JPS59193314A - エンコ−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】 本発明は、エンコーダに関する。

従来におして、エンコーダ又はエンコーダヲ刹するモー
タのエンコーダにおいては、このエンコーダとして種々
の問題があった。

すなわち、エンコーダはスリット状の透明部と不透明部
を交互に多数有１〜るスケールと、透明部と不透明部全
交互に通数個有するインデックスとを有し、スケールと
インデックスは相対向師設し、スケ゛−ルは回転子側に
固設し、インデックスは固定側に固定し、上記スケール
及びインデックスを介して発光素子と光亀変換素子全相
対回させて固定イ則に自Ｃ設したものとなってｂる。

このエンコーダの上記スケール及びインデックスは、杜
］かなどツチでスリット状の透明部と不透明部を多数形
成する必％上、コーティングの答易なガラスで形成した
ものと、スリット状の透孔をプレス等の手段で容易に形
成できる不透明磁性体からなる極めて薄い鉄薄等からな
るものがある。

前者は、虚明部と不透明部とを極めて卸］かなどツチで
形成できるもので、高性能なエンコーダ全形成できると
いう利点があるものの、その材質の性質上破損しやすく
、また高価である欠点を有する。

従って、一般に良く動かされ外部振動の受けやすいもの
や安価な装置には適用しにくいという欠点を有する。

後者は、前者はど高性能なものに形成できないが、プレ
ス等の手段で容易に形成できるので非常に安価であり、
丑だその材質の性質上破損しにくいものである利点があ
る。このため、一般的には後者のエンコーダの方が多く
使用されている。後者のものは前者はど高性能で１−１
：なりといえ、それでもある程度尚性能なものが形成で
きるからである。

従って、本発明の目的は後者のエンコーダの改良に関す
るものである。

しかしながら、後者のエンコーダにあっては、スケール
及びインデックスは極めて薄い磁性体や非磁性体にて形
成しなければならないため、容易に変形しやすいという
欠点がある。また、このように極めて薄い磁性体ででき
たスケール及びインデックスは、一部外周又は内周部の
み全回転子又は固定側にのみ支持するだけなので、回転
子の回転によって生ずる振動等によって止溝な回転位１
δ信号を検出できないとｂう欠点がある。

かかる正価な回転位置信号全検出できないエンコーダを
モータに用いてやると、当該モータ全正葎な位置に停止
できなかったり、所望の回転速度？維持できないとｂう
欠点を有する。

例えば、モータの回転速度を検出１−る手段としては、
ＤＣタコジェネレータやエンコーダ（ＦＧを含む）があ
る。

ここにおいて、ＤＣタコジェネレータは出力がアナログ
電圧なので、Ｆ（周波数）−Ｖ（ｆｌｉｔ、圧）変換回
路が不要である長所を有１−る反面、回転角度を検出で
きないという欠点を有１−る。またエンコーダの場合は
、出力が周波数で出てくるので、Ｆ（周波数）−Ｖ（電
圧）変換回路がル・要で、ｆ−）るという知所を有する
反面、回転角度全検出できる利点を有する。ここにエン
コーダにはＦ−Ｖ変換回路を必要とする欠点はあるもの
の、回転速度及び回転角度の両方を検出できる利点があ
る。このためエンコーダ全内蔵したモータがある。しか
しそのほとんどＦｉ簡単な構成のもので精度の良いもの
でない。そこで、ｈ、Ｖ良好で旧つ安１曲なエンコーダ
を内蔵したモータ金得るには、上記したスケール及びイ
ンデックスを用いてやれば良い。しかし、このようなエ
ンコーダには上記した欠点がある。

本発明は上記小情に基いてなされたもので、スケール及
びインデックスのＳ効をなくシ、て１ｔｌＡ１ｉの良い
回転信号が得られるようにしたエンコーダを得ることを
目的としてなされたもので、モータに通用し、て十分に
有用なものを得るためになされるものである。

