JP2002195853A - エンコーダ、およびエンコーダの取り付け方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的簡単な構造で容易に再現よく位置決
め、組み付けが可能であり、しかも従来構造に比べて高
精度化も容易なエンコーダ、およびその取り付け方法を
提供する。 【解決手段】 被測定物２にエンコーダ本体１が取り付
けられるエンコーダであって、前記被測定物２のエンコ
ーダ取り付け部には凹部状に形成されているインロー嵌
合部２ａを有し、前記エンコーダ本体１の被測定物取り
付け側には、前記インロー嵌合部２ａに挿入して被測定
物と嵌合可能なインロー挿入部１ｄを有し、このインロ
ー挿入部１ｄは、少なくともその一部を拡径することに
より、強固にインロー嵌合部２ａに固定可能な拡径手段
１５，１５ａを有する構成のエンコーダおよびその取り
付け方法とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はモーター等の回転体
である被測定物の変位量、回転量、回転速度を検出する
エンコーダに関し、特にエンコーダユニットをユーザー
に提供し、ユーザーがこれを被測定物に組み付けてエン
コーダとするキット型のエンコーダ、およびその取り付
け方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロータリーエンコーダは機械的な回転変
位量を電気信号に変換、増幅して出力する。なかでも、
光学式のロータリーエンコーダ（以下、単にエンコーダ
と称する）は、機械的な回転変位量を取り出すものがス
リット板ユニットであり、その変位を電気的信号に変換
して出力するものである。

【０００３】エンコーダの構造には種々のものがある
が、スリット板ユニットとエンコーダユニットとを別々
にユーザに提供し、これをユーザ自身が組み立ててエン
コーダとするキット型エンコーダがある。このキット型
エンコーダは、コストダウンと省スペースの目的から、
エンコーダの最小機能部分だけを有するものである。

【０００４】キット型エンコーダの構成例を図１０に示
す。図１０において、モータ等の被測定物２には、固定
ネジ１５により固定された固定台１を介して回路基板１
７が固定されている。この回路基板１７には、電気部品
１８および受光素子２２が搭載されている。また、被測
定物２上の固定台２６に取り付けられている受光素子２
２と対向する位置には、符号板２４を介して固定スリッ
ト２３および発光素子２１が配置されている。従って、
発光素子２１から発した光は、固定スリット板２３のス
リットと、符号板２４のスリットとを介して受光素子２
２に入力する。そして、軸１１の回転により、符号板２
４に設けられた所定パターンのスリットに応じて受光素
子に光が入力され、回転に応じた電気信号（符号パル
ス）が生じる。

【０００５】このようなキット型エンコーダは、被測定
物２である回転体、例えばモータの出力軸と反対の反負
荷側軸端に取り付けることで、回転軸および軸受け（お
よびカバー）といったものを備えていなくても、換言す
れば相手の機能部品を利用してエンコーダとしての機能
を発揮するものである。

【０００６】ところで、キット型エンコーダは、その製
造工程においてスリット板ユニットと、エンコーダユニ
ットとを一度専用の治具の上で組み立て、機能を確認し
た後、分解してユーザーにバラバラのユニットの状態で
提供される。キット型エンコーダを購入したユーザー
は、それを目的物である被測定物（例えばモータ）の回
転軸に組み付けることでエンコーダとして機能させるこ
とができる。

【０００７】工ンコーダの性能の内、出力信号波形の精
度が最も重要な性能である。この精度は、 （１） 回転体（例えばモータ軸）の回転精度。 （２） それを検出する回転及び固定スリット板自身の
スリットの精度。 （３） スリット板ユニット及び工ンコーダユニットの
回転体への組付け精度。 （４） スリット板ユニットの検出精度。 （５） 電気信号への変換精度。 等が組み合わされて現れて来る。

【０００８】このため、所望の精度を得るためには、上
記の各項目に対し、（１）は、ユーザー側の管理する精
度で、要求範囲（以下規格と表記する）に入っているこ
とが重要であるが、現在の一般的な加工技術からみて解
決は容易である。

