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具有树脂编码盘的光学编码器.pdf

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  • 文档编号:95528
  • 上传时间:2018-01-24
  • 格式:PDF
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN200410043096.6

    申请日:

    2004.04.07

    公开号:

    CN1538148A

    公开日:

    2004.10.20

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    IPC分类号:

    G01D5/34

    主分类号:

    G01D5/34

    申请人:

    发那科株式会社;

    发明人:

    今井圭介; 寺岛洋也

    地址:

    日本山梨县

    优先权:

    2003.04.07 JP 102970/2003

    专利代理机构:

    中国国际贸易促进委员会专利商标事务所

    代理人:

    李勇

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    内容摘要

    一种光学编码器,包含光发射部件;光接收部件;和一个可相对于所述的光发射部件和光接收部件移动的树脂编码盘,这种树脂编码盘在其盘面上包含分别具有互不相同的塑模码型表面的多条轨迹,和形成于彼此并列排列的轨迹之间的局部结构表面区域,局部结构表面区域具有不同于轨迹的塑模码型表面的表面结构。每条轨迹的塑模码型表面都包含有平面表面区域和不规则表面区域,从每条轨迹的延伸方向上看两区域彼此相邻。局部结构表面区域形成于一条轨迹的塑模码型表面的平面表面区域和与这条轨迹并列排列的另一条轨迹的塑模码型表面的不规则表面区域之间。塑模码型表面的不规则表面区域包含有沿预定方向延伸的第一线性结构;而局部结构表面区域包含有第二线性结构,其沿与不规则表面区域的第一线性结构相交的方向延伸。

