CN102680008B - 提高了对振动或冲击的耐久性的编码器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及提高了对振动或冲击的耐久性的编码器。本发明提供一种能够以简单的结构抑制受到振动或冲击时的印刷板的振动的、可靠性高的编码器。本发明的编码器具有壳体，以设在壳体内且与被测定体的旋转部同步旋转的方式构成的大致圆板状的旋转编码板，以及安装在壳体上且配置在旋转编码板的上方的印刷板；另外，具有加固部件，该加固部件具备在印刷板由于施加在编码器上的振动或冲击等而共振时的位移变大的部位与印刷板抵接的形状。

Description

提高了对振动或冲击的耐久性的编码器

技术领域

本发明涉及安装在电动机或由电动机驱动的设备上的编码器，尤其涉及提高了对振动或冲击的耐久性的编码器。

背景技术

近年来，安装在电动机或由电动机驱动的设备上的编码器用于冲压机等施加了过大的振动或冲击的用途的情况逐渐变多。编码器普遍使用电子部件，存在由于过度的振动或冲击导致误操作或破损的危险。因此，需要抑制施加在编码器上的振动或冲击而提高耐久性。

编码器通常具有与电动机轴等的被检测体同步旋转的旋转编码板和形成有检测该旋转编码板的图案信息等的检测电路的印刷板，但该印刷板普遍设置在旋转编码板的上部，因此，印刷板利用螺钉或粘结剂等方法将外周部的多个部位固定在壳体上。在此，也提出了用于提高壳体的刚性的技术。例如，在日本特开2008-3064号公报中公开了通过使基板固定部件7的内径向基板部6侧加大，来提高基板固定部件7的刚性的内容。

但是，若过度的振动、冲击施加在编码器上，则印刷板的中心部产生较大地振动，具有在安装于中心部的电子部件等由于该振动而产生误动作或破损的可能性。这样，为了提高编码器对振动或冲击的耐久性，需要抑制印刷板中心部的振动。作为解决该问题的技术，可列举例如下述技术：如日本特开2004-325171号公报所记载的那样，在编码器内设置加速度传感器，通过施加逆向的加速度以缓和冲击的技术；如日本特开平7-243869号公报所记载的那样，通过防振弹簧部件(板弹簧)固定编码器的技术；以及如日本特开2003-287025号公报所记载的那样，利用树脂加固想要强化耐振动性的部位的技术。

另外，日本特开2010-286452号公报公开了以衰减振动为目的，通过由橡胶等防振材料制造的基板支撑片9支撑印刷电路板5的技术。

在日本特开2004-325171号公报或日本特开平7-243869号公报的方法中，需要在编码器内设置加速度传感器及复杂的处理电路、或设置板弹簧，存在成本上升及难以小型化等问题点。另外，在日本特开2003-287025号公报的方法中，在利用树脂的强化方面存在花费大量的工夫和时间、成本上升及生产性低下之类的担心。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供能够以简单的结构抑制受到振动或冲击时的印刷板的振动的、可靠性高的编码器。

为了实现上述目的，本发明提供一种编码器，其具有：壳体，以设在该壳体内且与测定对象同步旋转的方式构成的旋转编码板，以及安装在该壳体上且配置在该旋转编码板的上方的印刷板；该编码器的特征在于，具有加固部件，该加固部件用于抑制上述印刷板在共振时的振动，构成为，在该印刷板的外周部附近以外的部位与该印刷板抵接，在该抵接部位形成振动节点。

在优选的实施方式中，上述加固部件具有：与上述印刷板抵接的印刷板抵接部分，与该印刷板抵接部分的上端连接且向上述印刷板的径向外侧延伸的第一棒状或板状部分，与该第一棒状或板状部分的径向外侧端部连接且向上方延伸的第二棒状或板状部分；通过上述第一棒状或板状部分由于上述印刷板抵接部分与上述印刷板抵接时产生的反作用力而变形，上述第二棒状或板状部分随着上述变形而被上述罩推压，从而将上述加固部件相对于上述罩保持为不动。

