JP4375055B2 - 回転型エンコーダ - Google Patents
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Description
本発明は、主として携帯端末、ＩＴ関連機器、車載用制御機器の機能操作部に使用され、機器の操作面から一部が突出したローラー状の操作つまみの外周面を接線方向に回転操作することにより機能する回転型エンコーダに関するものである。
近年、携帯端末やＩＴ関連機器、車載用制御機器の機能操作部は単一のデバイスに操作が集中する傾向にあり、操作デバイスに長寿命化の市場要求がある。
このような操作デバイスとしての回転型エンコーダについて、図１３〜図１５を用いて説明する。
図１３は従来の回転型エンコーダの断面図、図１４は同外観図、図１５は同分解斜視図である。
同図において、１は絶縁樹脂製の基体部、２はその基体部１の周辺部に設けられた対向支持部、対向支持部２により基体部１に対し回動可能に支持された四角形の枠体３、４はその枠体３に回転可能に保持された回転体である。この回転体４は、中央が大径円柱形のつまみ部５となされ、そのつまみ部５の両側部が小径の円形軸部６Ａ、６Ｂとなっている。そして、円形軸部６Ａの外周面には可動接点７が配設され、また他方の円形軸部６Ｂの外周面には、凹凸部８が配設されている。なお、この回転体４は、大径中空円筒状の樹脂製つまみ部５の中央孔５Ａ内に、可動接点７および凹凸部８を有する小径の円形軸部６を挿入結合させて構成されている。また、可動接点７は、リング状可動接点７Ａと櫛歯状可動接点７Ｂとから構成されている。
そして、可動接点７には、上記基体部１に保持された三つの弾性固定接点９Ａ、９Ｂ、９Ｃが弾接され、上記凹凸部８には基体部１から伸ばされた弾性脚部１０が弾接されている。
また、上記基体部１には、枠体３の回動により押圧されて動作する自力復帰型のプッシュスイッチ１１が配設されており、上記可動接点７および凹凸部８の設けられた回転体４の両端部はカバー１２で覆われて回転型エンコーダが構成されている。
そして、四角形の枠体３は、支持軸１３を備えた辺１４Ａとそれに対向する辺１４Ｂおよびそれらと直交するように連結された対向する二つの辺１５Ａ、１５Ｂからなり、上記支持軸１３が基体部１の対向支持部２の支持孔２Ａに嵌め込まれて回動可能に支持されると共に、辺１４Ａに対向する辺１４Ｂ両端に配された突起１６Ａ、１６Ｂが基体部１の対向支持部２に対向する反対側に設けられた規制孔１７Ａ、１７Ｂに挿入されて、その回動角度範囲が規制されている。
また、上記枠体３の二つの辺１５Ａ、１５Ｂそれぞれのほぼ中央に設けられた上方が細幅開口部となったＵ字形の保持孔１８Ａ、１８Ｂに、段付き円柱形状の回転体４の円形軸部６Ａ、６Ｂが上方から圧挿入されて、回転可能に保持されている。
以上の構成において、回転体４のつまみ部５の外周部に接線方向の力を加えて回転させることによって、そのつまみ部５に挿入結合された円形軸部６が回転し、回転型エンコーダが動作する。
すなわち、回転体４の回転に伴い円形軸部６Ａの外周面に配設されたリング状可動接点７Ａと櫛歯状可動接点７Ｂ上を基体部１に保持された三つの弾性固定接点９Ａ、９Ｂ、９Ｃが弾接摺動して、各々の弾性固定接点９Ａ、９Ｂ、９Ｃに導通した接続端子９Ｄ、９Ｅ、９Ｆの９Ｄ−９Ｅ間および９Ｄ−９Ｆ間にそれぞれ電気信号を発生する。
そして、それと同時に円形軸部６Ｂの外周面に配設された凹凸部８に対して、基体部１から伸ばされた弾性脚部１０のダボ１０Ａが弾接摺動して電気信号に合わせた節度感を発生させ、つまみ部５すなわち回転体４の回転が止まると、上記ダボ１０Ａが凹凸部８の凹部内に嵌り込んで停止する。
また、つまみ部５に下方への押し力を加えると、枠体３は基体部１に支持された支持軸１３を中心として回動し、辺１４Ｂ下面に設けられた押圧用突起１４Ｃがプッシュスイッチ１１を押圧して動作させるものであった。
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００１−０８４８７７号公報
