CN107430953A - 旋转式电子部件以及旋转编码器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使在限制机械轴的旋转角度的限制构件产生磨耗粉也能够防止电特性变差的旋转式电子部件以及旋转编码器。本发明的旋转式电子部件以及旋转编码器具有：机械轴；机械轴旋转检测机构，将所述机械轴能旋转以及能上下移动地以插通状态保持，并且检测所述机械轴的旋转方向以及旋转角度，该机械轴旋转检测机构具有：转子，能与所述机械轴一体旋转地装配在所述机械轴；滑动件，装配在该转子；以及固定接点构件，供该滑动件滑动接触；限制构件，夹着至少一个隔离壁设置在与所述电阻体图案相反侧，限制所述机械轴的旋转角度；以及开关机构，被插通在所述机械轴旋转检测编码器机构的所述机械轴的端部按压。

Description

旋转式电子部件以及旋转编码器

技术领域

本发明涉及旋转式电子部件以及旋转编码器。

背景技术

以往，关于作为旋转式电子部件的一个例子的旋转编码器，例如有在日本特开2004-95242号公报(专利文献1)记载的旋转编码器。专利文献1的旋转编码器具有机械轴、限制机械轴的旋转角度的限制构件、检测机械轴的旋转方向以及旋转角度的编码器机构、以及被机械轴按压的开关机构。

在专利文献1中，编码器机构具有形成有电极图案的编码器基板、装配在机械轴的转子、以及装配在该转子的下表面的滑动件，滑动件与电极图案滑动接触。而且，限制构件与转子的外周面接触而限制机械轴的旋转角度。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-95242号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在以往的旋转编码器中，当转子和限制构件滑动时，会产生转子材料和/或限制构件的磨耗粉。而且，有时磨耗粉会侵入到编码器基板，阻碍电极图案与滑动件的接触，从而使电特性变差。

因此，本发明的课题在于，提供一种即使在限制机械轴的旋转角度的限制构件产生磨耗粉，也能够防止电特性变差的旋转式电子部件以及旋转编码器。

用于解决课题的技术方案

为了解决上述的课题，本发明的旋转式电子部件的特征在于，具有：

机械轴；

机械轴旋转检测机构，将所述机械轴能旋转以及能上下移动地以插通状态保持，并且检测所述机械轴的旋转方向以及旋转角度，该机械轴旋转检测机构具有：转子，能与所述机械轴一体旋转地装配在所述机械轴；滑动件，装配在该转子；以及固定接点构件，供该滑动件滑动接触；

限制构件，夹着至少一个隔离壁设置在与所述电阻体图案相反侧，限制所述机械轴的旋转角度；以及

开关机构，被插通在所述机械轴旋转检测机构的所述机械轴的端部按压。

根据本发明的旋转式电子部件，即使从限制机械轴的旋转角度的限制构件产生了磨耗粉，因为限制构件夹着至少一个隔离壁设置在与所述电阻体图案相反侧，所以隔离壁电能够防止磨耗粉的侵入。由此，能够防止磨耗粉阻碍电极图案与滑动件的接触，因此能够防止旋转式电子部件的电特性变差。

此外，本发明的旋转编码器的特征在于，具有：

机械轴；

编码器机构，将所述机械轴能旋转以及能上下移动地以插通状态保持，并且检测所述机械轴的旋转方向以及旋转角度，该编码器机构具有：转子，能与所述机械轴一体旋转地装配在所述机械轴；滑动件，装配在该转子；以及固定接点构件，供该滑动件滑动接触；

限制构件，夹着至少一个隔离壁设置在与所述电阻体图案相反侧，限制所述机械轴的旋转角度；以及

开关机构，被插通在所述编码器机构的所述机械轴的端部按压。

根据本发明的旋转编码器，即使从限制机械轴的旋转角度的限制构件产生了磨耗粉，因为限制构件夹着至少一个隔离壁设置在与所述电阻体图案相反侧，所以隔离壁也能够防止磨耗粉的侵入。由此，能够防止磨耗粉阻碍电极图案与滑动件的接触，因此能够防止编码器的电特性变差。

