JP3701554B2 - 回転型エンコーダ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転型エンコーダ装置に関し、特にエンコーダに通常用いられるプルアップ抵抗を内蔵した回転型エンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の従来の技術を図６から図８に基づいて説明する。図６は従来の回転型エンコーダのコード板の正面図であって、図７は従来の回転型エンコーダの保持体の正面図である。図８は従来の回転型エンコーダを制御部と共に組み込み回転角を検出させる回路の説明図である。
【０００３】
従来技術の回転型エンコーダは、コード板３１、保持体３２、及び保持体３２に含まれる摺動子３３ａ，３３ｂ，３３ｃ、端子３４ａ，３４ｂ，３４ｃ、導電部３５ｂ，３５ｂ，３５ｃから概略構成されている。
【０００４】
コード板３１は、図６に示すように円形の薄型のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの熱可塑性樹脂のフィルム、または板材からなる絶縁基板３１ａで構成されると共に、プレス加工によって成形され、その中央に形成された上下に貫通する非円形の中心孔３１ｂを有している。そして、コード板３１の表面には銀ペーストにより印刷形成され、コモンパターン部３１ｄ、Ａ相パターン部３１ｅ、Ｂ相パターン部３１ｆより構成されたコードパターン３１ｃが設けられている。コモンパターン部３１ｄは周方向に連続しており、Ａ相パターン部３１ｅとＢ相パターン部３１ｆは両方とも等しい角度で等間隔に、かつ互いに位相をずらして形成されている。このコード板３１は、非円形の中心孔３１ｂが図示せぬ回転部材の筒状部に挿入され、強嵌合などの適宜手段により回転部材の下面に装着されている。
【０００５】
保持体３２は、略円形の絶縁樹脂成形体からなり、図７に示すように、円板状の板体部３２ａと、板体部３２ａの上面における外周囲に隆起して形成されたリング状の壁部３２ｂを有し、板体部３２ａには上下に貫通する四角形状の２個の孔３６と、中央に形成された上下に貫通する中心孔３７が設けられている。また保持体３２は、熱可塑性の絶縁樹脂で端子３４ａ，３４ｂ，３４ｃから延びる導電部３５ａ，３５ｂ，３５ｃを覆い、これを絶縁樹脂中に埋設させる、インジェクションモールド成形工程により形成されたインサート成形体である。
保持体３２は、摺動子３３ａ，３３ｂ，３３ｃ、端子３４ａ，３４ｂ，３４ｃ、導電部３５ａ，３５ｂ，３５ｃを含んでいる。
【０００６】
３個の摺動子３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、リン青銅などの弾性のある金属からなり、保持体３２の２個の孔３６の中に突出し、インジェクションモールド工程後に板体部３２ａの上面と垂直な方向に曲げられることにより、摺動子３３ａ，３３ｂ，３３ｃの先端は板体部３２ａの上面より上方に位置している。各摺動子は接触の安定のため二股に分かれている。
【０００７】
４個の端子３４ａ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃは、リン青銅などの弾性のある金属からなり、保持体３２に支持されて、リング状の壁部３２ｂから外方へ突出し、下方へ折り曲げられ、再び、リング状の壁部３２ｂから初め突出した方向と平行に外方に折り曲げられている。端子３４ａ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃは、回転型エンコーダをプリント配線板にはんだ付けなどで取り付けるために使用される。
【０００８】
導電部３５ａ，３５ｂ，３５ｃは、端子３４ａ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃから延び、保持体３２の絶縁樹脂に埋設された部分である。
【０００９】
そして、従来の回転型エンコーダは、コード板３１が保持体３２と回転可能に装着され、保持体３２の摺動子の先端は、板体部３２ａの上面より上方に位置しているので、コード板３１に摺接する。このとき、摺動子３３ａはコードパターン３１ｃのコモンパターン部３１ｄと常時摺接し、摺動子３３ｂはＡ相パターン部３１ｅと、摺動子３３ｃはＢ相パターン部３１ｆとそれぞれ接離する。摺動子３３ａは導電部３５ａを経て端子３４ａに、摺動子３３ｂは導電部３５ｃを経て端子３４ｃに、摺動子３３ｃは導電部３５ｂを経て端子３４ｂに、それぞれ電気的に導通している。このようにして、従来の回転型エンコーダはコード板３１を回転させ、その回転角度情報を端子３３ａ，３４ｂ，３４ｃから外部へ導出する。
