JP2009162542A - Encoder - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ベース機器に装着されてベース機器の回転部と非回転部との相対回転を検出するエンコーダに関する。 The present invention relates to an encoder that is mounted on a base device and detects relative rotation between a rotating portion and a non-rotating portion of the base device.
従来、モータ等のベース機器に装着されてベース機器の回転部と非回転部との相対回転を検出するエンコーダが多数知られている。 Conventionally, many encoders are known that are mounted on a base device such as a motor and detect relative rotation between a rotating portion and a non-rotating portion of the base device.
例えば、下記特許文献1では、光透過パターンを有する回転板を挟んで、発光素子及び受光素子の一方が取付けられたベース部材と、他方が取付けられた支持部材と、発光素子及び受光素子を作動させるための回路や検出された信号を処理する回路等が設けられてベース部材と支持部材とのそれぞれに設けられた複数の基板とを備え、ベース部材と支持部材との間が特定の構造で電気的に接続されて構成されている。このエンコーダでは、ベース機器の回転に従動して回転する回転板の光透過パターンを発光素子及び受光素子により検出することで、回転角度を検出することが可能である。 For example, in Patent Document 1 below, a base member to which one of a light emitting element and a light receiving element is attached, a support member to which the other is attached, and a light emitting element and a light receiving element are operated with a rotating plate having a light transmission pattern interposed therebetween. A circuit for processing the detected signal, a circuit for processing the detected signal, and the like, and a plurality of substrates provided on each of the base member and the support member, with a specific structure between the base member and the support member It is configured to be electrically connected. In this encoder, the rotation angle can be detected by detecting the light transmission pattern of the rotating plate that rotates following the rotation of the base device by the light emitting element and the light receiving element.
このエンコーダをモータ等のベース機器に装着するには、発光素子及び受光素子の一方と基板とが固定されたベース部材をベース機器の非回転部である筐体に取付け、回転板をモータ軸等の回転部に取付け、発光素子及び受光素子の他方と基板とが固定された支持部材をベース部材に取付け、検出部と回転板との間の位置合わせ等の各種の位置合わせを精度よく行うことで装着される。 In order to attach this encoder to a base device such as a motor, a base member to which one of a light emitting element and a light receiving element and a substrate are fixed is attached to a casing which is a non-rotating part of the base device, and a rotating plate is attached to a motor shaft or the like. A support member on which the other of the light emitting element and the light receiving element and the substrate are fixed is attached to the base member, and various positioning such as positioning between the detection part and the rotating plate is performed with high accuracy. It is installed with.
このようなエンコーダでは、基板や、検出部、或いは回転板に、塵埃等が付着したり、水分などが付着すると、正常な回転量の検出動作が行えなくなる。そのため、ベース部材及び支持部材に固定可能な外装カバーやベース機器に装着可能な外装カバーにより、ベース部材及び支持部材の外側全体が、外部に露出されないように覆われており、これにより、正常な回転量の検出動作を長期間維持できるようにしている。
しかしながら、従来のエンコーダでは、ベース部材や支持部材の外側に外装カバーが配置されるため、その分、エンコーダの外形が大きくなり易い。特に、小型のベース機器に装着するために、エンコーダの小型化を図る場合、外装カバーを装着するためのスペースが必要な上、ベース機器、ベース部材、支持部材、基板などをそれぞれ小型化した状態で、外装カバーを装着するための固定手段や装着部位を設けなければならず、構成が複雑になり易くて、エンコーダを小型化することが容易でなかった。、 However, in the conventional encoder, since the exterior cover is disposed outside the base member and the support member, the outer shape of the encoder tends to be increased accordingly. In particular, in order to reduce the size of the encoder for mounting on a small base device, a space for mounting the exterior cover is required, and the base device, base member, support member, substrate, etc. are downsized. Therefore, it is necessary to provide a fixing means and a mounting part for mounting the exterior cover, and the configuration tends to be complicated, and it is not easy to downsize the encoder. ,
そこで、この発明は、簡単に構成できて小型化し易いエンコーダを提供することを課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an encoder that can be easily configured and easily reduced in size.