    权利要求书

    1: 一种光学编码器,包含: 光发射部件; 光接收部件;和 树脂编码盘,其可相对于所述的光发射部件和光接收部件进行移动,所述 树脂编码盘包含具有各不相同的塑模码型表面的多条轨迹,所述轨道轨迹以并 列排列的方式形成于盘的表面并且具有相互一致的延伸方向; 其中所述树脂编码盘包含一个局部结构表面区域,其形成于盘表面上彼此 并列排列的轨迹之间,所述的局部结构表面区域具有不同于所述轨迹的所述塑 模码型表面的表面结构。
    2: 如权利要求1所述的光学编码器,其中所述多条轨迹中每一条轨迹的塑 模码型表面都包含有平面表面区域和不规则表面区域,从各轨迹的延伸方向看 这两个区域彼此相邻;且其中所述局部结构表面区域形成在所述的一条轨迹的 塑模码型表面的所述平面表面区域以及与所述轨迹并列排列的另一条轨迹的所 述塑模码型表面的所述不规则表面区域之间。
    3: 如权利要求2所述的光学编码器,其中所述塑模码型表面的所述不规则 表面区域包含沿预定方向延伸的第一线性结构;且其中所述局部结构表面区域 包含第二线性结构,其沿与所述不规则表面区域的第一线性结构相交的方向延 伸。 4.如权利要求1所述的光学编码器,其中所述树脂编码盘由固化为特定形 状的塑模制品构成,其通过向模具中灌注熔融树脂材料形成;在这个模具中, 从用以形成所述轨道轨迹的所述塑模码型表面的熔融树脂材料流动方向上看, 其中所述的多条轨迹相互以并列排列方式形成。 5、如权利要求4所述的光学编码器,其中所述的局部结构表面区域包含沿 与所述并列排列的轨迹之间的熔融树脂材料所述流动方向相交的方向延伸的线 性结构。 6、一种光学编码器的树脂编码盘,包括: 具有第一塑模码型表面的第一轨迹,其用于将一束光输入转换成第一编码 光输出,所述第一轨迹形成于盘表面; 具有第二塑模码型表面的第二轨迹,其用于将一束光输入转换成不同于所 述第一编码光输出的第二编码光输出,所述第二轨迹以并列排列的方式形成于 所述盘表面且具有与所述第一轨迹相同的延伸方向;和 形成于所述盘表面的所述第一轨迹和第二轨迹之间的局部结构表面区域, 所述局部结构表面区域具有不同于所述第一塑模码型表面和第二塑模码型表面 的表面结构。 7、如权利要求6所述的树脂编码盘,其中所述的每个第一塑模码型表面和 第二塑模码型表面都包含有平面表面区域和不规则表面区域,从所述的每个第 一轨迹和第二轨迹的延伸方向上看两区域彼此相邻;且其中所述局部结构表面 区域形成于所述的第一塑模码型表面的所述平面表面区域和所述第二塑模码型 表面的所述不规则表面区域之间。 8、如权利要求7所述的树脂编码盘,其中所述的每个第一塑模码型表面和 第二塑模码型表面的不规则表面区域都包含沿预定方向延伸的第一线性结构; 且其中所述局部结构表面区包含沿与所述不规则表面区域的第一线性结构相交 的方向延伸的第二线性结构。 9、如权利要求8所述的树脂编码盘,其中所述的第二线性结构沿所述第一 塑模码型表面的平面表面区域的外围延伸。 10、如权利要求6所述的树脂编码盘,所述树脂编码盘由固化为特定形状 的塑模制品构成,其通过向模具中灌注熔融树脂材料形成;在这个模具中,从 用以形成所述第一塑模码型表面和第二塑模码型表面的熔融树脂材料流动方向 上看其中所述的多条轨迹相对于彼此以并列排列方式制成。 11、如权利要求10所述的光学编码器,其中所述局部结构表面区域包含沿 与所述第一轨迹和第二轨迹之间的熔融树脂材料所述流动方向相交的方向延伸 的线性结构。 12、如权利要求6所述的光学编码器,其中所述的局部结构表面区域包含 凹入到所述盘表面中的凹槽。 13、如权利要求6所述的光学编码器,其中所述的局部结构表面区域包含 从所述盘表面突出的凸起。 1
    4: 一种利用熔融树脂材料塑造如权利要求6所述树脂编码盘的模具,其 包含: 形成所述第一轨迹的第一模式区域; 形成所述第二轨迹的第二模式区域,从熔融树脂材料的流动方向上看,所 述第二模式区域被设置在所述第一模式区域的上游;和 形成所述局部结构表面区域的第三模式区域,从熔融树脂材料的流动方向 上看,所述第三模式区域被设置在所述第一模式区域和所述第二模式区域之间。
    5: 如权利要求4所述的光学编码器,其中所述的局部结构表面区域包含沿 与所述并列排列的轨迹之间的熔融树脂材料所述流动方向相交的方向延伸的线 性结构。
    6: 一种光学编码器的树脂编码盘,包括: 具有第一塑模码型表面的第一轨迹,其用于将一束光输入转换成第一编码 光输出,所述第一轨迹形成于盘表面; 具有第二塑模码型表面的第二轨迹,其用于将一束光输入转换成不同于所 述第一编码光输出的第二编码光输出,所述第二轨迹以并列排列的方式形成于 所述盘表面且具有与所述第一轨迹相同的延伸方向;和 形成于所述盘表面的所述第一轨迹和第二轨迹之间的局部结构表面区域, 所述局部结构表面区域具有不同于所述第一塑模码型表面和第二塑模码型表面 的表面结构。
    7: 如权利要求6所述的树脂编码盘,其中所述的每个第一塑模码型表面和 第二塑模码型表面都包含有平面表面区域和不规则表面区域,从所述的每个第 一轨迹和第二轨迹的延伸方向上看两区域彼此相邻;且其中所述局部结构表面 区域形成于所述的第一塑模码型表面的所述平面表面区域和所述第二塑模码型 表面的所述不规则表面区域之间。
    8: 如权利要求7所述的树脂编码盘,其中所述的每个第一塑模码型表面和 第二塑模码型表面的不规则表面区域都包含沿预定方向延伸的第一线性结构; 且其中所述局部结构表面区包含沿与所述不规则表面区域的第一线性结构相交 的方向延伸的第二线性结构。
    9: 如权利要求8所述的树脂编码盘,其中所述的第二线性结构沿所述第一 塑模码型表面的平面表面区域的外围延伸。
    10: 如权利要求6所述的树脂编码盘,所述树脂编码盘由固化为特定形状 的塑模制品构成,其通过向模具中灌注熔融树脂材料形成;在这个模具中,从 用以形成所述第一塑模码型表面和第二塑模码型表面的熔融树脂材料流动方向 上看其中所述的多条轨迹相对于彼此以并列排列方式制成。
    11: 如权利要求10所述的光学编码器,其中所述局部结构表面区域包含沿 与所述第一轨迹和第二轨迹之间的熔融树脂材料所述流动方向相交的方向延伸 的线性结构。
    12: 如权利要求6所述的光学编码器,其中所述的局部结构表面区域包含 凹入到所述盘表面中的凹槽。
    13: 如权利要求6所述的光学编码器,其中所述的局部结构表面区域包含 从所述盘表面突出的凸起。
    14: 一种利用熔融树脂材料塑造如权利要求6所述树脂编码盘的模具,其 包含: 形成所述第一轨迹的第一模式区域; 形成所述第二轨迹的第二模式区域,从熔融树脂材料的流动方向上看,所 述第二模式区域被设置在所述第一模式区域的上游;和 形成所述局部结构表面区域的第三模式区域,从熔融树脂材料的流动方向 上看,所述第三模式区域被设置在所述第一模式区域和所述第二模式区域之间。

    说明书


    具有树脂编码盘的光学编码器

        【发明背景】

        1、技术领域

        本发明涉及一种具有树脂编码盘的光学编码器。

        2、相关技术的描述

        光学编码器通常包括光发射部件、光接收部件和编码盘,编码盘可相对于光发射部件和光接收部件进行移动。编码盘具有用于将由光发射部件发射的光输入转换成输出到光接收部件的编码光输出的码型。这种类型的光学编码器通过光接收部件感测经透射或反射码型转换的编码光输出,从而检测该编码盘地位移并用来检测移动物体的位置和速度。

