JP3822922B2 - ロータリエンコーダ - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ロータリエンコーダに係わり、特に、コード板の回転位置情報をグレイコードなどのコードで得るアブソリュートタイプのロータリエンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロータリエンコーダには、絶対位置を得るアブソリュートタイプのものと相対的な回転角度等を得るインクリメンタルタイプとに大別される。そして、前者のアブソリュートタイプのロータリエンコーダには、例えば４ビットであれば、コードが００００、０００１、００１０・・・というように変化するバイナリーコードの他に、グレイコードを出力するものがある。このグレイコードは隣あうコードにおいて変化するビットの数が必ず１つとなるように定められている。
【０００３】
アブソリュートタイプのロータリエンコーダの一例として、コード板とこのコード板上を摺動・回転する摺動子とを備えた接触式のエンコーダがある。このエンコーダのコード板には、ビット数と同数のコードパターンとコモンパターンとが印刷などにより同心円状に形成されている。
【０００４】
図７はこの種のエンコーダを分かりやすく説明するためにコード板を直線的に引き伸ばして示した４ビットのエンコーダの説明図、図８は図７に示すエンコーダの出力信号を得るための回路図である。
【０００５】
図７において、１は絶縁材料からなるコード板、２，３，４，５はそれぞれ１ビット目（最下位ビット），２ビット目，３ビット目，４ビット目（最上位ビット）のコードパターン、６はコモンパターンであり、コードパターン２は交互に配置された導電部２ａと絶縁部２ｂとからなり、コードパターン３，４，５にも、それぞれ導電部３ａ，４ａ，５ａと絶縁部３ｂ，４ｂ，５ｂとが備えられており、コモンパターン６は導電部のみから成っている。これらコードパターン２ないし５の導電部２ａ，３ａ，４ａ，５ａおよびコモンパターン６は例えば、銀やカーボン等からなる導電性インクをコード板１上に印刷して形成されており、このようにコード板１に導電部を印刷することにより、各コードパターン２〜５およびコモンパターン６を形成している。すなわち、絶縁部２ｂ，３ｂ，４ｂ，５ｂについてはコード板１の表面を利用している。なお、各導電部２ａ，３ａ，４ａ，５ａおよびコモンパターン６は互いに電気的に導通している。
【０００６】
７ないし１０は互いに電気的に独立して形成されており、それぞれコードパターン２，３，４，５上を相対的に摺動移動する導電性材料からなる摺動子、１１はコモンパターン６上を相対的に摺動移動する導電性材料からなる摺動子であって、これら摺動子は、図示しないエンコーダのハウジング外部に信号を取り出すための端子（図示なし）とそれぞれ導通している。
【０００７】
なお、実際のコード板１は回転可能な円形をしており、前記コードパターン２〜５およびコモンパターン６はこのコード板１に同心円状に形成されている。そして、各摺動子７〜１１は前記ハウジングに固定されており、固定された摺動子７〜１１に対してコード板１が回転するように構成されている。
【０００８】
図７の上部に付与した０から１５までの数字は、説明上付けたものであり、各摺動子７〜１１がコード板１上のその位置で接しているときに摺動子７〜１０より得られる信号のグレイコードを１０進数で表したものである。すなわち、摺動子がコードパターンの導電部と接している状態を１、絶縁部と接している状態を０で表すと、各摺動子７〜１１が、図７の左端に相当するコード板１の部分（矢印Ａで示す部分）に位置していると、００００というパターンが得られ、このパターンをグレイコードとして１０進数で表すと０となる。同様に、００１０というパターンはグレイコードの１０進数表示で３となり、このとき摺動子７〜１１は矢印Ｂで示す所に位置している。このように、コード板１上の摺動子７〜１１の位置とコード（パターン）とは１対１で対応しており、得られるコード（パターン）によりコード板１あるいはこのコード板１に取り付けられた図示しない回転軸の回転角度を絶対値で検出することができる。
【０００９】
次に、コードを検出する方法について説明する。
【００１０】
図７に示す各コードパターンおよび各摺動子は、摺動子がコードパターンの導電部と接しているときにオン、絶縁部と接しているときにオフとなるスイッチとしてとらえることができるため、図８では、これらをスイッチのシンボルで表すとともに、図７に示したものと同一符号を付した。
【００１１】
図８に示すように、コードパターン２〜５の各導電部２ａ，３ａ，４ａ，５ａはコモンパターン６および摺動子１１と電気的に導通しており、これらは接地されている。１ビット目のコードパターン２上を相対的に移動する摺動子７はプルアップ抵抗１２を介して例えば５Ｖの電源Ｖｃｃに接続されている。同様に、摺動子８，９，１０はそれぞれプルアップ抵抗１３，１４，１５を介して電源Ｖｃｃに接続されている。そして、各摺動子７〜１０と各プルアップ抵抗１２〜１５との各接続点ａ点，ｂ点，ｃ点，ｄ点はマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）１６の入力ポート１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄに接続されている。
【００１２】
このように構成された検出回路において、ａ点の電圧は、摺動子７が導電部２ａに接している領域では０Ｖ、絶縁部２ｂと接する領域では５Ｖとなり、前述した状態０，１を電圧レベルのＨ（ハイ），Ｌ（ロウ）として得ることができる。同様に、ｂ点，ｃ点，ｄ点の電圧も摺動子８〜１０のコードパターン３〜５上の位置に応じて、Ｈ（５Ｖ）またはＬ（０Ｖ）となる。そして、これらａ点からｄ点の電圧がマイクロプロセッサ１６の入力ポート１６ａ〜１６ｄに供給され、マイクロプロセッサ１６が電圧レベルのパターンによりコードを検出し、コード板１等の絶対位置（角度）を求めている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した従来のロータリエンコーダにおいては、ビットの数だけコードパターンが必要となるほか、これらコードパターンと導通し、摺動子１１を介して外部に導かれるコモンパターンも必要となる。したがって、エンコーダの分解能が高くなり、ビット数が増えると、その分コードパターンも増え、ロータリエンコーダの外形が大きくなるという問題があった。
【００１４】
また、エンコーダの分解能が高くなると、１コードあたりの角度が小さくなる、換言すれば、最も頻繁にビット信号が変化するビットに対応するコードパターンの導電部と絶縁部のピッチ角度が小さくなり、このコードパターンの形成精度が要求され、エンコーダのコストが高くなるという課題もあった。
【００１５】
本発明の目的は、前述した従来技術の実情に鑑み、ビット数が増えても、小型化が可能で、しかも低コストで高分解能が得やすいアブソリュートタイプのロータリエンコーダを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記した発明の目的を達成するために、請求項１に係わる本発明については、回転可能に保持されるコード板の回転角度位置を、複数のビットの信号を得ることによって検知するアブソリュートタイプのロータリエンコーダであって、前記複数のビット信号の出力はグレーコードであり、前記コード板上の同心円状で半径方向の異なる位置に設けられた複数のコードパターンに複数の摺動子が摺動することによって出力され、前記コードパターンは、円周方向に交互に設けられた導電部と絶縁部からなり、隣り合うポジション毎に１つのビットに相当する異なる信号が出力され、最下位のビットは２ポジション毎に信号の切替が行われ、前記コードパターンの１つは、最上位とその１つ下位のビット信号の出力に共用され、この共用される前記コードパターンには、最上位の前記摺動子と前記最上位より１つ下位の前記摺動子が前記コード板の回転方向にずらして摺接させ、また共用される前記コードパターン上を相対的に摺動する２本の前記摺動子の配置角度は、この２本の前記摺動子が摺動する前記導電部と前記絶縁部のうち、何れの前記摺動子に対しても連続して摺動する方の接触対象の部材の形成角度の半分とし、グレーコードを得るようにした構成とした。
【００１７】
また、請求項２に関わる本発明においては、前記コード板に形成された前記複数のコードパターンの最外周のコードパターンを前記コード板の回転によって最も頻繁にビット信号が変化するビットに対応するものとした。
【００１８】
さらに、請求項３に関わる本発明においては、前記少なくとも２本の摺動子を同一の摺動子保持体に保持させ、この摺動子保持体と前記コード板とのいずれか一方に突起を設け、いずれか他方にこの突起を回転自在に軸支する孔または凹部を設ける構成とした。
【００１９】
【作用】
前記請求項１に対応した手段においては、コードパターンの１つは、最上位とその１つ下位のビット信号の出力に共用され、この共用されるコードパターンには、最上位の摺動子と最上位より１つ下位の摺動子がコード板の回転方向にずらして摺接させ、また共用されるコードパターン上を相対的に摺動する２本の摺動子の配置角度は、この２本の摺動子が摺動する導電部と絶縁部のうち、何れの摺動子に対しても連続して摺動する方の接触対象の部材の形成角度の半分とし、グレーコードを得るようにしたため、１つのコードパターンで位相差をもった少なくとも２つのビット分の信号を得ることができ、少なくとも１ビット分のコードパターンを減らすことができるため、その分グレーコードを得るようにしたロータリエンコーダの小型化が可能となる。
【００２０】
また、コード板に設けられた最外周のコードパターンをコード板の回転によって最も頻繁にビット信号が変化するビットに対応するものとした請求項２に対応する手段では、コード板の回転中心から最も頻繁に信号が変化する最下位ビットなどのビットのコードパターンまでの距離、すなわち、最も多くの導電部と絶縁部とを備えたコードパターンの半径が大きくなり、この半径に比例して同一角度に相当するコードパターン上の導電部や絶縁部の周方向における長さも長くなる。そのため、コードパターンの形成ずれや形成のばらつき等により、摺動子が相対的に摺動する導電部あるいは絶縁部の長さに多少ばらつきが発生しても、そのばらつきをコード板の回転角度に換算した場合の影響は、内周に最も頻繁に信号が変化するビットのコードパターンを設けた場合に比べて小さなものとなる。したがって、エンコーダの分解能が高くなって１コードあたりの角度が小さくなっても、最も頻繁に信号が変化するビットのコードパターンの形成精度は、このコードパターンを内周に形成する場合に比べて要求されず、また、最外周のコードパターン上の導電部や絶縁部の周方向長さもコードパターンの半径に比例してある程度得られることから、このコードパターンの形成は容易となり、よって、エンコーダのコストを抑えることができる。
【００２１】
さらに、共通のコードパターン上を相対的に摺動する少なくとも２本の摺動子が保持される摺動子保持体とコード板とのいずれか一方に突起、いずれか他方にこの突起を回転自在に軸支する孔または凹部を設けた請求項３に対応する手段では、突起と孔または凹部とが軸と軸受けとして機能し、摺動子保持体とコード板とが精度よく位置決めできる。したがって、共通のコードパターンとこのコードパターン上を相対的に摺動する少なくとも２本の摺動子との位置精度もよく、よって、コード板を回転させたときに位相差をともなってビット信号が変化する少なくとも２つのビットのビット信号の位相差をより正確なものとすることができる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明する。
【００２３】
図１は本発明の一実施例に係わる５ビットのロータリエンコーダの断面図、図２は図１に示すロータリエンコーダに備えられるコード板の正面図、図３は図１に示すロータリエンコーダの摺動子保持体の正面図、図４は図３に示す摺動子保持体の右側面図、図５はコード板上に各摺動子の摺動軌跡を示した説明図、図６は回転軸の回転位置と出力コードとを一覧に表した説明図である。
【００２４】
図１において、２０はポリカーボネート等の絶縁樹脂からなる回転軸、２１はこの回転軸２０が挿通される亜鉛ダイキャスト製の軸受け、２２は片面に後述するコードパターンが形成され、前記回転軸２０にスプライン結合されるコード板、２３はこのコード板２２に摺接する摺動子が備えられた摺動子保持体、２４は内部にスイッチ体２５が収納されたＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の絶縁樹脂からなる背面ケースであって、これらの部材によりロータリエンコーダが概略構成されており、また、これら各部材は図示しない金属製の取付板により軸受け２１と背面ケース２４とが挟持されて一体化されている。
【００２５】
回転軸２０は、円柱状の一部を切り落とした平坦部２０ａを有する断面Ｄ字状の先端部２０ｂと、平坦部を有しない断面円形をした円柱状の中央部２０ｃと、この中央部２０ｃより若干径の大きいストッパ部２０ｄと、このストッパ部２０ｄと段差２０ｅをもって形成された断面小判状の係合部２０ｆと、この係合部２０ｆと連なる断面ほぼ円形をしたスイッチ押圧部２０ｇとからなり、ロータリエンコーダの外部から内部に向けてこの順に一体に形成されている。
【００２６】
