項４】
前記貫通穴は所定の角度で交差するよう複数設けたことを特徴とする請求項３に記載のロータリーエンコーダ。
【請求項５】
前記被検出部は前記回転軸の軸心が重心となるようにして前記回転軸に複数設けられた凸部であり、前記被検出部の検出は前記凸部を介して相対する位置に設けられた投光部及び受光部で行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のロータリーエンコーダ。
【請求項６】
前記回転軸は少なくとも一部の断面が正多角形に形成され、前記凸部は前記正多角形の角部であることを特徴とする請求項５に記載のロータリーエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸に装着された回転ディスクの装着異常を検出可能なロータリーエンコーダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自己診断機能を備えたロータリーエンコーダとして、例えば特許文献１では、発光素子からの光を回転ディスクのスリットパターンを介して受光素子で受光し、受光素子からエンコーダ信号を取り出すようにしたロータリーエンコーダにおいて、回転ディスクに形成された異常検出用スリットパターンを経た光を異常検出用受光素子で受光して異常検出用信号を出力し、エンコーダ信号と異常検出用信号を比較し、エンコーダ信号に異常が検出された場合にアラーム信号を発生するものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１３９５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のロータリーエンコーダは、同一の回転ディスク上にエンコーダ信号用のスリットパターンと異常検出用スリットパターンが形成され、それぞれのスリットパターンを介して受光される受光素子及び異常検出用受光素子からの信号を比較することでエンコーダ信号の異常を検出することを可能としているが、回転ディクスが装着された回転軸から外れた場合には、回転軸に結合された回転検出対象物の回転に対するエンコーダ信号が異常であることを認識できないことを見出した。
【０００５】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、回転軸に装着された回転ディスクが回転軸から外れた場合、または回転ディスクと回転軸との間にガタが発生したような場合にその異常を検出できるロータリーエンコーダを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のロータリーエンコーダは、発光素子からの光を回転軸に装着された回転ディスクのスリットを介して受光素子で受光し、受光素子で受光された光に基づいてエンコーダパルス信号を出力するロータリーエンコーダにおいて、回転軸の所定の位置に設けられた被検出部を検出し検出信号を出力する位置検出手段を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
上記のように構成されたロータリーエンコーダは、エンコーダパルス信号を出力すると共に回転軸の被検出部を検出すると検出信号を出力する。これにより、先の検出信号が入力されてから後の検出信号が入力される間のエンコーダパルス数を計数することで、その計数値が基準値未満の場合には回転ディスクが回転軸から外れたという異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１、２のロータリーエンコーダの構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１のロータリーエンコーダの制御ブロック図である。
【図３】エンコーダパルス信号と回転軸基準パルス信号の関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２のロータリーエンコーダの制御ブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態３のロータリーエンコーダの要部の断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３のロータリーエンコーダの制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態１について詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態１、２のロータリーエンコーダの構成図を示す。ロータリーエンコーダ１は、回転検出対象物の軸とカップリング（図示しない）で一端部が結合される回転軸２と、回転軸２に対して垂直に装着された円盤状の回転ディスク３と、回転ディスク３に設けられたスリット３ａを挟むように配置された発光素子４及び受光素子５を有している。
【００１０】
また、回転軸２の所定の位置には、被検出部として軸心と直交する貫通穴２ａが設けられ、その貫通穴２ａを介して相対する位置には一対の投光部６と受光部７を有している。さらに、発光素子４、投光部６に対して発光用の電源を供給するともに、受光素子５、受光部７から入力されたアナログ信号を波形整形しパルス信号に変換する制御部１０を備えている。
【００１１】