上記課題を解決するために、この発明のエンコーダは、検出用パターンを有し、ベース機器の回転部に取付けられた回転符号部と、前記検出用パターンを検出可能な検出部とを備えたエンコーダであって、前記回転符号部と前記検出部とを覆うと共に、前記ベース機器の非回転部に固定可能な外装カバーを備え、前記検出部が検出した信号を処理する回路を備えた基板が前記外装カバーに直接的又は間接的に固定され、該基板に前記検出部が固定されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an encoder according to the present invention has a detection pattern and includes a rotation code unit attached to a rotation unit of a base device, and a detection unit capable of detecting the detection pattern. The substrate having a circuit that covers the rotation sign portion and the detection portion, and includes an exterior cover that can be fixed to a non-rotation portion of the base device, and that processes a signal detected by the detection portion. It is directly or indirectly fixed to an exterior cover, and the detection unit is fixed to the substrate.
この発明のエンコーダによれば、回転符号部と検出部とを覆うと共に、ベース機器の非回転部に固定可能な外装カバーを備え、検出部が検出した信号を処理する回路を備えた基板が外装カバーに固定されると共に、この基板に検出部が固定されているので、回転符号部と検出部とを覆う外装カバーを、基板及び検出部を支持するための手段として利用することができ、構成を簡単にできて小型化し易い。 According to the encoder of the present invention, the substrate including the outer cover that covers the rotation code portion and the detection portion and that can be fixed to the non-rotation portion of the base device, and that includes the circuit that processes the signal detected by the detection portion. Since the detection unit is fixed to the substrate while being fixed to the cover, the exterior cover that covers the rotation code unit and the detection unit can be used as a means for supporting the substrate and the detection unit. It is easy to make and easy to miniaturize.
以下、この発明の実施の形態について、図1乃至図5を用いて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
この実施の形態のエンコーダ10は、光学式のモジュラー型エンコーダであり、各種のベース機器に装着されて、ベース機器の回転部と非回転部との相対回転角度や相対回転数等の回転量を検出するものである。ここでは、モータ11に装着されて、モータ軸13とモータ筐体15との回転量を検出する例について説明する。
The
エンコーダ10は、図1及び図2に示すように、図示しない検出用パターンを有して、モータ11のモータ軸13に取付可能な回転符号部21と、モータ11のモータ筐体15に固定可能な外装カバー23と、外装カバー23に固定された2枚の分割基板27a、27bと、回転符号部21の回転角や回転数等の回転量を検出するように分割基板27aに固定された検出部25とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
回転符号部21は、モータ筐体15側(以下、下側と称す。)にモータ軸13に取付るための連結孔29が設けられており、連結孔29にモータ軸13を挿入して、螺子止め、接着、嵌合等の適宜な方法で固定されている。回転符号部21のモータ筐体15とは反対側(以下、上側と称す。)の表面には、光学的な検出パターンが回転符号部21の回転軸Lを中心に精度よく環状に設けられている。