【００１０】
以上の構成により、従来の回転型エンコーダは、図示せぬ回転部材を回転させ、回転部材にピンにより固定されているコード板３１を回転させる。コード板３１は、保持体３２にピンにより回転可能に摺接し、コード板３１のコードパターン３１ｃは、摺動子３３ａ，３３ｂ，３３ｃと摺接するようになる。端子３４ａ，３４ｂ，３４ｃは保持体３２のリング状の壁部３２ｂから外部へ突出している。
【００１１】
上記した従来の回転型エンコーダを制御部と共に組み込み回転角を検出させる回路を図８を用いて説明する。
図８において、従来の回転型エンコーダは、回路としては点線で囲まれた部分である。制御装置３８は、電源端子３９から５Ｖの定電圧（Ｖｃｃ）が印加されていると共に、アースにつながり、駆動されている。従来の回転型エンコーダは、制御装置３８の電源端子３９と、別部品である抵抗４０ａ，４０ｂを介して接続されているので、５Ｖの定電圧（Ｖｃｃ）が端子３４ａ，３４ｂに印加されている。端子３４ｂ，３４ｃは、それぞれスイッチ３５，３６を介して端子につながって、端子３４ａからアースへ落ちている。スイッチ３５と３６は、従来技術の回転型エンコーダのコード板３１の回転により、摺動子３３ａ，３３ｂ，３３ｃがコード板３１のコードパターン３１ｃに摺接することにより生じる。詳しく述べると、摺動子３３ａがコードパターン３１ｃのコモンパターン部３１ｄに常に摺接している。摺動子３３ｂがコード板３１の回転によりＡ相パターン部３１ｅに接したとき端子３４ｃと端子３４ａは短絡し、摺動子３３ｂがＡ相パターン部３１ｅから離れたとき、端子３４ｃと端子３４ａは絶縁される。これはＳＷ３５のＯＮ，ＯＦＦに相当する。同様に、摺動子３３ｃがコード板３１の回転によりＢ相パターン部３１ｆに接したとき端子３４ｂと端子３４ａは短絡し、摺動子３３ｃがＢ相パターン部３１ｆから離れたとき、端子３４ｂと端子３４ａは絶縁される。これはＳＷ３６のＯＮ，ＯＦＦに相当する。
【００１２】
図８において、ＳＷ３５がＯＮすると、電源端子３９には５Ｖの電圧がかかっているから、電流が抵抗体４０ａを通り端子３４ｃを経てアースに流れる。このとき、抵抗４０ａには５Ｖの電圧降下が発生し、抵抗４０ａのアース側端部、端子３４ｃはアースと同電位、すなわち０Ｖとなる。ＳＷ３５がＯＦＦのときは抵抗４０ａには電流が流れないので、抵抗４０ａはどの部分でも電源電圧５Ｖと同電位になり、端子３４ｃの電位も５Ｖとなる。同様に、ＳＷ３６がＯＮすると、電流が電源端子３９から抵抗４０ｂを通り端子３４ｂを経てアースに流れる。このとき、抵抗４０ｂには５Ｖの電圧降下が発生し、抵抗４０ｂのアース側端部、端子３４ｂはアースと同電位、すなわち０Ｖとなる。ＳＷ３６がＯＦＦのときは、同様に抵抗４０ｂには電流が流れないので、抵抗４０ｂはどの部分でも電源電圧５Ｖと同電位になり、端子３４ｂの電位も５Ｖとなる。このような抵抗をプルアップ抵抗と呼び、抵抗４０ａ，４０ｂはプルアップ抵抗である。回転型エンコーダは、通常このプルアップ抵抗と一緒に使用される。プルアップ抵抗は通常１０ｋΩ程度がよく使われるが、スイッチ３５，３６のＯＮ抵抗（導通抵抗）に比較して１００倍以上大きければよいので１ｋΩから１００ｋΩ程度でも使用可能で、抵抗値許容差は大きい。したがって、プルアップ抵抗として許容差±１０％や±５％の固定抵抗を準備するのは過剰品質である。
【００１３】
従来の回転型エンコーダの端子３４ｃと端子３４ｂからの出力は、それぞれＡ相信号、Ｂ相信号として制御装置３８の入力ポートＡ，Ｂに入力される。Ａ相信号、Ｂ相信号は、それぞれ周期的な方形波で０Ｖと５Ｖの値をとりデューテイ比は通常５０％であり、位相が１／４周期ずれている。これを制御部３８へ入力すると、制御部３８は、Ａ相信号とＢ相信号の５Ｖ信号のどちらが先に来ているかによって、従来の回転型エンコーダの回転方向を、Ａ相信号またはＢ相信号の１周期の波形がいくつ来ているかによって回転角度をそれぞれ判定する。従って、回転型エンコーダは、回転角検出装置といえる。制御部３８は、検出した回転方向、回転角を記憶し、この値に基づく出力を出力ポートＣから端子４１を通して外部へ出力する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の回転型エンコーダは、実施回路として通常プルアップ抵抗が一緒に用いられる。したがって装置に組み込むため、プリント配線板上に回転型エンコーダを搭載する場合、２つのプルアップ抵抗４０ａ，４０ｂも別部品としてプリント配線板上に搭載しなければならなかった。このために、部品点数が多くなり、プルアップ抵抗の組立にもその分手間がかかっていた。