【０００９】（２）は、スリットの精度および周辺部品
の精度で、やはり規格範囲内にあることが求められる
が、一般的な技術で解決可能である。

【００１０】（４）および（５）は、（２）と同じく一
般的な技術で解決できる。

【００１１】キット型エンコーダの場合、最も問題にな
るのが上記の（３）である。

【００１２】これは製造者側では解決可能な問題である
が、エンコーダの構造および特性を熟知していない一般
ユーザにとっては、エンコーダの組み立てに関する技術
を、自分の使用する被測定物、例えばモータに組み付け
る時に求められるからであり、組み付け精度が信号波形
精度に大きく左右されるためである。

【００１３】エンコーダの製造者側では一度組み立て
て、エンコーダとしての機能を確認しているので、これ
を分解してその通りに再現出来れば問題ないが、相当な
精度を要求されることから、技術的に困難な点が多々あ
る。

【００１４】そこで、この問題を解決する為に、以下の
ような手法が一般に取られてきた。

【００１５】エンコーダユニットを位置決めする為に、
モータのエンコーダ取付面に、一般的には凸形状の、相
対するエンコーダ側には凹形状のハメアイ部（通常”イ
ンロー”と称する）を互いに設け、この部分を嵌合させ
ることにより芯出しを行ってきた。しかし、近年は精度
の要求も高まり、一般的に使用されている嵌合精度（例
えば、穴Ｈ７、軸ｈ７等）ではエンコーダの精度を再現
することは難しく、より高精度が要求され、これを満た
すことはコスト等の面で多くの問題があった。

【００１６】また、図１１（Ａ），（Ｂ）に示すような
構造のエンコーダも用いられている。なお、図１１
（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図である。図において、
本体１の支持柱１ａには回路基板１ｂが取り付けられて
いる。この本体１および回路基板１ｂ内の空間には、被
測定物２の軸２７にボス２５を介して取り付けられた符
号板２４が配置されている。なお、図中、発光素子、受
光素子などは省略している。

【００１７】このような構成のエンコーダは、インロー
を用いることなく平らな面で組み付け、エンコーダユニ
ットの位置を調整する方法を取ったものも有る。しかし
これは、調整する工数と熟練度がユーザー側に要求され
る為、調整作業が困難である。また、エンコーダ本体１
の取り付けに、２つ以上のねじを用いており、しかもそ
のねじ止め方向が上方、つまり被測定物の回転軸２７と
平行方向からであるため、ねじ止めの際のドライバー挿
入スペースを確保する必要があり、符号板２４の大きさ
を、ねじ止め部分より大きくできないという問題があっ
た。

【００１８】さらに、例えば実用新案登録第１６１４４
３０号、特開平６−３１６３号に記載されているよう
な、エンコーダ本体に設けたテーパーとボスとを利用す
る方法も検討されている。

【００１９】しかし、エンコーダ本体は依然として２点
以上のねじ止めで固定されるため、取り付け工程を簡略
化するには不十分である。また、簡略化されたとはいえ
位置決めのための工程を必要とし、より簡単な取り付け
が可能な構造が望まれていた。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、比較
的簡単な構造で容易に再現よく位置決め、組み付けが可
能であり、しかも従来構造に比べて高精度化も容易なエ
ンコーダ、およびその取り付け方法を提供することであ
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】すなわち上記目的は、以
下の構成により達成することができる。 （１） 被測定物（２）にエンコーダ本体（１）が取り
付けられるエンコーダであって、前記被測定物（２）の
エンコーダ取り付け部には凹部状に形成されているイン
ロー嵌合部（２ａ）を有し、前記エンコーダ本体（１）
の被測定物取り付け側には、前記インロー嵌合部に挿入
して被測定物と嵌合可能なインロー挿入部（１ｄ）を有
し、このインロー挿入部（１ｄ）は、少なくともその一
部を拡径することにより、強固にインロー嵌合部（２
ａ）に固定可能な拡径手段を有するエンコーダ。 （２） 前記拡径手段は、被測定物の回転軸（２７）の
逃げ孔（１３）を有するインロー挿入部（１ｄ）の一部
を切り欠いてＣ字状とし、この切り欠き部（１２，１２
ａ）を拡大することで拡径する上記（１）のエンコー
ダ。 （３） 前記拡径手段は、ねじ（１５）を介して加えら
れた力により動作する上記（１）または（２）のエンコ
ーダ。 （４） 前記拡径手段は、回転軸に直角な方向から加え
られる力により動作する上記（１）〜（３）のいずれか
のエンコーダ。 （５） 前記インロー嵌合部は、逆テーパー状に形成さ
れている上記（１）〜（４）のいずれかのエンコーダ。 （６） 被測定物にエンコーダ本体が取り付けられるエ
ンコーダの取り付け方法であって、前記被測定物のエン
コーダ取り付け部には凹部状に形成されているインロー
嵌合部を有し、前記エンコーダ本体の被測定物取り付け
側には、少なくともその一部を拡径可能なインロー挿入
部を有し、、前記インロー挿入部をインロー嵌合部に挿
入し、これを拡径することにより強固にインロー嵌合部
に固定するエンコーダの取り付け方法。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明のエンコーダは、被測定物
にエンコーダ本体が取り付けられるエンコーダであっ
て、前記被測定物のエンコーダ取り付け部には凹部状に
形成されているインロー嵌合部を有し、前記エンコーダ
本体の被測定物取り付け側には、前記インロー嵌合部に
挿入して被測定物と嵌合可能なインロー挿入部を有し、
このインロー挿入部は、少なくともその一部を拡径する
ことにより、強固にインロー嵌合部に固定可能な拡径手
段を有するものである。