The
外装カバー23は、回転符号部21及び検出部25などを覆うことで、外観を向上すると共に、外部からの塵埃や水の侵入を阻止するための部材である。外装カバー23は通気可能な間隙や開口を有していてもよいが、不可避の開口を除き、出来るだけ密閉性が高いものであれば、防塵性や防水性を向上できて好ましい。
The
この外装カバー23は、図2及び図3に示すように、上側に開口部31を有して下側でモータ11のモータ筐体15に固定されるカバー本体33と、開口部31を閉塞する蓋体35とを備えている。
2 and 3, the
カバー本体33は、回転符号部21の回転軸Lに沿う略中空角筒状に樹脂等で一体に形成されており、内部に回転符号板21及び分割基板27a、27bを収容する収容空間28が設けられている。下側端部にはモータ筐体15に形成された嵌合凸部15aに嵌合可能な嵌合部33aが形成されている。嵌合部33aに嵌合凸部15aを嵌合させた状態で、固定用孔33bから図示しない螺子を嵌合凸部15aに螺合させることでモータ筐体15に固定可能である。
The cover
カバー本体33の上側の開口部31は、外装カバー23の上側の端部全体と、一対の対向する側部とに連続して形成されており、一対の側部の中間位置より上側全体が大きく開口可能である。開口部31が大きく設けられることで、カバー本体33の他の一対の対向する側部には突出片33cが形成されている。
The
カバー本体33には、分割基板27a、27bを固定するための基板固定部としての2つの分割固定部37a、37bが設けられている。分割固定部37a、37bは、突出片33cが形成された一対の対向する側部に、カバー本体33の内壁を階段状に内側に突出させて形成されており、平面視において、下側の分割固定部37aが上側の分割固定部37bの内側に配置されている。そのため、分割固定部37a、37bに複数の分割基板27a、27bがそれぞれ固定されると、各分割基板27a、27bが上下に重なる位置に配置される。
The cover
最もモータ筐体15側に配置されている分割固定部37aは、開口部31の下側の縁部31aが略側方に位置するように設けられており、作業者が分割基板27aを分割固定部37aに容易に位置合わせして固定可能な位置となっている。ここでは、回転符号部21の回転軸Lに沿う方向において、分割固定部37aが開口部31の下側の縁部31aと同一の位置であっても、分割固定部37aが開口部31の下側の縁部31aより上側の位置であってもよいが、分割固定部37aが開口部31の下側の縁部31aより若干下側の位置となっている。このようにすれば、分割基板27aを分割固定部37aに載置する際に分割基板27aがカバー本体33の内壁に案内されて載置し易くできるからである。
The split
各分割固定部37a、37bは、それぞれ分割基板27a、27bの回転符号部21側となる面を載置可能な平坦面を有している。この平坦面は、各分割基板27a、27bを載置した際、各分割基板27a、27bの回転符号部21側の面が回転符号部21の表面と平行になるように形成されている。
Each of the divided
一方、外装カバー23の蓋体35は、開口部31に対応するように、断面略コ字状に樹脂等により一体に形成されている。蓋体35は、カバー本体33の突出片33cの固定用孔33dから図示しない螺子を螺合させることでカバー本体33に固定可能である。この蓋体35により開口部31を閉塞することで、収容空間28の防塵性や防水性が確保できるようになっている。
On the other hand, the
分割基板27a、27bは、詳細な図示は省略しているが、検出部25で検出された信号を処理する処理回路、検出部25の作動回路、処理回路や作動回路と図示しない制御部等との間で各種の信号を伝達する伝達回路など、各種の回路が設けられると共に各種の電子機器が実装されたプリント基板からなる。
Although the detailed illustration of the divided
回転符号部21に隣接する分割基板27aの回転符号部21と対向する対向面には検出部25が固定されている。最も上側に配置される分割基板27bの上側面には、伝達用コネクタ39が固定されている。伝達用コネクタ39には、外部から蓋体35の貫通孔35aを貫通して伝達ケーブル41が接続されている。
The
各分割基板27a、27bの互いに対向する面の対向位置には、それぞれ接続部材としての接続用コネクタ43が半田により固定されており、各分割基板27a、27bの回路と接続されている。接続用コネクタ43は、各分割基板27a、27bをそれぞれ分割固定部37a、37bに固定することで接続可能となっており、互いに隣接する分割基板27a、27b間は接続用コネクタ43により電気的に接続されている。
A