しかしながら上記従来の回転型エンコーダにおいては、弾性固定接点９Ａおよび９Ｂ、９Ｃが円形軸部６Ａのリング状可動接点７Ａおよび櫛歯状可動接点７Ｂ上を常に弾接摺動するため、回転操作による弾性固定接点９Ａ、９Ｂ、９Ｃおよび可動接点７Ａ、７Ｂの接触部において摺動磨耗が発生し、長寿命化が困難であるという課題があった。
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、摺動磨耗などが発生せず長寿命化が実現できる回転型エンコーダを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。
本発明の請求項１に記載の発明は、中央孔を有した略円筒状のローラーと、管状で上記ローラーの中央孔に挿入結合され、一端部側に軸線方向に平行な複数のスリットを備えた中間軸と、一端部側が上記スリットで覆われるように上記中間軸内に挿通された円柱状で、その両端部には、それぞれの下面側に軸線に平行な平面部ならびにその平面部の各上面側に４５度傾斜した傾斜面が備えられ、上記平面部どうしは並行関係に位置し、上記傾斜面どうしはハの字状で対向するように形成された透明材料製の導光軸と、その導光軸の他端部側を固定支持すると共に、上記中間軸を介して上記ローラーを回転自在に保持する左右のホルダーと、上記導光軸の一端部側の下方位置に備えられた受光素子、および上記導光軸の他端部側の下方位置に備えられた発光素子とを備え、上記発光素子から発光された光が、上記導光軸の他端部側の平面部から上記導光軸内に入り、上記ハの字状に対向した傾斜面それぞれで反射して上記導光軸の一端部側の平面部から上記導光軸の外へ導かれて、上記中間軸のスリットを通過したものを上記受光素子で検出する回転型エンコーダである。
この構成であれば、ローラーを回転させると、ローラーと一体となった中間軸のスリットで、導光軸内を通過してきた発光素子からの光を受光素子に到達させる手前で遮蔽したり通過させたりすることとなり、摺動接点部を構成せずとも、上記スリットを通った光を受けた受光素子でパルス信号が発生できるものにでき、ローラー状の操作部を備えた長寿命で外形も小さい回転型エンコーダが実現できるという作用を有する。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、中間軸のスリットを備えた一端部側下方に、透明材料からなる導光ガイドを備えたものであり、導光ガイドにより、中間軸のスリットを通過してきた発光素子からの光の散光を抑えて効率よく受光素子に導くことができるという作用を有する。
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の発明において、導光ガイドの外側面全周にアルミニウム被膜からなる反射膜を形成したものであり、請求項２記載の発明による作用に加え、導光ガイドの中間軸および受光素子に対向する面を除く外側面からの散光を抑えることができるため、更に受光素子に対して効率よく光が導かれるものにできるという作用を有する。
請求項４に記載の発明は、請求項１記載の発明において、導光軸両端部の傾斜面にアルミニウム被膜からなる反射膜を形成したものであり、導光軸内での光の反射時に、効率よく反射されるものにでき、発光素子からの光を効率よく導光軸を介して受光素子へ導くことができるという作用を有する。
請求項５に記載の発明は、請求項１記載の発明において、中間軸とローラーを絶縁樹脂で一体形成したものであり、構成部品点数を削減でき、製造コストを安価にすることができるという作用を有する。
請求項６に記載の発明は、請求項１記載の発明において、中間軸を金属管製とし、ローラーへの固定用の固着部をアウトサート成形により樹脂で形成したものであり、導光軸が挿通されて組み合わされる中間軸において、その円筒状の中央孔の寸法精度を容易に向上させたものにできるため、ローラーを回転操作する際に操作感触に触れるものにできるという作用を有する。
請求項７に記載の発明は、請求項１記載の発明において、ローラーの一方の端部およびそれに対向する方のホルダーのそれぞれに、外形が円環状で、その周上においてＳ極Ｎ極が交互に構成された磁石を、対向状態となるように近接対峙させて装着し、上記ローラーの回転に伴って発生する上記磁石どうしの引力と斥力で回転時のクリック感を発生させるようにしたものであり、ローラーの回転により磁石どうしの引力と斥力が交互に繰り返されるため、軽快で滑らかな節度感が得られ、また節度発生用の摺動部材を用いない構造であるため、半永久的な長寿命の節度機構を備えたものにできるという作用を有する。
