JP5030416B2 - モジュラーエンコーダ、モジュラーエンコーダを製造する方法および角運動を測定するシステム - Google Patents

Description

本発明は、測定装置に関する。特に本発明は、請求項１によるモジュラーエンコーダと、請求項６によるモジュラーエンコーダを製造する方法と、請求項１３による角運動を測定するシステムに関する。

エンコーダは角運動あるいは直線運動を測定するために使用されている。エンコーダは、コンピューター数値制御（ＣＮＣ）機械用に共通に使用されている。エンコーダハウジングは例えば軸受エンコーダ内においては金属でできており、あるいは例えばモジュラーエンコーダ内においてはプラスチックでできていることもある。またエンコーダハウジングはプリント回路基板（ＰＣＢ）を備えている。

幾つかの状況において、例えばグランドループによる、エンコーダ信号上のノイズを除去することは望ましいかあるいは必要条件である。このことは電気的に結合することにより、すなわちＰＣＢをエンコーダが取付けられているモーターに接地することにより達せられる。モジュラーエンコーダにおいて、モーターに接触するハウジングの表面は、非導電性のプラスチックでできている。幾つかの状況において、Ｏ形ブラケットとワイヤは、ＰＣＢとモーターの間に電気的結合を作るためにＰＣＢに半田付けされている。しかしながら、これにはコストがかかり同時に手間もかかる。

軸受エンコーダの金属製エンコーダハウジングは、ＰＣＢをモーターに直接電気的に結合していることがある。しかしながら、金属製エンコーダは製造するのに費用がかかることがある。

モジュラーエンコーダのプラスチック製エンコーダハウジングは、囲まれたＰＣＢのためのグランド経路を設けるために被覆されている。しかしながら、被覆がすり減らされ、および／または被覆が製造するのに費用がかかる場合、被覆されたプラスチックエンコーダハウジングは破損しやすい。

プラスチック製エンコーダハウジングは、ＰＣＢのためのグランド経路を設けるために半田付けされた外側ワイヤを付加的にあるいは代替的に備えている。外側の半田付けされたワイヤは製造するのに難しく、および／または製造するのに費用がかかる。さらに外側の半田付けされたワイヤは、半田接合部が曲がったりあるいは半田接合部に応力がかかるために破損しやすい。

本発明の課題は、製造に費用がかからずかつ電気的に信頼性がある、角運動を測定するためのモジュラーエンコーダあるいはシステムを提供することにある。

この課題は、本発明によれば請求項１または１３の特徴事項により達せられる。

さらに本発明の課題は、極めて誤り率が小さくかつ高価でないエンコーダを製造できる簡単でかつ安全なモジュラーエンコーダを製造する方法を提供することである。

本発明の典型的実施形態によれば、モジュラーエンコーダは、非導電性のエンコーダハウジングと、エンコーダハウジング内に取付けられたプリント回路基板を備えている。さらにモジュラーエンコーダは、プリント回路基板に電気的に結合したかあるいは配置された取付けブラケットと、エンコーダハウジングをモーターに結合しかつ取付けブラケットをモーターに電気的に結合した取付けネジとを備えている。

エンコーダハウジングは、ブラケット組立て、例えば取付けブラケットに対してプリント回路基板を保持したクリップポストを備えていてもよい。エンコーダハウジングは、非伝導性のポリマーを備えていてもよい。取付けブラケットは金属製であってもよい。

取付けブラケットは、エンコーダハウジングの円周部の外側に延び、かつドレンワイヤに結合した外側タブを備えていてもよい。取付けブラケットは、プリント回路基板に結合したタブを備えていてもよく、このタブはエンコーダハウジング内に取付けられたプリント回路基板に対して弾力的に撓んでいる。

本発明の典型的実施形態によれば、モジュラーエンコーダを製造する方法は、導電性の取付けブラケットを非導電性のエンコーダハウジング内に挿入する工程と、プリント回路基板を取付けブラケットに電気的に結合するためにプリント回路基板をエンコーダハウジング上に配置する工程を備えている。さらにこの方法は、導電性のコネクターを使用してエンコーダハウジングをモーターに接続する工程を備え、このコネクターは取付けブラケットとモーターに接触している。

さらに本方法はカバーによりプリント回路基板を覆う工程を備えている。

取付けブラケットは、エンコーダハウジングを成形する間エンコーダハウジング内に挿入されていてもよい。

導電性のコネクターは金属のネジを備えていてもよい。導電性の取付けブラケットは、金属製であってもよい。導電性の取付けブラケットは、プリント回路基板に結合した金属タブを備えていてもよい。導電性の取付けブラケットは、ドレンワイヤに結合した外側タブを備えていてもよい。

