JP2008020417A - ロータリエンコーダ - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンス時に異物が混入することを防止したロータリエンコーダを提供する。
【解決手段】所定の光透過パターンを有する回転符号板２を備え測定対象７の回転軸７ａに固定されて回転する円板部３と、回転符号板２に光を照射する光源手段９と、回転符号板２の前記光透過パターンを透過した光を検出する光検出手段１１と、測定対象７の回転量を検出するべく光検出手段１１からの検出信号を処理する電気部品を実装した回路基板５を備えた基板部６と、円板部３を回転可能に収納し、基板部６が取り付けられるベース部４とを備えており、基板部６とベース部４との間には、基板部６とベース部４との少なくとも一方に異物混入防止用の蓋部材１０（１２）を有していることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロータリエンコーダに関するものである。

従来、例えばモータ等の測定対象に装着されて共に回転する回転符号板を備え、該回転符号板の回転量をセンサによって検出することで前記測定対象の回転量を検出するロータリエンコーダが広く用いられている。このロータリエンコーダは、大きく分けて回転符号板を備えた円板部と、該円板部を収納する円柱型のベース部と、回路基板を備えた基板部とから構成されている（例えば、特許文献１を参照。）。
特開平９−２４３４０１号公報

しかしながら、斯かる従来のロータリエンコーダのメンテナンスは、当該ロータリエンコーダから上述の基板部、円板部、ベース部等をその都度取り外して行う必要があった。このため、ロータリエンコーダ内の回転符号板や回路基板等が作業雰囲気中にさらされることとなり、これらにゴミ等の異物が付着し故障や誤動作等の不具合を誘発してしまうという問題があった。

そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、メンテナンス時に異物が混入することを防止したロータリエンコーダを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、
所定の光透過パターンを有する回転符号板を備え測定対象の回転軸に固定されて回転する円板部と、
前記回転符号板に光を照射する光源手段と、
前記回転符号板の前記光透過パターンを透過した光を検出する光検出手段と、
前記測定対象の回転量を検出するべく前記光検出手段からの検出信号を処理する電気部品を実装した回路基板を備えた基板部と、
前記円板部を回転可能に収納し前記基板部が取り付けられるベース部とを備えており、
前記基板部と前記ベース部との間には、前記基板部と前記ベース部との少なくとも一方に異物混入防止用の蓋部材を有していることを特徴とするロータリエンコーダを提供する。

本発明によれば、メンテナンス時に異物が混入することを防止したロータリエンコーダを提供することができる。

以下、本発明の各実施形態に係るロータリエンコーダを添付図面に基づいて説明する。
なお、各実施形態に係るロータリエンコーダは、光学式の所謂ホローシャフト型ロータリエンコーダであって、測定対象をモータとして説明する。

（第１実施形態）
図１、及び図２は、本発明の第１実施形態に係るロータリエンコーダの構成を示す分解図、及び断面図である。
図１及び図２に示すように、本ロータリエンコーダ１は、回転符号板２を備えた円板部３と、該円板部３を回転可能に収納するベース部４と、回路基板５を備えベース部４に取り付けられる基板部６とからなる。

本ロータリエンコーダ１において、円板部３は、モータ７の回転軸７ａを挿入するための挿入穴３ａが形成された円柱形状の部材である。そしてこの円板部３の上側には、上述した回転符号板２が外挿されており、円板部３に形成されているフランジ３ｂに固定されている。なお、回転符号板２は、円盤状の部材であってその外周部分には不図示のスリットが円周方向に沿って等間隔で形成されている。なお、斯かる構成の円板部３とモータ７の回転軸７ａとの固定は、図２に示すように円板部３の挿入穴３ａにモータ７の回転軸７ａを挿入し、上側から止めねじ８によって締め付け固定することで行われる。

本ロータリエンコーダ１において、ベース部４は、円板部３を回転可能に収納しかつモータ７に取り付けられて該モータ７の回転軸７ａを円板部３の挿入穴３ａへ導くための上下方向に貫通した開口部４ａを備えた円柱形状の筐体である。またこのベース部４には、上下方向に貫通した貫通孔４ｂがさらに形成されており、この貫通孔４ｂには光源９ａとコリメータレンズ９ｂからなる光源ユニット９が備えられている。

