JP4877573B2 - エンコーダディスクおよびエンコーダ - Google Patents

Description

本発明は、エンコーダディスクおよびこのエンコーダディスクを用いたエンコーダに関する。

エンコーダは、被検体の回転角度や直線距離を計測する位置センサーである。このエンコーダの一例としては、被検体の回転軸に接続された円板状のエンコーダディスクに、スリットを設け、このスリットを透過する光を受光素子で検出することにより回転角度を検出して位置データとして出力する方法（透過型エンコーダ）や、エンコーダディスクに反射帯で形成されたスケールを設け、このスケールに光を照射して反射帯で反射させたものを受光素子で検出することにより回転角度を検出して位置データとして出力する方法（反射型エンコーダ）が知られている。このエンコーダディスクは、被検体の回転軸に固定されたハブに、例えばビス止めされることにより、このハブを介して回転軸に固定する方法（例えば、特許文献１参照）や、ハブとエンコーダディスクとをエポキシ系接着剤を用いて加熱硬化させて接着する方法が行われている。

ハブにエンコーダディスクを固定する方法として、ビスを用いると、エンコーダの組立て作業に時間を要し、エポキシ系接着剤を加熱硬化させる方法においても、硬化させるまでの時間がかかることや、硬化するまでの時間にばらつきがあるという問題がある。そのため、紫外光が照射されると硬化する性質を有する紫外線硬化接着剤（以下、「ＵＶ接着剤」と呼ぶ）を用いて、このＵＶ接着剤に紫外光を照射することにより接着する方法が用いられている。

特開平１０−２３９１０４号公報（第３頁左欄、第２図）

しかしながら、ＵＶ接着剤を用いた接着方法を使用すると、エンコーダディスクを透明の素材で形成し、紫外光をこのエンコーダディスクを透過させて接着面に照射しなければならないが、エンコーダディスクには上述のスケール等が形成されており、特に、反射型エンコーダの場合は、反射帯を有するスケール（反射層）が形成されているため、紫外光がこれらの反射帯等に反射されてしまい、ＵＶ接着剤に紫外光が照射される面積（接着面積）が狭くなり、接着強度が弱くなるという課題があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、接着面積を広くして接着強度を強化するエンコーダディスクおよびこのエンコーダディスクを用いたエンコーダを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係るエンコーダディスク（例えば、実施形態におけるパルス円板４）は、透明な素材で形成され、回転軸に接続される接続部に紫外線硬化接着剤によって接着される円板状のディスク（例えば、実施形態における光学ディスク１１）と、このディスクの円周部に配置されたパターンと、このディスクのパターンの内側に配置され、前記接続部に紫外光が照射される領域を拡大するように紫外光を拡散する拡散部とを有して構成される。

このような本発明に係るエンコーダディスクにおいて、パターンは、所定の光を反射する反射層で形成されていることが好ましい。また、ディスクの反射層が配置された面を覆うように形成された所定の光を吸収する吸収層を有し、反射層は、吸収層の上に配置され、拡散部は、吸収層に形成されていることが好ましい。あるいは、パターンは、ディスクに形成されたスリットであり、ディスクは所定の波長の光を遮光するように構成されることが好ましい。

なお、拡散部は、サンドブラスタによりディスクに研磨粒子を噴射して形成されることが好ましい。

また、本発明に係るエンコーダは、上述のエンコーダディスクと、回転軸に接続される接続部（例えば、実施形態におけるハブ３）とを備え、エンコーダディスクは、拡散部に紫外光を照射して紫外線硬化接着剤を硬化させることによって接続部に接続される。このとき、紫外線硬化接着剤によって接着される領域は拡散部よりも大きいことが好ましい。

本発明に係るエンコーダディスクおよびエンコーダを以上のように構成すると、拡散部により紫外光を拡散してＵＶ接着剤に照射することができるため、接着面積を広げて必要強度を得ることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１を用いて本発明に係るエンコーダ１の構成について説明する。このエンコーダ１は、被検体２（例えば、モータ）の回転軸２ａの回転数、回転角度を検出するものであり、回転軸２ａに固定され、この回転軸２ａと一体に回転するハブ３、ハブ３の上面に取り付けられた円板状のパルス円板４、ハブ３およびパルス円板４を覆うように配置されたハウジング５、ハウジング５に取り付けられ、パルス円板４の上方に位置する発光素子６および受光素子７、ハブ３に取り付けられた永久磁石８、並びに、ハウジング５に取り付けられ、永久磁石８の上方に位置する磁気センサー９から構成される。なお、ハウジング５に対してハブ３は、ベアリング１０により相対回転可能に保持されている。

パルス円板４は、透明な素材で形成された光学ディスク１１と、その上面に形成され、所定の波長の光（紫外光以外の光、例えば、可視光線）を吸収する吸収層１２、および、吸収層１２の上面に、この光学ディスク１１の外周に沿って所定のパターンを有し、吸収層が吸収する所定の波長の光を反射するスケールを形成する反射層１３から構成される。このエンコーダ１は、上述の波長の光を発光素子６から放射して、反射層１３で反射させて受光素子７で検出することにより、反射層１３のパターンに対応する光の強度に応じて受光素子７から出力される信号からパルス円板４の回転角度、すなわち、ハブ３および回転軸２ａの回転角度を検出することができる。このとき、吸収層１２は、発光素子６から放射された光が反射層１３以外で反射するのを防止して受光素子７での反射光の検出精度を向上させるものである。なお、このエンコーダ１は、ハブ３に取り付けられた永久磁石８の磁極を磁気センサー９で検出することにより、ハブ３（回転軸２ａ）の回転数および回転方向を検出するように構成されている。