此外，作为一个实施方式，也可以是，所述编码器机构具有基板，所述固定接点构件是设置在所述基板上的电阻体图案，且所述基板兼作所述至少一个隔离壁中的一个。

根据上述的一个实施方式，由于基板兼作隔离壁，从而无需另外在编码器机构设置隔离壁，因此能够将编码器机构小型化，能够使旋转编码器进一步小型化。

发明效果

根据本发明的旋转式电子部件以及旋转编码器，即使在限制构件产生磨耗粉，也能够防止电特性变差。

附图说明

图1是从作为本发明的一个实施方式的旋转式电子部件的旋转编码器的上方观察的立体图。

图2是从旋转编码器的下方观察的立体图。

图3是从旋转编码器的上方观察的分解立体图。

图4是从旋转编码器的下方观察的分解立体图。

图5是旋转编码器的剖视图。

图6是从编码器机构的下方观察的分解立体图。

图7是从编码器机构的下方观察的立体图。

图8是示出编码器机构的等效电路的电路图。

图9是示出编码器机构的输出波形的波形图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明进行更详细的说明。

本发明的旋转式电子部件的特征在于，具有：机械轴；机械轴旋转检测机构，将所述机械轴能旋转以及能上下移动地以插通状态保持，并且检测所述机械轴的旋转方向以及旋转角度，该机械轴旋转检测机构具有：转子，能与所述机械轴一体旋转地装配在所述机械轴；滑动件，装配在该转子；以及固定接点构件，供该滑动件滑动接触；限制构件，夹着至少一个隔离壁设置在与所述电阻体图案相反侧，限制所述机械轴的旋转角度；以及开关机构，被插通在所述机械轴旋转检测机构的所述机械轴的端部按压。

在此，用于本发明的旋转式电子部件的固定接点构件是固定的接点构件，并且是供与机械轴一起旋转的滑动件滑动接触的接点构件。固定接点构件可以是设置在基板等支承体上的具有各种形状的作为导电性构件的方式，例如电阻体图案，或者，也可以是固定接点构件自身兼作支承体的方式。在以下的实施方式中，对固定接点构件使用了电阻体图案的例子进行说明。

图1是从作为本发明的一个实施方式的旋转式电子部件的一个例子的旋转编码器的上方观察的立体图。图2是从旋转编码器的下方观察的立体图。图3是从旋转编码器的上方观察的分解立体图。图4是从旋转编码器的下方观察的分解立体图。图5是旋转编码器的剖视图。

在各图中，将旋转编码器的宽度方向设为X方向，并将旋转编码器的长度方向设为Y方向。将旋转编码器的高度方向设为Z方向。将Z方向的正方向设为上侧，并将Z方向的负方向设为下侧。

如图1至图5所示，旋转编码器1具有壳体2、具有旋转轴且能沿着该旋转轴移动的机械轴3、限制机械轴3的旋转角度的限制构件5、检测机械轴3的旋转方向以及旋转角度的编码器机构6、以及通过机械轴3的沿着旋转轴的移动而被机械轴3按压的开关机构7。限制构件5、编码器机构6以及开关机构7沿着机械轴3的轴从上侧向下侧依次配置。

壳体2例如由金属构成。壳体2将机械轴3、限制构件5、编码器机构6以及开关机构7组装成一体。

壳体2具有：上壁21；设置在上壁21的X方向上的两侧并向下方延伸的侧壁22、22；设置在上壁21的Y方向上的正方向并向下方延伸的突壁23；以及设置在上壁21的Y方向上的负方向并向下方延伸的突片24。上壁21具有孔部21a。侧壁22在下侧具有孔部22a，并在上侧具有槽部22b。在孔部22a的内表面设置有向壳体2的内侧突出的卡定部22c。突壁23经上壁21的X方向上的全长而延伸。突片24设置在上壁21的X方向上的中央部。

机械轴3例如由树脂构成。机械轴3具有操作部35、齿轮状的外周面30以及端部36。操作部35、齿轮状的外周面30以及端部36沿着旋转轴从上侧向下侧依次配置。操作部35具有成为机械轴3的旋转的记号的缺口。齿轮状的外周面30包含多个凸部31以及凹部32。多个凸部31以及凹部32在周向上交替地排列。操作部35贯通壳体2的上壁21的孔部21a，使用者能够从壳体2的外侧对操作部35进行操作。

