TW201944034A - 編碼器及馬達 - Google Patents

編碼器及馬達

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野口琢也
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Abstract

編碼器(21)具有：被支持成可旋轉之磁鐵(1)；控制基板(8)，係具備有檢測磁鐵(1)所產生的磁場而輸出訊號之磁場檢測部(2a)及根據磁場檢測部(2a)的輸出而檢測磁鐵(1)的旋轉之演算部(2b)；由軟磁性體所構成之磁場遮蔽蓋(4)；供磁場遮蔽蓋(4)固定之編碼器座(5)；夾在磁場遮蔽蓋(4)與編碼器座(5)之間而固定，覆蓋磁鐵(1)及控制基板(8)以防止異物侵入之保護蓋(3)；以及夾在保護蓋(3)與編碼器座(5)之間之密封構件(6)；磁場遮蔽蓋(4)覆蓋磁鐵(1)、控制基板(8)及保護蓋(3)，密封構件(6)在編碼器座(5)與保護蓋(3)之間受到壓縮。

Description

編碼器及馬達
本發明係關於檢測出轉軸的旋轉角之編碼器以及具備該編碼器之馬達。
一般的馬達用的編碼器，為了防止外部的異物侵入到檢測部都設有保護蓋。保護蓋通常係利用螺絲而固定在編碼器座上，但在特別要求防水防塵性能的情況，會利用編碼器座及保護蓋各自的平坦部壓縮裝在其間之如O形環的密封構件，使蓋內密閉來達成防水防塵性能之強化。
此外，在旋轉角的檢測上使用磁鐵之馬達用的編碼器，還為了防止外部磁場造成誤作動，而設有由軟磁性體所構成之磁場遮蔽蓋。
專利文獻1中揭示一種具備有兼用作為保護蓋及磁場遮蔽蓋之軟磁性體的罩蓋之編碼器。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
(專利文獻1) 日本特開平7-035572號公報
[發明所欲解決之課題]
然而，專利文獻1揭示的編碼器，並未採用以壓縮O形環的方法進行之密閉，不具備防水防塵性。專利文獻1揭示的發明係為軟磁性體的罩蓋的內筒面與座的外周面接觸之構造，所以軟磁性體罩蓋與座相互係以彎曲面相接觸。因此，若在專利文獻1揭示的編碼器中利用軟磁性體的罩蓋來壓縮O形環，就必須在彎曲面與彎曲面之間壓縮O形環。在彎曲面與彎曲面之間壓縮O形環之情況，必須提高罩蓋之壓縮O形環的部分的加工精度，但若採用製造成本低之衝壓加工的話加工精度會不足，難以在國際電工委員會所規定的對異物侵入的防護等級得到IP65以上的防水防塵性能。藉由切削加工來製造罩蓋的話，雖然可以提高罩蓋之壓縮O形環的部分的加工精度，但製造成本卻會大幅增加。
本發明係有鑑於上述課題而完成者，其目的在得到具備磁場遮蔽性及防水防塵性，且抑制製造成本大幅增加之編碼器。
[解決課題之手段]
為了解決上述的課題，達成本發明的目的，本發明具有：磁鐵，係被支持成可旋轉；控制基板，係具備有檢測磁鐵所產生的磁場而輸出訊號之磁場檢測部及根據磁場檢測部的輸出而檢測磁鐵的旋轉之演算部；磁場遮蔽蓋，係由軟磁性體所構成；基部，係供磁場遮蔽蓋固定；保護蓋，係夾在磁場遮蔽蓋與基部之間而固定，覆蓋磁鐵及控制基板以防止異物侵入；以及密封構件，係夾在保護蓋與基部之間。磁場遮蔽蓋覆蓋磁鐵、控制基板及保護蓋。密封構件在基部與保護蓋之間受到壓縮。
[發明之效果]
根據本發明，就會產生可得到具備磁場遮蔽性及防水防塵性，且抑制製造成本大幅增加之編碼器之效果。
以下，根據圖式來詳細說明本發明的實施形態之編碼器及馬達。本發明並不受此實施形態所限定。
實施形態1.
