JP2010085253A - Rotary encoder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転シャフトの回転を検知するフォトインタラプタを有するロータリエンコーダに関するものである。 The present invention relates to a rotary encoder having a photo interrupter that detects rotation of a rotating shaft.
従来、このような分野の技術として、特開2005−326355号公報がある。この公報に記載されたモータの出力軸には、エンコーダユニットが取付けられ、このエンコーダユニットでは、スリット列を有するディスクが出力軸に固定され、回路基板には、スリット列を挟むようにして配置されたフォトインタラプタが半田によって固定されている。また、出力軸の回転方向を検出するためには、出力波形が90度ずれるような位置関係で、回路基板上に2個のフォトインタラプタを固定させる必要がある。 Conventionally, as a technique in such a field, there is JP-A-2005-326355. An encoder unit is attached to the output shaft of the motor described in this publication. In this encoder unit, a disk having a slit row is fixed to the output shaft, and a photo arranged on the circuit board so as to sandwich the slit row. The interrupter is fixed with solder. Further, in order to detect the rotation direction of the output shaft, it is necessary to fix two photo interrupters on the circuit board in such a positional relationship that the output waveform is shifted by 90 degrees.
前述した2個のフォトインタラプタを回路基板上にリフローにより半田付けする場合、高精度なチップマウンタによって、回路基板上の回路パターン上に各フォトインタラプタを配置させても、回路パターンに誤差があると、フォトインタラプタを正確な位置に半田付けし難い。そして、フォトインタラプタが1個の場合、位置精度に多少の誤差があっても、ロータリエンコーダの検出精度に対して少ない影響で済むが、フォトインタラプタが2個の場合、フォトインタラプタ間の相対的な位置精度が高くないと、90度ずれた出力波形を正確に生成することができず、フォトインタラプタによる回転方向の検出精度が低下してしまうといった問題点があった。 When the above-mentioned two photo interrupters are soldered on the circuit board by reflow, there is an error in the circuit pattern even if each photo interrupter is arranged on the circuit pattern on the circuit board by a high-precision chip mounter. It is difficult to solder the photo interrupter to the correct position. In the case of one photo interrupter, even if there is a slight error in position accuracy, the detection accuracy of the rotary encoder may be little affected. However, in the case of two photo interrupters, the relative relationship between the photo interrupters is sufficient. If the position accuracy is not high, an output waveform shifted by 90 degrees cannot be generated accurately, and there is a problem that the detection accuracy of the rotation direction by the photo interrupter is lowered.
本発明は、回路基板上でフォトインタラプタ相互間の位置精度を高めるようにしたロータリエンコーダを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a rotary encoder that improves the positional accuracy between photointerrupters on a circuit board.
本発明は、ハウジングで支持された回転シャフトと、回転シャフトの回転を検知するフォトインタラプタとを有するロータリエンコーダにおいて、
複数のフォトインタラプタが固定される回路基板と、
回路基板上に配置されると共に、それぞれのフォトインタラプタが圧入される第1の開口部を有するカバー板と、
回路基板とカバー板とを位置決めさせる第1の位置決め手段と、を備えたことを特徴とする。
The present invention relates to a rotary encoder having a rotating shaft supported by a housing and a photo interrupter for detecting the rotation of the rotating shaft.
A circuit board to which a plurality of photo interrupters are fixed;
A cover plate disposed on the circuit board and having a first opening into which each photo interrupter is press-fitted;
And a first positioning means for positioning the circuit board and the cover plate.