        例如,未审查的公开号为第11-287671号(JP11-287671A)的日本专利公开文件披露了一种带有编码盘的光学编码器,这种编码盘在其一面上具有多条彼此码型不同的轨迹。编码盘的这些轨迹的码型表面各不相同,用以将光输入分别转换成各不相同的编码光输出,并且这些轨迹以并列排列(例如同心排列)的方式形成在编码盘的表面上,具有相互一致的延伸方向。每条轨迹的码型表面都含有一个平面区域和一个不规则的表面区域,从轨迹的延伸扩展方向上看这两个区域彼此相邻。

        编码盘通常以这样一种方式制成,即在玻璃盘表面上沉积金属涂层,如铬涂层,以提供亮/暗码型。另一方面,由树脂或塑料材料制作编码盘(作为本申请的树脂编码盘的参照)是已知的,它因喷射模塑技术的应用具有低成本大规模生产的优点。

        为了在树脂编码盘上形成上述码型表面,常规的操作是在用以由熔融树脂材料塑造树脂编码盘的模具的塑造表面上加工或形成模型区域,即相应的平面区域和不规则的表面区域,该模具用来将熔化的树脂物塑造树脂编码盘和并将塑模表面的形状转印到树脂材料上。但是,树脂材料在熔融状态下流动性低,当施加到熔融树脂材料上的充模压力不足时,模具的塑模表面的形状就可能无法准确地转印在树脂材料上。

        例如,若在不规则表面区域里含有V形槽阵列时,则熔融树脂材料沿各个V形槽的纵向方向流入模具。关于这一点,从熔融树脂材料的流动方向上看,若一个轨迹的不规则表面区域与另一轨迹的平面区域并列排列,则流动着的熔融树脂材料的充模压力可能会在不规则表面区域和平面区域之间的交界部分有局部波动,这可能导致形成不完整的V形槽。

        若制成的这种树脂编码盘的轨迹的码型不完整,则光学编码器的检测准确性将受影响。

        【发明内容】

        本发明的目的是提供一种具有树脂编码盘的光学编码器,其中轨迹码型的模塑准确度提高了,且因而可以确保获得所需要的检测精度。

        为达到上述目的,本发明提供了一种光学编码器,其包含光发射部件、光接收部件和树脂编码盘,树脂编码盘可相对于光发射部件和光接收部件移动,该树脂编码盘包括多条模塑码型表面各不相同的轨迹,该轨迹以一种并列排列且延伸方向相互一致的方式形成于编码盘表面;其中树脂编码盘包括形成于编码盘表面相邻两个轨迹之间的局部结构表面区域,该表面结构区域具有不同于这些轨迹的塑模码型表面的结构。,

        在上述的光学编码器中,多条轨迹中的每条轨迹的模塑码型表面都可包括有平面表面区域和不规则表面区域,从每条轨迹的延伸方向上看这两个区域彼此相邻;并且可在一条轨迹的模塑码型表面的平面表面区域和与该条轨迹并列设置的另一条轨迹的模塑码型表面的不规则表面区域之间形成局部结构表面区域。

        在这种结构当中,塑模码型表面的不规则表面区域可包括沿预定方向延伸的第一线性结构;而局部结构表面区域可包括沿着与不规则表面区域的第一线性结构相交叉的方向延伸的第二线性结构。

        若树脂编码盘是由将熔融树脂材料浇注到模具中而后固化成特定形状形成的模塑制品构成时,则可以沿熔融树脂材料在模具中的流动方向形成彼此并列排列的轨迹,以形成轨迹的塑模码型表面。

        在此情形下,这个局部结构表面区域可包含这样一种线性结构,其沿着与并列排列的两个轨迹之间的熔融树脂材料的流动方向相交叉的方向延伸。

        本发明还提供了一种光学编码器树脂编码盘,其包含具有第一塑模码型表面的第一轨迹,用于将光输入转换 成笫一编码光输出,第一轨迹形成在表面上;具有第二塑模码型表面的第二轨迹,用于将光输入转换成不同于第一编码光输出的第二编码光输出,第二轨迹以并列排列且与第一轨迹延伸方向相同的方式形成于盘的表面上;以及形成在第一和第二轨迹之间的盘表面的局部结构表面区域,局部结构表面区域具有不同于第一和第二塑模码型表面的表面结构。

        在上述树脂编码盘中,每个第一和第二塑模码型表面都含有平面表面区域和不规则表面区域,从每个第一轨迹和第二轨迹的延伸方向上看这两个区域彼此相邻;并且在第一塑 模码型表面的平面表面区域和第二塑模码型表面的不规则表面区域之间形成有局部结构表面区域。

        在这种结构中,第一和第二塑模码型表面中每一个的不规则表面区域都包含有沿预定方向扩展的第一线性结构;而局部结构表面区域包含有沿着与不规则表面区域的第一线性结构相交方向延伸的第二线性结构。

        第二线性结构可沿第一塑模码型表面的平面表面区域的边缘延伸。

        若树脂编码盘是由将熔融树脂材料浇注到模具中而后固化成特定形状形成的模塑制品构成时,则可以沿熔融树脂材料在模具中的流动方向形成彼此并列排列的第一轨迹和第二轨迹,以形成第一塑模码型表面和第二塑模码型表面。