第1圖係本發明的實施形態1之編碼器的剖面圖。第2圖係實施形態1之編碼器的分解立體圖。實施形態1之編碼器係具有：固定於編碼器轉軸(shaft) 13，被支持成可旋轉之磁鐵1；控制基板8，係具備有檢測磁場而輸出訊號之磁場檢測部2a及根據磁場檢測部2a的輸出而檢測磁鐵1的旋轉之演算部2b；防止外部異物侵入到設置磁鐵1的部分之樹脂製的保護蓋3；由軟磁性體所構成之磁場遮蔽蓋4；屬於供磁場遮蔽蓋4固定的基部之編碼器座5；以及密封構件6。
實施形態1之編碼器21係為磁氣式的。磁鐵1係黏接固定在被編碼器座5支持成可旋轉之編碼器轉軸13，磁場檢測部2a的輸出係隨著磁鐵1所形成的磁場的方向、強度而變化。演算部2b係根據磁場檢測部2a的輸出進行演算處理而可檢測出磁鐵1的旋轉角度。編碼器轉軸13係透過聯軸器16而與馬達轉軸連結，當馬達轉軸在馬達的驅動下旋轉，磁鐵1會隨著編碼器轉軸13一起旋轉。
編碼器座5上係設有溝槽，密封構件6係設置於該溝槽的平坦的底面，保護蓋3的周緣部的平坦的部分與密封構件6接觸。保護蓋3係設置於由軟磁性體所構成的磁場遮蔽蓋4與編碼器座5之間。磁場遮蔽蓋4係與保護蓋3一起利用螺絲14而固定在編碼器座5上。螺絲14之固定後，裝在保護蓋3的平坦的部分與編碼器座5的溝槽的平坦的底面之間之密封構件6就會受到壓縮，而可得到很高的防塵防水效果。此處所謂的平坦，係指巨觀而言為平面之意，即使是有微觀的凹凸存在的情況也算是平坦。因為是在平坦的面與面之間壓縮密封構件6，所以無需高精度地加工保護蓋3及編碼器座5，不會成為使得製造成本大幅增加之因素。密封構件6係採用由丁腈橡膠(nitrile rubber)或矽氧橡膠(silicone rubber)所構成的O形環。
保護蓋3可藉由將含有碳纖維或玻璃纖維之強度補強用充填劑之合成樹脂予以射出成形的方式低成本地製作。在將射出成形的樹脂的流入口設於保護蓋3的表面之情況，屬於流入口的痕跡之澆口(gate)部31會從保護蓋3的表面突出。如第2圖所示，為了避免磁場遮蔽蓋4與保護蓋3的膠口部31之干涉，在磁場遮蔽蓋4形成有孔41。此外，為了避免與保護蓋3的膠口部31之干涉亦可在磁場遮蔽蓋4形成缺口。
磁場遮蔽蓋4可採用磁場遮蔽效果高之稱為坡莫合金(Permalloy)的鎳-鐵合金，亦可採用磁場遮蔽效果雖然比鎳-鐵合金差，但比鎳-鐵合金便宜之一般構造用軋延鋼材或冷軋鋼板。
在保護蓋3還安裝有為了將電力供給至控制基板8及將控制基板8與伺服放大器的通訊用引線從保護蓋3的內部導出到外部之具有氣密機能之連接器32。為了不與保護蓋3之配置有一部分突出之連接器32之部分干涉，在磁場遮蔽蓋4設有缺口42。此外，為了避免與保護蓋3之如配置有連接器32之突出部的部分之干涉，亦可在磁場遮蔽蓋4形成孔。
實施形態1之編碼器21因為利用螺絲14將磁場遮蔽蓋4固定在編碼器座5上，所以即使在嚴酷的振動、衝撃及温度變化環境中也不會損及磁場遮蔽機能。在磁場遮蔽蓋4的固定上，可使用公稱直徑大的螺絲14，因此可抑制由於固定磁場遮蔽蓋4的力量不足而發生的防塵防水性能之降低。實施形態1之編碼器21因為是以平坦的面與面壓縮裝在其間之密封構件6，所以無需高精度地加工保護蓋3及編碼器座5，就可具備磁場遮蔽性及防水防塵性，而壓低製造成本。
第3圖係顯示實施形態1之編碼器的變形例之圖。編碼器座5係設有鉤部43，磁場遮蔽蓋4及保護蓋3係卡合於鉤部43。在設有鉤部43之側的相反側，利用螺絲14將磁場遮蔽蓋4與保護蓋3一起固定在編碼器座5上。藉由在編碼器座5設置鉤部43，使之扣住磁場遮蔽蓋4及保護蓋3，可削減鎖螺絲的工數，使組裝作業簡化。
實施形態2.