限制构件5例如由金属构成。限制构件5例如是板簧。限制构件5具有能够与机械轴3的外周面30接触的第一接点部51以及第二接点部52。第一接点部51以及第二接点部52对机械轴3的外周面30的凸部31弹性施力而接触，另一方面，嵌入到机械轴3的外周面30的凹部32而限制机械轴3的旋转角度。第一接点部51以及第二接点部52折弯而构成。第一接点部51以及第二接点部52处于大致对置的位置。即，第一接点部51以及第二接点部52位于包含机械轴3的旋转中心的同一直线上。在此，限制构件夹着至少一个隔离壁设置在与电阻体图案相反侧，并限制机械轴的旋转角度。隔离壁具有对电阻体图案和限制材料进行隔离，从而防止磨耗粉侵入到电阻体图案侧的功能。在本实施方式中，对作为至少一个隔离壁而使用了后述的编码器基板的例子进行说明，但是也能够使用一片或多片各种绝缘材料，例如，后述的绝缘片。

如图所示，限制构件5夹着编码器基板60设置在与电阻体图案61、62、63相反侧。由此，即使由于限制构件5与机械轴3的外周面30的接触而从机械轴3的外周面30产生磨耗粉，磨耗粉也会被编码器基板60阻止，从而不会侵入到电阻体图案61、62、63侧。因此，能够防止由磨耗粉造成的编码器机构6的电特性变差。另外，在本实施方式中，因为第一接点部51和第二接点部52处于大致对置的位置，所以与第一接点部51和第二接点部52不对置的情况相比，由限制构件5与机械轴3的外周面30的接触造成的摩擦力会更均等地产生。由此，与第一接点部51和第二接点部52不对置的情况相比，能够抑制磨耗粉的产生。

编码器机构6将机械轴3能旋转以及能上下移动地以插通状态保持，并且检测机械轴3的旋转方向以及旋转角度，具有：编码器基板60，具有电阻体图案61、62、63和与该电阻体图案61、62、63电连接的编码器端子601、602、603；转子65，装配在机械轴3，使得能够与机械轴3一起旋转；以及滑动件66，装配在转子65并与电阻体图案61、62、63滑动接触。

编码器基板60例如由树脂构成。在编码器基板60的上表面设置有凹部60a，在凹部60a嵌入限制构件5。在编码器基板60的X方向上的两侧设置有突部60b。突部60b嵌入到壳体2的侧壁22的槽部22b。编码器基板60的Y方向上的两侧被突壁23和突片24夹着。像这样，编码器基板60通过侧壁22的槽部22b、突壁23以及突片24固定在壳体2。换言之，侧壁22的槽部22b、突壁23以及突片24构成对编码器基板60进行固定的编码器固定部。在编码器基板60的中央，形成有成为以插通状态保持机械轴3的插通孔的孔部64。

电阻体图案61、62、63设置在编码器基板60的下表面。电阻体图案61、62、63用于检测机械轴3的旋转方向以及旋转角度。第一电阻体图案61、第二电阻体图案62以及第三电阻体图案63形成为环状，并配置为同心状。第一电阻体图案61、第二电阻体图案62以及第三电阻体图案63从径向的外侧向内侧依次配置。第一电阻体图案61和第二电阻体图案62分别在周向上设置间隔而形成。第三电阻体图案63连续地形成。

编码器端子601、602、603插入成型在编码器基板60。第一编码器端子601与第一电阻体图案61电连接，第二编码器端子602与第二电阻体图案62电连接，第三编码器端子603与第三电阻体图案63电连接。

转子65相对于机械轴3在周向上定位，且能够在轴向上移动。具体说明为，转子65具有D形状的孔部65a。机械轴3的端部36的外周面形成为D形状。D形状的端部36嵌合在D形状的孔部65a，从而转子65相对于机械轴3在周向上固定，在轴向上则未固定。

转子65形成为大致椭圆形状。转子65具有转子65的外径成为长径的长径部651和转子65的外径成为短径的短径部652。长径部651的长度大于对置的侧壁22的卡定部22c之间的间隙，短径部652的长度小于对置的侧壁22的卡定部22c之间的间隙。换言之，卡定部22c构成为，短径部652不卡定而脱离，并且长径部651能够通过转子65的旋转而卡定或脱离。

滑动件4例如由金属构成。滑动件66固定在转子65的上表面的两个突部65b。滑动件66形成为环状。滑动件66具有第一接点部661、第二接点部662以及第三接点部663。第一接点部661、第二接点部662以及第三接点部663从径向的外侧向内侧依次配置。第一接点部661、第二接点部662以及第三接点部663导通。第一接点部661能够与第一电阻体图案61接触，第二接点部662能够与第二电阻体图案62接触，第三接点部663能够与第三电阻体图案63接触。

