JPH08284971A - ロータリーエンコーダ用板バネ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ねじれ剛性が大きく偏心バネ定数が小さなロ
ータリーエンコーダ用板バネを提供する。 【構成】 モータの出力軸１１にロータリーエンコーダ
２の軸受１２を連結し、そのロータリーエンコーダ２の
軸受１２とモータとの間を連結するためのロータリーエ
ンコーダ用板バネにおいて、板バネ本体４１をリング状
に形成し、そのリング状の板バネ本体４１の外側辺で対
向する側にモータ用舌片４２、４３を形成し、略９０度
回転した位置にロータリーエンコーダ用舌片４４、４５
を予め一体的に形成し、各舌片４２〜４５にネジ挿入穴
４６〜４９をそれぞれ形成し、これら対向する舌片をモ
ータ側とロータリーエンコーダ側とで互いに逆方向に起
立させた後それぞれ中心側に折り曲げてモータ用腕部５
４、５５及びエンコーダ用腕部５６、５７を形成したこ
とを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータの出力軸にロー
タリーエンコーダの軸受を連結し、そのロータリーエン
コーダの軸受とモータとの間を連結するためのロータリ
ーエンコーダ用板バネに関する。

【０００２】

【従来の技術】モータの出力軸の回転角を検出するセン
サとしてロータリーエンコーダ（以下「エンコーダ」と
いう。）があり、エンコーダとモータとはエンコーダ用
板バネを用いて連結されている。

【０００３】図９はエンコーダに従来のエンコーダ用板
バネを取り付けたときの正面図であり、図１０は図９の
Ａ−Ａ線断面図である。

【０００４】図９及び図１０において、１はエンコーダ
２の回転軸であり、回転軸１の一端（図では左側）には
スリット円板３が取り付けられている。回転軸１の他端
はベアリング４を介してエンコーダ２の固定板５に取り
付けられている。固定板５にはスリット円板３に面した
基板６が取り付けられており、基板６には発光素子７が
取り付けられている。スリット円板３を挟むように基板
８が支持部材を介して固定板１０に取り付けられてい
る。基板８には発光素子７に対向して受光素子９が取り
付けられている。回転軸１は中空であり、モータ（図示
せず）の出力軸１１が挿入、連結されている。

【０００５】エンコーダ２の固定板５及びベアリングか
らなる軸受１２にはエンコーダ用板バネ１３がネジ１４
で取り付けられている。

【０００６】ここでエンコーダ用板バネ１３について説
明する。

【０００７】図１１（ａ）は図９に示したエンコーダ用
板バネの平面図、図１１（ｂ）はその矢視図、図１１
（ｃ）は図９に示したエンコーダ用板バネの展開図であ
る。

【０００８】図１１（ｃ）に示すようにエンコーダ用板
バネは、リング状の板バネ本体１５の内側辺で対向する
側に一対のモータ用舌片１６、１７を形成し、略９０度
回転した位置に一対のエンコーダ用舌片１８、１９を形
成し、各舌片１６〜１９にネジ挿入穴２０〜２３を形成
する。各舌片１６〜１９の基部には切り欠き２４が形成
されており、各舌片１６〜１９を折り曲げたときに亀裂
が入るのを防止するようになっている。板バネ本体１５
には各舌片１６〜１９の基部の近傍にネジ挿入穴２０〜
２３に挿入すべきネジの頭部が貫通できるような形状の
ネジ貫通切り欠き２５、２６やネジ貫通穴２７、２８を
形成する。これら板バネ本体１５、各舌片１６〜１９、
ネジ挿入穴２０〜２３、ネジ貫通切り欠き２５、２６及
びネジ貫通穴２７、２８は１枚の金属板をプレス加工す
ることにより一体的に形成される。

【０００９】次に、モータ用舌片１６、１７を紙面の表
側に起立させ、エンコーダ用舌片１８、１９を紙面の裏
側に起立させた後それぞれ板バネ本体１５の径方向外側
に折り曲げることによりモータ用腕部２９、３０及びエ
ンコーダ用腕部３１、３２が形成され、図１１（ａ）
（ｂ）に示すようなエンコーダ用板バネとなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら図９に示
したエンコーダ用板バネ１３は、各舌片１６〜１９を板
バネ本体１５の内側から折り曲げて各腕部２９〜３２を
形成しており、エンコーダ用板バネ１３が捩じれる際の
回転半径が小さいので、ねじれ剛性が小さく偏心バネ定
数が大きい。このためエンコーダ用板バネ１３を薄くし
なければならないが、薄くすると形状保持が困難とな
る。

