JP4237882B2

JP4237882B2 - ロータリエンコーダ

Info

Publication number: JP4237882B2
Application number: JP21071399A
Authority: JP
Inventors: ▲ひろ▼康野口; 慎小田島
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Copal Corp
Priority date: 1999-07-26
Filing date: 1999-07-26
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2019-07-26
Also published as: JP2001033273A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリック感をもたせながら一定量毎の回転を可能にして、手動のパルス発生器としての利用に供するロータリエンコーダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術として、実開平５−５０３１５号公報がある。この公報に記載されたロータリエンコーダは、回転軸に固定した歯車状の刻み部分と、筺体内に配置させたローラとの協働により、クリック感を達成させている。クリック感をもったこのようなロータリエンコーダとしては、特開平５−３４１７２号公報、実開平２−１１０８１７号公報などがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来のロータリエンコーダには、次のような課題が存在する。すなわち、これらロータリエンコーダは、一個のローラをコイルバネで付勢させることにより、クリック感を発生させているが、バネによりローラを直接押すことで、ローラとバネとの間に摩擦抵抗が発生し、この抵抗によって、ローラがスムーズに転がりにくくなる。その結果、ギア部分とローラとの滑り抵抗が大きくなり、ローラやギア部分の摩耗によってクリック寿命に影響を与えるといった問題点があった
【０００４】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、特に、クリック寿命の向上を図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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る本発明のロータリエンコーダは、ハウジング内に回転自在に装着させたシャフトと、ハウジングの内部空間内に収容させると共に、シャフトに固定させた回転部と、回転部の変位を検出する検出部と、ハウジングの内部空間内に収容させると共に、シャフトに取付けられて外周に複数の歯部をもったギア部と、ハウジング側で径方向に延在する押圧素子収容部と、押圧素子収容部内で直列に並べられた複数個の押圧素子と、押圧素子収容部内に収容させると共に、押圧素子をギア部に向けて付勢する弾性部材とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
ロータリエンコーダの耐久性を高める上で、特に問題となるのが、長年の使用によりクリック感が悪化してしまうことであり、このようなクリック感の劣化がロータリエンコーダの信頼性の大幅な低下に直結する。そこで、発明者らは、弾性部材の影響により、ギア部と押圧素子とが転がり接触ではなく、滑り接触を起こしていることを見出し、これに基づき、滑らかなクリック感とクリック寿命の大幅な向上とを同時に満足するべく、ハウジング側で押圧素子収容部を径方向に延在させ、この押圧素子収容部内で複数個の押圧素子を直列に並べるように構成させた。
【０００７】
請求項２に係る本発明のロータリエンコーダは、ハウジング内に回転自在に装着させたシャフトと、ハウジングの内部空間内に収容させると共に、シャフトに固定させた回転部と、回転部の変位を検出する検出部と、ハウジングの内部空間内に収容させると共に、ハウジングに取付けられて内周に複数の歯部をもったギア部と、シャフト側で径方向に延在する押圧素子収容部と、押圧素子収容部内で直列に並べられた複数個の押圧素子と、押圧素子収容部内に収容させると共に、押圧素子をギア部に向けて付勢する弾性部材とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