【００２３】このように、被測定物側に凹部状に形成さ
れているインロー嵌合部を設け、このインロー嵌合部内
にエンコーダーのインロー挿入部を挿入し、拡径して固
定する構造とすることで、取り付け作業が非常に簡単
で、しかも非常に高い取り付け精度を実現できる。ま
た、エンコーダの精度をさらに向上させることも可能に
なる。

【００２４】すなわち、インロー嵌合部と、インロー挿
入部とは、取り付けが容易な程度のがた（遊び）を有し
ていればよく、両者をある程度の精度で位置決めでき
る。そして、インロー挿入部を拡径することで固定する
ため、非常に強固にインロー嵌合部に固定できると共
に、位置ずれが非常に少なく、高い位置決め精度が確保
できる。また、その拡径操作は、通常ねじ一つで行うこ
とができるため、取り付けのためのスペースも少なくな
り、作業効率も向上する。このため、スリット板をエン
コーダ本体の大きさ近くにまで大きくすることも可能と
なり、エンコーダの測定精度も向上できる。

【００２５】次に、図を参照しつつ本発明のエンコーダ
をより詳細に説明する。図１〜３は本発明の一実施態様
であるキット型エンコーダユニットの構成例を示した図
であり、図１は正面図、図２は側面図、図３は図１のＸ
−Ｘ’断面矢視図である。

【００２６】図１〜３において、概ね円形の外周形状を
有する本体１には、図示しない発光素子などが取り付け
られている。また、支持柱１ａを介して受光素子、電子
部品などを有する回路基板１ｂが取り付けられている。
この本体１および回路基板１ｂで形成される構造物内部
には、被測定物２の軸２７にボス２５を介して取り付け
られた符号板２４が配置されている。なお、この符号板
２４は、これを挟んで発光素子、受光素子などが配置さ
れている。

【００２７】本体１の下部（底部）には、インロー挿入
部１ｄが形成されている。この、インロー挿入部１ｄ
は、軸２７の逃げ孔１３が形成され、概ねドーナッ状
（Ｏ字状）の一部が切り欠かれた切り欠き部１２を有す
る。従って、インロー挿入部１ｄはＣ字状の形状となっ
ている。

【００２８】切り欠き部１２は、この例では拡径手段と
して、その上部にテーパー部１２ａを有し、切り欠き部
１２内のねじ穴に配置されたねじ１５、およびくさび状
ワッシャ１５ａにより、ねじ１５を締め込むことで拡径
するようになっている。つまり、拡径のための力は軸２
７と平行な方向から作用し、これがテーパー部１２ａと
くさび状ワッシャにより、直角方向の力に変換されて切
り欠き部１２ａを押し広げ、インロー挿入部１ｄを拡径
する。なお、切り欠き部１２ａに配置されているねじ１
５は、拡径動作により広げられる切り欠き部１２ａの大
きさが僅かであるため、ねじとねじ穴の関係は拡径後も
保持される。さらに、この例では拡径動作を容易にする
ために、スリ割り部１ｃにより本体１と切り離された部
分が多くなるようになっている。