回転ディスク３には円周方向等間隔に、発光素子４が発光した光を透過させる複数のスリット３ａが形成され、回転軸２の回転により回転ディスク３が回転すると、発光素子４からの光はスリット３ａにより通過、遮断されて受光素子５に入力される。
【００１２】
回転軸２の貫通穴２ａは軸心を直交するように１個又は複数個設けられる。ここで２個の場合には２個の貫通穴２ａが９０度で交差し、３個の場合には３個の貫通穴２ａがそれぞれ６０度で交差するように、複数個の場合にはそれぞれの貫通穴２ａが等角度で交差するように設けられる。回転軸２が回転し、貫通穴２ａと投光部６が対向した時には、受光部７では貫通穴２ａを透過してきた投光部６の光を受光する。
【００１３】
図２にロータリーエンコーダ１の制御ブロック図を示す。制御部１０には、発光素子４、投光部６に対して発光用の電源を供給する電源部１１と、受光素子５で光−電気変換されたアナログ信号を波形整形しディジタルのエンコーダパルス信号１４を出力する第１波形整形部１２と、受光部７で光−電気変換されたアナログ信号を波形整形し、検出信号としての回転軸基準パルス信号１５を出力する第２波形整形部１３を備えている。
【００１４】
第１波形整形部１２から出力されたエンコーダパルス信号１４は、外部の制御装置側で計数されて回転検出対象物の回転位置が算出される。
【００１５】
第２波形整形部１３から出力される回転軸基準パルス信号１５は、貫通穴２ａの数に応じて次のようになる。貫通穴２ａが１個の場合には回転軸２の１／２回転毎に回転軸基準パルス信号１５が出力され、貫通穴が２個の場合には回転軸２の１／４回転毎、貫通穴が３個の場合には回転軸２の１／６回転毎にそれぞれ回転軸基準パルス信号１５が出力される。
【００１６】
外部の装置側では、先の回転軸基準パルス信号１５が入力されてから次の回転軸基準パルス信号１５が入力されるまでの、エンコーダパルス信号１４を計数し、その計数値と基準値との比較を行う。例えば、回転ディスク３のスリット３ａの数が３０００個とすると、貫通穴２ａが１個の場合の基準値は１／２回転分の１５００、貫通穴２ａが２個の場合の基準値は１／４回転分の７５０、貫通穴２ａが３個の場合の基準値は１／６回転分の５００となる。ここで、計数値が基準値と合致しない場合には、外部の装置側では、ロータリーエンコーダ１に何らかの異常が発生したことを検出することができる。例えば、計数値が基準値未満の場合には、回転ディスク３が回転軸２から外れたという判断をすることができる。
【００１７】
図３にエンコーダパルス信号１４と回転軸基準パルス信号１５の関係を示す。この例は回転軸２が等速回転している時のものを示す。回転ディスク３が回転軸２に対して正常に装着している場合には、先の回転軸基準パルス信号１５が入力された時刻Ｔ１から次の回転軸基準パルス信号１５が入力される時刻Ｔ２までに計数されるエンコーダパルス信号１４は基準値となる。同様にして、先の回転軸基準パルス信号１５が入力された時刻Ｔ２から次の回転軸基準パルス信号１５が入力される時刻Ｔ３までに計数されるエンコーダパルス信号１４も基準値となる。
【００１８】
これに対して、回転ディスク３が回転軸２から外れた場合には、エンコーダパルス信号１４は時刻Ｔ３と時刻Ｔ４の間のような波形となる。この時には、先の回転軸基準パルス信号１５が入力された時刻Ｔ３から次の回転軸基準パルス信号１５が入力される時刻Ｔ４までに計数されるエンコーダパルス信号１４が基準値未満となり、時刻Ｔ４時点で回転ディスク３が回転軸２から外れたという判断をすることができる。
【００１９】
以上のように構成されたロータリーエンコーダは、発光素子４からの光を回転軸２に装着された回転ディスク３のスリット３ａを介して受光素子５で受光し、受光素子５で受光された光に基づいてエンコーダパルス信号１４を出力するロータリーエンコーダにおいて、回転軸２の所定の位置に設けられた被検出部を検出し、検出信号を出力する位置検出手段を備えている。
【００２０】
ロータリーエンコーダは、エンコーダパルス信号１４を出力すると共に回転軸２の被検出部を検出すると検出信号を出力する。これにより、先の検出信号が入力されてから後の検出信号が入力される間のエンコーダパルス信号１４を計数することで、その計数値が基準値未満の場合には回転ディスクが回転軸から外れたという異常を検出することができる。
【００２１】
また、被検出部は回転軸２の軸心と直交する貫通穴２ａとし、被検出部の検出は貫通穴２ａを介して相対する位置に設けられた投光部６及び受光部７で行うことができる。これにより、簡易な構成を追加するだけで回転ディスク３が回転軸２から外れたという異常を検出することができる。
【００２２】
また、貫通穴２ａは所定の角度で交差するよう複数設けることもできる。貫通穴２ａを複数設けることにより、回転ディスク３が回転軸２から外れたという異常を検出するまでの時間を短くすることができる。例えば、貫通穴２ａが１個の場合には回転軸２の１／２回転で異常検出できるのに対して、貫通穴２ａが２個の場合には回転軸２の１／４回転、貫通穴２ａが３個の場合には回転軸２の１／６回転と、貫通穴２ａの数に応じて、異常検出できるまでの時間を短くすることができる。
【００２３】
実施の形態２．
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態２について詳細に説明する。実施の形態２のロータリーエンコーダは、実施の形態１のロータリーエンコーダに対して、制御部１０の機能を拡充した制御部１０ａに置き換えたものであり、図１に示す構成は実施の形態１と同じであり構成の説明は省略する。