また、プルアップ抵抗を回転型エンコーダの外部に設けなければならないので、プリント配線板の面積も大きくなり、装置全体の小型化の要求にも答えられなかった。
【００１５】
本発明の目的は、プルアップ抵抗を回転型エンコーダに内蔵することにより、部品点数を減らし、組立工程も簡単にでき、装置全体の小型化にも対応できる回転型エンコーダを提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の回転型エンコーダでは、高シート抵抗の環状パターンと、この環状パターンと接し径方向に延出し周方向に形成された低シート抵抗の耳片パターンとを設けたコード板と、このコード板と相対的に回転可能に装着され、前記コード板と摺接する少なくとも３個の摺動子を有する保持体とを備え、前記摺動子は前記環状パターンに２カ所で摺接する第１と第２の摺動子と、前記耳片パターンと周期的に接離し前記第１の摺動子と隣接した第３の摺動子とを含み、前記第１の摺動子を出力端子と、前記第２と第３の摺動子のいずれか一方を電源端子と、他方をアース端子とそれぞれ接続するようにした
この構成によれば、回転型エンコーダにプルアップ抵抗を内蔵することができ、配線板に組み込む場合、部品点数が減り、組立の手間も少なくなる上、装置全体の大きさも小さくできる。
【００１７】
また、本発明の回転型エンコーダでは、互いに同心円状に設けられた高シート抵抗の第１、第２の環状パターンと、これら環状パターンと接し径方向に延出し周方向に形成された第１、第２の耳片パターンとを設けたコード板と、このコード板と相対的に回転可能に装着され、前記コード板と摺接する少なくとも６個の摺動子を有する保持体とを備え、前記摺動子は前記第１の環状パターンに２カ所で摺接する第１と第２の摺動子と、前記第２の環状パターンに２カ所で摺接する第４、第５の摺動子と、前記第１の耳片パターンと接離し前記第１の摺動子と隣接した第３の摺動子と、前記第２の耳片パターンと接離し前記第４の摺動子と隣接した第６の摺動子とを含み、前記第１の摺動子を第１の出力端子と、前記第４の摺動子を第２の出力端子と接続し、前記第２、第３の摺動子のいずれか一方を電源端子と、他方をアース端子とにそれぞれ接続し、前記第５、第６の摺動子のいずれか一方を前記電源端子と、他方を前記アース端子とにそれぞれ接続するようにした
この構成によれば、部品点数が減り、組立の手間も少なくなる上、装置全体の大きさも小さくできる。更に回転エンコーダが回転方向と回転角度の両方を検知できる。
【００１８】
更に、本発明の回転型エンコーダでは、前記コード板上で、前記第１の環状パタ−ンは内径側に、前記第２の環状パターンは外径側にあって、前記第１の耳片パタ−ンは前記第１の環状パターンからは径方向内側に延出し、前記第２の耳片パタ−ンは前記第２の環状パターンからは径方向外側に延出した。
この構成によれば、導電率の低い耳片パターン同士が離れることにより製造時のショート不良が少なくなる。
【００１９】
また、本発明の回転型エンコーダでは、前記高シート抵抗の第１、第２の環状パターンは炭素系抵抗材料からなる抵抗ペーストにより印刷形成され、前記低シート抵抗の第１、第２の耳片パターンは銀系導電材料からなる導電ペーストにより印刷形成された。
この構成によれば、通常の印刷工程を使って容易に環状パターン、耳片パターンを作成できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の回転型エンコーダの実施の形態を図１から図５を使って説明する。
図１は、本発明の回転型エンコーダの分解斜視図である。図２は、本発明の回転型エンコーダの要部断面図である。図３は本発明の回転型エンコーダに係るコード板の保持体に対向する面の図である。図４は、本発明の回転型エンコーダに係る保持体の正面図である。図５は、本発明の回転型エンコーダを制御部と共に組み込み回転角を検出させる回路の説明図である。
【００２１】
回転型エンコーダ１は、回転部材２、コード板３、ピン５、つまみ６、保持体４、及び保持体４に含まれる摺動子７ｃ，７ｄ，８ｃ，８ｄ，９ｃ，１０ｃ、端子７ａ，８ａ，９ａ，１０ａ、導電部７ｂ，８ｂ，９ｂ，１０ｂ、から構成されている。
【００２２】
回転部材２は図１に示すように、略円形の薄型の絶縁樹脂成形体からなり、その中央に形成された上下に貫通する中心孔２ａと、中心孔２ａの外周面が非円形をなした筒状部２ｂを有している。回転部材２の周縁には、同材料で形成され係合部としての役目を有し、外方へに向かって放射状に形成された可撓性のある第１の舌片２ｂと第２の舌片２ｃを有している。そして、第１の舌片２ｂは互いに９０度をなすように４個設けられ、第２の舌片２ｃは第１の舌片２ｂの中間に互いに９０度をなすように４個設けられている。そして、図１に示すように第１の舌片２ｂは先端が下方に丸められて、第２の舌片２ｃの先端よりも下方に位置している状態となっている。