以上のように本発明によれば、操作部となるローラーを回転支持する軸部分に透明な導光部材を配置し、その中を発光素子からの光を通過させて受光素子へ導きパルス信号を発生させるものであるため、外形的にも大きくならず、摺動接点部も必要としない構成のものにでき、摺動接点部における摺動磨耗などが発生せず長寿命で機能劣化のない外形の小さい回転型エンコーダが提供できるという有利な効果が得られる。
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図１２を用いて説明する。
（実施の形態１）
実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１〜６記載の発明について説明する。
実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１〜６記載の発明について説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態による回転型エンコーダの断面図、図２は同外観図、図３は同分解斜視図である。
同図において、２１は外周面に滑り止めの凹凸加工が施された略円筒状の絶縁樹脂製のローラーである。このローラー２１の中央孔２１Ａは、両端部が大径に構成されている。そして、２２は上記中央孔２１Ａに挿入されてローラー２１と固定状態にされている絶縁樹脂製の中間軸で、この中間軸２２も円形貫通孔２２Ａを有している。その中間軸２２の円形貫通孔２２Ａ内には、ポリカーボネート、ガラスなどの透明材料からなる円柱状の導光軸２３が挿通されている。また、２４は左側の第１ホルダー、２５は右側の第２ホルダーで、上記第１ホルダー２４が上記導光軸２３の左側端部を固定支持すると共に、第１、第２ホルダー２４、２５は、上記ローラー２１に固定された中間軸２２の両端部近傍を回転可能に保持しており、それらで一つの仕掛かりブロックが構成されている。
そして、２６は上記仕掛かりブロックを固定している略方形の取付台で、フレキシブル配線基板からなる取付基板２９上に接着剤などによりその下面が固着されている。
上記取付基板２９は、上面に発光ダイオードなどからなる発光素子２７が１個と、２個が１組となったフォトトランジスタなどからなる受光素子２８がはんだ付けなどで固定配置されている。
そして、上記円柱状の導光軸２３の両端部それぞれの下面側は、導光軸２３の軸線に平行な第１平面部２３Ａ、第２平面部２３Ｂに構成され、上記発光素子２７は、上記導光軸２３の左側端部下面の第１平面部２３Ａに対向状態になるように、また、上記受光素子２８は、上記導光軸２３の右側端部下面の第２平面部２３Ｂに対向状態になるように取付基板２９上に配設されている。なお、導光軸２３の両端部それぞれに設けられた第１平面部２３Ａ、第２平面部２３Ｂは、軸線に平行でかつ相互に並行関係にある。
また、導光軸２３の両端部それぞれの上方部分は、上記第１平面部２３Ａ、第２平面部２３Ｂに対して４５度傾斜し、かつ相互にハの字状に向かい合う第１傾斜面２３Ｃと第２傾斜面２３Ｄとに形成されている。
そして、上記中間軸２２は左側に位置する第１ホルダー２４、右側に位置する第２ホルダー２５のガイド孔２４Ａ、２５Ａで回転可能に保持され、第２ホルダー２５のガイド孔２５Ａに保持された位置から先の右側の一端部にかけて、軸線方向に平行で、上記第２平面部２３Ｂとほぼ同じ長さの複数のスリット２２Ｂが全周に均等角度で配設されている。そのスリット２２Ｂを配設してある一端部側部分が、導光軸２３の第２平面部２３Ｂおよび第２傾斜面２３Ｄの外周に位置するように配置されている。また、上記中間軸２２の左側の端部位置は、上記導光軸２３の第１平面部２３Ａおよび第１傾斜面２３Ｃが露出する位置までに設定されている。
そして、上記中間軸２２の円形貫通孔２２Ａ内に挿通された導光軸２３は、その左端形状に合う形状で設けられた第１ホルダー２４の固定部２４Ｈに当接して固定されている。