ロータリエンコーダの耐久性を高める上で、特に問題となるのが、長年の使用によりクリック感が悪化してしまうことであり、このようなクリック感の劣化がロータリエンコーダの信頼性の大幅な低下に直結する。そこで、発明者らは、弾性部材の影響により、ギア部と押圧素子とが転がり接触ではなく、滑り接触を起こしていることを見出し、これに基づき、滑らかなクリック感とクリック寿命の大幅な向上とを同時に満足するべく、シャフト側で押圧素子収容部を径方向に延在させ、この押圧素子収容部内で複数個の押圧素子を直列に並べるように構成させた。
【０００９】
請求項３記載のロータリエンコーダにおいて、複数の押圧素子のうちの少なくともギア部と接触する押圧素子を転動体にすると好ましい。このように構成した場合、ギア部と接触している押圧素子の転がり性を良好とし、滑らかなクリック感とクリック寿命の大幅な向上が図られる。
【００１０】
請求項４記載のロータリエンコーダにおいて、複数の押圧素子の全てを転動体にすると好ましい。このような構成を採用した場合、押圧素子の転がり性が格段に向上し、各押圧素子の摩耗を大幅に低減させ、クリック寿命が格段に向上することになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明によ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。
【００１２】
図１及び図２に示すように、ロータリエンコーダ１は、上蓋をなす回路基板２とボディ３とからなるハウジング４を有している。このハウジング４には、回転軸線をもつシャフト５が装着され、このシャフト５の一端は、ハウジング４の内部空間Ｓ内に差込まれ、その他端は外部に露出させてツマミの軸部を形成する。
【００１３】
内部空間Ｓにおいて、シャフト５には、透明な樹脂板で形成させた回転部６が圧入固定されている。この回転部６において、回路基板２側に位置する表側には、シャフト５から放射状に延びる複数のレンズ面６ａが形成され、裏側には、傾斜した反射面をもったプリズム部６ｂが設けられている。また、回路基板２の裏面には、プリズム部６ｂに向けて光を照射する発光素子７と、この発光部７を挟むようにして配置させた受光素子８，９とからなる検出部Ｐが設けられている。
【００１４】
そこで、シャフト５によって回転部６を所定方向に回転させると、発光素子７からの光は、プリズム部６ｂで反射した後に各受光素子８，９で受光される。このときの光は、レンズ面６ａによって強弱のあるパルス光として受光され、この受光に基づいて、回転部６の回転量が得られ、受光素子８と受光素子９とで起こる受光の位相差によって回転部６の回転方向が検出される。
【００１５】
また、ロータリエンコーダ１にクリック感をもたせる方策として、回転部６に並設させるようにして環状のギア部１０を設け、このギア部１０には、外周に複数の歯部１０ａが等ピッチで形成され、シャフト５に圧入固定されている。各歯部１０ａの間には谷部１０ｂが形成され、谷部１０ｂの数によってパルス数すなわちクリック数が決定される。この場合、２５パルスである。
【００１６】
これに対して、ハウジング４のボディ３には、ギア部１０の径方向に延在する押圧素子収容部１１が設けられ、押圧素子収容部１１は、内方側を開放させた溝部としてボディ３に一体に作り込まれている。押圧素子収容部１１は所定の幅の溝部として形成され、この幅は、ギア部１０の谷部１０ｂに適切に嵌まり込む押圧素子１３の外形の大きさに依存して決定されるものである。
【００１７】
また、この押圧素子収容部１１内には、転動体の一例である２個のボール（押圧素子）１３ａ，１３ｂ及び螺旋状の圧縮バネ（弾性部材）１４が収容され、圧縮バネ１４によってボール１３ａ，１３ｂをギア部１０に向け付勢させている。これらボール１３ａ，１３ｂは、同質で同径のものであると同時に直列に並べられている。なお、ボール１３ａ，１３ｂは、摩耗の違いを考慮し、異質の材料で異なる径であってもよい。