        在此情形下,这个局部结构表面区域可包含这样一种线性结构,其沿着与第一轨迹和第二轨 迹之间的熔融树脂材料的流动方向相交叉的方向延伸。

        这个局部结构表面区域可包含有凹入盘表面的凹槽。

        可选择地,这个局部结构表面区域包含有从盘表面突出的凸起。

        如上所述,本发明还提供了一种用熔融树脂材料塑造树脂编码盘的模具,其包含有形成第一轨迹的第一模式区域;形成第二轨迹的第二模式区域,从熔融树脂材料的流动方向上看这个第二模式区域被设置在第一模式区域的上游;以及一个形成局部结构表面区域的第三模式区域,从熔化的树脂物的流动方向上看这个第三模式区域被设置在第一和第二模式区域之间。

        【附图说明】

        通过下文参照附图所做的优选实施例描述,本发明上述或其他的目的、特征和优点将更加清楚,附图中;

        图1是一幅典型示意图,显示了根据本发明的光学编码器的结构;

        图2A是一幅平面示意图,显示了根据本发明的一个实施例的树脂编码盘的主要部分;

        图2B是沿图2A中IIb-IIb线剖切的截面图;

        图3A是一幅示意透视图,显示了塑造图2A中树脂编码盘的模具的主要部分;

        图3B是一幅显示图3A中模具连同注入其中的熔融的树脂材料的示意透视图;

        图4A是一幅截面示意图,解释了图3A中的模具的树脂流动模式;

        图4B是一幅截面示意图,作为一个比较例子解释了模具中的树脂流动模式;

        图5A和5B是所述树脂编码盘的光学编码原理的截面示意图;

        图6是一幅平面示意图,作为比较例子显示了树脂编码盘的主要部分;

        图7A是一幅平面示意图,作为另一个比较例子显示了用于塑造树脂编码盘模具的主要部分;

        图7B是沿图7A中VIIb-VIIb线的截面图;

        图7C是沿图7A中VIIc-VIIc线的截面图;

        图7D是一幅放大的截面图,显示了图7A的模具中塑造的树脂编码盘的一部分;

        图8A是一幅透视示意图,显示了图7A的模具的主要部分;

        图8B是一幅显示了图8A中模具的示意透视图,带有熔化的树脂物灌注在该模具中;

        图9A是一幅平面示意图,显示了塑造图6的树脂编码盘的模具的主要部分;

        图9B是沿图9A中IXb-IXb线的截面图;

        图9C是沿图9A中IXc-IXc线的截面图;

        图9D是沿图9A中IXd-IXd线的截面图;

        图9E和9F是显示了图6中树脂编码盘的一部分的放大截面图;

        图10A是显示了图9A中模具的主要部分的透视示意图;

        图10B是显示了图10A中模具的主要部分的透视示意图,带有熔化的树脂物灌注在该模具中;以及

        图11A和11B是作为比较例子解释了树脂编码盘的漏光。

        【具体实施方式】

        参照附图,本发明的实施例在下面详细描述。在附图中相同附图标记表示相同或相近的部件。

        首先,参照图5A和5B,将在下面说明在常规的光学编码器中的树脂或塑料编码盘的光学编码原理。图5A总体上显示了一个透光的树脂编码盘101a。图5B总体上显示了一个不透光的树脂编码盘101b。

        显示在图5A中的树脂编码盘101a在其表面上(在本申请中称为盘表面)具有的塑模码型表面由平面表面区域111a和不规则表面区域112a组成,后者含有V形槽排列,且利用不规则表面区域112a对光的反射对光进行编码。例如,当透射光用作编码光输出时,如图所示,沿盘表面法线方向入射的来自光发射部件(未示出)的光“L”透射穿过编码盘的平面表面区域111a部分,而在不规则表面区域112a则被反射,因此光接收部件(未示出)感测平面表面区域111a为亮区而不规则表面区域112a为暗区。与此相反,当反射光用作编码光输出时,则光接收部件感测平面表面区域111a为暗区而不规则表面区域112a为亮区。因此,这个平面表面区域111a和不规则表面区域112a组成了含有明暗对比模式α、β、γ的塑模码型表面。

        显示在图5B中的树脂编码盘101b在其表面上具有一个含平面表面区域111b和不规则表面区域112b的塑模码型表面,后者含有V形槽排列,这个塑模码型表面涂敷一层反射膜114,并且利用平面表面区域111b和不规则表面区域112b以各种反射方向反射光对光进行编码。例如,当光接收部件(未示出)位于光发射部件(未示出)关于盘表面法线的相对一侧时,来自光发射部件的一束光“L”以预定角度入射到盘表面,如图所示,在平面表面区域111b光“L”被反射到光接收部件,而在不规则表面区域112b光“L”被反射到光发射部件,因此光接收部件感测到的平面表面区域111b为亮区而不规则表面区域112b为暗区。因此,这个平面表面区域111b和不规则的表面区域112b细成了含有明暗对比模式α、β、γ的塑模码型表面。

