JPS60113109A - ロ−タリ−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】 〔技術分野〕 本発明は、計測や制御のために位置や速度を検出し、サ
ーボ機構を有するロボット、工作機械、し］−夕等に使
用されるロータリーエンコータに関するものである。

〔背景技術〕

第１図及び第２図は従来例の片軸用のロータリーエンコ
ータを示すものであり、図中（１）は円柱状の本体で、
この本体（１）の中央に貫通孔（ｌＯ）が両側に貫通し
て穿孔しである。また、貫通孔（ｌＯ）の画側にはニジ
コータシャフト（２）を軸支するベアリングＱυＱｌ）
が装着され、貫通孔（１０１を貫通したエンコータシャ
フト（２）が本体（１）に回動自在に軸支される。（４
とは円筒状のコードホイール取付用フランジで、その内
部の圧入孔にエンコータシャフト（２）を圧入して、ニ
ジコータシャフト（２）にフランジ（４γが収着される
ことになる。（６）はフランジ（４γの外周に装着され
る円板状のコードホイールで、このコードホイール（６
）の周側部には円周方向に亘って多数のスリット（５）
・・・が隔設されている。α葎は本体０）に装着される
発光タイオードのような発光素子である。また、本体（
１）の端面より先端にねじが形成されたねじ棒０２が突
設されている。ａ→は発光素子θ］からの光をコードホ
イール（６）のスリット（５）を介して受光するホトタ
イオードのような受光素子で、この受光素子ＤＩや、受
光素子ａ・からの信号を処刑する電子回路等が円板状の
基板ＱＩ１９に実装されている。この基板θＱは外周縁
に穿孔した挿通孔α枠を前記ねじ棒０つに挿通して本体
＋１）に取着されるものである。発光素子ａ→と受光素
子Ｏ→とは、コードホイール（６）のスリット（５）を
介して対向配置するようにしである。ａ→はフェーズプ
レート、Ｑ７１はカバーである。

ここで、工′）］−タシャフト（２）が回転すると、コ
ードホイール（６）も共に回転し、この回転に伴なって
スリット（５）も回転して発光素子α→からの受光素子
Ｑ傍への光を遮断する。そして再びスリット（５）によ
り光が受光される。このようにして、エンコータシャフ
ト（２）が回転すると、スリット（５）を介した発光素
子ａ３からの光を受光素子Ｏ１ｅにてカウントすること
で、エンコータシャフト（２）の回転位置や速度の検出
を行なうようにしている。

第３図および第４図は両軸形のロータリーエンコータを
示すものであり、エンコータシャフト（２）を両側より
突出しているものである。基本的な構成は前述と略同様
である。フェーズプレートＯ→は円板状に形成しである
。０時はフェーズプレートブロックで、（イ）はフェー
ズプレートブロック（１１に穿孔されているライドカイ
ト孔で、発光素子０■からの光を受光素子頭へ）５イド
するものである。また、カバー（１？）も浅く形成して
あり、エンコータシャフト（２）を軸支するベアツ−，
ＩりＱｌ）も本体（１）の端面とカバー〇ηの端面に装
着するようにしである。

第５図はエンコータシャフト（２）とコードホイール（
６）との取付状態を示すものであり、円筒状のコードホ
イール取付用フランジ（４）の中央にはエンコータシャ
フト（２）を貫通して圧入する圧入孔（３）が穿孔しで
ある。またフうシジ（４）の外周にはリング状の鍔片（
イ）が一体に形成されており、この鍔片に）にコードホ
イール（６）が装着され、更にコードホイール（６）を
押えるようにリング状の押え板Ｑ］）がフランジ（４）
°に取着されている。かかる従来例（おいては、フラン
ジ（４）″の圧入孔（３）の内径は軸方向全長に亘って
同一に形成してあり、第６図に示すように圧入孔（３）
の内径をｄ。とじ、エンコーダシャフト（２）の外径を
ｄ、とすれば、その圧入代δは、δ＝ｄ＋−ｄ。

となる。つまり、この圧入代δをもって圧入孔（３）に
エンコータシャフト（２）を結合していた。このため、
第７図の二点鎖線に示すように、圧入によるフランジ（
４）′に変形（反り）が生じ、コードホイール（６）と
エンコータシャフト（２）の組立精度が著しく悪化し、
高精度な分解能を有するロータリーエンコータを得るこ
とができないという問題があった。ここで、圧入による
変形とは、ラジアル方向への膨らみａ、スラスト方向へ
の傾きθをいう。

