JP3988242B2 - インクリメンタル式回転操作型エンコーダ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてオーディオ・ビデオ機器等の音量調整およびタイマー調整用等に使用されるインクリメンタル式回転操作型エンコーダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のインクリメンタル式回転操作型エンコーダについて、所定の位相差を有する２相のパルス出力を得ることができるものを例として図４〜図６を用いて説明する。
【０００３】
図４は従来のインクリメンタル式回転操作型エンコーダの正面断面図、図５は同分解斜視図であり、同図において、１は操作部となる軸部１Ａと一体形成されたフランジ部１Ｂを下方に備えた成形樹脂製の操作軸で、フランジ部１Ｂが成形樹脂製のケース２の凹部内に収容されて、フランジ部１Ｂの下面中央に設けた位置決め凸部１Ｃがケース２に設けた中心孔部２Ａに回転可能に保持されると共に、上方の軸部１Ａがケース２の開口部を塞ぐように配設された軸受３の円形貫通孔３Ａに挿通保持されることにより回転可能に装着されている。
【０００４】
そして、ケース２にインサート成形等により固定された弾性金属薄板からなる端子一体型刷子５の弾性アーム５Ａ先端に設けた接点部５Ｂ（５Ｂ１〜５Ｂ３）が、図６の平面図に示すように、上記フランジ部１Ｂ下面に固着された回転接点板４上に弾接すると共に、端子一体型刷子５の端子部５Ｃがケース２の側方から外方に突出している。
【０００５】
この端子一体型刷子５の弾性アーム５Ａおよび接点部５Ｂは、ケース２に端子一体型刷子５をインサート成形により固定した後に、ケース２の窓部２Ｂを介して金型により折り曲げ形成されたものであり、その窓部２Ｂを塞ぐためにケース２の下方に覆い板６が固着されて、回転接点板４と端子一体型刷子５の接点部５Ｂにより構成される接点部分への塵埃等の侵入を防止している。
【０００６】
次に、上記接点部分の構成について図６の平面図を用いて説明すると、回転接点板４は、中央に設けた円形導電部４Ａおよびそこから放射状に伸びた導電桟部４Ｂ並びに導電桟部４Ｂ間の樹脂が充填された絶縁部４Ｃにより構成されており、操作軸１の回転操作による回転接点板４の回転に伴って、ケース２に固定されている３つの端子一体型刷子５の径方向に並べて配された接点部５Ｂ１〜５Ｂ３の内、１つのリモコン用の接点部５Ｂ１は円形導電部４Ａ上を弾接摺動し、他の２つの信号用の接点部５Ｂ２，５Ｂ３は導電桟部４Ｂと絶縁部４Ｃを交互に弾接摺動する位置に配されると共に、接点部５Ｂ２，５Ｂ３は出力が所定の位相差を持つように所定の角度ずらせて配されている。
【０００７】
上記構成のインクリメンタル式回転操作型エンコーダの動作は、操作部となる操作軸１の軸部１Ａを回転操作すると、それに伴って下方のフランジ部１Ｂすなわち回転接点板４が回転し、これにより３つの端子一体型刷子５の接点部５Ｂ（５Ｂ１〜５Ｂ３）が回転接点板４上を弾接摺動し、接点部５Ｂ１と５Ｂ２との間および接点部５Ｂ１と５Ｂ３との間でそれぞれパルス信号を生成して、所定の位相差を持つパルス信号を接点部５Ｂ１〜５Ｂ３と連結しているそれぞれの端子部５Ｃから取り出すものであった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のインクリメンタル式回転操作型エンコーダにおいては、弾性アーム５Ａを介して接点部５Ｂに適切な接点圧力が生じるように端子一体型刷子５を薄い弾性金属薄板により形成すると端子部５Ｃの強度が不足し、端子部５Ｃの強度を保証するために厚い材厚のもので形成すると、接点部５Ｂの接点圧力が強くなりすぎ、弾性アーム５Ａを長く形成できる場合には接点部５Ｂに生じる接点圧力を適切な値に設定できるが当該エンコーダの小形化が進むにつれてそれにも限界があるという課題があった。
【０００９】
この課題を解決するために、端子一体型刷子５の弾性アーム５Ａ、接点部５Ｂの部分と端子部５Ｃを異なった材質もしくは異なった材厚の材料を溶接等の方法で接合した材料によって形成することもできるが、この場合には材料コストが高くなりインクリメンタル式回転操作型エンコーダを安価に提供することができないという課題があった。