本発明の典型的実施形態によれば、角運動を測定するためのシステムは、非導電性のエンコーダハウジングと、エンコーダハウジング内に取付けられたプリント回路基板と、プリント回路基板に電気的に結合した取付けブラケットとを備えたモジュラーエンコーダを有する。さらにシステムは、モーターと、モジュラーエンコーダをモーターに結合し、かつ取付けブラケットをモーターに電気的に結合している取付けネジとを備えている。取付けブラケットは、エンコーダハウジングの外側に延びた外側タブを備えていてもよい。外側タブはドレンワイヤに電気的に結合している。

取付けブラケットは、プリント回路基板に結合したタブを備えている。タブはエンコーダハウジング内に取付けられたプリント回路基板に応答して弾性的に撓んでいる。

本発明のこれ以外の詳細と長所は、添付した図を用いて、典型的実施形態の以下の説明から生じる。

本発明を、実施例により以下に詳しく説明する。

ＰＣＢをエンコーダを介してモーターに電気的に結合するための、打抜き加工されかつ成形された金属ブラケットを使用している装置および方法が記載されている。金属ブラケット（さらにここでは取付けブラケットとして挙げてある）は、適所に位置決めされるかあるいは投入され、ＰＣＢのより適所において保持される。モーターへの連結は取付けネジを介してなされる。

図１は、本発明の典型的実施形態によるエンコーダハウジング１０、ＰＣＢ１１、取付けブラケット１２および取付けネジ１３の側面図である。ＰＣＢ１１はクリップポスト１４．１，１４．２によりエンコーダハウジング１０上で適所に保持されている。付加的なクリップポストすなわち少数のクリップポストが配置されている。クリップポスト１４．１，１４．２は、エンコーダハウジング１０内に内蔵されており、このエンコーダハウジングは適当なポリマーかあるいは他の非導電材料から成る。ＰＣＢ１１は、ＰＣＢ１１の表面および／またはＰＣＢ１１の内部のどちらかにおける、任意の適当な材料の回路部品あるいは製造を含んでいる。取付けネジ１３は、モーターへの取付けができるように、エンコーダハウジング１０の底面の下方に延びている。

図２ａは上方から側面を見たエンコーダハウジング１０を示しており、このエンコーダハウジングはＰＣＢ１１から間隔を置いて分離しておりかつＰＣＢ１１と整列している。タブ２０を有する取付けブラケット１２は、タブ２０がＰＣＢ１１に対して露出するように、エンコーダハウジング１０内に位置決めされて示してある。取付けネジ１３の頭２１は、取付けブラケット１２のワッシャー接触領域に接触するように示してある。

図２ｂは、下方から側面を見たエンコーダハウジング１０を示しており、このエンコーダハウジングはＰＣＢ１１から間隔をおいて分離しておりかつＰＣＢ１１と整列している。取付けネジ１３はエンコーダハウジング１０の下方に延びるように示してある。ＰＣＢ接点はＰＣＢ１１の底面側にある。

図３は本発明の典型的実施形態の側面図における電気経路３０の概略図である。電気経路３０は、取付けネジ１３に対してエンコーダハウジング１０内に位置決めされた取付けブラケット１２を介してＰＣＢ１１から延びているように示してある。

図４はエンコーダハウジング１０、ＰＣＢ１１、取付けブラケット１２および取付けネジ１３の分解組立て図である。エンコーダを製造する典型的な方法は、取付けブラケット１２を矢印４０の方向でエンコーダハウジング１０のスロット内へ挿入する工程を含んでいる。取付けブラケット１２は、矢印４１の方向で、取付けブラケット１２を移動させることにより、エンコーダハウジング１０の内側に位置決めされてもあるいはされなくてもよい。ＰＣＢ１１は矢印４２の方向でＰＣＢを移動させることによりエンコーダハウジング１０上に配置されている。ＰＣＢ１１はクリップポスト１４．２と１４．３の下方に位置決めされている。頭２１を有する取付けネジ１３は、矢印１３の方向に移動して、取付けブラケット１２のワッシャー接触領域２２に接触する。取付けネジ１３は、モーターに取付けられるようにエンコーダハウジング１０の下方に延びている。製造工程は、本発明の代替の典型的実施形態においては、様々な順序で行われる、および／または完全に削除される。