軸受け２１は、略直方体をした基部２１ａの一面（壁２１ｂ）より円筒部２１ｃが突出した概略形状をしており、この円筒部２１ｃの外周には、ロータリエンコーダを図示しない筐体に取り付けるためのねじ切り２１ｄが形成されており、前記円筒部２１ｃの先端は、内径が他の部分よりやや小さな小径部２１ｅとなっている。そして、この小径部２１ｅに基部２１ａ側より挿入された前記回転軸２０のストッパ部２０ｄが当接し、回転軸２０が図１の右方向に抜けないようになっている。また、基部２１ａの内部は、円筒部２１ｃが形成されていない側を開放し、円筒部２１ｃの内部と通じる空所となっており、この空所はコード板２２を収納する収納部２１ｆを形成している。なお、この軸受け２１が亜鉛ダイキャストで形成されているのは、前述したように、筐体に図示しないねじで締め付けられるため、ある程度の強度をもたせる必要があることによる。
【００２７】
コード板２２は、図１，図２に示すように、平面円形をした板部２２ａと、この板部２２ａの中央部より板部２２ａの両面に突出し、内部に前記回転軸２０のスイッチ押圧部２０ｇを挿通可能な貫通孔２２ｂが形成された突出部２２ｃにより概略構成されている。板部２２ａの裏面（コードパターンが形成されていない面）に突出する突出部２２ｃは、外径が前記軸受け２１の円筒部２１ｃの内径よりも大きな第１の突出部２２ｄと、この第１の突出部２２ｄと段部２２ｅをもって形成され、円筒部２１ｃの内径よりもわずかに小さな外径の第２の突出部２２ｆとからなっている。板部２２ａの表面（コードパターンが形成されている面）に突出する突出部２２ｃは、前記第２の突出部２２ｆの外径よりも小さな外径の第３の突出部２２ｇと、この第３の突出部２２ｇと段部２２ｈをもって形成され、第３の突出部２２ｇの外径よりさらに小さな外径の第４の突出部２２ｉとからなっている。そして、これら第１から第４の突出部２２ｄ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｉの外形形状はそれぞれ径の異なる円柱状をなしており、図１における右側より第２の突出部２２ｆ、第１の突出部２２ｄ、板部２２ａ、第３の突出部２２ｇ、第４の突出部２２ｉの順に一体に形成されており、これらの内部には、前述した貫通孔２２ｂが形成されている。第４の突出部２２ｉに形成された貫通孔２２ｂは、前記回転軸２０のスイッチ押圧部２０ｇの外径よりもわずかに大きな内径の断面円形をしており、第３の突出部２２ｇと板部２２ａに形成された貫通孔２２ｂも断面円形をした孔２２ｊであるが、その内径は第４の突出部２２ｉに形成された貫通孔２２ｂの内径よりも幾分大きくなっている。第２の突出部２２ｆに形成された貫通孔２２ｂは、前記係合部２０ｆよりわずかに大きな断面小判状をした被係合部２２ｋをなしており、回転軸２０の係合部２０ｆと係合して、回転軸２０とともに回転可能となっている。第１の突出部２２ｄに位置する貫通孔２２ｂには、前記孔２２ｊと被係合部２２ｋをつなぐべく、図１に示すようなテーパ面２２ｌが形成されている。また、板部２２ａの裏面には、環状突起２２ｍが第１の突出部２２ｄと同じ高さで設けられている。
【００２８】
このコード板２２は、所望のコードが得られるように金型により抜き加工を行った一枚の銀メッキをしたりん青銅の板にＰＢＴ樹脂によりインサート成形を行って前述したような形状に形成されたものであり、コードパターンが形成されているコード面２２ｎは、図２に示すように、りん青銅からなり導通する導電部２２ｐとＰＢＴ樹脂による絶縁部２２ｑとからなっており、これら導電部２２ｐと絶縁部２２ｑとは、ほぼフラットに形成されている。また、このコード面２２ｎの周囲には、後述するクリック突起が係脱してクリック感触を出すための波状のクリック凹凸部２２ｒが全周にわたって円環状に設けられている。なお、前記りん青銅板すなわち導電部２２ｐの外周部と内周部は、板部２２ａとクリック凹凸部２２ｒおよび板部２２ａと第３の突出部２２ｇとにそれぞれ挟持され、導電部２２ｐがコード面２２ｎより浮かないようになっている。
【００２９】
コード板２２のコード面２２ｎに形成されるコードパターンは、図２に示すように、外周側から１ビット目（最下位ビット）の第１のコードパターン３１、３ビット目の第３のコードパターン３３、上位２ビットすなわち４ビット目と５ビット目に共通の第４のコードパターン３４、２ビット目の第２のコードパターン３２の４つのコードパターンからなり、第２のコードパターン３２のさらに内周には、コモンパターン３５が形成されている。そして、これらのコードパターン３１〜３４およびコモンパターン３５は同心円状に形成されている。第１のコードパターン３１は交互に配置された導電部３１ａと絶縁部３１ｂとからなり、同様に、第２，第３，第４のコードパターン３２，３３，３４にも導電部３２ａ，３３ａ，３４ａと絶縁部３２ｂ，３３ｂ，３４ｂとが備えられており、コモンパターン３５は導電部のみからなっている。これらの導電部３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａおよびコモンパターン３５は前述したように互いにつながり、電気的に導通する一枚のりん青銅板からなり、前記導電部２２ｐを構成している。また、絶縁部３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ，３４ｂによりＰＢＴ樹脂製の前記絶縁部２２ｑが構成されている。
【００３０】
摺動子保持体２３は、図３および図４に示すように、その外形が軸受け２１の基部２１ａと同様の略矩形状をした板状部材である。この摺動子保持体２３の中央部には、内径がコード板２２の第４の突出部２２ｉの外径よりわずかに大きくかつ、第３の突出部２２ｇの外径よりも小さな円形孔２３ａが形成されており、この円形孔２３ａの両脇には、略矩形状をした貫通する矩形孔２３ｂ，２３ｃが設けられ、さらに、後述する端子が導出される辺と反対側の辺には、切り欠き２３ｄが形成されている。また、エンコーダを組み立てたとき、軸受け２１と当接する摺動子保持体２３の面２３ｅより幾分凹んだ円形状の凹部２３ｆが摺動子保持体２３に形成されており、この凹部２３ｆは円形孔２３ａと同じ中心を有し、コード板２２の板部２２ａより若干大きな径をなして、板部２２ａとの接触を防止している。
【００３１】
この摺動子保持体２３には、コードパターン３１，３２，３３とそれぞれ摺接する第１の摺動子４１，第２の摺動子４２，第３の摺動子４３と、第４のコードパターン３４と摺接する第４の摺動子４４，第５の摺動子４５と、コモンパターン３５と摺接する第６の摺動子４６，第７の摺動子４７とが保持されている。そして、第１から第５の摺動子４１〜４５は、摺動子保持体２３の内部で互いに電気的に独立した端子５１〜５５にそれぞれ接続されており、第６の摺動子４６と第７の摺動子４７は、摺動子保持体２３内部でつながって端子５６に接続されている。また、クリックばね２３ｇも摺動子保持体２３に保持されており、このクリックばね２３ｇの中央部には、コード板２２のクリック凹凸部２２ｒと係脱するクリック突起２３ｈが形成されている。なお、第１の摺動子４１，第４の摺動子４４および第６の摺動子４６は矩形孔２３ｂ内に、第２の摺動子４２，第３の摺動子４３および第７の摺動子４７は矩形孔２３ｃ内に設けられており、第５の摺動子４５とクリックばね２３ｇは切り欠き２３ｄ内に位置している。このように、円形孔２３ａを中心として対称な位置にある矩形孔２３ｂと矩形孔２３ｃ内に摺動子を振り分けたのは、摺動子を片側だけに設けた場合の種々の不具合、すなわち、摺動子間隔が狭くなり、隣接する摺動子同士が接触するおそれや各摺動子の幅が狭くなって摺動子の強度が弱くなり、コード板に対して適切な接点圧が得られない等の問題が生じ、これらの問題が生じないようにすると、エンコーダの外形が大ききなってしまう等の不具合を解消するためである。また、摺動子４１，４２，４３，４６，４７のコード板２２との接触点は、組み立てられた状態において、円形孔２３ａの中心を通る一直線上に並ぶが、第４の摺動子４４は他の摺動子より長く形成して、同じ第４のコードパターン３４上を摺動する第５の摺動子４５との位相差に対応した角度ずれを確保している。本実施例において、この位相差はコード板２２の回転角度にして８０度（基準値）となるように設定されているが、この点についてはより詳しく後で説明する。なお、２３ｉは、軸受け２１に設けられた図示しない穴に挿入され、軸受け２１と摺動子保持体２３との位置決めを行うための突起であり、２３ｊは、背面ケース２４に設けられた図示しない穴に挿入される位置決めおよび仮止め用の突起である。
【００３２】
摺動子保持体２３は、コード板２２と同様、金型により所望の形状に抜き加工されたフープ状の一枚の銀メッキが施されたりん青銅板にＰＢＴ樹脂をインサート成形して前述したような形状に形成されており、この時点においては、各摺動子４１〜４７、各端子５１〜５６およびクリックばね２３ｇは互いに接続されている。そして、このインサート成形の後、曲げ加工の妨げとなる部分２３ｋ等も含めた切断加工が行われ、その後、金型による曲げ加工、すなわち、端子５１〜５６をＬ字状に曲げる加工、クリックばね２３ｇにクリック突起２３ｈを設ける加工および摺動子を図４に示すように折り曲げるとともにコード面２２ｎと接する突起（接点４３ａ等）を設けるプレス加工等が行われ、最後に、個々の摺動子保持体２３をフープより切り放す切断加工が行われる。このように摺動子保持体２３は製造されるため、各摺動子４１〜４７の摺動子保持体２３（円形孔２３ａ）に対する位置精度は高く、対応するコードパターンに問題となるようなトラックずれを起こして摺動するようなことはなく、また、同一の第４のコードパターン３４上を摺動する第４の摺動子４４と第５の摺動子４５との位相差（ずれ角度）を確実に得ることができる。なお、実際に摺動移動（回転移動）する部材は、摺動子ではなく、コード板２２である。
【００３３】
背面ケース２４は、軸受け２１の基部２１ａとほぼ同様の外形寸法を有する略直方体形状をしており、その中央部には、前述したようにスイッチ体２５が収納されている。このスイッチ体２５は、銀メッキをしたりん青銅からなる固定接点２５ａ、可動接点２５ｂおよびドーム状のゴム材からなる押圧体２５ｃにより構成されており、この押圧体２５ｃは、背面ケース２４の一面より露出して保持されている。そして、固定接点２５ａは端子２５ｄにより外部に導出されており、同様に、可動接点２５ｂも図示しない端子により外部に導出されている。
【００３４】
次に、前述した各部材が組み立てられた状態における各部材の位置関係と動作について説明する。
【００３５】
図１に示すように、背面ケース２４、摺動子保持体２３、軸受け２１は、突起２３ｉ、２３ｊにより位置決めされて、この順に重ね合わされており、これらは前述したように、図示しない金属製の取付板により一体化されている。コード板２２は、軸受け２１に形成された収納部２１ｆに収納されており、第２の突出部２２ｆが軸受け２１の円筒部２１ｃの内部に、第４の突出部２２ｉが摺動子保持体２３の円形孔２３ａにそれぞれ挿通されいる。そして、円筒部２１ｃと円形孔２３ａがそれぞれ第２の突出部２２ｆと第４の突出部２２ｉに対する軸受けとして機能し、コード板２２が回転可能に軸支されている。また、コード板２２の軸方向の移動は、軸受け２１の壁２１ｂと摺動子保持体２３との間に位置する第１の突出部２２ｄと第３の突出部２２ｇとにより規制されている。
【００３６】
組み立てられた状態において、摺動子保持体２３に保持された第１ないし第３の摺動子４１，４２，４３は、それぞれコードパターン３１，３２，３３と接触し、第４と第５の摺動子４４，４５は、前述したように角度をずらして第４のコードパターン３４と接触し、第６と第７の摺動子４６，４７は、いずれもコモンパターン３５と接触している。その際、組み込み前に、図４の矢印イで示す位置にある第３の摺動子４３は、矢印ロの位置にそのばね性により弾性変形して、第３のコードパターン３３と弾接しており、同様に、他の摺動子も対応するコードパターンおよびコモンパターンと弾接している。そして、コード板２２が回転すると、各摺動子と各コードパターンおよびコモンパターンとが摺動し、第１ないし第５の摺動子４１〜４５とそれぞれ導通する端子５１〜５５より５ビットのコード信号を得ることができる。また、ばね性を有するクリック突起２３ｈは、クリック凹凸部２２ｒと係脱し、クリック凹凸部２２ｒの凹部にクリック突起２３ｈが位置する所でコード板２２の回転が止まりやすくなっている。なお、クリック凹凸部２２ｒの凹部は、５ビットからなるコードが変化する角度と同じ１０度毎に設けられており、コード信号が安定して得られるように、コードが変化する角度とクリック凹凸部２２ｒの凹部とは５度ずれている。また、環状突起２２ｍは、コード板２２の板部２２ａの強度を高めるために設けられているものであり、軸受け２１の壁２１ｂと当接している。なお、コモンパターン３５と接触する摺動子を第６と第７の摺動子４６，４７の２本としているのは、コモンパターン３５と摺動子との接触信頼性を向上させるためである。
【００３７】
回転軸２０の先端部２０ｂおよび中央部２０ｃは、軸受け２１の小径部２１ｅより軸受け２１の外部に露出しており、ストッパ部２０ｄが小径部２１ｅに当接して、回転軸２０が軸受け２１から抜けないようになっている。また、回転軸２０の係合部２０ｆとコード板２２の被係合部２２ｋとは、前述したように、いずれも断面小判状をして回転軸２０の回転方向において係合しており、回転軸２０の回転によりコード板２２も回転するように構成されている。さらに、回転軸２０のスイッチ押圧部２０ｇは、コード板２２の貫通孔２２ｂに挿通されて、スイッチ体２５の押圧体２５ｃと対向しており、回転軸２０の軸方向の移動により押圧体２５ｃを押圧可能となっている。すなわち、回転軸２０を図１の右側より左方向に押し込むと、スイッチ押圧部２０ｇがドーム状の押圧体２５ｃの弾性力に抗して押圧体２５ｃを押圧し、さらに押圧体２５ｃが可動接点２５ｂをそのばね力に抗して固定接点２５ａ側に押し込み、可動接点２５ｂと固定接点２５ａとの導通がなされる。そして、回転軸２０の押圧力を解除すると、押圧体２５ｃの弾性力（復帰力）により、回転軸２０が図１に示す位置まで押し戻される。なお、回転軸２０を図１の左方向にある程度押し込むと、第２の突出部２２ｆとストッパ部２０ｄとが当接して回転軸２０の移動が停止するようになっており、これにより、スイッチ押圧部２０ｇが必要以上に押圧体２５ｃを押し、スイッチ体２５を破壊するのを防止している。
