JP5082473B2

JP5082473B2 - Rotary encoder

Info

Publication number: JP5082473B2
Application number: JP2007021805A
Authority: JP
Inventors: 英明杉山; 稔中野; 雅彦後藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2027-01-31
Also published as: JP2008185560A

Description

本発明は、ロータリエンコーダに関する。 The present invention relates to a rotary encoder.

従来、例えばモータ等の測定対象に装着されて共に回転する回転符号板や磁石を備え、該回転符号板や磁石の回転を回路基板に設けられた光学センサや磁気センサによって検出することで前記測定対象の回転数や回転角度等を検出するロータリエンコーダが広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２４２８３号公報 Conventionally, for example, a rotation code plate or a magnet that is mounted on a measurement object such as a motor and rotates together, and the rotation code plate and the rotation of the magnet are detected by an optical sensor or a magnetic sensor provided on a circuit board. A rotary encoder that detects a target rotation speed, a rotation angle, and the like is widely used (see, for example, Patent Document 1).
JP 2005-24283 A

しかしながら、従来のロータリエンコーダは、センサ部分や回路基板が外部に露出しているため、外部からの静電ノイズや磁気ノイズを誤検出する虞があった。 However, in the conventional rotary encoder, since the sensor portion and the circuit board are exposed to the outside, there is a possibility that electrostatic noise and magnetic noise from the outside are erroneously detected.

上記課題を解決するため、本発明は、所定のパターンを有する目盛円板とリング状磁石とを備えて測定対象の回転軸に固定されて回転するハブ部と、前記所定のパターンを検出する検出手段と、前記測定対象の回転情報を取得するために前記検出手段からの検出信号を処理する電気部品を実装した回路基板部と、内壁の少なくとも一部分に前記ハブ部を回転可能に収納する手段を有する本体モールド部と、導電性部材からなり、前検出手段及び前記回路基板部をシールドするカバー部材と、前記回路基板部と前記ハブ部との間に設けられたシールド板と、を備え、前記カバー部材は、前記回路基板部と電気的に接続可能なねじ部材によって前記本体モールド部に固定されるとともに、該ねじ部材を介して前記回路基板部のシグナルグランドに接続されていることを特徴とするロータリエンコーダを提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a hub portion that includes a scale disk having a predetermined pattern and a ring-shaped magnet and is fixed to a rotating shaft to be measured and rotates, and detection for detecting the predetermined pattern means, and a circuit board portion mounting the electrical components for processing the detection signal from the detection means in order to obtain the rotation information of the measurement object, means for rotatably accommodating the hub portion at least a portion of the inner wall A main body mold portion having a conductive member , a cover member that shields the front detection means and the circuit board portion, and a shield plate provided between the circuit board portion and the hub portion, and The cover member is fixed to the main body mold part by a screw member electrically connectable to the circuit board part, and is connected to the signal ground of the circuit board part via the screw member. Providing a rotary encoder, characterized in that it is continued.

本発明によれば、外部からの静電ノイズや磁気ノイズをシールドすることで誤検出を防止し、モータ等の誤動作を防止可能なロータリエンコーダを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a rotary encoder capable of preventing erroneous detection by shielding external electrostatic noise and magnetic noise and preventing malfunction of a motor or the like.

以下、本発明の一実施の形態にかかるロータリエンコーダについて図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明ではロータリエンコーダをモータに取り付けた場合を想定して説明するが、モータに限られるわけではない。 Hereinafter, a rotary encoder according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, a case where the rotary encoder is attached to the motor will be described. However, the present invention is not limited to the motor.

図１は、実施の形態にかかるロータリエンコーダの断面概略図である。図２は、実施の形態にかかるロータリエンコーダの概観図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a rotary encoder according to an embodiment. FIG. 2 is a schematic view of a rotary encoder according to the embodiment.

図１、図２において、ロータリエンコーダ１は、不図示のモータ等の回転軸に挿入されて回転するハブ部２と、ハブ部２を回転可能に収納する本体モールド部３と、電気部品を実装した回路基板部４と、静電ノイズや磁気ノイズをシールドするためのカバー部材５から構成されている。 1 and 2, a rotary encoder 1 is mounted with a hub portion 2 that is inserted into a rotation shaft such as a motor (not shown) and rotates, a main body mold portion 3 that rotatably accommodates the hub portion 2, and an electrical component. Circuit board part 4 and cover member 5 for shielding electrostatic noise and magnetic noise.

