(57)【要約】【課題】、回路基板上でフォトインタラプタ相互間の位置精度を高めるようにしたロータリエンコーダを提供する。【解決手段】ロータリエンコーダ１において、カバー板３０は、回路基板６上にフォトインタラプタ２０，２１をリフロー半田付けする際に利用され、このカバー板３０には、フォトインタラプタ２０，２１の個数と同数の第１の開口部Ｓ１，Ｓ２が設けられている。さらに、フォトインタラプタ２０，２１の相互の位置関係は、カバー板３０の第１の開口部Ｓ１，Ｓ２によって予め決められており、フォトインタラプタ２０，２１は、第１の開口部Ｓ１，Ｓ２内にそれぞれ圧入される。このようなカバー板３０を、第１の位置決め手段３１によって回路基板６上に位置決めさせると、回路基板６上の所定の位置に第１の開口部Ｓ１，Ｓ２を出現させることができ。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングで支持された回転シャフトと、前記回転シャフトの回転を検知するフォトインタラプタとを有するロータリエンコーダにおいて、
複数の前記フォトインタラプタが固定される回路基板と、
前記回路基板上に配置されると共に、それぞれの前記フォトインタラプタが圧入される第１の開口部を有するカバー板と、
前記回路基板と前記カバー板とを位置決めさせる第１の位置決め手段と、を備えたことを特徴とするロータリエンコーダ。
【請求項２】
前記カバー板と前記ハウジングとを位置決めさせる第２の位置決め手段を更に備えたことを特徴とする請求項１記載のロータリエンコーダ。
【請求項３】
前記カバー板の前記第１の開口部を形成する壁面には、前記フォトインタラプタの矩形の周囲をなす４つの側面に押し当てられる凸部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のロータリエンコーダ。
【請求項４】
前記回路基板上に形成された接点を覆うように配置された皿バネを有するプッシュスイッチ手段を更に備え、
前記カバー板には、前記皿バネが圧入される第２の開口部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のロータリエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転シャフトの回転を検知するフォトインタラプタを有するロータリエンコーダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、特開２００５−３２６３５５号公報がある。この公報に記載されたモータの出力軸には、エンコーダユニットが取付けられ、このエンコーダユニットでは、スリット列を有するディスクが出力軸に固定され、回路基板には、スリット列を挟むようにして配置されたフォトインタラプタが半田によって固定されている。また、出力軸の回転方向を検出するためには、出力波形が９０度ずれるような位置関係で、回路基板上に２個のフォトインタラプタを固定させる必要がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３２６３５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した２個のフォトインタラプタを回路基板上にリフローにより半田付けする場合、高精度なチップマウンタによって、回路基板上の回路パターン上に各フォトインタラプタを配置させても、回路パターンに誤差があると、フォトインタラプタを正確な位置に半田付けし難い。そして、フォトインタラプタが１個の場合、位置精度に多少の誤差があっても、ロータリエンコーダの検出精度に対して少ない影響で済むが、フォトインタラプタが２個の場合、フォトインタラプタ間の相対的な位置精度が高くないと、９０度ずれた出力波形を正確に生成することができず、フォトインタラプタによる回転方向の検出精度が低下してしまうといった問題点があった。
【０００５】
本発明は、回路基板上でフォトインタラプタ相互間の位置精度を高めるように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】
【０００６】
本発明は、ハウジングで支持された回転シャフトと、回転シャフトの回転を検知するフォトインタラプタとを有するロータリエンコーダにおいて、
複数のフォトインタラプタが固定される回路基板と、
回路基板上に配置されると共に、それぞれのフォトインタラプタが圧入される第１の開口部を有するカバー板と、
回路基板とカバー板とを位置決めさせる第１の位置決め手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