このロータリエンコーダにおいて、カバー板は、回路基板上にフォトインタラプタをリフロー半田付けする際に利用され、このカバー板には、フォトインタラプタの個数と同数の第1の開口部が設けられている。さらに、フォトインタラプタの相互の位置関係は、カバー板の第1の開口部によって予め決められており、各フォトインタラプタは、第1の開口部のそれぞれに圧入される。このようなカバー板を、第1の位置決め手段によって回路基板上に位置決めさせると、回路基板上の所定の位置に第1の開口部を出現させることができ、そして、第1の開口部にフォトインタラプタを圧入させることで、回路基板上の回路パターンに多少の誤差があっても、回路基板上でフォトインタラプタ相互間の位置精度を常に一定で高く保つことができる。このように、カバー板は、フォトインタラプタを圧入によってしっかりと保持するので、フォトインタラプタの半田剥がれが発生し難く、製品の長寿命化に寄与する。さらに、製造時におけるフォトインタラプタ相互間の位置ズレによる調整工程を無くすことができ、製品の歩留まりと同時に製造工程の簡素化を可能にし、これにより、製造コストの低減をも可能になる。 In this rotary encoder, the cover plate is used when reflow soldering the photo interrupter on the circuit board, and the cover plate is provided with the same number of first openings as the number of photo interrupters. Furthermore, the mutual positional relationship between the photo interrupters is determined in advance by the first opening of the cover plate, and each photo interrupter is press-fitted into each of the first openings. When such a cover plate is positioned on the circuit board by the first positioning means, the first opening can appear at a predetermined position on the circuit board, and a photo is formed in the first opening. By press-fitting the interrupter, even if there is some error in the circuit pattern on the circuit board, the positional accuracy between the photo interrupters on the circuit board can always be kept constant and high. As described above, the cover plate firmly holds the photo interrupter by press-fitting, so that the photo interrupter is hardly peeled off and contributes to a longer product life. Furthermore, the adjustment process due to the positional deviation between the photointerrupters during manufacturing can be eliminated, and the manufacturing process can be simplified simultaneously with the yield of the product, thereby reducing the manufacturing cost.
また、カバー板とハウジングとを位置決めさせる第2の位置決め手段を更に備えると好適である。
このような構成を採用すると、ハウジングで支持されている回転シャフトに対して、フォトインタラプタを正確に配置させることができるので、このことによっても、ロータリエンコーダの精度を高めることができる。
Further, it is preferable to further include second positioning means for positioning the cover plate and the housing.
By adopting such a configuration, the photo interrupter can be accurately arranged with respect to the rotating shaft supported by the housing. This also increases the accuracy of the rotary encoder.
また、カバー板の第1の開口部を形成する壁面には、フォトインタラプタの矩形の周囲をなす4つの側面に押し当てられる凸部が設けられていると好適である。
このように、フォトインタラプタが4点で支持されることで、しっかりと且つ確実に第1の開口部内でフォトインタラプタを位置決めすることができる。更には、第1の開口部内において、周方向で隣接する凸部間に半田溜まり空間部を作り出すことができるので、余剰な半田による半田不良を無くすことができる。
Further, it is preferable that the wall surface forming the first opening of the cover plate is provided with convex portions that are pressed against the four side surfaces that form the periphery of the rectangle of the photo interrupter.
As described above, the photo interrupter is supported at four points, so that the photo interrupter can be positioned firmly and reliably in the first opening. Furthermore, since the solder pool space can be created between the convex portions adjacent in the circumferential direction in the first opening, it is possible to eliminate solder defects due to excessive solder.
また、回路基板上に形成された接点を覆うように配置された皿バネを有するプッシュスイッチ手段を更に備え、カバー板には、皿バネが圧入される第2の開口部が設けられていると好適である。
従来にあっては、ユニット化されたプッシュスイッチを回路基板上にリフローで半田付けしていた。これに対して、この発明では、カバー板の有効利用を図って、カバー板に第2の開口部を設け、この第2の開口部に皿ばねを圧入させている。これにより、スイッチを構成する部品を必要最小限にすることができ、ロータリエンコーダの構造の簡素化や小型化、部品点数の削減が可能になる。
In addition, the apparatus further includes push switch means having a disc spring arranged so as to cover the contact formed on the circuit board, and the cover plate is provided with a second opening into which the disc spring is press-fitted. Is preferred.