ハブ部２は、例えばアルミ合金等の非磁性金属に不図示のモータの回転軸を挿入して固定するための挿入穴２ａが形成された円柱形状の部材であって、その上端部分及び下端部分の外径は他の部分の外径よりも小さく形成されている。また、この下端部分の外周には、雄ねじ部７が形成されている。 The hub portion 2 is a cylindrical member in which an insertion hole 2a for inserting and fixing a rotation shaft of a motor (not shown) in a nonmagnetic metal such as an aluminum alloy is formed, and an upper end portion and a lower end portion thereof The outer diameter of is formed smaller than the outer diameter of other parts. A male screw portion 7 is formed on the outer periphery of the lower end portion.

また、ハブ部２の上端部分側には、目盛円板６が外挿され押え環８を介してハブ部２にねじ８ａでねじ止めされている。この目盛円板６は、円板状の部材であってその外周部分には不図示の複数のスリットが円周方向に沿って形成されている。 Further, a scale disk 6 is extrapolated on the upper end portion side of the hub portion 2 and is screwed to the hub portion 2 with a screw 8 a via a presser ring 8. The scale disk 6 is a disk-shaped member, and a plurality of slits (not shown) are formed in the circumferential direction on the outer peripheral portion thereof.

また、ハブ部２の上端部分の中心部付近には、一回転当たり一サイクルの信号を発生するリング状磁石２１がハブ部２の上端部分にＵＶ接着剤等で接着されている。なお、発生する信号は１サイクル／１回転に限定されず設計により適宜決定される。また、接着はＵＶ効果に限らず他の接着剤を使用することも可能である。 Near the center of the upper end portion of the hub portion 2, a ring-shaped magnet 21 that generates a signal for one cycle per rotation is bonded to the upper end portion of the hub portion 2 with a UV adhesive or the like. The signal to be generated is not limited to one cycle / one rotation and is appropriately determined by design. Further, the bonding is not limited to the UV effect, and other adhesives can be used.

本体モールド部３は、ハブ部２を回転可能に収納し、かつ不図示のモータに取り付けられて該モータの回転軸をハブ部２の挿入穴２ａへ導くための上下方向に貫通穴９を備えた円柱形状の筐体である。またこの本体モールド部３において、貫通穴９を形成する本体モールド部３の内壁９ａの下側部分には、ハブ部２の雄ねじ部７と螺合する雌ねじ部１０が形成されている。また本体モールド部３には、上下方向に貫通した貫通孔１１が形成されており、この貫通孔１１には光源１２ａとコリメータレンズ１２ｂからなる光源ユニット１２が備えられている。 The main body mold portion 3 accommodates the hub portion 2 rotatably, and is provided with a through hole 9 in the vertical direction for being attached to a motor (not shown) and guiding the rotation shaft of the motor to the insertion hole 2a of the hub portion 2. A cylindrical housing. Further, in the main body mold portion 3, a female screw portion 10 that is screwed with the male screw portion 7 of the hub portion 2 is formed in the lower portion of the inner wall 9 a of the main body mold portion 3 that forms the through hole 9. The main body mold portion 3 is formed with a through hole 11 penetrating in the vertical direction. The through hole 11 includes a light source unit 12 including a light source 12a and a collimator lens 12b.

また、回路基板部４は、本体モールド部３の上端部分にねじ１７で取り付けられて貫通穴９を略閉塞する板状部材であって、その下面には本体モールド部３の光源ユニット１２からの光を受光するための光センサ１３が備えられている。 The circuit board portion 4 is a plate-like member that is attached to the upper end portion of the main body mold portion 3 with a screw 17 and substantially closes the through hole 9, and has a lower surface from the light source unit 12 of the main body mold portion 3. An optical sensor 13 for receiving light is provided.

また、回路基板部４の下部のリング状磁石２１の上方部分には例えばホール素子等の磁気センサ２２が配設され、ハブ部２の回転をリング状磁石２１の磁極からの磁場の変化で検出する。 In addition, a magnetic sensor 22 such as a Hall element is disposed on the upper portion of the ring-shaped magnet 21 below the circuit board portion 4, and the rotation of the hub portion 2 is detected by a change in the magnetic field from the magnetic pole of the ring-shaped magnet 21. To do.

回路基板部４の上面には、光センサ１３や磁気センサ２２からの検出信号を処理するアナログ／デジタル変換器等の電気部品等が実装されている。 On the upper surface of the circuit board unit 4, electrical components such as an analog / digital converter that processes detection signals from the optical sensor 13 and the magnetic sensor 22 are mounted.

また、回路基板部４の中央部分には、ハブ部２と不図示のモータの回転軸とを固定するための止めねじ１４をロータリエンコーダ１内へ出し入れするための挿脱孔４ａが形成され、上面の周辺部分には、外部との信号のやり取りを行うためのコネクタ１９が設けられている。 In addition, an insertion / removal hole 4a for inserting / removing a set screw 14 for fixing the hub 2 and a rotation shaft of a motor (not shown) into / from the rotary encoder 1 is formed in the center portion of the circuit board portion 4, A connector 19 for exchanging signals with the outside is provided in the peripheral portion of the upper surface.

