JP2007309692A - 光学式エンコーダ及び回転センサ付き軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】製作容易な構造の光学式エンコーダを提供することである。
【解決手段】コードホイール１にアルミ蒸着層５を形成し、その表面に黒色インクにより縦格子状の印刷６からなるエンコードパターン２を形成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、回転体の回転速度検出に用いられる光学式エンコーダ及びこれを用いた回転センサ付き軸受ユニットに関するものである。

回転体の回転速度検出に用いられる光学式エンコーダとして、コードホイールの表面に山形の筋を放射状に形成したものが従来から知られている（特許文献１）。上記コードホイールの周方向の断面形状は、三角形の山と谷が交互に一定間隔で繰り返す凹凸形状をなし、その山と谷を形成する傾斜面は鏡面に形成される。

この場合のセンサユニットは前記コードホイールの表面側に接近して配置された発光素子とこれを周方向の両側から挟むように配置された一対の受光素子によって形成され、発光素子から発せられた光を前記の鏡面で反射させ、その反射光を受光素子で受けるようになっている。コードホイールの凹凸の位相によって受光したりしなかったりすることにより、位相差のある検知信号を出力することができる。

特開平１０−２６７６９２号公報

前記のエンコーダは、コードホイールの表面に鏡面をもった山と谷を放射状に加工しなければならない点で加工が困難であり、多数個を同時に加工することは一層困難であることから、製造コストが高くつく問題がある。また、コードホイールの表面にボス部等の段差のある場合は、その加工が一層困難となる。

そこで、この発明は、製作容易で低コストで提供できる光学式エンコーダ及びこれを用いた回転センサ付き軸受ユニットを提供することを課題とする。

前記の課題を解決するために、この発明に係る光学式エンコーダは、図１（ａ）から（ｃ）に示したように、コードホイール１の表面に光反射性のエンコードパターン２が周方向に形成された光学式エンコーダにおいて、前記エンコードパターン２が、径方向の一定幅のバー状の反射部３と非反射部４を交互に一定間隔で配置された構成としたものである。

前記の反射部３が、コードホイール１の表面に施されたアルミ蒸着層５により形成され、非反射部４が該アルミ蒸着層５の表面に施された黒色インクの印刷６により形成された構成をとることができる。

また、図２（ａ）（ｂ）に示したように、前記コードホイール１が高反射率合成樹脂により形成され、反射部３が該コードホイール１自体の表面により形成され、非反射部３が前記コードホイール１の表面に施された黒色インクの印刷６により形成された構成をとることもできる。

さらに、図３（ａ）から（ｃ）に示したように、前記の反射部３が基層フィルム７に積層されたアルミ蒸着層５により形成され、前記非反射部４が前記アルミ蒸着層５の表面に施された黒色インクの印刷６により形成され、前記印刷６を含むアルミ蒸着層５の表面に透明の保護フィルム８が積層され、前記基層フィルム７が前記コードホイール１の表面に接着層９を介して接合された構成をとることができる。

以上のように、この発明に係る光学式エンコーダは、コードホイールの面に、鏡面の反射面をもった凹凸形状を加工する等の困難な加工が不要となり、コードホイールに対する蒸着面の形成或いはコードホイール自体を高反射率合成樹脂で形成することにより反射部が形成され、非反射部は印刷により形成されるので、加工の手間がかからず作業性がよい。また、アルミ蒸着層からなる反射部と印刷からなる非反射部を積層体の内部に積層一体化したものは、単にその積層体をコードホイールに接着するだけでよいので、多数個を同時に製作することもでき一層作業性が改善され、低コスト化を図ることができる。

以下、添付図面に基づいてこの発明の実施例を説明する。

図１（ａ）から（ｃ）に示した実施例１の光学式エンコーダは、その基本構造については先に説明したとおりであるが、追加的な部分を含めて改めて説明する。この場合のコードホイール１は、熱可塑性樹脂（例えば、ポリフェニレンサルファイド）の円板状に形成される。中央部に軸穴１１が形成され、片面において軸穴１１の周りにボス部１２が形成される。ボス部１２を設けた側と反対面の表面にアルミ蒸着層５が形成され、そのアルミ蒸着層５の表面に全周に渡る帯状の領域にエンコードパターン２が形成される。

