JP2008096246A - 光学式エンコーダ - Google Patents

Abstract

【課題】コード板のＶ溝部への水分等の付着を防止する構成を有する光学式エンコーダを提供する。
【解決手段】光学式エンコーダ１０は、コード板１４のＶ溝２４が形成された面に隣接配置されたガラス又は樹脂製の光を透過する材料からなる保護板２６を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は光学式エンコーダに関し、特には、コード板の面に部分的に形成された凹凸部によって、入射した光を偏向するタイプの光学式エンコーダに関する。

光学式エンコーダは、モータにより回転駆動される回転体等の回転位置及び速度を検出する場合に広く使用されている。図７は、公知の光学式エンコーダの一例を示す概略斜視図である。図７に示す光学式エンコーダ１００は、図示しないモータの軸１１２に固定された略円板形状のコード板１１４、並びにコード板１１４を挟んで対向配置された光源又は発光部１１６及び受光部１１８を有する。コード板１１４は光を透過するガラス板又は樹脂から作製され、１つ以上の凹凸部１２０ａ、１２０ｂ及び１２２ａ、１２２ｂを有する。各凹凸部は発光部１１６からの光を全反射するように構成されており、従って光が凹凸部に入射した場合はその光は受光部１１８に到達しない。一方コード板１１４の凹凸部以外の実質平坦な部分１２２に入射した光は受光部１１８に到達するので、モータの回転速度に応じて周期の異なるパルス信号（エンコーダ信号）が得られ、回転速度を測定することができる。

図８は、図７のエンコーダの部分断面図である。図８に示すように、各凹凸部は具体的には、コード板１１４の一方の面に形成された１つ以上のＶ溝１２４を有する。このような光学式エンコーダは、例えば特許文献１に記載されている。また特許文献２には、Ｖ溝形状を高精度に形成することにより高分解能の光学式エンコーダを得る技術が開示されている。

特開平１１−２８７６７１号公報 特開２００４−３０９３０２号公報

上述のようにＶ溝１２４は、発光部１１６からの光を全反射して受光部１１８には到達させないように構成されている。しかし従来の光学式エンコーダでは、Ｖ溝１２４が形成されたコード板１１４の面は外部に対して露出した構成となっており、故にＶ溝内に水分や塵埃等の異物が進入又は付着する可能性がある。ここで図８に示すように、Ｖ溝内に水や油等の液体又は透光性の異物１２８が付着すると、水等と空気とでは屈折率が大きく異なるため、Ｖ溝の表面において光が全反射されずにその一部又は全部が上方に透過してしまうことになる。そのため、凹凸部に光が入射した場合であってもその光の少なくとも一部が受光部に到達してしまい、結果としてエンコーダ信号が異常となる等の不具合が生じ、安定的に正しい測定を行うことが困難となっていた。

そこで本発明は、コード板のＶ溝部への水等の付着を防止する構成を有する光学式エンコーダを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、発光部と、前記発光部からの光を受けるように構成された受光部と、被測定物の移動に応じて可動に構成された光を透過する材料からなるコード板であって、前記発光部からの入射光の進路を変更するための凹凸部を少なくとも一方の面に有する、コード板と、を有する光学式エンコーダにおいて、前記コード板の前記凹凸部が形成された面に隣接配置された、光を透過する材料からなる保護板をさらに有することを特徴とする、光学式エンコーダを提供する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光学式エンコーダにおいて、前記凹凸部が、前記コード板の面に形成された、前記発光部からの入射光を全反射する機能を有する、光学式エンコーダを提供する。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の光学式エンコーダにおいて、前記コード板に対向していない前記保護板の面が、濡れ性を増大させるコーティングを有する、光学式エンコーダを提供する。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の光学式エンコーダにおいて、前記コード板に対向していない前記保護板の面が、濡れ性が増大するように形成された幾何パターンを有する、光学式エンコーダを提供する。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学式エンコーダにおいて、前記保護板は前記コード板に固定され、前記コード板及び前記保護板が一体物として前記被測定物に固定される、光学式エンコーダを提供する。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学式エンコーダにおいて、前記コード板及び前記保護板は、それぞれ前記被測定物に接着固定される、光学式エンコーダを提供する。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学式エンコーダにおいて、前記保護板は少なくとも部分的に弾性を有し、該保護板の弾性を有する部分が前記被測定物に形成された凹部に係合することにより前記保護板が前記被測定物に固定される、光学式エンコーダを提供する。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学式エンコーダにおいて、前記保護板は、コード板の外周端部に当接し係合する係合部を有する、光学式エンコーダを提供する。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の光学式エンコーダにおいて、前記係合部は前記コード板の全周にわたって係合する、光学式エンコーダを提供する。