【００３８】
次に、この一実施例のエンコーダより得られるコードについて主に図５および図６に基づいて説明する。
【００３９】
前述したように、回転軸２０を回転させると、この回転軸２０に連動してコード板２２も回転し、固定されている摺動子４１〜４７に対して、コード面２２ｎが摺動移動するが、本実施例においては、回転軸２０の全回転角度は、３１０度に規制されており、それ以上回転しないように、図示しないストッパ機構が設けられている。そして、端子５１〜５５より得られるコードは１０度を１ステップとして、１０度毎に変化し、全部で３２個のコード、換言すれば、１０度毎に３２個の絶対位置角度（回転軸２０の回転位置）を検出することができる。
【００４０】
図６において、ポジションとは、回転軸２０を図１の右側より見て反時計方向に回しきった末端から時計方向に回転させた位置を示している。すなわち、ポジション０は回転軸２０を反時計方向に回しきった末端の位置、ポジション１はこの末端から時計方向に回転軸２０が１０度（１ステップ）回転した位置、ポジション２は末端から同方向に回転軸２０が２０度（２ステップ）回転した位置を表し、以下同様で、ポジション３１は反時計方向の末端から回転軸２０を３１０度（３１ステップ）回転した位置となる時計方向における末端の位置を表している。これらの各ポジションにおいて、クリック突起２３ｈはクリック凹凸部２２ｒの凹部と係合している。また、図６の出力コードとは、各ポジションにおいて端子５１〜５５より得られる５ビットからなるコードであり、各ビットとも符号０は対応する摺動子が絶縁部と接触しているオフ状態を表し、符号１は対応する摺動子が導電部と接触しているオン状態を表している。例えば、ポジション０では、１１０００という出力コードが得られ、５ビット目（ビット５）に対応する第５の摺動子４５と４ビット目（ビット４）に対応する第４の摺動子４４がいずれも導電部３４ａと接触し、下位３ビットに対応する第３ないし第１の摺動子４３，４２，４１はそれぞれ絶縁部３３ｂ，３２ｂ，３１ｂと接触している。なお、図６における１０進表示の欄は、出力コードをグレイコードとして見た場合の各コードの１０進数表示であり、本実施例のコード体系は同図から明らかなように、５ビットのグレイコードを２等分し、前半の１６個のコードと後半の１６個のコードとを入れ換えたような変則的なグレイコード体系をしている。
【００４１】
図５において、６１は第１の摺動子４１の第１のコードパターン３１上における摺動軌跡（範囲）を示す想像線であり、回転軸２０を図１の右側より見て反時計方向の末端から時計方向に回転させると、第１の摺動子４１は、Ｃ点からＤ点まで第１のコードパターン３１上を相対的に摺動する。すなわち、回転軸２０の反時計方向における末端の位置（ポジション０）であるＣ点では、第１の摺動子４１は絶縁部３１ｂと接触しており、この末端からクリック突起２３ｈが次のクリック凹凸部２２ｒの凹部と係合する位置まで１０度（１ステップ）回転軸２０を時計方向に回転させた位置（ポジション１）においては、第１の摺動子４１は導電部３１ａと接触し、端子５１と端子５６とが電気的に導通する。この位置よりさらに、１ステップ（１０度）回転軸２０を同方向に回転させた位置（ポジション２）においても、第１の摺動子４１は導電部３１ａ上にあり、さらに、１ステップ回転させた位置（ポジション３）で、第１の摺動子４１は再び、絶縁部３１ｂと接触し、端子５１と端子５６との導通が断たれる。そして、回転軸２０を時計方向に回しきったＤ点（ポジション３１）においても、第１の摺動子４１は絶縁部３１ｂと接触している。以上のように、回転軸２０の回転とともに１ビット目（最下位ビット）の信号を得る第１の摺動子４１の接触対象は変化し、図６に示すように、第１の摺動子４１の各位置における第１のコードパターン３１上の接触対象は、２ステップ（２０度）毎に、導電部３１ａと絶縁部３１ｂとを繰り返す。
【００４２】
６２は第２の摺動子４２の第２のコードパターン３２上における摺動軌跡を示す想像線であり、回転軸２０を同様に、時計方向に回転させると、第２の摺動子４２は、Ｅ点からＦ点まで第２のコードパターン３２上を相対的に摺動し、両末端であるＥ点，Ｆ点では、絶縁部３２ｂと接触している。この２ビット目の信号を得る第２の摺動子４２は、図６に示すように、Ｅ点から２ステップ（２０度）回転軸２０を回転させた位置（ポジション２）で、導電部３２ａと接触し、端子５２と端子５６とが電気的に導通し、ここから４ステップ（４０度）毎に、導電部３２ａと絶縁部３２ｂとの接触を繰り返す。
【００４３】
同様に、第３の摺動子４３は、第３のコードパターン３３上を想像線として示した摺動軌跡６３のように、Ｇ点からＨ点まで相対的に摺動移動し、回転軸２０の回転の両末端であるＧ点，Ｈ点では、絶縁部３３ｂと接触して、端子５３と端子５６との電気的導通は断たれている。そして、３ビット目の信号を得るこの第３の摺動子４３は、図６に示すように、Ｇ点から４ステップ（４０度）回転軸２０を回転させた位置（ポジション４）で、導電部３３ａと接触し、端子５３と端子５６とが導通し、ここから８ステップ（８０度）毎に、導電部３３ａと絶縁部３３ｂとの接触を繰り返す。
【００４４】
６４は第４の摺動子４４および第５の摺動子４５の第４のコードパターン３４上における摺動軌跡を示す想像線であり、回転軸２０を同様に、時計方向に回転させると、第４の摺動子４４は、図５における時計回りにＩ点からＪ点まで第４のコードパターン３４上を相対的に摺動し、第５の摺動子４５は、Ｋ点からＬ点まで同じく第４のコードパターン３４上を相対的に摺動する。４ビット目の第４の摺動子４４に対する回転軸２０の回転の両末端であるＩ点およびＪ点では、第４の摺動子４４は、導電部３４ａと接触し、端子５４と端子５６とが電気的に導通している。そして、図６に示すように、第４の摺動子４４は、Ｉ点から８ステップ（８０度）回転軸２０を回転させた位置（ポジション８）で、絶縁部３４ｂと接触し、端子５４と端子５６との導通が断たれ、ここから絶縁部３４ｂと接触するオフ状態が１５ステップ続き、１６ステップ（１６０度）回転軸２０を回転させた位置（ポジション２４）で、再度導電部３４ａと接触するようになり、このオン状態がＪ点まで続く。また、５ビット目（最上位ビット）の第５の摺動子４５に対する回転軸２０の反時計方向における末端の位置であるＫ点において、第５の摺動子４５は導電部３４ａと接触し、端子５５と端子５６とが電気的に導通しており、このオン状態が、図６に示すように１５ステップ続く。そして、Ｋ点から回転軸２０を時計方向に１６ステップ（１６０度）回転させた位置（ポジション１６）で、第５の摺動子４５は絶縁部３４ｂと接触し、端子５５と端子５６との導通が断たれ、このオフ状態が回転軸２０の時計方向における末端のＬ点まで続く。
【００４５】
なお、以上の説明では、Ｋ点から時計方向に１６０度回転した点で、第５の摺動子４５の接触対象が導電部３４ａから絶縁部３４ｂに変化するように記載したが、正確には、１５５度（基準値）の位置で接触対象が変化するように第４のコードパターン３４は形成されている。しかし、この１５５度の位置では、クリック突起２３ｈがクリック凹凸部２２ｒの凸部に乗り上げており、通常の回転軸２０の回転操作では、この凸部でクリック突起２３ｈすなわちコード板２２の回転が止まることはなく、凸部よりさらに５度回転した凹部でクリック突起２３ｈが係合し、コード板２２が安定して停止する。このように第５の摺動子４５の接触対象がクリック凹凸部２２ｒの凸部で変化するようコード板２２を形成しているのは、１５５度の位置は、第４のコードパターン３４が導電部３４ａから絶縁部３４ｂに変化する位置であるため、仮に、この付近で第５の摺動子４５が停止すると接触対象が導電部３４ａになったり絶縁部３４ｂになったりし、第５の摺動子４５と導通する端子５５より得られる５ビット目の信号が不安定になるのを防止するためである。
【００４６】
同様に、第４の摺動子４４が第４のコードパターン３４上を相対的に摺動し、接触対象が導電部３４ａから絶縁部３４ｂに変化する点は、Ｉ点から時計方向に設計上の基準値で７５度回転した点であり、再び導電部３４ａが接触対象となるのは、Ｉ点から時計方向に２３５度（基準値）回転した位置であり、絶縁部３４ｂが形成されている実際の角度は、両角度の差すなわち１６０度（基準値）となっている。そして、前述したＩ点から７５度と２３５度の接触対象が変化するそれぞれの点においても、クリック凹凸部２２ｒの凸部にクリック突起２３ｈが位置しているため、これらの点では、コード板２２の回転が停止しにくいようになっている。
【００４７】
また、第１のコードパターン３１ないし第３のコードパターン３３においても同様に、各摺動子４１〜４３の接触対象が導電部から絶縁部あるいは絶縁部から導電部に変化する角度とクリック凹凸部２２ｒの凸部とは一致しており、クリック凹凸部２２ｒの凹部とは５度ずれている。したがって、端子５１〜５５より得られるコード信号が変化する位置においては、必ずクリック凹凸部２２ｒの凸部にクリック突起２３ｈが乗り上げた状態となるため、この位置では、コード板２２の回転は停止しにくく、この位置より５度ずれたクリック凹凸部２２ｒの凹部にクリック突起２３ｈが係合した位置で、コード板２２が停止するようになり、ふらつかないコード信号を安定して得ることができる。なお、摺動子の接触対象が変化する位置とクリック凹凸部２２ｒの凹部の位置とのずれ角度を５度としているのは、本実施例において、クリック凹凸部２２ｒの凸部（凹部）を１０度毎に繰り返すようにコード板２２に設け、回転軸２０の１ステップに相当する角度を１０度に設定していることによる。すなわち、このずれ角度を１ステップ角度の半分とすれば、摺動子の接触対象が変化する位置とクリック凹凸部２２ｒの凹部とを最も離すことができ、よって、クリック突起２３ｈがクリック凹凸部２２ｒに係合して停止する位置で、各摺動子が対応する各コードパターンの導電部と絶縁部との境界部分に接触することなく、余裕をもって安定したコード信号を得ることができるようにするためであるが、必ずしも５度である必要はなく、２度〜８度程度であってもよい。
【００４８】
以上説明したように、１ビット目から５ビット目の各ビットの信号は、それぞれ端子５１〜５５より得ることができる。すなわち、摺動子４１〜４５が相対的に摺動する第１ないし第４のコードパターン３１〜３４の導電部３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａは、前述したように、コモンパターン３５と一体のりん青銅板からなり、互いに導通している。そして、このコモンパターン３５上を端子５６と一体に形成されたりん青銅からなる第６と第７の摺動子４６，４７が常に接触して摺動するようになっているため、各コードパターンの導電部３１ａ〜３４ａと端子５６とも、常に電気的に導通する。したがって、第１の摺動子４１が第１のコードパターン３１上を相対的に摺動して、導電部３１ａに接触すると、第１の摺動子４１と一体の端子５１と端子５６とが電気的に導通し、絶縁部３１ｂに接触すると、端子５１と端子５６との導通が断たれる。言い換えれば、端子５１と端子５６との間に設けられたスイッチ手段が、回転軸２０の回転角度に応じてオン／オフする。２ビット目から５ビット目も同様に、端子５２〜端子５５と各ビットに共通な端子５６との間のスイッチ手段がオン／オフし、端子５１〜５５より５ビットの信号を得ることができる。
【００４９】
この５ビットからなるコード信号（出力コード）の検出方法は、従来例で説明したものと同様であるため、詳細な説明は省略するが、概略、次のようである。各ビットに共通な端子５６は接地されており、端子５１ないし端子５５は、例えば１０ｋΩ程度のプルアップ抵抗をそれぞれ介して、例えば５Ｖの電源電圧Ｖｃｃに接続され、各端子５１〜５５と各プルアップ抵抗との接続点は、それぞれ、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）の５つの入力ポートに接続されている。そして、スイッチ手段のオン／オフの状態に対応する各端子５１〜５５と各プルアップ抵抗との接続点の電圧レベルのＬ（０Ｖ）／Ｈ（５Ｖ）がマイクロプロセッサに供給され、マイクロプロセッサがこの電圧レベルのパターンにより回転軸２０の回転位置（図６におけるポジション）を検出している。
【００５０】
なお、本実施例のエンコーダには、前述したようにスイッチ体２５が備えられており、このスイッチ体２５の信号もマイクロプロセッサに入力されており、回転軸２０の回転角度とスイッチ体２５のオン／オフにより各種の制御をマイクロプロセッサに指示可能である。このエンコーダの使用例として、車載用のエアコン（空調機）の操作つまみにこの一実施例のエンコーダを採用した場合について簡単に説明する。最近の車載用のエアコンには、車内の温度を設定温度に合わせるように制御するオートエアコンと呼ばれるようなものがある。このエアコンには、温度を表示するＬＣＤ等のディスプレイや所望の温度に設定するための操作つまみ等が備えられている。そして、通常は、ディスプレイには、操作つまみで設定した温度が表示されており、操作つまみを左右に回転させることにより、設定温度が変更できる。また、この操作つまみを押圧して、前記スイッチ体２５をオンするとディスプレイに現在の車内の温度が表示され、操作者は設定温度との差を知ることができる。なお、温度制御やディスプレイ表示の切り換えは、この一実施例におけるエンコーダの出力信号が入力される前記マイクロプロセッサが行っており、入力される信号に応じて、エアコン本体やディスプレイの駆動回路を制御しているが、詳細な説明は省略する。
【００５１】