【００２３】
コード板３は、図３に示すように円形の薄型のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの熱可塑性樹脂のフィルム、または板材からなる絶縁基板３ａで構成され、印刷・焼成工程の後プレス加工によって成形され、その中央に形成された上下に貫通する非円形の中心孔３ｂを有している。そして、コード板３の表面には、炭素系抵抗材料から作られた抵抗ペーストにより印刷形成された高シート抵抗の第１、第２の環状パターン３ｃ，３ｄと、銀系導電材料から作られた導電ペーストにより印刷形成された低シート抵抗の第１、第２の耳片パターン３ｅ，３ｆが設けられている。第１の環状パターン３ｃは内径側に、第２の環状パターン３ｄは外径側に互いに同心円状に設けられている。第１の耳片パターン３ｅは内径側の第１の環状パターン３ｃと接し、径方向内側に延出し、第２の耳片パターン３ｆは外径側の第２の環状パターン３ｄと接し、径方向外側に延出している。第１、第２の耳片パターン３ｅ，３ｆは両方とも等しい角度幅で、等しい角度間隔で周期的に設けられ、また、互いに位相を１／４周期ずらして形成されている。このコード板３は、非円形の中心孔３ｂが回転部材２の筒状部２ｂに挿入され、嵌合などの適宜手段により回転部材２の下面に装着されている。そして、コード板３は回転部材２と共に回転する。
【００２４】
上記した抵抗ペーストは比較的導電性の低い炭素系粒子（黒鉛、カーボンブラック、カーボンファイバー、カーボンビーズ）やチタンブラックを液状のバインダ樹脂に分散させ塗料化したものである。高シート抵抗の第１、第２の環状パターン３ｃ，３ｄはプルアップ抵抗を作るために用いられるが、この場合、抵抗値の正確さ、安定性は問わないので、潜在性硬化剤を含む１液性エポキシ樹脂やフェノ−ル系樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、などが用いられる。導電ペーストは、抵抗ペーストと同じバインダ樹脂に銀粉を分散させ塗料化したものを用いる。
【００２５】
軸部であるピン５は、アルミニウムなどの金属からなり、回転部材２の中心孔２ａに嵌入され、ピン５の上面と回転部材２の上面とが面一の状態になっている。ピン５の下端は保持体４の裏面側に延出し、かしめなどの適宜手段により保持体４に回転可能に装着される。
【００２６】
つまみ６は、リング状の絶縁樹脂成形体からなり、外周縁に凹凸を交互に有する操作部６ａを有し、回転部材１との各４個の係合のための凹部６ｂ，６ｃを９０度おきに有している。
【００２７】
保持体４は、略円形の絶縁樹脂成形体からなり、図４に示すように、円板状の板体部４ａと、板体部４ａの上面における外周囲に隆起して形成されたリング状の壁部４ｂを有し、板体部４ａには上下に貫通する四角形状の２個の孔４ｃ，４ｃと、中央に形成された上下に貫通する中心孔４ｄが設けられている。また、保持体４は、絶縁樹脂で端子７ａ，８ａ，９ａ，１０ａから延びる導電部７ｂ，８ｂ，９ｂ，１０ｂを覆い、これを絶縁樹脂中に埋設させる、インジェクションモールド成形工程により形成されたインサート成形体である。インジェクション・モールドの絶縁樹脂としては、熱可塑性樹脂を使用し、熱可塑性樹脂としては、ＰＢＴ（ポリブチレン・テレフタレート），ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）などのポリエステル樹脂やＰＰＳ（ポリフェニレン・サルファイド），４６ＰＡ（４６ナイロン），６ＴＰＡ（６Ｔナイロン）などが使用される。
保持体４は、端子７ａ，８ａ，９ａ，１０ａ、導電部７ｂ，８ｂ，９ｂ，１０ｂ、摺動子７ｃ，７ｄ，８ｃ，８ｄ，９ｃ，１０ｃを含んでいる。
【００２８】
６個の摺動子（第１の摺動子９ｃ、第２の摺動子８ｃ、第３の摺動子７ｃ、第４の摺動子１０ｃ、第５の摺動子８ｄ、第６の摺動子７ｄ）は、リン青銅などの弾性のある金属からなり、保持体４の２個の孔４ｃの中に突出し、インジェクションモールド工程後に板体部４ａの上面と垂直な方向に曲げられることにより、各摺動子７ｃ，７ｄ，８ｃ，８ｄ，９ｃ，１０ｃの先端は板体部４ａの上面より上方に位置している。各摺動子の先端は、相手方のコード板３との摺接の安定のために凸状に成形されている。各摺動子７ｄ，１０ｃ，９ｃ，７ｃ，８ｃ，８ｄの先端がコード板３に接する点は、それぞれ、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆであって、これらの点はコード板３の回転中心を通る線（Ｘ−Ｘ）の上にほぼ乗っている。