        图6作为与本发明的比较例子,显示了圆盘形树脂编码盘101的塑模码型表面的一部分。在这个树脂编码盘101中,多条轨迹102、103具有相互不同的分辨率,以同心排列的方式形成于盘的表面上。具有较低分辨率的轨迹102具有一个包含平面表面区域113和不规则表面区域112的塑模码型表面,它们可选择地沿圆周方向以预定的模式节距设置。具有较高分辨率的轨迹103具有一个包含平面表面区域111和不规则表面区域112的塑模码型表面,它们可选择地沿圆周方向以预定的模式节距设置,该预定模式节距比轨迹102中预定模式节距更短。这样,轨迹分辩率取决于塑模码型表面上的模式节距。在这个例子中,不规则表面区域112由沿半径方向延伸的多个V形槽组成。

        图6中显示的树脂编码盘102的塑模码型表面是通过在利用熔融树脂材料用以塑造树脂编码盘101的模具的塑造表面上的塑模区加工,并将塑造表面的形状转印到树脂材料上而制成的,所述塑模区是相应于不规则表面区域112和平面表面区域111、113而进行加工的。关于这一点,轨迹102、103的不规则表面区域112包含一个在这两个轨迹区域内连续扩展延伸的V形槽阵列。因此,在塑模过程中,如图6中箭头“P”所示,这些熔融树脂材料分别沿相应于不规则表面区域112的V形槽的径向方向流入模具中,即从树脂编码盘101的中心流动方向外周(例如,在树脂编码盘的半径方向上)。

        接下来,参考图7A到7D及8A到8B,这种只含一种轨迹103的树脂编码盘101的塑模码型表面的塑模过程将在下面通过例子进行描述。

        模具120在塑模表面120a上具有一个模式区域,模式区域包含用以形成平面表面区域111的平面成型部分121和用以形成不规则表面区域112(图7A)的V形槽阵列成型部分122。当将模具120及与之配对使用的模具124(图7B,7C)结合起来并且例如用一台喷射模塑机将熔融树脂材料灌注进模具120和124之间的空腔时,熔融树 脂材料将沿相应于各自V形槽的径向“P”方向流入V形槽阵列成型部分122,以形成不规则表面区域112(图7D,8A,8B)。

        下一步,参考图9A到9F及图10A到10B,将在下面对具有如上所述模式节距不同的两条轨迹102、103的树脂编码盘101的塑模码型表面的塑模过程进行描述。

        模具120在塑模表面120a上具有一个模式区域,模式区域包含用以形成平面表面区域111的平面成型部分121、用以形成不规则表面区域112(图7A)的V形槽阵列成型部分122、以及用以形成平面表面区域113(图9A)的平面成型部分123。当将模具120及与之配对使用的模具124(图9B,9C,9D)结合起来并且例如用一台喷射模塑机将熔融树脂材料灌注进模具120和124之间的空腔时,熔融树脂材料将沿相应于各自V形槽的径向“P”方向流入V形槽阵列成型部分122,从而形成不规则表面区域112,且因此熔融树脂材料流入处在轨迹103的V形槽阵列成型部分122下游(从树脂流动方向看)的平面成型部分123,从而形成平面表面区域113(图9E,9F,10A,10B,)。就此而论,平面成型部分123的体积比每个在V形槽阵列成型部分122中的V型凹槽体积要大,结果当熔化的树脂物从V型槽部件122流入面成型部分123的瞬时,熔融树脂材料的充模压力降低了。

        平面成型部分123中的这种树脂压力减小可能会影响位于上游的V型槽阵列成型部分122的树脂压力,并且熔融树脂材料可能无法充分地注满V型槽阵列成型部分122,这将导致模压区域的形状不能完全转印到树脂材料上。在这样一种情形下,如图10B所示,在不规表面区域112的V型槽阵列中,塑模树脂编码盘101将沿脊线设置圆角“H”。

        关于这一点,如图11A所示,在这个实例中树脂材料被完全注入相应于这个树脂编码盘101的不规则表面区域112中的V形槽阵列的脊线部分中,如图5A所示,入射光L在不规则表面区域112被完全反射,因此当利用透射光作为编码光时不规则表面区域112被确定地感测为暗区。与此相反,如图11B所示,在这个实例中树脂材料没有被完全注入相应于这个树脂编码盘101的不规则表面区域112中的V形槽排列的脊线部分中,入射光L的一部分L`通过不规则表面区域112透射而出,因此当利用透射光作为编码光时,通过不规则表面区域112得到的暗区的光屏蔽功能被劣化了。

        像这样在不规则表面区域112中的光屏蔽功能的变化将导致与平面区域111的对比度的变化。因此,如果在树脂编码盘的塑造加工中树脂材料的塑造表面的形状是不均衡转印得到的,则光学编码器在检测过程中插值精度将受影响,且因此例如树脂编码盘在特定位置(或角度)上的插值误差局部增大有可能会到影响光学编码器的检测精度。