【００１１】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、ねじれ剛性が大きく偏心バネ定数が小さなロータリ
ーエンコーダ用板バネを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、モータの出力軸にロータリーエンコーダの
軸受を連結し、そのロータリーエンコーダの軸受とモー
タとの間を連結するためのロータリーエンコーダ用板バ
ネにおいて、板バネ本体をリング状に形成し、そのリン
グ状の板バネ本体の外側辺で対向する側にモータ用舌片
を形成し、略９０度回転した位置にロータリーエンコー
ダ用舌片を予め一体的に形成し、各舌片にネジ挿入穴を
それぞれ形成し、これら対向する舌片をモータ側とロー
タリーエンコーダ側とで互いに逆方向に起立させた後そ
れぞれ中心側に折り曲げてモータ用腕部及びエンコーダ
用腕部を形成したものである。

【００１３】上記構成に加え本発明は、板バネ本体の形
状を略八角形に形成したものである。

【００１４】

【作用】上記構成によれば、各舌片を板バネ本体の外側
から折り曲げて各腕部を形成することにより、各舌片を
板バネ本体の内側から折り曲げる場合と比べて、ロータ
リーエンコーダ用板バネが捩じれる際の回転半径が板バ
ネ本体の径方向の幅分だけ長くなるので、ねじれ剛性が
大きくなり、偏心バネ定数が小さくなる。

【００１５】板バネ本体が略八角形に形成されている場
合にはリング状の場合よりねじれ剛性が大きくなり、偏
心バネ定数とスラストバネ定数とが小さくなるのでより
形状保持力が大きくなる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。尚、前述した従来例と同様の部材には共通
の符号を用いた。

【００１７】図１はロータリーエンコーダに本発明のロ
ータリーエンコーダ用板バネの一実施例を取り付けたと
きの正面図であり、図２は図１のＢ−Ｂ線断面図であ
る。

【００１８】図１及び図２において、１はエンコーダ２
の回転軸であり、回転軸１の一端（図では左側）にはス
リット円板３が取り付けられている。回転軸１の他端は
ベアリング４を介してエンコーダ２の固定板５に取り付
けられている。固定板５にはスリット円板３に面した基
板６が取り付けられており、基板６には発光素子７が取
り付けられている。スリット円板３を挟むように基板８
が支持部材を介して固定板１０に取り付けられている。
基板８には発光素子７に対向して受光素子９が取り付け
られている。回転軸１は中空であり、モータ（図示せ
ず）の出力軸１１が挿入、連結されている。

【００１９】エンコーダ２の固定板５及びベアリングか
らなる軸受１２にはエンコーダ用板バネ４０がネジ１４
で取り付けられている。

【００２０】ここでエンコーダ用板バネについて説明す
る。

【００２１】図３（ａ）は図１に示したエンコーダ板バ
ネの平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ線矢視
図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＤ−Ｄ線矢視図、図４は
図１に示したエンコーダ用板バネの展開図である。

【００２２】図４に示すように略八角形のリング状の板
バネ本体４１の外側辺には互いに対向する側（図では左
右）に一対のモータ用舌片４２、４３が形成されてい
る。この板バネ本体４１の外側辺で略９０度回転した位
置（図では上下）には一対のエンコーダ用舌片４４、４
５が形成されている。各舌片４２〜４５にはネジ挿入穴
４６〜４９が形成されている。板バネ本体４１の各ネジ
挿入穴４６〜４９の近傍にはネジ挿入穴４６〜４９に挿
入すべきネジの頭部を通過させることができる形状のネ
ジ貫通穴５０〜５３が形成されている。

【００２３】これらの板バネ本体４１、各舌片４２〜４
５、ネジ挿入穴４６〜４９及びネジ貫通穴５０〜５３は
例えば１枚の金属板（例えばステンレス板）をプレス加
工することにより一体的に形成される（尚、プレス加工
の代わりに炭酸ガスレーザ加工を用いてもよい）。