かかる本発明の目的は、不透明部材にスリットを微細な
間隔で多数有し回転子に取涜するための回転速度検出用
のスケールと、不透明部材にスリット状の透明部を微細
な間隔で適数有し、上記スケールと対向配置させて、固
定側に固設するインデックスと、上記スケール及びイン
デックスを介して発光素子と光電変換素子を相対向配設
してなるエンコーダにお＾て、上記インデックスと上記
スケールとは、互すに吸着する材質にて形成してなるこ
とを特徴とするエンコーダを提供１−ることによって達
成される。

以下、エンコーダについては、エンコーダを有するモー
タに適用して本発明の実施例を、図面参照しつつ説明す
る。

第１図は本発明の一実施例を示すエンコーダを有するデ
ィスク型ブラシレスモータの縦断面図、第２図は第１図
の分解斜視図である。

エンコーダを有するディスク型ブラシレスモータ１は、
中空部２を有するディスク型のカップ体ｌａ、ｌｂによ
ってディスク型ブラシレスモータ本体３を形成している
。

回転軸６は上記本体３の略々中心部に軸受４゜５によっ
て回動自在に軸支されてｂる。回転軸６にはＮ、Ｓの磁
極を交互に有する４＆の円環状の界磁マグネット８（第
２図参照）か固設され、ロータとなってｂる。界磁マグ
ネット８と面対向する上記カップ体１ｂの内面部には上
面に円環状のプリント基板１０を固着した３個の電機子
コイル１１からなるステータ・畦欅子が固設され、ステ
ータ電機子はプリント基板１０を介して界磁マグネット
８に面対向している。電機子コイル１１は発生トルクに
寄与する半径方向の導体部１１ａとｌｌｂとの開角が界
磁マグネット８の磁極幅の２ｎ−１（ｎは１以上の正の
整数）倍に巻回形成された扇枠状のものを用いて込る。

電機子コイル１１は、プリント内１′森で形成したもの
であっても良いことは言う丑でもない。を機子コイル１
１は、い捷この実施例では、ｎ＝１とした開角幅、即ち
界磁マグネット８の磁極幅と略等しく巻回形成したもの
を用いてｂる。

このことは、界磁マグネット８として４極のものを用す
てｂるので、電機子コイル１１は発生トルクに寄与する
導体部１１ａとｌｌａとの開角幅が９０度に巻回形成さ
れたものとなる。かかる３個の′シ機子コイル１１−１
．１１−２．１１−３を第２図で示すように１２０度の
ピッチで互いに重賀しないようにプリント基板１０面に
等間隔配設してやることで３相デイスク型ブラシレスモ
ータ１を形成している。

を機子コイル１１の外周部のプリント基板１０面には、
通電制御回路等のための電気回路部品１２がハンダ付け
によって固設されている。界磁マグネット８の外周には
、薄い磁性体でできた円環状の回転速度検出用スケール
（主尺）１３が固設されている。

上記不透明部材からなるスケール１３には、第２図に示
すようにスリット１４が微細な間隔で多数形成されてい
る（尚、第２図においては、図面作成の。

都合上、一部分しか描いていない）。上記透明部である
スリット１４け、磁性体でできた不透明部材をプレス等
にて穿孔することで容易に形成できる。

上記スケール１３に、微少な空隙を介して、本体３に固
設したインデックス（副尺）１６％一対向させている。

インデックス１６は、第２図に示すように、上記スリッ
ト１４と同様のスリット１７ヲ、スリット１４と対向す
る部分に有している。上記スリット１７と対向するプリ
ント基板面に、フォトトランジスタＣｄｓ等のエンコー
ダ用元′亀変換素子１９を細膜している。発光ダイオー
ド、ネオン管、豆ランプ等の発光素子７は、上記スケー
ル１３及びインデックスエ６を介して素子１９と対向す
るように、上記カップ体ｌａ側に固設し５た円環状のプ
リント基板９に固設してｂる。上記発光素子７から周方
向に過室角度ずれた本体３１１ｔｌｉ位置でηつ元鋤、
変侠素子１９と対向する位置に、更に図示し７ない発光
素子を固設している。又、該図示しない発光素子と対向
するプリント基板１０位置で、月りｔ　屯ｚ換素子１９
から周方向に過室角度ずれた位置に、図示しなり別の光
′は変換素子が配設されている。尚、ｗ、後子コイル１
１群からなるステータ電機子の下面には、ステータヨー
ク１５が固設されている。