第4圖係本發明的實施形態2之編碼器的剖面圖。實施形態2之編碼器22係配置成將密封構件6設置在編碼器座5的端面，且使保護蓋3的平坦的部分與密封構件6接觸。保護蓋3係設置於由軟磁性體所構成的磁場遮蔽蓋4與編碼器座5之間。磁場遮蔽蓋4與編碼器座5兩者之間具有可在軸方向滑動之間隙，且利用螺絲15在與軸方向垂直的方向將兩者固定。螺絲15係在編碼器座5的側面而將磁場遮蔽蓋4鎖固。螺絲15固定後，保護蓋3的平坦的部分與編碼器座5的平坦的端面會壓縮裝在其間的密封構件6，而可在國際電工委員會所規定的對異物侵入的防護等級得到IP65以上的防塵防水效果。密封構件6因為係在平坦的面與面被壓縮，所以無需高精度地加工保護蓋3及編碼器座5，不會成為使得製造成本大幅增加之因素。
密封構件6係採用將丁腈橡膠或矽氧橡膠加工成平坦墊圈狀而成之部件。保護蓋3的材料係採用含有碳纖維或玻璃纖維之強度補強用充填劑之合成樹脂。編碼器座5的材質一般是鋁合金之金屬，但亦可採用含有碳纖維或玻璃纖維之強度補強用充填劑之合成樹脂。另外，編碼器座5亦可採用嵌件成形(insert molding)使得金屬與合成樹脂一體化來製作。
實施形態2之編碼器22因為以編碼器座5的平坦的端面與樹脂製的保護蓋3的平坦的面壓縮裝在其間的密封構件6，所以可較低成本地在國際電工委員會所規定的對異物侵入的防護等級得到IP65以上的防水防塵性能。另外，實施形態2之編碼器22因為將保護蓋3夾在磁場遮蔽蓋4與編碼器座5之間加以固定，所以無需在編碼器座5的端面形成用來安裝保護蓋3之螺絲孔，可實現小型化。
第5圖係顯示實施形態2之編碼器的第一變形例之圖。可使設於磁場遮蔽蓋4之凸部44與設於編碼器座5之凹部51相卡合，然後利用螺絲15固定住凸部44與凹部51之卡合部分的相反側的緣部。藉由在磁場遮蔽蓋4及編碼器座5設置卡合部，可削減鎖螺絲的工數，使組裝作業簡化。
第6圖係顯示實施形態2之編碼器的第二變形例之圖。可在磁場遮蔽蓋4設置卡扣凸部45，在編碼器座5設置卡扣凹部52，利用卡扣配合(snap-fit)來將磁場遮蔽蓋4及編碼器座5兩者固定。藉由利用卡扣配合來將磁場遮蔽蓋4及編碼器座5兩者固定，就不需要鎖螺絲作業，可使組裝作業簡化。
實施形態3.