分割基板27aに設けられた検出部25は、図4に示すように、回転符号部21の検出用パターンに光を照射する発光部45と、検出用パターンにより反射された光を受光する受光部47とを備えており、発光部45と受光部47とが同一の分割基板27aに固定されている。この検出部25では、発光部45からの光が回転符号部21の検出用パターンで反射され、反射された光を受光部47で受光することで、回転符号部21の回転量が検出できるように構成されている。
As shown in FIG. 4, the
このような分割基板27a、27bは、それぞれ分割固定部37a、37bの平坦面に載置された状態で、接着剤により接着して固定されている。回転符号部21に隣接する分割基板27aを接着する接着剤と、他の分割基板27bを接着する接着剤とは異なるものが好ましく、分割基板27bを接着する接着剤は、分割基板27aを接着する接着剤に比べ、硬化又は固化後の柔軟性が大きいものとするのが好適である。このようにすれば、分割基板27aと分割基板27bとの間に生じる僅かな位置ズレなどを柔軟性が大きい接着剤により吸収することができるからである。この柔軟性は、例えば剛性率により示される値が、検出部25が設けられる分割基板27aを接着する接着剤と他の分割基板27aを接着する接着剤との間で後者が小さくなるような関係となるものが好適である。
Such divided
具体的には、分割基板27bを接着する接着剤としては、例えば、シリコーン系樹脂などからなる接着剤等が好ましく、分割基板27aを接着する接着剤としては、例えば、光硬化性を有する樹脂、エポキシ系樹脂などからなる接着剤等が好ましい。
Specifically, as the adhesive that bonds the divided
特に、分割基板27aを固定する接着剤は光硬化性樹脂からなるものが好適である。分割基板27aには検出部25が固定されているため、接着時に精度よく位置合わせして接着する必要がある。その際、光硬化性樹脂であれば、塗布後に分割基板27aを移動させ易いと同時に、位置合わせ後に光を照射して硬化させれば、強固に固定でき、精度良く位置合わせされた配置を維持し易いからである。
In particular, the adhesive for fixing the divided
この実施の形態では、検出部25が固定された分割基板27aを接着する接着剤として光硬化性樹脂を使用し、分割基板27bを接着する接着剤としてシリコーン樹脂を使用している。
In this embodiment, a photocurable resin is used as an adhesive for bonding the divided
次に、このようなエンコーダ10をモータ11に装着する方法について説明する。
Next, a method for mounting such an
エンコーダ10をモータ11に装着するには、まず、回転符号部21をモータ軸13に取付ける。回転符号部21の連結孔29にモータ軸13を連結することで、回転符号部21の検出パターンが回転軸Lを中心に精度よく環状に配置されるため、回転符号部21を連結状態でモータ軸13に固定することで取付が終了する。
In order to attach the
次いで、外装カバー23のカバー本体33をモータ筐体15に取付ける。モータ筐体15の嵌合凸部15aにカバー本体33の嵌合部33aを嵌合させ、固定用孔33bで螺子止めすることで固定し、モータ筐体15に対してカバー本体33が位置ズレしない程度に固定する。
Next, the
次いで、図5に示すように、開口部31から検出部25が固定された分割基板27aを挿入し、カバー本体33の最も回転符号部21に近接する分割固定部37aに載置する。その際、分割基板27aと分割固定部37aとの当接部位に光硬化性接着剤を塗布する。この状態で、オシロスコープの波形等を用いて、検出部25の位置を検出に適した位置となるように、分割固定部37a上で微小に移動させて位置合わせする。そして、検出部25が適切な位置に位置合わせされた後、その位置で保持し、開口部31から光硬化性接着剤を塗布した部位に光を照射して硬化させ、分割基板27aを分割固定部37aに固定する。
Next, as shown in FIG. 5, the divided
このとき、回転符号部21と検出部25との高さ方向の相対位置は、分割固定部37aに分割基板27aを載置することで適切な高さとなっている。
At this time, the relative position in the height direction between the
次いで、開口部31から他の分割基板27bを挿入し、分割固定部37bに載置すると共に、分割基板27a、27bに固定されている接続用コネクタ43を接続する。この状態で、分割基板27bと分割固定部37bとの当接部位にシリコーン樹脂からなる接着剤を塗布して固定する。
Next, another divided