また、本体モールド部３、光センサ１２や磁気センサ２２、及び回路基板部４をシールドするためのカバー部材５が本体モールド部３の外周部３ａに嵌合し、ねじ１６で本体モールド部３に固定されている。なお、カバー部材５は、静電ノイズと磁気ノイズを防止するために、例えば軟鉄などの高透磁率金属で形成することが望ましい。また、磁気シールド効果を十分に持たせるために、カバー部材５の肉厚は、許容できる限り厚くすることが好ましい。本ロータリエンコーダ１では、カバー部材５の肉厚は２ｍｍ以上とすることで十分な磁気シールド効果を達成している。 Further, a cover member 5 for shielding the main body mold portion 3, the optical sensor 12, the magnetic sensor 22, and the circuit board portion 4 is fitted to the outer peripheral portion 3 a of the main body mold portion 3, and is attached to the main body mold portion 3 with screws 16. It is fixed. The cover member 5 is preferably formed of a high permeability metal such as soft iron in order to prevent electrostatic noise and magnetic noise. Further, in order to provide a sufficient magnetic shielding effect, the cover member 5 is preferably made as thick as possible. In the present rotary encoder 1, a sufficient magnetic shielding effect is achieved by setting the thickness of the cover member 5 to 2 mm or more.

また、カバー部材５の中央部分には、ハブ部２と不図示のモータの回転軸とを固定するための止めねじ１４をロータリエンコーダ１内へ出し入れするための挿脱孔５ａが、外周部近傍には、コネクタ１９を通すための穴５ｂが形成されている。 Further, an insertion / removal hole 5a for inserting / removing a set screw 14 for fixing the hub portion 2 and a rotating shaft of a motor (not shown) into / from the rotary encoder 1 is provided in the central portion of the cover member 5 in the vicinity of the outer peripheral portion. A hole 5b for allowing the connector 19 to pass therethrough is formed.

回路基板部４の取り付けねじ１７のねじ穴１７ａとカバー部材５を固定するための固定ねじ１６のねじ穴１６ａは互いに電気的に接続されており、カバー部材５は、ねじ１６、１７及びねじ穴１６ａ、１７ａを介して回路基板部４のシグナルグランドと接続されている。例えば、ねじ穴１６ａ、１７ａを導電性部材で形成することで、回路基板部４とカバー部材５とを電気的に接続することができる。 The screw hole 17a of the mounting screw 17 of the circuit board part 4 and the screw hole 16a of the fixing screw 16 for fixing the cover member 5 are electrically connected to each other, and the cover member 5 includes screws 16, 17 and screw holes. It is connected to the signal ground of the circuit board part 4 through 16a and 17a. For example, the circuit board portion 4 and the cover member 5 can be electrically connected by forming the screw holes 16a and 17a with a conductive member.

また、回路基板部４とハブ部２との間には、静電ノイズを防止すると共に、回路基板部４を本体モールド部３から取り外した際の目盛円板６等の保護のためにシールド板１８が配設されている。 A shield plate is provided between the circuit board portion 4 and the hub portion 2 to prevent electrostatic noise and protect the scale disk 6 and the like when the circuit board portion 4 is detached from the main body mold portion 3. 18 is arranged.

このようにして、本実施の形態にかかるロータリエンコーダ１が構成されている。なお
上述したようにロータリエンコーダ１は、光学式ロータリエンコーダ及び磁気式ロータリエンコーダの両方のエンコーダとして動作するものである。 Thus, the rotary encoder 1 according to the present embodiment is configured. As described above, the rotary encoder 1 operates as both an optical rotary encoder and a magnetic rotary encoder.

本ロータリエンコーダ１において、光源ユニット１２から発せられた光は、不図示のモータの回転軸に連動して回転する目盛円板６に下側から照射される。この目盛円板６における不図示のスリットを通過した光は、光センサ１３によって受光されてアナログ信号に変換される。また、リング状磁石２１の磁極からの磁場の変化は磁気センサ２２で検出される。これらのアナログ信号は、回路基板部４に実装されたアナログ／デジタル変換器等の電気部品によってデジタル信号に変換される。このデジタル化された信号に基づきモータの回転軸の回転量や回転角度を算出することが可能となる。 In the rotary encoder 1, the light emitted from the light source unit 12 is irradiated from below on the scale disk 6 that rotates in conjunction with a rotating shaft of a motor (not shown). Light that has passed through a slit (not shown) in the scale disk 6 is received by the optical sensor 13 and converted into an analog signal. Further, a change in the magnetic field from the magnetic pole of the ring-shaped magnet 21 is detected by the magnetic sensor 22. These analog signals are converted into digital signals by an electrical component such as an analog / digital converter mounted on the circuit board unit 4. Based on this digitized signal, the rotation amount and rotation angle of the rotation shaft of the motor can be calculated.

