(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央に貫通孔を有する円筒状の取付け部と、前記取付け部から半径方向外側に延在し、外部から受けた光が透過する所定パターンを外周部に有する円板部とを備えたコード板と、
前記貫通孔に挿入する回転軸を有するモータであって、前記貫通孔の内径と実質的に等しい第１の外径を有する一方の軸端の第１軸部と、前記第１の外径より小さい第２の外径を有し、前記第１軸部に隣接する第２軸部とを備え、前記貫通孔の一方の開口部において、前記第２軸部が前記取付け部と接着剤で固定された回転軸を有するモータと
を備えたことを特徴とする光学式エンコーダ付モータシステム。
【請求項２】
前記回転軸の前記第１軸部は、軸方向の長さが前記貫通孔の長さより短いことを特徴とする請求項１に記載の光学式エンコーダ付モータシステム。
【請求項３】
前記回転軸の前記第１軸部の軸方向の長さと前記第２軸部の軸方向の長さとの合計は、前記貫通孔の長さより長いことを特徴とする請求項２に記載の光学式エンコーダ付モータシステム。
【請求項４】
前記コード板の円板部として透明樹脂板を用いることを特徴とする請求項１に記載の光学式エンコーダ付モータシステム。
【請求項５】
前記コード板の円板部には、前記投光部から受けた光を反射させる反射層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光学式エンコーダ付モータシステム。
【請求項６】
前記コード板の前記円板部の前記パターンに光を投射する投光部と、
前記コード板の前記円板部の前記パターンを透過した光を受光する受光部と
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光学式エンコーダ付モータシステム。
【請求項７】
中央に貫通孔を有する円筒状の取付け部と、前記取付け部から半径方向外側に延在し、外部から受けた光が透過する所定パターンを外周部に有する円板部とを備えたコード板と、
前記貫通孔に挿入する回転軸であって、前記貫通孔の内径と実質的に等しい第１の外径を有する一方の軸端の第１軸部と、前記第１の外径より小さい第２の外径を有し、前記第１軸部に隣接する第２軸部と、モータの回転軸に取付ける他方の軸端の第３軸部とを備え、前記貫通孔の一方の開口部において、前記第２軸部が前記取付け部と接着剤で固定された回転軸と
を備えたことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項８】
前記コード板の円板部として透明樹脂板を用いることを特徴とする請求項７に記載の光学式エンコーダ。
【請求項９】
前記コード板の円板部には、前記投光部から受けた光を反射させる反射層が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の光学式エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの回転軸に接続された回転型の光学式エンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンコーダは、サーボシステムにおける検出器として用いられ、モータ等の回転速度、あるいは直線運動を行う物体の位置や速度を磁気的、光学的に検出するために用いられる。このうち、モータ等の回転速度を検出する回転型の光学式エンコーダは、回転軸に取付け部を介して取付けられた円板状のコード板、投光部及び受光部とを備える。コード板の円板部には、回転に対応して投光部から受けた光を変調する所定パターン、例えば、スリット状の光透過部と光遮光部とが周期的に配置されたパターンが設けられている。受光部ではコード板の所定パターンを透過した光を受光し、該回転軸の回転速度を検出する。
【０００３】
光学式エンコーダを高分解能化するには、コード板での光の透過／遮光を効率良く行う必要がある。しかし、従来のコード板は、ガラス板にＣｒ蒸着でパターンを付けたものであったので、割れ易く、重く、またコストが高い等の問題点があった。これに対し、図７に示されるエンコーダ５０（例えば、特許文献１参照。）では、コード板５６は、パターンを有する円板部５５と回転軸５１への取付部５４とが樹脂で一体成形され、軽量化されている。このエンコーダ５０のコード板５６の作製時には、図８の（ａ）に示すように、一体成形時の樹脂流れが軸対称となるように、樹脂注入口であるゲート６３がコード板５６の蓋部５９の上の中央に配置される。その後、ゲート６３がカットされて一体成形されたコード板５６が得られる（図８（ｂ））。このコード板５６の蓋部５９がモータの回転軸５１の端部に接着剤５８で固定される（図７）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１４４０４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