        现在参考图1,描述依据本发明的光学编码器10的基本结构。

        光学编码器10包含光发射部件12、光接收部件14和树脂编码盘16,树脂编码盘16可相对光发射部件12和光接收部件14(沿箭头M所示的方向)进行移动。这个树脂或塑料编码盘16包含分别拥有彼此不同的塑模码型表面18、20的多条轨迹22、24,其分别将从光发射部件12发射的光输入转换成各种编码光输出输出到光接收部件14,这些具有相同延伸方向的轨迹22、24以一种并列排列的方式形成于盘的表面。这种树脂编码盘16还包含形成于盘表面16a上的局部结构表面区域26,其位于彼此并列排列的轨迹22、24之间。该局部结构表面区域26拥有的表面结构不同于轨迹22、24的塑模码型表面的表面结构。应当注意的一点是,本申请中的术语“结构表面”意思是指各种包含不规则物如槽、凸缘等等的不规则或具有某种结构的表面。

        在具有上述结构的光学编码器10中,在接下来所述的树脂编码盘的塑模过程中,在模具中流动的熔融树脂材料将在局部结构表面区域26产生有目的意图的局部压力变化。因此,用以形成与局部结构表面区域26相邻的轨迹22、24的塑模码型表面18、20的熔融 树脂材料 的填充条件诸如充模压力在各塑模码型表面18、20中是均匀分布的,所述填充条件会影响树脂材料在模具中的流动方式,因此可以有效减小模具塑造表面的转印不均匀度,否则充模压力波动将会引致转印不均匀。结果,在树脂编码盘16里的各个轨迹22、24的塑模码型表面18、20的塑造精度提高了,塑模码型表面18、20的对比度均匀了,且因此消除了影响光学编码器在检测过程中的插值梢度的不良因素,因此可以稳定地确保光学编码器10的所需检测精度。

        上述的局部结构表面区域26可包含下面描述的各种表面结构,局部结构表面区域26还不限于设置在所述并列排列的两个轨迹22、24之间的位置,但在塑模过程中沿熔融树脂材料的流动方向上看,至少设置在一个轨迹的上游和下游侧的一侧,最好是两侧。树脂编码盘16的原料可以是一种透明的树脂,或是不透明的树脂。

        在上述结构中,轨迹22、24的每个塑模码型表面18、20包含有平面表面区域28、30和不规则表面区域32、34,从每个轨迹的延伸方向上看这两个区域彼此相邻。轨迹22的塑模码型表面18以这样一种方式设置构成,沿轨迹22的扩延伸方向可选择地以预定模式节距设置平面表面区域28和不规则表面区域32,轨迹24的塑模码型表面20以这样一种方式设置构成,沿轨迹24的延伸方向可选择地以比轨迹22的更短的预定模式节距设置平面表面区域30和不规则表面区域34。因此,在所述的结构中,轨迹24具有比轨迹22更高的分辨率。而且,这种局部结构表面区域26形成在轨迹22的塑模码型表面18的比较宽的平面表面区域28和轨迹24的塑模码型表面20的比较窄的不规则表面区域34之间。

        根据上面的结构,在树脂编码盘16的塑模过程中,可以避免在模具中用以形成一轨迹22中比较宽的平面表面区域28的熔融树脂材料流影响用以形成另一轨迹24中比较窄的不规则表面区域34的熔融树脂材料流,下面将对此具体描述说明。

        根据本发明的一个实施例,图2A和2B显示了为形成轨迹22的塑模码型表面的圆盘形树脂编码盘40的一部分。这种树脂的或塑料的编码盘40的结构适于构成旋转编码器,并且包括具有互不相同的分辨率的多条轨迹42、44,多条轨迹42、44按同心排列且沿旋转轴(未示出)呈环状地分别延伸形成于盘表面40a上的方式设置。具有较低分辨率的第一轨迹42具有第一塑模码型表面50,用以将光输入转换成第一编码光输出,第一塑模码型表面50包含有平面表面区域46和不规则表面区域48,两者可选择地以预定模式节距沿圆周分布。具有较高分辨率的第二轨迹44具有第二塑模码型表面56,用以将光输入转换成第二编码光输出,第二塑模码型表面56包含有平面表面区域52和不规则表面区域54,两者可选择地以比第一轨迹42的更短的预定模式节距沿圆周分布。

        树脂编码盘40还包括形成于盘表面40a上的在第一和第二轨迹42、44之间的局部结构表面区域58。局部结构表面区域58具有一个不同于第一和第二塑模码型表面50、56的表面结构。

        第一和第二塑模码型表面50、56中每一个的不规则表面区域48、54都包含沿预定方向(在实施例中是一种环状方向)扩展的第一线性结构60。在所述实施例中,每个不规则表面区域48、54都包含有多个在圆周方向上以细小节距并列排列的第一线性结构60,在第一和第二塑模码型表面50、56中的各个第一线性结构60在径向上彼此正对对准。局部结构表面区域58包含有第二线性结构62,第二线性结构62沿着与第一线性结构60的各不规则表面区域48、54相交叉的方向(在所述实施例中是指垂直交叉)延伸。应当注意的是每个不规则表面区域48、54都是由一个或多个第一线性结构60组成的,每个第一线性结构60都是由盘表面40a的V形凹槽或V形凸起组成的。同样,局部结构表面区域58可由一个或多个第二线性结构62组成。