その後、蓋体35の貫通孔35aに伝達ケーブル41を貫通させて、その先端と分割基板27bとを伝達用コネクタ39により接続した後、開口部31を蓋体35により閉塞して、蓋体35をカバー本体33に、固定用孔33dで螺子止めすることで取付ける。これにより、回転符号部21、分割基板27a、27b、検出部25を含む全てが外装カバー23により覆われ、装着が完了する。
Thereafter, the
以上のようなエンコーダ10によれば、回転符号部21と検出部25とを覆うと共に、モータ11のモータ筐体15に固定可能な外装カバー23を備え、各種の回路を備えた分割基板27a、27bが外装カバー23に固定されると共に、分割基板27aに検出部25が固定されているので、回転符号部21と検出部25とを覆う外装カバー23を、分割基板27a、27bと検出部25とを所定位置に支持するための手段として利用することができる。そのため、分割基板27a、27bと検出部25とを支持するための構成を外装カバー23とは別に設ける必要がなく、構成を簡単にできて小型化し易い。
According to the
また、このエンコーダ10では、外装カバー23が開口部31を有するカバー本体33と、開口部31を閉塞する蓋体35とを備え、カバー本体33に分割基板27a、27bを固定するための分割固定部37a、37bが設けられているので、分割基板27a、27bを開口部31から挿入してカバー本体33の分割固定部37a、37bに固定することができ、防塵性や防水性を有する外装カバー23の内部であっても分割基板27a、27bを位置合わせして固定することが容易である。
In the
更に、このエンコーダ10では、検出部25が発光部45と受光部47とを備え、これらの発光部45及び受光部47が分割基板27aの回転符号部21との対向面に固定されているので、検出部25を回転符号部21の上側に纏めて配置でき、エンコーダ10をより小型化し易い。
Furthermore, in this
また、このエンコーダ10では、分割固定部37aが分割基板27aの回転符号部21との対向面を回転符号部21と平行に載置可能に構成されているので、分割固定部37aに載置された分割基板27aを分割固定部37aに沿って移動させても、分割基板27aに固定された検出部25と回転符号部21との相対距離を一定に保つことができる。そのため、分割基板27aを分割固定部37aに固定する際、検出部25の位置合わせ作業が容易で、回転符号部21に対して精度よく検出部25を配置して分割基板27aを固定することが容易である。
Further, in the
特に、カバー本体33の開口部31が、上側端部及び側部に連続して設けられて、その下側の縁部31aが分割固定部37aの略側方に位置しているので、開口部31を分割固定部37aの上側から側方まで広く開口させ易い。そのため、検出部25が固定された分割基板27aを分割固定部37aに位置合わせして固定する際、分割基板27aの位置合わせ作業が容易である。
In particular, the
更に、このエンコーダ10では、複数の分割基板27a、27bが複数の分割固定部37a、37bに上下に重なるようにそれぞれ固定可能であるため、回転軸Lと交差する横方向の配置面積を少なく抑え易く、エンコーダ10の横方向の小型化を図り易い。そのため、モータ11の小型化に対応し易い。
Furthermore, in this
ところで、このエンコーダ10では、複数の分割基板27a、27bが外装カバー23の異なる位置に接着されている。このような配置にすると、接着の硬化又は固化時には、接着剤の収縮や膨張に起因する応力が各分割基板27a、27b毎にそれぞれ負荷される。また、使用時には、分割基板27a、27bや外装カバー23の熱膨張や熱収縮等に起因する応力や、外装カバー23に外部から受ける応力が各分割基板27a、27b毎にそれぞれ負荷される。そのため、各分割基板27a、27b毎に負荷される応力に差が生じると、複数の分割基板27a、27b間の相対位置に微小なズレが生じ易い。そして、相対位置のズレが発生した場合には、各分割基板27a、27bを接続する接続用コネクタ43を固定する半田付け部分に応力が集中して、半田付け部にクラックが生じることがある。
By the way, in the
ところが、このエンコーダ10では、検出部25が固定された分割基板27aを接着する接着剤に比べ、他の分割基板27bを接着する接着剤の硬化又は固化後の柔軟性が大きいので、分割基板27bを接着する接着剤の柔軟性により、各分割基板27a、27bに受ける応力の差等を吸収することができる。そのため、接続用コネクタ43を固定する半田付け部分に応力が集中し難く、半田付け部にクラックを生じ難くすることが可能である。
However, in this
しかも、検出部25が固定された分割基板27aを接着する接着剤が光硬化性樹脂からなるので、分割基板27aを分割固定部37aに固定する際には、分割固定部37a、37bに載置して接着剤を塗布した状態で、分割基板27aを分割固定部37a上で容易に位置合わせすることができると同時に、位置合わせ後に確実に強固に固定することが可能である。そのため、分割基板27aの固定が容易である。
