JPH0296614A - ロータリエンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はロータリエンコーダに関し、特に高速回転型の
光学式ロータリエンコーダに関する。

従来の技術 従来から、高速回転型のエンコーダとしては、例えば６
０００ｒ、ｐ、■、程度の回転速度に対応し得るものが
実用化されている。その−構成例は、第５図に示すよう
に、測定軸を挿通可能な中空回転軸２１の端部にスリッ
トを規則的に形成したコード板２２を固定し、この中空
回転軸２１を一対の玉軸受２３を介して支持部材２４に
て回転自在に支持し、かつこの支持部材２４にコード板
２２を間に挟んで投光部と受光部を有する検出器２５を
設置して構成されている。

上記のように回転軸２１として中空回転軸を用いると、
玉軸受２３の径が大きくなり、それだけ高速回転に対応
するのが困難になりかつコスト高となる。それにもかか
わらず、中空回転軸を用いる理由は、回転軸２１として
中実軸を用いると、測定軸の軸端にカップリングを用い
てエンコーダを接続する必要があり、大きなスペースが
必要となり、また高速回転に対応するには極めて高精度
に軸心を一致させないと振動を発生する危険性があり、
さらにカップリングにサーボ駆動による加減速時の加速
度に耐える剛性を持たせる必要がある等の問題を生ずる
ためである。

発明が解決しようとする課題 ところで、例えば精密加工分野においては近年益々高速
かつ高精度の加工が要求されてきており、そのためさら
に高速の回転に対応できるロータリエンコーダが求めら
れるようになって来た。

しかし、上記理由から径の大きな玉軸受を用いる必要が
あるため、さらに高速の数カｒ、ρ、ｍ、というような
高速回転に対応できる玉軸受を得るのは困難でありかつ
極めて高価なものになるという問題がある。

そこで、第３図及び第４図に示すように、高速回転用の
軸受として知られている気体軸受７を適用することが考
えられる。即ち、中空回転軸１と支持部材１０の嵌合部
に、ラジアル軸受部８とその両端に連続する一対のスラ
スト軸受部９ａ、９ｂを有する断面形状略コ字状の気体
軸受７を形成し、前記ラジアル軸受部８及びスラスト軸
受部９ａ、９ｂにそれぞれ高圧気体をオリフィスを介し
て供給し、この気体軸受７にてコード板４を回転自在に
支持することが考えられる。

しかし、このような気体軸受を用いると、コード板４側
に位置するスラスト軸受部９ａから流出した気体が、第
４図に矢印Ａで示すようにコード板４に当たり、気体に
含まれている塵やオイル粒子等がコード板４に付着し、
長期使用する間にコード板４にｌηれを発生し、検出エ
ラーの原因になるという問題がある。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、気体軸受にて高速回
転に対応でき、しかもコード板の汚れを防止したロータ
リエンコーダを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、上記目的を達成するために、コード板を固定
した回転軸を気体軸受にて回転自在に支持し、前記コー
ド板側に開放される気体軸受の開放端部に環状の気体受
入溝を形成するとともに、この気体受入溝を外部空間に
連通ずる排気孔を設けたことを特徴とする。

又、コード板を固定した回転軸を、ラジアル軸受部と、
その両端に連続した一対のスラスト軸受部を備えた気体
軸受にて回転自在に支持し、前記コード板側に位置する
スラスト軸受部の軸受剛性を外部空間側に位置するスラ
スト軸受部の軸受剛性よりも小さくしてもよく、この場
合にさらにコード板側に位置するスラスト軸受部の開放
端部に環状の気体受入溝を形成するとともに、この気体
受入溝を外部空間に連通ずる排気孔を設けるとよい。

さらに、好ましくは検出部として、レーザ光源からコー
ド板にレーザ光を照射し、コード板に規則的に形成され
たスリットにより生じたフラウンホーファ回折像の明暗
縞をスリットを介して光検出器に照射するように構成さ
れたレーザ方式のものが用いられる。

作　　　用 本発明によると、コード板側に開放される気体軸受の開
放端部に環状の気体受入溝を形成しているので、コード
板側に流出する気体はこの受入溝に入り、そのまま排気
孔を通って外部空間に排出されるため、コード板に軸受
用の気体流が触れることはなく、気体流に含まれている
塵やオイル粒子がコード板に付着して検出エラーを発生
するという恐れを無くすことができる。