【００２９】このように、拡径操作で固定するため、被
測定物にねじ穴加工する必要もなく、被測定物の加工、
形状も単純にできる。

【００３０】また、被測定物２、つまりモータ、エンジ
ン等の回転動作を行う回転体の回転軸２７周囲には、エ
ンコーダ本体１のインロー挿入部１ｄを収納しうる嵌合
部２ａが形成されている。この嵌合部２ａは、例えば、
図４に示すように円筒状に形成されていてもよいし、図
５に示すように逆テーパー状に形成されていてもよい。
逆テーパー状に形成することにより、より強固にエンコ
ーダを固定することができる。なお、その際、少なくと
もエンコーダのインロー挿入部１ｄもこの逆テーパー部
に沿った形状とするとより効果的である。なお、テーパ
ー角としては、特に規制されるものではないが、通常は
０．０５〜０．５°程度で十分である。なお、インロー
嵌合部の深さもエンコーダ等の大きさによるが、好まし
くは１〜５mm程度である。

【００３１】拡径前の嵌合部２ａと、インロー挿入部１
ｄとの間隙は、インロー挿入部１ｄを比較的容易に挿入
でき、しかも拡径動作によりエンコーダを固定しうる大
きさであればよい。具体的には、インロー挿入部１ｄの
大きさにもよるが、一般的に使用されている公差幅（穴
Ｈ７）で、従来の２倍の精度で位置決めが可能となる。

【００３２】嵌合部２ａや、インロー挿入部１ｄ、ある
いはエンコーダ本体の形状は、必ずしも円形状となって
いる必要はなく、拡径、あるいは拡大動作により嵌合部
２ａ内に収納されたインロー挿入部１ｄが固定できる形
状であればよい。なお、通常、これらの形状は被測定物
で規制される形状、あるいは円形、または外形部分が円
弧の一部を構成するような形状となっている。

【００３３】インロー挿入部１ｄは、上記のような構成
の他に、例えば図６に示すような構成としてもよい。こ
の例では、拡径手段として切り欠き部１２に配置する拡
径用のねじ１５ｂをセットスクリュー（めくらねじ）と
し、横方向、つまり回転軸と直角な方向から締め込むよ
うにしている。すなわち、切り欠き部１２の一方側から
ねじを締め込むことで、切り欠き部１２の他方の面に当
接したねじがさらにこれを押し込むように動作し、結果
として切り欠き部１２の間隙が押し広げられ、インロー
挿入部１ｄが拡径される。つまり、拡径のための力は、
軸２７と直角な方向から直接的に作用する。なお、ねじ
１５ｂは、スペースが十分な場合などではセットスクリ
ューである必要はなく、通常のねじを用いてもよい。

【００３４】このように、固定用（拡径用）のねじを横
方向から操作できる構造にすることで、上方からねじを
操作するためのスペースが不要となり、図７に示すよう
に、符号板２４をさらに大きなものとすることができ、
最大でエンコーダ本体の外形、もしくは支持柱１ａ近く
にまで大きくすることができる。これにより、エンコー
ダの精度（分解能）をさらに向上させることができ、例
えば、従来エンコーダの外径が直径３５mmのもので、最
大１２５０Ｐ／Ｒであったものが、１５７０Ｐ／Ｒ程度
にまで、２０％以上も精度を向上させることができる。

【００３５】インロー挿入部１ｄは、さらに図８に示す
ような構成としてもよい。この例では、拡径手段として
切り欠き部１２に配置する拡径用のねじ１５ｃを、被測
定物２に形成されたねじ穴に挿入するようにしている。
その他の構成は、上記図１〜３に示したように、ねじ１
５ｃ、およびくさび状ワッシャ１５ａにより、ねじ１５
ｃを締め込むことで拡径する構成と同様である。このよ
うに、被測定物２に形成したねじ穴に拡径用ねじ１５ｃ
を装着することで、拡径用と固定用のねじを兼用するこ
とができ、より強固に固定することができる。なお、こ
れらの例では拡径用の力を加える手段として、ねじを用
いているが、切り欠き部を拡大しうる力を与えられるも
のであればねじに限定する必要はなく、くさび状のピン
などを用いても良い。

【００３６】本発明に用いられるエンコーダユニット
は、光学式の場合、例えば図９に示すように、符号板２
４を挟んで、発光素子２１、受光素子２２が配置され、
さらにこれらの素子を駆動したり、得られた信号を増
幅、整形したり、タイミングを整えたりするための電子
回路が形成されている基板１７が配置されている。な
お、図９はエンコーダの符号板２４周囲の部品を抜き出
した一部断面構成図である。

