JP2000299034A - スイッチ付きロータリエンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コスト化を図りつつ、スイッチ感を強くで
きると共にスイッチ寿命を長くする。 【解決手段】 筐体１に回転可能で且つ滑動可能に装着
された軸２と、軸２に連結された回転部４と、回転部４
の回転方向を検出する検出部５，６と、軸２の滑動方向
に段差３ｂを有する歯部３と、歯部３と接触する転動体
９と、転動体９を歯部方向へと付勢する第１弾性部材１
０と、軸２の滑動により押圧されてスイッチングされる
スイッチ部７と、軸２をスイッチング時の押圧方向に抗
する方向に付勢する第２弾性部材８と、を具備し、転動
体９が、軸２のスイッチング時に、第１弾性部材１０の
付勢力に抗して歯部３の段差３ｂに乗り上げて成るも
の。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチ付きロー
タリエンコーダに関する。

【０００２】

【従来の技術】回転量（回転変位）を検出すると共にス
イッチングを行うことができるスイッチ付きロータリエ
ンコーダとしては、例えば実開平２−６２１３号公報、
特開平９−２４３３９９号公報等に記載のものが知られ
ている。

【０００３】この種のスイッチ付きロータリエンコーダ
は、操作軸に固定された摘み等を掴み回転操作すること
により回転量を検出できると共に、上記摘みをスライド
操作することにより、操作軸に対向配置されたスイッチ
部を当該操作軸が押圧しスイッチングを行うことができ
る構成になされている。

【０００４】そして、このスイッチ付きロータリエンコ
ーダでは、操作軸の押圧方向に抗する方向に当該操作軸
を付勢する例えばバネ等の弾性部材を設け、この弾性部
材の座屈作用等によってスイッチ感（操作軸を押した時
のクリック感）が生じるように構成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成されたエンコーダにおいては、スイッチ感とス
イッチ寿命が相反する関係にあり、スイッチ感を強くす
るとスイッチ寿命が短くなるといった問題があった。

【０００６】そこで、スイッチ感を強く、且つ、スイッ
チ寿命を長くしようとすると、スイッチ感用の弾性部材
とスイッチング用の弾性部材とが別々に必要となり、部
品点数が増えてコスト高となるといった問題あった。

【０００７】本発明は、このような課題を解決するため
になされたものであり、低コスト化を図りつつ、スイッ
チ感を強くできると共にスイッチ寿命を長くできるスイ
ッチ付きロータリエンコーダを提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によるスイッチ付
きロータリエンコーダは、筐体に回転可能で且つ滑動可
能に装着された軸と、この軸に連結された回転部と、こ
の回転部の回転方向を検出する検出部と、軸の滑動方向
に段差を有する歯部と、この歯部と接触する転動体と、
この転動体を歯部方向へと付勢する第１の弾性部材と、
軸の滑動により押圧されてスイッチングされるスイッチ
部と、軸をスイッチング時の押圧方向に抗する方向に付
勢する第２の弾性部材と、を具備し、転動体は、軸のス
イッチング時に、第１の弾性部材の付勢力に抗して歯部
の段差に乗り上げることを特徴としている。

【０００９】このように構成されたスイッチ付きロータ
リエンコーダによれば、手動により軸が回転されると、
この軸と一体に回転部が回転され、この回転部の回転方
向が検出部により検出される。この回転部の回転に従
い、歯部に第１の弾性部材により付勢されて押し付けら
れる転動体がクリック係合すると、クリック感が発生す
る。

【００１０】一方、手動により軸が第２の弾性部材の付
勢力に抗して滑動され、当該軸の滑動によりスイッチ部
が押圧されてスイッチングが行われると、転動体が、第
１の弾性部材の付勢力に抗して歯部の段差に乗り上げ、
滑動時の負荷が変動して、スイッチ感が発生する。

【００１１】このようなスイッチ感は、従来技術のよう
な弾性部材の座屈作用等により生じるスイッチ感に比し
て強い。また、弾性部材の座屈作用等によりスイッチ感
が生じる構成ではなく、転動体が第１の弾性部材の付勢
力に抗して歯部の段差に乗り上げてスイッチ感が生じる
構成のため、スイッチング時の動作力が小さくて済む。
また、軸回転時のクリック感を生じさせる部品としての
第１の弾性部材及び転動体が、軸滑動時のスイッチ感を
生じさせる部品として兼用にされる。