そして斯かるベース部４の上面には、光源ユニット９に対向する位置に円形の窓部１０ａが形成された円盤形状の蓋部材１０が備えられており、ベース部４の開口部４ａを略閉塞している。これにより、本ロータリエンコーダ１のメンテナンスのためにベース部４から基板部６を取り外した際に、ベース部４の開口部４ａ及び貫通孔４ｂに異物が混入して光源ユニット９や円板部３の回転符号板２等に付着してしまうことを防ぐことができる。なお、本実施形態において蓋部材１０は、導電体である金属からなり、不図示の固定ねじによってベース部４に対して締め付け固定されている。

また本ロータリエンコーダ１において、基板部６は、円形の板状部材６ａの下面にこれと同径の円筒部材６ｂを一体的に形成してなる部材であって、板状部材６ａの下面には、上述したベース部４の光源ユニット９からの光を受光するための光センサ１１、及び該光センサ１１からの検出信号を処理するアナログ／デジタル変換器等の電気部品等を実装した上述の回路基板５が備えられている。なお、基板部材６ａの上面には、コネクタ５ａが設けられている。

斯かる基板部６の下面には、光センサ１１に対向する位置に円形の窓部１２ａが形成された円盤形状の蓋部材１２が備えられており、基板部６において回路基板５が配置されている空間を略閉塞している。これにより、本ロータリエンコーダ１のメンテナンスのためにベース部４から基板部６を取り外した際に、回路基板５が作業雰囲気中にさらされることを防ぐことができ、したがって回路基板５に異物が付着してしまうことを防ぐことができる。

なお、本実施形態において蓋部材１２は、上述したベース部４の蓋部材１０と同様、導電体である金属からなり、不図示の固定ねじによって基板部６に対して締め付け固定されている。
そしてさらに蓋部材１２は、不図示の配線を介して回路基板５と接続されており、シグナルグランド（０ボルト）の状態が維持されている。なお、この蓋部材１２と当接するベース部４の蓋部材１０もシグナルグランド（０ボルト）の状態が維持されることとなる。したがってこれらの蓋部材１０，１２の構成により、外部からの電気的なノイズが回路基板５へ悪影響を及ぼすことを効果的に防ぐことができる。

斯かる構成の本ロータリエンコーダ１において、光源ユニット９から発せられた光は、モータ７の回転軸７ａに連動して回転する回転符号板２に下側から照射される。そしてこの回転符号板２における不図示のスリットを通過した光は、光センサ１１によって受光されてアナログ信号に変換される。このアナログ信号は、回路基板５に実装されたアナログ／デジタル変換器等の電気部品によってデジタル信号に変換される。そしてこのデジタル信号は、回転符号板２の光透過、不透過に対応するパルス信号となっているため、単位時間当たりのパルス数に基づき、モータ７の回転軸７ａの回転量を算出することが可能となる。

また、上述のように本ロータリエンコーダ１は、ベース部４及び基板部６にそれぞれ蓋部材１０，１２が備えられている。これにより、メンテナンスのためにベース部４から基板部６を取り外した際には、回転符号板２、回路基板５、光源ユニット９等が作業雰囲気中にさらされることを防ぐことができるため、これらにゴミ等の異物が付着し故障や誤動作等の不具合を誘発してしまうという従来の問題を解決することができる。

なお、本実施形態において、ベース部４及び基板部６の蓋部材１０，１２に形成された窓部１０ａ，１２ａは、それぞれ該窓部１０ａ，１２ａと同径の透明な板状部材を嵌め込んで備えた構成や、基板部６がベース部４に取り付けられている際には開いており、基板部６をベース部４から取り外した際に閉じるシャッタをそれぞれ備えた構成とすることもできる。これらの構成によって、異物混入防止の効果をさらに高めることができる。また、蓋部材１０，１２全体を、金属ではなく透明な円盤部材で構成することもでき、この場合は窓部が不要となる。また、各蓋部材１０，１２の窓部の個数は１つに限られず、必要に応じて増やしても良い。