ここで、図３の分解斜視図では一体に図示しているローラー２１と中間軸２２の関係について説明する。
図４の分解斜視図に示すように、鍔付き管状の中間軸２２は、外周中間部に略小判状の鍔部２２Ｃを備えている。一方、ローラー２１の中央孔２１Ａの右側の大径部には、上記鍔部２２Ｃに対応する略小判形状の凹部が配されている。そして、上記中間軸２２の鍔部２２Ｃが、上記ローラー２１の中央孔２１Ａの略小判形状の凹部に圧入固定されて、回転方向のがたつきを無くすようにしてローラー２１と一体化されている。
そして、上記中間軸２２が一体化されたローラー２１は、中間軸２２の円形貫通孔２２Ａ内に挿通された円柱状の導光軸２３が固定軸となって回転自在とされている。
次に、第１ホルダー２４と第２ホルダー２５の構成について説明する。
図１、図３に示すように、第１ホルダー２４は、上記中間軸２２を案内して保持するガイド孔２４Ａと、下方が開放された中空部２４Ｂを備え、さらにその中空部２４Ｂを中央にして、中間軸２２に平行に手前側に丸棒状アーム部２４Ｃと奥側に角棒状アーム部２４Ｄが延設された上面視略コの字状に構成されている。そして、上記丸棒状アーム部２４Ｃの先端面には結合用凸部２４Ｅが備えられ、上記角棒状アーム部２４Ｄの左右の端面それぞれに断面が小判状の結合用凸部２４Ｆ、２４Ｇが備えられている。
また、第２ホルダー２５は、上記中間軸２２を案内して保持するガイド孔２５Ａと、下方が開放された中空部２５Ｂを備え、そしてその中空部２５Ｂを中央にして、手前側には、中間軸２２に平行な方向で先端に結合用凹部（図示せず）を備えた丸棒状アーム部２５Ｃが設けられ、奥側には、上記第１ホルダー２４の角棒状アーム部２４Ｄ先端に配された結合用凸部２４Ｇが挿通されて、その先端が突出するような貫通受け孔２５Ｄが設けられている。
そして、これら第１ホルダー２４および第２ホルダー２５は、上記ローラー２１と一体化された中間軸２２を、ガイド孔２４Ａおよび２５Ａで回転可能に保持すると共に、第１ホルダー２４の固定部２４Ｈで導光軸２３の左端部を固定支持するように、上記第１ホルダー２４の手前側の結合用凸部２４Ｅが第２ホルダー２５の結合用凹部に圧挿入され、奥側の結合用凸部２４Ｇが第２ホルダー２５の貫通受け孔２５Ｄに挿通されて仕掛かりブロックとして形成される。
一方、上記構成の仕掛かりブロックが組み合わせられる取付台２６は、図５に示すように、取付台２６の奥側の両側角部に突出して設けられた支持部２６Ａ、２６Ｂを備えている。その支持部２６Ａ、２６Ｂは、上記第１ホルダー２４の角棒状アーム部２４Ｄ両端に小判形で配してある結合用凸部２４Ｆ、２４Ｇの小判形における円形部分の径寸法に合う支持孔２６Ｃ、２６Ｄが設けられていると共に、その支持孔２６Ｃ、２６Ｄの上方は上記結合用凸部２４Ｆ、２４Ｇの小判形の幅寸法に合わせた挿入溝２６Ｅ、２６Ｆに形成されている。また、第１、第２ホルダー２４、２５の連結された円筒状のアーム部２４Ｃ、２５Ｃに対応する取付台２６の前方中間位置には、上端が前方側に突出する係止部分となった弾性突起２６Ｇが備えられている。
そして、上記仕掛かりブロックを取付台２６と組み合わせる際には、上記図５に矢印で示すように、上記仕掛かりブロックを第１ホルダー２４の角棒状アーム部２４Ｄ側を下方にして、その両端の小判形状の結合用凸部２４Ｆ、２４Ｇを、対応する上記取付台２６の支持部２６Ａ、２６Ｂ上方の挿入溝２６Ｅ、２６Ｆ内に挿入していく。このとき、上記挿入溝２６Ｅ、２６Ｆは、上記結合用凸部２４Ｆ、２４Ｇの小判形の幅寸法に合わせてあるので、滑らかに下方の支持孔２６Ｃ、２６Ｄまで挿入された状態にできる。
次にその状態から、図６に示すように、取付台２６の支持孔２６Ｃ、２６Ｄを回転保持部として仕掛かりブロックを、同図中の矢印で示す手前方向に回転させ、上記取付台２６の弾性突起２６Ｇを弾性変形させつつ、第１、第２ホルダー２４、２５の連結された丸棒状アーム部２４Ｃ、２５Ｃの中間部分を上記弾性突起２６Ｇ上端の係止部分で弾接状態に係止させて図２に示す完成状態とする。