第7圖係本發明的實施形態3之編碼器的剖面圖。實施形態3之編碼器23係使磁場遮蔽蓋4延伸到編碼器座5的側面，且在磁場遮蔽蓋4的內側面的下部形成母螺牙46。並且，在編碼器座5的側面的上部形成公螺牙53。實施形態3之編碼器23的磁場遮蔽蓋4係為鎖蓋式，藉由將磁場遮蔽蓋4蓋在編碼器座5上並轉動，而將公螺牙53與母螺牙46鎖緊。除此之外，都與實施形態1之編碼器21一樣。
實施形態3之編碼器23因為是將磁場遮蔽蓋4蓋在編碼器座5上並轉動使公螺牙53與母螺牙46鎖緊，藉此壓縮密封構件6，所以可得到防塵防水效果。密封構件6因為不是在彎曲面與彎曲面被壓縮，所以無需高精度地加工保護蓋3及編碼器座5，不會成為會使得製造成本大幅增加之因素。
實施形態4.
第8圖係本發明的實施形態4之編碼器的剖面圖。實施形態4之編碼器24係為光學式的。在實施形態4之編碼器24中，磁場檢測部2a係為可得到巴克豪森效應(Barkhausen effect)之複合磁性線(wire)。當磁場的方向隨著磁鐵1的旋轉角度而變化，複合磁性線就會因為巴克豪森效應而輸出發電脈衝(pulse)。藉由對磁場檢測部2a輸出的發電脈衝進行演算，演算部2b可檢測出與磁鐵1一起旋轉之編碼器轉軸13的旋轉方向及旋轉次數。控制基板8設有發光元件9及受光元件10。磁鐵1上藉由黏貼而固定有設有光學圖案(pattern)之金屬薄板7。從發光元件9發出的光在金屬薄板7反射，然後射入到受光元件10。演算部2b根據受光元件10的輸出進行演算處理從而檢測出磁鐵1的旋轉角度。
在實施形態4中，磁場遮蔽蓋4也覆蓋住保護蓋3的周緣部，防止磁場從保護蓋3的周緣部侵入。
實施形態4之編碼器24雖為光學式而與實施形態1之編碼器21不同，但與實施形態1之編碼器21一樣，具備防水防塵性，且可抑制製造成本之大幅增加。
實施形態5.
第9圖係本發明的實施形態5之馬達的剖面圖。實施形態5之馬達90，係為具備有旋轉驅動馬達轉軸94的驅動部91以及編碼器部92之編碼器一體型的馬達。編碼器部92的構造係與實施形態1之編碼器21一樣。不過，編碼器部92並不具備編碼器座5，磁場遮蔽蓋4係固定在馬達座93。亦即，在實施形態5中，供磁場遮蔽蓋4固定之基部係為馬達座93。另外，磁鐵1係黏接固定在馬達轉軸94上。
實施形態5之馬達90能夠不使製造成本大幅增加而實現編碼器部92的防水防塵性。
在上述的說明中，馬達90係具備有與實施形態1之編碼器21相同的構造的編碼器部92，但亦可具備有與實施形態2、實施形態3或實施形態4之編碼器22、23、24一樣的編碼器部92。
以上的實施形態所揭示的構成，揭示的是本發明的內容的一例，除此之外，還可與別的公知的技術組合，或在未脫離本發明的主旨之範圍內進行構成的一部分之省略、變更等。
1‧‧‧磁鐵
2a‧‧‧ 磁場檢測部
2b‧‧‧演算部
3‧‧‧保護蓋
4‧‧‧磁場遮蔽蓋
5‧‧‧編碼器座
6‧‧‧密封構件
7‧‧‧金屬薄板
8‧‧‧控制基板
9‧‧‧發光元件
10‧‧‧受光元件
13‧‧‧編碼器轉軸
14、15‧‧‧螺絲
16‧‧‧聯軸器
21、22、23、24‧‧‧編碼器
31‧‧‧澆口部
32‧‧‧連接器
41‧‧‧孔
42‧‧‧缺口
43‧‧‧鉤部
44‧‧‧凸部
45‧‧‧卡扣凸部
46‧‧‧母螺牙
51‧‧‧凹部
52‧‧‧卡扣凹部
53‧‧‧公螺牙
90‧‧‧馬達
91‧‧‧驅動部
92‧‧‧編碼器部
93‧‧‧馬達座
94‧‧‧馬達轉軸
第1圖係本發明的實施形態1之編碼器的剖面圖。
第2圖係實施形態1之編碼器的分解立體圖。
第3圖係顯示實施形態1之編碼器的變形例之圖。
第4圖係本發明的實施形態2之編碼器的剖面圖。
第5圖係顯示實施形態2之編碼器的第一變形例之圖。
第6圖係顯示實施形態2之編碼器的第二變形例之圖。