なお、本実施例のエンコーダが用いられる前述したエアコンは、操作つまみの中央付近すなわちコード板２２を全回転角度の半分程度回転させた位置で、設定温度が２２度程度の適温となるように構成されている。そして、コード板２２の中央付近であるポジション１６では、第１ないし第５の摺動子４１〜４５がそれぞれ絶縁部と接触し、０００００という出力コードが得られる。このように操作つまみの中央付近で出力コードが０００００となる変則的なグレイコード体系を本実施例のエンコーダがとっているので、エンコーダの端子５６を接地するための配線や端子５１〜５５とマイクロプロセッサとの間の配線等の断線、あるいはその他の何らかの理由で、５ビットの信号がマイクロプロセッサの入力ポートに正確に入力されない事態が発生し、各ビットがオフ状態となってしまっても、マイクロプロセッサの各入力ポートの電圧レベルはＨとなり、これにより車内の温度が２２度程度の適温となるように制御される。
【００５２】
次に、この一実施例における４ビット目と５ビット目の位相差について説明する。図６に示すように、４ビット目の符号は、ポジション０からポジション７までは１であり、ポジション８で０となり、この状態がポジション２３まで続き、ポジション２４からポジション３１までは再び１となる。他方、５ビット目の符号は、ポジション０からポジション１５までが１であり、ポジション１６からポジション３１までは０となっており、５ビット目の符号の変化は、４ビット目のものと８ポジション分（８ステップ分）ずれている。このずれ量が位相差であり、この位相差は回転軸２０の回転角度で８０度に相当する。したがって、第４のコードパターン３４と第４の摺動子４４との接触点および第５の摺動子４５との接触点の角度がこの位相差に相当する８０度となるように両摺動子４４，４５は摺動子保持体２３に保持されている。換言すれば、４ビット目と５ビット目に共通な導電部３４ａと絶縁部３４ｂのうち、いずれのビットに対応する摺動子４４，４５に対しても連続して摺動する方の接触対象の部材（本実施例では絶縁部３４ｂ）が形成されている角度（１６０度）の半分の角度分ずらして同一の第４のコードパターン３４に接触するように摺動子４４，４５を配置することにより、所望の位相差を有する信号を得ることができる。なお、本実施例においては、導電部３４ａは５ビット目の第５の摺動子４５に対して連続的に摺動するが、４ビット目の第４の摺動子４４に対しては途中に絶縁部３４ｂが入り、連続的に摺動せず、他方、絶縁部３４ｂは第４の摺動子４４，第５の摺動子４５とも連続して摺動するため、絶縁部３４ｂの形成角度１６０度の半分の角度８０度が位相差に相当しているが、絶縁部３４ｂと導電部３４ａとの形成領域を逆に設けても３２個のコードを得ることはでき、この場合には、導電部の形成角度の半分の角度が位相差になる。すなわち、同一のコードパターン上を相対的に摺動する２つの摺動子の配置角度は、前述したように、この２つの摺動子に摺動する導電部と絶縁部のうち、いずれの摺動子に対しても連続して摺動する方の接触対象の部材の形成角度の半分として定義できる。そして、エンコーダがグレイコードを出力するものの場合には、この２つの摺動子は上位２ビットを得るものとなる。
【００５３】
以上、詳細に説明したように、本発明の一実施例にあっては、４ビット目と５ビット目のコードパターン３４を共通とし、この共通の第４のコードパターン３４に接触し相対的に回転する第４の摺動子４４と第５の摺動子４５との接触角度をずらすことにより位相差を有する上位２ビットの信号を得ているので、５ビットからなるコードを得るのに必要なコードパターンが４本ですみ、エンコーダの外形を小型化することができる。
【００５４】
また、最外周の第１のコードパターン３１を最も多くの導電部３１ａと絶縁部３１ｂとが交互に設けられ、コード板２２の回転に応じて最も頻繁にビット信号が変化する最下位ビットの信号を得るものとしたので、各導電部３１ａおよび各絶縁部３１ｂの周方向における長さを長くでき、インサート成形されるりん青銅板の外形加工のばらつきや第１の摺動子４１の寸法のばらつき、あるいはコード板２２と摺動子保持体２３との位置ずれ等を最外周の第１のコードパターン３１については、ある程度吸収することができる。したがって、りん青銅板を外形加工する金型の第１のコードパターン３１に対応する部分の精度（金型の加工精度）は、第１のコードパターン３１を内周に形成する場合に比べて要求されず、金型の精度が要求される箇所を減らすことができるため、金型の製造コストを抑えることができ、よってエンコーダの低コスト化が可能となる。
【００５５】
さらに、この一実施例では、摺動子４１〜４７を保持する摺動子保持体２３の円形孔２３ａにコードパターン３１〜３４およびコモンパターン３５が形成されたコード板２２の第４の突出部２２ｉを挿通させるとともに、このコード板２２の貫通孔２２ｂ（被係合部２２ｋ）に回転軸２０を挿通させてスプライン結合する構成とした。このように、回転軸２０とは別部材のコード板２２を摺動子保持体２３によって回転可能に軸支しているので、エンコーダの筐体への取付状態が悪く、回転軸２０に例えばその軸線と垂直方向の不所望な力が働いて回転軸２０が操作されても、摺動子４１〜４７とコードパターン３１〜３４およびコモンパターン３５とは精度よく位置決めされ、摺動子が対応するコードパターン上をほとんどトラックずれを起こすことなく相対的に摺動し、よって、コード板２２の１０度毎の回転により異なる出力コードを確実に得ることができ、さらに、上位２ビットのビット信号の位相差をより正確なものとすることができるとともに、回転軸２０を軸方向に移動させてエンコーダの後部に位置するスイッチ体２５を操作する構成をとることが可能となる。なお、本実施例のエンコーダは、回転軸２０を押圧したときにオンとなるスイッチ体２５を備えているため、第４の突出部２２ｉを回転自在に軸支する円形孔２３ａを貫通孔としたが、本発明はこれに限られず、スイッチ体を有しないエンコーダの場合には、円形孔２３ａの代わりに内形が円形の凹部とすることもでき、さらに、本実施例とは逆に、摺動子保持体に円柱状の突起を設け、この突起を軸支する円形孔または凹部をコード板に設けることにより、コード板を回転可能とすることもできる。
【００５６】
また、コード板２２は、前述したように、導電部３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａおよびコモンパターン３５を残して、所望のコードが得られるように金型により抜き加工を行った一枚のりん青銅板にＰＢＴ樹脂によりインサート成形を行って形成されているので、各コードパターンの各導電部３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａおよびコモンパターン３５相互の導通が確実に得られ、これらの導通が断たれることはない。さらに、この一実施例のコード板２２は、前記インサート成形時に、コード面２２ｎの周囲のクリック凹凸部２２ｒを形成しているので、出力コードが変化する角度とクリック凹凸部２２ｒの凹部との５度のずれ角度は金型の精度で得ることができるため、クリック突起２３ｈがクリック凹凸部２２ｒの凹部と係合してコード板２２の回転が停止する位置において、安定した出力コードを得ることができ、エンコーダの信頼性は高いものとなる。
【００５７】
なお、上述した本発明の一実施例では、５ビットのグレイコードを２等分し、前半の１６個のコードと後半の１６個のコードとを入れ換えたような変則的なグレイコード体系をしたもので説明したが、本発明はこれに限られず、コードが０００００から始まる本来のグレイコードを得るものであってもよく、また、グレイコードでなくても、コード板の回転により位相差をともなってビット信号が変化する少なくとも２つのビットを含む複数ビットからなるコード体系をしたアブソリュートタイプのロータリエンコーダに適用可能である。
【００５８】
また、この一実施例のコード板２２の全回転角度は３１０度で、それ以上回転しないように、ストッパ機構が設けられているが、ストッパ機構がなくエンドレスでコード板が回転するエンコーダに本発明を適用してもよい。
【００５９】
さらに、この一実施例では、コード板２２のコード面２２ｎを抜き加工を行った一枚のりん青銅板にＰＢＴ樹脂によりインサート成形を行って形成しているが、本発明はこれに限られず、従来の技術で説明したようにコード板に導電性のインクを所定の形状に印刷することによりコード面（コードパターン）を形成してもよい。この場合にも、最外周のコードパターンを最も頻繁にビット信号が変化する例えば最下位ビットに対応するものとするのが望ましい。すなわち、内周に最も頻繁にビット信号が変化するビットに対応するコードパターンを形成すると、短い長さのトラックに多くの導電部を印刷形成しなけらばならず、コードパターン上の導電部と絶縁部との間隔が狭くなり、印刷ずれや印刷のにじみ等により所望の間隔が得られず、最悪の場合には、隣あう導電部同士がつながってしまう等の不具合が発生して、コード板の歩留りが悪くなり、エンコーダのコストが高くなる。しかし、最も頻繁にビット信号が変化するビットのコードパターンを最外周に形成した場合には、このコードパターン上の導電部や絶縁部の周方向長さをコードパターンの半径に比例して長くすることができるため、印刷ずれや印刷のにじみに対して余裕ができ、コード板の歩留りがよくなって、エンコーダの低コスト化をはかることができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載した発明によれば、コードパターンの１つは、最上位とその１つ下位のビット信号の出力に共用され、この共用されるコードパターンには、最上位の摺動子と最上位より１つ下位の摺動子がコード板の回転方向にずらして摺接させ、また共用されるコードパターン上を相対的に摺動する２本の摺動子の配置角度は、この２本の摺動子が摺動する導電部と絶縁部のうち、何れの摺動子に対しても連続して摺動する方の接触対象の部材の形成角度の半分とし、グレーコードを得るようにしたため、１つのコードパターンで位相差をもった少なくとも２つのビット分の信号を得ることができ、少なくとも１ビット分のコードパターンを減らすことができるため、その分グレーコードを得るようにしたロータリエンコーダの小型化が可能となる。
【００６１】
また、請求項２に記載の発明では、最外周のコードパターンをコード板の回転によって最も頻繁にビット信号が変化するビットに対応するものとしたので、このコードパターン上の導電部と絶縁部の周方向長さをある程度長くすることができ、摺動子が相対的に摺動する導電部あるいは絶縁部の長さに多少ばらつきが発生しても、そのばらつきをコード板の回転角度に換算した場合の影響は、内周に最も頻繁に信号が変化するビットのコードパターンを設けた場合に比べて小さなものとなる。したがって、エンコーダの分解能が高くなり、１コードあたりの角度が小さくなっても、最も頻繁に信号が変化するビットのコードパターンの形成精度は、このコードパターンを内周に形成する場合に比べて要求されず、また、最外周のコードパターン上の導電部や絶縁部の周方向長さもコードパターンの半径に比例してある程度得られることから、このコードパターンの形成は容易となり、よって、エンコーダのコストを抑えることができる。
【００６２】
さらに、請求項３に記載の発明においては、共通のコードパターン上を相対的に摺動する少なくとも２本の摺動子が保持される摺動子保持体とコード板とのいずれか一方に突起、いずれか他方にこの突起を回転自在に軸支する孔または凹部を設けたので、突起と孔または凹部とが軸と軸受けとして機能し、摺動子保持体とコード板とが精度よく位置決めされるため、コード板を回転させたときに位相差をともなってビット信号が変化する少なくとも２つのビットのビット信号の位相差をより正確なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係わる５ビットのロータリエンコーダの断面図である。
【図２】図１のロータリエンコーダに備えられるコード板の正面図である。
【図３】図１のロータリエンコーダに備えられる摺動子保持体の正面図である。
【図４】図３に示す摺動子保持体の右側面図である。
【図５】図２のコード板上に各摺動子の摺動軌跡を示した説明図である。
【図６】図１に示すロータリエンコーダの回転軸の回転位置と出力コードとを一覧に表した説明図である。
【図７】従来のロータリエンコーダのコード板を直線的に引き伸ばして示した４ビットのエンコーダの説明図である。
【図８】図７に示すエンコーダの出力信号を得るための回路図である。
【符号の説明】
２０ 回転軸
２２ コード板
２２ｉ 第４の突出部（突起）
２３ 摺動子保持体
２３ａ 円形孔（孔または凹部）
３１〜３４ コードパターン
３５ コモンパターン
４１〜４７ 摺動子
【産業上の利用分野】
本発明は、ロータリエンコーダに係わり、特に、コード板の回転位置情報をグレイコードなどのコードで得るアブソリュートタイプのロータリエンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロータリエンコーダには、絶対位置を得るアブソリュートタイプのものと相対的な回転角度等を得るインクリメンタルタイプとに大別される。そして、前者のアブソリュートタイプのロータリエンコーダには、例えば４ビットであれば、コードが００００、０００１、００１０・・・というように変化するバイナリーコードの他に、グレイコードを出力するものがある。このグレイコードは隣あうコードにおいて変化するビットの数が必ず１つとなるように定められている。
【０００３】
アブソリュートタイプのロータリエンコーダの一例として、コード板とこのコード板上を摺動・回転する摺動子とを備えた接触式のエンコーダがある。このエンコーダのコード板には、ビット数と同数のコードパターンとコモンパターンとが印刷などにより同心円状に形成されている。