【００２９】
４個の端子はそれぞれ、アース端子７ａ、電源端子８ａ、第１の出力端子９ａ、第２の出力端子１０ａであり、アースにつながる端子と電源につながる端子と２個の出力端子からなっている。端子はリン青銅などの弾性のある金属からなり、保持体４に支持されて、リング状の壁部４ｂから外方へ突出し、下方へ折り曲げられ、再び、リング状の壁部４ｂから初め突出した方向と平行に外方に折り曲げられている。各端子は、回転型エンコーダ１をプリント配線板にはんだ付けなどで取り付けるために使用される。
【００３０】
導電部７ｂ，８ｂ，９ｂ，１０ｂは、それぞれアース端子７ａ、電源端子８ａ、第１の出力端子９ａ、第２の出力端子１０ａから延び、保持体４の絶縁樹脂に埋設された部分である。
【００３１】
以上の部品構成により、回転型エンコーダ１は、つまみ６と回転部材２を、つまみ６の係合部６ｂ，６ｃ及び回転部材２の第１の舌片２ｂと第２の舌片２ｃとをスナップ係合させ、嵌合によりコード板３を回転部材２に固定させ、回転部材２を保持体４にピン５により回転可能に装着させている。アース端子７ａ、電源端子８ａ、第１の出力端子９ａ、第２の出力端子１０ａは保持体４のリング状の壁部４ｂから外部へ突出している。コード板３は、第１〜第６の摺動子９ｃ，８ｃ，７ｃ，１０ｃ，８ｄ，７ｄと摺接している。第３の摺動子７ｃ、第６の摺動子７ｄは導電部７ｂを経てアース端子７ａに、第２の摺動子８ｃ、第５の摺動子８ｄは導電部８ｂを経て電源端子８ａに、第１の摺動子９ｃは導電部９ｂを経て第１の出力端子９ａに、第４の摺動子１０ｃは導電部１０ｂを経て第２の出力端子１０ａにそれぞれ電気的に導通している。図３に示すように、第１〜第６の各摺動子７ｄ，１０ｃ，９ｃ，７ｃ，８ｃ，８ｄとコード板３は、接触点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆにて接触している。
【００３２】
回転型エンコーダ１の動作は、つまみ６を回転することにより回転部材２を回転させ、回転部材２にピン５により固定されているコード板３を回転させることにより、コード板３の第１、第２の環状パターン及び第１、第２の耳片パターンが保持体４の第１〜第６の摺動子９ｃ，８ｃ，７ｃ，１０ｃ，８ｄ，７ｄと摺接、接離する。このようにして、回転型エンコーダ１はコード板３を回転させ、その回転角度情報を保持体４を経て、端子７ａ，８ａ，９ａ，１０ａから外部へ導出する。
【００３３】
上記した回転型エンコーダ１を制御部と共に組み込み回転角を検出させる回路をコード板３の回転に対応させて図３、図４、図５を用いて説明する。
図５において、回転型エンコーダ１は、回路としては点線で囲まれた部分である。制御装置２１は、電源端子２２から５Ｖの電源電圧（Ｖｃｃ）が印加されていると共に、アースにつながり、駆動されている。回転型エンコーダ１は、端子８ａが電源端子２と接続されているので、摺動子８ｃ，８ｄに５Ｖの電源電圧（Ｖｃｃ）が印加されている。また、第３、第６の摺動子７ｃ，７ｄはアース端子７ａに接続されているのでアースに落ちている。第１、第４の摺動子９ｃ，１０ｃはそれぞれ第１、第２の出力端子９ａ，１０ａに接続されている。
図３において、コード板３は第１〜第６の各摺動子７ｄ，１０ｃ，９ｃ，７ｃ，８ｃ，８ｄとそれぞれ、各接触点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆにて接触している。第１、第２の摺動子９ｃ、８ｃは常に第１の環状パターン３ｃに接触点Ｃ，Ｅで摺接し、第４、第５の摺動子１０ｃ，８ｄは常に第２の環状パターン３ｄに接触点Ｂ，Ｆで摺接する。図５において、抵抗２５は、接触点Ｃ、Ｅ間の抵抗であり、抵抗２６は、接触点Ｂ，Ｆ間の抵抗である。これら抵抗２５，２６はプルアップ抵抗に相当する。スイッチ２３，２４は、コード板３の回転動作中に接触点Ａ，Ｄが第２、第１の耳片パターン３ｆ，３ｅの上に来るときＯＮとなる。スイッチ２３については、接触点Ｄがコード板３の回転に応じて第１の耳片パターン３ｅ上に来た場合、接触点Ｃ，Ｄ間は抵抗が０Ωに近くなるのでスイッチ２３がＯＮしたこととなる。接触点Ｄが第１の耳片パターン３ｅから外れると、接触点Ｃ，Ｄ間は電気的に絶縁され、スイッチ２３はＯＦＦしたこととなる。スイッチ２４については、同様に、接触点Ａがコード板３の回転に応じて第２の耳片パターン３ｆ上に来た場合、接触点Ａ，Ｂ間は抵抗が０Ωに近くなるのでスイッチ２４がＯＮしたこととなる。接触点Ａが第２の耳片パターン３ｆから外れると、接触点Ａ，Ｂ間は電気的に絶縁され、スイッチ２４はＯＦＦしたこととなる。
【００３４】