【００３７】発光素子としては、通常、発光ダイオード
（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）等の半導体発
光素子が用いられ、受光素子には、通常、フォトトラン
ジスタ、フォトダイオード等の半導体受光素子が用いら
れる。また、磁気的な検出方式を用いる場合、磁気検出
素子と電子回路部品等から構成される。

【００３８】本発明における符号板２４は、光学式の場
合、通常、光透過部（いわゆるスリット）と、光遮蔽部
とを有する円盤状のスリット板を用いる。そして、前記
光透過物、光遮蔽部との組み合わせにより、公知のイン
クリメンタル信号や、アブソリュート信号が得られるよ
うになっている（または、反射式としてもよい）。ま
た、磁気方式を用いる場合には、磁気透過率の強いもの
と弱いもの、透過する磁力線の粗密材料の組み合わせ、
あるいは磁性材料と非磁性材料、磁気発生部と非磁気発
生部との組み合わせなどにより、上記スリット板と同様
の作用を得ることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、一般的に
用いられている嵌合精度で、比較的簡単な構造で容易に
再現よく位置決め、組み付けが可能であり、しかも従来
構造に比べて高精度化も容易なエンコーダ、およびその
取り付け方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエンコーダの構成例を示す正面図であ
る。

【図２】本発明のエンコーダの構成例を示す側面図であ
る。

【図３】図１のＭ−Ｍ’断面矢視図である。

【図４】インロー嵌合部の形状を示す一部断面図であ
る。

【図５】インロー嵌合部の他の形状を示す一部断面図で
ある。

【図６】インロー挿入部の他の構成例を示した図であっ
て、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。

【図７】図６の構成のインロー挿入部とした場合の、符
号板の大きさを示した一部平面図である。

【図８】インロー挿入部の他の構成例を示した図であ
る。

【図９】符号板首位の部品配置を示す、一部断面図であ
る。

【図１０】従来のエンコーダの構成例を示す断面図であ
る。

【図１１】従来のキット型エンコーダの他の構成例を示
す図であって、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図であ
る。

【符号の説明】

１ エンコ−ダ本体 １ａ 支持柱 ２ 被測定物 １５ ねじ ２５ ボス １１ 回転軸 ２１ 発光素子 ２２ 固定スリット板 ２３ 受光素子 ２４ 符号板

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物（２）にエンコーダ本体（１）
   が取り付けられるエンコーダであって、 前記被測定物（２）のエンコーダ取り付け部には凹部状
   に形成されているインロー嵌合部（２ａ）を有し、 前記エンコーダ本体（１）の被測定物取り付け側には、
   前記インロー嵌合部に挿入して被測定物と嵌合可能なイ
   ンロー挿入部（１ｄ）を有し、 このインロー挿入部（１ｄ）は、少なくともその一部を
   拡径することにより、強固にインロー嵌合部（２ａ）に
   固定可能な拡径手段を有するエンコーダ。
2. 【請求項２】 前記拡径手段は、被測定物の回転軸（２
   ７）の逃げ孔（１３）を有するインロー挿入部（１ｄ）
   の一部を切り欠いてＣ字状とし、この切り欠き部（１
   ２，１２ａ）を拡大することで拡径する請求項１のエン
   コーダ。
3. 【請求項３】 前記拡径手段は、ねじ（１５）を介して
   加えられた力により動作する請求項１または２のエンコ
   ーダ。
4. 【請求項４】 前記拡径手段は、回転軸に直角な方向か
   ら加えられる力により動作する請求項１〜３のいずれか
   のエンコーダ。
5. 【請求項５】 前記インロー嵌合部は、逆テーパー状に
   形成されている請求項１〜４のいずれかのエンコーダ。
6. 【請求項６】 被測定物にエンコーダ本体が取り付けら
   れるエンコーダの取り付け方法であって、 前記被測定物のエンコーダ取り付け部には凹部状に形成
   されているインロー嵌合部を有し、前記エンコーダ本体
   の被測定物取り付け側には、少なくともその一部を拡径
   可能なインロー挿入部を有し、 、前記インロー挿入部をインロー嵌合部に挿入し、これ
   を拡径することにより強固にインロー嵌合部に固定する
   エンコーダの取り付け方法。