JP2009139307A - 光学式ロータリーエンコーダおよびその組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】位置精度を確保しながら作業性がよく、小型化が可能な分離型の光学式ロータリーエンコーダを提供する。
【解決手段】回転スリット板１４のスリットパターン１４ａと対向する位置に受光素子１２を取付ける受光回路基板１３と、受光素子１２に位置決め固定する固定スリット板１１とを備え、固定スリット板１１は、固定スリットパターン１１ａの円周方向の外側に、回転スリット板１４のスリットパターン１４ａの少なくとも内周または外周と一致する円弧状のダミーパターン１１ｂを両側に配置するとともに、受光回路基板１３は、固定スリット板１１のダミーパターン１１ｂが見える位置に孔部１３ａを設けたので、ダミーパターン１１ｂとスリットパターン１４ａの目視による位置調整が可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、光学式ロータリーエンコーダにおける回転スリット板と固定スリット板の位置合わせ構造の改善に関する。

光学式ロータリーエンコーダにおいて、検出位置精度の向上と信号出力を確保するには、回転スリット板のスリットパターンと、固定部の一部である受光素子に位置合せして固定した固定スリット板のスリットパターンを高精度に位置合わせをするとともに、受光素子に対して発光素子の光軸を一致させる必要がある。

特に、スリットパターンの位置合わせ作業が不十分であると、発光素子の光量を十分に利用することができず、光軸調整において受光素子側で得られる電気信号（出力）を規定値以上にすることが困難となる。

また、発光素子と受光素子は、エンコーダフレームの所定位置にそれぞれ対向するように固定されており、その間を回転スリット板が回転移動するため、ロータリーエンコーダの小型化において、スリットパターンの位置調整および光軸調整が困難になっていた。

これに対して、モータとエンコーダの小型高性能化、細径化を可能にするロータリーエンコーダを提供するため、ブラケットにエンコーダフレームを固定した後、モータの軸に回転体を装着する第一の工程と、軸を基準にして回転符号板と受光素子に固定した固定符号板のスリットパターンを位置合わせした後に受光素子を固定する第二の工程と、第二の工程で位置合わせした符号板と受光素子を用いて発光素子の光軸を合わせた後に発光素子を固定する第三の工程とを備え、第二の工程において、第三の工程における発光素子の配置場所にプリズムを仮配置して、回転符号板と固定符号板のスリットパターンの位置合わせをするエンコーダの組立方法を提案している（例えば、特許文献１参照）。

一方、回転部と固定部がベアリングを介して一体化しているロータリーエンコーダの場合は、軸方向に貫通孔を設けて、回転スリット板と固定スリット板のスリットパターンの位置合わせを行っている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１０−２０６１９号公報 特開２００６−１３８６８５号公報

上述したように、回転部と固定部が分離したビルトイン型の光学式ロータリーエンコーダにおいては、回転スリット板のスリットパターンと固定スリット板のスリットパターンとの位置調整と、受光素子と固定スリットパターンとの位置調整が必要である。

解決しようとする問題点は、ビルトイン型の光学式ロータリーエンコーダの組立において、各スリットパターンの位置調整作業を精度よく実施できない点である。

特許文献１の技術を用いると、実際に用いる回転スリット板のスリットパターンに対して固定スリット板のスリットパターンの位置合わせする際に、発光素子の配置場所にプリズムを仮配置する冶工具が必要になる。また、プリズムを介していることにより目視による微調整作業が困難であった。すなわち、スリットパターンの位置調整を直接的に行うことができず、位置調整作業が煩雑になっていた。

一方、固定スリット板を発光素子側に配置する特許文献２の技術を用いると、回転スリット板と固定スリット板の位置調整は直接目視によって可能になる。しかしながら、受光素子と固定スリット板のスリットパターンとの位置調整が困難になり、分離型の光学式ロータリーエンコーダに適用することはできない。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、位置精度を確保しながら作業性がよく、小型化が可能な分離型の光学式ロータリー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のロータリーエンコーダは、回転スリット板と固定スリット板にエンコーダフレームを介して受発光素子を対向配置することで位置検出信号を得る光学式ロータリーエンコーダにおいて、明暗のスリットパターンを有する回転スリット板と、前記回転スリット板のスリットパターンと対向する位置に受光素子を取付ける回路基板と、前記受光素子に位置決め固定する固定スリット板を備え、前記固定スリット板は、固定スリットパターンの円周方向の外側に、回転スリット板のスリットパターンの少なくとも内周または外周と一致する円弧状のダミーパターンを両側に配置するとともに、前記回路基板は、固定スリット板のダミーパターンが見える位置に孔部を設けたことを特徴とする。