コード板３の回転により第１、第２の端子９ａ、１０ａから出力される電位について説明する。図３においては、第６の摺動子７ｄの接触点Ａは、外径側の第２の耳片パターン３ｆの上にある。第３の摺動子７ｃの接触点Ｄは、内径側の第１の耳片パターンの上にはなくこれから外れている。このとき、接触点Ａ，Ｂ間の抵抗は０Ωに近く、接触点Ｃ，Ｄ間は絶縁されていることになる。これは、アース端子７ａ，第２の出力端子１０ａ間は短絡、アース端子７ａ、第１の出力端子９ａ間は絶縁となることである。回路的には、スイッチ２４はＯＮでスイッチ２３はＯＦＦなので端子９ａの電位は電源電圧の５Ｖのままで、端子１０ａは環状パターンの接触点Ｂ，Ｆ間（抵抗２６）に電圧降下が発生するため、アース電位まで落ちる。
次に図３の接触点Ａ〜Ｆ（Ｘ−Ｘ）は固定して、コード板３のみを図面上、回転させる。コード板３を時計方向に少し回転させると、接触点Ｄも第１の耳片パターン３ｅの上に乗り、即ち両接触点Ａ，Ｄが第１、第２の耳片パターン３ｅ，３ｆの上に乗る。このとき回路的にはスイッチ２３，２４が両方ＯＮしたこととなり、端子９ａ，１０ａが端子７ａにつながると共に環状パターン３ｃ，３ｄ（抵抗２５，２６）を介して端子８ａに接続されているので、抵抗２５，２６に電圧降下が発生し、第１、第２の出力端子９ａ，１０ａの出力電位はアース電位、０Ｖに近くなる。
更に、コード板３を時計方向に少し回転させると、接触点Ａが第２の耳片パターン３ｆの上から外れ、接触点Ｄは第２の耳片パターン３ｆの上に乗ったままという状態になる。このとき回路的にはスイッチ２４がＯＦＦで、スイッチ２３がＯＮという状態になる。第１の出力端子９ａの出力電位はアース電位、０Ｖのままで、端子１０ａの出力電位は、抵抗２６に電流が流れないので電源電圧５Ｖとなる。
更に、コード板３を時計方向に少し回転させると、接触点Ｄが第１の耳片パターン３ｅの上から外れ、接触点ＡもＤも両方とも第１、第２の耳片パターン３ｅ，３ｆから外れるという状態になる。このときスイッチ２３，２４は両方ともＯＦＦとなるので、抵抗２５，２６には電流が流れず、第１，第２の出力端子９ａ、１０ａの出力電位は電源電圧５Ｖとなる。以上が１周期の第１、第２の出力端子９ａ，１０ａの出力電位の推移である。
【００３５】
回転エンコーダ１の第１の出力端子９ａと第２の出力端子１０ａからの出力は、それぞれＡ相信号、Ｂ相信号として制御装置２１の入力ポートＡ，Ｂに入力される。Ａ相信号、Ｂ相信号は、それぞれ周期的な方形波（パルス波）で交互に０Ｖと５Ｖの値をとると共にデューテイ比は通常５０％であり、位相が互いに１／４周期ずれている。これを制御部２１へ入力すると、制御部２１は、Ａ相信号とＢ相信号のどちらが先に来ているかによって、回転型エンコーダ１の回転方向を、Ａ相信号またはＢ相信号の１周期の波形がいくつ来ているかによって回転角度をそれぞれ判定する。従って、回転型エンコーダ１は、回転角検出装置ともいえる。制御部２１は、検出した回転方向、回転角を記憶し、この値に基づく出力を出力ポートＣから端子２７を通して外部へ出力する。
【００３６】
上記した回転型エンコーダの製造方法及びプリント配線板への組み込み方法を説明する。
つまみ６と回転部材２は、インジェクション・モールド成形によって絶縁樹脂を成形して製造する。ピン５は長尺の金属棒を切削加工して製造する。コード板３は、大盤のＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）のフィルムまたは薄板の上に、銀系導電材料をバインダ樹脂に分散させた導電ペーストを用いて第１、第２の耳片パターン３ｅ，３ｆを、炭素系抵抗材料をバインダ樹脂に分散させた抵抗ペーストを用いて第１、第２の環状パターン３ｃ，３ｄを、互いに一端部で接触するように、スクリーン印刷により多数個取りの印刷マスクで印刷する。乾燥・焼成後、大盤のフィルムまたは薄板から、ひとつひとつのコード板３をプレス加工で抜き落とす。
【００３７】
保持体４は、次のように製造される。
最初、帯状のリン青銅板がメッキ工程において、帯状の材料のままニッケルを下地として銀メッキを施され次のプレス金型加工工程に移される。プレス金型加工工程では、帯状の材料は、帯状の形状を残したまま、保持体の端子、導電部、摺動子、露出部の形状に加工され次のインジェクション・モールド工程に移される。インジェクション・モールド工程では、絶縁樹脂として熱可塑性樹脂が用いられ必要な部分に樹脂を固着させ次の２回目のプレス金型工程に移される。２回目のプレス金型工程では、帯状の材料は、摺動子の形状を整えたり不要な部分を抜き落とされ、その後端子先端部で帯状の材料から個別の部品として抜き落とされる。
【００３８】
