JP2007316026A - 光学式エンコーダ、回転センサ付き軸受ユニット及び光学式エンコーダの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】微細な縦格子状のエンコードパターンをもった光学式エンコーダを提供することである。
【解決手段】高反射率樹脂からなるコードホイール２の表面にインクジェット方式により縦格子状のエンコードパターン４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、その光学式エンコーダを用いた回転センサ付き軸受ユニット、及び前記光学式エンコーダの製造方法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

前記の光学式エンコーダは、研削加工、プレス加工等によって製造されるが、コードホイールの表面に鏡面をもった凹凸条を放射状に加工することは、その凹凸条が微細になればなるほど困難となる問題があり、光学式エンコーダの小型化に対応できない構造及び製造方法であった。

そこで、この発明は、微細なエンコードパターンをもった小型化された光学式エンコーダ、これを用いた回転センサ付き軸受ユニット、及び前記光学式エンコーダの製造方法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、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の非反射部をインクジェット方式によりプリントした構成としたものである。

前記コードホイールとしては円板形又は円筒形のいずれでもよい。また、前記エンコードパターンの反射部が前記コードホイールの素材自体で形成されたものであってもよい。

また、前記の課題を解決する回転センサ付き軸受ユニットは、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前述のもの、即ち、エンコードパターンの非反射部をインクジェット方式によりプリントしたものを用いることとしたものである。

なお、前記課題を解決する光学式エンコーダの製造方法は、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形成された光学式エンコーダの製造方法において、前記エンコードパターンの非反射部をインクジェット方式によりプリントする方法をとるようにしたものである。

以上のように、この発明に係る光学式エンコーダは、エンコードパターンの非反射部をインクジェット方式でプリントしたものであるから、微細孔化されたインクジェットノズルを用いることにより、非反射部を形成する１本の線幅が４０μｍ程度の微細なエンコードパターンを有するものを提供することができ、また光学式エンコーダの小型化を図ることができる。また、そのプリント方法によると、高反射性素材からなるコードホイールに直接プリントすることができるので、迅速かつ精度良くプリントすることができる効果がある。

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１は、金属製又は合成樹脂製の円板形コードホイール２の片面において軸穴３と同芯の帯状領域にエンコードパターン４が形成される。エンコードパターン４は、バー状の非反射部５が縦格子状に一定間隔で放射状に（径方向に）形成され、その非反射部５の間隔部分に存在する反射部６はコードホイール２の素材自体の表面によって形成される。その素材としては、例えば、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）が用いられる。非反射部５と、反射部６の幅の比率は５０％、５０％である。非反射部５の径方向の長さは、後述の光学式センサ３１（図３参照）の配置余裕との関係で適宜定められる。

前記の光学式エンコーダ１を製造する方法は、予め製作したコードホイール２の表面に、黒色インクによるインクジェット方式によって非反射部５をプリントする。そのプリント方法は、例えば、コードホイール２を芯出し回転軸上に載置し、インクタンクと印字ノズルを備えた印字ヘッドを直動可能な直動スライダ上に設け、前記芯出し回転軸の間欠回転と同期してその休止期間中に印字ヘッドを走行させ所要範囲に線状の非反射部５をプリントする。印字ノズルのノズル内径は非反射部５を形成する１本の線の幅に応じて選定される。例えば、ノズル内径がφ２０〜３０μｍの印字ノズルが開発されているので、これを用いることにより、非反射部５を形成する１本の線の幅が４０μｍのものをプリントすることが可能である。

なお、コードホイール２の素材自体の反射率が低い場合は、その表面に予めアルミ蒸着層を形成しておき、そのアルミ蒸着層の表面に前記のインクジェット方式によるプリントを施して非反射部５を形成し、反射部６をアルミ蒸着層によって形成するようにしてもよい。

図２（ａ）（ｂ）に示した実施例２の光学式エンコーダ１´は、円筒形のコードホイール２´の外径面に前記と同様に、インクジェット方式によって非反射部５を軸方向にプリントすることによって全周に渡り一定幅のエンコードパターン４を形成したものである。反射部６は前述の場合と同様に形成される。

図３及び図４に示した実施例３は、前記実施例１の製造方法によって製造された光学式エンコーダ１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１が、そのエンコードパターン４を外向き（転がり軸受１６と反対側）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１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により、また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１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１のエンコードパターン４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。前記センサ３１はエンコーダ１に対して所要の間隔をおいて軸方向に対向する。

前記のセンサ収納部２７の開放端を閉塞する蓋３２は、図４（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５に示した実施例４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１を構成するコードホイール２は、転がり軸受１６側の面にエンコードパターン４を形成したものであり、ボス部１２が内向きに長く伸びている。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１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１のエンコードパターン４に対向して設けられる。

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、前記実施例２の光学式エンコーダ1´を使用したものである。このエンコーダ１´は、回転軸１５の小径部１８において、転がり軸受１６の内輪２２に押し当てられ、固定ナット２４により締め付けられる。この場合はエンコーダ１´（コードホイール２´）が前記実施例３、４の場合の押さえリング２３の機能ももつものである。

光学式センサ３１を実装した基板２９がセンサ収納部２７の内径側に取り付けられ、そのセンサ３１を径方向内向きにして前記エンコーダ１´のエンコードパターン４に対向させる。その他の構成は、実施例３の場合と同様である。

（ａ）実施例１の一部省略正面図、（ｂ）同上の拡大断面図、（ｃ）同上の一部拡大正面図 （ａ）実施例２の斜視図、（ｂ）同上の正面図 実施例３の断面図 （ａ）図３のＡ―Ａ線の断面図、（ｂ）実施例３の蓋の正面図 実施例４の断面図 実施例５の断面図

符号の説明

１、１´ 光学式エンコーダ
２、２´ コードホイール
３ 軸穴
４ エンコードパターン
５ 非反射部
６ 反射部
１２ ボス部
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 (5)

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の非反射部がインクジェット方式によりプリントされたことを特徴とする光学式エンコーダ。
2. 前記コードホイールが円板形又は円筒形のいずれかである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. 前記エンコードパターンの反射部が前記コードホイールの素材自体で形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学式エンコーダ。
4. 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３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。
5. 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形成された光学式エンコーダの製造方法において、前記エンコードパターンの非反射部をインクジェット方式によりプリントすることを特徴とする光学式エンコーダの製造方法。

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