前記のエンコードパターン２は、バー状の非反射部４が縦格子状に一定間隔で放射状に形成され、その非反射部４の間隔部分に存在する前記のアルミ蒸着層５が反射部３となっている。前記のバー状の非反射部４は黒色インクの印刷６により形成される。非反射部４（印刷６）と、反射部３の幅の比率は５０％、５０％である。バー状の非反射部４の径方向の長さは、後述のセンサの配置余裕との関係で適宜定められる。アルミ蒸着層５は、コードホイール１の全面に形成してもよいが、エンコードパターン２の幅、即ち、バー状の非反射部４の径方向の長さに等しい帯状の範囲にのみ形成してもよい。

図２（ａ）（ｂ）に示した実施例２の光学式エンコーダは、前記実施例１と同形状のコードホイール１を白色の高反射率熱可塑性樹脂（例えば、住友ダウ株式会社製のＬＲ８００１Ｖなど）の成形品によって形成している。その表面に直接エンコードパターン２が形成される。エンコードパターン２は、非反射部４が黒色インクの印刷６により形成され、反射部３がコードホイール１自体の表面により形成される。

図３（ａ）から（ｂ）に示した実施例３の光学式エンコーダは、実施例１と同様の合成樹脂製のコードホイール１の片面にフィルム状の積層体１３を接着したものである。積層体１３は、図３（ｃ）に示したように、透明のＰＥＴフィルムからなる基層フィルム７の片面にアルミ蒸着層５が積層され、そのアルミ蒸着層５によってエンコードパターン２の反射部３が形成される。また、そのアルミ蒸着層５の表面に黒色インクの印刷６が施され、その印刷６によりエンコードパターン２の非反射部４が形成される。エンコードパターン２は前述の実施例１の場合と同様である。

前記の印刷６が施されたアルミ蒸着層５の表面に透明のＰＥＴフィルムからなる保護フィルム８が積層される。また、前記基層フィルム７の裏面に接着剤、両面接着テープ等でなる接着層９が形成され、その接着層９によって積層体１３がコードホイール１の片面に接着される。

図４及び図５に示した実施例４は、前記実施例１又は実施例２の光学式エンコーダ１４を使用した回転センサ付き軸受ユニットに関するものであり、回転軸１５と、その回転軸１５に取付けられた転がり軸受１６と、センサユニット１７の組み合わせからなる。

前記回転軸１５は、小径部１８と大径部１９との間に段差部２０が形成され、小径部１８の先端部にねじ部２１が形成されている。前記の転がり軸受１６の内輪２２が小径部１８に嵌合され、段差部２０に押し当てられる。

センサユニット１７の一部を構成する前記のエンコーダ１４が、そのエンコードパターン２を外向きにして小径部１８に嵌合され、さらに小径部１８に嵌合された押さえリング２３及びねじ部２１に嵌められた固定ナット２４の締結により内輪２２に押し当てられる。これによりエンコーダ１４が回転軸１５に芯出しされ、軸方向に固定される。

また、センサユニット１７のケーシング２５が転がり軸受１６の外輪２６に、図示のように圧入嵌合又は図示を省略しているがインサート成形等により一体化される。ケーシング２５は、その前半部によって転がり軸受１６とエンコーダ１４をカバーし、後半部が扇形断面のセンサ収納部２７となっている。センサ収納部２７の内部に前記エンコーダ１４のエンコードパターン２に対向したセンサ位置決め穴２８が設けられる。

センサ収納部２７に収納された基板２９に光学式センサ３１が実装され、そのセンサ３１が前記の位置決め穴２８に挿入される。センサ３１はエンコーダ１４に対して所要の間隔をおいて対向する。

前記のセンサ収納部２７の開放端を閉塞する蓋３２は、図５（ｂ）に示したように扇形板により形成され、一対の位置決め突起３３、３３が設けられる。蓋３２はその突起３３、３３により位置決めされセンサ収納部２７の開放端面に取付けられる。