开关机构7具有开关基板70、设置在开关基板70的第一至第三开关端子701、702、703、以及设置在开关基板70并被机械轴3的端部36按压的导电体71。导电体71与第一开关端子701、第二开关端子702电连接。导电体71被机械轴3的端部36按压而与第三开关端子703电连接，从而将第一开关端子701、第二开关端子702与第三开关端子703导通。当第一开关端子701、第二开关端子702与第三开关端子703导通时，开关信号接通。例如，通过开关信号的接通，各功能进行动作。另外，也可以仅设置第一开关端子701、第二开关端子702中的一方的开关端子。

在开关基板70的X方向上的两侧设置有突部70b。突部70b嵌入到壳体2的侧壁22的孔部22a。像这样，开关基板70通过侧壁22的孔部22a固定在壳体2。换言之，侧壁22的孔部22a构成对开关基板70进行固定的开关固定部。

在开关基板70的下表面的X方向上的一个边设置有台阶部70c。在台阶部70c卡定折弯的编码器端子601、602、603的端部。即，编码器基板60和开关基板70通过折弯的编码器端子601、602、603而抱合成一体。

台阶部70c的深度比编码器端子601、602、603的厚度深。由此，在将开关基板70的下表面设置在安装基板时，能够将开关基板70的下表面作为设置面，而不是编码器端子601、602、603。

第一至第三开关端子701、702、703插入成型在开关基板70。第三开关端子703位于第一开关端子701与第二开关端子702之间。

导电体71具有弹性。导电体71形成为拱状。导电体71嵌入到开关基板70的上表面的凹部70a。

导电体71的周缘部分71a与第一开关端子701、第二开关端子702电连接。导电体71的拱顶部分71b在导电体71的自由状态下与第三开关端子703分离，另一方面，被贯通编码器机构7的机械轴3的端部36按压而与第三开关端子703电连接。

即，当向下侧按压机械轴3时，机械轴3的端部36按压导电体71的拱顶部分71b，从而导电体71的拱顶部分71b与第三开关端子703电连接。由此，第一开关端子701、第二开关端子702与第三开关端子703电连接，从而开关信号接通。

另一方面，当解除机械轴3的向下侧的按压时，导电体71返回到自由状态，从而机械轴3向上侧移动，导电体71的拱顶部分71b与第三开关端子703分离。由此，第一开关端子701、第二开关端子702与第三开关端子703不进行电连接，开关信号断开。

在此，转子65(滑动件66)位于比电阻体图案61、62、63更靠开关机构7侧(下侧)。由此，在将机械轴3向开关机构7侧按压时，即使转子65被向下拉伸，滑动件66也会向远离电阻体图案61、62、63的方向受力。因此，滑动件66不会被电阻体图案61、62、63按压而变形，能够维持编码器机构6的输出的可靠性。

图6是从编码器机构6的下方观察的分解立体图。如图6所示，在编码器基板60的下表面，设置有第一电极部671、第二电极部672、第三电极部673。第一电极部671、第二电极部672以及第三电极部673形成为环状，并配置为同心状。第一电极部671、第二电极部672以及第三电极部673从径向的外侧向内侧依次配置。第一电极部671与第一编码器端子601的端部601a电连接，第二电极部672与第二编码器端子602的端部602a电连接，第三电极部673与第三编码器端子603的端部603a电连接。

在第一电极部671、第二电极部672、第三电极部673上层叠有绝缘片68。绝缘片68覆盖第一电极部671以及第二电极部672，使得第一电极部671在周向上断续地露出，并且第二电极部672在周向上断续地露出。即，绝缘片68具有在周向上断续地配置的多个孔部68a，第一电极部671以及第二电极部672从绝缘片68的孔部68a露出。第三电极部673未被绝缘片68所覆盖。

在第一电极部671从绝缘片68露出的部分设置有第一电阻体图案61，在第二电极部672从绝缘片68露出的部分设置有第二电阻体图案62，在第三电极部673设置有第三电阻体图案63。

由此，第一电阻体图案61经由第一电极部671与第一编码器端子601电连接，第二电阻体图案62经由第二电极部672与第二编码器端子602电连接，第三电阻体图案63经由第三电极部673与第三编码器端子603电连接。

图7是从编码器机构6的下方观察的立体图。如图7所示，滑动件66的第一接点部661处于与第一电阻体图案61对应的位置，滑动件66的第二接点部662处于与第二电阻体图案62对应的位置，滑动件66的第三接点部663处于与第三电阻体图案63对应的位置。