このロータリエンコーダにおいて、カバー板は、回路基板上にフォトインタラプタをリフロー半田付けする際に利用され、このカバー板には、フォトインタラプタの個数と同数の第１の開口部が設けられている。さらに、フォトインタラプタの相互の位置関係は、カバー板の第１の開口部によって予め決められており、各フォトインタラプタは、第１の開口部のそれぞれに圧入される。このようなカバー板を、第１の位置決め手段によって回路基板上に位置決めさせると、回路基板上の所定の位置に第１の開口部を出現させることができ、そして、第１の開口部にフォトインタラプタを圧入させることで、回路基板上の回路パターンに多少の誤差があっても、回路基板上でフォトインタラプタ相互間の位置精度を常に一定で高く保つことができる。このように、カバー板は、フォトインタラプタを圧入によってしっかりと保持するので、フォトインタラプタの半田剥がれが発生し難く、製品の長寿命化に寄与する。さらに、製造時におけるフォトインタラプタ相互間の位置ズレによる調整工程を無くすことができ、製品の歩留まりと同時に製造工程の簡素化を可能にし、これにより、製造コストの低減をも可能になる。
【０００８】
また、カバー板とハウジングとを位置決めさせる第２の位置決め手段を更に備えると好適である。
このような構成を採用すると、ハウジングで支持されている回転シャフトに対して、フォトインタラプタを正確に配置させることができるので、このことによっても、ロータリエンコーダの精度を高めることができる。
【０００９】
また、カバー板の第１の開口部を形成する壁面には、フォトインタラプタの矩形の周囲をなす４つの側面に押し当てられる凸部が設けられていると好適である。
このように、フォトインタラプタが４点で支持されることで、しっかりと且つ確実に第１の開口部内でフォトインタラプタを位置決めすることができる。更には、第１の開口部内において、周方向で隣接する凸部間に半田溜まり空間部を作り出すことができるので、余剰な半田による半田不良を無くすことができる。
【００１０】
また、回路基板上に形成された接点を覆うように配置された皿バネを有するプッシュスイッチ手段を更に備え、カバー板には、皿バネが圧入される第２の開口部が設けられていると好適である。
従来にあっては、ユニット化されたプッシュスイッチを回路基板上にリフローで半田付けしていた。これに対して、この発明では、カバー板の有効利用を図って、カバー板に第２の開口部を設け、この第２の開口部に皿ばねを圧入させている。これにより、スイッチを構成する部品を必要最小限にすることができ、ロータリエンコーダの構造の簡素化や小型化、部品点数の削減が可能になる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、回路基板上でフォトインタラプタ相互間の位置精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るロータリエンコーダの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１〜図３に示すように、ロータリエンコーダ１は、ボディ１１と蓋部１２とからなるハウジング１０を有し、このハウジング１０のボディ１１で回転シャフト２が回動自在に支持されている。この回転シャフト２の外周面に嵌合された抜け止めリング３は、ハウジング１０の内壁面に当接し、回転シャフト２の先端部２ａは、蓋部１２側に配置された皿バネ４によって付勢されている。このような構成により、回転シャフト２のガタ付きが防止されている。
【００１４】
回転シャフト２の一端は、ハウジング１０の外部に突出されて、回転シャフト２を回転させるための回転入力部として利用されている。回転シャフト２の他端は、ハウジング１０の内部でロータ５の中央に圧入されている。このロータ５は、円筒状のロータ本体５ａと、ロータ本体５ａの端部で半径方向に突出した環状の鍔部５ｂと、鍔部５ｂの周縁に沿って環状に設けられた櫛歯部５ｃとを有している。この櫛歯部５ｃは、回転シャフト２の軸線Ｌ方向で蓋部１２に向かって突出する複数の櫛歯からなり、各櫛歯の間には、所定の幅のスリットが形成されている。
【００１５】
また、蓋部１２の内面に回路基板６が当接されている。この回路基板６には、回転シャフト２の回転を検出する透過型のフォトインタラプタ２０，２１がリフローにより半田付けされている。各フォトインタラプタ２０，２１は、光を照射する発光素子と受光素子とを有し、発光素子と受光素子との間の検知溝２０ａ，２１ａ内を櫛歯部５ｃが通過する。
【００１６】
このロータリエンコーダ１では、回転シャフト２を回転させると、ロータ５の櫛歯部５ｃが回転し、発光素子と受光素子との間を櫛歯とスリットとが交互に通過するので、発光素子の光が強弱あるパルス光として受光素子に受光され、この受光に基づいて回転シャフト２の回転量が検出される。
【００１７】