【００１２】ここで、歯部としては、具体的には、例え
ば、その周面を面に山部と谷部とが交互に設けられ、当
該谷部は、転動体が潜入可能で高さの異なる第２の谷部
を備えていて、軸の滑動方向の段差を形成している構成
が採用される。

【００１３】さらに、上記歯部及び転動体としては、具
体的には、例えば、歯部は、軸の外周若しくは筐体の内
周の何れか一方側に形成され、転動体は、軸若しくは筐
体の他方側に配されている構成が採用される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るスイッチ付き
ロータリエンコーダの好適な実施形態について添付図面
を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る
スイッチ付きロータリエンコーダの非スイッチング時の
状態を示す縦断面図、図２は、第１実施形態に係るスイ
ッチ付きロータリエンコーダのスイッチング時の状態を
示す縦断面図である。なお、各図において、同一の要素
には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【００１５】このスイッチ付きロータリエンコーダは、
図１に示すように、ボディ（筐体）１内に挿設された軸
２を備える。この軸２は、ボディ１に回転自在及び軸線
方向に滑動可能に支承されると共に、当該軸２を手動で
回転すべく、その上部（図示右側、以下図示右側を上
側、図示左側を下側とする）がボディ１の外部に突出さ
れる。

【００１６】軸２は、そのボディ１内に位置する先端部
（下端部）に例えば圧入により装着されたギヤ部（歯
部）３及び回転部４を備える。これらのギヤ部３及び回
転部４は略円板状を成し、回転部４は、軸２のギヤ部３
よりさらに先端部側に装着される。

【００１７】軸２はまた、当該軸２を囲むようにボディ
１に装備された第２の圧縮コイルバネ（第２の弾性部
材）８により上方に付勢されている。すなわち、軸２
は、非スイッチング時（通常時）には、第２の圧縮コイ
ルバネ８の付勢力によりギヤ部３がボディ１の上内壁に
当接する図示の所定位置に位置し、第２の圧縮コイルバ
ネ８の付勢力に抗した押圧力が作用すると所定位置より
下方に滑動し、この押圧力が無くなると第２の圧縮コイ
ルバネ８の付勢力により図示の所定位置に復帰するよう
に構成される。

【００１８】ギヤ部３は、その外周面に山部と谷部が交
互に環状に並設される歯部を備える。この歯部は、軸２
の滑動方向（上下方向）に段差を有し、小径側（下側）
の第１の歯部３ａと、この第１の歯部３ａより第２の圧
縮コイルバネ８側に配置され第１の歯部３ａに対して大
径の段差を有する第２の歯部（段差部）３ｂと、から成
る。第２の歯部３ｂは、その谷部の径が第１の歯部３ａ
の谷部の径より少なくとも大きい径を有するように構成
される。

【００１９】また、ボディ１の上記第１の歯部３ａに対
向する所定の位置には、切欠溝１ａが形成される。この
切欠溝１ａは第１の歯部３ａの半径方向に延在するよう
に形成され、この切欠溝１ａに第１の圧縮コイルバネ
（第１の弾性部材）１０が収容される。この第１の圧縮
コイルバネ１０は、ボディ１に固定された蓋部１５によ
り当該ボディ１側からの離脱が防止されている。

【００２０】この第１の圧縮コイルバネ１０の先端（ギ
ヤ部３側の端部）には、転動体（クリック体）としての
ボール９が装着される。このボール９は、第１の圧縮コ
イルバネ１０の付勢力により、ギヤ部３に常時押し付け
られ、ギヤ部３が回転して歯部の谷部に押し付けられた
時に当該谷部にクリック係合し、この時クリック感が生
じる構成になされている。ここでいうクリック係合と
は、谷部を形成する両斜面にボール９が挟接した状態を
いう。なお、非スイッチング時においては、図１に示す
ように、ボール９は、ギヤ部３の第１の歯部３ａに押し
付けられている。

【００２１】回転部４は、そのギヤ部３側（上側）の外
周寄りに、傾斜した反射面を有するプリズム部４ａを備
えると共に、プリズム部４ａとは反対側の面に、当該回
転部４の中心から放射状に形成されたレンズ面４ｂを備
える。