また、回転ボスに回転スリット板を取付けた回転体と、エンコーダフレームと回路基板を介して受発光素子を対向配置した固定体とで構成する分離型の光学式ロータリーエンコーダにおいて、回転軸に回転体を取付けるステップ１と、発光素子を搭載した発光回路基板と、受光素子と固定スリット板のスリットパターンをあらかじめ位置合わせ固定して搭載した受光回路基板とをエンコーダフレームの所定位置に装着し、モータブラケットにエンコーダフレームを固定するステップ２と、回転スリット板と固定スリット板の位置合せした後、受光回路基板をエンコーダフレームに固定するステップ３を備え、前記固定スリット板は、固定スリットパターンの円周方向の外側に回転スリットパターンの少なくとも内周または外周と一致する円弧状のダミーパターンを設けており、ステップ３において、前記受光回路基板に設けた孔部から前記ダミーパターンと回転スリットパターンを目視により一致させる。

本発明の請求項１に記載の光学式ロータリーエンコーダによれば、受光回路基板に設けた孔部から固定スリット板に設けたダミーパターンが見えるので、回転スリット板のスリットパターンと固定スリット板のスリットパターンを目視により直接位置合わせが可能になり、出力信号の位置精度を確保できる。

また、請求項２に記載の光学式ロータリーエンコーダの組立方法によれば、あらかじめ受光素子の受光部と固定スリット板のスリットパターンを位置合せ固定しているので、回路基板に設けた孔部から回転スリット板のスリットパターンと固定スリット板のダミーパターンを一致させるだけでスリットパターンの位置調整が完了し、高い位置精度が確保できる。

したがって、位置精度を確保しながら作業性がよく、小型化が可能な分離型の光学式ロータリーエンコーダを得ることができる。

回転スリット板と固定スリット板にエンコーダフレームを介して受発光素子を対向配置することで位置検出信号を得る光学式ロータリーエンコーダにおいて、明暗のスリットパ
ターンを有する回転スリット板と、前記回転スリット板のスリットパターンと対向する位置に受光素子を取付ける回路基板と、前記受光素子に固定スリットパターンを位置決め固定する固定スリット板を備え、前記固定スリット板は、固定スリットパターンの円周方向の外側に、回転スリット板のスリットパターンの少なくとも内周または外周と一致する円弧状のダミーパターンを両側に配置するとともに、前記回路基板は、固定スリット板のダミーパターンが見える位置に孔部を設けたものである。以下、図面を参照しながら実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の固定スリット板の説明図である。図１において、固定スリット板１１は、ガラス基板上に明暗から成るスリットパターン１１ａと、スリットパターン１１ａの両側に円弧状のダミーパターン１１ｂを外側に設けている。このため、固定スリット板１１は、従来に比べて周方向の幅寸法が大きくなる。

ダミーパターン１１ｂは、回転スリット板のスリットパターン外周の径（及びまたは内周の径）とほぼ同じに設定して、スリットパターン１１ａと同心上に配置する。好ましくは、ダミーパターン１１ｂを回転スリット板のスリットパターンの外周より僅かに大きく（内周より僅かに小さく）設定して、後述する位置調整時の目視による確認を容易化する。

図２は、固定スリット板と回転スリット板のスリットパターン位置調整の説明図である。図２において、受光回路基板１３は、受光素子１２や周辺回路部品などをはんだ付けによって搭載するプリント配線基板である。受光回路基板１３の所定位置に受光素子１２や周辺回路部品などを実装、はんだ付けする。この後、受光素子１２の受光部（左右対称に位置する複数の電極で構成）と固定スリット板１１のスリットパターン１１ａとを位置合せして、固定スリット板１１を受光素子１２の表面に接着固定する。

受光素子１２は、回転スリット板１４のスリットパターン１４ａと対向するように受光回路基板１３上に配置され、受光素子１２に固着した固定スリット板１１のダミーパターン１１ｂが見えるように、受光回路基板１３に孔部１３ａを２つ設けている。