このように２個の発光素子及び２個の＋電変換素子を設
けるのは、２相の（８号を得、回転子の正逆転を正確１
つ容易ならしめるためである。

上記インデックス１６は、上記スケール１３に吸着する
材質にて形成されて匹る。このような材質のインデック
ス１６は、スリット１７を有する磁性体からなるシート
状成形部材をその厚手方向に着磁して容易に形成できる
。この場合、上記シート状成形部材１６のスケール１３
と対向する表面の一部あるｂは全部に、フッ素系樹脂２
０をコーティング等にて塗装した後に着磁しても良く（
第３図参照）、着磁後に上記樹脂２０をコーティングし
ても良く、かかる樹脂２０ヲコーテイングするとスケー
ル１３とインデックス１６とは、互いに相対的に滑らか
に回動摺接して都合の良いものとなる。このようにする
ことで、インデックス１６、スケール１３に吸引する匹
は吸着されつつ回転するので、従来のようにスケール１
３及びインデックス１６が上下方向に振動して、正確な
信号が得られないという欠点ケなくすことができる。捷
た、従来のように、インデックス１６としては必ずしも
磁性体で形成する必安ばなく、耐摩耗性の優れた安価な
プラスチックを用いても良いものとなる。

例えばスリツ目７全壱するインデックス１６を、　　・
永久砕石粉を混入せる不透明なプラスチック相のシート
状成形部材により構成し、杉シート状成彫部相金、その
ｊ風子方向に后畿して形成しても浪い。

（第４同浴１１が）あるいは、スリット１７を廟するイ
ンデックス１６を悉明なフ゛ラスチックシート状成形部
月面に、水久磁す粉混入迎、光用塗料２１によりひ装し
、かつそのへ手方向に宥磁形成しても良−〇（第５図谷
間） そしてこのように形成したインデックス１６のスケール
１３と対向１−る面部に、フッ素系樹脂２０をコーティ
ング等の手段にて対向してやると便宜である。尚、上り
己実施例１においては、インデックス１６のみ工夫を配
った例を示したが、スケール１３についても同様にして
も良いことは言うまでもない。

壕だ、上記スケール１３又はインデックス１６の少なく
とも一方は、永久磁ｆ０３粉を混入せるフッ素系樹脂か
らなるシート状Ｊ戎形部材により構成し、該シート状成
形部材を、その厚手方向に着磁しても良い。（第６図参
照） フッ素系樹脂としては、上記インデックス１６又はスケ
ール１３としてプラスチック材料で形成した場合におい
て、プラスチック薄片は、節度が弱いという而があるも
のであるが上記のよりに、スケール１３と又はインデッ
クス１６と吸引しつつさらには吸着接触しつつ相対的回
動し合うので何ら支障なく、また設計仕様に基バでその
厚みを適宜選択できるし、更に寸だ、非常に寿命の長い
＃屋耗性や摺動性の良いプラスチックがあるのでなんら
支障がなりものである。このことは、フッ素系樹脂２０
を用ｌ／−また場合も同様である。特に上記フッ累系樹
脂肋は、面子熱作用があるので、スケール１３及びイン
デックス１６は、発生熱により変形″？１−ることかな
く、耐摩耗性、摺動性に優れたものであるため上記効果
は一層助長される。

従って、い壕モータの回転子である界磁マグネット８の
回転により、スケール１３が回転１−ることによって、
発光素子７の点灯光はスリット１４全通って光電変換素
子１９に到来したり、スケール１３及びインデックス１
６の不透明部にさえき′られて到来しなかったりする。

