エンコーダ特集

Chapter 1
エンコーダとは？

1. はじめに

エンコーダとは、機械的な位置の変化や方向・角度を検出し、電気信号に変換して出力するセンサです。

エンコーダの名称は「encode＝符号化する」が由来であり、角度や位置変位の符号化、すなわちパルス信号に変換することを表しています。エンコーダの種類には、回転の角度や方向を検出するロータリエンコーダと直線の位置や移動量を検出するリニアエンコーダなどがあります。さらに、ロータリエンコーダには、インクリメンタルタイプとアブソリュートタイプがあり、インクリメンタルタイプは回転量に応じた信号を出力し、アブソリュートタイプは回転した絶対位置の信号を出力します。

－ Contents －
1. エンコーダとは？
(1) はじめに
(2) ロータリエンコーダの原理
・光学式エンコーダ
・磁気式エンコーダ
・インクリメンタルタイプ
2. エンコーダ事業の紹介
(1) 事業の変遷
(2) 特長・強み
(3) アプリケーション (用途例)

2. ロータリエンコーダの原理

ロータリエンコーダには、光学式と磁気式のエンコーダがあります。光学式エンコーダは、発光素子からの光束を回転ディスクと固定ディスクに等間隔に刻まれたスリットを通して、受光素子で光束を感知させます。この受光素子で感知した光信号を電気信号に変換し、近似正弦波や矩形波で出力します。

また、光学式エンコーダには、透過型と反射型の2つの方式があります。

光学式エンコーダ

Ⅰ. 透過型ロータリエンコーダ

透過型は、発光素子からの光束を回転ディスクのスリットの通過有無を受光素子で検出します。。この回転ディスク分解能に合わせた数のスリットが放射状に空けられています。

Ⅱ. 反射型ロータリエンコーダ

反射型は、発光素子からの光束をシリンドリカルレンズ及びプリズムからなる回転ディスクに反射させ受光素子で感知する方式で製品の小型化が容易になります。これら光学式は高精度と高分解能、更に磁界の影響を受けにくいという特長があります。
さらに、反射型を発展させた結合型エンコーダがあります。こちらは、非球面レンズ及びプリズムからなる透明な樹脂モールド部品 (ルーフプリズム) を採用しています。発光素子と受光素子は同一基板に搭載され、回転スリットを挟んだ反対側にルーフプリズムが固定されています。ルーフプリズムは発光素子に照らされたスリット像を受光素子側に結像します。この像は回転スリットと同一面に結像され通常のエンコーダの固定スリットと同じように働きます。また、回転スリッ

さらに、反射型を発展させた結合型エンコーダがあります。こちらは、非球面レンズ及びプリズムからなる透明な樹脂モールド部品 (ルーフプリズム) を採用しています。発光素子と受光素子は同一基板に搭載され、回転スリットを挟んだ反対側にルーフプリズムが固定されています。ルーフプリズムは発光素子に照らされたスリット像を受光素子側に結像します。この像は回転スリットと同一面に結像され通常のエンコーダの固定スリットと同じように働きます。また、回転スリットの回転に伴い像は逆方向に回転します。そして、回転スリットのスリットと結像されたスリットの像が重なると、受光素子が光信号を検出します。
像が逆方向に回転するため、回転スリットに500本のスリットを形成すると、2倍の1000P/Rの信号を得ることができ、小型で高分解能が実現できます。また、固定スリットが不要になるので、回転スリットと固定スリットのギャップ調整も必要なくなり、より信頼性の高いエンコーダが可能となります。

磁気式エンコーダ

磁気式エンコーダは、外周にN極とS極を交互に着磁した回転ディスクの磁極の変化を磁気抵抗素子(MR素子)で感知させ電気信号に変換し、矩形波で出力します。特長は、小型軽量で発光素子がないため、消費電力が光学式に比べて小さくなります。

インクリメンタルタイプ

インクリメンタルタイプのロータリーエンコーダには、A相やB相, Z相の出力があります。A相の出力は、シャフトの動作前から動作後の回転角度を表します。B相は、A相に対して一定の位相差を持った信号で、シャフトの回転方向を検知するために使用します。(具体的には、B相のパルスエッジにおけるA相の信号レベルによって、通常、回転方向を検知します。)

Z相は、シャフトの1回転に1パルスだけ出力させる信号で、リセット信号、スタート信号として使用します。当社のロータリーエンコーダでは、シャフトをCW回転させた時、Z相が “1(High)” の間にB相の立上りが１箇所だけあります。従いまして、理想的な基準位置出力は、CW回転の時、Z相とB相の立上りの「AND」を取ることによって得られます。(CCW回転時ではZ相とB相の立下り)

Chapter 2
エンコーダ事業の紹介

1. 事業の変遷

当社のエンコーダ事業は、過去は当社がマーケティング・販売を担い、グループ会社である日本電産コパル株式会社で開発設計・製造を担っていましたが、2019年 1 月、当社は同機能を同社より譲り受け、、晴れて製販一体の完全事業化を果たしました。これを機に、当社では、センシング事業の拡大に資するポテンショメータを含めたポジションセンシングという新たな領域に積極果敢に挑戦しております。以下、当社エンコーダ事業の変遷概略になります。

1979年	磁気記録装置のテープ速度制御用として、光学式ロータリエンコーダ RE20 を開発	磁気記録装置のテープ速度制御用として、光学式ロータリエンコーダ RE20 を開発
1986年	1986年	設定用ロータリエンコーダ RES20、防滴ロータリエンコーダ REW45 を発売
1988年	矩形波出力のロータリエンコーダ RE30D を発売	矩形波出力のロータリエンコーダ RE30D を発売
1989年	1989年	クリック付設定用ロータリエンコーダ REC20 を発売
2015年	ジョイスティックエンコーダ CJ25 を発売	ジョイスティックエンコーダ CJ25 を発売
2019年	2019年	日本電産コパル株式会社より、開発設計/製造の機能を継承 [※製販一体による完全事業化]

2. 当社エンコーダの特長・強み

当社のエンコーダは、インクリメンタルタイプの小型ロータリーエンコーダに特化しております。
設定用のロータリエンコーダは、光学式のほか磁気式もあり、スイッチ機能の有無、クリックの有無、さらにはパネル防水仕様などバリエーション豊富に、お客様の使い方に合わせた各種製品をご用意しております。サーボ用ロータリエンコーダは、光学式でφ12mmからφ30mmまでのサイズを取り揃え、小型、軽量を特長として、ローコストタイプから高分解能品までラインアップしております。