図３は本発明の光学式ロータリーエンコーダの断面図である。図３において、受光素子１２は、周辺回路部品とともに受光回路基板１３の所定位置に、はんだ付けによって取付けられている。固定スリット板１１は、上述したように受光素子１２に位置合せして接着で固定されている。回転スリット板１４のスリットパターンは、回転ボス１５に心出し固定され、回転ボス１５をモータの回転軸２１に固定する。発光素子１６は、周辺回路部品とともに発光回路基板１７に、はんだ付で取付けられている。

エンコーダフレーム１８は、発光素子１６の光軸が受光素子１２の受光部に直交するように基準面を備えており、発光回路基板１７と受光回路基板１３が対向して平行に取付けられる。

ここで、図１から図３を併用して分離型の光学式ロータリーエンコーダの組立方法について説明する。まず、回転スリット板１４と回転ボス１５で構成した回転体をモータの回転軸２１に取付ける（ステップ１）。

発光素子１６を搭載した発光回路基板１７と、固定スリット板１１のスリットパターンを受光部に位置合わせした受光素子１２を搭載した受光回路基板１３を、エンコーダフレーム１８の所定位置に装着し、２つの回路基板を電気的に接続する。この状態でエンコーダフレーム１８をモータブラケットに心出し固定する（ステップ２）。

ステップ２の後、固定スリット板１１のダミーパターン１１ｂの円弧と回転スリット板１４のスリットパターン１４ａの外周あるいは内周との位置ずれ状況を、受光回路基板１３に設けた孔部１３ａから目視により直接確認できる。このため、顕微鏡を用いてダミーパターン１１ｂと回転スリットパターン１４ａを目視により一致（位置合せ）させた後、受光回路基板１３をエンコーダフレーム１８に固定する（ステップ３）。この後、光学式ロータリーエンコーダに通電して発光素子１６の光を受光素子１２で受光し、受光回路基板１３の出力信号を用いて発光素子１６の光軸を微調整する。

上述した本発明の構成によって、回転スリット板のスリットパターンと固定スリット板のスリットパターンとの位置調整および受光素子と固定スリットパターンとの位置調整が目視によって可能になり、位置精度を確保しながら作業性がよく、小型化可能な分離型の光学式ロータリーエンコーダを得ることができる。

本発明の光学式ロータリーエンコーダは、小型機器に用いられるサーボモータなどに有用である。

本発明の実施の形態１における固定スリット板の説明図 本発明の実施の形態１におけるスリットパターン位置調整の説明図 本発明の実施の形態１における光学式ロータリーエンコーダの断面図

符号の説明

１１ 固定スリット板
１１ａ スリットパターン
１１ｂ ダミーパターン
１２ 受光素子
１３ 受光回路基板
１３ａ 孔部
１４回転スリット板
１４ａ スリットパターン
１５ 回転ボス
１６ 発光素子
１７ 発光回路基板
１８ エンコーダフレーム

Claims (2)

1. 回転スリット板と固定スリット板にエンコーダフレームを介して受発光素子を対向配置することで位置検出信号を得る光学式ロータリーエンコーダにおいて、
   明暗のスリットパターンを有する回転スリット板と、
   前記回転スリット板のスリットパターンと対向する位置に受光素子を取付ける回路基板と、
   前記受光素子に位置決め固定する固定スリット板を備え、
   前記固定スリット板は、固定スリットパターンの円周方向の外側に、回転スリット板のスリットパターンの少なくとも内周または外周と一致する円弧状のダミーパターンを両側に配置するとともに、前記回路基板は、固定スリット板のダミーパターンが見える位置に孔部を設けたことを特徴とする光学式ロータリーエンコーダ。
2. 回転ボスに回転スリット板を取付けた回転体と、エンコーダフレームと回路基板を介して受発光素子を対向配置した固定体とで構成する分離型の光学式ロータリーエンコーダにおいて、
   回転軸に回転体を取付けるステップ１と、
   発光素子を搭載した発光回路基板と、受光素子と固定スリット板のスリットパターンをあらかじめ位置合わせ固定して搭載した受光回路基板とをエンコーダフレームの所定位置に装着し、モータブラケットにエンコーダフレームを固定するステップ２と、
   回転スリット板と固定スリット板の位置合せした後、受光回路基板をエンコーダフレームに固定するステップ３を備え、
   前記固定スリット板は、固定スリットパターンの円周方向の外側に回転スリットパターンの少なくとも内周または外周と一致する円弧状のダミーパターンを設けており、ステップ３において、前記受光回路基板に設けた孔部から前記ダミーパターンと回転スリットパターンを目視により一致させることを特徴とした光学式ロータリーエンコーダの組立方法。