各部品を組み立てるのに、先ず、つまみ６と回転部材２をそれぞれの係合部６ｂ，６ｃ，２ｂ，２ｃをスナップ係合させて一体にする。次に回転部材とコード板３を嵌合にて一体にする。このようにして一体になったつまみ６と回転部材２とコード板３をピン５を使って保持体４にかしめ留め、保持体４に対して回転可能に装着する。その後検査をして、回転型エンコーダの製造は完了する。
【００３９】
次に、回転エンコーダのプリント配線板への組み込みを説明すると、図６の実施回路で説明したように、プリント配線板上で、制御部２１と３本の銅箔部で結線された電極パッド部及びアースにつながる電極パッド部へクリームハンダを印刷し、各電極パッド部へ保持部材４の各端子、即ちアース端子７ａ、電源端子８ａ、第１の出力端子９ａ、第２の出力端子１０ａを乗せて、プリント配線板をリフロー炉に通すと、各端子は各電極パッドへはんだ付けされプリント配線板に組み込まれる。
【００４０】
上記実施の形態においては、プルアップ抵抗が２個の場合を説明したが、例えば、回転型エンコーダの軸が一方向にしか回転しない使用用途の場合はプルアップ抵抗は一つでもよい。即ち、環状パターンと耳片パターンは一対でもよい。
また、上記実施の形態においては、一方の第１の耳片パターン３ｅは内径側の第１の環状パターン３ｃと接し、径方向内側に延出し、第２の耳片パターン３ｆは外径側の第２の環状パターン３ｄと接し、径方向外側に延出しているが、本発明はこれに限定されることはなく、対応する摺動子の位置を変えれば、両方の耳片パターンが内径側環状パターン及び外径側環状パターンから径方向外側に延出してもよい。また、両方の耳片パターンが内径側環状パターン及び外径側環状パターンから径方向内側に延出してもよいし、更に一方の耳片パターンが内径側の環状パターンと接し、径方向外側に延出し、他方の耳片パターンが外径側の環状パターン３ｄと接し、径方向内側に延出していてもよい。
また、上記実施の形態においては、図５における回転型エンコーダの実施回路では、アース端子７ａはアースに接続され、電源端子８ａは制御部２１の電源端子２２に接続されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、アース端子が制御部２１の電源端子２２に、電源端子がアースに接続されても成り立つものである。更に、図５の実施回路で抵抗２５とスイッチ２３を置き換えたり、または、抵抗２６とスイッチ２４を置き換えても成り立つものである。
更に、上記実施の形態においては、第１、第２の耳片パターンが周方向に互いに１／４周期パターンをずらしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１、第２の耳片パターンはパターンをずらさず、同位相に形成し、これらに接触する摺動子の方を周方向に１／４周期、パターンとの接触点をずらす様にしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の回転型エンコーダは、高シート抵抗の環状パターンと、この環状パターンと接し径方向に延出し周方向に形成された低シート抵抗の耳片パターンとを設けたコード板と、このコード板と相対的に回転可能に装着され、コード板と摺接する少なくとも３個の摺動子を有する保持体とを備え、摺動子は環状パターンに２カ所で摺接する第１と第２の摺動子と、耳片パターンと周期的に接離し第１の摺動子と隣接した第３の摺動子とを含み、第１の摺動子を出力端子と、第２と第３の摺動子のいずれか一方を電源端子と、他方をアース端子とそれぞれ接続するようにしたので、プルアップ抵抗を内蔵することができ、回転型エンコーダを配線板に組み込む場合、部品点数が減り、組立の手間も少なくなる上、装置全体の大きさも小さくできる。
【００４２】
また、本発明の回転型エンコーダは、互いに同心円状に設けられた高シート抵抗の第１、第２の環状パターンと、これら環状パターンと接し径方向に延出し周方向に形成された第１、第２の耳片パターンとを設けたコード板と、このコード板と相対的に回転可能に装着され、コード板と摺接する少なくとも６個の摺動子を有する保持体とを備え、摺動子は第１の環状パターンに２カ所で摺接する第１と第２の摺動子と、前記第２の環状パターンに２カ所で摺接する第４、第５の摺動子と、第１の耳片パターンと接離し第１の摺動子と隣接した第３の摺動子と、第２の耳片パターンと接離し第４の摺動子と隣接した第６の摺動子とを含み、第１の摺動子を第１の出力端子と、第４の摺動子を第２の出力端子と接続し、前記第２、第３の摺動子のいずれか一方を電源端子と、他方をアース端子とにそれぞれ接続し、第５、第６の摺動子のいずれか一方を電源端子と、他方をアース端子とにそれぞれ接続するようにしたので、プルアップ抵抗を内蔵することができ、回転型エンコーダを配線板に組み込む場合、部品点数が減り、組立の手間も少なくなる上、装置全体の大きさも小さくできる。更に、回転方向と回転角度の両方を検知できる。