        具有上述塑模码型表面结构的树脂编码盘40是固化为特定形状的塑模制品,是通过将熔融树脂材料灌注到模具中形成的。从模具中熔融树脂材料流动方向“P”来看第一和第二轨迹42、44彼此并列排列,从而形成第一和第二塑模码型表面50、56。关于这一点,在模具中的熔融树脂材料的流动方向“P”是根据第一线性结构60的延伸方向确定的,第一线性结构60构成了第一和第二塑模码型表面50、56的不规则表面区域48、54,在所述实施例中,它是从树脂编码盘中心到外周的半径方向。构成局部结构表面区58的第二线性结构62沿着与熔化树脂物的流动方向“P”相垂直的圆周方向延伸,并位于处在树脂流动方向下游的第一轨迹42和处在树脂流动方向上游的第二轨迹44之间。

        局部结构表面区域58可形成于第一和第二轨迹42、44之间,环状地分布在沿树脂编码盘的整个圆周或只分布在所希望角度范围内的圆周。当然,较为有利的做法是至少在沿处于树脂流动方向下游的第一塑模码型表面50的平面表面区域46的外围段延伸布置局部结构表面区域58。依据这种安排,在半径方向上并列排列在第一和第二塑模码型表面50、56之间,从树脂流动的观点看,使得位于树脂流动方向上游的相对较窄的不规则表面区域54被局部结构表面区域58从位于树脂流动方向下游的相对较宽的平面表面区域46充分分离。结果,在树脂编码盘40的塑模加工的模具中,可以阻止为形成与第一轨迹42的相对较宽平面表面区域46的熔融树脂材料的流动不受为形成与第二轨迹44相对较窄不规则表面区域54的熔融树脂材料的影响。

        应当指明的是,局部结构表面区域58的第二线性结构62的延伸方向并不限于与树脂流动方向“P”相垂直的方向,假设局部结构表面区域58并不影响位于局部结构表面区58两侧的第一和第二轨迹的光编码功能,相对于树脂流动方向“P”的交叉夹角也可以是除了直角之外的任何一个特定角度。关于这一点,如果在第一和第二轨迹42、44之间环向延伸的局部结构表面区域58之第二线性结构62对入射到轨迹42、44上的光线具有光阻断作用,则第一和第二轨迹42、44的光编码相互影响将被消除。同样,较为有利的做法是从塑模过程中的熔融树脂材料流动方向“P”来看,在一个轨迹(图中的第二轨迹44)上游和下游的两侧设置局部结构表面区域58。而且,在具有三条或更多条含有彼此不同塑模码型表面的轨迹的编码盘中,从树脂流动方向上来看,在每个轨迹的上游侧和下游侧中的至少一侧设置这种局部结构表面区域。

        这种局部结构表面区域58可包含在盘表面40a上的凹槽。在这个实施例中局部结构表面区域58包含第二线性结构62,这种槽可以是一种V形槽(图2B)、一种梯形槽、一种圆形槽等等。同样,这种槽并不局限于线性结构,它可以是分散排列的槽,如一种凹陷。作为选择,局部结构表面区域58可包含突出盘表面40a的一种凸块。在这个实施例中,这种局部结构表面区域58包含第二线性结构62,这种凸块可以是一种V形脊、一种梯形脊、一种圆形脊等等。同样,这种凸块并不局限于线性结构,它可以是分散排列的凸块,如一种隆起。

        这种局部结构表面区域58的设置是为了引起模具中熔融树脂材料流动中的有目的意图的局部压力变化,并且可以在树脂编码盘40塑模过程中,树脂流动方向不是从中心到圆周外面的方向时将局部结构表面区域58设置在树脂流动通道的所希望的位置上。与之类似地,当局部结构表面区域58包含第二线性结构62时,第二线性结构62可以沿着与塑模过程各种树脂流动方向相交叉的各种方向延伸。

        这样,如果局部结构表面区域58具有能引起模具中熔融树脂材料流动压力产生有意局部变化的表面结构和/或位置配置,则这种与局部结构表面区域58相邻的笫一和第二轨迹42、44中形成塑模码型表面50、56的熔融树脂材料的充模条件诸如充模压力在各塑模码型表面50中是一致的,充模条件明显影响模具中树脂物的流动方式,因此可以有效地减少模具的塑造表面在转印性方面的不均衡问题,否则充模条件波动将引致转印不均衡问题。结果,在树脂编码盘40里的第一和第二轨迹42、44的塑模码型表面50、56的塑造精度被提高,因此这可以稳定地确保光学编码器的所需检测精度。