蓋部を有する上記コード板５６をモータの回転軸５１の軸端部に接着固定する場合、モータの回転軸５１の長さの誤差が大きいと、円板部５５と受光部とのギャップ調整が必要となる。このためにスラスト方向の取付位置の調整を行う場合、モータの回転軸５１と取付け部５４のスラスト方向の接触長さが短くなると、十分な安定性が得られず円板の面振れが大きくなる。また、スラスト方向での調整のため蓋部５９とモータの回転軸５１の軸端部との間隔が一定でなく、接着力が安定しない。さらに、樹脂材料によっては光の透過性が十分ではなく、ＵＶ硬化性接着剤を用いた場合には、蓋部５９の内側の接着剤５８による十分な接着力が得られない場合がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、モータの回転軸とコード板との取付け調整を容易にするとともに、コード板の取付けを安定化させた光学式エンコーダを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光学式エンコーダ付モータシステムは、中央に貫通孔を有する円筒状の取付け部と、前記取付け部から半径方向外側に延在し、外部から受けた光が透過する所定パターンを外周部に有する円板部とを備えたコード板と、
前記貫通孔に挿入する回転軸を有するモータであって、前記貫通孔の内径と実質的に等しい第１の外径を有する一方の軸端の第１軸部と、前記第１の外径より小さい第２の外径を有し、前記第１軸部に隣接する第２軸部とを備え、前記貫通孔の一方の開口部において、前記第２軸部が前記取付け部と接着剤で固定された回転軸を有するモータと
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る光学式エンコーダ付モータシステムは、前記光学式エンコーダ付モータシステムであって、前記回転軸の前記第１軸部は、軸方向の長さが前記貫通孔の長さより短いことを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明に係る光学式エンコーダ付モータシステムは、前記光学式エンコーダ付モータシステムであって、前記回転軸の前記第１軸部の軸方向の長さと前記第２軸部の軸方向の長さとの合計は、前記貫通孔の長さより長いことを特徴とする。
【００１０】
またさらに、本発明に係る光学式エンコーダ付モータシステムは、前記光学式エンコーダ付モータシステムであって、前記コード板の円板部として透明樹脂板を用いることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る光学式エンコーダ付モータシステムは、前記光学式エンコーダ付モータシステムであって、前記コード板の円板部には、前記投光部から受けた光を反射させる反射層が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明に係る光学式エンコーダ付モータシステムは、前記光学式エンコーダ付モータシステムであって、前記コード板の前記円板部の前記パターンに光を投射する投光部と、
前記コード板の前記円板部の前記パターンを透過した光を受光する受光部と
をさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る光学式エンコーダは、中央に貫通孔を有する円筒状の取付け部と、前記取付け部から半径方向外側に延在し、外部から受けた光が透過する所定パターンを外周部に有する円板部とを備えたコード板と、
前記貫通孔に挿入する回転軸であって、前記貫通孔の内径と実質的に等しい第１の外径を有する一方の軸端の第１軸部と、前記第１の外径より小さい第２の外径を有し、前記第１軸部に隣接する第２軸部と、モータの回転軸に取付ける他方の軸端の第３軸部とを備え、前記貫通孔の一方の開口部において、前記第２軸部が前記取付け部と接着剤で固定された回転軸と
を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る光学式エンコーダは、前記光学式エンコーダであって、前記コード板の円板部として透明樹脂板を用いることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る光学式エンコーダは、前記光学式エンコーダであって、前記コード板の円板部には、前記投光部から受けた光を反射させる反射層が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る光学式エンコーダ付モータシステム及び光学式エンコーダについて添付図面を用いて説明する。なお、図面において実質的に同一の部材には同一の符号を付している。