なお、この完成状態では、上記第１ホルダー２４の角棒状アーム部２４Ｄ両端の結合用凸部２４Ｆ、２４Ｇ（図５参照）は、挿入溝２６Ｅ、２６Ｆが小判形の幅寸法しかないので、上記取付台２６の支持部２６Ａ、２６Ｂから外れることはない。
また、上記組み合わせ状態で、発光素子２７と受光素子２８各々は、第１、第２ホルダー２４、２５の中空部２４Ｂ、２５Ｂを介して、導光軸２３の両端部に対し対向する配置状態となる。
本実施の形態による回転型エンコーダは、以上のように構成され、ローラー２１の外周面に接線方向の操作力を加えると、ローラー２１と共に一体化された中間軸２２が回転する。このとき、上述したように中間軸２２内に挿通された導光軸２３は、第１ホルダー２４で固定されているため、回転しない。
そして、上記回転操作中に、取付基板２９にはんだ付け装着された発光素子２７が発光されると、その上方に向かう光（図１に二点鎖線で示す）は、第１ホルダー２４の中空部２４Ｂ内で直上に対面する導光軸２３の第１平面部２３Ａを通過し、導光軸２３内を上方に向けて進み、上記第１平面部２３Ａに対して４５度の角度で傾斜させて配された第１傾斜面２３Ｃで反射されて、導光軸の軸線方向に向かって進むようになる。
その後、導光軸２３の軸線方向に進んだ光は、上記第１傾斜面２３Ｃとの間でハの字状に対向した第２傾斜面２３Ｄで再度反射されて、下方に向かい第２平面部２３Ｂを通過して導光軸２３内から外方に出る。
そして、外方に出た光は、第２平面部２３Ｂに対向状態で直下に配された受光素子２８に至り、受光された光によって発光素子２７から電気信号が出力されるが、ローラー２１に一体化された中間軸２２は、導光軸２３を中心として回転しているため、中間軸２２の右側端部に均等角度に設けられた複数のスリット２２Ｂで、上記第２平面部２３Ｂを通過してきた光が規則的に遮られ、ローラー２１の回転中は上記受光素子２８から規則的な電気信号（パルス信号）が発生される。
ここで、受光素子２８は一組２個が備えられたものとしてあるため、上記状態で２相の電気信号が得られるインクリメンタル式の回転型エンコーダとして機能するものにできる。
このように本実施の形態によれば、ローラー２１を回転操作すると、ローラー２１に一体に固定された中間軸２２が回転し、受光素子２８側に応じて配設した中間軸２２のスリット２２Ｂが、発光素子２７から発せられて透明材料からなる導光軸２３の内部を通過してきた光を規則的に遮るものにできるので、その光を受ける受光素子２８から規則的なパルス信号が発生されるものにできる。
つまり、従来のような摺動接点部を持たない構成でパルス信号を発生できる長寿命な回転型エンコーダが実現できる。また、回転可能に保持される中間軸２２の一端部やその中に挿通された導光軸２３の両端部分等を活用して当該構成のものにできるため、外形的にも小形に構成することができる。
なお、導光軸２３のハの字状に対向した第１傾斜面２３Ｃ、第２傾斜面２３Ｄの外面にアルミニウム皮膜からなる反射膜（図示せず）を蒸着などにより形成することにより、導光軸２３の内部に入ってきた光を効率よく反射させて受光素子２８へ導くことができる。
また、上記反射膜を第１傾斜面２３Ｃ、第２傾斜面２３Ｄだけでなく、第１平面部２３Ａ、第２平面部２３Ｂを除く外面全体に形成すれば、導光軸２３内部を通過する光の散光を無くすことができ、導光軸２３内部に入ってきた光をなお一層効率よく受光素子２８へ導くことができる。
さらに、図７に示すように、一組２個が内蔵された受光素子２８の上面に導光ガイド３０（３０Ａ、３０Ｂ）を配置してもよい。なお、同図は、第１、第２ホルダーを取り除いた状態での外観図として示してある。同図に示すように、導光ガイド３０（３０Ａ、３０Ｂ）は側面視略台形で透明材料からなり、下面が上記受光素子２８それぞれの上を覆い、上面が上記中間軸２２のスリット２２Ｂが設けられた外周面に対向した円周面に形成され、上記外周面と僅かな隙間を維持した状態に組み込まれている。
この導光ガイド３０（３０Ａ、３０Ｂ）を備えさせることにより発光素子２７から発せられ導光軸２３内部を通り、中間軸２２のスリット２２Ｂを通過してきた光は、導光ガイド３０（３０Ａ、３０Ｂ）の上方の円周面からその内部を通過して下面から受光素子２８へ直接向かうものにできるため、第２ホルダー２５の中空部２５Ｂ内で散光する光のロスを抑えて効率よく光を導くことができる。