本発明に係る光学式エンコーダによれば、コード板に隣接配置された保護板により、コード板に形成された凹凸部に水分等が付着することが防止される。従って凹凸部における光の偏向作用が影響を受ける虞はなく、安定的かつ正確なエンコーダ機能を発揮することができる。

またコード板に対向していない保護板の面に、濡れ性を増大させるコーティング又は幾何パターンを形成することにより、該面に付着した水分等を拡散させることができるので、該面を通過する光の偏向を抑制することができる。

コード板及び保護板の被測物への取り付けに関し、保護板をコード板に固定した一体物として被測定物に固定すれば、別個に被測定物に固定する場合に比べ位置決めの煩雑さが少ない。一方、コード板及び保護板をそれぞれ被測定物に接着固定する場合は、工程数の削減が図れる。あるいは、保護板を少なくとも部分的に弾性材料から形成し、その弾性部分を被測定物に形成された凹部に係合させることにより、保護板をコード板に固定する前工程が不要となるとともに、保護板を被測定物に固定するための接着剤も不要となる。

また、保護板がコード板の外周部に当接し係合する係合部を有することにより、コード板への接着又は溶着時の位置決めが容易になる。さらに係合部を、コード板の全周にわたって係合するように形成すれば、コード板と保護板との間への水分や異物の進入の阻止に関して高い効果が得られ、すなわち凹凸部への水分等の付着がより確実に防止される。なお突部は、保護板の反りを防止する機能も有する。

以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。図１は、本発明に係る光学式エンコーダ１０の要部の概略斜視図である。エンコーダ１０は、図示しないモータの軸１２に固定された略円板形状のコード板１４、並びにコード板１４を挟んで対向配置された光源又は発光部１６及び受光部１８を有する。コード板１４は光を透過する例えば透明のガラス板又は樹脂から作製され、軸１２と同心の円弧形状を備えた１つ以上（図示例では２対、計４つ）の凹凸部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び２２ｄを有する。一方コード板１４の凹凸部以外の部分２２は実質平坦であり、発光部からの光を偏向せずに透過させる光透過部として作用する。また２対の凹凸部に対応し、受光部１８は２つの受光素子（図示せず）を有する。

凹凸部の各々は、図１の軸方向断面図である図２に示すように、その表面に微小な１つ以上のＶ溝２４を有する。Ｖ溝２４は、凹凸部に入射する発光部１６からの光を全反射し、凹凸部の受光部１８側が暗部となるように形成される。従ってモータ回転時は受光部１８の受光素子に光が到達する状態としない状態とが交番的に繰り返されてパルス状の信号波形が得られ、モータの回転位置又は速度が測定可能となる。ここまで述べた構成は従来のものと同様でよい。

本発明に係るエンコーダ１０は、コード板１４のＶ溝２４が形成された側に隣接配置されたガラス又は樹脂製の光を透過する材料からなる保護板２６を有することを特徴とする。上述したように、Ｖ溝に水や透光性の異物が付着すると凹凸部によって光が全反射されず、所望のエンコーダ機能が発揮されない場合があるが、保護板２６によりＶ溝２４への外部からの液体又は異物の付着を防止することができる。従って発光部からの光は確実に全反射され、得られる信号波形が異常となることが防止される。なお図２に示すように、保護板２６のコード板１４とは反対側の面に水分２８等が付着する可能性はあるが、そのような水分はＶ溝２４における反射作用には何ら影響を与えないので問題とはならない。

但し、受光部の受光素子に光を到達すべき場合に、その光が通過する保護板２６の部位（明部）に水分等が付着していると、その水分が例えば玉状に盛り上がった形態で付着している場合には、光がその水分によって反射又は偏向されてしまい、エンコーダとしての機能に不具合が生じる虞がある。そこで図３に示すように、保護板２６のコード板１４と反対側の面に、濡れ性を増加させるコーティング加工を施すことが好ましい。そのようにして形成されたコーティング３０により、付着した液体は玉状にならず保護板２６の面上に薄く拡散するので、エンコーダ信号に与える影響を実質排除することができる。またコーティング３０の代わりに、濡れ性を増加させる幾何パターン加工を保護板２６の面上に施すことによっても同等の効果が得られる。