【００１７】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る光学式エンコーダ付モータシステムについて、図１から図４を用いて説明する。図１は、この光学式エンコーダ付モータシステム１０を構成するコード板６とモータ２０の回転軸１との配置関係を示す軸中心を含む概略断面図である。図２は、この光学式エンコーダ付モータシステム１０における投光部１１、受光部１２の配置を示す概略図である。図３は、図１とは別の光学式エンコーダ付モータシステムにおいて、回転軸１をモータ２０の回転軸２２に取付けた場合の配置関係を示す軸中心の概略断面図である。図４は、樹脂で一体成形されたコード板６の円板部５と取付け部４を示す概略図である。この光学式エンコーダ１０は、中央に貫通孔７を有する円筒状の取付け部４と該取付け部から半径方向外側に延在する円板部５とを備えたコード板６と、上記貫通孔７に挿入するモータ２０の回転軸１とを備える。コード板６の円板部５は透明樹脂からなり、該円板部５には、外部から受けた光を回転に対応して変調させる所定パターン、例えば、スリット状の光透過部と光遮光部とが周期的に配置されたパターンを有する。また、モータ２０の回転軸１は、上記貫通孔７の内径と実質的に等しい第１の外径を有する両端の第１軸部２ａと第３軸部２ｂと、両端の第１軸部２ａと第３軸部２ｂとに挟まれ、第１の外径より小さい第２の外径を有する第２軸部３とを備える。第２軸部３の面は、接着強度を増すように粗面化されている。さらに、第１軸部２ａの軸方向における長さは、貫通孔７の長さより短く、第１軸部２ａの長さと第２軸部３の長さの合計は貫通孔７の長さより長い。モータ２０の回転軸１の第１軸部２ａが貫通孔７の内部に挿入され、貫通孔７の開口部で、第２軸部３が取付け部４に接着剤で固定されている。
【００１８】
また、この光学式エンコーダ付モータシステム１０の検出系は、図２に示す通り、コード板６の円板部５と、該円板部５を挟んで設けられた投光部１１と、受光部１２とからなる。コード板６の円板部５には、上述のように、円板部を透過させる所定パターンを有する。この光学式エンコーダ付モータシステム１０では、投光部１１からの光が円板部５の所定パターンを透過して変調され、その変調された光が受光部１２で受光される。
【００１９】
なお、図３は、別の光学式エンコーダ付モータシステムにおける、光学式エンコーダの回転軸１を、モータ２０と別体としておき、モータ２０の回転軸２２に取付ける場合の配置関係を示す概略断面図である。この場合、所要の場合に光学式エンコーダの回転軸１の第３軸部２ｂをモータ２０の回転軸２２に取付ければよいので、モータ２０の回転軸２２を上記所定形状に加工する必要がない。そこで、モータ２０の回転軸２２に着脱可能な回転軸１と、取付け部４と円板部５とを含むコード板６とを備えた光学式エンコーダを、モータシステムと独立させて用いることができる。
【００２０】
この光学式エンコーダ１０における効果について述べる。この光学式エンコーダ１０では、まず、取付け部４に回転軸１を挿入する貫通孔７を設け、蓋部を設けない構成としたことにより、蓋部による制約を受けないで取付け部４の回転軸１への取付け位置（軸方向（スラスト方向））を容易に調整することができる。また、回転軸１の両端の第１軸部２ａ、第３軸部２ｂに挟まれた第２軸部３の外径を、貫通孔の内径より小さくすることにより、樹脂成形体であるコード板６の取付け部４に形成されるバリを逃がすことができ、応力集中を避けることができる。これによってクラックの発生を防止できる。さらに、回転軸１の第１軸部２ａの長さが貫通孔の長さより短いので、取付け位置を調整した場合も、回転軸１の第１軸部２ａと取付け部４の貫通孔７内側との接触長さを一定に保つことができるので、安定した固定状態を得ることができ、円板部の面振れを抑制できる。なお、第１軸部２ａの長さと第２軸部３の長さの合計は貫通孔７の長さより長いので、貫通孔７の上端で取付け位置を調整した場合にも、第２軸部３を取付け部４に接着固定することができる。また、接着剤８のフィレット形状もほぼ一定にできる。またさらに、この回転軸１の第２軸部３の面を機械加工やプラズマ処理等で荒らすことにより、接着強度を向上させることができる。なお、取付け部４は透明樹脂からなるので、貫通孔７の内側にもＵＶ硬化接着剤を用いることができる。ＵＶ硬化接着剤を用い、紫外孔照射することにより、短時間で安定した接着強度を確保できる。
【００２１】
この光学式エンコーダ１０における、取付け部４に貫通孔７を設けた第１の特徴と、回転軸１に貫通孔７の内径より小さい外径の第２軸部３を設けた第２の特徴との２つの特徴の関係について説明する。図４に示すように、コード板６は、回転軸１を挿入する貫通孔７を有する取付部４と円板部５とがアクリルやポリカーボネート等の透明樹脂で一体成形されている。取付け部４に貫通孔７を設け、蓋部を有しない構成とすることによって、取付け部４と回転軸１との取付け位置の調整を容易にすることができる。このような貫通孔を有する形状の場合には、成形時の樹脂注入口であるゲート１３は、樹脂流れを軸対称とするために輪体状に配置される。また、ゲート１３は、通常、成形用金型内でカットを行い易くするために、取付部４の貫通孔７に沿った位置に設けられる（図４（ａ））。そのため、貫通孔７の周辺部分にバリ１４を生じ易い（図４（ｂ））。従来の回転軸を貫通孔７に挿入した場合には、周辺のバリ１４の噛み込みによる応力集中のためにクラックを生じる原因となる。この光学式エンコーダ１０では、貫通孔７に挿入する回転軸１に貫通孔７の内径より小さい外径の第２軸部３を設けている。即ち、回転軸１を貫通孔７に挿入した場合、第１軸部２ａに続く第２軸部３の凹み部分でバリを逃がすことができる。このためバリの噛み込むによる応力集中を避けることができ、取付け部４へのクラックの発生を防止できる。