【００２４】次に、モータ用舌片４２、４３を紙面の表
側に起立させると共に、エンコーダ用舌片４４、４５を
紙面の裏側に起立させた後それぞれ板バネ本体４１の中
心に折り曲げることによりモータ用腕部５４、５５及び
エンコーダ用腕部５６、５７が形成され、図３（ａ）〜
図３（ｃ）に示すようなエンコーダ用板バネとなる。

【００２５】このようなエンコーダ用板バネ４０をエン
コーダ２にネジ止めした後モータの出力軸１１をエンコ
ーダ２の回転軸１内に挿入、ネジ止めすることによりモ
ータとエンコーダ２との連結が終了する。

【００２６】次に実施例の作用を述べる。

【００２７】各舌片４２〜４５を板バネ本体４１の外側
から折り曲げて各腕部５４〜５７を形成することによ
り、各舌片４２〜４５を板バネ本体４１の内側から折り
曲げる場合と比べて、ロータリーエンコーダ用板バネ４
０が捩じれる際の回転半径が板バネ本体４１の径方向の
幅分だけ長くなるので、ねじれ剛性が大きくなり、偏心
バネ定数が小さくなる。

【００２８】板バネ本体４１が略八角形に形成されてい
る場合にはリング状の場合よりねじれ剛性が大きくな
り、偏心バネ定数とスラストバネ定数とが小さくなるの
でより形状保持力が大きくなる。

【００２９】またエンコーダ用舌片４４、４５のネジ挿
入穴４６、４７が長穴に形成されているので板バネ本体
４１をエンコーダ２に取り付けた後モータに取り付ける
際に位置合わせが容易となり作業効率が向上する。尚、
図ではモータ用舌片４２、４３のネジ挿入穴４６、４７
が長穴に形成されているが、これに限定されるものでは
なく、エンコーダ用舌片４４、４５のねじ挿入穴４８、
４９を長穴に形成してもよい。

【００３０】次に数値等を挙げて説明するがこれに限定
されるものではない。

【００３１】図５は図１に示したエンコーダ用板バネ２
種類についての捩じれ特性を示す図であり、縦軸がねじ
れ角度、横軸がトルクをそれぞれ示している。実線は一
方（以下Ｎｏ．１）の特性を示し、破線は他方（以下Ｎ
ｏ．２）の特性をそれぞれ示している。

【００３２】エンコーダ用板バネのモータ用腕部とエン
コーダ用腕部とを固定し、板バネ本体の周方向に沿って
例えばトルクが１０Ｋｇｆｃｍになるまで右回りにねじ
った後、トルクが−１０Ｋｇｆｃｍになるまで左回りに
ねじり、トルクが１０Ｋｇｆｃｍになるまで右回りにね
じったときのねじれ角度を測定すると、両者共−０．１
５ｄｅｇから０．１５ｄｅｇの範囲内にあることが分か
る。尚、エンコーダ用板バネの厚さは全て約０．４ｍｍ
とする。

【００３３】図６は図１に示したエンコーダ用板バネ２
種類についての偏心バネ定数を示す図であり、縦軸が偏
心バネ定数、横軸が角度位置をそれぞれ示す。実線がＮ
ｏ．１の特性を示し、破線はＮｏ．２の特性をそれぞれ
示している。同図より０度から１８０度までの範囲にお
いて４０ｄｅｇから６０ｄｅｇまでの範囲内にあること
が分かる。

【００３４】図７は図１に示したエンコーダ用板バネ２
種類についての偏角バネ定数を示す図であり、縦軸が偏
角バネ定数、横軸が角度位置をそれぞれ示す。実線がＮ
ｏ．１の特性を示し、破線はＮｏ．２の特性をそれぞれ
示している。同図より０度から１８０度までの範囲にお
いて１０Ｋｇｆｍｍ／ｄｅｇから２０Ｋｇｆｍｍ／ｄｅ
ｇまでの範囲内にあることが分かる。

【００３５】図８は図１に示したエンコーダ用板バネ２
種類についてのスラストバネ定数を示す図であり、縦軸
がスラスト軸受バネ定数、横軸がＮｏ．１及びＮｏ．２
の特性をそれぞれ示している。尚、図中右上がりの斜線
は圧縮した場合、右下がりの斜線は引っ張った場合をそ
れぞれ示している。同図よりスラストバネ定数は２．２
０Ｋｇｆｍｍ／ｄｅｇから３．０２Ｋｇｆｍｍ／ｄｅｇ
までの範囲内にあることが分かる。