Conventionally, a unitized push switch is soldered on a circuit board by reflow. In contrast, in the present invention, the cover plate is provided with a second opening, and a disc spring is press-fitted into the second opening in order to effectively use the cover plate. As a result, the number of parts constituting the switch can be minimized, and the rotary encoder can be simplified and miniaturized, and the number of parts can be reduced.
本発明によれば、回路基板上でフォトインタラプタ相互間の位置精度を高めることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the positional accuracy between photo interrupters on a circuit board.
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。 Hereinafter, preferred embodiments of a rotary encoder according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1〜図3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のボディ11で回転シャフト2が回動自在に支持されている。この回転シャフト2の外周面に嵌合された抜け止めリング3は、ハウジング10の内壁面に当接し、回転シャフト2の先端部2aは、蓋部12側に配置された皿バネ4によって付勢されている。このような構成により、回転シャフト2のガタ付きが防止されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
回転シャフト2の一端は、ハウジング10の外部に突出されて、回転シャフト2を回転させるための回転入力部として利用されている。回転シャフト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、回転シャフト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。
One end of the rotating
また、蓋部12の内面に回路基板6が当接されている。この回路基板6には、回転シャフト2の回転を検出する透過型のフォトインタラプタ20,21がリフローにより半田付けされている。各フォトインタラプタ20,21は、光を照射する発光素子と受光素子とを有し、発光素子と受光素子との間の検知溝20a,21a内を櫛歯部5cが通過する。
The
このロータリエンコーダ1では、回転シャフト2を回転させると、ロータ5の櫛歯部5cが回転し、発光素子と受光素子との間を櫛歯とスリットとが交互に通過するので、発光素子の光が強弱あるパルス光として受光素子に受光され、この受光に基づいて回転シャフト2の回転量が検出される。
In this
さらに、ロータ本体5aの外周面には、軸線L方向に沿って延在する歯部5dが全周に渡って形成されている。歯部5dの間には、円弧状に凹む歯溝が形成され、この歯溝に、樽状のローラ7が係合されている。そして、このローラ7は、ローラ支持機構22により歯溝5eに押し付けられている。
Furthermore, a
ローラ支持機構22は、回転軸線Lの延在方向と同一の方向に延在している軸部7aを中心に回動するローラ7を保持する回動アーム23と、回動アーム23を付勢して歯部5d間の歯溝にローラ7を押し当てるためのコイルバネ24とからなる。従って、ローラ7が歯溝と順次係合され続けることで、回転シャフト2の回転時にクリック感を出すことができる。
The roller support mechanism 22 urges the
さらに、回転シャフト2の回転方向を検出するために、出力波形が90度ずれるような位置関係で、回路基板6上に2個のフォトインタラプタ20,21がリフローにより半田付けされている。そして、フォトインタラプタ20,21間の相対的な位置精度が高くないと、90度ずれた出力波形を正確に生成することができず、フォトインタラプタ20,21による回転方向の検出精度が低下してしまう。
Furthermore, in order to detect the rotation direction of the
そこで、図4〜図6に示すように、ロータリエンコーダ1にあっては、回路基板6上に配置される樹脂製のカバー板30が採用されている。このカバー板30には、外形が略四角柱状のフォトインタラプタ20,21の配置が予定された矩形の第1の開口部S1,S2が形成され、各開口部S1,S2内にフォトインタラプタ20,21がそれぞれ圧入されている。