【００２２】ボディ１の下部開放端には回路基板１１が
固定される。この回路基板１１は、上記軸２の先端部に
対して離隔配置され、上記レンズ面４ｂに対向する位置
に、検出部としての投光・受光部を備える。受光部５
は、投光部６より投光され、透明樹脂により形成された
回転部４の内部を通過して反射面により反射されて戻っ
て来た光を受光する。回転部４が回転している時に受光
部５において受光される光は、レンズ面４ｂにより強弱
のあるパルスとして検出され、このパルスから回転部４
の回転方向の変位、すなわち回転部４の回転量が得られ
る。また、このパルスと同期して上記クリック感が発生
するように、ギヤ部３の歯部及び回転部４が構成される
と共に、当該ギヤ部３及び回転部４が軸２に対して取り
付けられる。

【００２３】また、回路基板１１は、上記軸２の先端部
に対向する位置にコンタクトスイッチ（スイッチ部）７
を備える。このコンタクトスイッチ７は、軸２の先端部
に対して離間配置されている。コンタクトスイッチ７
は、軸２の先端部の押圧によりスイッチングされるもの
で、具体的には、軸２の先端部によりオン−オフされる
ボタンを有しているものや、隣接された二接点が軸２の
先端部により短絡されるようなもの等である。

【００２４】このコンタクトスイッチ７は、例えば、エ
ンコーダで設定する対象数値が複数あって、当該コンタ
クトスイッチ７を押圧してオンすることで切り替えた
り、例えば、数値をエンコーダで設定し、この設定で良
ければ当該コンタクトスイッチ７を押圧してオンするこ
とでその値を機器に入力する等の場合に利用される。

【００２５】回路基板１１には、リードピン１２が接続
される。このリードピン１２は、投光部６、受光部５及
びコンタクトスイッチ７の他、回路基板１１上の電子部
品に電力を供給すると共に、受光部５及びコンタクトス
イッチ７等により検出された検出結果を電気信号として
エンコーダ外部に送信するのに用いられる。

【００２６】また、ボディ１の上部外周面には螺子部１
ｂが形成されており、この螺子部１ｂを用いてエンコー
ダ自体をパネル等に取り付け得る構成になされている。

【００２７】このように構成されたスイッチ付きロータ
リエンコーダによれば、非スイッチング時、すなわち軸
２を滑動させていない図１に示す状態において、手動に
より軸２を回転すると、この軸２と一体にギヤ部３及び
回転部４が回転し、回転部４の回転方向の変位がパルス
として検出部５，６により検出される。これにより、回
転部４の回転量が得られる。

【００２８】この時、回転部４及びギヤ部３の回転に従
い、当該ギヤ部３の第１の歯部３ａに第１の圧縮コイル
バネ１０により付勢されて押し付けられているボール９
がクリック係合し、上記パルスと同期したクリック感が
得られる。

【００２９】一方、スイッチング時においては、手動に
より軸２を押圧し、図２に示すように、当該軸２を第２
の圧縮コイルバネ８の付勢力に抗して滑動させる。そし
て、この軸２の滑動によりスイッチ部７が押圧されてス
イッチングが行われる。この時、ボール９が、第１の圧
縮コイルバネ１０の付勢力に抗してギヤ部３の段差部、
すなわち第２の歯部３ｂに乗り上げ、滑動時の負荷が変
動するため、スイッチ感が得られる。

【００３０】このスイッチ感は、従来技術のような弾性
部材の座屈作用等により生じるスイッチ感に比して強い
ため、スイッチ感を強くできるようになっている。な
お、このスイッチ感は、ギヤ部３の歯部の形状を種々変
えることにより、変更することが可能である。

【００３１】また、本実施形態のスイッチ付きロータリ
エンコーダは、弾性部材の座屈作用等によりスイッチ感
が生じる構成ではなく、ボール９が第１の圧縮コイルバ
ネ１０の付勢力に抗してギヤ部３の段差部３ｂに乗り上
げてスイッチ感が生じる構成のため、スイッチング時の
動作力が小さくて済み、スイッチ寿命を長くできるよう
になっている。