【０００４】
図７はこの種のエンコーダを分かりやすく説明するためにコード板を直線的に引き伸ばして示した４ビットのエンコーダの説明図、図８は図７に示すエンコーダの出力信号を得るための回路図である。
【０００５】
図７において、１は絶縁材料からなるコード板、２，３，４，５はそれぞれ１ビット目（最下位ビット），２ビット目，３ビット目，４ビット目（最上位ビット）のコードパターン、６はコモンパターンであり、コードパターン２は交互に配置された導電部２ａと絶縁部２ｂとからなり、コードパターン３，４，５にも、それぞれ導電部３ａ，４ａ，５ａと絶縁部３ｂ，４ｂ，５ｂとが備えられており、コモンパターン６は導電部のみから成っている。これらコードパターン２ないし５の導電部２ａ，３ａ，４ａ，５ａおよびコモンパターン６は例えば、銀やカーボン等からなる導電性インクをコード板１上に印刷して形成されており、このようにコード板１に導電部を印刷することにより、各コードパターン２〜５およびコモンパターン６を形成している。すなわち、絶縁部２ｂ，３ｂ，４ｂ，５ｂについてはコード板１の表面を利用している。なお、各導電部２ａ，３ａ，４ａ，５ａおよびコモンパターン６は互いに電気的に導通している。
【０００６】
７ないし１０は互いに電気的に独立して形成されており、それぞれコードパターン２，３，４，５上を相対的に摺動移動する導電性材料からなる摺動子、１１はコモンパターン６上を相対的に摺動移動する導電性材料からなる摺動子であって、これら摺動子は、図示しないエンコーダのハウジング外部に信号を取り出すための端子（図示なし）とそれぞれ導通している。
【０００７】
なお、実際のコード板１は回転可能な円形をしており、前記コードパターン２〜５およびコモンパターン６はこのコード板１に同心円状に形成されている。そして、各摺動子７〜１１は前記ハウジングに固定されており、固定された摺動子７〜１１に対してコード板１が回転するように構成されている。
【０００８】
図７の上部に付与した０から１５までの数字は、説明上付けたものであり、各摺動子７〜１１がコード板１上のその位置で接しているときに摺動子７〜１０より得られる信号のグレイコードを１０進数で表したものである。すなわち、摺動子がコードパターンの導電部と接している状態を１、絶縁部と接している状態を０で表すと、各摺動子７〜１１が、図７の左端に相当するコード板１の部分（矢印Ａで示す部分）に位置していると、００００というパターンが得られ、このパターンをグレイコードとして１０進数で表すと０となる。同様に、００１０というパターンはグレイコードの１０進数表示で３となり、このとき摺動子７〜１１は矢印Ｂで示す所に位置している。このように、コード板１上の摺動子７〜１１の位置とコード（パターン）とは１対１で対応しており、得られるコード（パターン）によりコード板１あるいはこのコード板１に取り付けられた図示しない回転軸の回転角度を絶対値で検出することができる。
【０００９】
次に、コードを検出する方法について説明する。
【００１０】
図７に示す各コードパターンおよび各摺動子は、摺動子がコードパターンの導電部と接しているときにオン、絶縁部と接しているときにオフとなるスイッチとしてとらえることができるため、図８では、これらをスイッチのシンボルで表すとともに、図７に示したものと同一符号を付した。
【００１１】
図８に示すように、コードパターン２〜５の各導電部２ａ，３ａ，４ａ，５ａはコモンパターン６および摺動子１１と電気的に導通しており、これらは接地されている。１ビット目のコードパターン２上を相対的に移動する摺動子７はプルアップ抵抗１２を介して例えば５Ｖの電源Ｖｃｃに接続されている。同様に、摺動子８，９，１０はそれぞれプルアップ抵抗１３，１４，１５を介して電源Ｖｃｃに接続されている。そして、各摺動子７〜１０と各プルアップ抵抗１２〜１５との各接続点ａ点，ｂ点，ｃ点，ｄ点はマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）１６の入力ポート１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄに接続されている。
【００１２】
このように構成された検出回路において、ａ点の電圧は、摺動子７が導電部２ａに接している領域では０Ｖ、絶縁部２ｂと接する領域では５Ｖとなり、前述した状態０，１を電圧レベルのＨ（ハイ），Ｌ（ロウ）として得ることができる。同様に、ｂ点，ｃ点，ｄ点の電圧も摺動子８〜１０のコードパターン３〜５上の位置に応じて、Ｈ（５Ｖ）またはＬ（０Ｖ）となる。そして、これらａ点からｄ点の電圧がマイクロプロセッサ１６の入力ポート１６ａ〜１６ｄに供給され、マイクロプロセッサ１６が電圧レベルのパターンによりコードを検出し、コード板１等の絶対位置（角度）を求めている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した従来のロータリエンコーダにおいては、ビットの数だけコードパターンが必要となるほか、これらコードパターンと導通し、摺動子１１を介して外部に導かれるコモンパターンも必要となる。したがって、エンコーダの分解能が高くなり、ビット数が増えると、その分コードパターンも増え、ロータリエンコーダの外形が大きくなるという問題があった。
【００１４】
また、エンコーダの分解能が高くなると、１コードあたりの角度が小さくなる、換言すれば、最も頻繁にビット信号が変化するビットに対応するコードパターンの導電部と絶縁部のピッチ角度が小さくなり、このコードパターンの形成精度が要求され、エンコーダのコストが高くなるという課題もあった。
【００１５】
本発明の目的は、前述した従来技術の実情に鑑み、ビット数が増えても、小型化が可能で、しかも低コストで高分解能が得やすいアブソリュートタイプのロータリエンコーダを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記した発明の目的を達成するために、請求項１に係わる本発明については、回転可能に保持されるコード板の回転角度位置を、複数のビットの信号を得ることによって検知するアブソリュートタイプのロータリエンコーダであって、前記複数のビット信号の出力はグレーコードであり、前記コード板上の同心円状で半径方向の異なる位置に設けられた複数のコードパターンに複数の摺動子が摺動することによって出力され、前記コードパターンは、円周方向に交互に設けられた導電部と絶縁部からなり、隣り合うポジション毎に１つのビットに相当する異なる信号が出力され、最下位のビットは２ポジション毎に信号の切替が行われ、前記コードパターンの１つは、最上位とその１つ下位のビット信号の出力に共用され、この共用される前記コードパターンには、最上位の前記摺動子と前記最上位より１つ下位の前記摺動子が前記コード板の回転方向にずらして摺接させ、また共用される前記コードパターン上を相対的に摺動する２本の前記摺動子の配置角度は、この２本の前記摺動子が摺動する前記導電部と前記絶縁部のうち、何れの前記摺動子に対しても連続して摺動する方の接触対象の部材の形成角度の半分とし、グレーコードを得るようにした構成とした。
【００１７】
また、請求項２に関わる本発明においては、前記コード板に形成された前記複数のコードパターンの最外周のコードパターンを前記コード板の回転によって最も頻繁にビット信号が変化するビットに対応するものとした。
【００１８】
さらに、請求項３に関わる本発明においては、前記少なくとも２本の摺動子を同一の摺動子保持体に保持させ、この摺動子保持体と前記コード板とのいずれか一方に突起を設け、いずれか他方にこの突起を回転自在に軸支する孔または凹部を設ける構成とした。
【００１９】
【作用】
前記請求項１に対応した手段においては、コードパターンの１つは、最上位とその１つ下位のビット信号の出力に共用され、この共用されるコードパターンには、最上位の摺動子と最上位より１つ下位の摺動子がコード板の回転方向にずらして摺接させ、また共用されるコードパターン上を相対的に摺動する２本の摺動子の配置角度は、この２本の摺動子が摺動する導電部と絶縁部のうち、何れの摺動子に対しても連続して摺動する方の接触対象の部材の形成角度の半分とし、グレーコードを得るようにしたため、１つのコードパターンで位相差をもった少なくとも２つのビット分の信号を得ることができ、少なくとも１ビット分のコードパターンを減らすことができるため、その分グレーコードを得るようにしたロータリエンコーダの小型化が可能となる。
【００２０】
また、コード板に設けられた最外周のコードパターンをコード板の回転によって最も頻繁にビット信号が変化するビットに対応するものとした請求項２に対応する手段では、コード板の回転中心から最も頻繁に信号が変化する最下位ビットなどのビットのコードパターンまでの距離、すなわち、最も多くの導電部と絶縁部とを備えたコードパターンの半径が大きくなり、この半径に比例して同一角度に相当するコードパターン上の導電部や絶縁部の周方向における長さも長くなる。そのため、コードパターンの形成ずれや形成のばらつき等により、摺動子が相対的に摺動する導電部あるいは絶縁部の長さに多少ばらつきが発生しても、そのばらつきをコード板の回転角度に換算した場合の影響は、内周に最も頻繁に信号が変化するビットのコードパターンを設けた場合に比べて小さなものとなる。したがって、エンコーダの分解能が高くなって１コードあたりの角度が小さくなっても、最も頻繁に信号が変化するビットのコードパターンの形成精度は、このコードパターンを内周に形成する場合に比べて要求されず、また、最外周のコードパターン上の導電部や絶縁部の周方向長さもコードパターンの半径に比例してある程度得られることから、このコードパターンの形成は容易となり、よって、エンコーダのコストを抑えることができる。
【００２１】
さらに、共通のコードパターン上を相対的に摺動する少なくとも２本の摺動子が保持される摺動子保持体とコード板とのいずれか一方に突起、いずれか他方にこの突起を回転自在に軸支する孔または凹部を設けた請求項３に対応する手段では、突起と孔または凹部とが軸と軸受けとして機能し、摺動子保持体とコード板とが精度よく位置決めできる。したがって、共通のコードパターンとこのコードパターン上を相対的に摺動する少なくとも２本の摺動子との位置精度もよく、よって、コード板を回転させたときに位相差をともなってビット信号が変化する少なくとも２つのビットのビット信号の位相差をより正確なものとすることができる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明する。
【００２３】
図１は本発明の一実施例に係わる５ビットのロータリエンコーダの断面図、図２は図１に示すロータリエンコーダに備えられるコード板の正面図、図３は図１に示すロータリエンコーダの摺動子保持体の正面図、図４は図３に示す摺動子保持体の右側面図、図５はコード板上に各摺動子の摺動軌跡を示した説明図、図６は回転軸の回転位置と出力コードとを一覧に表した説明図である。
【００２４】
図１において、２０はポリカーボネート等の絶縁樹脂からなる回転軸、２１はこの回転軸２０が挿通される亜鉛ダイキャスト製の軸受け、２２は片面に後述するコードパターンが形成され、前記回転軸２０にスプライン結合されるコード板、２３はこのコード板２２に摺接する摺動子が備えられた摺動子保持体、２４は内部にスイッチ体２５が収納されたＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の絶縁樹脂からなる背面ケースであって、これらの部材によりロータリエンコーダが概略構成されており、また、これら各部材は図示しない金属製の取付板により軸受け２１と背面ケース２４とが挟持されて一体化されている。
【００２５】
回転軸２０は、円柱状の一部を切り落とした平坦部２０ａを有する断面Ｄ字状の先端部２０ｂと、平坦部を有しない断面円形をした円柱状の中央部２０ｃと、この中央部２０ｃより若干径の大きいストッパ部２０ｄと、このストッパ部２０ｄと段差２０ｅをもって形成された断面小判状の係合部２０ｆと、この係合部２０ｆと連なる断面ほぼ円形をしたスイッチ押圧部２０ｇとからなり、ロータリエンコーダの外部から内部に向けてこの順に一体に形成されている。
【００２６】
軸受け２１は、略直方体をした基部２１ａの一面（壁２１ｂ）より円筒部２１ｃが突出した概略形状をしており、この円筒部２１ｃの外周には、ロータリエンコーダを図示しない筐体に取り付けるためのねじ切り２１ｄが形成されており、前記円筒部２１ｃの先端は、内径が他の部分よりやや小さな小径部２１ｅとなっている。そして、この小径部２１ｅに基部２１ａ側より挿入された前記回転軸２０のストッパ部２０ｄが当接し、回転軸２０が図１の右方向に抜けないようになっている。また、基部２１ａの内部は、円筒部２１ｃが形成されていない側を開放し、円筒部２１ｃの内部と通じる空所となっており、この空所はコード板２２を収納する収納部２１ｆを形成している。なお、この軸受け２１が亜鉛ダイキャストで形成されているのは、前述したように、筐体に図示しないねじで締め付けられるため、ある程度の強度をもたせる必要があることによる。
【００２７】
