JP2008215932A - エンコーダ、その製造方法及びサーボモータ - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が少なく、軸方向長さが短く、超高分解能を有するエンコーダ、その製造方法及びエンコーダを備えるサーボモータを得ること。
【解決手段】同軸の第１、第２の軸受孔と、前記第１、第２の軸受孔の間に形成された内フランジと、前記第１、第２の軸受孔の軸方向と直交する面で成る台設置部とを有するハウジングと、前記内フランジと前記第１の軸受の外輪との間に配置される予圧バネと、前記台設置部に設置され、天部にインデックススケールが設置される発光素子台と、一端部に、パルス円板が取付けられる円板保持部を有し、他端部が回転入力部となり、前記第１、第２の軸受孔に夫々嵌合された前記第１、第２の軸受に固定され、前記第１の軸受の外輪で前記予圧バネを前記内フランジに押圧して前記第１の軸受を予圧すると共に、前記円板保持部と前記発光素子台の天部との軸方向ギャップを設けている回転軸と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンコーダに関するものであり、特に、サーボシステムの回転位置検出に用いられ、超高分解能を有し、工作機械等の絶対位置を高精度・高信頼性で検出するエンコーダ、その製造方法及びエンコーダを備えるサーボモータに関する。

従来の磁気ディスク駆動装置用モータとして、第１、第２の軸受が嵌合される軸受孔と、該軸受孔の中間部の前記第１、第２の軸受の間に挿入されたスペーサとを有するハウジングと、前記第１の軸受の外側（のホルダー）に配置された予圧バネと、ハウジングに設けられ第２の軸受を外側から保持するホルダーと、一端部にブラケットが取付けられ、他端部が固定部となる固定軸と、を備え、ハウジングと第１、第２の軸受とスペーサとから成るハウジング組立体を固定軸へ接着固定するとき、ブラケットの取り付け基準面からハウジングの外フランジ面の寸法Ｈを（治具により）出すとともに第２の軸受に与圧を加えることにより寸法Ｈを精度良く組立てられ、組加工をする必要がないものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許第２８３０３４３号公報（第２、３頁、第１図）

しかしながら、上記従来の磁気ディスク駆動装置用モータでは、軸受孔の中間部に挿入されたスペーサと、固定軸に嵌合され予圧バネを外側から保持するホルダーと、ハウジングに嵌合され第２の軸受を外側から保持するホルダーと、を必要とし、部品点数が多く、また、ホルダーの厚さ分、軸方向長さが長くなってしまう、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、部品点数が少なく、軸方向長さを短くすることができ、超高分解能を有し、工作機械等の絶対位置を高精度・高信頼性で検出することができるエンコーダ、その製造方法及びエンコーダを備えるサーボモータを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のエンコーダは、第１、第２の軸受が夫々嵌合される同軸の第１、第２の軸受孔と、前記第１、第２の軸受孔の間に形成された内フランジと、前記第１、第２の軸受孔の軸方向と直交する面で成る台設置部とを有するハウジングと、前記内フランジと前記第１の軸受の外輪との間に配置される予圧バネと、前記台設置部に設置され、天部にインデックススケールが設置される発光素子台と、一端部に、パルス円板が取付けられる円板保持部を有し、他端部が回転入力部となり、前記第１、第２の軸受孔に夫々嵌合された前記第１、第２の軸受に固定され、前記第１の軸受の外輪で前記予圧バネを前記内フランジに押圧して前記第１の軸受を予圧すると共に、前記円板保持部と前記発光素子台の天部との軸方向ギャップを設けている回転軸と、を備えることを特徴とする。

また、本発明のエンコーダの製造方法は、ハウジングの台設置部に発光素子台を設置し、前記ハウジングに設けられた同軸の第１、第２の軸受孔の間に形成された内フランジの第１の軸受孔側に予圧バネを配置する工程と、一端部に、パルス円板が取付けられる円板保持部を有し、他端部が回転入力部となり、第１の軸受を装着した回転軸を、前記第１、第２の軸受孔に挿入し、前記第１の軸受孔に前記第１の軸受の外輪を嵌合させ、かつ、第２の軸受を前記第２の軸受孔と前記回転軸に嵌合させる工程と、前記第１の軸受の外輪で前記予圧バネを圧縮して前記第１の軸受に予圧をかけながら、前記円板保持部と前記発光素子台の天部との軸方向ギャップを調整し、前記第１、第２の軸受に前記回転軸を固定する工程と、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、部品点数が少なく、軸方向長さを短くすることができ、超高分解能を有し、工作機械等の絶対位置を高精度・高信頼性で検出することができるエンコーダ及びその製造方法が得られる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかるエンコーダ、その製造方法及びエンコーダを備えるサーボモータの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態
図１は、本発明にかかるエンコーダの実施の形態を示す縦断面図であり、図２−１〜図２−４は、エンコーダの製造（組立）方法の実施の形態を示す図であり、図３は、実施の形態のエンコーダをサーボモータに取付けた状態を示す一部破断図である。