Moreover, since the adhesive for bonding the divided
なお、上記実施の形態は、この発明の範囲内で適宜変更可能であり、例えば、上記では、2枚の分割基板27a、27bを用いた例について説明したが、検出部25及び各種の回路が設けられた1枚の基板を使用する場合であってもこの発明を適用することは可能であり、3枚以上の分割基板を用いることも可能である。また、基板固定部として2つの分割固定部37a、37bを設けた例について説明したが、同様にその数や形状は適宜変更可能である。
The above embodiment can be appropriately changed within the scope of the present invention. For example, in the above description, an example using two divided
更に、上記実施の形態では、分割基板27a、27bをそれぞれ外装カバー23に直接的に固定した例について説明したが、各分割基板27a、27bは他の部材を介して間接的に外装カバー23に固定することも可能である。例えば、外装カバー23の内側面に別部材の基板固定部や分割固定部を装着し、これに基板或いは分割基板を固定することも可能である。
Furthermore, in the above-described embodiment, the example in which the divided
また、上記では、分割基板27a、27bを全て回転符号部21の表面と平行に配置したが、特に限定されるものではなく、例えば、検出部25が固定されて回転符号部21に最も近接する分割基板27aだけを平行に配置し、他の分割基板27bを異なる向きに配置することも可能である。
In the above description, the divided
10 エンコーダ
11 モータ
13 モータ軸
15 モータ筐体
21 回転符号部
23 外装カバー
25 検出部
27a、27b 分割基板
31 開口部
33 カバー本体
35 蓋体
37a、37b 分割固定部
43 接続用コネクタ
45 発光部
47 受光部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記回転符号部と前記検出部とを覆うと共に、前記ベース機器の非回転部に固定可能な外装カバーを備え、
前記検出部が検出した信号を処理する回路を備えた基板が前記外装カバーに直接的又は間接的に固定され、該基板に前記検出部が固定されていることを特徴とするエンコーダ。 An encoder having a detection pattern and having a rotation code portion attached to a rotation portion of a base device, and a detection portion capable of detecting the detection pattern,
Covering the rotation code part and the detection part, and equipped with an exterior cover that can be fixed to a non-rotation part of the base device,
An encoder characterized in that a substrate having a circuit for processing a signal detected by the detection unit is directly or indirectly fixed to the exterior cover, and the detection unit is fixed to the substrate.
前記検出部が固定された前記分割基板を接着する前記接着剤に比べ、他の前記分割基板を接着する前記接着剤の硬化又は固化後の柔軟性が大きいことを特徴とする請求項6に記載のエンコーダ。 The plurality of divided substrates are connected via connection members soldered to the divided substrates,
The flexibility after hardening or solidification of the adhesive that adheres the other divided substrate is larger than that of the adhesive that adheres the divided substrate to which the detection unit is fixed. Encoder.
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