【００２４】
図４に本発明の実施の形態２のロータリーエンコーダの制御ブロック図を示す。制御部１０ａには、発光素子４、投光部６に対して発光用の電源を供給する電源部１１と、受光素子５で光−電気変換されたアナログ信号を波形整形しディジタルのエンコーダパルス信号１４を出力する第１波形整形部１２と、受光部７で光−電気変換されたアナログ信号を波形整形し、検出信号としての回転軸基準パルス信号１５を出力する第２波形整形部１３と、エンコーダパルス信号１４と回転軸基準パルス信号１５とを入力して異常の有無を判定し、異常有りの時には異常信号１７を出力する異常検知手段としての異常検知部１６を備えている。
【００２５】
この異常検知部１６は、実施の形態１．では外部装置側で処理を行うようにしていたものを制御部１０ａの内部で処理を行うようにしたものである。異常検知部１６では、先の回転軸基準パルス信号１５が入力されてから次の回転軸基準パルス信号１５が入力されるまでの、エンコーダパルス信号１４を計数し、その計数値と基準値との比較を行い、基準値未満の場合には異常信号１７を出力する。
【００２６】
これにより、ロータリーエンコーダが異常信号１７を出力できるようになっているため、外部装置側に異常を検出するための異常検出手段を設ける必要が無くなる。
【００２７】
実施の形態３．
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態３について詳細に説明する。実施の形態３のロータリーエンコーダは、実施の形態１、２のロータリーエンコーダに対して、回転軸２の被検出部を変更した回転軸２０に置き換え、被検出部を検出するための投光部６、受光部７の配置を変更した投光部６ａ、受光部７ａに置き換え、制御部１０ａの構成を一部変更した制御部１０ｂに置き換えたものであり、それ以外の構成は実施の形態１、２と同じであり重複する構成の説明は省略する。
【００２８】
図５に、本発明の実施の形態３のロータリーエンコーダの要部の横断面図を示す。回転検出対象物の軸とカップリング（図示しない）で一端部が結合される回転軸２０の少なくとも一部には、回転軸２０の軸心が重心となるように凸部２０ａ（被検出部）が複数設けられた断面が形成されている。図４では断面が正六角形の例を示している。投光部６ａと受光部７ａは、この断面上で回転軸２０の回転による干渉を受けない位置に対向させ、図５（Ａ）に示すように回転軸２０の回転により凸部２０ａの先端が投光部６ａからの光を遮断する位置に配置されている。投光部６ａから受光部７ａへ向けて発光される光は、凸部２０ａの先端以外では遮断されず、図５（Ｂ）に示すように受光部７ａで受光できるようになっている。
【００２９】
図６に本発明の実施の形態３のロータリーエンコーダの制御ブロック図を示す。制御部１０ｂには、発光素子４、投光部６ａに対して発光用の電源を供給する電源部１１と、受光素子５で光−電気変換されたアナログ信号を波形整形しディジタルのエンコーダパルス信号１４を出力する第１波形整形部１２と、受光部７ａで光−電気変換されたアナログ信号を波形整形し、検出信号としての回転軸基準パルス信号１５を出力する第３波形整形部１８と、エンコーダパルス信号１４と回転軸基準パルス信号１５とを入力して異常の有無を判定し、異常有りの時には異常信号１７を出力する異常検知手段としての異常検知部１６を備えている。ここで第３波形整形部１８は、受光部７ａで光を受けていない時に回転軸基準パルス信号１５を出力するよう、図５に示す第２波形整形部１３とは論理を反転させている。
【００３０】
図６では異常検知部１６を有した制御部１０ｂについて説明したが、これは図２のように、異常検知部１６を設けず、回転軸基準パルス信号１５を直接出力するようにしても良い。
【００３１】
以上のように構成されたロータリーエンコーダは、被検出部は回転軸２０の軸心が重心となるようにして回転軸２０に複数設けられた凸部２０ａであり、被検出部の検出は凸部２０ａを介して相対する位置に設けられた投光部６ａ及び受光部７ａで行う。これにより、回転軸２０に貫通穴を設けることなく被検出部の検出ができる。
【００３２】
また、回転軸２０は少なくとも一部の断面が正多角形に形成され、凸部２０ａは正多角形の角部とすることができる。これにより、凸部２０ａを形成するための加工が容易に行うことができる。また、回転軸２０自身を正多角形の角柱とすれば、加工も不要とすることができる。
【符号の説明】
【００３３】
２  回転軸、２ａ  貫通穴、３  回転ディスク、３ａ  スリット、４  発光素子、５  受光素子、６、６ａ  投光部、７、７ａ  受光部、１０、１０ａ、１０ｂ  制御部、１１  電源部、１２  第１波形整形部、１３  第２波形整形部、１４  エンコーダパルス信号、１５  回転軸基準パルス信号、１６  異常検知部、１８  第３波形整形部、２０  回転軸、２０ａ  凸部
【図１】
2016173238.tif 000003
【図２】
2016173238.tif 000004
【図３】
2016173238.tif 000005
【図４】
2016173238.tif 000006
【図５】
2016173238.tif 000007
【図６】
2016173238.tif 000008