又、コード板側に位置するスラスト軸受部の軸受剛性を
外部空間側に位置するスラスト軸受部の軸受剛性よりも
小さくすることにより、コード板側のスラスト軸受部の
間隙を、外部空間側のスラスト軸受部の間隙より狭くで
き、温度変化による間隙の変化や加工寸法誤差を十分吸
収できる大きさの間隙を全体として確保しながら、コー
ド板側に流れる気体流を少なくしてコード板の気体流に
よる汚れを軽減することができる。

さらに、検出部をレーザ方式にしてフラウンホーファ回
折による幅の狭いビーム状の明暗縞を検出するようにす
れば、コード板の両面に比較的大きな間隙を設けること
ができ、そのため気体軸受の間隙に対応する分コード板
が板厚方向に変位しても接触によりエンコーダが破損す
るというような恐れもない。

実　　施　　例 以下、本発明の一実施例を第１図及び第３図に基づいて
説明する。

第１図において、ｌは、測定軸（図示せず）を挿通ずる
円筒穴２を形成された中空軸から成る回転軸であり、そ
の中間部外周にコード板４の支持フランジ３が設けられ
ている。この支持フランジ３の一面は受は面３ａとなっ
ており、コード板４の内周部が載置支持され、かつコー
ド板４の内周縁が接＠剤５にて支持フランジ３に固着さ
れている。６は、前記コード板４を前記受は面３ａとの
間で挟持する弾性挟圧片であり、ばね板からなる環状板
の内周から複数の舌片６ａが突設されており、この舌片
６ａが弾性変形した状態で回転軸１の外周面に係止し、
その弾性復元力によってコード板４を挟圧している。

前記回転軸１は、気体軸受７を介して支持部材１０にて
回転自在に支持されている。この気体軸受７は、ラジア
ル軸受部８とその両端に連続する一対のスラスト軸受部
９ａ、９ｂを備えた断面形状略コ字状に形成されている
。支持部材１０には図示しない高圧気体源に接続された
高圧気体供給通路１１が形成され、各軸受部８．９ａ、
９ｂにそれぞれオリフィス１２．１３ａ、及び＋３ｂと
１３ｃを介して高圧気体を供給するように構成されてい
る。コード板４例のスラスト軸受部９ａの開放端部には
、環状の気体受入溝１４が形成され、か一つ支持部材ｌ
Ｏに、一端が気体受入溝１４に臨み、他端が外部空間に
臨む排気孔１５が形成されている。更に、上記のように
コード板４側に位置するスラスト軸受部９ａには１つの
オリフィス１３ａを介して高圧気体を供給し、外部空間
側に位置するスラスト軸受部９ｂには２つのオリフィス
１３ｂと１３ｃを介してそれぞれ高圧気体を供給するよ
うに構成し、コード板４側のスラスト軸受部９ａの軸受
剛性を外部空間側のスラスト軸受部９ｂの軸受剛性より
小さくし、コード板４例のスラスト軸受部９ａの軸受間
隙を小さくしてコード板４側に流出する気体を少な（し
ている、また、前記各オリフィス８．９３〜９ｃの開口
端には、それぞれ各軸受部の全周に均一に気体が供給さ
れるように環状溝１６．１７ａ〜１７ｃが形成されてい
る。

前記支持部材１０には、第３図に示すように、コード板
４の回転位置を検出する検出器１日が配設されている。

この検出器１８は、レーザ光源からコード板４にレーザ
光を照射し、コード仮４に規則的に形成されたスリット
により生じたフラウンホーファ回折像の明暗縞をスリッ
トを介して光検出素子に照射するように構成されている
。

次に動作を説明する。回転軸Ｉに挿通固定した測定軸が
回転すると、それに伴って回転＃＋１が回転し、その際
回転軸ｌが気体軸受７を介して支持部材１０で支持され
ているので、１万ｒ、　ｐ、ｍ、以上の回転速度にも適
応でき、しがち回転むらを生ずることなく円滑に回転す
る。さらに、コード板４側のスラスト軸受部９ａの開放
端から流出しようとする気体は、気体受入溝１４内に捕
集されて排出孔１５から外部空間に放出されるので、軸
受用気体がコード板４に当たり、軸受用気体に含まれて
いる塵やオイル粒子等によってツー１′仮４が汚される
恐れがなく、コード板４の汚れによる検出エラーを防止
できる。さらに、コード板４例のスラスト軸受部９ａの
軸受剛性を外部空間側のスラスト軸受部９ｂの軸受剛性
よりも小さくして、コード板４側への気体流出量を少な
くすると、コード板４への気体の流出をより確実に防止
できる。