なお、この導光ガイド３０（３０Ａ、３０Ｂ）の上面および下面を除く外面にアルミニウム被膜による反射面を形成すれば、導光ガイド３０（３０Ａ、３０Ｂ）内部を通過する光の外方への散光を抑えられるため、なお一層効率よく受光素子２８へ光を導くことができる。
また、図８に示すように、絶縁樹脂製のローラー部分と中間軸部分を一つの部品として絶縁樹脂で成形した回転体３１とすることにより、構成部品点数の削減ができるので、製造コストを抑えて安価な回転型エンコーダを提供することができる。
また逆に、図９の中間軸の断面斜視図に示すように、アルミニウムなどの金属パイプの一端部側にスリット３２Ｂを、また図中に破線で示した鍔部３２Ｄを設ける位置に滑り止めの溝部３２Ｃを形成した中空軸３２Ａを用い、その中空軸３２Ａに略小判状の鍔部３２Ｄを絶縁樹脂によりアウトサート成形を施して中間軸３２として形成してもよい。この場合は、絶縁樹脂で成形して形成したものに比べて中間軸３２の円形貫通孔３２Ｅの寸法精度を容易に向上させることができるため、上記ローラー２１を回転操作する際の操作感触の良いものにできる。
（実施の形態２）
実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項７記載の発明について説明する。
実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項７記載の発明について説明する。
なお、実施の形態１の構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
図１０は本発明の第２の実施の形態による回転型エンコーダの断面図、図１１は同要部分解斜視図である。
同図において、３５は中央孔３５Ａを有した絶縁樹脂製のローラーであり、その中央孔３５Ａに、円形貫通孔２２Ａを有した中間軸２２が挿通固定されて一体とされている。その挿入固定状態は、実施の形態１によるものの場合と同じである。
そして、上記中間軸２２の円形貫通孔２２Ａに導光軸２３が挿通され、左側の第１ホルダー３６と右側の第２ホルダー２５により上記中間軸２２がその両端部近傍を回転可能に保持されて、それらで一つの仕掛かりブロックが構成されている。なお、導光軸２３は、前述した実施の形態１によるものと同じで、左側端部下面側に第１平面部２３Ａ、右側端部の下面側に第２平面部２３Ｂを有し、それら第１平面部２３Ａと第２平面部２３Ｂの上方それぞれにハの字状に対向するように第１傾斜面２３Ｃと第２傾斜面２３Ｄとが配されている。
そして、上記仕掛かりブロックを固定している略方形の取付台２６は、その下面が取付基板２９上に接着剤などにより固着されており、上記取付基板２９には、発光素子２７が上記導光軸２３の第１平面部２３Ａ真下の下方位置に、また受光素子２８が第２平面部２３Ｂ直下の下方位置になるように固定されて回転型エンコーダが構成されていることは、実施の形態１によるものと同じである。
本実施の形態による回転型エンコーダは、ローラー３５の中央孔３５Ａの第１ホルダー３６と対応した左側に大径凹部３５Ｂが設けられており、その大径凹部３５Ｂ内に節度機構が構成されている。
その節度機構は、外形が円環状で、その周上においてＳ極Ｎ極が交互に着磁構成された磁石３７、３８が二つ配置されて構成され、一方の磁石３７は、上記第１ホルダー３６の中央孔３５Ａ内に位置している端面に接着剤などで固着され、他方の磁石３８は上記ローラー３５の大径凹部３５Ｂの底面に接着剤などで固着されている。上記二つの磁石３７、３８は、面どうしが対向状態となるようにして配され、その面どうしの間は、僅かな隙間で近接対峙した状態に維持されるようになっている。
以上の構成において、ローラー３５の外周部に接線方向の力を加えて回転させると、実施の形態１と同様にして所定の電気的出力が得られ、回転型エンコーダとして機能することは同じであるが、ローラー３５の回転に伴って、上記二つの磁石３７、３８も相対的に回転し、その周上に形成されたＳ極Ｎ極による引力と斥力が交互に繰り返されてクリック感が発生する。