なお、基板２９から外部に引き出されるリード線は図示を省略している。

図６に示した実施例５の回転センサ付き軸受ユニットは、光学式エンコーダ１４として、前記実施例３のもの、即ち、コードホイール１の表面にエンコードパターン２を含む積層体１３を接着したものである。その他の構成は前記実施例４と同様であるので説明を省略する。

図７に示した実施例６の回転センサ付き軸受ユニットは、センサユニット１７の構造が前記の場合と若干相違している。

この場合の光学式エンコーダ１４を構成するコードホイール１は、転がり軸受１６側の面にエンコードパターン２を含む前記の積層体１３を接着したものであり、ボス部１２が内向きに長く伸びている。この場合のケーシング２５は全体として円筒形に形成され、センサ収納部２７の開放端に前記エンコーダ１４が回転すき間をおいて取付けられる。また光学式センサ３１が実装された基板２９はセンサ収納部２７の内部において、該センサ３１が外向き、即ちエンコーダ１４のエンコードパターン２に対向して設けられる。

（a）実施例１の一部省略正面図、（ｂ）同上の断面図、（ｃ）同上の一部拡大正面図 （ａ）実施例２の一部省略正面図、（ｂ）同上の断面図 （ａ）実施例３の一部省略正面図、（ｂ）同上の断面図、（ｃ）同上の積層体の拡大断面図 実施例４の断面図 （ａ）実施例４を示した図４のＡ−Ａ線の断面図、（ｂ）同上の蓋の正面図 実施例５の断面図 実施例６の断面図

符号の説明

１ コードホイール
２ エンコードパターン
３ 反射部
４ 非反射部
５ アルミ蒸着層
６ 印刷
７ 基層フィルム
８ 保護フィルム
９ 接着層
１１ 軸穴
１２ ボス部
１３ 積層体
１４ 光学式エンコーダ
１５ 回転軸
１６ 転がり軸受
１７ センサユニット
１８ 小径部
１９ 大径部
２０ 段差部
２１ ねじ部
２２ 内輪
２３ 押さえリング
２４ 固定ナット
２５ ケーシング
２６ 外輪
２７ センサ収納部
２８ センサ位置決め穴
２９ 基板
３１ 光学式センサ
３２ 蓋
３３ 位置決め突起

Claims (6)

1. コードホイールの表面に光反射性のエンコードパターンが周方向に形成された光学式エンコーダにおいて、前記エンコードパターンが、径方向の一定幅のバー状の反射部と非反射部が交互に一定間隔で配置されたことを特徴とする光学式エンコーダ。
2. 前記反射部が前記コードホイールの表面に施されたアルミ蒸着層により形成され、前記非反射部が該アルミ蒸着層の表面に施された黒色インクの印刷により形成されたことを特徴とする請求項１に記載の光学式エンコーダ。
3. 前記コードホイールが高反射率合成樹脂により形成され、前記反射部が該コードホイールの表面により形成され、前記非反射部が前記コードホイール表面に施された黒色インクの印刷により形成されたことを特徴とする請求項１に記載の光学式エンコーダ。
4. 前記の反射部が基層フィルムに積層されたアルミ蒸着層により形成され、前記非反射部が前記アルミ蒸着層の表面に施された黒色インクの印刷により形成され、前記印刷を含むアルミ蒸着層の表面に透明の保護フィルムが積層され、前記基層フィルムが前記コードホイールの表面に接着層を介して接合されたことを特徴とする請求項１に記載の光学式エンコーダ。
5. 前記の接着層、基層フィルム、印刷が施されたアルミ蒸着層、保護フィルムがフィルム状の積層体をなし、前記接着層を介して前記コードホイールの表面に接合されたことを特徴とする請求項４に記載の光学式エンコーダ。
6. 軸と、その軸に取付けられた内輪回転型の軸受と、前記軸の回転速度を検知するセンサユニットとの組み合わせからなり、前記センサユニットが光学式エンコーダと光学式センサとの組み合わせにより構成された回転センサ付き軸受ユニットにおいて、前記光学式エンコーダとして請求項１から５のいずれかに記載の光学式エンコーダを用いたことを特徴とする回転センサ付き軸受ユニット。

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