JP2009008457A - 反射型エンコーダ及びモータ - Google Patents

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Abstract

【課題】ガラス基板を使用せずに目盛りパターンを形成することが出来る反射型エンコーダを提供すること。
【解決手段】発光素子１８からの光を反射させて受光素子１９で検出するようにした反射型エンコーダ１０であって、平面部自体を反射面１２にした金属基板（ハブ１１）と、前記反射面に形成した目盛りパターン１４とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は反射型エンコーダ及び該反射型エンコーダを装備したモータに関する。
反射型エンコーダは、通常、目盛りパターンが形成されたガラス基板を、モータの駆動軸に取り付けるための軸受穴を有するハブに接着して構成される。
ガラス基板に目盛りパターンを形成するには、例えば、まず反射膜をガラス基板の表面に密着させるためのＳｉＯ２層を形成し、次いで反射膜としてのＡｌ層を形成し、次いで非反射膜をＡｌ層に密着させるためのＣｒ２Ｏ３層を形成し、この後、非反射膜としてのＣｒ層を形成し、リソグラフィ法によりＡｌ層からなる反射面とＣｒ層からなる非反射面で目盛りパターンを形成するのが一般的である。また、ガラス基板をハブに接着するにはガラス基板がハブに対して芯ずれしないように位置合わせをし、この位置合わせ状態を保持しておく必要がある。
しかし、この反射型エンコーダによれば、ガラス基板上に目盛りパターンを形成することから、上述した如く反射面層、非反射面層及び密着層を形成しなければならず、手間がかかり、また製造時や組み立て時などでガラス基板の割れや欠けに対して注意を払う必要があり、生産性を向上させることが難しい課題があった。
また、ガラス基板をハブに取り付ける際、ガラス基板とハブとの位置合わせ工程と、接着工程が必要で、これら工程も生産性向上の障害になっていた。
本発明者などは、ガラス基板を使用せずに反射型エンコーダを製造することについて種々検討を重ねた結果、近年の金属切削加工技術の向上によって切削加工だけで金属表面を鏡面に仕上げることができることを知得し、本発明をなすにいたった。
本発明は、ガラス基板を使用せずに目盛りパターンを形成することが出来る反射型エンコーダ及び該反射型エンコーダを装備したモータを提供することを目的とする。
上記目的を達成する本発明の請求項１に記載の反射型エンコーダは、発光素子からの光を反射させて受光素子で検出するようにした反射型エンコーダであって、平面部自体を反射面にした金属基板と、前記反射面に形成した目盛りパターンと、を備えることを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の反射型エンコーダは、前記金属基板が中央に貫通穴を有する円盤状部材で、前記反射面が前記円盤状部材の平面部に形成されることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の反射型エンコーダは、前記目盛りパターンが前記反射面に該反射面よりも反射率の低い領域を形成されたものであることを特徴とする。
本発明の請求項４に記載の反射型エンコーダは、前記反射面が透明保護膜が被覆されていることを特徴とする。
本発明の請求項５に記載の反射型エンコーダは、前記円盤状部材の貫通穴の周囲に磁石を配置するための磁石配置部を形成したことを特徴とする。
本発明の請求項６に記載のモータは、請求項１乃至５の何れか一項に記載の反射型エンコーダを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、ガラス基板を使用せずに目盛りパターンを形成することが出来る。
以下本発明の反射型エンコーダ及び該反射型エンコーダを装備したモータの一実施形態について図１乃至図３を参照して説明する。
図１に示すように、反射型エンコーダ１０は、金属基板としてのハブ１１を備え、このハブ１１の平面部の一つである表面を反射面１２に形成して構成される。ハブ１１は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金製で、その中央部分にモータ２０の駆動軸２１（図３参照）が貫通する貫通穴１３を有する。反射面１２はハブ１１の貫通穴１３と外周縁部分との間の表面部分を切削加工して形成される。
ハブ１１の外周縁寄りに位置する反射面１２には目盛りパターン１４が形成される。この目盛りパターン１４は、反射面１２に該反射面１２よりも反射率の低い領域１４ａを形成して構成される。反射率の低い領域１４ａは、例えばハブ１１を構成するアルミニウムやアルミニウム合金よりも反射率の低いクロム（Ｃｒ）を反射面１２に蒸着させるか、あるいは反射面１２自体を着色加工、粗面加工することにより形成される。領域１４ａは反射面１２の全周にわたって周方向に適宜間隔をおいて形成される。図１では反射面１２に目盛りパターン１４が一部しか図示されていないが、実際には反射面１２の全周にわたって形成される。領域１４ａ間には反射面１２が露出しており、この反射面１２と領域１４ａとで明暗パターンになっている。反射面１２は、目盛りパターン１４が形成された箇所を含めて全体がアクリル樹脂などの透明保護膜１２ａ（図２参照）によって被覆される。