図５は、頂上側に対して露出した取付けブラケット１２のタブ２０を備えたエンコーダハウジング１０を示す。取付けブラケット１２の典型的実施形態は、外部タブ５０を備え、この外部のタブはエンコーダハウジング１０内のスロット、例えばエンコーダハウジング１０内で取付けブラケット１２を位置決めするために使用される同じスロットの外側へ延びている。外部タブ５０は、例えばクリンプ接続、半田付け接続、ラグ接続、ネジ接続等により、ドレンワイヤおよび／またはラグ用の取付け点として使用されている。さらに、図５には、他の取付けネジの相対する側に設置された付加的取付けネジ５１が示してある。取付けネジは全部で一つかあるいはそれ以上のいずれでもよい。

取付けブラケット１２のタブ２０は、エンコーダハウジング１０内においてＰＣＢ１１に対して例えば弾性的に撓むように配置されている。このような可撓な接触により、モーターに取付けられた際にエンコーダが受ける振動にもかかわらず、ＰＣＢ１１と取付けブラケット１２の間における安定した接触が確実に維持され、かつエンコーダハウジング１０とＰＣＢ１１にとって比較的高い製作公差が得られる。

図６は本発明の典型的な実施形態の平面図である。エンコーダハウジング１０はＰＣＢカバー６０により部分的にあるいは完全に覆われている。取付けネジ１３は、ワッシャー接触領域２２と接触している頭２１により、取付けブラケット１２を定位置で保持する。取付けネジ１３によりエンコーダはモーターに取り付いている。外側のタブ５０はエンコーダハウジング１０の円周部を越えて延びている。取付けネジ１３の相対する側に、付加的な取付けネジ５１がある。

図７は上方から側面を見た、ＰＣＢカバー６０により部分的にあるいは完全に覆われたエンコーダハウジング１０を示す。取付けネジ１３は、ワッシャー接触領域２２と接触している頭２１により、取付けブラケット１２を定位置で保持する。取付けネジ１３によりエンコーダはモーターに取り付いている。外側のタブ５０はエンコーダハウジング１０の円周部を越えて延びている。

図８は発明の典型的実施形態の拡大図である。取付けブラケット１２はエンコーダハウジング１０内に位置決めされている。取付けネジ１３は、ワッシャー接触領域２２と接触している頭２１により、取付けブラケット１２を定位置で保持する。取付けブラケット１２の外側のタブ５０は、エンコーダハウジング１０の円周部を越えて延びている。取付けブラケット１２のタブ２０は、エンコーダハウジング１０の上側より高く延びている。

図９は本発明の典型的実施形態の方法を図示したフローチャートである。図９に示した方法は開始９０で始まり、指令９１に進み、この指令により導電性の取付けブラケットをエンコーダハウジング内に挿入するように指示されている。指令９１から、方法は指令９２に進み、この指令により、プリント回路基板を取付けブラケットに電気的に結合したエンコーダハウジング上に配置するように指示されている。指令９２から方法は指令９３に進み、この指令により、導電性のコネクターを使用してエンコーダハウジングをモーターに接続するように指示されている。コネクターは取付けブラケットとモーターに接触する。指令９３から方法は指令９４に進み、この指令により、カバーを使用してプリント回路基板を覆うように指示されている。指令９４から指令は終了９５に進む。

本発明の典型的実施形態において、エンコーダハウジング１０と取付けブラケット１２が単一部品として製造されるように、例えばエンコーダハウジング１０の射出成形前に、取付けブラケット１２は射出成形されたエンコーダハウジング１０内に組み込まれる。エンコーダハウジング１０の射出成形前に、取付けブラケット１２は金型内に挿入される。取付けブラケット１２を金型内に挿入した後、エンコーダハウジング１０が成形される。エンコーダハウジング１０と取付けブラケット１２が一体になっているので、ＰＣＢ１１をエンコーダハウジング１０に取付ける際に、エンコーダハウジング１０に対して取付けブラケット１２を固定することもなく、ＰＣＢ１１はエンコーダハウジング１０に取付けられる。