ハブ３は、図１に示すように、側面視において凸状の２重円筒状に形成されており、上方に突出した円板保持部３ａの上面にパルス円板４（光学ディスク１１）の下面が、ＵＶ接着方法により接着されて取り付けられている。ＵＶ接着方法とは、紫外光により硬化する性質を有するＵＶ接着剤を用いてハブ３とパルス円板４とを接着する方法である。それでは、ハブ３に対してパルス円板４を接着する方法について図２および図３を用いて説明する。

ハブ３にパルス円板４を接着するときは、ハブ３の円板保持部３ａの上面にＵＶ接着剤を塗布し、この上にパルス円板４の中心部が位置するように載置して、上方から紫外光を照射することによりＵＶ接着剤を硬化させてハブ３とパルス円板４とを接着する。このとき、パルス円板４は、光学ディスク１１の上面に形成された吸収層１２のさらに上面に反射層１３が形成されているため、上方から紫外光を照射しても、この反射層１３に反射されてしまい、ＵＶ接着剤に対して紫外光が照射される接着面積が狭くなる（図２における幅Ｘの部分）。

そこで、この実施例に係るエンコーダ１を構成するパルス円板４の中心部（反射層１３で囲まれた吸収層１２であって、「拡散部１４」と呼ぶ）に拡散処理を施すことにより、紫外光を拡散させて反射層１３の下方にもこの紫外光を照射して接着面積（図２における幅Ｙの部分）を広げるように構成されている。拡散部１４に拡散処理を行う方法としては、図３に示すようにサンドブラスタ２０を用い、このサンドブラスタ２０から研磨粒子を噴射させて吸収層１２の上面に吹き付けてこの部分の吸収層１２の一部を剥ぎ取ることにより拡散処理される。

以上のように、パルス円板４とハブ３との接着にＵＶ接着剤を用いると、紫外光を照射するだけで短時間に接着できるため、エンコーダ１の組立て作業に要する時間を短くすることができるが、このとき、このパルス円板４の上面の略中央部に形成された拡散部１４に拡散処理を施すことにより、紫外光が拡散することにより拡散して反射層１３の下方にも照射されるので、ハブ３とパルス円板４との接着面積（図２における幅Ｙ）を広げて接着強度を高くし、接着の必要強度を得ることができる。

なお、以上の実施例においては、エンコーダ１を、パルス円板４に反射層１３を設け、このパルス円板４の上方から光を照射してその反射光を検出することにより回転角度を検出する反射型で構成した場合について説明したが、本発明がこの実施例に限定されることはなく、例えば、発光素子から放射された光をパルス円板４に形成されたスリットを透過させて受光素子で検出するようにした透過型のエンコーダに適用しても同様の効果を得ることができる。この場合、パルス円板４は発光素子から放射される波長の光を遮光するが、ＵＶ接着剤を硬化させる紫外光は透過するようになっている。例えば、パルス円板４の素材として紫外光を透過し、その他の波長の光を吸収するものを使用したり、パルス円板４の表面に紫外光は透過し紫外光以外の光を反射する反射膜をコーディングしても構わない。

本発明に係るエンコーダを示す側断面図である。 紫外光の照射による接着面積を示す説明図である。 接着部に対する拡散処理を説明する説明図である。

符号の説明

１ エンコーダ ２ 被検体 ２ａ 回転軸 ３ ハブ
４ パルス円板（エンコーダディスク） １１ 光学ディスク
１２ 吸収層 １３ 反射層 １４ 拡散部 ２０ サンドブラスタ

Claims (7)

1. 透明な素材で形成され、回転軸に接続される接続部に紫外線硬化接着剤によって接着される円板状のディスクと、
   前記ディスクの円周部に配置されたパターンと、
   前記ディスクの前記パターンの内側に配置され、前記接続部に紫外光が照射される領域を拡大するように前記紫外光を拡散する拡散部とを有することを特徴とするエンコーダディスク。
2. 前記パターンは、所定の光を反射する反射層で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダディスク。
3. 前記ディスクの前記反射層が配置された面を覆うように形成された前記所定の光を吸収する吸収層を有し、
   前記反射層は、前記吸収層の上に配置され、
   前記拡散部は、前記吸収層に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のエンコーダディスク。
4. 前記パターンは、前記ディスクに形成されたスリットであり、
   前記ディスクは所定の波長の光を遮光することを特徴とする請求項１に記載のエンコーダディスク。
5. 前記拡散部は、サンドブラスタにより前記ディスクに研磨粒子を噴射して形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエンコーダディスク。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のエンコーダディスクと、
   前記回転軸に接続される前記接続部と、を備え、
   前記エンコーダディスクは、前記拡散部に前記紫外光を照射して前記紫外線硬化接着剤を硬化させることによって前記接続部に接続されることを特徴とするエンコーダ。
7. 前記紫外線硬化接着剤によって接着される領域は前記拡散部よりも大きいことを特徴とする請求項６に記載のエンコーダ。

Images