第7圖係本發明的實施形態3之編碼器的剖面圖。
第8圖係本發明的實施形態4之編碼器的剖面圖。
第9圖係本發明的實施形態5之馬達的剖面圖。

Claims (10)

  1. 一種編碼器，具有： 磁鐵，係被支持成可旋轉； 控制基板，係具備有檢測前述磁鐵所產生的磁場而輸出訊號之磁場檢測部及根據前述磁場檢測部的輸出而檢測前述磁鐵的旋轉之演算部； 磁場遮蔽蓋，係由軟磁性體所構成； 基部，係供前述磁場遮蔽蓋固定； 保護蓋，係夾在前述磁場遮蔽蓋與前述基部之間而固定，覆蓋前述磁鐵及前述控制基板以防止異物侵入；以及 密封構件，係夾在前述保護蓋與前述基部之間， 前述磁場遮蔽蓋係覆蓋前述磁鐵、前述控制基板及前述保護蓋， 前述密封構件係在前述基部與前述保護蓋之間受到壓縮。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之編碼器，其中， 前述磁場遮蔽蓋及前述保護蓋係利用螺絲而一起固定於前述基部。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之編碼器，其中， 前述基部係具有鉤狀的鉤部， 前述磁場遮蔽蓋的周緣部的一部分係與前述保護蓋的周緣部的一部分一起卡合於前述鉤部，而固定至前述基部。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之編碼器，其中， 前述磁場遮蔽蓋係以螺絲從與前述磁鐵的旋轉軸正交的方向鎖緊固定至前述基部。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之編碼器，其中， 前述基部係在外周面形成有凹部， 前述磁場遮蔽蓋係在周緣部的一部分形成有與前述凹部卡合之凸部。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之編碼器，其中， 在前述磁場遮蔽蓋的周緣部形成有卡扣凸部， 前述基部在外周面形成有卡扣凹部， 藉由前述卡扣凸部與前述卡扣凹部之嵌合將前述磁場遮蔽蓋固定至前述基部。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之編碼器，其中， 前述磁場遮蔽蓋係在緣部內面形成有母螺牙， 前述基部係在外周面形成有公螺牙， 藉由鎖緊前述母螺牙與前述公螺牙，而將前述磁場遮蔽蓋固定至前述基部。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之編碼器，其中， 前述磁場檢測部係檢測前述磁鐵所產生的磁場的方向及強度， 前述演算部係根據前述磁鐵所產生的磁場的方向及強度的變化而檢測出前述磁鐵的旋轉角度。
  9. 如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之編碼器，具有： 具有光學圖案之金屬薄板，係與前述磁鐵一起旋轉； 發光元件，係安裝於前述控制基板，照射光至前述光學圖案；以及 受光元件，係安裝於前述控制基板，接收從前述發光元件發出並經由前述光學圖案而來的光， 前述磁場檢測部係為複合磁性線， 前述演算部係根據前述複合磁性線的輸出而檢測前述磁鐵的旋轉方向及旋轉次數，並根據前述受光元件的輸出而檢測出前述磁鐵的旋轉角度。
  10. 一種馬達，係具有：使用申請專利範圍第1至9項中任一項所述的編碼器之編碼器部，以及旋轉驅動馬達轉軸之驅動部；其中， 前述磁鐵係固定於前述馬達轉軸。
TW108112266A 2018-04-16 2019-04-09 編碼器及馬達 TWI708044B (zh)

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