在另一优选的实施方式中，上述加固部件具有：固定在上述壳体或上述印刷板上的一个以上的支柱部，从上述支柱部向上述印刷板的中心部上方延伸的梁部，以及以设在该梁部上且与上述印刷板的外周部附近以外的部位抵接的方式构成的一个以上的辅助部件。

在又一优选的实施方式中，上述加固部件也可以直接安装在保护上述编码器的罩上。

优选与上述印刷板抵接的上述加固部件的部分由工程塑料、陶瓷或金属制造。

与上述印刷板抵接的上述加固部件的部分可构成为销状、板状或球状。

上述梁部可构成为棒状或板状。

本发明的上述或其他目的、特征及优点通过参照附图说明以下的优选的实施方式而更加明确。

附图说明

图1是表示现有技术的编码器的基本结构的立体图。

图2是图1的编码器的侧视图。

图3是说明图1的编码器的印刷板振动的形式的图。

图4是表示本发明的第一实施方式的编码器的基本结构的侧视图。

图5是表示本发明的第二实施方式的编码器的基本结构的侧视图。

图6是表示本发明的第三实施方式的编码器的基本结构的侧视图。

图7是表示本发明的第四实施方式的编码器的基本结构的侧视图。

图8是表示本发明的第五实施方式的编码器的基本结构的侧视图。

图9a是概略地表示在第五实施方式中加固部件变形前的状态的图。

图9b是概略地表示变形后的状态的图。

具体实施方式

图1及图2分别是为了比较而表示现有技术的编码器100的概略结构的立体图及侧视图。编码器100具有：壳体102；以设在壳体102内且与电动机等被测定物的旋转部(未图示)同步旋转的方式构成的旋转编码板104；以及安装在壳体102上且配置在旋转编码板104的上方的印刷板106。

如图1及图2所示，印刷板106普遍设置在旋转编码板104的上部，因此，印刷板106利用螺钉108或粘结剂等方法将外周部的多个部位固定在壳体102上。在该场合，若过度的振动或冲击施加在编码器上，则在概略地表示编码器100的侧视图3中如虚线所示，印刷板106尤其是其中心部产生较大地振动，存在安装于中心部上的电子部件等(未图示)由于振动而破损或破坏的可能性。这样，为了提高编码器对振动或冲击的耐久性，需要抑制共振时的印刷板的振动(振幅)。

图4是表示本发明的第一实施方式的编码器10的基本结构的图。图示例的编码器10是以检测作为测定对象的电动机或由电动机旋转驱动的被驱动体(未图示)的旋转角度位置的方式构成的编码器，其具有壳体12、以设在壳体12内且与测定对象的旋转部(未图示)同步旋转的方式构成的大致圆板状的旋转编码板14、以及安装在壳体12上且配置在编码板14的上方(与测定对象相反侧)的印刷板16，印刷板16具有具备比编码板14的直径稍大的直径的大致圆板形状，在壳体12上，利用竖立设置在比编码板14的外周缘稍靠外侧的支撑体18稍微离开编码板14地配置在上方。在印刷板16上安装有包括能够检测编码板14的旋转角度位置的光学元件等的电子部件等(未图示)，从该电子部件的输出由未图示的处理电路等处理，从而能够测定该测定对象的旋转角度位置或旋转速度。

图4所示的第一实施方式的编码器10具有具备在印刷板16的外周部附近以外的部位、即由于施加在编码器上的振动或冲击等而产生共振时的印刷板16的位移变大的部位(典型地为大致圆板形状的中心)与印刷板16抵接的形状的加固部件20，该加固部件20具有大概双支梁形状，详细地说，具有：在比印刷板16的外周缘靠外侧的壳体12上的部位，与印刷板16的中心互相相反侧的部位通过螺钉固定、粘结或嵌合等竖立设置的两个支柱部22；从一个支柱部22的上端通过印刷板16的中心部上方并延伸到另一个支柱部22的上端的梁部24；以及以从梁部24的大致中间向下延伸的方式设置且与印刷板16的外周部附近以外的部位、例如印刷板16的中心部抵接的辅助部件26。梁部24例如是棒状或板状的部件，辅助部件26在图4中表示为销状的部件。但是，辅助部件20只要与大致圆板状的印刷板16的外周部附近以外的部位抵接，既可以是球状，或者也可以是例如在与图4的纸面垂直的方向延伸的板状部件。