〔発明の目的〕

本発明は上述の点に鑑みて提供したものであって、コー
ドホイール取付用フランジの圧入孔にエンコータシャフ
トを圧入した際に生じる変形を、コードホイールに与え
ないことを目的としたロータリーエンコータを提供する
ものである。

〔発明の開示〕

以下、本発明の実施例を図面により詳述する。

第８図はコードホイール取付用フラン：ｌ；（４）の断
面図を示すものであり、フランジ（４）の上部であるコ
ードホイール（６）を取付ける部分（図中りの範囲）を
取付部（８）とし、鍔片（イ）より下方の部分（図中４
の範囲）を圧入部（９）とする。圧入部（９）は従来と
同様に圧入孔（３）を形成しており、圧入部（９）の肉
厚ｔは、取付部（８）の肉厚【′より薄くしである。一
方、取付部（８）の内周面には、エンコータシャフト（
２）の外周面と非接触となるように凹所（７）が削設し
てあり、この凹所（７）の厚み寸法をｅとしている。つ
まり、取付部（８）の内径の半径は、圧入部（９）の圧
入孔（３）の半径より寸法ｅだけ大きく形成しである。

第９図はエンコータシャフト（２）をフランジ（４）の
圧入孔（３）に圧入した状態の断面図を示すものであり
、エンコータシャフト（２）とフランジ（４）とのｌ結
合は、圧入部（９）の軸方向の寸法ｌだけで行なってい
る。ここで、エンコータシャフト（２）を圧入孔（３）
に圧入することによるフランジ（４）の変形は、取付部
（８）における凹所（７）のために取付部（８）の内周
面とエンコータシャフト（２）の外周面とは接触してい
ないだめに、第９図の一点鎖線に示すように圧入部（９
）だけの寸法ａ′の変形となり、取付部（８）には変形
を生じさせないものである。従って、取付部（８）には
変形が生じないから、コードホイール（６）にも何ら変
形が生じないものである。更に、圧入部（９）の肉厚ｔ
は取付部（８）の肉厚ｔ′より薄いために、圧入による
変形が圧入部（９）だけに生じ、つまり、変形を圧入部
（９）にて吸収する形となり、取付部（８）には変形を
生じさせないような効果を助長させることになる。

第１０図（ａ）はフラン、！；　（４１の取付部（８）
の基部に下面開口の凹部（ホ）を全周を亘って削設し、
エンコータシャフト（２）の圧入による変形を、圧入部
（９）および凹部（イ）にて吸収し、取付部（９）特に
鍔片に）には影響を与えないようにしたものである。ま
た、第１０図（ｂ）は、横方向に開口した凹部鍵を圧入
部（９）の上端に全周に亘って削設したものである。第
１１図はフランジ（４）の圧入孔（３）にエンコータシ
ャフト（２）を圧入した状態を示すものであり、圧入に
するラジアル方向への膨らみａ′と、スラスト方向への
傾きθ′は共に圧入部（９）だけで生じており、取付部
（８）には変形を生じさせていない。

第１２図は上記ロータリーエンコータを用いるサーボ七
−夕のような無鉄芯型の電機子を有する七−夕の断面図
を示、すものである。図中ｋ１１は外殻を構成するステ
ータヨーク、（３弔は軸で、この軸（財）にコイル（ト
）を取付けるコイルフランジ（３ｆ３）が収着してあり
、また軸（３４１はベアリンク（３９）により回動自在
に軸支しである。呻は円筒状の内部ヨーク、（３３）は
内部ヨーク（ハ）の外周に設けである磁石である。ｅη
１３８）はペアリンクである。（４〔は整流子である。