図１に示すように、実施の形態のエンコーダ２０は、平面である台設置部１ｘが形成されたハウジング１と、ハウジング１の同軸の第１、第２の軸受孔１ｂ、１ｃに夫々嵌合される第１、第２の軸受３、４と、ハウジング１の第１、第２の軸受孔１ｂ、１ｃの間に形成された内フランジ１ａと第１の軸受３の外輪３ａとの間に配置された予圧バネ５と、第１、第２の軸受３、４の内輪３ｂ、４ｂに保持される回転軸２と、回転軸２の回転入力部としてのハブ嵌合部２ｄに嵌合するハブ６と、回転軸２の円盤状の円板保持部２ａに取付けられるパルス円板７と、台設置部１ｘに設置される発光素子台（ＬＥＤ台）８と、発光素子台８の天部に設置されるインデックススケール９と、を備えている。

第１の軸受孔１ｂの内フランジ１ａまでの深さは、第１の軸受３の厚さ＋予圧バネ５の厚さに形成され、第２の軸受孔１ｃの深さは、第２の軸受４の厚さに形成されている。回転軸２のハブ嵌合部２ｄの径は、軸受嵌合部２ｃの径以下であり、回転軸２の軸受位置決め部２ｂの径は、軸受嵌合部２ｃの径よりも大きい。円板保持部２ａの径は、特に規定されるものではないが、ここでは、軸受嵌合部２ｃの径の３倍程度に形成している。また、台設置部１ｘの平面は、第１、第２の軸受孔１ｂ、１ｃの軸（Ｚ軸）方向と直交している。

次に、図２−１〜図２−４を参照して、実施の形態のエンコーダ２０の製造（組立）方法について説明する。まず、図２−１に示すように、回転軸２の軸受嵌合部２ｃに接着剤を塗布し、第１の軸受３の内輪３ｂを軸受嵌合部２ｃに嵌合し、円板保持部２ａ側の軸受位置決め部２ｂに第１の軸受３の内輪３ｂを当接させ、第１の軸受３を回転軸２に位置決めして装着する。接着剤は、すぐに固化しないように、熱硬化型又は一定時間後に硬化するものを用いる。

上記の工程と前後して、図２−２に示すように、ハウジング１の台設置部１ｘに接着剤を塗布し、発光素子台８を設置する。また、ハウジング１の第１の軸受孔１ｂ側の内フランジ１ａ上に予圧バネ５を配置する。また、第１の軸受孔１ｂに接着剤を塗布する。

次に、図２−１に示す工程で組立てた回転軸２を、回転入力部（ハブ嵌合部）２ｄ側から第１、第２の軸受孔１ｂ、１ｃに挿入し、第１の軸受孔１ｂに第１の軸受３の外輪３ａを嵌合させる。

次に、図２−３に示すように、第２の軸孔１ｃ及び回転軸２の軸受嵌合部２ｃに接着剤を塗布し、第２の軸受４の外輪４ａを第２の軸受孔１ｃに、内輪４ｂを回転軸２の軸受嵌合部２ｃに嵌合させる。

その後、回転軸２の円板保持部２ａの天部２ｔに天井部１３ａが当接し、発光素子台８の天部８ａ及びハウジング１に側壁部１３ｂが当接したとき、両天部２ｔ、８ａ同士の軸方向ギャップＧが所定の高精度寸法となるように高精度に加工されたギャップ調整治具１３により、円板保持部２ａの天部２ｔを押圧し、予圧バネ５を第１の軸受３の外輪３ａで圧縮し、第１の軸受３に予圧をかけながら、回転軸２を下方へ押し込み、発光素子台８の天部８ａ及びハウジング１に側壁部１３ｂを当接させることにより、円板保持部２ａの天部２ｔと発光素子台８の天部８ａとの軸方向ギャップＧを精密調整する。

なお、ギャップ調整治具１３によるのではなく、ビジョンセンサー等による光学測定により、軸方向ギャップＧを精密調整してもよい。その後、ギャップ調整治具１３をハウジング１に固定し、軸方向ギャップＧを所定の高精度寸法に維持する。

次に、図２−４に示すように、ギャップ調整治具１３をハウジング１に固定したまま、回転軸２のハブ嵌合部（回転入力部）２ｄに、ハブ６の位置決め部６ａを第２の軸受４の内輪４ｂに当接させるようにして、ハブ６を焼嵌め固定する。その後、接着剤を硬化させ、高精度寸法に調整された軸方向ギャップＧを維持した状態で、回転軸２と第１，第２の軸受３、４の内輪３ｂ、４ｂ、及び、第１、第２の軸受孔１ｂ、１ｃと第１、第２の軸受３、４の外輪３ａ、４ａとを固定する。

次に、図１に示すように、ギャップ調整治具１３をハウジング１から取外し、回転軸２の円板保持部２ａの天部２ｔにパルス円板７をＸ、Ｙ軸方向に精密位置決めして接着剤等により固定し、発光素子台８の天部８ａにインデックススケール９をＸ、Ｙ軸方向に精密位置決めして接着剤等により固定する。