辅助部件26优选与印刷板16在没有辅助部件26的场合共振时的位移最大的部位(在图示例中是中心部)接触。在对具有这种结构的编码器10施加了振动或冲击的场合，由于辅助部件26与印刷板16接触，因此在图4中如虚线所示，印刷板16中心部在共振时为振动节点，可大幅地抑制共振时的振动。在该场合，在印刷板16的外周部和中心部之间产生振动的波腹，但与图3的场合相比，该振动的共振频率增大，并且共振时的位移也小，因此可使对安装在印刷板16上的电子部件等的影响为最小限。

图5是表示本发明的第二实施方式的编码器10a的基本结构的图。另外，对与图4的第一实施方式相同的结构要素标注相同的参照符号并省略详细的说明。

在第二实施方式中，加固部件30具有大致悬臂梁形状，详细地说，具有：在壳体12上，在比印刷板16的外周缘靠外侧的部位通过螺钉固定、粘结、或嵌合等竖立设置的支柱部32；从支柱部32的上端与印刷板16大致平行地延伸到印刷板16的中心部上方的梁部34；以及以从梁部34的前端向下延伸的方式设置且与在印刷板16的外周部附近以外的部位、例如印刷板16的中心部抵接的辅助部件26。即使通过这种结构，也能够利用加固部件30得到与第一实施方式相同的效果。

图6是表示本发明的第三实施方式的编码器10b的基本结构的图。另外，对与图4的第一实施方式相同的结构要素标注相同的参照符号并省略详细的说明。

第三实施方式与上述第一实施方式基本相似，但大致双支梁形状的加固部件36不是与壳体12连接，而是与印刷板16的外周部或支撑印刷板16的支撑体18连接。即，加固部件36具有：在印刷板16的外周缘或支撑体18的上部附近部位，在与印刷板16的中心互相相反侧的部位通过螺钉固定、粘结或嵌合等竖立设置的两个支柱部38；从一个支柱部38的上端通过印刷板16的中心部上方延伸到另一个支柱部38的上端的梁部40；以及以从梁部40的大致中间向下方延伸的方式设置且与印刷板16的外周部附近以外的部位、例如印刷板16的中心部抵接的辅助部件26。即使是这种结构，也能够利用加固部件36得到与第一实施方式相同的效果，并且能够使加固部件36构成为比第一实施方式的加固部件20更紧凑。

图7是表示本发明的第四实施方式的编码器10c的基本结构的图。另外，对与图4的第一实施方式相同的结构要素标注相同的参照符号并省略详细的说明。

图7所示的第四实施方式的编码器10c具有安装在壳体12上且覆盖保护印刷板16的罩42。罩42在俯视中比印刷板16大，优选在俯视中具有与壳体12相同的尺寸，以比印刷板16在壳体12上的高度(在图4中为上下方向距离)大的距离间隔配置在印刷板16的上方。

另一方面，加固部件45安装在罩42的下表面44的大致中央，具有在印刷板16的外周部附近以外的部位、即由于施加在编码器上的振动或冲击等而共振时的印刷板16的位移变大的部位(在图示例中为大致圆板形状的中心)与印刷板16抵接的形状，在图7中表示为销状的部件。或者，加固部件45只要与大致圆板状的印刷板16的中心部抵接，既可以是球状，或者也可以是在与图7的纸面垂直的方向上延伸的板状部件。即使是这种结构，加固部件45也能够得到与第一实施方式相同的效果。