ここで、第１２図および第１３図に示すように、内部ヨ
ークｔａａの整流子０１側の端面より磁石０樽より先端
縁（３２ａ）を突出させた段付構造としている。そして
、この先端縁（３２ａ）にベアリング醐の内輪を挿入嵌
合すると共に、ベアリンクＧηの外輪をベアリング０η
のハウジンクを兼ねるコイルフランジＱ！Ｇ）に嵌合し
ている。尚、内部ヨーク１３２の先端縁（３２ａ）とベ
アリング（３７）の内輪との結合は、両者の挿入、ある
いは挿入接着あるいは圧入嵌合の方法で行なっており、
軸（財）にベアリング（３７）が直接嵌合しないように
している。そして、ベアリングの７）を磁石（３３）の
端面より突出した内部ヨーク（ハ）の先端縁（３２ａ）
に収着していて、ベアリングの７）を磁石（３３）内に
埋設し々いようにしているため、磁石０（６）の有効ス
ペースを大ぎくとれ、トルク、応答性等のｔ−９特性を
向上できる上に、磁石贈の形状を単純化できて、加工が
容易となる。また、軸の燭に捩り剛性の大きな太い軸シ
ャフトを用いることができる。従って、サーボ七−夕と
して使用する場合の軸のねじり剛性、共振周波数の向上
による高精度制御、高速制御用として活用できるもので
ある。次に、磁石い□□□と内部ヨーク（９）との接合
強度を向上させるため、熱硬化性接着剤を用い、高温雰
囲気中に熱硬化性接着剤を硬化させた後、コイル（３０
の裾部を支承するベアリング（３８）を挿入するように
している。

そして、この状態における内部ヨーク皮に磁石（３３）
等を装着したマグネット″′ｊロックをステータヨーク
（３Ｉ）の底板に圧入あるいは溶接をし、出力軸国側の
ベアリ−）ジ０９）を挿入し、ロータを３点軸受構造の
えデータヨークとなしている。このようにすることで、
磁石（３３）と内部ヨークｌ３２）との接合強度が向上
し、また３つの軸受の調心が容易と、なるものである。

第１４図及び第１５図は、コイル（３５）の端面と整流
子（４０）とを接続するための方法を示すものであり、
（伯はりクジ状に形成されているジセンバ線ブロックで
ある。（４１）はライブである。、；Ｐンパ線ブロック
（４５）の周囲には半径方向に整流子（４０）のセグメ
ント数と同数のジセシパ線（４２）が放射状に装置され
、各隣接するジＰンバ線（４匈は円周方向に相互にづリ
ッジ（侶で連結されている。ジセンパ線潤の略中央部に
は下方に曲成されたたるみ部（４４４が形成されており
、このたるみ部に）はジャンパ線（４りに加わる熱応力
の緩和用である。このように形成されているジャンパ線
ブロック（４均の中央孔囮に整流子部を挿通し、略同一
平面状に配置されたコイル（３〔端面とライブ（４１）
との間にジャンパ線ブロック（４５）を覆うように架設
し、シャシＪ〜線憧ηの両端をコイル（ト）とライザ（
４０に電気的に結合する。ここで、コイル卵とジャンパ
線（４ηとは例えばレーザ溶接を行ない、ライザ（４１
）とじャンへ線し謁とは溶接（含む半田付）あるいは絞
めにより電気的に結合している。その後、ジャンパ線（
４２間のブリッジ（ハ）を切断し、コイル（ト）と整流
子部とを接続している。尚、第１５図中の一点鎖線は切
断除去されたブリッジ（４３１を示している。このよう
に、ジャンパ線ブロック（４５）を形成し、各ジャンパ
線しりにたるみ部（４４Ｉを設けていることで、コイル
（電の温度上昇、下降による熱膨張でコイル（ト）端面
と整流子部間の−ｆｔ−ツづが変動することもなく、ま
た１、；ｔ’ｙ八線へ４４に引張、圧縮力が作用しても
たるみ部（４４）により吸収して接合部が断線すること
がないものである。また、ジャンパｍｈａの略中央にた
るみ部（４４Ｉを設けていても、各ジャンパ線（４匂を
ブリッジ（４３）で連結し、各ジャンパ線（４４をライ
ブｈｔ＋とコイル（３５１端面を夫々接続した後にブリ
ッジ（転）を切断除去することで、ジャンパ線（４渇の
ライブ（４１）およびコイル■均への接続が容易となる
ものである。