【００１０】
さらに、接点部分においては、接点部５Ｂ１〜５Ｂ３相互の径方向の間隔を高精度に保つために、通常は図６の平面図に示すように接点部５Ｂ１〜５Ｂ３を径方向に３つ並べて配することが多く、この構成では径方向の寸法を小さくし難く、インクリメンタル式回転操作型エンコーダの小形化にも限界があった。
【００１１】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、適切な接点部の接点圧力を有すると共に端子部の強度を保証することができ、しかも径方向に小形化の可能なインクリメンタル式回転操作型エンコーダを安価に提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のインクリメンタル式回転操作型エンコーダは、ケースの内底面に、中心が操作軸の回転中心と一致する広幅のリング状で、その半周部分が全面に露出した共通電極部、他の半周部分が互いに電気的に独立して異なる同心円状に並べて配された各々櫛歯状の第１〜第ｎ導電パターン部からなる信号用電極部で、それぞれ端子部を有する固定接点部を設けると共に、操作軸のフランジ部下面に、操作軸の回転中心に対して点対称な位置の各々に、第１〜第ｎ導電パターン部にそれぞれ弾接する第１〜第ｎ接点部を径方向に並べて備え、かつ上記２ヶ所の位置の少なくとも第ｉ接点部（ｉ＝１ 〜ｎ）どうしが導通している可動接点を装着したものとするものである。
【００１３】
これにより、可動接点の第１〜第ｎ接点部とケースから突出する端子部を別の部品によって構成することができるため、適宜必要な接点部の接点圧力並びに端子部の強度に容易に設定できると共に、操作軸の回転中心に対して点対称な２ヶ所の位置に配しているそれぞれの可動接点の第１〜第ｎ接点部は、いずれか一方の第１〜第ｎ接点部が共通電極部に、他方の第１〜第ｎ接点部が信号用電極部に弾接して、常にいずれかの第１〜第ｎ接点部が共通電極部用の接点としてなる構成にできるため、径方向に並べる第１〜第ｎ接点部の数を従来のものよりも１つ少なくすることができて、小形化したインクリメンタル式回転操作型エンコーダを得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、上面開放の成形樹脂製のケースと、ケース内に収容されたフランジ部と一体に形成された軸部が上方に回転操作可能に突出している操作軸と、ケースの開口部を覆うと共に、操作軸の軸部を回転可能に挿通保持する軸受と、ケースの内底面の中央を除く部分に、その中心が操作軸の回転中心と一致する広幅のリング状に設けられ、その半周部分が全面に露出した共通電極部で、他の半周部分が互いに電気的に独立するように異なる同心円状に並べて配された各々櫛歯状の第１〜第ｎ導電パターン部からなる信号用電極部である固定接点部と、固定接点部の共通電極部および信号用電極部の第１〜第ｎ導電パターン部のそれぞれと導通してケース外方に突出している端子部と、操作軸のフランジ部下面に装着され、操作軸の回転中心に対して点対称な位置の各々に、固定接点部の第１〜第ｎ導電パターン部にそれぞれ弾接するように径方向に並べて配した第１〜第ｎ接点部を有すると共に、その２ヶ所の位置の少なくとも第ｉ接点部（ｉ＝１〜ｎ）どうしが導通している可動接点からなり、一方側の第１〜第ｎ接点部の全てが共通電極部の範囲内に位置して共通電極部に弾接し、他方側の第１〜第ｎ接点部が信号用電極部の範囲内に位置してそれぞれ対応する第１〜第ｎ導電パターン部に弾接している状態から操作軸を回転させると、上記一方側の第１〜第ｎ接点部が信号用電極部の範囲内に移ってそれぞれ対応する第１〜第ｎ導電パターン部に弾接すると共に、上記他方側の第１〜第ｎ接点部の全てが共通電極部の範囲内に移って共通電極部に弾接し、さらに同じ方向に操作軸を回転させると、上記一方側の第１〜第ｎ接点部の全てが再び共通電極部の範囲内に移って共通電極部に弾接すると共に、上記他方側の第１〜第ｎ接点部が再び信号用電極部の範囲内に移ってそれぞれ対応する第１〜第ｎ導電パターン部に弾接し、それが繰り返されることによってｎ相の位相差をもつパルス信号が得られる構成とされたインクリメンタル式回転操作型エンコーダとしたものであり、第１〜第ｎ接点部を点対称な位置の各々に有する可動接点とケースから突出する端子部を別の部品で形成するようにしたため、必要に応じて可動接点の材料の厚みを選択して第１〜第ｎ接点部の接点圧力を適宜設定することができ、長寿命のインクリメンタル式回転操作型エンコーダを実現できると共に、操作軸の回転中心に対して点対称な２ヶ所の位置に配しているそれぞれの可動接点の第１〜第ｎ接点部の内、いずれか一方の第１〜第ｎ接点部が共通電極部に、他方の第１〜第ｎ接点部が異なる同心円状に並べて配されたそれぞれに対応する第１〜第ｎ導電パターン部上に弾接する構成にでき、常にいずれかの第１〜第ｎ接点部が共通電極部用としてなるものにできることから、径方向に並べる第１〜第ｎ接点部の数を従来のものよりも１つ少なくすることができて、インクリメンタル式回転操作型エンコーダを容易に径方向に小形化することができるという作用を有する。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、従来の技術の項の場合と同様に所定の位相差を有する２相のパルス出力を得ることができるインクリメンタル式回転操作型エンコーダを例として図１〜図３を用いて説明する。
【００１６】
なお、本実施の形態において、従来の技術の項で説明したものと同じ構成の部分については同じ番号を付して詳細な説明を省略する。
【００１７】
図１は本発明の一実施の形態によるインクリメンタル式回転操作型エンコーダの正面断面図、図２は分解斜視図であり、同図に示すように、操作軸１０は、上方が操作部となる軸部１０Ａでこれと一体形成されたフランジ部１０Ｂが成形樹脂製のケース１１の凹部内に収容されて、フランジ部１０Ｂの下面中央に設けた位置決め凸部１０Ｃがケース１１に設けた中心孔部１１Ａに回転可能に保持されると共に、軸部１０Ａが軸受３の円形貫通孔３Ａに挿通保持されることにより回転可能に装着されていることは従来の技術の場合と同じであるが、ケース１１の開口部の内底面には中央を除く部分に、その中心が操作軸１０の回転中心と一致する広幅のリング状の固定接点部１２がインサート成形固定されており、これと一体形成された端子部１３がケース１１の側方から突出していると共に、固定接点部１２に弾接する可動接点１４は操作軸１０のフランジ部１０Ｂの下面に装着されている。
【００１８】
この広幅のリング状の固定接点部１２は金属薄板からなり、図３（ａ）の平面図に示すように、半周部分約１８０°が全面に露出した共通電極部１５で、他の半周部分約１８０°が互いに電気的に独立するように同心円状に並べて配された同数等角度間隔の櫛歯状の第１、第２導電パターン部１６Ａ，１６Ｂからなる信号用電極部１６により構成され、その第１、第２導電パターン部１６Ａ，１６Ｂは互いの櫛歯部分が所定の角度ずれるように固定されており、これらと一体形成している端子部１３とは電気的に確実に導通状態になっている。
【００１９】
一方、操作軸１０のフランジ部１０Ｂの下面に装着されている１枚の弾性金属薄板からなる可動接点１４は、図３（ｂ）のフランジ部の下面図に示すように、中央円形部１４Ａの側方対称位置に設けた２ヶ所の平板部１４Ｂから下面視反時計方向に揃えて第１、第２弾性アーム１７，１８が伸ばされ、その先端には、中心に対して点対称位置に第１、第２接点部１９Ａ，２０Ａおよび１９Ｂ，２０Ｂを各々有しており、図３（ｃ）の平面図に示すように、この２ヶ所に設けたそれぞれの第１、第２接点部１９Ａ，２０Ａおよび１９Ｂ，２０Ｂが固定接点部１２上、すなわち一方の第１、第２接点部１９Ａ，２０Ａが共通電極部１５に、他方の第１、第２接点部１９Ｂ，２０Ｂが信号用電極部１６の第１、第２導電パターン部１６Ａ，１６Ｂのそれぞれの櫛歯部分上に弾接している。
【００２０】