【００１８】
よって、ボール１３ａとボール１３ｂとの接触は、より点接触に近づけられ、前側のボール１３ａは、圧縮バネ１４の影響を受けないばかりか、極めて転がり性がよくなっている。従って、ギア部１０とボール１３ａとが、滑り接触ではなく転がり接触を維持することになるので、滑らかなクリック感とクリック寿命の格段の向上とが同時に満足される。また、ギア部１０及びボール１３ａ，１３ｂの摩耗が極めて少なくなり、歯部１０ａの表面に摩耗粉が付着する事態も低減させ、クリック感の信頼性が格段に向上する。
【００１９】
そして、押圧素子収容部１１は、圧縮バネ１４及びボール１３ａ，１３ｂの装填を考慮して、上方が開放された溝部であるから、圧縮バネ１４及びボール１３ａ，１３ｂを収容した状態で、押え板１５によって蓋がなされ、この押え板１５は、ボディ３に形成したリブ部３ａに当接させてネジ止めしている。従って、押え板１５によって、圧縮バネ１４及びボール１３ａ，１３ｂの飛び出しが適切に防止されると共に、バネ１４及びボール１３ａ，１３ｂの同時組み込みを容易にする。
【００２０】
次に、他の実施形態であるロータリエンコーダ２０について説明する。なお、前述した実施形態と同一又は同等な構成部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。特に、回転部６及び検出部Ｐの構成は共通するので、説明は省略する。
【００２１】
図３及び図４に示すように、ロータリエンコーダ２０は、上蓋をなす回路基板２２とボディ２３とからなるハウジング２４を有している。このハウジング２４には、回転軸線をもつシャフト２５が装着され、このシャフト２５の一端は、ハウジング２４の内部空間Ｓ１内に差込まれ、その他端は外部に露出させてツマミの軸部を形成する。
【００２２】
ロータリエンコーダ２０にクリック感をもたせる方策として、ボディ２３に環状のギア部３０を設け、このギア部３０は、ボディ２３の内部に形成した環状のリブ部２３ａの内壁面に沿うようにして、ボディ２３に取り付けられている。このギア部３０には、内周に複数の歯部３０ａが等ピッチで形成され、ボディ２３に圧入固定されている。各歯部３０ａの間には谷部３０ｂが形成されて、谷部３０ｂの数によってパルス数すなわちクリック数が決定される。この場合、２５パルスである。
【００２３】
これに対して、シャフト５側に押圧素子収容部３１を設けている。押圧素子収容部３１は、シャフト２５に圧入固定させたリング部２６内に作り込まれており、対向した状態でギア部３０の径方向に延在させている。押圧素子収容部３１は、リング部２６とシャフト２５に跨がって形成され、リング部２６では外方側を開放させた溝部として形成され、シャフト２５では穴として形成されている。押圧素子収容部３１は所定の幅の溝部として形成され、この幅は、ギア部３０の谷部３０ｂに適切に嵌まり込む押圧素子３３の外形の大きさに依存して決定されるものである。
【００２４】
また、この押圧素子収容部３１内には、転動体の一例である２個の金属製ボール（押圧素子）３３ａ，３３ｂ及び螺旋状の圧縮バネ（弾性部材）３４が収容され、圧縮バネ３４によってボール３３ａ，３３ｂをギア部３０に向け付勢させている。これらボール３３ａ，３３ｂは、同質で同径のものであると同時に直列に並べられている。なお、ボール３３ａ，３３ｂは、摩耗の違いを考慮し、異質の材料で異なる径であってもよい。
【００２５】
よって、ボール３３ａとボール３３ｂとの接触は、より点接触に近づけられ、前側のボール３３ａは、圧縮バネ３４の影響を受けないばかりか、極めて転がり性がよくなっている。従って、ギア部３０とボール３３ａとが、滑り接触ではなく転がり接触を維持することになるので、滑らかなクリック感とクリック寿命の格段の向上とが同時に満足される。また、ギア部３０及びボール３３ａ，３３ｂの摩耗が極めて少なくなり、歯部３０ａの表面に摩耗粉が付着する事態も低減させ、クリック感の信頼性が格段に向上する。
【００２６】
そして、押圧素子収容部３１は、圧縮バネ３４及びボール３３ａ，３３ｂの装填を考慮して、下方が開放された溝部をもつから、圧縮バネ３４及びボール３３ａ，３３ｂを収容した状態で、リング状の押え板３５によって蓋がなされ、この押え板３５は、リング部２６の下面に当接させネジ止めしている。従って、押え板３５によって、圧縮バネ３４及びボール３３ａ，３３ｂの飛び出しが適切に防止されると共に、バネ３４及びボール３３ａ，３３ｂの同時組み込みを容易にする。