図４〜図６は、コード板及び保護板の軸への取り付け形態について説明する軸方向断面図である。先ず図４に示す第１の形態では、保護板２６ａをコード板１４ａに予め接着又は溶着により固定しておき、その後コード板１４ａをＵＶ接着剤等の接着剤３２ａにより軸１２に固定する。この形態では、軸への取り付け時にはコード板１４ａ及び保護板２６ａを一体物として扱えるので、別個に軸１２に取り付ける場合に比べ位置決め等の煩雑さが少ない。なお図４に示すように、保護板２６ａはその外縁の少なくとも一部に、コード板１４ａへの接着又は溶着時の位置決めを容易にするために、コード板の外周端部に当接し係合する係合部（例えば突部）３４ａを有することが好ましい。また突部３４ａを、コード板１４の全周にわたって係合するように形成すれば、コード板１４ａと保護板２６ａとの間への水分や異物の進入の阻止に関して高い効果が得られ、すなわちＶ溝への水分等の付着がより確実に防止される。さらに突部３４ａは、保護板２６ａの反りを防止する機能も有する。

図５に示す第２の形態では、コード板１４ｂ及び保護板２６ｂがそれぞれＵＶ接着剤等の接着剤３２ｂにより軸１２に固定される。この形態のエンコーダの製造工程においては、コード板１４ｂ及び保護板２６ｂが実質同時に接着剤３２ｂにより固定可能であり、保護板２６ｂをコード板１４ｂに固定する前工程が不要となる。

図６に示す第３の形態では、先ずコード板１４ｃをＵＶ接着剤等の接着剤３２ｃにより軸１２に固定し、次に保護板２６ｃを、その内周部３６ｃが軸１２の外周部に形成された凹部又は溝３８ｃに弾性を利用して係合するように軸１２に固定する。すなわち、保護板２６ｃは少なくともその内周部３６ｃがある程度の弾性を有する材料により作製される。この形態のエンコーダの製造工程においては、保護板２６ｃをコード板１４ｃに固定する前工程が不要となるとともに、保護板２６ｃを軸１２に固定するための接着剤も不要となる。

本発明に係る光学式エンコーダの要部の概略斜視図である。 図１のエンコーダの凹凸部の断面図である。 保護板の面にコーティングを施した例を示す断面図である。 モータ軸へのコード板及び保護板の第１の取り付け形態を説明する図である。 モータ軸へのコード板及び保護板の第２の取り付け形態を説明する図である。 モータ軸へのコード板及び保護板の第３の取り付け形態を説明する図である。 従来の光学式エンコーダの要部の概略斜視図である。 図７のエンコーダの凹凸部の断面図である。

符号の説明

１０ エンコーダ
１２ 軸
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ コード板
１６ 発光部
１８ 受光部
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ 凹凸部
２２ 光透過部
２４ Ｖ溝
２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ 保護板
３０ コーティング
３４ａ 突部

Claims (9)

1. 発光部と、
   前記発光部からの光を受けるように構成された受光部と、
   被測定物の移動に応じて可動に構成された光を透過する材料からなるコード板であって、前記発光部からの入射光の進路を変更するための凹凸部を少なくとも一方の面に有する、コード板と、
   を有する光学式エンコーダにおいて、
   前記コード板の前記凹凸部が形成された面に隣接配置された、光を透過する材料からなる保護板をさらに有することを特徴とする、光学式エンコーダ。
2. 前記凹凸部が、前記コード板の面に形成された、前記発光部からの入射光を全反射する機能を有する、請求項１に記載の光学式エンコーダ。
3. 前記コード板に対向していない前記保護板の面が、濡れ性を増大させるコーティングを有する、請求項１又は２に記載の光学式エンコーダ。
4. 前記コード板に対向していない前記保護板の面が、濡れ性が増大するように形成された幾何パターンを有する、請求項１又は２に記載の光学式エンコーダ。
5. 前記保護板は前記コード板に固定され、前記コード板及び前記保護板が一体物として前記被測定物に固定される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学式エンコーダ。
6. 前記コード板及び前記保護板は、それぞれ前記被測定物に接着固定される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学式エンコーダ。
7. 前記保護板は少なくとも部分的に弾性を有し、該保護板の弾性を有する部分が前記被測定物に形成された凹部に係合することにより前記保護板が前記被測定物に固定される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学式エンコーダ。
8. 前記保護板は、コード板の外周端部に当接し係合する係合部を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学式エンコーダ。
9. 前記係合部は前記コード板の全周にわたって係合する、請求項８に記載の光学式エンコーダ。

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