JP2011069703A - オイルミスト防止構造を有するエンコーダ - Google Patents

Abstract

【課題】光学式エンコーダに内蔵されたオイル収容ベアリングのオイルミストによる回転ディスク及び２次エンコード部の汚染を防止する。
【解決手段】エンコード部１０、一対のオイル収容ベアリング２０、シャフト３０、回転ディスク４０、第２センサ５０及びオイルミスト防止構造６０を含む、オイルミスト防止構造を有するエンコーダを提供する。オイルミスト防止構造６０は、シャフト３０と一体に形成され、かつベアリング２０の端面を超えて露出するマスク６１及びベアリング２０の外縁部を覆うための、マスク６１から延びるリング６２を含む。この配列により、ベアリング２０から飛び散る潤滑剤による回転ディスク４０又は２次エンコード部１３の汚染を防止することができる。このため、エンコーダの信号伝送を安定して維持することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は概してオイルミスト防止構造、特に、エンコーダのためのオイルミスト防止構造に関する。

ロータリーエンコーダの主な目的は回転角を測定することであり、自動制御システムで総合的に利用されており、システムに角度位置の信号を送ると制御の決定が行われる。例えば、駆動を目的としたサーバーモータ（ｓｅｒｖｅｒ ｍｏｔｏｒ）において、システムから送られた位置及び速度に関する指令の実行に関わるモータには、モータ軸上に位置センサとしてのエンコーダが配置されている。このため、サーバーモータの位置決め精度は、エンコーダの分解能によって決まる。一般に、ロータリーエンコーダは、主に磁気式エンコーダと光学式エンコーダの２種類に分類される。

磁力により信号としてのインパルス列を発生させるため、磁気式エンコーダは塵芥、オイルミスト及び蒸気に影響されやすく、磁力の変化を検出することによるその測定分解能は依然として低い。一方で、ガラスディスク上の明暗格子を通過する平行な光線を照射して０及び１の信号を生成することにより、光学式エンコーダは識別及び測定において比較的高い分解能を有する。しかしながら、この種のエンコーダは、オイルミスト、蒸気及び塵芥による汚染により敏感である。

図１に示されるように、光学式ロータリーエンコーダは主に、エンコード部（ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｂｏｄｙ）１０ａ、一対のオイル収容ベアリング２０ａ、シャフト３０ａ、回転ディスク４０ａ及び受光部５２ａを含み、エンコード部１０ａには、発光部１２ａ及び２次エンコード部２０等の特殊な構成部品が配置されており、オイル収容ベアリング２０ａは、エンコード部１０ａの中心穴内に配置されており、シャフト３０ａは、オイル収容ベアリング２０ａを貫通し、受光部５２ａは、発光部１２ａ及び２次エンコード部１３ａに対応するようにエンコード部１０ａに取り付けられている。これにより、発光部１２ａが発する平行な光線は回転ディスク４０ａ及び取り付けられた２次エンコード部１３ａを通過し、受光部５２ａに到達する。発光部１２ａが発し、受光部５２ａでとらえる光線の強度は、回転ディスク４０ａの位置毎に異なる。受光部５２ａが生成する信号の変化を検出することにより、位置情報を得ることができる。

しかしながら、殆どの種類の従来型の光学式エンコーダでは、通常、回転ディスク４０ａの回転時の円滑度及び安定性を強化するために１〜２個のオイル収容ベアリング２０ａを内部に配置する。しかしながら、オイル収容ベアリング２０ａの使用により、潤滑剤は熱せられて気化してオイルミストとなり、回転ディスク４０ａ及び２次エンコード部１３ａを回転中に汚染してしまう。あるいは、エンコーダの作動中、ベアリング２０ａの潤滑剤が回転ディスク４０ａ又は２次エンコード部１３ａ上に飛び散り、光学式エンコーダは精度の低い又は誤った信号を出力してしまう。

加えて、現行では殆どの光学式エンコーダが円筒形シャフト３０ａを使用しており、締まり嵌め（ｉｎｔｅｒｆｅｒｉｎｇ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ）による接着によりベアリング２０ａに取り付けられている。このため、軸方向の外力により叩かれたり打たれた場合に、シャフト３０ａがずれてエンコーダが損なわれる可能性がとても高く、これは早急に解決が必要な問題である。