【００３２】すなわち、本実施形態のスイッチ付きロー
タリエンコーダは、スイッチ感を強くできると共にスイ
ッチ寿命を長くできるようになっている。

【００３３】また、軸２回転時のクリック感を生じさせ
る部品としての第１の圧縮コイルバネ１０及びボール９
が、軸２滑動時のスイッチ感を生じさせる部品として兼
用にされているため、低コスト化を図ることができるよ
うにもなっている。

【００３４】なお、本実施形態においては、段差部３ｂ
にも第１の歯部３ａと同位相で第２の歯部が形成されて
いるため、スイッチング時においても（軸２を押圧した
状態においても）、軸２を回転した時にクリック感が生
じるようになっている。

【００３５】図３は、第２実施形態に係るスイッチ付き
ロータリエンコーダの非スイッチング時の状態を示す縦
断面図、図４は、第２実施形態に係るスイッチ付きロー
タリエンコーダのスイッチング時の状態を示す縦断面図
である。

【００３６】この第２実施形態のスイッチ付きロータリ
エンコーダが第１実施形態のそれと違う点は、ボディ１
に設けられていた第１の圧縮コイルバネ１０及びボール
９を、軸２側に設けると共に、軸２に装着されていたギ
ヤ部をボディ１側に設けた点である。

【００３７】すなわち、図３に示すように、軸２には、
ギヤ部３に代えて円板状の円板部１４が固定されてい
る。この円板部１４には、その外周面から軸心に向かう
切欠溝１４ａが当該円板部１４の回転部４側の面に形成
され、この切欠溝１４ａに上記第１の圧縮コイルバネ１
０が収容されている。円板部１４の回転部４側には蓋部
１６が固定されており、この蓋部１６により第１の圧縮
コイルバネ１０の回転部４側への離脱が防止されてい
る。この第１の圧縮コイルバネ１０の先端に装着されて
いる上記ボール９は、第１の圧縮コイルバネ１０の付勢
力により、円板部１４の外周面から突出する構成になさ
れている。

【００３８】一方、ボディ１の内周面には、上記円板部
１４を環状に囲繞するギヤ部１３が固定される。このギ
ヤ部１３は、その内周面に山部と谷部が交互に環状に並
設され、当該谷部にボール９がクリック係合する歯部を
備える。この歯部は、軸２の滑動方向に段差を有し、大
径側（上側）の第１の歯部１３ａと、この第１の歯部１
３ａより回転部４側に配置され第１の歯部１３ａに対し
て小径の段差を有する第２の歯部（段差部）１３ｂと、
から成る。第２の歯部１３ｂは、その谷部の径が第１の
歯部１３ａの谷部の径より少なくとも小さい径を有する
ように構成される。

【００３９】このように構成されたスイッチ付きロータ
リエンコーダによれば、手動により軸２を押圧し、図４
に示すように、当該軸２を第２の圧縮コイルバネ８の付
勢力に抗して滑動させてスイッチングを行うと、ボール
９が、第１の圧縮コイルバネ１０の付勢力に抗してギヤ
部１３の段差部、すなわち第２の歯部１３ｂに乗り上げ
てスイッチ感が生じるため、第１実施形態と同様な効果
を得ることができる。

【００４０】以上、本発明をその実施形態に基づき具体
的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるも
のではなく、例えば、上記実施形態においては、スイッ
チング時においても（軸２を押圧した状態において
も）、軸２を回転した時にクリック感が生じるべく、段
差部に第２の歯部３ｂ、１３ｂを設けているが、スイッ
チング時に軸２を回転しないようであれば、段差部に歯
部を設けなくても良い。

【００４１】また、上記実施形態においては、クリック
体をボール９としているが、円筒ローラ等でも良い。

【００４２】また、上記実施形態においては、ギヤ部
３，１３を、第１の歯部３ａ，１３ａ及び段差部（第２
の歯部）３ｂ，１３ｂより成る一体品としているが、第
１の歯部と段差部（第２の歯部）を別体としても良い。

【００４３】また、上記実施形態においては、弾性部材
を圧縮コイルバネ８，１０としているが、例えば竹の子
バネやゴム等の他の弾性復元力を有する弾性部材に代え
ることも可能である。