また、本実施形態において、蓋部材１０，１２のベース部４及び基板部６への取り付けは、上述のように不図示の固定ねじで締め付け固定で行われているが、ベース部４及び基板部６へそれぞれ嵌め込む構成としたり、量産のためにベース部４及び基板部６の樹脂モールド部分へのインサート成型によって構成することもできる。

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態に係るロータリエンコーダの構成を示す分解断面図である。
なお、本実施形態及び以下に示す実施形態に係るロータリエンコーダにおいて、上記第１実施形態と同様の構成の部分には同じ符号を付して説明を省略し、上記第１実施形態と異なる特徴的な構成について詳細に説明する。

図３に示すように、本ロータリエンコーダ１５は、上記第１実施形態における光源ユニット９と光センサ１１とをベース部に対して一体的に着脱可能にしたものであって、回転符号板２を備えた円板部３と、該円板部３を回転可能に収納するベース部１６と、回路基板５を備えベース部１６に取り付けられる基板部１７と、光源ユニット９と光センサ１１とを備えた光学部１８とからなる。

本ロータリエンコーダ１５において、ベース部１６は、円板部３を回転可能に収納しかつモータ７に取り付けられて該モータ７の回転軸７ａを円板部３の挿入穴３ａへ導くための上下方向に貫通した開口部１６ａを備えており、軸方向へ平行な平面によって一部を切り欠いた円柱形状の筐体である。そして、このベース部１６の切り欠かれた壁面１６ｂには、回転符号板２の一部を外部へ露出させるためのスリット１６ｃが形成されている。斯かるベース部１６の上面には、該ベース部１６の断面と同形状の蓋部材１９が備えられており、ベース部１６の開口部１６ａを閉塞している。なお、本実施形態では、後に詳細に述べるように光源ユニット９をベース部１６と別体にしているため、蓋部材１９には上記第１実施形態のような窓部は形成されていない。

これにより、本ロータリエンコーダ１５のメンテナンスのためにベース部１６から基板部１７を取り外した際に、ベース部１６の開口部１６ａに異物が混入して円板部３の回転符号板２等に付着してしまうことを防ぐことができる。なお、本実施形態において蓋部材１９は、上記第１実施形態と同様に導電体である金属からなり、不図示の固定ねじによってベース部１６に対して締め付け固定されている。

また本ロータリエンコーダ１５において、光学部１８は、ベース部１６の切り欠かれた壁面１６ｂに取り付けられることで該ベース部１６とともに円柱を形成する柱状部材である。斯かる形状の光学部１８の内部には、上下方向に延びた空洞部１８ａが形成されており、下側から順に光源ユニット９と光センサ１１が備えられている。

またこの光学部１８の側面には、該光学部１８をベース部１６に取り付けた際に、ベース部１６から露出している回転符号板２を光学部１８内へ挿入するためのスリット１８ｂが形成されている。これにより、光学部１８をベース部１６に取り付けた際には、回転符号板２を光学部１８内へ挿入し、光源ユニット９と光センサ１１との間の光路中に配置することができる。

また本ロータリエンコーダ１５において、基板部１７は、ベース部１６の断面と同形状の板状部材１７ａの下面に、同じくベース部１６の断面と同形状の断面を有する筒状部材６ｂを一体的に形成してなる部材であって、板状部材１６ａの下面には、回路基板５が備えられている。

斯かる基板部１７の下面には、板状部材１７ａと同形状の蓋部材２０が備えられており、基板部１７において回路基板５が配置されている空間を完全に閉塞している。
なお、上述のように光センサ１１は光学部１８に備えられているため、回路基板５には光センサ１１は備えられておらず、この光センサ１１に対応する窓部も蓋部材２０には設けられていない。このため、本実施形態における基板部１７では、回路基板５が配置されている空間を完全に閉塞することができる。