つまり、ローラー３５を回転操作すると、発光素子２７から発せられた光を受けた受光素子２８からパルス信号が得られると共に、二つの磁石３７、３８の相対的な回転により軽快で滑らかな節度感が得られ、この節度機構も機械的な節度発生構成ではないため、半永久的な長寿命の節度機構を備えた回転型エンコーダとすることができる。
なお、上記実施の形態１および２によるものは、プッシュスイッチを備えていない形態で説明したが、図１２の分解斜視図に示す構成とすることによりプッシュスイッチ部を備えた回転型エンコーダとすることができる。
同図を用いて上記構成のものを簡単に説明すると、第１ホルダー４０の角棒状アーム部４０Ａ下面中間部には押圧用突起４０Ｂが設けられ、また取付台４１において、上記押圧用突起４０Ｂに対応する位置に、複数の固定接点４１Ａをインサート成形などにより底面に配したスイッチ用凹部４１Ｂを設けて、そのスイッチ用凹部４１Ｂに、上方にドーム状に膨らんだ可動接点４２を配し、上方から可撓性フィルム４３で可動接点４２を内包するようにして上記スイッチ用凹部４１Ｂを覆うプッシュスイッチ部が構成してある。
そして、第１ホルダー４０の角棒状アーム部４０Ａ両端面から突出して設けられた小判形の結合用凸部４０Ｃが嵌め込まれる取付台４１の支持部４１Ｃ、４１Ｄ上方の挿入溝４１Ｅ、４１Ｆの形状は上述したものと同じであるが、下方が上記結合用凸部４０Ｃの小判形の円形部の径寸法に合わせて上下方向に長円化された略小判形孔４１Ｇ、４１Ｈとされており、取付台４１の弾性突起４１Ｉで弾接状態に係止された第１、第２ホルダー４０、２５の連結された丸棒状アーム部４０Ｄ、２５Ｃが回動中心となって、上記略小判形孔４１Ｇ、４１Ｈの範囲内で、仕掛かりブロックが回動可能としてある。
そして、上記第１ホルダー４０の押圧用突起４０Ｂへの可動接点４２の弾性力で仕掛かりブロックは上方に付勢された構成とされており、他の構成は上記実施の形態１や２のものと同じである。
なお、図１２での図示は省略しているが、固定接点４１Ａと電気的に接続された外部接続用の端子が、取付台４１の下面外方に設けられており、取付台４１下面に接着固定される取付基板４４に電気的に導通されている。
この構成において、ローラー２１を押下すると、上記仕掛かりブロックが回動し、その回動により第１ホルダー４０の角棒状アーム部４０Ａ下面の押圧用突起４０Ｂが上記可撓性フィルム４３を介して可動接点４２を下方に押圧し、節度感を伴って弾性変形させ、複数の固定接点４１間を導通させてスイッチをオン状態とする。
また、上記ローラー２１への押下をやめると、可動接点４２は自立復元力により、元の形状に復元してスイッチがオフ状態に戻ると共に、上記可動接点４２の復元力で、上記第１ホルダー４０の押圧用突起４０Ｂが押し上げられ、角棒状アーム部４０Ａ両端の結合用凸部４０Ｃが取付台４１の略小判形孔４１Ｇ、４１Ｈ内で上方に押し当てられるまで上記仕掛かりブロックが上方に付勢されて元の状態に戻る。
本発明による回転型エンコーダは、操作部となるローラーを回転支持する軸部分に透明な導光部材を配置し、その中を発光素子からの光を通過させて受光素子へ導きパルス信号を発生させるものであるため、外形的にも大きくならず、摺動接点部も必要としない構成のものにでき、摺動接点部を備えるものに対して長寿命化が図れたものにできるという特徴を有し、携帯端末、ＩＴ関連機器、車載用制御機器の機能操作部等に有用である。
２１、３５ ローラー
２１Ａ、３５Ａ 中央孔
２２、３２ 中間軸
２２Ａ、３２Ｅ 円形貫通孔
２２Ｂ、３２Ｂ スリット
２２Ｃ、３２Ｄ 鍔部
２３ 導光軸
２３Ａ 第１平面部
２３Ｂ 第２平面部
２３Ｃ 第１傾斜面
２３Ｄ 第２傾斜面
２４、３６、４０ 第１ホルダー
２４Ａ、２５Ａ ガイド孔
２４Ｂ、２５Ｂ 中空部
２４Ｃ、２５Ｃ、４０Ｄ 丸棒状アーム部
２４Ｄ、４０Ａ 角棒状アーム部
２４Ｅ、２４Ｆ、２４Ｇ、４０Ｃ 結合用凸部
２４Ｈ 固定部
２５ 第２ホルダー
２５Ｄ 貫通受け孔
２６、４１ 取付台
２６Ａ、２６Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄ 支持部
２６Ｃ、２６Ｄ 支持孔
２６Ｅ、２６Ｆ、４１Ｅ、４１Ｆ 挿入溝
２６Ｇ、４１Ｉ 弾性突起
２７ 発光素子
２８ 受光素子