コード板２２は、図１，図２に示すように、平面円形をした板部２２ａと、この板部２２ａの中央部より板部２２ａの両面に突出し、内部に前記回転軸２０のスイッチ押圧部２０ｇを挿通可能な貫通孔２２ｂが形成された突出部２２ｃにより概略構成されている。板部２２ａの裏面（コードパターンが形成されていない面）に突出する突出部２２ｃは、外径が前記軸受け２１の円筒部２１ｃの内径よりも大きな第１の突出部２２ｄと、この第１の突出部２２ｄと段部２２ｅをもって形成され、円筒部２１ｃの内径よりもわずかに小さな外径の第２の突出部２２ｆとからなっている。板部２２ａの表面（コードパターンが形成されている面）に突出する突出部２２ｃは、前記第２の突出部２２ｆの外径よりも小さな外径の第３の突出部２２ｇと、この第３の突出部２２ｇと段部２２ｈをもって形成され、第３の突出部２２ｇの外径よりさらに小さな外径の第４の突出部２２ｉとからなっている。そして、これら第１から第４の突出部２２ｄ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｉの外形形状はそれぞれ径の異なる円柱状をなしており、図１における右側より第２の突出部２２ｆ、第１の突出部２２ｄ、板部２２ａ、第３の突出部２２ｇ、第４の突出部２２ｉの順に一体に形成されており、これらの内部には、前述した貫通孔２２ｂが形成されている。第４の突出部２２ｉに形成された貫通孔２２ｂは、前記回転軸２０のスイッチ押圧部２０ｇの外径よりもわずかに大きな内径の断面円形をしており、第３の突出部２２ｇと板部２２ａに形成された貫通孔２２ｂも断面円形をした孔２２ｊであるが、その内径は第４の突出部２２ｉに形成された貫通孔２２ｂの内径よりも幾分大きくなっている。第２の突出部２２ｆに形成された貫通孔２２ｂは、前記係合部２０ｆよりわずかに大きな断面小判状をした被係合部２２ｋをなしており、回転軸２０の係合部２０ｆと係合して、回転軸２０とともに回転可能となっている。第１の突出部２２ｄに位置する貫通孔２２ｂには、前記孔２２ｊと被係合部２２ｋをつなぐべく、図１に示すようなテーパ面２２ｌが形成されている。また、板部２２ａの裏面には、環状突起２２ｍが第１の突出部２２ｄと同じ高さで設けられている。
【００２８】
このコード板２２は、所望のコードが得られるように金型により抜き加工を行った一枚の銀メッキをしたりん青銅の板にＰＢＴ樹脂によりインサート成形を行って前述したような形状に形成されたものであり、コードパターンが形成されているコード面２２ｎは、図２に示すように、りん青銅からなり導通する導電部２２ｐとＰＢＴ樹脂による絶縁部２２ｑとからなっており、これら導電部２２ｐと絶縁部２２ｑとは、ほぼフラットに形成されている。また、このコード面２２ｎの周囲には、後述するクリック突起が係脱してクリック感触を出すための波状のクリック凹凸部２２ｒが全周にわたって円環状に設けられている。なお、前記りん青銅板すなわち導電部２２ｐの外周部と内周部は、板部２２ａとクリック凹凸部２２ｒおよび板部２２ａと第３の突出部２２ｇとにそれぞれ挟持され、導電部２２ｐがコード面２２ｎより浮かないようになっている。
【００２９】
コード板２２のコード面２２ｎに形成されるコードパターンは、図２に示すように、外周側から１ビット目（最下位ビット）の第１のコードパターン３１、３ビット目の第３のコードパターン３３、上位２ビットすなわち４ビット目と５ビット目に共通の第４のコードパターン３４、２ビット目の第２のコードパターン３２の４つのコードパターンからなり、第２のコードパターン３２のさらに内周には、コモンパターン３５が形成されている。そして、これらのコードパターン３１〜３４およびコモンパターン３５は同心円状に形成されている。第１のコードパターン３１は交互に配置された導電部３１ａと絶縁部３１ｂとからなり、同様に、第２，第３，第４のコードパターン３２，３３，３４にも導電部３２ａ，３３ａ，３４ａと絶縁部３２ｂ，３３ｂ，３４ｂとが備えられており、コモンパターン３５は導電部のみからなっている。これらの導電部３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａおよびコモンパターン３５は前述したように互いにつながり、電気的に導通する一枚のりん青銅板からなり、前記導電部２２ｐを構成している。また、絶縁部３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ，３４ｂによりＰＢＴ樹脂製の前記絶縁部２２ｑが構成されている。
【００３０】
摺動子保持体２３は、図３および図４に示すように、その外形が軸受け２１の基部２１ａと同様の略矩形状をした板状部材である。この摺動子保持体２３の中央部には、内径がコード板２２の第４の突出部２２ｉの外径よりわずかに大きくかつ、第３の突出部２２ｇの外径よりも小さな円形孔２３ａが形成されており、この円形孔２３ａの両脇には、略矩形状をした貫通する矩形孔２３ｂ，２３ｃが設けられ、さらに、後述する端子が導出される辺と反対側の辺には、切り欠き２３ｄが形成されている。また、エンコーダを組み立てたとき、軸受け２１と当接する摺動子保持体２３の面２３ｅより幾分凹んだ円形状の凹部２３ｆが摺動子保持体２３に形成されており、この凹部２３ｆは円形孔２３ａと同じ中心を有し、コード板２２の板部２２ａより若干大きな径をなして、板部２２ａとの接触を防止している。
【００３１】
この摺動子保持体２３には、コードパターン３１，３２，３３とそれぞれ摺接する第１の摺動子４１，第２の摺動子４２，第３の摺動子４３と、第４のコードパターン３４と摺接する第４の摺動子４４，第５の摺動子４５と、コモンパターン３５と摺接する第６の摺動子４６，第７の摺動子４７とが保持されている。そして、第１から第５の摺動子４１〜４５は、摺動子保持体２３の内部で互いに電気的に独立した端子５１〜５５にそれぞれ接続されており、第６の摺動子４６と第７の摺動子４７は、摺動子保持体２３内部でつながって端子５６に接続されている。また、クリックばね２３ｇも摺動子保持体２３に保持されており、このクリックばね２３ｇの中央部には、コード板２２のクリック凹凸部２２ｒと係脱するクリック突起２３ｈが形成されている。なお、第１の摺動子４１，第４の摺動子４４および第６の摺動子４６は矩形孔２３ｂ内に、第２の摺動子４２，第３の摺動子４３および第７の摺動子４７は矩形孔２３ｃ内に設けられており、第５の摺動子４５とクリックばね２３ｇは切り欠き２３ｄ内に位置している。このように、円形孔２３ａを中心として対称な位置にある矩形孔２３ｂと矩形孔２３ｃ内に摺動子を振り分けたのは、摺動子を片側だけに設けた場合の種々の不具合、すなわち、摺動子間隔が狭くなり、隣接する摺動子同士が接触するおそれや各摺動子の幅が狭くなって摺動子の強度が弱くなり、コード板に対して適切な接点圧が得られない等の問題が生じ、これらの問題が生じないようにすると、エンコーダの外形が大ききなってしまう等の不具合を解消するためである。また、摺動子４１，４２，４３，４６，４７のコード板２２との接触点は、組み立てられた状態において、円形孔２３ａの中心を通る一直線上に並ぶが、第４の摺動子４４は他の摺動子より長く形成して、同じ第４のコードパターン３４上を摺動する第５の摺動子４５との位相差に対応した角度ずれを確保している。本実施例において、この位相差はコード板２２の回転角度にして８０度（基準値）となるように設定されているが、この点についてはより詳しく後で説明する。なお、２３ｉは、軸受け２１に設けられた図示しない穴に挿入され、軸受け２１と摺動子保持体２３との位置決めを行うための突起であり、２３ｊは、背面ケース２４に設けられた図示しない穴に挿入される位置決めおよび仮止め用の突起である。
【００３２】
摺動子保持体２３は、コード板２２と同様、金型により所望の形状に抜き加工されたフープ状の一枚の銀メッキが施されたりん青銅板にＰＢＴ樹脂をインサート成形して前述したような形状に形成されており、この時点においては、各摺動子４１〜４７、各端子５１〜５６およびクリックばね２３ｇは互いに接続されている。そして、このインサート成形の後、曲げ加工の妨げとなる部分２３ｋ等も含めた切断加工が行われ、その後、金型による曲げ加工、すなわち、端子５１〜５６をＬ字状に曲げる加工、クリックばね２３ｇにクリック突起２３ｈを設ける加工および摺動子を図４に示すように折り曲げるとともにコード面２２ｎと接する突起（接点４３ａ等）を設けるプレス加工等が行われ、最後に、個々の摺動子保持体２３をフープより切り放す切断加工が行われる。このように摺動子保持体２３は製造されるため、各摺動子４１〜４７の摺動子保持体２３（円形孔２３ａ）に対する位置精度は高く、対応するコードパターンに問題となるようなトラックずれを起こして摺動するようなことはなく、また、同一の第４のコードパターン３４上を摺動する第４の摺動子４４と第５の摺動子４５との位相差（ずれ角度）を確実に得ることができる。なお、実際に摺動移動（回転移動）する部材は、摺動子ではなく、コード板２２である。
【００３３】
背面ケース２４は、軸受け２１の基部２１ａとほぼ同様の外形寸法を有する略直方体形状をしており、その中央部には、前述したようにスイッチ体２５が収納されている。このスイッチ体２５は、銀メッキをしたりん青銅からなる固定接点２５ａ、可動接点２５ｂおよびドーム状のゴム材からなる押圧体２５ｃにより構成されており、この押圧体２５ｃは、背面ケース２４の一面より露出して保持されている。そして、固定接点２５ａは端子２５ｄにより外部に導出されており、同様に、可動接点２５ｂも図示しない端子により外部に導出されている。
【００３４】
次に、前述した各部材が組み立てられた状態における各部材の位置関係と動作について説明する。
【００３５】
図１に示すように、背面ケース２４、摺動子保持体２３、軸受け２１は、突起２３ｉ、２３ｊにより位置決めされて、この順に重ね合わされており、これらは前述したように、図示しない金属製の取付板により一体化されている。コード板２２は、軸受け２１に形成された収納部２１ｆに収納されており、第２の突出部２２ｆが軸受け２１の円筒部２１ｃの内部に、第４の突出部２２ｉが摺動子保持体２３の円形孔２３ａにそれぞれ挿通されいる。そして、円筒部２１ｃと円形孔２３ａがそれぞれ第２の突出部２２ｆと第４の突出部２２ｉに対する軸受けとして機能し、コード板２２が回転可能に軸支されている。また、コード板２２の軸方向の移動は、軸受け２１の壁２１ｂと摺動子保持体２３との間に位置する第１の突出部２２ｄと第３の突出部２２ｇとにより規制されている。
【００３６】
組み立てられた状態において、摺動子保持体２３に保持された第１ないし第３の摺動子４１，４２，４３は、それぞれコードパターン３１，３２，３３と接触し、第４と第５の摺動子４４，４５は、前述したように角度をずらして第４のコードパターン３４と接触し、第６と第７の摺動子４６，４７は、いずれもコモンパターン３５と接触している。その際、組み込み前に、図４の矢印イで示す位置にある第３の摺動子４３は、矢印ロの位置にそのばね性により弾性変形して、第３のコードパターン３３と弾接しており、同様に、他の摺動子も対応するコードパターンおよびコモンパターンと弾接している。そして、コード板２２が回転すると、各摺動子と各コードパターンおよびコモンパターンとが摺動し、第１ないし第５の摺動子４１〜４５とそれぞれ導通する端子５１〜５５より５ビットのコード信号を得ることができる。また、ばね性を有するクリック突起２３ｈは、クリック凹凸部２２ｒと係脱し、クリック凹凸部２２ｒの凹部にクリック突起２３ｈが位置する所でコード板２２の回転が止まりやすくなっている。なお、クリック凹凸部２２ｒの凹部は、５ビットからなるコードが変化する角度と同じ１０度毎に設けられており、コード信号が安定して得られるように、コードが変化する角度とクリック凹凸部２２ｒの凹部とは５度ずれている。また、環状突起２２ｍは、コード板２２の板部２２ａの強度を高めるために設けられているものであり、軸受け２１の壁２１ｂと当接している。なお、コモンパターン３５と接触する摺動子を第６と第７の摺動子４６，４７の２本としているのは、コモンパターン３５と摺動子との接触信頼性を向上させるためである。
【００３７】
回転軸２０の先端部２０ｂおよび中央部２０ｃは、軸受け２１の小径部２１ｅより軸受け２１の外部に露出しており、ストッパ部２０ｄが小径部２１ｅに当接して、回転軸２０が軸受け２１から抜けないようになっている。また、回転軸２０の係合部２０ｆとコード板２２の被係合部２２ｋとは、前述したように、いずれも断面小判状をして回転軸２０の回転方向において係合しており、回転軸２０の回転によりコード板２２も回転するように構成されている。さらに、回転軸２０のスイッチ押圧部２０ｇは、コード板２２の貫通孔２２ｂに挿通されて、スイッチ体２５の押圧体２５ｃと対向しており、回転軸２０の軸方向の移動により押圧体２５ｃを押圧可能となっている。すなわち、回転軸２０を図１の右側より左方向に押し込むと、スイッチ押圧部２０ｇがドーム状の押圧体２５ｃの弾性力に抗して押圧体２５ｃを押圧し、さらに押圧体２５ｃが可動接点２５ｂをそのばね力に抗して固定接点２５ａ側に押し込み、可動接点２５ｂと固定接点２５ａとの導通がなされる。そして、回転軸２０の押圧力を解除すると、押圧体２５ｃの弾性力（復帰力）により、回転軸２０が図１に示す位置まで押し戻される。なお、回転軸２０を図１の左方向にある程度押し込むと、第２の突出部２２ｆとストッパ部２０ｄとが当接して回転軸２０の移動が停止するようになっており、これにより、スイッチ押圧部２０ｇが必要以上に押圧体２５ｃを押し、スイッチ体２５を破壊するのを防止している。
【００３８】
次に、この一実施例のエンコーダより得られるコードについて主に図５および図６に基づいて説明する。
【００３９】
前述したように、回転軸２０を回転させると、この回転軸２０に連動してコード板２２も回転し、固定されている摺動子４１〜４７に対して、コード面２２ｎが摺動移動するが、本実施例においては、回転軸２０の全回転角度は、３１０度に規制されており、それ以上回転しないように、図示しないストッパ機構が設けられている。そして、端子５１〜５５より得られるコードは１０度を１ステップとして、１０度毎に変化し、全部で３２個のコード、換言すれば、１０度毎に３２個の絶対位置角度（回転軸２０の回転位置）を検出することができる。
【００４０】
