JP2009244185A - ロータリエンコーダ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、良好なクリック感を得ると共に、耐久性を向上させることができるロータリエンコーダを提供する。
【解決手段】
このロータリエンコーダ１は、シャフト２と一体的に回転する歯部５ｄに係合される樽状のローラ７と、ローラ７を軸支する軸部３１ａを有すると共に、弾性力によって歯部５ｄに向けてローラ７を付勢するローラ支持手段３０とを備えている。このロータリエンコーダ１に適用されるローラ７は樽状であり、ローラ７の両端が縮径されているので、ローラ７が傾いても両端が歯部５ｄ間の歯溝５ｅの壁面に引っかかることなく、ローラ７と歯部５ｄとが適切に係合されて、良好なクリック感を得ることができる。さらに、樽状のローラ７は、傾斜時においても、歯溝５ｅの壁面に対して十分な接触面積が確保されるので、歯溝５ｅの壁面に対してローラの過度な集中が抑制されて、歯部５ｄの耐久性を向上させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、シャフトの回転時にクリック感を持たせるようにしたロータリエンコーダに関するものである。

従来、このような分野の技術として、実開平５−５２７１９号公報がある。この公報に記載されたロータリエンコーダは、ケースで支持された回転軸と、回転軸と一体的に回転すると共に、外周面に歯車状の刻みが形成された円板と、歯車状の刻みに係合される円柱状のローラと、ローラを軸支すると共に、ばねによってローラを歯車状の刻みに押し付けるレバーとを備えている。そして、回転軸の回転に伴い円板が回転すると、ローラは円板の外周面上で転動し、ローラが歯車状の刻みと係合するごとに回転軸の回転トルクが急に変化するので、クリック感が得られる。
実開平５−５２７１９号公報

しかしながら、前述した従来のロータリエンコーダには、次のような課題が存在している。すなわち、組み立て時の取り付け誤差や外部からの衝撃等により、円柱状のローラが少しでも傾くと、ローラの角部が歯車状の刻みの内面に引っかかり、ローラと刻みとの適切な係合が妨げられるため、クリック感が損なわれる。さらに、ばねによる押圧力がローラの角部に集中されるため、ローラや歯車状の刻みが磨耗しやすくなり、ロータリエンコーダの耐久性が低下するという問題があった。

本発明は、良好なクリック感が得られると共に、耐久性を向上させることができるロータリエンコーダを提供することを目的とする。

本発明は、ハウジングで支持された回転シャフトと、シャフトの回転を検出する回転検出部とを有するロータリエンコーダにおいて、シャフトを中心として環状に設けられると共に、シャフトと一体的に回転する歯部と、歯部に係合される樽状のローラと、ハウジングに設けられ、ローラを軸支する軸部を有すると共に、弾性力によって歯部に向けてローラを付勢するローラ支持手段とを備えることを特徴とする。

本発明のロータリエンコーダに適用されるローラは樽状であり、ローラの両端が縮径されているので、ローラが傾いても両端が歯部間の歯溝の壁面に引っかかることなく、ローラと歯部とが適切に係合されて、良好なクリック感を得ることができる。さらに、樽状のローラは、傾斜時においても、歯溝の壁面に対して十分な接触面積が確保されるので、歯溝の壁面に対してローラの過度な集中が抑制されて、ロータリエンコーダの歯部の耐久性を向上させることができる。また、球状のローラと比べても、より広い接触面積が得られるので、クリック感を得るためのローラ形状として最適である。

また、ハウジングには、シャフトの回転軸線の延在方向と同一の方向に延在する支柱と、支柱の先端に設けられたボス部とが設けられ、ローラ支持手段は、回転軸線に対して直交する方向に延在すると共に、一端側にローラが軸支され、他端側にボス部が挿入される軸孔を有して、ボス部を中心に回動する回動アームと、支柱の周囲に巻回されると共に、回動アームを回動方向に付勢するコイルバネとを有すると好適である。

このような構成によれば、コイルバネと回動アームとをハウジングに組み付け易く、コイルバネの弾性力によって回動アームは回動方向に付勢されるので、ローラは歯溝の壁面に所定のバネ力で押圧される。このことは、部品点数が少なく且つ簡素な構成でクリック感を得ることを可能にする。

また、ハウジングには、スリットが設けられ、ローラ支持手段は、回転軸線に対して平行に延在すると共に、一端側にローラが軸支され、スリットに挿入される差込み部を他端側に有する板バネと、差込み部の平面から外方に切り起こされて、スリットの壁面に押圧される爪部とを有すると好適である。

このような構成によれば、板バネの差込み部をスリット内に差し込むことで、ワンタッチで板バネをハウジングに固定することができる。また、板バネの弾性力によって、ローラを歯溝の壁面に押し付けることができ、板バネは厚み方向に比べて幅方向に変位しにくいので、板バネを回転軸線に対して平行に延在させることで、ローラを傾きが生じにくい構造にすることができる。

本発明によれば、良好なクリック感が得られると共に、耐久性を向上させることができる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係るロータリエンコーダの好適な実施形態について詳細に説明する。