本発明の典型的実施形態によるエンコーダハウジング、ＰＣＢ、取付けブラケットおよび取付けネジの側面図である。 上方から側面を見た本発明の典型的実施形態の分解組立て図である。 下方から側面を見た本発明の典型的実施形態の分解組立て図である。 本発明の典型的実施形態の側面図における電気経路の概略図である。 組立てのための典型的移動方向を示す、エンコーダハウジング、ＰＣＢ、取付けブラケットおよび取付けネジの分解組立て図である。 上方から側面を見た本発明の典型的実施形態の図である。 上方から見た本発明の典型的実施形態の図である。 上方から側面を見た本発明の典型的実施形態の図である。 本発明の典型的実施形態の拡大図である。 本発明の方法の典型的実施形態を図示したフローチャートである。

１０ エンコーダハウジング
１１ プリント回路基板
１２ 取付けブラケット
１３ 取付けネジ コネクター
１４．１ ブラケット組立体
１４．２ ブラケット組立体
２０ タブ
５０ 外側タブ

Claims (14)

1. 非導電性のエンコーダハウジング（１０）と、
   エンコーダハウジング（１０）内に取付けられたプリント回路基板（１１）と、
   プリント回路基板（１１）に電気的に結合した取付けブラケット（１２）と、
   エンコーダハウジング（１０）をモーターに結合しかつ取付けブラケット（１２）をモーターに電気的に結合した取付けネジ（１３）とを備えているモジュラーエンコーダにおいて、
   取付けブラケット（１２）が、プリント回路基板（１１）に結合したタブ（２０）を備え、このタブ（２０）がエンコーダハウジング（１０）内に取付けられたプリント回路基板に対して弾力的に撓んでいることを特徴とするモジュラーエンコーダ。
2. エンコーダハウジング（１０）が、取付けブラケット（１２）に対してプリント回路基板（１１）を保持するブラケット組立体（１４．１，１４．２）を備えていることを特徴とする請求項１記載のモジュラーエンコーダ。
3. エンコーダハウジング（１０）が、非導電性のポリマーで形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のモジュラーエンコーダ。
4. 取付けブラケット（１２）が金属製であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のモジュラーエンコーダ。
5. 取付けブラケット（１２）が、エンコーダハウジング（１０）の円周部の外側に延び、かつドレンワイヤに結合した外側タブ（５０）を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のモジュラーエンコーダ。
6. 導電性の取付けブラケット（１２）を非導電性のエンコーダハウジング（１０）内に挿入する工程と、
   プリント回路基板（１１）を取付けブラケット（１２）に電気的に結合するためにプリント回路基板（１１）をエンコーダハウジング（１０）上に配置する工程と、
   導電性のコネクター（１３）を使用して、エンコーダハウジング（１０）をモーターに接続する工程とを備え、このコネクター（１３）が取付けブラケット（１２）とモーターに接触していることを特徴とするモジュラーエンコーダを製造するための方法。
7. さらにカバーによりプリント回路基板（１１）を覆う工程を備えている
   ことを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 導電性のコネクター（１３）が金属のネジを備えていることを特徴とする請求項６または７に記載の方法。
9. 導電性の取付けブラケット（１２）が、金属製であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一つに記載の方法。
10. 導電性の取付けブラケット（１２）が、プリント回路基板（１１）に結合した金属タブ（２０）を備えていることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一つに記載の方法。
11. 導電性の取付けブラケット（１２）が、ドレンワイヤに結合した外側タブ（５０）を備えていることを特徴とする請求項６〜１０のいずれか一つに記載の方法。
12. 取付けブラケット（１２）が、エンコーダハウジング（１０）を成形する間エンコーダハウジング（１０）内に挿入されていることを特徴とする請求項６〜１１のいずれか一つに記載の方法。
13. 非導電性のエンコーダハウジング（１０）と、
    エンコーダハウジング（１０）内に取付けられたプリント回路基板（１１）と、
    プリント回路基板（１１）に電気的に結合した取付けブラケット（１２）とを備えたモジュラーエンコーダと、
    モーターと、
    モジュラーエンコーダをモーターに結合し、かつ取付けブラケット（１２）をモーターに電気的に結合している取付けネジ（１３）とを備えている角運動を測定するためのシステムにおいて、
    取付けブラケット（１２）が、プリント回路基板（１１）に結合したタブ（２０）を備え、タブ（２０）がエンコーダハウジング（１０）内に取付けられたプリント回路基板（１１）に対して弾性的に撓んでいることを特徴とする角運動を測定するためのシステム。
14. 取付けブラケット（１２）が、エンコーダハウジング（１０）の外側に延びた外側タブ（５０）を備え、外側タブ（５０）がドレンワイヤに電気的に結合していることを特徴とする請求項１３記載のシステム。

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