このように光電変換素子１９は発光素子７の点灯光音、
断続的に９ｔ￥ることで、素子１９・ｆｉｉｌｌで近イ
ＫＪ正弦汲としてとらえられる。

この鼓形周期は正ｉ＆にスリット］４のピッチと一致し
ているのでそのＦｊ１期を数えたり、卸形阪立上り立下
りを倣分するなどして、パルス化した後、そのパルス数
全数えることでモータの角変１九対をディジタル間とし
て知る孕ができる。

従って、この信号全モータの回転角のフィードバックに
用することかできる例である。

次に第４図を参照して、本発明の第二実施（夕１１を説
明すると、スケール１：３と対向するインデックス１６
の背面に、速筆１〜るとスケール１：つ全吸引する、所
詣亀磁石と同様な吸引用コイル２８を配設したものであ
る。

上記から明らかなように、本発明のエンコーダによれば
かかるエンコーダを有するモータは、インデックス及び
スケールがあるため微少な回転でモータを停止できるし
、昔だ正体な回転イ＝号を維持できるものである。特に
本発明のエンコーダは、ガラスにで形成したものより、
破損のおそれが極めて少なく且つ安価に形成でき、イン
デックス及びスケールが上下方向に振動しないので、正
確な回転子の回転信号を得られるという優れたエンコー
ダを極めて安価に得られるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のエンコーダを適用したディスク型ブラ
シレスモータの一実施例を示′ｆ縦断面図、第２図は第
１図の分解斜視図、第３図乃至第６図は本発明のエンコ
ーダのインデックスやスケールの構成を示すための拡大
断面図である。 （符号の説明） １・・・エンコータ全廟するＤＣタコジェネレータ、２
・・・中空部、３・・・ＤＣタコジェネレータ本体、４
．５・・・軸受、６・・・回転軸、７・・・発光素子、
８・・・界磁マグネット、９　、１０・・・プリント基
板、１１・・・篭磯子コイル、ｌｌａ、ｌｌｂ・・・発
生トルクにを与する導体部、１２・・・鼠気回路部品、
１３・・・回転速度検出主尺（スケール）、１４・・・
スリット、１５・・・ステータヨーク、１６・・・イン
デックス（副尺）、１７・・・スリット、１８・・・透
過孔、１９・・・エンコーダ用元゛柩変換素子、２０・
・・フッ素糸ｉ１腸、２】・・・永久磁石粉混入遮光用
塗料。 特許出願人 第１図 ＠２図 Ｃ 第３図 り＾ 第４図 ＠５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、不透明部材にスリットを微ａな間隔で多数有し、回
   転子に取着するための回転速度検出用のスケールと、ス
   リット状の透明部と不透明部を微細な間隔で交互に適数
   有し上記スケールと対向配置させて固定側に固設するイ
   ンデックスと、上記スケール及びインデックスを介して
   発光素子と光電変換素子を相対自白１設してなるエンコ
   ーダにおいて、上記インデックスと上記スケールとは互
   いに吸着する材質にて形成してなることを特徴とするエ
   ンコーダ。 ２、上記スケール及ぶインデックスの少なくとも一方は
   磁性体からなるシート状成形部材を、その厚手方向に着
   磁して形成したものであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のエンコーダ。 によシ概成し、該シート状成形部材をその厚手方向に着
   磁して形成してなるものであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のエンコーダ。 ４上記スケール又はインデックスは、プラスチックシー
   ト状成形部材面に永久磁石粉混入遮光用塗料により塗被
   し、かつその厚手方向に着出してなるものであることを
   特徴とする特許請求の範囲第３項記載のエンコーダ。 ５上記スケール又はインデックスの少なくとも一方の互
   いに対向する面に、フッ素系樹脂をコーティングしてな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項い
   ずれかに記載のエンコーダ。 ６、上記スケールはインデックスの少なくとも一方は永
   久磁石＆を併入せるフッ素系樹脂からなるシート状成形
   部材によＶ構成シ１５、該シート状成形部材をその厚手
   方向にＭ（ｍして形成してなること全特徴とする特許請
   求の範囲第１項乃至第４項すずれかに記載のエンコーダ
   。