図６において、ポジションとは、回転軸２０を図１の右側より見て反時計方向に回しきった末端から時計方向に回転させた位置を示している。すなわち、ポジション０は回転軸２０を反時計方向に回しきった末端の位置、ポジション１はこの末端から時計方向に回転軸２０が１０度（１ステップ）回転した位置、ポジション２は末端から同方向に回転軸２０が２０度（２ステップ）回転した位置を表し、以下同様で、ポジション３１は反時計方向の末端から回転軸２０を３１０度（３１ステップ）回転した位置となる時計方向における末端の位置を表している。これらの各ポジションにおいて、クリック突起２３ｈはクリック凹凸部２２ｒの凹部と係合している。また、図６の出力コードとは、各ポジションにおいて端子５１〜５５より得られる５ビットからなるコードであり、各ビットとも符号０は対応する摺動子が絶縁部と接触しているオフ状態を表し、符号１は対応する摺動子が導電部と接触しているオン状態を表している。例えば、ポジション０では、１１０００という出力コードが得られ、５ビット目（ビット５）に対応する第５の摺動子４５と４ビット目（ビット４）に対応する第４の摺動子４４がいずれも導電部３４ａと接触し、下位３ビットに対応する第３ないし第１の摺動子４３，４２，４１はそれぞれ絶縁部３３ｂ，３２ｂ，３１ｂと接触している。なお、図６における１０進表示の欄は、出力コードをグレイコードとして見た場合の各コードの１０進数表示であり、本実施例のコード体系は同図から明らかなように、５ビットのグレイコードを２等分し、前半の１６個のコードと後半の１６個のコードとを入れ換えたような変則的なグレイコード体系をしている。
【００４１】
図５において、６１は第１の摺動子４１の第１のコードパターン３１上における摺動軌跡（範囲）を示す想像線であり、回転軸２０を図１の右側より見て反時計方向の末端から時計方向に回転させると、第１の摺動子４１は、Ｃ点からＤ点まで第１のコードパターン３１上を相対的に摺動する。すなわち、回転軸２０の反時計方向における末端の位置（ポジション０）であるＣ点では、第１の摺動子４１は絶縁部３１ｂと接触しており、この末端からクリック突起２３ｈが次のクリック凹凸部２２ｒの凹部と係合する位置まで１０度（１ステップ）回転軸２０を時計方向に回転させた位置（ポジション１）においては、第１の摺動子４１は導電部３１ａと接触し、端子５１と端子５６とが電気的に導通する。この位置よりさらに、１ステップ（１０度）回転軸２０を同方向に回転させた位置（ポジション２）においても、第１の摺動子４１は導電部３１ａ上にあり、さらに、１ステップ回転させた位置（ポジション３）で、第１の摺動子４１は再び、絶縁部３１ｂと接触し、端子５１と端子５６との導通が断たれる。そして、回転軸２０を時計方向に回しきったＤ点（ポジション３１）においても、第１の摺動子４１は絶縁部３１ｂと接触している。以上のように、回転軸２０の回転とともに１ビット目（最下位ビット）の信号を得る第１の摺動子４１の接触対象は変化し、図６に示すように、第１の摺動子４１の各位置における第１のコードパターン３１上の接触対象は、２ステップ（２０度）毎に、導電部３１ａと絶縁部３１ｂとを繰り返す。
【００４２】
６２は第２の摺動子４２の第２のコードパターン３２上における摺動軌跡を示す想像線であり、回転軸２０を同様に、時計方向に回転させると、第２の摺動子４２は、Ｅ点からＦ点まで第２のコードパターン３２上を相対的に摺動し、両末端であるＥ点，Ｆ点では、絶縁部３２ｂと接触している。この２ビット目の信号を得る第２の摺動子４２は、図６に示すように、Ｅ点から２ステップ（２０度）回転軸２０を回転させた位置（ポジション２）で、導電部３２ａと接触し、端子５２と端子５６とが電気的に導通し、ここから４ステップ（４０度）毎に、導電部３２ａと絶縁部３２ｂとの接触を繰り返す。
【００４３】
同様に、第３の摺動子４３は、第３のコードパターン３３上を想像線として示した摺動軌跡６３のように、Ｇ点からＨ点まで相対的に摺動移動し、回転軸２０の回転の両末端であるＧ点，Ｈ点では、絶縁部３３ｂと接触して、端子５３と端子５６との電気的導通は断たれている。そして、３ビット目の信号を得るこの第３の摺動子４３は、図６に示すように、Ｇ点から４ステップ（４０度）回転軸２０を回転させた位置（ポジション４）で、導電部３３ａと接触し、端子５３と端子５６とが導通し、ここから８ステップ（８０度）毎に、導電部３３ａと絶縁部３３ｂとの接触を繰り返す。
【００４４】
６４は第４の摺動子４４および第５の摺動子４５の第４のコードパターン３４上における摺動軌跡を示す想像線であり、回転軸２０を同様に、時計方向に回転させると、第４の摺動子４４は、図５における時計回りにＩ点からＪ点まで第４のコードパターン３４上を相対的に摺動し、第５の摺動子４５は、Ｋ点からＬ点まで同じく第４のコードパターン３４上を相対的に摺動する。４ビット目の第４の摺動子４４に対する回転軸２０の回転の両末端であるＩ点およびＪ点では、第４の摺動子４４は、導電部３４ａと接触し、端子５４と端子５６とが電気的に導通している。そして、図６に示すように、第４の摺動子４４は、Ｉ点から８ステップ（８０度）回転軸２０を回転させた位置（ポジション８）で、絶縁部３４ｂと接触し、端子５４と端子５６との導通が断たれ、ここから絶縁部３４ｂと接触するオフ状態が１５ステップ続き、１６ステップ（１６０度）回転軸２０を回転させた位置（ポジション２４）で、再度導電部３４ａと接触するようになり、このオン状態がＪ点まで続く。また、５ビット目（最上位ビット）の第５の摺動子４５に対する回転軸２０の反時計方向における末端の位置であるＫ点において、第５の摺動子４５は導電部３４ａと接触し、端子５５と端子５６とが電気的に導通しており、このオン状態が、図６に示すように１５ステップ続く。そして、Ｋ点から回転軸２０を時計方向に１６ステップ（１６０度）回転させた位置（ポジション１６）で、第５の摺動子４５は絶縁部３４ｂと接触し、端子５５と端子５６との導通が断たれ、このオフ状態が回転軸２０の時計方向における末端のＬ点まで続く。
【００４５】
なお、以上の説明では、Ｋ点から時計方向に１６０度回転した点で、第５の摺動子４５の接触対象が導電部３４ａから絶縁部３４ｂに変化するように記載したが、正確には、１５５度（基準値）の位置で接触対象が変化するように第４のコードパターン３４は形成されている。しかし、この１５５度の位置では、クリック突起２３ｈがクリック凹凸部２２ｒの凸部に乗り上げており、通常の回転軸２０の回転操作では、この凸部でクリック突起２３ｈすなわちコード板２２の回転が止まることはなく、凸部よりさらに５度回転した凹部でクリック突起２３ｈが係合し、コード板２２が安定して停止する。このように第５の摺動子４５の接触対象がクリック凹凸部２２ｒの凸部で変化するようコード板２２を形成しているのは、１５５度の位置は、第４のコードパターン３４が導電部３４ａから絶縁部３４ｂに変化する位置であるため、仮に、この付近で第５の摺動子４５が停止すると接触対象が導電部３４ａになったり絶縁部３４ｂになったりし、第５の摺動子４５と導通する端子５５より得られる５ビット目の信号が不安定になるのを防止するためである。
【００４６】
同様に、第４の摺動子４４が第４のコードパターン３４上を相対的に摺動し、接触対象が導電部３４ａから絶縁部３４ｂに変化する点は、Ｉ点から時計方向に設計上の基準値で７５度回転した点であり、再び導電部３４ａが接触対象となるのは、Ｉ点から時計方向に２３５度（基準値）回転した位置であり、絶縁部３４ｂが形成されている実際の角度は、両角度の差すなわち１６０度（基準値）となっている。そして、前述したＩ点から７５度と２３５度の接触対象が変化するそれぞれの点においても、クリック凹凸部２２ｒの凸部にクリック突起２３ｈが位置しているため、これらの点では、コード板２２の回転が停止しにくいようになっている。
【００４７】
また、第１のコードパターン３１ないし第３のコードパターン３３においても同様に、各摺動子４１〜４３の接触対象が導電部から絶縁部あるいは絶縁部から導電部に変化する角度とクリック凹凸部２２ｒの凸部とは一致しており、クリック凹凸部２２ｒの凹部とは５度ずれている。したがって、端子５１〜５５より得られるコード信号が変化する位置においては、必ずクリック凹凸部２２ｒの凸部にクリック突起２３ｈが乗り上げた状態となるため、この位置では、コード板２２の回転は停止しにくく、この位置より５度ずれたクリック凹凸部２２ｒの凹部にクリック突起２３ｈが係合した位置で、コード板２２が停止するようになり、ふらつかないコード信号を安定して得ることができる。なお、摺動子の接触対象が変化する位置とクリック凹凸部２２ｒの凹部の位置とのずれ角度を５度としているのは、本実施例において、クリック凹凸部２２ｒの凸部（凹部）を１０度毎に繰り返すようにコード板２２に設け、回転軸２０の１ステップに相当する角度を１０度に設定していることによる。すなわち、このずれ角度を１ステップ角度の半分とすれば、摺動子の接触対象が変化する位置とクリック凹凸部２２ｒの凹部とを最も離すことができ、よって、クリック突起２３ｈがクリック凹凸部２２ｒに係合して停止する位置で、各摺動子が対応する各コードパターンの導電部と絶縁部との境界部分に接触することなく、余裕をもって安定したコード信号を得ることができるようにするためであるが、必ずしも５度である必要はなく、２度〜８度程度であってもよい。
【００４８】
以上説明したように、１ビット目から５ビット目の各ビットの信号は、それぞれ端子５１〜５５より得ることができる。すなわち、摺動子４１〜４５が相対的に摺動する第１ないし第４のコードパターン３１〜３４の導電部３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａは、前述したように、コモンパターン３５と一体のりん青銅板からなり、互いに導通している。そして、このコモンパターン３５上を端子５６と一体に形成されたりん青銅からなる第６と第７の摺動子４６，４７が常に接触して摺動するようになっているため、各コードパターンの導電部３１ａ〜３４ａと端子５６とも、常に電気的に導通する。したがって、第１の摺動子４１が第１のコードパターン３１上を相対的に摺動して、導電部３１ａに接触すると、第１の摺動子４１と一体の端子５１と端子５６とが電気的に導通し、絶縁部３１ｂに接触すると、端子５１と端子５６との導通が断たれる。言い換えれば、端子５１と端子５６との間に設けられたスイッチ手段が、回転軸２０の回転角度に応じてオン／オフする。２ビット目から５ビット目も同様に、端子５２〜端子５５と各ビットに共通な端子５６との間のスイッチ手段がオン／オフし、端子５１〜５５より５ビットの信号を得ることができる。
【００４９】
この５ビットからなるコード信号（出力コード）の検出方法は、従来例で説明したものと同様であるため、詳細な説明は省略するが、概略、次のようである。各ビットに共通な端子５６は接地されており、端子５１ないし端子５５は、例えば１０ｋΩ程度のプルアップ抵抗をそれぞれ介して、例えば５Ｖの電源電圧Ｖｃｃに接続され、各端子５１〜５５と各プルアップ抵抗との接続点は、それぞれ、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）の５つの入力ポートに接続されている。そして、スイッチ手段のオン／オフの状態に対応する各端子５１〜５５と各プルアップ抵抗との接続点の電圧レベルのＬ（０Ｖ）／Ｈ（５Ｖ）がマイクロプロセッサに供給され、マイクロプロセッサがこの電圧レベルのパターンにより回転軸２０の回転位置（図６におけるポジション）を検出している。
【００５０】
なお、本実施例のエンコーダには、前述したようにスイッチ体２５が備えられており、このスイッチ体２５の信号もマイクロプロセッサに入力されており、回転軸２０の回転角度とスイッチ体２５のオン／オフにより各種の制御をマイクロプロセッサに指示可能である。このエンコーダの使用例として、車載用のエアコン（空調機）の操作つまみにこの一実施例のエンコーダを採用した場合について簡単に説明する。最近の車載用のエアコンには、車内の温度を設定温度に合わせるように制御するオートエアコンと呼ばれるようなものがある。このエアコンには、温度を表示するＬＣＤ等のディスプレイや所望の温度に設定するための操作つまみ等が備えられている。そして、通常は、ディスプレイには、操作つまみで設定した温度が表示されており、操作つまみを左右に回転させることにより、設定温度が変更できる。また、この操作つまみを押圧して、前記スイッチ体２５をオンするとディスプレイに現在の車内の温度が表示され、操作者は設定温度との差を知ることができる。なお、温度制御やディスプレイ表示の切り換えは、この一実施例におけるエンコーダの出力信号が入力される前記マイクロプロセッサが行っており、入力される信号に応じて、エアコン本体やディスプレイの駆動回路を制御しているが、詳細な説明は省略する。
【００５１】
なお、本実施例のエンコーダが用いられる前述したエアコンは、操作つまみの中央付近すなわちコード板２２を全回転角度の半分程度回転させた位置で、設定温度が２２度程度の適温となるように構成されている。そして、コード板２２の中央付近であるポジション１６では、第１ないし第５の摺動子４１〜４５がそれぞれ絶縁部と接触し、０００００という出力コードが得られる。このように操作つまみの中央付近で出力コードが０００００となる変則的なグレイコード体系を本実施例のエンコーダがとっているので、エンコーダの端子５６を接地するための配線や端子５１〜５５とマイクロプロセッサとの間の配線等の断線、あるいはその他の何らかの理由で、５ビットの信号がマイクロプロセッサの入力ポートに正確に入力されない事態が発生し、各ビットがオフ状態となってしまっても、マイクロプロセッサの各入力ポートの電圧レベルはＨとなり、これにより車内の温度が２２度程度の適温となるように制御される。
【００５２】