另外，如第四实施方式，在编码器10c具有罩42的场合，通过在罩42的内表面(下表面)44上安装加固部件45，能够省略在第一～第三实施方式中说明的支柱部或梁部等支撑部件。

图8是表示本发明的第五实施方式的编码器10d的基本结构的图。另外，在与图4的第一实施方式相同的结构要素上标注相同的参照图号并省略详细的说明。

第五实施方式在编码器具有罩这点上与第四实施方式相同，但加固部件46不是简单的销状、球状或板状的部件，利用由与印刷板16抵接产生的反作用力而变形，通过变形的部分被罩推压而相对于罩保持为不动。下面，详细地进行说明。

如图8所示，加固部件46除了与印刷板16的外周部附近以外的部位、例如印刷板16的中心部抵接的销状、球状或板状的印刷板抵接部分47外，还具有与印刷板抵接部分47的上端(印刷板相反一侧端部)连接且向印刷板16的径向外侧延伸的第一棒状或板状部分48、与第一棒状或板状部分48的径向外侧端部连接且向上方(印刷板相反一侧)延伸的第二棒状或板状部分50，如图8及图9a所示，在侧视中作为整体呈具备向上开口部的コ字或U字形状。另外，加固部件46还可以具有从第二棒状或板状部分50的上端更向印刷板16的径向外侧延伸的第三棒状或板状部分52。

如图8所示，加固部件46的印刷板抵接部分47在与印刷板16抵接期间受到来自印刷板16的反作用力F1。由于该反作用力F1，如图9b所示，第一棒状或板状部分48以与印刷板抵接部分47连接的部分向最上方位移的方式挠曲，第二棒状或板状部分50及第三棒状或板状部分52随之向径向外侧位移。通过该位移，如图8所示，第二棒状或板状部分50的上端部(或第三棒状或板状部分52)向罩42的内表面推压而产生压力F2，利用该压力F2，加固部件46相对于罩42处于保持为不动的状态。即在第五实施方式中，加固部件46利用来自印刷板16的反作用力产生变形而保持在罩42上，因此不需要另外设置用于将加固部件46固定在壳体或罩上的机构，也不会产生利用树脂的强化那样的生产性低下之类的问题。

另外，即使在第五实施方式中，加固部件46也能够得到与第一实施方式相同的效果。另外，为了适当地产生上述压力F2，第二棒状或板状部分50(或第三棒状或板状部分52)具有下述尺寸：在反作用力F1不作用在加固部件46上的状态(图9a)下，印刷板16向径向的尺寸为稍微离开罩42的内表面或轻轻地抵接，并且在反作用力F1作用时(图9b)，被罩42的内表面推压，产生期望的压力F2。

另外，由于没有加固部件的场合的印刷板的振动如上所述，为图3的虚线所示的状态，因此就其振动振幅而言，印刷板的中心部最大。因此，优选加固部件或其辅助部件尽量靠近印刷板16的中心部的部位或中心部本身与印刷板16抵接，上述实施方式任一个都表示那样的状态。但是，加固部件或辅助部件相对于印刷板的抵接部位不限于该印刷板的中央，只要是外周部附近以外的部位、具体地如图4所示比支撑在支撑体18上的部分靠径向内侧的印刷板16的部位，由于在该抵接部位形成振动节点，因此对振动抑制能够得到一定效果。例如，图4所示的加固部件20的辅助部件26可以与在与印刷板16的振动方向垂直的方向(在图4中为左右方向)从该印刷板16的中心(重心)相当于该印刷板16的该方向尺寸(例如如果该印刷板是圆形则是直径，如果是矩形等多边形则是对角线的长度)的1/3以下、1/4以下、1/5以下或1/6以下的距离范围内的印刷板16上的部位抵接。另外，设置多个与印刷板抵接的加固部件或辅助部件，构成为与印刷板的外周部附近以外的多个部位抵接，在能够增加振动节点的个数且减小共振时的位移这方面是有效的。