〔発明の効果」 本発明は上述のようにロータリーエンコータにおいて、
コード取付用フランジの］−トホイールを装着する部分
に対応する圧入孔の内周面にエンコータシャフトの外周
面に非接触とする凹所を凹設したものであるから、エン
コータシャフトをコードホイール取付用フランジの圧入
孔に圧入しても、コードホイールを取着している部分の
圧入孔においては凹所のために、エンコータシャフトの
外周面と圧入孔の内周面とは接触せず、そのため、圧入
による変形は凹所を設けた以外のフランジの部分で生じ
、凹所を設けている部分は圧入による変形が生じず、従
って、コードホイールには圧入による影響は何らないも
のであシ、高精度な分解能を保つことができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の片軸用のロータリーエンコータの斜視
図、第２図は同上の分解斜視図、第３図は同上の両軸形
の斜視図、第４図は同上の分解斜視図、第５図（ａ）　
（ｂ）は同上のエンコータシャフトとフランジとの結合
状態を示す平面図、断面図、第６図は同上の断面図、第
７図は同上の作用説明図、第８図は本発明の実施例のフ
ランジの断面図、第９図は同上の結合状態を示す断面図
、第１０図（ａ）（ｂ）は同上のそれぞれ他の実施例を
示す断面図、第１１図は同上の作用説明図、第１２図は
本発明のロータリーエンコータを用いる七−夕の断面図
、第１３図は同上のマグネットブロックの斜視図、第１
４図は同上のコイルとジャンパ線ブロックとを示す分解
斜視図、第１５図は同上のコイルと整流子とを、、；ｆ
’：／パ線で接続している状態を示す要部斜視図である
。 ＋１＋は本体、（２）はエンコータシャフト、（３）は
圧入孔、（４）はコードホイール取付用フランジ、（５
）はスリット、（６）はコードホイール、（７）は凹所
、（８）は取付部、（９）は圧入部、α→は発光素子、
ａＱは受光素子を示す。 代理人　弁理士　石　１）長　七 第５図 第６図 １ 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１４図 手　続　補　正　書（自発） 昭和５９年　４月２３１１ 特許庁長官殿 ２・発　明　の名称 ロータリーエンコータ ３、補正をする者 事件との関係　特　許　出願人 柱　所　大阪府門真市太字門真１０４８番地名　称　（
５８３）松下電−に株式会比代表者小　林　郁 ４、代理人 ５　補正命令の日付 別紙の通り 訂　正　書 願書番号　特願昭５８−２２２４’？３号１、本願明細
書の特許請求の範囲を下記のように訂正する。 「（１）本体に回動自在に軸支されるエンコータシセフ
トと、中央に穿孔されている圧入孔内にエシコータシセ
フトが圧入される円筒状のコードホイール取付用フラン
ジと、コードホイール取付用フランジの外筒に装着され
て円周方向にスリットを隔設した円板状のコードホイー
ルと、コードホイールの一側に前記スリットと対応して
配置される発光素子と、コードホイールの他側に配置さ
れ発光素子からの光をスリットを介して受光する受光素
子とを具備するロータリーエンコータにおいて、コード
ホイール取付用フランジのコードホイールを装着する部
分に対応する圧入孔の内周面にエン］−タシャフトの外
周面に非接触とする凹所を削設して成ることを特徴とす
るロータリーニジコータ。 （２）コードホイール取イづ用ワラ。７ジのコードホイ
ールを取付ける取付部の肉厚を、エンコータシセフトを
圧入する圧入部の肉厚よりも厚くしたことを特徴とする
特ｒ「請求の範囲第１項記載のロータリーエンコータ。 」 ２、同」二第２頁第１６行１」乃至第１７行目の「ベア
リンク（１１）　（ＩＩ）　Ｊを「ベアリンク（ＩＩ）
　Ｊと訂正する。 ３、同上第４頁第１３行目の「ライト′ｊＸイド孔」を
「ライトガイド孔」と訂正する。 ４、同北第１２頁第９行目の［コード取付用フランジ］
を「コードホイル取付用フランジ」と訂正する。 ５、同上第１２頁第１１行目乃至第１２行目の「四段」
を「削設」と訂正する。 代理人　弁理士　石　１）長　七

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １＋）本体に回動自在に軸支されるエンコータシャフト
   と、中央に穿孔されている圧入孔内にエンコータシャフ
   トが圧入される円筒状のコードホイール取付用フランジ
   と、コードホイール取付用フランジの外周に装着されて
   円周方向にスリットを隔設した円板状のフードホイール
   と、コードホイールの一側に前記スリットと対応して配
   置される発光素子と、コードホイールの他側に配置され
   発光素子からの光をスリットを介して受光する受光素子
   とを具備するロータリーエンコータにおいて、コード取
   付用フランジのコードホイールを装着する部分に対応す
   る圧入孔の内周面にニジコータシャフトの外周面に非接
   触とする凹所を凹設して成ることを特徴とするＤ−タリ
   ーエンコータ。 （２）コードホイール取付用フランジのコードホイール
   を取付ける取付部の肉厚を、エンコータシャフトを圧入
   する圧入部の肉厚よりも厚くしたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の０−タリーエンコータ。