次に、この一実施例における４ビット目と５ビット目の位相差について説明する。図６に示すように、４ビット目の符号は、ポジション０からポジション７までは１であり、ポジション８で０となり、この状態がポジション２３まで続き、ポジション２４からポジション３１までは再び１となる。他方、５ビット目の符号は、ポジション０からポジション１５までが１であり、ポジション１６からポジション３１までは０となっており、５ビット目の符号の変化は、４ビット目のものと８ポジション分（８ステップ分）ずれている。このずれ量が位相差であり、この位相差は回転軸２０の回転角度で８０度に相当する。したがって、第４のコードパターン３４と第４の摺動子４４との接触点および第５の摺動子４５との接触点の角度がこの位相差に相当する８０度となるように両摺動子４４，４５は摺動子保持体２３に保持されている。換言すれば、４ビット目と５ビット目に共通な導電部３４ａと絶縁部３４ｂのうち、いずれのビットに対応する摺動子４４，４５に対しても連続して摺動する方の接触対象の部材（本実施例では絶縁部３４ｂ）が形成されている角度（１６０度）の半分の角度分ずらして同一の第４のコードパターン３４に接触するように摺動子４４，４５を配置することにより、所望の位相差を有する信号を得ることができる。なお、本実施例においては、導電部３４ａは５ビット目の第５の摺動子４５に対して連続的に摺動するが、４ビット目の第４の摺動子４４に対しては途中に絶縁部３４ｂが入り、連続的に摺動せず、他方、絶縁部３４ｂは第４の摺動子４４，第５の摺動子４５とも連続して摺動するため、絶縁部３４ｂの形成角度１６０度の半分の角度８０度が位相差に相当しているが、絶縁部３４ｂと導電部３４ａとの形成領域を逆に設けても３２個のコードを得ることはでき、この場合には、導電部の形成角度の半分の角度が位相差になる。すなわち、同一のコードパターン上を相対的に摺動する２つの摺動子の配置角度は、前述したように、この２つの摺動子に摺動する導電部と絶縁部のうち、いずれの摺動子に対しても連続して摺動する方の接触対象の部材の形成角度の半分として定義できる。そして、エンコーダがグレイコードを出力するものの場合には、この２つの摺動子は上位２ビットを得るものとなる。
【００５３】
以上、詳細に説明したように、本発明の一実施例にあっては、４ビット目と５ビット目のコードパターン３４を共通とし、この共通の第４のコードパターン３４に接触し相対的に回転する第４の摺動子４４と第５の摺動子４５との接触角度をずらすことにより位相差を有する上位２ビットの信号を得ているので、５ビットからなるコードを得るのに必要なコードパターンが４本ですみ、エンコーダの外形を小型化することができる。
【００５４】
また、最外周の第１のコードパターン３１を最も多くの導電部３１ａと絶縁部３１ｂとが交互に設けられ、コード板２２の回転に応じて最も頻繁にビット信号が変化する最下位ビットの信号を得るものとしたので、各導電部３１ａおよび各絶縁部３１ｂの周方向における長さを長くでき、インサート成形されるりん青銅板の外形加工のばらつきや第１の摺動子４１の寸法のばらつき、あるいはコード板２２と摺動子保持体２３との位置ずれ等を最外周の第１のコードパターン３１については、ある程度吸収することができる。したがって、りん青銅板を外形加工する金型の第１のコードパターン３１に対応する部分の精度（金型の加工精度）は、第１のコードパターン３１を内周に形成する場合に比べて要求されず、金型の精度が要求される箇所を減らすことができるため、金型の製造コストを抑えることができ、よってエンコーダの低コスト化が可能となる。
【００５５】
さらに、この一実施例では、摺動子４１〜４７を保持する摺動子保持体２３の円形孔２３ａにコードパターン３１〜３４およびコモンパターン３５が形成されたコード板２２の第４の突出部２２ｉを挿通させるとともに、このコード板２２の貫通孔２２ｂ（被係合部２２ｋ）に回転軸２０を挿通させてスプライン結合する構成とした。このように、回転軸２０とは別部材のコード板２２を摺動子保持体２３によって回転可能に軸支しているので、エンコーダの筐体への取付状態が悪く、回転軸２０に例えばその軸線と垂直方向の不所望な力が働いて回転軸２０が操作されても、摺動子４１〜４７とコードパターン３１〜３４およびコモンパターン３５とは精度よく位置決めされ、摺動子が対応するコードパターン上をほとんどトラックずれを起こすことなく相対的に摺動し、よって、コード板２２の１０度毎の回転により異なる出力コードを確実に得ることができ、さらに、上位２ビットのビット信号の位相差をより正確なものとすることができるとともに、回転軸２０を軸方向に移動させてエンコーダの後部に位置するスイッチ体２５を操作する構成をとることが可能となる。なお、本実施例のエンコーダは、回転軸２０を押圧したときにオンとなるスイッチ体２５を備えているため、第４の突出部２２ｉを回転自在に軸支する円形孔２３ａを貫通孔としたが、本発明はこれに限られず、スイッチ体を有しないエンコーダの場合には、円形孔２３ａの代わりに内形が円形の凹部とすることもでき、さらに、本実施例とは逆に、摺動子保持体に円柱状の突起を設け、この突起を軸支する円形孔または凹部をコード板に設けることにより、コード板を回転可能とすることもできる。
【００５６】
また、コード板２２は、前述したように、導電部３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａおよびコモンパターン３５を残して、所望のコードが得られるように金型により抜き加工を行った一枚のりん青銅板にＰＢＴ樹脂によりインサート成形を行って形成されているので、各コードパターンの各導電部３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａおよびコモンパターン３５相互の導通が確実に得られ、これらの導通が断たれることはない。さらに、この一実施例のコード板２２は、前記インサート成形時に、コード面２２ｎの周囲のクリック凹凸部２２ｒを形成しているので、出力コードが変化する角度とクリック凹凸部２２ｒの凹部との５度のずれ角度は金型の精度で得ることができるため、クリック突起２３ｈがクリック凹凸部２２ｒの凹部と係合してコード板２２の回転が停止する位置において、安定した出力コードを得ることができ、エンコーダの信頼性は高いものとなる。
【００５７】
なお、上述した本発明の一実施例では、５ビットのグレイコードを２等分し、前半の１６個のコードと後半の１６個のコードとを入れ換えたような変則的なグレイコード体系をしたもので説明したが、本発明はこれに限られず、コードが０００００から始まる本来のグレイコードを得るものであってもよく、また、グレイコードでなくても、コード板の回転により位相差をともなってビット信号が変化する少なくとも２つのビットを含む複数ビットからなるコード体系をしたアブソリュートタイプのロータリエンコーダに適用可能である。
【００５８】
また、この一実施例のコード板２２の全回転角度は３１０度で、それ以上回転しないように、ストッパ機構が設けられているが、ストッパ機構がなくエンドレスでコード板が回転するエンコーダに本発明を適用してもよい。
【００５９】
さらに、この一実施例では、コード板２２のコード面２２ｎを抜き加工を行った一枚のりん青銅板にＰＢＴ樹脂によりインサート成形を行って形成しているが、本発明はこれに限られず、従来の技術で説明したようにコード板に導電性のインクを所定の形状に印刷することによりコード面（コードパターン）を形成してもよい。この場合にも、最外周のコードパターンを最も頻繁にビット信号が変化する例えば最下位ビットに対応するものとするのが望ましい。すなわち、内周に最も頻繁にビット信号が変化するビットに対応するコードパターンを形成すると、短い長さのトラックに多くの導電部を印刷形成しなけらばならず、コードパターン上の導電部と絶縁部との間隔が狭くなり、印刷ずれや印刷のにじみ等により所望の間隔が得られず、最悪の場合には、隣あう導電部同士がつながってしまう等の不具合が発生して、コード板の歩留りが悪くなり、エンコーダのコストが高くなる。しかし、最も頻繁にビット信号が変化するビットのコードパターンを最外周に形成した場合には、このコードパターン上の導電部や絶縁部の周方向長さをコードパターンの半径に比例して長くすることができるため、印刷ずれや印刷のにじみに対して余裕ができ、コード板の歩留りがよくなって、エンコーダの低コスト化をはかることができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載した発明によれば、コードパターンの１つは、最上位とその１つ下位のビット信号の出力に共用され、この共用されるコードパターンには、最上位の摺動子と最上位より１つ下位の摺動子がコード板の回転方向にずらして摺接させ、また共用されるコードパターン上を相対的に摺動する２本の摺動子の配置角度は、この２本の摺動子が摺動する導電部と絶縁部のうち、何れの摺動子に対しても連続して摺動する方の接触対象の部材の形成角度の半分とし、グレーコードを得るようにしたため、１つのコードパターンで位相差をもった少なくとも２つのビット分の信号を得ることができ、少なくとも１ビット分のコードパターンを減らすことができるため、その分グレーコードを得るようにしたロータリエンコーダの小型化が可能となる。
【００６１】
また、請求項２に記載の発明では、最外周のコードパターンをコード板の回転によって最も頻繁にビット信号が変化するビットに対応するものとしたので、このコードパターン上の導電部と絶縁部の周方向長さをある程度長くすることができ、摺動子が相対的に摺動する導電部あるいは絶縁部の長さに多少ばらつきが発生しても、そのばらつきをコード板の回転角度に換算した場合の影響は、内周に最も頻繁に信号が変化するビットのコードパターンを設けた場合に比べて小さなものとなる。したがって、エンコーダの分解能が高くなり、１コードあたりの角度が小さくなっても、最も頻繁に信号が変化するビットのコードパターンの形成精度は、このコードパターンを内周に形成する場合に比べて要求されず、また、最外周のコードパターン上の導電部や絶縁部の周方向長さもコードパターンの半径に比例してある程度得られることから、このコードパターンの形成は容易となり、よって、エンコーダのコストを抑えることができる。
【００６２】
さらに、請求項３に記載の発明においては、共通のコードパターン上を相対的に摺動する少なくとも２本の摺動子が保持される摺動子保持体とコード板とのいずれか一方に突起、いずれか他方にこの突起を回転自在に軸支する孔または凹部を設けたので、突起と孔または凹部とが軸と軸受けとして機能し、摺動子保持体とコード板とが精度よく位置決めされるため、コード板を回転させたときに位相差をともなってビット信号が変化する少なくとも２つのビットのビット信号の位相差をより正確なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係わる５ビットのロータリエンコーダの断面図である。
【図２】図１のロータリエンコーダに備えられるコード板の正面図である。
【図３】図１のロータリエンコーダに備えられる摺動子保持体の正面図である。
【図４】図３に示す摺動子保持体の右側面図である。
【図５】図２のコード板上に各摺動子の摺動軌跡を示した説明図である。
【図６】図１に示すロータリエンコーダの回転軸の回転位置と出力コードとを一覧に表した説明図である。
【図７】従来のロータリエンコーダのコード板を直線的に引き伸ばして示した４ビットのエンコーダの説明図である。
【図８】図７に示すエンコーダの出力信号を得るための回路図である。
【符号の説明】
２０ 回転軸
２２ コード板
２２ｉ 第４の突出部（突起）
２３ 摺動子保持体
２３ａ 円形孔（孔または凹部）
３１〜３４ コードパターン
３５ コモンパターン
４１〜４７ 摺動子
Claims (3)
- 回転可能に保持されるコード板の回転角度位置を、複数のビットの信号を得ることによって検知するアブソリュートタイプのロータリエンコーダであって、前記複数のビット信号の出力はグレーコードであり、前記コード板上の同心円状で半径方向の異なる位置に設けられた複数のコードパターンに複数の摺動子が摺動することによって出力され、前記コードパターンは、円周方向に交互に設けられた導電部と絶縁部からなり、隣り合うポジション毎に１つのビットに相当する異なる信号が出力され、最下位のビットは２ポジション毎に信号の切替が行われ、前記コードパターンの１つは、最上位とその１つ下位のビット信号の出力に共用され、この共用される前記コードパターンには、最上位の前記摺動子と前記最上位より１つ下位の前記摺動子が前記コード板の回転方向にずらして摺接させ、また共用される前記コードパターン上を相対的に摺動する２本の前記摺動子の配置角度は、この２本の前記摺動子が摺動する前記導電部と前記絶縁部のうち、何れの前記摺動子に対しても連続して摺動する方の接触対象の部材の形成角度の半分とし、グレーコードを得るようにしたことを特徴とするロータリエンコーダ。
- 前記コード板に形成された前記複数のコードパターンの最外周のコードパターンを前記コード板の回転によって最も頻繁にビット信号が変化するビットに対応するものとしたことを特徴とする請求項１記載のロータリエンコーダ。
- 前記少なくとも２本の摺動子を同一の摺動子保持体に保持させ、この摺動子保持体と前記コード板とのいずれか一方に突起を設け、いずれか他方にこの突起を回転自在に軸支する孔または凹部を設けたことを特徴とする請求項１記載のロータリエンコーダ。
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP14530795A JP3822922B2 (ja) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | ロータリエンコーダ |
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-
1995
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