従って、関係する学術的原理と組み合わせた極めて徹底した研究の結果、発明者はついに、従来技術における欠点を大いに改善する能力を有するように合理的に設計された本発明を提案した。

従って、上記の問題を解決するために、本発明は主に、オイルミスト防止構造を有するエンコーダを提供するものであり、このオイルミスト防止構造は、回転ディスク又は２次エンコード部を、オイル収容ベアリングから飛び散った潤滑剤によって引き起こされる汚染から守ることが実際に可能なため、エンコーダによる信号伝送の安定性が更に確かなものとなる。

第２に、本発明は、エンコード部、オイル収容ベアリング、シャフト、回転ディスク、第２センサ及びオイルミスト防止構造を含む、オイルミスト防止構造を有するエンコーダを提供する。エンコード部は円筒状基部、円筒状基部に取り付けられた第１センサ及び第１センサに対応し、かつ円筒状基部に取り付けられた２次エンコード部を含む。オイル収容ベアリングは、円筒状基部内に納められ及び取り付けられている。シャフトはオイル収容ベアリングを貫通して、ベアリングの端面を超えて突出する。回転ディスクは、互いに駆動させることによりシャフトに取り付けられ、かつ２次エンコード部の片側を覆う。第２センサを、第１センサ及び２次エンコード部に対応するように円筒状基部に取り付けて、第１センサが発する信号を検出させる。オイルミスト防止構造は、シャフトと一体に形成され、かつベアリングの端面を超えて露出するマスク及びベアリングの外縁部を覆うための、マスクから延びるリングを含む。

本発明が有する利点としては、まず第１に、マスクが飛び散る潤滑剤に対するカバー機能を有することが挙げられ、飛び散りを阻止された潤滑剤がベアリングに戻って潤滑を継続するため、オイル収容ベアリングの耐用年数を延ばすことができる。第２に、位置決め・拘束リング（ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ−ｒｅｓｔｒａｉｎｉｎｇ ｒｉｎｇ）は、マスク及びベアリングに楔止め機能を課すことから、ベアリングの、軸方向の負荷に耐える力が強化される。

新規であると考えられる本発明の特徴を、特に付随する請求項において説明する。しかしながら、本発明それ自体は、本発明の多数の実施形態について記載の以下の詳細な説明を、添付の図面と共に参照することにより最もよく理解することができる。
本発明によるエンコーダの組み立て断面図である。 本発明によるエンコーダの分解斜視図である。 本発明によるエンコーダの組み立て図である。 図３の切断線４−４に沿った断面図である。 本発明によるエンコーダの使用状況の図である。 本発明の別の実施形態によるエンコーダの分解斜視図である。

添付の図面を助けとしながら、本発明の技術的内容及び詳細な説明を、多数の実施形態に従って以下に記載するが、実施形態はその適用範囲を限定するものではない。付随の請求項に従って加えた同等の変更及び改変は、本発明で請求の請求項に全て含まれる。

図２〜図４に示されるように、本発明は、主にエンコード部１０、一対のオイル収容ベアリング２０、シャフト３０、回転ディスク４０、第２センサ５０及びオイルミスト防止構造６０を含む、オイルミスト防止構造を有するエンコーダを提供する。

エンコード部１０は主に、円筒状基部１１、第１センサ１２及び２次エンコード部１３を備える。この円筒状基部１１は、中心穴１１１を有する。図４に示されるように、中心穴１１１と連通している収容トラフ（ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎ ｔｒｏｕｇｈ）１１２が、円筒状基部１１の後方端面に設けられている。加えて、側方トラフ１１３が、円筒状基部１１の側面に設けられており、また複数のブラケット１１４が、円筒状基部１１の背面から延びている。この実施形態において、第１センサ１２は発光部であり、円筒状基部１１の側方トラフ１１３内に固定して収容されており、主に発光体と、発光体に給電するための電源（図示せず）とを備える。２次エンコード部１３はステンレススチール又はガラス材料から形成することができ、その上には複数のトラフ穴１３１が、第１センサ１２の発光範囲に従って配置され及び設けられている。この場合、これらのトラフ穴１３１は、円筒状基部１１の側方トラフ１１３の上に設けられる。