另外，在第一～第五实施方式中说明的加固部件或辅助部件任一个都通过与印刷板抵接，将该抵接部位作为振动节点来抑制共振时的振动。因此，与印刷板抵接的加固部件或辅助部件不使用橡胶等软性材料，优选使用金属、陶瓷或工程塑料等具有一定以上的硬度且机械强度优异的材料。

如上所述，本申请发明的编码器具备构成为用于抑制印刷板共振时的振动的加固部件，该加固部件固定在罩、壳体或印刷板上，另外，为在该印刷板上与想要抑制共振时的振动位移的部位接触的形状。在振动、冲击施加在具有这种结构的编码器上的场合，印刷板上加固部件所抵接的部位在共振时成为振动节点，可大幅地抑制共振时的振动。此时，在印刷板的外周部和加固部件抵接的部位间产生振动的波腹，但与没有加固部件的场合相比，振动的共振频率高，共振时的位移也小，因此可减少对电子部件的影响。

另外，加固部件不需要像使用加速度传感器的场合那样的复杂的处理电路，另外，加固部件能够做成利用螺钉固定、抑制印刷板的反作用力而保持为不动等简单的结构，因此不会产生像利用树脂的强化那样的生产性低下之类的问题。通过使用这种简单的结构的加固部件，能够抑制印刷板中心部的振动，能够以便宜且简单的结构实现编码器对振动、冲击的耐久性的提高。

另外，作为具有与本申请发明大致接近的结构的编码器列举了日本特开2010-286452号公报所记载的编码器，但相对于在日本特开2010-286452号公报中，以衰减振动的目的使用橡胶等具有振动吸收功能的振动抑制材料，本方案为了产生振动节点而使用金属等强度大的材料，振动抑制方法不同。另外，在日本特开2010-286452号公报中，振动抑制材料需要在壳体和印刷板之间、或罩和印刷板之间并排设置，但在本申请发明中没有这个需要，编码器的组装是容易的。

本申请发明的编码器具备与印刷板的外周部附近以外的部位抵接的加固部件，因此在振动、冲击施加在编码器上的场合，印刷板上加固部件所抵接的部位在共振时成为振动节点，可大幅地抑制共振时的振动，能够防止印刷板上的电子部件等的故障或破损。

编码器具有罩的场合，通过构成为利用由使加固部件与印刷板抵接产生的反作用力而变形，使变形的部分推压在罩上，即使不使用其他的固定机构，也能够适当地固定加固部件。

在编码器具有罩的场合，通过在该罩上安装辅助部件，不需要另外设置用于支撑该辅助部件的部件。

通过由工程塑料、陶瓷或金属等具有一定以上的硬度的材料制造加固部件，能够在与印刷板的抵接部位可靠地形成振动节点，从而能够大幅地抑制共振时的印刷板的振动。

Claims (3)

1.一种编码器，具有：壳体；以设在该壳体内且与测定对象同步旋转的方式构成的旋转编码板；以及安装在该壳体上且配置在该旋转编码板的上方的印刷板，其特征在于，

具有加固部件，该加固部件用于抑制上述印刷板在共振时的振动，构成为，在该印刷板的外周部附近以外的抵接部位与该印刷板抵接，在该抵接部位形成振动节点；

上述加固部件具有：与上述印刷板抵接的印刷板抵接部分，与该印刷板抵接部分的上端连接且向上述印刷板的径向外侧延伸的第一棒状或板状部分，以及与该第一棒状或板状部分的径向外侧端部连接且向上方延伸的第二棒状或板状部分；通过上述第一棒状或板状部分由于上述印刷板抵接部分与上述印刷板抵接时产生的反作用力而变形，上述第二棒状或板状部分随着上述变形而被罩推压，从而将上述加固部件相对于上述罩保持为不动。

2.根据权利要求1所述的编码器，其特征在于，

与上述印刷板抵接的上述加固部件的印刷板抵接部分由工程塑料、陶瓷或金属制造。

3.根据权利要求1或2所述的编码器，其特征在于，

与上述印刷板抵接的上述加固部件的印刷板抵接部分是销状、板状或球状。

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