【００２７】
本発明のロータリエンコーダは、前述した種々の実施形態に限定されない。例えば、ロータリエンコーダ１，２０は、前述したように回転部が光学式に対応するものに限らず、機械式や磁気式のものであってもよい。また、弾性部材１４，３４として、前述した螺旋バネに限定されず、板バネ、竹の子バネやゴム等であってもよい。
【００２８】
また、押圧素子１３，３３として、転動体の一例であるボールに限定されず円柱体などの転がり面をもったものであってもよい。なお、押圧素子１３，３３としては砲弾形状のものなどがある。そして、押圧素子１３，３３は、複数個であれば形状や個数に限定されず、３個を直列に並べる場合もある。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によるロータリエンコーダは、以上のように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、ハウジング内に回転自在に装着させたシャフトと、ハウジングの内部空間内に収容させると共に、シャフトに固定させた回転部と、回転部の変位を検出する検出部と、ハウジングの内部空間内に収容させると共に、シャフトに取付けられて外周に複数の歯部をもったギア部と、ハウジング側で径方向に延在する押圧素子収容部と、押圧素子収容部内で直列に並べられた複数個の押圧素子と、押圧素子収容部内に収容させると共に、押圧素子をギア部に向けて付勢する弾性部材とを備えたことにより、クリック寿命の向上を図ることができる。
【００３０】
同様に、シャフト側で押圧素子収容部を径方向に延在させ、この押圧素子収容部内で複数個の押圧素子を直列に並べることでも、クリック寿命の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るロータリエンコーダの第１の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】本発明に係るロータリエンコーダの第２の実施形態を示す縦断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１，２０…ロータリエンコーダ、４，２４…ハウジング、５，２４…シャフト、６…回転部、１０，３０…ギア部、１０ａ，３０ａ…歯部、１１，３１…押圧素子収容部、１３，３３…押圧素子、１３ａ，１３ｂ，３３ａ，３３ｂ…ボール、１４，３４，…コイルバネ（弾性部材）、Ｓ，Ｓ１…内部空間、Ｐ…検出部。

Claims

ハウジング内に回転自在に装着させたシャフトと、
前記ハウジングの内部空間内に収容させると共に、前記シャフトに固定させた回転部と、
前記回転部の変位を検出する検出部と、
前記ハウジングの内部空間内に収容させると共に、前記シャフトに取付けられて外周に複数の歯部をもったギア部と、
前記ハウジング側で径方向に延在する押圧素子収容部と、
前記押圧素子収容部内で直列に並べられた複数個の押圧素子と、
前記押圧素子収容部内に収容させると共に、前記押圧素子を前記ギア部に向けて付勢する弾性部材とを備えたことを特徴とするロータリエンコーダ。
ハウジング内に回転自在に装着させたシャフトと、
前記ハウジングの内部空間内に収容させると共に、前記シャフトに固定させた回転部と、
前記回転部の変位を検出する検出部と、
前記ハウジングの内部空間内に収容させると共に、前記ハウジングに取付けられて内周に複数の歯部をもったギア部と、
前記シャフト側で径方向に延在する押圧素子収容部と、
前記押圧素子収容部内で直列に並べられた複数個の押圧素子と、
前記押圧素子収容部内に収容させると共に、前記押圧素子を前記ギア部に向けて付勢する弾性部材とを備えたことを特徴とするロータリエンコーダ。
複数の前記押圧素子のうちの少なくとも前記ギア部と接触する前記押圧素子を転動体にしたことを特徴とする請求項１又は２記載のロータリエンコーダ。
複数の前記押圧素子の全てを転動体にしたことを特徴とする請求項１又は２記載のロータリエンコーダ。