この実施形態において、オイル収容ベアリング２０はボールベアリングが考えられるが、この構成だけに限定されるものではなく、その他の種類のベアリングも考えられる。同じサイズの２個のオイル収容ベアリングを円筒状基部１１の中心穴１１に締まり嵌めで圧入することができる。

この実施形態において、シャフト３０はオイルミスト防止構造６０と一体に形成されている。ディスク状マスク６１は、シャフト３０の端面から外方向に延びる。このマスク６１の外縁部では、円形リング６２が正面に向かって延びている。図４に示されるように、逃がし溝（ｅｓｃａｐｅ ｇｒｏｏｖｅ）６３がマスク６１及びリング６２の隣接地内に設けられているため、組み立て中の締め代による偏倚現象（ｂｉａｓｉｎｇ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ）を回避することができる。このシャフト３０はオイル収容ベアリング２０の中心を貫通しているため、マスク６１の内面がオイル収容ベアリング２０の側面と近接する。そのため、リング６２の内面がオイル収容ベアリング２０の外縁部を覆う。

回転ディスク４０もステンレススチール又はガラス材料から形成することができ、その中心には通り穴４１が配置されており、その外縁部には複数の弧状トラフ４２が設けられており、ディスク面で互いに離間されている。弾性リーフスプリング７０により、この回転ディスク４０は、マスク６１の外端面に取り付け及び楔止めされる。回転ディスク４０の、マスク６１を超える突出部は２次エンコード部１３をマスクする。加えて、これらの弧状トラフ４２は、２次エンコード部１３のトラフ穴１３１及び発光体１２１に対応させて配置され及び設けられている。

この実施形態において、第２センサ５０は受光部であり、主にプレート部５１及びプレート部５１に取り付けられた受光ユニット５２を含む。このプレート部５１は、円筒状基部１１のブラケット１１４に、ネジ等のネジ留め要素を用いて取り付けられる。受光ユニット５２は、第１センサ１２から発せられた光信号を受信するために、発光ユニット１２及び２次エンコード部１３に対応させて設置される。

加えて、本発明は、シャフト３０のマスク６１からの遠位側に嵌合された位置決め・拘束リング８０を更に含み、このリングはマスク６１と位置決め・拘束リング８０との間で各オイル収容ベアリング２０を楔止めし、シャフト３０の軸方向の負荷に対する耐性を強化するためのものである。

図５を参照して頂きたい。上記の構成部品を組み立てると、使用中、モータシャフト（図示せず）はシャフト３０の内部穴を貫通し、ネジにより強制的に連結される。シャフト３０を高速で回転させると、オイル収容ベアリング２０が熱せられる。中に収容された潤滑剤は熱により膨張し、回転によって発生する遠心力によって付勢され、潤滑剤の一部はオイル収容ベアリング２０の穴及び間隙に沿って流出し飛び散る。マスク６１により阻止され、リング６２によりマスクされることで、流出したこれらの潤滑剤はオイル収容ベアリング２０とオイルミスト防止構造６０との間に閉じ込められる。従って、潤滑剤の飛び散りにより回転ディスク４０が汚染されず、回転ディスク４０及び２次エンコード部１３によって伝送される信号の安定性を効果的に確保できる。更に、飛び散った潤滑剤をベアリング２０に戻して潤滑機能を果たし続けさせるのに役立つため、オイル収容ベアリング２０の耐用年数が長くなる。

図６を参照して頂きたい。図６は、本発明の別の実施形態によるエンコーダの分解斜視図であり、シャフト３０にはネジ穴３１が設けられており、オイルミスト防止構造６０は、マスク６１の中心から突出するネジ６１１を更に含む。このネジ６１１はネジ穴３１と係合し、シャフト３０のオイルミスト防止構造６０からの遠位側は位置決め・拘束リング８０と一体に形成されている。このため、シャフト３０とオイルミスト防止構造６０との間の固締ねじれ及びオイル収容ベアリング２０を押さえつける力は、シャフト３０を正しい位置に置き、オイル収容ベアリング２０を予備押圧する内リングを形成することができ、更に力が不適切にかかることにより生じるベアリング２０の損傷を効果的に回避し、ベアリング２０の回転の非円滑性又は摩擦により生じた熱から起こる別の問題も解消する。