このときに、可動接点１４の２ヶ所の第１、第２接点部１９Ａ，２０Ａおよび１９Ｂ，２０Ｂを、それぞれ下面視反時計方向に揃えて伸ばした一対の第１、第２弾性アーム１７，１８の先端に設ける構成としているために、この回転操作型エンコーダを組み立てる際のカシメ力等によってケース１１内底面の固定接点部１２と操作軸１０のフランジ部１０Ｂ下面の間の寸法が変わって、可動接点１４の２ヶ所の第１、第２弾性アーム１７，１８の撓み寸法が変動しても、第１、第２接点部１９Ａ，２０Ａおよび１９Ｂ，２０Ｂは固定接点部１２上を共に同じ方向に移動することとなり、２ヶ所の第１、第２接点部１９Ａ，２０Ａおよび１９Ｂ，２０Ｂの相対的な位置関係は変わることなく両者を確実に対称位置で固定接点部１２上に弾接させることができるものである。
【００２１】
また、上記構成のインクリメンタル式回転操作型エンコーダは、可動接点１４を操作軸１０のフランジ部１０Ｂ下面に装着し、端子部１３と一体に形成した固定接点部１２をケース１１にインサート成形固定しているため、ケース１１には可動接点形成用の窓部を設ける必要が無く接点部分の防塵性が高いと共に、操作軸１０の上方は軸受３の円形貫通孔３Ａで保持され、下方はフランジ部１０Ｂの下面中央に設けた位置決め凸部１０Ｃをケース１１の中心孔部１１Ａにより保持する構造であるため、操作軸１０のフランジ部１０Ｂの下面に装着した可動接点１４とケース１１の内底面の固定接点部１２の中心位置を容易に高精度に組み合わせることができるものである。
【００２２】
さらに、可動接点１４および端子部１３の材料の厚さを各々選択することもできるため、第１、第２接点部１９（１９Ａおよび１９Ｂ），２０（２０Ａおよび２０Ｂ）の接点圧力並びに端子部１３の強度を適宜最適値に設定することができ、安定した接触特性を確保できると共に、端子部１３の変形の少ない取り扱い易いものを容易に実現できるものである。
【００２３】
なお、第１、第２接点部１９，２０の接点圧力の設定の際には、材厚等の選定に加えて第１、第２弾性アーム１７，１８の幅および長さ等の調整をすることによって、さらに長期間に亘って確実でしかも安定した接触特性を備えるものが得られること、また端子部１３の材厚を厚くしてその強度を高くすると、これと一体の固定接点部１２の強度も増すため、ケース１１への固定接点部１２のインサート成形固定が安定するようになることは勿論である。
【００２４】
次に、上記構成のインクリメンタル式回転操作型エンコーダの動作について説明すると、操作部となる操作軸１０の軸部１０Ａの上方に突出している部分を回転操作すると、それに伴って下方のフランジ部１０Ｂすなわち可動接点１４が回転し、ケース１１の内底面に構成されたリング状の固定接点部１２上を可動接点１４の第１、第２接点部１９，２０が摺接することによって、信号用電極部１６の第１導電パターン部１６Ａと共通電極部１５間および第２導電パターン部１６Ｂと共通電極部１５間にそれぞれパルス信号を生成して、この位相差を持ったパルス信号を第１、第２導電パターン部１６Ａ，１６Ｂおよび共通電極部１５に一体形成された端子部１３Ａ，１３Ｂおよび１３Ｃから取り出すことができるものである。
【００２５】
そして、上記の操作軸１０の回転操作の際にも、操作軸１０は、軸受３の円形貫通孔３Ａとケース１１の中心孔部１１Ａにより保持されているため、操作軸のフランジ部１０Ｂ下面に装着された可動接点１４とケース１１の固定接点部１２との回転中心位置がずれ難く、高精度な出力を得ることができるものである。
【００２６】
なお、本発明によるインクリメンタル式回転操作型エンコーダとして上記には位相差を持つ２相のパルス出力を得ることができるものを説明したが、２ヶ所に設けた可動接点のそれぞれの径方向に並べて配する接点部および固定接点部の導電パターン部のｎ数を増やすことにより、多相の出力信号を得ることができるインクリメンタル式回転操作型エンコーダを容易に実現することができることは勿論である。
【００２７】