以上の構成により本ロータリエンコーダ１５は、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。また、上述のように光学部１８を設けたことで基板部１７とベース部１６と光学部１８とを別体にしているため、メンテナンス時にはこららのうちで故障している部品のみを取り外して交換、修理等を行うことができる。

（第３実施形態）
図４は、本発明の第３実施形態に係るロータリエンコーダの構成を示す分解断面図である。
図４に示すように、本ロータリエンコーダ２５は、回転符号板２を備えた円板部３と、該円板部３を回転可能に収納するベース部２６と、回路基板５を備えベース部２６に取り付けられる基板部２７とからなる。

本ロータリエンコーダ２５において、基板部２７は、上記第１実施形態における基板部と基本的に同様の構成であって、下方へ向かって照明光を発する光源ユニット９をさらに備えている。

また、本ロータリエンコーダ２５において、ベース部２６は、上記第１実施形態における光源ユニット９に代えて、三角柱プリズム２８を備えている。これにより、基板部２７の光源ユニット９から発せられた光は、該三角柱プリズム２８によって上方へ反射され、回転符号板２における不図示のスリットを通過して、基板部５の光センサ１１によって受光されることとなる。

以上の構成により本ロータリエンコーダ２５は、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。また、本ロータリエンコーダ２５は、故障や誤動作等の不具合が生じやすい光源ユニット９、光センサ１１、及び回路基板５を全て基板部２７に配置したことで、メンテナンス時の部品交換を基板部２７のみで行うことができる。またこれにより、基板部２７の交換に際して該基板部２７を円板部３の回転符号板２に衝突させて破損してしまったり、異物を付着させてしまうようなことがないため、作業性の向上を図ることができる。

また、上記各実施形態では、ホローシャフト型のロータリエンコーダを示しているが、本発明はこれに限られるものでなく、円板部がベース部の外部へ突出する回転軸を備えた所謂軸付きロータリエンコーダにも適用することができる。

本発明の第１実施形態に係るロータリエンコーダの構成を示す分解図である。 本発明の第１実施形態に係るロータリエンコーダの構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係るロータリエンコーダの構成を示す分解断面図である。 本発明の第３実施形態に係るロータリエンコーダの構成を示す分解断面図である。

符号の説明

１，１５，２５ ロータリエンコーダ
２ 回転符号板
３ 円板部
４，１６，２６ ベース部
５ 回路基板
６，１７，２７ 基板部
７ モータ
９ 光源ユニット
１１ 光センサ
１０，１９ ベース部の蓋部材
１２，２０ 基板部の蓋部材

Claims (6)

1. 所定の光透過パターンを有する回転符号板を備え測定対象の回転軸に固定されて回転する円板部と、
   前記回転符号板に光を照射する光源手段と、
   前記回転符号板の前記光透過パターンを透過した光を検出する光検出手段と、
   前記測定対象の回転量を検出するべく前記光検出手段からの検出信号を処理する電気部品を実装した回路基板を備えた基板部と、
   前記円板部を回転可能に収納し、前記基板部が取り付けられるベース部とを備えており、
   前記基板部と前記ベース部との間には、前記基板部と前記ベース部との少なくとも一方に異物混入防止用の蓋部材を有していることを特徴とするロータリエンコーダ。
2. 前記蓋部材には、前記光源手段からの照射光を通過させるための窓部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロータリエンコーダ。
3. 前記回路基板は、前記基板部の前記ベース部側に備えられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のロータリエンコーダ。
4. 前記光源手段は、前記ベース部に備えられており、
   前記光検出手段は、前記基板部の前記ベース部側に備えられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のロータリエンコーダ。
5. 前記光源手段及び前記光検出手段は、前記基板部の前記ベース部側に備えられており、
   前記ベース部は、前記前記光源手段からの照射光を前記回転符号板を経て前記光検出手段へ導くための反射部材を備えていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のロータリエンコーダ。
6. 前記光源手段及び前記光検出手段を備え、前記ベース部の側面に取り付けられる光学部をさらに有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のロータリエンコーダ。

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