また、本ロータリエンコーダ１は、上述したハブ部２の雄ねじ部７と本体モールド部３の雌ねじ部１０とを締め付け固定することによって、ハブ部２を本体モールド部３に固定することができる。 Further, the rotary encoder 1 can fix the hub portion 2 to the main body mold portion 3 by fastening and fixing the male screw portion 7 of the hub portion 2 and the female screw portion 10 of the main body mold portion 3 described above.

これに回路基板部４を本体モールド部３に取り付けることによって、本体モールド部３、ハブ部２、及び回路基板部４とを一体のものとして取り扱うことができるため、これらを別々に管理、保管するという煩雑さを解消することもできる。 By attaching the circuit board part 4 to the main body mold part 3, the main body mold part 3, the hub part 2 and the circuit board part 4 can be handled as a single unit, so that these are managed and stored separately. It is also possible to eliminate the complexity.

このように、本ロータリエンコーダ１は、外周部にシグナルグラウンドと接続され、かつ磁気シールド特性を有する金属部材からなるカバー部材５を有することによって、ロータリエンコーダ１の外部（例えば、ロータリエンコーダ１に接続されているモータ）で発生する静電ノイズや磁気ノイズによるロータリエンコーダ１の誤検出を防止することが可能になる。 As described above, the rotary encoder 1 has a cover member 5 made of a metal member that is connected to the signal ground at the outer peripheral portion and has a magnetic shield characteristic, so that the rotary encoder 1 is connected to the outside of the rotary encoder 1 (for example, the rotary encoder 1). It is possible to prevent erroneous detection of the rotary encoder 1 due to electrostatic noise and magnetic noise generated in the motor).

また、ロータリエンコーダ１の回路基板部４等がカバー部材５で保護されているため、作業者の取り扱いも容易となる。 Moreover, since the circuit board part 4 etc. of the rotary encoder 1 are protected by the cover member 5, handling of an operator becomes easy.

なお、上記説明では、光センサ１３、磁気センサ２２、回路基板部４、及び本体モールド部３全体を覆うようにカバー部材１５を構成しているが、カバー部材１５は、少なくとも光センサ１３、磁気センサ２２、及び回路基板部４を覆うように構成すれば同様の効果を奏することができる。 In the above description, the cover member 15 is configured to cover the entire optical sensor 13, magnetic sensor 22, circuit board portion 4, and main body mold portion 3. If the sensor 22 and the circuit board part 4 are configured to be covered, the same effect can be obtained.

なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。 The above-described embodiment is merely an example, and is not limited to the above-described configuration and shape, and can be appropriately modified and changed within the scope of the present invention.

本発明の実施の形態にかかるロータリエンコーダの断面概略図。1 is a schematic cross-sectional view of a rotary encoder according to an embodiment of the present invention. 実施の形態にかかるロータリエンコーダの概観図。FIG. 2 is an overview diagram of a rotary encoder according to an embodiment.

Explanation of symbols

１ロータリエンコーダ
２ハブ部
３本体モールド部
４回路基板部
５カバー部材
６目盛円板
１２光源ユニット
１３光センサ
２１リング状磁石
２２磁気センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotary encoder 2 Hub part 3 Main body mold part 4 Circuit board part 5 Cover member 6 Scale disk 12 Light source unit 13 Optical sensor 21 Ring-shaped magnet 22 Magnetic sensor

Claims

A hub portion that includes a scale disk having a predetermined pattern and a ring-shaped magnet, and is fixed to a rotating shaft to be measured and rotated,
Detecting means for detecting the predetermined pattern;
A circuit board portion mounted with an electrical component for processing a detection signal from the detection means in order to obtain rotation information of the measurement object;
A body mold part having means for rotatably accommodating the hub part in at least a part of an inner wall ;
A cover member made of a conductive member and shielding the front detection means and the circuit board part ;
A shield plate provided between the circuit board part and the hub part,
The cover member is fixed to the main body mold part by a screw member electrically connectable to the circuit board part, and is connected to a signal ground of the circuit board part via the screw member. Rotary encoder.

The rotary encoder according to claim 1, wherein the cover member includes a metal member having magnetic shield characteristics.

The screw member has a first screw for fixing the cover member and the main body mold part, and a second screw for fixing the circuit board and the main body mold part,
3. The rotary encoder according to claim 1, wherein the screw hole of the first screw and the screw hole of the second screw are electrically connected to each other.

The said cover member is connected to the signal ground of the said circuit board part via the said screw member and the screw hole of the said screw member formed in the said main body mold part. The rotary encoder as described in any one of Claims.