さらに、ロータ本体５ａの外周面には、軸線Ｌ方向に沿って延在する歯部５ｄが全周に渡って形成されている。歯部５ｄの間には、円弧状に凹む歯溝が形成され、この歯溝に、樽状のローラ７が係合されている。そして、このローラ７は、ローラ支持機構２２により歯溝５ｅに押し付けられている。
【００１８】
ローラ支持機構２２は、回転軸線Ｌの延在方向と同一の方向に延在している軸部７ａを中心に回動するローラ７を保持する回動アーム２３と、回動アーム２３を付勢して歯部５ｄ間の歯溝にローラ７を押し当てるためのコイルバネ２４とからなる。従って、ローラ７が歯溝と順次係合され続けることで、回転シャフト２の回転時にクリック感を出すことができる。
【００１９】
さらに、回転シャフト２の回転方向を検出するために、出力波形が９０度ずれるような位置関係で、回路基板６上に２個のフォトインタラプタ２０，２１がリフローにより半田付けされている。そして、フォトインタラプタ２０，２１間の相対的な位置精度が高くないと、９０度ずれた出力波形を正確に生成することができず、フォトインタラプタ２０，２１による回転方向の検出精度が低下してしまう。
【００２０】
そこで、図４〜図６に示すように、ロータリエンコーダ１にあっては、回路基板６上に配置される樹脂製のカバー板３０が採用されている。このカバー板３０には、外形が略四角柱状のフォトインタラプタ２０，２１の配置が予定された矩形の第１の開口部Ｓ１，Ｓ２が形成され、各開口部Ｓ１，Ｓ２内にフォトインタラプタ２０，２１がそれぞれ圧入されている。
【００２１】
矩形のカバー板３０と矩形の回路基板６とは、第１の位置決め手段３１によって位置決めされている。この第１の位置決め手段３１は、カバー板３０の裏面から突出した凸部３２と、回路基板６の縁部に設けられて、凸部３２が嵌め合わされる切欠き部３３とからなる。
【００２２】
カバー板３０の凸部３２は、カバー板３０の対向する２辺に設けられた三角形状の第１及び第２の凸部３２ａ，３２ｂと、カバー板３０の角部に設けられた三角形状の第３の凸部３２ｃとからなる。これに対して、回路基板６の切欠き部３３は、回路基板６の対向する２辺に設けられると共に、第１及び第２の凸部３２ａ，３２ｂが嵌合される略三角形状の第１及び第２の切欠き部３３ａ，３３ｂと、回路基板６の隅部に設けられると共に、第３の凸部３２ｃを嵌合させるための第３の切欠き部３３ｃとからなる。
【００２３】
従って、カバー板３０の凸部３２を回路基板６の切欠き部３３に嵌合させることで、回路基板６上でカバー板３０がしっかり位置決めされ、これに伴って、カバー板３０の第１の開口部Ｓ１，Ｓ２を、回路基板６上の予定された位置に出現させることができる。
【００２４】
矩形の各第１の開口部Ｓ１，Ｓ２を形成する壁面には、フォトインタラプタ２０，２１の周囲をなす４つの側面に押し当てられる円弧状の凸部３４，３５がそれぞれ設けられている。４個の凸部３４によってフォトインタラプタ２０を保持し、４個の凸部３５によってフォトインタラプタ２１を保持することで、フォトインタラプタ２０，２１が４点で支持され、しっかりと且つ確実に第１の開口部Ｓ１，Ｓ２内でフォトインタラプタを位置決めさせることができる。
【００２５】
さらに、第１の開口部Ｓ１内において、周方向で隣接する凸部３４ａと３４ｂとの間、凸部３４ｂと３４ｃとの間、凸部３４ｃと３４ｄとの間、凸部３４ｄと３４ａとの間に半田溜まり空間部Ｐを作り出すことができるので、リフロー時に余剰な半田Ｈを流し込むことができ、半田不良を無くすことができる。第１の開口部Ｓ２においても同様である。
【００２６】
さらに、凸部３４，３５の頂部は円弧状になっているので、フォトインタラプタ２０，２１との接触面積を減らすことができ、フォトインタラプタ２０，２１を第１の開口部Ｓ１，Ｓ２に容易に圧入させることができる。
【００２７】
前述したカバー板３０は、リフロー温度に耐えると同時に、寸法安定性の良い素材が好ましい。例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）が最適である。
【００２８】
さらに、図２、図４及び図７に示すように、カバー板３０には、プッシュスイッチ手段４０の一部をなす皿バネ４が圧入される第２の開口部３６と、種々の電子部品３７を露出させるための第３の開口部３８とが設けられている。
【００２９】
プッシュスイッチ手段４０は、回路基板６上に形成された円形の接点Ｒ１と、円形の接点Ｒ１を囲むように回路基板６上に形成されたＣ字状の接点Ｒ２と、中央の接点Ｒ１を覆うように配置されると共に、Ｃ字状の接点Ｒ２に対して周縁が常時接触している皿バネ４と、皿ばね４の中央に固定されると共に、回転シャフト２の先端部２ａが押し当てられる円柱状の着座部４１とからなる。そして、皿バネ４は、カバー板３０の第２の開口部３６に圧入される。