[第１の実施形態]
図１に示すように、ロータリエンコーダ１は、ボディ１１と蓋部１２とからなるハウジング１０を有し、このハウジング１０には、シャフト２が回動可能に設けられている。このシャフト２の外周面には、抜け止めリング３が嵌合され、この抜け止めリング３は、ハウジング１０の内壁面に当接する。また、シャフト２の端部２ａは、蓋部１２に設けられた板バネ４によって付勢されている。このような構成により、シャフト２の抜け止めが図られている。

シャフト２の一端は、ハウジング１０の外部に突出されて、シャフト２を回転させるための回転入力部として利用され、シャフト２の他端は、ハウジング１０の内部でロータ５の中央に圧入されている。このロータ５は、円筒状のロータ本体５ａと、ロータ本体５ａの端部で半径方向に突出した環状の鍔部５ｂと、鍔部５ｂの周縁に沿って環状に設けられた櫛歯部５ｃとを有している。この櫛歯部５ｃは、シャフト２の軸線Ｌ方向で蓋部１２に向かって突出する複数の櫛歯からなり、各櫛歯の間には、所定の幅のスリットが形成されている。

また、蓋部１２の内面には、回路基板６が固定されている。この回路基板６には、シャフト２の回転を検出する回転検出部２０が固定され、この回転検出部２０は、光を照射する発光素子２１と、発光素子２２が照射した光を受光する受光素子２２とからなる。発光素子２１と受光素子２２とは、櫛歯部５ｃを挟むように対向して配置されている。

このロータリエンコーダ１では、シャフト２を回転させると、ロータ５の櫛歯部５ｃが回転されて、発光素子２１と受光素子２２との間を櫛歯とスリットとが交互に通過するので、発光素子２１の光が強弱あるパルス光として受光素子２２に受光され、この受光に基づいてシャフト２の回転量が検出される。

図２及び図３に示すように、ロータ本体５ａの外周面には、シャフト２の軸線Ｌ方向に沿って延在する歯部５ｄが並設されている。歯部５ｄの間には、円弧状に凹む歯溝５ｅが形成され、この歯溝５ｅには、ローラ支持機構（ローラ支持手段）３０によってシャフト２の回転軸線Ｌの延在方向と同一の方向に軸支された樽状のローラ７が係合される。なお、図２では、要部を明確にするためロータ５における鍔部５ｂ及び櫛歯部５ｃの図示を省略している。

図４及び図５に示すように、ボディ１１には、回動アーム３１とコイルバネ３２とからなるローラ支持機構３０を支持するための支柱１１ａが形成され、この支柱１１ａは、シャフト２の回転軸線Ｌの延在方向と同一の方向に延在している。また、支柱１１ａの先端には、円柱状のボス部１１ｂが設けられている。

回動アーム３１の一端側には、ローラ７を軸支する棒状の軸部３１ａが固定され、他端側には、軸孔３１ｂが形成されている。回動アーム３１の軸孔３１ｂがボス部１１ｂに挿入されることで、回動アーム３１はボス部１１ｂを中心に回動可能に支持されている。また、ボス部１１ｂの先端には、ねじ孔１１ｃが形成され、このねじ孔１１ｃに頭付きネジ８が螺合される。この頭付きネジ８の頭部によって、回動アーム３１の軸孔３１ｂがボス部１１ｂから外れることを防いでいる。

コイルバネ３２は、支柱１１ａの周囲に巻回されると共に、一端がボディ１１の壁面に係止されている。そして、他端が回動アーム３１に当接されて、弾性力によって回動アーム３１を回動方向に付勢することで、ローラ７を歯部５ｄに押し付けている。

このように構成されたロータリエンコーダ１では、シャフト２の回転によってロータ５が回転すると、ローラ７がロータ本体５ａの外周面上で転動し、ローラ７が歯溝５ｅと係合するごとにシャフト２の回転トルクが急に変化するので、シャフト２の回転に伴うクリック感が得られる（図２参照）。

さらに、回動アーム３１とコイルバネ３２とは、ボス部１１ｂと支柱１１ａとにそれぞれ容易に組み付けることが可能となる。そして、この組付けによって、ローラ７は歯溝５ｅの壁面に所定のバネ力で押圧されるので、ローラ７が歯溝５ｅと係合されて、部品点数が少なく且つ簡素な構成でクリック感を得ることを可能にする。

図３に示すように、ロータリエンコーダ１では、樽状のローラ７を採用している。このローラ７は、組み立て時の取り付け誤差や外部からの衝撃等により、歯部５ｄに対して傾いたとしても、両端が縮径されているので、両端が歯部５ｄ間の歯溝５ｅの壁面に引っかかることがなく、ローラ７と歯部５ｄとが適切に係合されて、良好なクリック感を得ることができる。

さらに、樽状のローラ７は、傾斜時においても、歯溝５ｅの壁面に対して十分な接触面積が確保されるので、歯溝５ｅの壁面に対してローラ７の過度な集中が抑制されて、歯部５ｄの耐久性を向上させることができる。また、球状のローラと比べても、より広い接触面積が得られるので、クリック感を得るためのローラ形状として最適である。