測定軸の回転位置及び回転速度の検出はコード板４が回
転軸ｌとともに回転することによって検出器１８にて行
われる。この検出器１８はレーザ方式であり、レーザ光
のフラウンホーファ回折による幅の狭いビーム状の明暗
縞を検出するようにしているので、コード板４の両面に
比較的大きな間隙を設けても確実にエラーのない位置検
出が可能である。そのため、気体軸受７の軸受間隙のた
めに、コード板４が板厚方向に変位してもコード板４と
検出器１１の接触によりエンコーダが破損するというよ
うな恐れもない。

上記第１実施例では、気体受入溝１４及び排気孔１５を
設けて軸受用気体を外部空間に排出する手段を設けると
ともに、コード板４例のスラスト軸受９ａの軸受剛性を
小さくしてコード板４側に流出する気体量を少なくする
手段を設けた例を示したが、いずれか一方の手段のみを
設けた構成としてもよい。

また、上記冥施例では、コード板４側のスラスト軸受部
９ａの軸受剛性を外部空間側のスラスト軸受部９ｂの軸
受剛性より小さくするのに、高圧気体を供給するオリフ
ィスの数を変えた例を示したが、第２図に示すように、
軸受部の面積を変えてもよい。即ち、第２図の実施例で
は、コード板４例のスラスト軸受部９ａの外径に対して
外部空間側のスラスト軸受部９ｂの外径を大きく設定し
てその軸受面積を大きくすることによって、軸受剛性を
大きくしている。

発明の効果 本発明のロータリエンコーダによれば、以上の説明から
明らかなように、気体軸受にて回転軸を支持しているの
で、高速回転に対応できるとともに、回転むらを発生す
ることがなく、高速回転を精度よく検出することができ
、しかも気体軸受からコード板側に流出する気体が気体
受入溝に入り、そのまま排気孔を通って外部空間に排出
されるため、コード板に軸受用の気体流が触れることは
なく、気体流に含まれている塵やオイル粒子がコード板
に付着して検出エラーを発生するという恐れを無くすこ
とができる。

又、コード板側に位置するスラスト軸受部の軸受剛性を
外部空間側に位置するスラスト軸受部の軸受剛性よりも
小さくしてコード板側のスラスト軸受部の間隙を、外部
空間側よりコード板側が狭くなるようにすることにより
、温度変化による間隙の変化や加工寸法誤差を十分吸収
できる大きさの間隙を全体として確保しながら、コード
板側に流れる気体流を少なくしてコード板の気体流によ
る汚れを軽減し、同様の効果を発揮することができる。

さらに、検出部をレーザ方式にしてフラウンホーファ回
折による幅の狭いビーム状の明暗縞を検出するようにす
れば、コード板の両面に比較的大きな間隙を設けること
ができ、そのため気体軸受の軸受間隙のためにコード板
が板厚方向に変位しても接触によりエンコーダが破損す
るというような恐れもない等、大なる効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の要部の縦断正面図、第２
図は本発明の第２実施例の要部の縦断正面図、第３図は
気体軸受を用いたロータリエンコーダの全体構成を示す
縦断正面図、第４図は同要部の縦断正面図、第５図は従
来例の縦断正面図である。 １・・・・・・回転軸、４・・・・・・コード板、７・
・・・・・気体軸受、８・・・・・・ラジアル軸受部、
９ａ、９ｂ・・・・・・スラスト軸受部、１０・・・・
−・支持部材、１４・・・・・・気体受入溝、１５・・
・・・・排気孔、１８・・・・・・検出器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）コード板を固定した回転軸を気体軸受にて回転自
   在に支持し、前記コード板側に開放される気体軸受の開
   放端部に環状の気体受入溝を形成するとともに、この気
   体受入溝を外部空間に連通する排気孔を設けたことを特
   徴とするロータリエンコーダ。
2. （２）コード板を固定した回転軸を、ラジアル軸受部と
   、その両端に連続した一対のスラスト軸受部を備えた気
   体軸受にて回転自在に支持し、前記コード板側に位置す
   るスラスト軸受部の軸受剛性を外部空間側に位置するス
   ラスト軸受部の軸受剛性よりも小さくしたことを特徴と
   するロータリエンコーダ。
3. （３）コード板側に位置するスラスト軸受部の開放端部
   に環状の気体受入溝を形成するとともに、この気体受入
   溝を外部空間に連通する排気孔を設けたことを特徴とす
   る請求項２記載のロータリエンコーダ。
4. （４）レーザ光源からコード板にレーザ光を照射し、コ
   ード板に規則的に形成されたスリットにより生じたフラ
   ウンホーファ回折像の明暗縞をスリットを介して光検出
   器に照射するようにした検出部を備えている請求項１、
   ２、又は３記載のロータリエンコーダ。