従って、上記のアセンブリを構成することにより、本発明によるオイルミスト防止構造を有するエンコーダが得られる。

上記記載を要約すると、オイルミスト防止構造は、エンコーダにとって全くもって不可欠な設計であり、従来技術の欠点を解決するという期待した使用目的を積極的に果たし得、新しいタイプの特許を出願するメリットを完全に満たす技術革新性及び進歩性を大いに有することから、本発明を出願する。本願を慎重に審査し、発明者の権利を保護するために正式な特許を付与して頂きたい。

しかしながら、上記では本発明の多数の好ましい実施形態しか説明しておらず、本発明の特許範囲を限定するために用いられるべきではなく、本発明の内容（例えば、明細書及び図面）に加える同等の構造的変更は、以下で請求の請求項に全て含まれる。

Claims (11)

1. オイルミスト防止構造を有するエンコーダであって、
   円筒状基部と、前記円筒状基部に取り付けられた第１センサと、前記第１センサに対応し、かつ前記円筒状基部に取り付けられた２次エンコード部とを含むエンコード部と、
   前記円筒状基部内に納められ及び取り付けられたオイル収容ベアリングと、
   前記オイル収容ベアリングを貫通して、前記ベアリングの端面を超えて突出するシャフトと、
   互いに駆動させることにより前記シャフトに取り付けられ、かつ前記２次エンコード部の片側を覆う回転ディスクと、
   前記第１センサ及び前記第２エンコード部に対応するように前記円筒状基部に取り付けられ、前記第１センサが発する信号を検出する第２センサと、
   前記シャフトと一体に形成され、かつ前記ベアリングの端面を超えて露出するマスクと、前記ベアリングの外縁部を覆うための、前記マスクから延びるリングを含むオイルミスト防止構造
   とを含むエンコーダ。
2. 前記円筒状基部が、中心穴と前記中心穴と連通した収容トラフとを有し、前記収容トラフが、前記オイルミスト防止構造の前記リングを収容するために設けられる、請求項１に記載のオイルミスト防止構造を有するエンコーダ。
3. 前記第１センサが発光部であり、前記第２センサが、前記発光部と対応させることによる光信号を受け取るための受光部である、請求項１に記載のオイルミスト防止構造を有するエンコーダ。
4. 前記２次エンコード部が、ステンレススチール又はガラス材料から形成される、請求項１に記載のオイルミスト防止構造を有するエンコーダ。
5. 前記シャフトが、前記オイルミスト防止構造と一体に形成される、請求項１に記載のオイルミスト防止構造を有するエンコーダ。
6. 前記回転ディスクが、ステンレススチール又はガラス材料から形成される、請求項１に記載のオイルミスト防止構造を有するエンコーダ。
7. 逃がし溝が、前記マスク及び前記リングの隣接地内に配置される、請求項１に記載のオイルミスト防止構造を有するエンコーダ。
8. 前記マスクの端面に固定して楔止めされる弾性リーフスプリングを更に含む、請求項１に記載のオイルミスト防止構造を有するエンコーダ。
9. 前記シャフトの前記マスクからの遠位側に嵌合される位置決め・拘束リングを更に含み、前記位置決め・拘束リングが、前記マスクと前記位置決め・拘束リングとの間で前記オイル収容ベアリングを楔止めする、請求項１に記載のオイルミスト防止構造を有するエンコーダ。
10. 前記シャフトと一体に形成される位置決め・拘束リングを更に含み、前記位置決め・拘束リングが、前記マスクと前記位置決め・拘束リングとの間で前記オイル収容ベアリングを楔止めする、請求項１に記載のオイルミスト防止構造を有するエンコーダ。
11. 前記シャフトにネジ穴が設けられ、前記オイルミスト防止構造が、前記マスクから突出し、かつ前記ネジ穴と係合するネジを更に含む、請求項１０に記載のオイルミスト防止構造を有するエンコーダ。

Images