【００４４】また、上記実施形態においては、スイッチ
付きロータリエンコーダを、回転部４をプリズムとして
機能させる光学式ロータリエンコーダとしているが、回
転部４に放射状のスリットを複数設け、投光した光の通
過・遮蔽により回転量を検出する光学式ロータリエンコ
ーダや、回転部４に放射状の反射部と非反射部を交互に
形成し、反射光の強弱で回転量を検出する光学式ロータ
リエンコーダにも適用できる。また、これらの光学式以
外の機械式や磁気式のロータリエンコーダに対しても勿
論適用可能である。

【００４５】

【発明の効果】本発明によるスイッチ付きロータリエン
コーダは、手動により軸を第２の弾性部材の付勢力に抗
して滑動させ当該軸の滑動によりスイッチ部を押圧して
スイッチングを行うと、転動体が、第１の弾性部材の付
勢力に抗して歯部の段差に乗り上げて滑動時の負荷が変
動され、従来技術のような弾性部材の座屈作用等により
生じるスイッチ感に比して強いスイッチ感が発生するよ
うに構成したものであるから、スイッチ感を強くするの
が可能となる。また、弾性部材の座屈作用等によりスイ
ッチ感が生じる構成ではなく、転動体が第１の弾性部材
の付勢力に抗して歯部の段差に乗り上げてスイッチ感が
生じる構成のため、スイッチング時の動作力が小さくて
済み、スイッチ寿命を長くするのが可能となる。また、
軸回転時のクリック感を生じさせる部品としての第１の
弾性部材及び転動体を、軸滑動時のスイッチ感を生じさ
せる部品として兼用できるため、低コスト化を図ること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係るスイッチ付きロータリエン
コーダの非スイッチング時の状態を示す縦断面図であ
る。

【図２】第１実施形態に係るスイッチ付きロータリエン
コーダのスイッチング時の状態を示す縦断面図である。

【図３】第２実施形態に係るスイッチ付きロータリエン
コーダの非スイッチング時の状態を示す縦断面図であ
る。

【図４】第２実施形態に係るスイッチ付きロータリエン
コーダのスイッチング時の状態を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１…ボディ（筐体）、２…軸、３，１３…ギヤ部（歯
部）、３ａ，１３ａ…第１の歯部、３ｂ，１３ｂ…第２
の歯部（段差部）、４…回転部、５…受光部（検出
部）、６…発光部（検出部）、７…コンタクトスイッチ
（スイッチ部）、８…第２の圧縮コイルバネ（第２の弾
性部材）、９…ボール（転動体）、１０…第１の圧縮コ
イルバネ（第１の弾性部材）、１４…円板部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F077 AA49 CC02 NN02 NN28 PP19 VV02 2F103 CA03 DA01 DA13 EA05 EB32 EC01 5G019 CY22 SK02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筐体に回転可能で且つ滑動可能に装着さ
   れた軸と、 この軸に連結された回転部と、 この回転部の回転方向を検出する検出部と、 前記軸の滑動方向に段差を有する歯部と、 この歯部と接触する転動体と、 この転動体を歯部方向へと付勢する第１の弾性部材と、 前記軸の滑動により押圧されてスイッチングされるスイ
   ッチ部と、 前記軸をスイッチング時の押圧方向に抗する方向に付勢
   する第２の弾性部材と、を具備し、 前記転動体は、前記軸のスイッチング時に、前記第１の
   弾性部材の付勢力に抗して前記歯部の前記段差に乗り上
   げることを特徴とするスイッチ付きロータリエンコー
   ダ。
2. 【請求項２】 前記歯部には、その周面を面に山部と谷
   部とが交互に設けられ、 前記谷部は、前記転動体が潜入可能で高さの異なる第２
   の谷部を備えていて、前記軸の滑動方向の段差を形成し
   ていることを特徴とする請求項１記載のスイッチ付きロ
   ータリエンコーダ。
3. 【請求項３】 前記歯部は、前記軸の外周若しくは前記
   筐体の内周の何れか一方側に形成され、 前記転動体は、前記軸若しくは前記筐体の他方側に配さ
   れていることを特徴とする請求項１または２記載のスイ
   ッチ付きロータリエンコーダ。