Therefore, as shown in FIGS. 4 to 6, in the
矩形のカバー板30と矩形の回路基板6とは、第1の位置決め手段31によって位置決めされている。この第1の位置決め手段31は、カバー板30の裏面から突出した凸部32と、回路基板6の縁部に設けられて、凸部32が嵌め合わされる切欠き部33とからなる。
The
カバー板30の凸部32は、カバー板30の対向する2辺に設けられた三角形状の第1及び第2の凸部32a,32bと、カバー板30の角部に設けられた三角形状の第3の凸部32cとからなる。これに対して、回路基板6の切欠き部33は、回路基板6の対向する2辺に設けられると共に、第1及び第2の凸部32a,32bが嵌合される略三角形状の第1及び第2の切欠き部33a,33bと、回路基板6の隅部に設けられると共に、第3の凸部32cを嵌合させるための第3の切欠き部33cとからなる。
The
従って、カバー板30の凸部32を回路基板6の切欠き部33に嵌合させることで、回路基板6上でカバー板30がしっかり位置決めされ、これに伴って、カバー板30の第1の開口部S1,S2を、回路基板6上の予定された位置に出現させることができる。
Therefore, the
矩形の各第1の開口部S1,S2を形成する壁面には、フォトインタラプタ20,21の周囲をなす4つの側面に押し当てられる円弧状の凸部34,35がそれぞれ設けられている。4個の凸部34によってフォトインタラプタ20を保持し、4個の凸部35によってフォトインタラプタ21を保持することで、フォトインタラプタ20,21が4点で支持され、しっかりと且つ確実に第1の開口部S1,S2内でフォトインタラプタを位置決めさせることができる。
Arc-shaped
さらに、第1の開口部S1内において、周方向で隣接する凸部34aと34bとの間、凸部34bと34cとの間、凸部34cと34dとの間、凸部34dと34aとの間に半田溜まり空間部Pを作り出すことができるので、リフロー時に余剰な半田Hを流し込むことができ、半田不良を無くすことができる。第1の開口部S2においても同様である。
Further, in the first opening S1, between the
さらに、凸部34,35の頂部は円弧状になっているので、フォトインタラプタ20,21との接触面積を減らすことができ、フォトインタラプタ20,21を第1の開口部S1,S2に容易に圧入させることができる。
Furthermore, since the tops of the
前述したカバー板30は、リフロー温度に耐えると同時に、寸法安定性の良い素材が好ましい。例えば、PPS(ポリフェニレンサルファイド樹脂)が最適である。
The
さらに、図2、図4及び図7に示すように、カバー板30には、プッシュスイッチ手段40の一部をなす皿バネ4が圧入される第2の開口部36と、種々の電子部品37を露出させるための第3の開口部38とが設けられている。
Further, as shown in FIGS. 2, 4, and 7, the
プッシュスイッチ手段40は、回路基板6上に形成された円形の接点R1と、円形の接点R1を囲むように回路基板6上に形成されたC字状の接点R2と、中央の接点R1を覆うように配置されると共に、C字状の接点R2に対して周縁が常時接触している皿バネ4と、皿ばね4の中央に固定されると共に、回転シャフト2の先端部2aが押し当てられる円柱状の着座部41とからなる。そして、皿バネ4は、カバー板30の第2の開口部36に圧入される。
The push switch means 40 covers a circular contact R1 formed on the
従来にあっては、ユニット化されたプッシュスイッチを回路基板6上にリフローで半田付けしていた。これに対して、本発明では、カバー板30の有効利用を図って、カバー板30に第2の開口部36を設け、この第2の開口部36に皿ばね4を圧入させている。これによって、スイッチを構成する部品を必要最小限にすることができ、ロータリエンコーダ1の構造の簡素化や小型化、部品点数の削減が可能になる。
Conventionally, the unitized push switch is soldered on the
さらに、図3及び図4に示すように、ロータリエンコーダ1は、カバー板30とハウジング10のボディ11とを位置決めさせるための第2の位置決め手段50を備えている。この第2の位置決め手段50は、カバー板30の対向する2辺で矩形をなす切欠き部51と、ボディ11の下端から突出して、各切欠き部51に嵌合する凸部52とからなる。このような構成を採用すると、ボディ11で支持されている回転シャフト2に対して、フォトインタラプタ20,21を正確に配置させることができるので、このことによっても、ロータリエンコーダ1の精度を高めることができる。
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the
このロータリエンコーダ1において、カバー板30は、回路基板6上にフォトインタラプタ20,21をリフロー半田付けする際に利用され、このカバー板30には、フォトインタラプタ20,21の個数と同数の第1の開口部S1,S2が設けられている。さらに、フォトインタラプタ20,21の相互の位置関係は、カバー板30の第1の開口部S1,S2によって予め決められており、フォトインタラプタ20,21は、第1の開口部S1,S2内にそれぞれ圧入される。