次に、図３に示すように、エンコーダ２０のハウジング１に立設された支柱１ｙに、受光素子１５を取付けたステー１６を固定し、ハウジング１にキャップ１８を被せ、実施の形態のエンコーダ２０を完成させる。図３に示すように、完成したエンコーダ２０は、サーボモータ３０のハウジングに取付けられ、ハブ６がサーボモータ３０の出力軸３０ａの後端に連結され、エンコーダ２０を備えるサーボモータ３０となる。

サーボモータ３０の出力軸３０ａの回転位置は、次のようにして検出される。電源を投入し、発光素子台８に設置された発光素子（ＬＥＤ）を発光させると、光は、インデックススケール９に形成されたスリット窓群を通過し、その後、パルス円板７のスリット窓を通過し、受光素子１５を照射する。このとき、受光素子１５は、光量に比例した電流を発生する。

サーボモータ３０の出力軸３０ａが回転してエンコーダ２０の回転軸２が回転すると、発光素子から発光された光は、パルス円板７のスリット窓で、通過、遮断を繰り返し、受光素子１５の発光電流は擬似正弦波となる。インデックススケール９は、発光素子から発光された斜めの入射光をカットして、有効平行成分光のみを通過させ、発光電波の波高値を高くする。この発光電流を波形整形回路で電圧に変換し、パルス波形に整形して外部に出力する。

以上説明した実施の形態のエンコーダ２０及びその製造方法によれば、インデックススケール９のＸ、Ｙ軸方向の位置調整と、インデックススケール９とパルス円板７のＺ軸方向ギャップ調整とを別工程で行なっているので、それぞれの調整が容易である。

また、第１、第２の軸受孔１ｂ、１ｃの間に内フランジ１ａを形成し、予圧バネ５を第１の軸受孔１ｂ側に配置したので、回転軸２の軸方向位置の精密調整と軸受３への予圧の付与を容易に行うことができ、部品点数が少なく、軸方向長さを短くすることができ、超高分解能を有するエンコーダが得られる。

また、軸方向ギャップＧの調整後にパルス円板７及びインデックススケール９を設置するので、パルス円板７及びインデックススケール９に治具が接触せず、傷や汚れがつくことがない。

以上のように、本発明にかかるエンコーダ及びサーボモータは、部品点数が少なく、軸方向長さを短くすることができ、超高分解能を有し、工作機械等の絶対位置を高精度・高信頼性で検出することができるものとして有用である。

本発明にかかるエンコーダの実施の形態を示す縦断面図である。 エンコーダの製造方法の実施の形態を示す図である。 エンコーダの製造方法の実施の形態を示す図である。 エンコーダの製造方法の実施の形態を示す図である。 エンコーダの製造方法の実施の形態を示す図である。 実施の形態のエンコーダをサーボモータに取付けた状態を示す一部破断図である。

符号の説明

１ ハウジング
１ａ 内フランジ
１ｂ 第１の軸受孔
１ｃ 第２の軸受孔
１ｘ 台設置部
２ 回転軸
２ａ 円板保持部
２ｄ ハブ嵌合部（回転入力部）
２ｔ 天部
３ 第１の軸受
４ 第２の軸受
５ 予圧バネ
７ パルス円板
８ 発光素子台
８ａ 天部
９ インデックススケール
１８ キャップ
２０ エンコーダ
３０ サーボモータ
Ｇ 軸方向ギャップ

Claims (3)

1. 第１、第２の軸受が夫々嵌合される同軸の第１、第２の軸受孔と、前記第１、第２の軸受孔の間に形成された内フランジと、前記第１、第２の軸受孔の軸方向と直交する面で成る台設置部とを有するハウジングと、
   前記内フランジと前記第１の軸受の外輪との間に配置される予圧バネと、
   前記台設置部に設置され、天部にインデックススケールが設置される発光素子台と、
   一端部に、パルス円板が取付けられる円板保持部を有し、他端部が回転入力部となり、前記第１、第２の軸受孔に夫々嵌合された前記第１、第２の軸受に固定され、前記第１の軸受の外輪で前記予圧バネを前記内フランジに押圧して前記第１の軸受を予圧すると共に、前記円板保持部と前記発光素子台の天部との軸方向ギャップを設けている回転軸と、
   を備えることを特徴とするエンコーダ。
2. 請求項１に記載のエンコーダを備えることを特徴とするサーボモータ。
3. ハウジングの台設置部に発光素子台を設置し、前記ハウジングに設けられた同軸の第１、第２の軸受孔の間に形成された内フランジの第１の軸受孔側に予圧バネを配置する工程と、
   一端部に、パルス円板が取付けられる円板保持部を有し、他端部が回転入力部となり、第１の軸受を装着した回転軸を、前記第１、第２の軸受孔に挿入し、前記第１の軸受孔に前記第１の軸受の外輪を嵌合させ、かつ、第２の軸受を前記第２の軸受孔と前記回転軸に嵌合させる工程と、
   前記第１の軸受の外輪で前記予圧バネを圧縮して前記第１の軸受に予圧をかけながら、前記円板保持部と前記発光素子台の天部との軸方向ギャップを調整し、前記第１、第２の軸受に前記回転軸を固定する工程と、
   を含むことを特徴とするエンコーダの製造方法。

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