而且，通过滑动件66的旋转，第一接点部661与第一电阻体图案61和绝缘片68交替地接触，第二接点部662与第二电阻体图案62和绝缘片68交替地接触。第三接点部663始终与第三电阻体图案63接触。即，通过滑动件66的旋转，第一编码器端子601与第三编码器端子603断续地电连接，第二编码器端子602与第三编码器端子603断续地电连接。

图8是示出编码器机构6的等效电路的电路图。图9是示出编码器机构6的输出波形的波形图。如图8和图9所示，当第一编码器端子601与第三编码器端子603电连接时，在A点与C点之间流过电流，A信号接通。当第二编码器端子602与第三编码器端子603电连接时，在B点与C点之间流过电流，B信号接通。

在滑动件66的顺时针方向的旋转中，从A信号的断开的起点到下次断开的起点为止的滑动件66的旋转角度为60°。对于B信号也是同样的。此外，关于A信号的断开的起点与B信号的断开的起点的偏移，在滑动件66的旋转角度中成为15°。而且，在滑动件66旋转一周(即，滑动件66的旋转角度为360°)时，A信号以及B信号的接通与断开的组合的变化分为24个。即，能够判断，在滑动件66旋转一周时，滑动件66的旋转角度每次变化15°。因此，通过判断A信号与B信号的变化，从而能够判断滑动件66的旋转方向和旋转角度(旋转量)。

虽然在上述的实施方式中，对固定接点构件使用了电阻体图案的例子进行了说明，但是即使是固定接点构件自身兼作支承体的方式，也能够得到同样的效果。例如，能够代替在上述的实施方式中使用的编码器基板而使用使树脂基材含浸了导电性材料的构件，举出具体例子为，使酚醛类树脂基材含浸了碳黑的材料。

此外，虽然在上述的实施方式中，作为旋转式电子部件的一个例子而设为了旋转编码器，但是也可以设为电位计或微调电容器等旋转式电子部件。此时，代替编码器机构，使用检测机械轴的旋转方向以及旋转角度的机械轴旋转检测机构。机械轴旋转检测机构例如是与编码器机构相同的结构。

另外，本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离在附加的权利要求书中规定的本发明的范围的范围内，能够施加各种变更。例如，壳体并不限定于在上述的实施方式中记载的壳体，能够使用各种众所周知的壳体。

附图标记说明

1：旋转编码器(旋转式电子部件)；

2：壳体；

22：侧壁；

22a：孔部(开关固定部)；

22b：槽部(编码器固定部)；

22c：卡定部；

23：突壁(编码器固定部)；

24：突片(编码器固定部)；

3：机械轴；

30：齿轮状的外周面；

31：凸部；

32：凹部；

5：限制构件；

51：第一接点部；

52：第二接点部；

6：编码器机构(机械轴旋转检测机构)；

60：编码器基板；

61、62、63：电阻体图案；

601、602、603：编码器端子；

65：转子；

651：长径部；

652：短径部；

66：滑动件；

7：开关机构；

70：开关基板；

71：导电体；

701、702、703：开关端子。

Claims (3)

1.一种旋转式电子部件，具有：

机械轴；

机械轴旋转检测机构，将所述机械轴能旋转以及能上下移动地以插通状态保持，并且检测所述机械轴的旋转方向以及旋转角度，该机械轴旋转检测机构具有：转子，能与所述机械轴一体旋转地装配在所述机械轴；滑动件，装配在该转子；以及固定接点构件，供该滑动件滑动接触；

限制构件，夹着至少一个隔离壁设置在与所述固定接点构件相反侧，限制所述机械轴的旋转角度；以及

开关机构，被插通在所述机械轴旋转检测机构的所述机械轴的端部按压。

2.一种旋转编码器，包括：

机械轴；

编码器机构，将所述机械轴能旋转以及能上下移动地以插通状态保持，并且检测所述机械轴的旋转方向以及旋转角度，该编码器机构具有：转子，能与所述机械轴一体旋转地装配在所述机械轴；滑动件，装配在该转子；以及固定接点构件，供该滑动件滑动接触；

限制构件，夹着至少一个隔离壁设置在与所述固定接点构件相反侧，限制所述机械轴的旋转角度；以及

开关机构，被插通在所述编码器机构的所述机械轴的端部按压。

3.根据权利要求2所述的旋转编码器，其中，

所述编码器机构具有基板，所述固定接点构件为设置在所述基板上的电阻体图案，且所述基板兼作所述至少一个隔离壁中的一个。