【００３０】
従来にあっては、ユニット化されたプッシュスイッチを回路基板６上にリフローで半田付けしていた。これに対して、本発明では、カバー板３０の有効利用を図って、カバー板３０に第２の開口部３６を設け、この第２の開口部３６に皿ばね４を圧入させている。これによって、スイッチを構成する部品を必要最小限にすることができ、ロータリエンコーダ１の構造の簡素化や小型化、部品点数の削減が可能になる。
【００３１】
さらに、図３及び図４に示すように、ロータリエンコーダ１は、カバー板３０とハウジング１０のボディ１１とを位置決めさせるための第２の位置決め手段５０を備えている。この第２の位置決め手段５０は、カバー板３０の対向する２辺で矩形をなす切欠き部５１と、ボディ１１の下端から突出して、各切欠き部５１に嵌合する凸部５２とからなる。このような構成を採用すると、ボディ１１で支持されている回転シャフト２に対して、フォトインタラプタ２０，２１を正確に配置させることができるので、このことによっても、ロータリエンコーダ１の精度を高めることができる。
【００３２】
このロータリエンコーダ１において、カバー板３０は、回路基板６上にフォトインタラプタ２０，２１をリフロー半田付けする際に利用され、このカバー板３０には、フォトインタラプタ２０，２１の個数と同数の第１の開口部Ｓ１，Ｓ２が設けられている。さらに、フォトインタラプタ２０，２１の相互の位置関係は、カバー板３０の第１の開口部Ｓ１，Ｓ２によって予め決められており、フォトインタラプタ２０，２１は、第１の開口部Ｓ１，Ｓ２内にそれぞれ圧入される。
【００３３】
図８に示すように、このようなカバー板３０を、第１の位置決め手段３１によって回路基板６上に位置決めさせると、回路基板６上の所定の位置に第１の開口部Ｓ１，Ｓ２を出現させることができ、そして、第１の開口部Ｓ１，Ｓ２にフォトインタラプタ２０，２１をチップマウンタにより上から圧入させることで、回路基板６上の回路パターンに多少の誤差があっても、回路基板６上でフォトインタラプタ２０，２１相互間の位置精度を常に一定で高く保つことができる。
【００３４】
このように、カバー板３０は、回路基板６上でリフローによるアライメント効果が発生する場合に効果的で、しかも、カバー板３０でフォトインタラプタ２０，２１を圧入によってしっかりと保持するので、フォトインタラプタ２０，２１の半田剥がれが発生し難く、製品の長寿命化に寄与する。さらに、製造時におけるフォトインタラプタ２０，２１相互間の位置ズレによる調整工程を無くすことができ、製品の歩留まりと同時に製造工程の簡素化を可能にし、これにより、製造コストの低減をも可能になる。
【００３５】
さらに、チップマウンタにより、カバー板３０の第３の開口部３８内に各種の電子部品３７を配置させ、その後、リフロー半田付け装置内で加熱処理を行う。電子部品３７及びフォトインタラプタ２０，２１の半田付けが完了した後、図７に示すように、第２の開口部３６内に皿バネ４を圧入する。その後、図３に示すように、回転シャフト２が組み付けられたカバー板３０の切欠き部５１内に、ボディ１１の凸部５２を嵌合させ、回路基板６に蓋部１２を当接させた状態で、ネジ５３によって蓋部１２をボディ１１に固定させる。
【００３６】
本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、本発明は、リフロー炉による半田付けに限定されず、フロー方式の半田付けにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係るロータリエンコーダの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明に係るロータリエンコーダの断面図である。
【図３】本発明に係るロータリエンコーダの分解斜視図である。
【図４】カバー板を示す平面図である。
【図５】カバー板及び回路基板を示す斜視図である。
【図６】カバー板を裏面側から見た斜視図である。
【図７】リフロー半田付け完了後の状態を示す斜視図である。
【図８】リフロー半田付け完了前の状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…ロータリエンコーダ、２…回転シャフト、４…皿バネ、６…回路基板、１０…ハウジング、２０，２１…フォトインタラプタ、３０…カバー板、３１…第１の位置決め手段、３４，３５…凸部、３６…第２の開口部、４０…プッシュスイッチ手段、５０…第２の位置決め手段、Ｓ１，Ｓ２…第１の開口部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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