【００３６】表１に図１に示したエンコーダ用板バネの
各角度（０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、
図３（ａ）参照）について測定した結果を示す。尚、Ｆ
ＥＭはシミュレータによる計算値である。

【００３７】

【表１】

【００３８】同表よりねじれ剛性及び偏心バネ定数が目
標値に到達することができなかったものの、ねじれ剛性
が大きく、偏心バネ定数及びスラストバネ定数が小さい
ことが分かる。

【００３９】以上において本実施例では、リング状の板
バネ本体を略八角形に形成し、板バネ本体の外側にモー
タ用舌片とエンコーダ用舌片とを形成し、各舌片を外側
から中心方向に折り曲げて各腕部を形成したので、形状
が保持されたままねじれ剛性が大きく、偏心バネ定数及
びスラストバネ定数が小さいエンコーダ用板バネを得る
ことができる。

【００４０】尚、本実施例では板バネ本体の形状が略八
角形の場合で説明したが、これに限定されるものではな
く、各腕部の周方向の長さを短くすると共に各腕部間の
長さを長くすることにより四角形に近い八角形に形成し
てもよい。また、板バネ本体の形状を略八角形に形成し
たが、リング状に形成してもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。

【００４２】リング状の板バネ本体を略八角形に形成
し、板バネ本体の外側にモータ用舌片とエンコーダ用舌
片とを形成し、各舌片を外側から中心方向に折り曲げて
各腕部を形成したので、ねじれ剛性が大きく偏心バネ定
数が小さなロータリーエンコーダ用板バネを実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ロータリーエンコーダに本発明のロータリーエ
ンコーダ用板バネの一実施例を取り付けたときの正面図
である。

【図２】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図３】（ａ）は図１に示したエンコーダ板バネの平面
図、（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ線矢視図、（ｃ）は図
３（ａ）のＤ−Ｄ線矢視図である。

【図４】図１に示したエンコーダ用板バネの展開図であ
る。

【図５】図１に示したエンコーダ用板バネ２種類につい
ての捩じれ特性を示す図である。

【図６】図１に示したエンコーダ用板バネ２種類につい
ての偏心バネ定数を示す図である。

【図７】図１に示したエンコーダ用板バネ２種類につい
ての偏角バネ定数を示す図である。

【図８】図１に示したエンコーダ用板バネ２種類につい
てのスラストバネ定数を示す図である。

【図９】エンコーダに従来のエンコーダ用板バネを取り
付けたときの正面図である。

【図１０】図９のＡ−Ａ線断面図である。

【図１１】（ａ）は図９に示したエンコーダ用板バネの
平面図、（ｂ）はその矢視図、（ｃ）は図９に示したエ
ンコーダ用板バネの展開図である。

【符号の説明】 ２ ロータリーエンコーダ １１ 出力軸 １２ 軸受 ４１ 板バネ本体 ４２、４３ モータ用舌片（舌片） ４４、４５ ロータリーエンコーダ用舌片（舌片） ４６〜４９ ネジ挿入穴 ５４、５５ モータ用腕部（腕部） ５６、５７ エンコーダ用腕部（腕部）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータの出力軸にロータリーエンコーダ
   の軸受を連結し、そのロータリーエンコーダの軸受とモ
   ータとの間を連結するためのロータリーエンコーダ用板
   バネにおいて、板バネ本体をリング状に形成し、そのリ
   ング状の板バネ本体の外側辺で対向する側にモータ用舌
   片を形成し、略９０度回転した位置にロータリーエンコ
   ーダ用舌片を予め一体的に形成し、各舌片にネジ挿入穴
   をそれぞれ形成し、これら対向する舌片をモータ側とロ
   ータリーエンコーダ側とで互いに逆方向に起立させた後
   それぞれ中心側に折り曲げてモータ用腕部及びエンコー
   ダ用腕部を形成したことを特徴とするロータリーエンコ
   ーダ用板バネ。
2. 【請求項２】 上記板バネ本体の形状を略八角形に形成
   した請求項１記載のロータリーエンコーダ用板バネ。