さらに、上記には固定接点部１２と端子部１３を金属板により一体形成しているものを説明したが、ケースに固定された固定接点部に別部品で形成した端子部をカシメ固定して電気的に接続させるものとしても良いし、またそのときには、固定接点部を金属板以外に導電ペーストの印刷等によって形成することもできることは言うまでもない。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、ケースに固定接点部を固定し、操作軸に弾性を有する接点部を備えた可動接点を装着する構成とし、接点部と端子部を別の部品として構成するようにしたため、必要に応じて各々の材料の厚さを選定することができ、接触安定性に優れた可動接点を備えると共に端子部が変形し難いインクリメンタル式回転操作型エンコーダを少ない構成部品数で安価に実現することができるという効果を得ることができる。
【００２９】
さらに、操作軸の回転中心に対して点対称な２ヶ所の位置に設けた可動接点の第１〜第ｎ接点部のいずれか一方が、常に、回転操作時の共通電極部用の接点としてなるように構成してあるもののため、径方向に並べる接点の数を少なくすることができて、インクリメ ンタル式回転操作型エンコーダを小形化することもできるという実用上優位な効果も得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態によるインクリメンタル式回転操作型エンコーダの正面断面図
【図２】 同分解斜視図
【図３】 （ａ）同固定接点部の平面図
（ｂ）同操作軸のフランジ部の下面図
（ｃ）同固定接点部と可動接点を組み合わせた状態の平面図
【図４】 従来のインクリメンタル式回転操作型エンコーダの正面断面図
【図５】 同分解斜視図
【図６】 同回転接点板と端子一体型刷子の接点部により構成される接点部分の平面図
【符号の説明】
３ 軸受
３Ａ 円形貫通孔
１０ 操作軸
１０Ａ 軸部
１０Ｂ フランジ部
１０Ｃ 位置決め凸部
１１ ケース
１１Ａ 中心孔部
１２ 固定接点部
１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ 端子部
１４ 可動接点
１４Ａ 中央円形部
１４Ｂ 平板部
１５ 共通電極部
１６ 信号用電極部
１６Ａ 第１導電パターン部
１６Ｂ 第２導電パターン部
１７ 第１弾性アーム
１８ 第２弾性アーム
１９，１９Ａ，１９Ｂ 第１接点部
２０，２０Ａ，２０Ｂ 第２接点部

Claims (1)

1. 上面開放の成形樹脂製のケースと、ケース内に収容されたフランジ部と一体に形成された軸部が上方に回転操作可能に突出している操作軸と、ケースの開口部を覆うと共に、操作軸の軸部を回転可能に挿通保持する軸受と、ケースの内底面の中央を除く部分に、その中心が操作軸の回転中心と一致する広幅のリング状に設けられ、その半周部分が全面に露出した共通電極部で、他の半周部分が互いに電気的に独立するように異なる同心円状に並べて配された各々櫛歯状の第１〜第ｎ導電パターン部からなる信号用電極部である固定接点部と、固定接点部の共通電極部および信号用電極部の第１〜第ｎ導電パターン部のそれぞれと導通してケース外方に突出している端子部と、操作軸のフランジ部下面に装着され、操作軸の回転中心に対して点対称な位置の各々に、固定接点部の第１〜第ｎ導電パターン部にそれぞれ弾接するように径方向に並べて配した第１〜第ｎ接点部を有すると共に、その２ヶ所の位置の少なくとも第ｉ接点部（ｉ＝１〜ｎ）どうしが導通している可動接点からなり、一方側の第１〜第ｎ接点部の全てが共通電極部の範囲内に位置して共通電極部に弾接し、他方側の第１〜第ｎ接点部が信号用電極部の範囲内に位置してそれぞれ対応する第１〜第ｎ導電パターン部に弾接している状態から操作軸を回転させると、上記一方側の第１〜第ｎ接点部が信号用電極部の範囲内に移ってそれぞれ対応する第１〜第ｎ導電パターン部に弾接すると共に、上記他方側の第１〜第ｎ接点部の全てが共通電極部の範囲内に移って共通電極部に弾接し、さらに同じ方向に操作軸を回転させると、上記一方側の第１〜第ｎ接点部の全てが再び共通電極部の範囲内に移って共通電極部に弾接すると共に、上記他方側の第１〜第ｎ接点部が再び信号用電極部の範囲内に移ってそれぞれ対応する第１〜第ｎ導電パターン部に弾接し、それが繰り返されることによってｎ相の位相差をもつパルス信号が得られる構成とされたインクリメンタル式回転操作型エンコーダ。

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