２９、４４ 取付基板
３０、３０Ａ、３０Ｂ 導光ガイド
３１ 回転体
３２Ａ 中空軸
３２Ｃ 溝部
３５Ｂ 大径凹部
３７、３８ 磁石
４０Ｂ 押圧用突起
４１Ａ 固定接点
４１Ｂ スイッチ用凹部
４１Ｇ、４１Ｈ 略小判形孔
４２ 可動接点
４３ 可撓性フィルム
２１Ａ、３５Ａ 中央孔
２２、３２ 中間軸
２２Ａ、３２Ｅ 円形貫通孔
２２Ｂ、３２Ｂ スリット
２２Ｃ、３２Ｄ 鍔部
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２３Ａ 第１平面部
２３Ｂ 第２平面部
２３Ｃ 第１傾斜面
２３Ｄ 第２傾斜面
２４、３６、４０ 第１ホルダー
２４Ａ、２５Ａ ガイド孔
２４Ｂ、２５Ｂ 中空部
２４Ｃ、２５Ｃ、４０Ｄ 丸棒状アーム部
２４Ｄ、４０Ａ 角棒状アーム部
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２４Ｈ 固定部
２５ 第２ホルダー
２５Ｄ 貫通受け孔
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２６Ａ、２６Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄ 支持部
２６Ｃ、２６Ｄ 支持孔
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２８ 受光素子
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３１ 回転体
３２Ａ 中空軸
３２Ｃ 溝部
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３７、３８ 磁石
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４１Ａ 固定接点
４１Ｂ スイッチ用凹部
４１Ｇ、４１Ｈ 略小判形孔
４２ 可動接点
４３ 可撓性フィルム
Claims (7)
- 中央孔を有した略円筒状のローラーと、管状で上記ローラーの中央孔に挿入結合され、一端部側に軸線方向に平行な複数のスリットを備えた中間軸と、一端部側が上記スリットで覆われるように上記中間軸内に挿通された円柱状で、その両端部には、それぞれの下面側に軸線に平行な平面部ならびにその平面部の各上面側に４５度傾斜した傾斜面が備えられ、上記平面部どうしは並行関係に位置し、上記傾斜面どうしはハの字状で対向するように形成された透明材料製の導光軸と、その導光軸の他端部側を固定支持すると共に、上記中間軸を介して上記ローラーを回転自在に保持する左右のホルダーと、上記導光軸の一端部側の下方位置に備えられた受光素子、および上記導光軸の他端部側の下方位置に備えられた発光素子とを備え、上記発光素子から発光された光が、上記導光軸の他端部側の平面部から上記導光軸内に入り、上記ハの字状に対向した傾斜面それぞれで反射して上記導光軸の一端部側の平面部から上記導光軸の外へ導かれて、上記中間軸のスリットを通過したものを上記受光素子で検出する回転型エンコーダ。
- 中間軸のスリットを備えた一端部側下方に、透明材料からなる導光ガイドを備えた請求項１記載の回転型エンコーダ。
- 導光ガイドの外側面全周にアルミニウム被膜からなる反射膜を形成した請求項２記載の回転型エンコーダ。
- 導光軸両端部の傾斜面にアルミニウム被膜からなる反射膜を形成した請求項１記載の回転型エンコーダ。
- 中間軸とローラーを絶縁樹脂で一体形成した請求項１記載の回転型エンコーダ。
- 中間軸を金属管製とし、ローラーへの固定用の固着部をアウトサート成形により樹脂で形成した請求項１記載の回転型エンコーダ。
- ローラーの一方の端部およびそれに対向する方のホルダーのそれぞれに、外形が円環状で、その周上においてＳ極Ｎ極が交互に構成された磁石を、対向状態となるように近接対峙させて装着し、上記ローラーの回転に伴って発生する上記磁石どうしの引力と斥力で回転時のクリック感を発生させるようにした請求項１記載の回転型エンコーダ。
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