【００４３】
また、本発明の回転型エンコーダは、コード板上で、第１の環状パタ−ンは内径側に、第２の環状パターンは外径側にあって、第１の耳片パタ−ンは第１の環状パターンからは径方向内側に延出し、第２の耳片パタ−ンは第２の環状パターンからは径方向外側に延出したので、導電率の低い耳片パターン同士が離れることにより製造工程でのショート不良が少なくなる。
【００４４】
更に、本発明の回転型エンコーダは、高シート抵抗の環状パターンは炭素系抵抗材料からなる抵抗ペーストにより印刷形成され、低シート抵抗の耳片パターンは銀系導電材料からなる導電ペーストにより印刷形成されたので、通常の印刷工程を使って容易に環状パターン、耳片パターンを作成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回転型エンコーダの分解斜視図である。
【図２】本発明の回転型エンコーダの要部断面図である。
【図３】本発明の回転型エンコーダのコード板の保持体に対向する面の平面図である。
【図４】本発明の回転型エンコーダに係る保持体の正面図である。
【図５】本発明の回転型エンコーダを制御部と共に組み込み回転角を検出させる回路の説明図である。
【図６】従来の回転型エンコーダのコード板の保持体に対向する面の平面図である。
【図７】従来の回転型エンコーダの保持体の正面図である。
【図８】従来の回転型エンコーダを制御部と共に組み込み回転角を検出させる回路の説明図である。
【符号の説明】
１ 回転型エンコーダ
２ 回転部材
３ コード板
３ｃ 第１の環状パターン
３ｄ 第２の環状パターン
３ｅ 第１の耳片パターン
３ｆ 第２の耳片パターン
４ 保持体
５ ピン
６ つまみ
７ａ アース端子
８ａ 電源端子
９ａ 第１の出力端子
１０ａ 第２の出力端子
９ｃ 第１の摺動子
８ｃ 第２の摺動子
７ｃ 第３の摺動子
１０ｃ 第４の摺動子
８ｄ 第５の摺動子
７ｄ 第６の摺動子
７ｂ，８ｂ，９ｂ，１０ｂ 導電部

Claims (4)

1. 高シート抵抗の環状パターンと、この環状パターンと接し径方向に延出し周方向に形成された低シート抵抗の耳片パターンとを設けたコード板と、このコード板と相対的に回転可能に装着され、前記コード板と摺接する少なくとも３個の摺動子を有する保持体とを備え、前記摺動子は前記環状パターンに２カ所で摺接する第１と第２の摺動子と、前記耳片パターンと周期的に接離し前記第１の摺動子と隣接した第３の摺動子とを含み、前記第１の摺動子を出力端子と、前記第２と第３の摺動子のいずれか一方を電源端子と、他方をアース端子とそれぞれ接続するようにしたことを特徴とする回転型エンコーダ。
2. 互いに同心円状に設けられた高シート抵抗の第１、第２の環状パターンと、これら環状パターンと接し径方向に延出し周方向に形成された第１、第２の耳片パターンとを設けたコード板と、このコード板と相対的に回転可能に装着され、前記コード板と摺接する少なくとも６個の摺動子を有する保持体とを備え、前記摺動子は前記第１の環状パターンに２カ所で摺接する第１と第２の摺動子と、前記第２の環状パターンに２カ所で摺接する第４、第５の摺動子と、前記第１の耳片パターンと接離し前記第１の摺動子と隣接した第３の摺動子と、前記第２の耳片パターンと接離し前記第４の摺動子と隣接した第６の摺動子とを含み、前記第１の摺動子を第１の出力端子と、前記第４の摺動子を第２の出力端子と接続し、前記第２、第３の摺動子のいずれか一方を電源端子と、他方をアース端子とにそれぞれ接続し、前記第５、第６の摺動子のいずれか一方を前記電源端子と、他方を前記アース端子とにそれぞれ接続するようにしたことを特徴とする回転型エンコーダ。
3. 前記コード板上で、前記第１の環状パタ−ンは内径側に、前記第２の環状パターンは外径側にあって、前記第１の耳片パタ−ンは前記第１の環状パターンからは径方向内側に延出し、前記第２の耳片パタ−ンは前記第２の環状パターンからは径方向外側に延出したことを特徴とする請求項２記載の回転型エンコーダ。
4. 前記高シート抵抗の第１、第２の環状パターンは炭素系抵抗材料からなる抵抗ペーストにより印刷形成され、前記低シート抵抗の第１、第２の耳片パターンは銀系導電材料からなる導電ペーストにより印刷形成されたことを特徴とする請求項２または３記載の回転型エンコーダ。

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