        图3A和3B示意性地显示了上述用来塑造树脂编码盘40的模具70的主要部分。在它的塑造表面70a,这种模具拥有形成树脂编码盘40第一轨迹42的第一模式区域72;形成树脂编码盘40第二轨迹44的第二模式区域74,从熔化树脂物的流动方向“P”上看,第二模式区域74被设置在第一模式区域72的上游;并且形成树脂编码盘40的局部结构表面区域58的第三模式区域76,从熔化树脂物的流动方向“P”上看,第三模式区域76被设置在第一模式区域72和第二模式区域74之间。从熔融树脂材料的流动方向“P”上看,形成局部结构表面区域58的第三模式区域76被设置在第二模式区域74的上游一侧。

        在模具70中,第一模式区域72包含形成第一轨迹42平面表面区域46的平面成形部分78;第二模式区域74包含形成第一轨迹44不规则表面区域54的V形槽阵列成形部分80;和每个第三模式区域76包含形成局部结构表面区58的横向纹槽成形部分82。为便于理解,在图3A和3B中,在树脂编码盘40的第二轨迹44的不规则表面区域54内,这种V形槽阵列成形部分80只有通过为形成V形槽阵列的底部的一个底部成形部分80a及为形成V形槽排列的脊部的两个脊部成形部分80b来表示。然而,这种V形槽阵列成形部分80事实上是由两个以上的底部成形部分80a和脊部成形部分80b组成的,它们彼比可选择地排列。类似地,这种横向纹槽成形部分82只有通过在树脂编码盘40的局部结构表面区域58内为形成V形槽脊部的一个脊部成形部分82a显示,但事实上是由两个以上的底部成形部分(未示出)和脊部成形部分82a组成,它们彼此可选择地排列。关于这一点,横向纹槽部件82的脊部成形部分82a的深度“h”可以随意确定,可以比V形槽阵列成形部分80的脊部成形部分80b的深度更深或更浅。同样,为了简化,为形成第一轨迹42的不规则表面区域48的V形槽阵列部分没有说明。

        当模具70和与之相对的模具(未示出)结合,并且例如用一台喷射模塑机将熔化的树脂物灌注进这些模具之间的空腔时,熔融树脂材料将沿相应于各自V形槽的径向P方向流入V形槽阵列部分80,目的是形成不规则表面区域54,和接下来从树脂流动方向上看,熔融树脂材料流入位于V形槽阵列成形部分80的下游的平面成形部分78中,目的是形成平面表面区域46。在这个周期中,充模压力被完全地作用于V形槽阵列成形部分80的脊部成形部分82a中,目的是在其中充满树脂材料。

        在熔融树脂材料从V形槽阵列成形部分80流入平面部件78之前,熔融树脂材料的压力在与V形槽阵列成形部分80正交的横向纹槽成形部分82处被局部地改变。从树脂的流动方向上看,像这样在饱和压力中的局部变化本质上阻碍了在两侧中产生局部压力变化部分的熔化树脂物之间压力的相互影响。特别是,在所述结构中,从树脂流动方向P上看,这种V形槽阵列成形部分80被设置在上游和下游侧的两个横向纹槽成形部分82之间,这样V形槽阵列成形部分80中的饱和压力事实上仅仅通过横向纹槽成形部分82的结构可以确定。结果,它可以去除在压力方面变化的影响,在熔化树脂物沿V形槽阵列成形部分80流动中,该压力产生于熔化树脂物流进V形槽阵列成形部分80下游排列的平面部件78中。

        下一步,参考图4A和4B,在模具70和对比示例模具120(图10A)中的熔融树脂材料的流动方式将被相互比较进行描述。

        如图4A所示,在模具70中,在树脂流动方向上V形槽阵列成形部分80的两侧都设置了这种横向纹槽成形部分82,这样,即使当相对较宽平面成形部分78被安排在下游侧,其可以充当树脂贮存池,这种熔融树脂材料沿V形槽排列阵列成形部分80的流动不受平面成形部分78的影响,而且这样能将两个横向纹槽成形部分82之间的压力在总体上维持在平均水平,这导致了统一的充模压力。结果,在V形槽排列阵列成形部分80中,具有高精确度的不规则表面区域54被塑造,与没有在下游侧安排平面成形部分的实例相似。关于这一点,虽然随饱和压力的减小,横向纹槽成形部分82可能对沿V形槽阵列成形部分80流动的熔融树脂材料有轻微的影响,但是这种用于模具70塑造表面70a的转印图形的性质被完全改善,原因是由于平面成形部分78使压力减少的显著影响被完全消除。

        与之相反的是如图4B所示,当熔融树脂材料流进安排在树脂流动方向下游侧的平面成形部分123时,它会依次引起V形槽阵列成形部分122的压力减少,这种瞬时产生的压力的减少将影响沿V形槽排列成形部分122流动的熔化树脂物。结果,在这种与平面成形部分123位置一致的V形槽排列成形部分122内引起了用于模具70塑造表面70a的转印图形的不平衡性。

        尽管已经参考优选实施例对本发明进行了描述,但本领域的技术人员将可领悟到,在不背离下述权利更求的范围与梢神的情况下,可以对其进行变化和修改。

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    具有 树脂 编码 光学 编码器
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