［第２の実施形態］
第２の実施形態に係るロータリエンコーダは、第１の実施形態と比較してボディ及びローラ支持機構の構成のみ相違している。以下、第１の実施形態と同一の構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。

図６及び図７に示すように、ボディ４１には、Ｌ字状のスリット部４１ａが設けられ、ローラ支持機構５０は、一端にローラ７を軸支する棒状の軸部５１ａを有し、他端にＬ字状の差込み部５１ｂを有する板バネ５１を備えている。この板バネ５１は、スリット部４１ａに差込み部５１ｂが差し込まれることで、シャフト２の回転軸線Ｌに対して平行に延在すると共に、軸部５１ａで回転軸線Ｌの延在方向と同一の方向にローラ７を軸支する。

また、板バネ５１の差込み部５１ｂには、平面から外方に切り起こされた爪部５１ｃ，５１ｄが設けられている。爪部５１ｃ，５１ｄは、スリット部４１ａの壁面に押圧されることで、板バネ５１を係止することができ、ワンタッチで板バネ５１をボディ４１に固定することを可能とする。

このように構成されたロータリエンコーダでは、板バネ５１の弾性力によって、ローラ７を歯溝５ｅの壁面に押し付けることができる。また、板バネは厚み方向に比べて幅方向に変位しにくいので、板バネ５１をシャフト２の回転軸線Ｌに対して平行に延在させることで、ローラ７の傾きが生じにくい構造にすることができる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態に係るロータリエンコーダは、第１の実施形態と比較してボディ及びローラ支持機構の構成のみ相違している。

図８に示すように、ローラ支持機構が備えるレバー６１は、一端に樽状のローラ７を軸支する軸部６１ａを有すると共に、他端に軸孔６１ｂを有している。レバー６１は、この軸孔６１ｂがボディに設けられた棒状の軸部（図示せず）に挿入されて、軸部を中心に回動可能に支持され、ばね（図示せず）の弾性力によって回動方向に付勢されることで、ローラ７を歯溝５ｅの壁面に押し付ける。これによって、部品点数が少なく且つ簡素な構成でクリック感を得ることを可能にする。

本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、ロータリエンコーダ１は、ロータ７及び回転検出部２０が光学式のものに限らず、機械式や磁気式のものであっても良い。また、棒状の軸部は、ローラと一体的に回転するものであっても良い。この場合、ローラ支持機構には、軸部を軸支するための軸受けが設けられる。

本発明に係るロータリエンコーダの第１の実施形態を示す断面図である。 図１のロータリエンコーダを示す斜視図である。 ローラと歯部との係合状態を示す要部拡大図である。 図１のローラ支持機構を示す斜視図である。 図１のローラ支持機構を示す断面図である。 第２の実施形態に適用されるボディを示す斜視図である。 図６に示されたローラ支持機構の斜視図である。 第３の実施形態に適用されるローラ支持機構を示す斜視図である。

符号の説明

１…ロータリエンコーダ、２…シャフト、５…ロータ、５ｃ…櫛歯部、５ｄ…歯部、５ｅ…歯溝、７…ローラ、１０…ハウジング、１１，４１…ボディ、１１ａ…支柱、１１ｂ…ボス部、１２…蓋部、２０…回転検出部、２１…発光素子、２２…受光素子、３０…ローラ支持機構（ローラ支持手段）、３１…回動アーム、３１ａ，５１ａ，６１ａ…軸部、３２…コイルバネ、４１ａ…スリット部、５１…板バネ、５１ｂ…差込み部、５１ｃ，５１ｄ…爪部、６１…レバー。

Claims (3)

1. ハウジングで支持された回転シャフトと、前記シャフトの回転を検出する回転検出部とを有するロータリエンコーダにおいて、
   前記シャフトを中心として環状に設けられると共に、前記シャフトと一体的に回転する歯部と、
   前記歯部に係合される樽状のローラと、
   前記ハウジングに設けられ、前記ローラを軸支する軸部を有すると共に、弾性力によって前記歯部に向けて前記ローラを付勢するローラ支持手段とを備えることを特徴とするロータリエンコーダ。
2. 前記ハウジングには、前記シャフトの回転軸線の延在方向と同一の方向に延在する支柱と、前記支柱の先端に設けられたボス部とが設けられ、
   前記ローラ支持手段は、
   前記回転軸線に対して直交する方向に延在すると共に、一端側に前記ローラが軸支され、他端側に前記ボス部が挿入される軸孔を有して、前記ボス部を中心に回動する回動アームと、
   前記支柱の周囲に巻回されると共に、前記回動アームを回動方向に付勢するコイルバネとを有することを特徴とする請求項１記載のロータリエンコーダ。
3. 前記ハウジングには、スリットが設けられ、
   前記ローラ支持手段は、
   前記回転軸線に対して平行に延在すると共に、一端側に前記ローラが軸支され、前記スリットに挿入される差込み部を他端側に有する板バネと、
   前記差込み部の平面から外方に切り起こされて、前記スリットの壁面に押圧される爪部とを有することを特徴とする請求項１記載のロータリエンコーダ。
   
   
   

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