ハブ１１の貫通穴１３の周辺には該貫通穴１３を取り囲むようにして磁石配置部としての凹部１５が形成される。この凹部１５には、図２に示すようにマグネット１６が収容される。このマグネット１６を配置するにより、反射型エンコーダ１０は磁気式エンコーダとしても機能する。
すなわち、反射型エンコーダ１０は、目盛りパターン１４を光学的に読み取ることにより１回転内の位置を検出し、また回転に伴うマグネット１６の磁場変化を検出することにより回転数を検出することが出来る。
本実施形態の反射型エンコーダ１０によれば、ハブ１１の表面を切削加工して反射面１２に形成していることから、ガラス基板に目盛りパターン１４を形成する必要はなく、ハブ１１の表面である反射面１２に直接目盛りパターン１４を形成することができ、ガラス基板に目盛りパターン１４を形成する場合のように反射面層、非反射面層、密着層を形成するために蒸着などを繰り返す必要がなく、生産性を向上させることが出来る。
また、ガラス基板を使用しないことから、割れ、欠けに注意を払う必要がなく、この点からも生産性を向上させることが出来る。
さらに、ガラス基板をハブに位置合わせして接着するようなことをしなくても済み、工程数を減らすことができ、この点からも生産性を向上させることが出来る。
図３は、図１に示す反射型エンコーダ１０を装備したモータ２０を示す。モータ２０の駆動軸２１を貫通穴１３に挿入することにより、モータ２０に反射型エンコーダ１０が取り付けられる。
反射型エンコーダ１０を覆うカバー１７内には、目盛りパターン１４に光を照射する発光素子１８と、目盛りパターン１４を反射した光を受光する受光素子１９が配置され、また図示しないがマグネット１６と対向する箇所に該マグネット１６の磁場を検出する磁気抵抗素子が配置される。
発光素子１８から目盛りパターン１４に光を照射し、該目盛りパターン１４で反射した光を受光素子１９で受光し、受光素子１９からの出力（パルス信号）をカウントすることにより、駆動軸２１の回転角度を検出することができ、また駆動軸２１の回転と共に回転するマグネット１６の磁場変化を磁気抵抗素子で検出することにより、駆動軸２１の回転数を検出することが出来る。
モータ２０はロボットアームなどの衝撃が加えられる可能性が高い環境で使用されることがあるが、モータ２０に装備された反射型エンコーダ１０は上述の如くガラス基板ではなく金属製のハブ１１に目盛りパターン１４を形成し、ガラス基板を使用しないことから機械的、熱的な耐衝撃性、耐久性が高い。
本発明は上記実施形態に示したものに限定されるものではない。例えば、マグネット１６は省略することができ、またハブ１１の裏面あるいは表面及び裏面を反射面１２にして目盛りパターン１４を形成するようにしてもよい。
また、切削加工だけで鏡面に仕上げることが可能ならば、アルミニウム、アルミニウム合金以外の金属からなる金属基板を使用することが可能である。
本発明の反射型エンコーダの一実施形態を示す一部省略して示した拡大斜視図である。 図１に示す反射型エンコーダの磁石配置部にマグネットを取り付けたときの拡大断面図である。 図１に示す反射型エンコーダを備えた本発明のモータの一実施形態を示す側面図である。
符号の説明
１０ 反射型エンコーダ
１１ ハブ
１２ 表面
１２ａ 透明保護膜
１３ 貫通穴
１４ 目盛りパターン
１４ａ 反射率の低い領域
１５ 凹部（磁石配置部）
１６ マグネット
１８ 発光素子
１９ 受光素子
２０ モータ

Claims (6)

  1. 発光素子からの光を反射させて受光素子で検出するようにした反射型エンコーダであって、
    平面部自体を反射面にした金属基板と、
    前記反射面に形成した目盛りパターンと、
    を備えることを特徴とする反射型エンコーダ。
  2. 請求項１に記載の反射型エンコーダにおいて、
    前記金属基板は、中央に貫通穴を有する円盤状部材で、
    前記反射面は、前記円盤状部材の平面部に形成されることを特徴とする反射型エンコーダ。
  3. 請求項１又は２に記載の反射型エンコーダにおいて、
    前記目盛りパターンは、前記反射面に、該反射面よりも反射率の低い領域を形成されたものであることを特徴とする反射型エンコーダ。
  4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の反射型エンコーダにおいて、
    前記反射面は、透明保護膜が被覆されていることを特徴とする反射型エンコーダ。
  5. 請求項２乃至４のいずれか一項に記載の反射型エンコーダにおいて、
    前記円盤状部材の貫通穴の周囲に磁石を配置するための磁石配置部を形成したことを特徴とする反射型エンコーダ。
  6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の反射型エンコーダを備えたことを特徴とするモータ。
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