In the
図8に示すように、このようなカバー板30を、第1の位置決め手段31によって回路基板6上に位置決めさせると、回路基板6上の所定の位置に第1の開口部S1,S2を出現させることができ、そして、第1の開口部S1,S2にフォトインタラプタ20,21をチップマウンタにより上から圧入させることで、回路基板6上の回路パターンに多少の誤差があっても、回路基板6上でフォトインタラプタ20,21相互間の位置精度を常に一定で高く保つことができる。
As shown in FIG. 8, when such a
このように、カバー板30は、回路基板6上でリフローによるアライメント効果が発生する場合に効果的で、しかも、カバー板30でフォトインタラプタ20,21を圧入によってしっかりと保持するので、フォトインタラプタ20,21の半田剥がれが発生し難く、製品の長寿命化に寄与する。さらに、製造時におけるフォトインタラプタ20,21相互間の位置ズレによる調整工程を無くすことができ、製品の歩留まりと同時に製造工程の簡素化を可能にし、これにより、製造コストの低減をも可能になる。
Thus, the
さらに、チップマウンタにより、カバー板30の第3の開口部38内に各種の電子部品37を配置させ、その後、リフロー半田付け装置内で加熱処理を行う。電子部品37及びフォトインタラプタ20,21の半田付けが完了した後、図7に示すように、第2の開口部36内に皿バネ4を圧入する。その後、図3に示すように、回転シャフト2が組み付けられたカバー板30の切欠き部51内に、ボディ11の凸部52を嵌合させ、回路基板6に蓋部12を当接させた状態で、ネジ53によって蓋部12をボディ11に固定させる。
Further, various
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、本発明は、リフロー炉による半田付けに限定されず、フロー方式の半田付けにも適用可能である。 It goes without saying that the present invention is not limited to the embodiment described above. For example, the present invention is not limited to soldering by a reflow furnace, but can also be applied to flow type soldering.
1…ロータリエンコーダ、2…回転シャフト、4…皿バネ、6…回路基板、10…ハウジング、20,21…フォトインタラプタ、30…カバー板、31…第1の位置決め手段、34,35…凸部、36…第2の開口部、40…プッシュスイッチ手段、50…第2の位置決め手段、S1,S2…第1の開口部。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
複数の前記フォトインタラプタが固定される回路基板と、
前記回路基板上に配置されると共に、それぞれの前記フォトインタラプタが圧入される第1の開口部を有するカバー板と、
前記回路基板と前記カバー板とを位置決めさせる第1の位置決め手段と、を備えたことを特徴とするロータリエンコーダ。 In a rotary encoder having a rotating shaft supported by a housing and a photo interrupter for detecting rotation of the rotating shaft,
A circuit board to which a plurality of the photo interrupters are fixed;
A cover plate disposed on the circuit board and having a first opening into which each of the photo interrupters is press-fitted;
A rotary encoder comprising: first positioning means for positioning the circuit board and the cover plate.
前記カバー板には、前記皿バネが圧入される第2の開口部が設けられていることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載のロータリエンコーダ。 Further comprising push switch means having a disc spring arranged to cover the contacts formed on the circuit board;
The rotary encoder according to any one of claims 1 to 3, wherein the cover plate is provided with a second opening into which the disc spring is press-fitted.
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