【００２２】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る光学式エンコーダ付モータシステムについて、図５及び図６を用いて説明する。図５は、この光学式エンコーダ付モータシステム１０ａのコード板６と投受光部１６との配置を示す概略断面図である。この光学式エンコーダ１０ａは、実施の形態１に係る光学式エンコーダ付モータシステムと比較すると、投光部と受光部とを合わせた投受光部１６がコード板６の円板部５の一方の側に配置されている点で相違する。また、コード板６の円板部５には、光を反射するＡｌやＡｕなどがコーティングされた反射層１５が設けられている点で相違する。この光学式エンコーダ１０ａでは、投受光部１６から照射された光を円板部５の所定パターンで変調し、反射層１５で反射され、投受光部１６で受光される。光を円板部５の一方の面で反射させるので、円板部５には透明樹脂ではなく不透明な樹脂板を用いてもよい。
【００２３】
この光学式エンコーダ付モータシステム１０ａでは、投光部と受光部をまとめて投受光部１６としているので、検出系の構成が容易になると共に、光学式エンコーダ１０ａの全体構成を小型化することができる。
【００２４】
図６は、別の光学式エンコーダ付モータシステムにおいて、回転軸１をモータ２０の回転軸２２に取付けた場合の配置関係を示す軸中心の概略断面図である。この場合、所要の場合に光学式エンコーダの回転軸１の第３軸部２ｂをモータ２０の回転軸２２に取付ければよいので、モータ２０の回転軸２２を上記所定形状に加工する必要がない。そこで、モータ２０の回転軸２２に着脱可能な回転軸１と、取付け部４と円板部５とを含むコード板６とを備えた光学式エンコーダを、モータシステムと独立させて用いることができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明に係る光学式エンコーダ付モータシステムによれば、コード板の取付け部にモータの回転軸を挿入する貫通孔を設け、蓋部を設けない構成としたことにより、蓋部による制約を受けないで取付け位置を調整することができる。また、回転軸の両端の第１軸部と第３軸部とに挟まれた第２軸部の外径を挿入する貫通孔の内径より小さくすることにより、回転軸を貫通孔に挿入した場合にも、樹脂成形体であるコード板の貫通孔周辺に生じるバリを第２軸部の凹み部分に逃がすことができる。これによって、バリの噛み込みによる応力集中を避けることができ、クラックの発生を防止できる。
【００２６】
また、本発明に係る光学式エンコーダ付モータシステムによれば、回転軸の第１軸部は、軸方向の長さが前記貫通孔の長さより短いので、取付け部と回転軸の取付け位置をスラスト方向（軸方向）で移動させても、回転軸の第１軸部と取付け部の貫通孔内側との接触長さを一定に保つことができる。これにより、安定した固定状態を得ることができる。
【００２７】
さらに、本発明に係る光学式エンコーダ付モータシステムによれば、第１軸部の長さと第２軸部の長さの合計は貫通孔の長さより長いので、貫通孔の上端で取付け位置を調整した場合にも、第２軸部を取付け部に接着固定することができる。
【００２８】
またさらに、本発明に係る光学式エンコーダ付モータシステムによれば、コード板の円板部に透明樹脂を用いているので、投光部からの光を円板部を介して効率よく透過させることができる。また、貫通孔内側にもＵＶ硬化接着剤を用いることができ、紫外光照射によって短時間で安定した接着強度を確保できる。
【００２９】
また、本発明に係る光学式エンコーダ付モータシステムによれば、コード板の円板部には、投光部から受けた光を反射させる反射層が設けられている。そこで、円板部に光を照射する投光部と変調された光を受光する受光部とを円板部の一方の側にまとめることができ、検出部の組立が容易になると共に、システム構成を小型にすることができる。
【００３０】
さらに、本発明に係る光学式エンコーダ付モータシステムによれば、円板部に光を照射する投光部と、所定パターンを透過した光を受光する受光部とをさらに備える。これにより、モータの回転速度を検出できる。
【００３１】
本発明に係る光学式エンコーダによれば、コード板の取付け部に回転軸を挿入する貫通孔を設け、蓋部を設けない構成としたことにより、蓋部による制約を受けないで取付け位置を調整することができる。また、回転軸の両端の第１軸部と第３軸部とに挟まれた第２軸部の外径を挿入する貫通孔の内径より小さくすることにより、回転軸を貫通孔に挿入した場合にも、樹脂成形体であるコード板の貫通孔周辺に生じるバリを第２軸部の凹み部分に逃がすことができる。これによって、バリの噛み込みによる応力集中を避けることができ、クラックの発生を防止できる。他方の軸端の第３軸部でモータの回転軸に接続できるので、所要の場合にのみモータの回転軸に着脱ずることができる。
【００３２】
また、本発明に係る光学式エンコーダによれば、コード板の円板部に透明樹脂を用いているので、投光部からの光を円板部を介して効率よく透過させることができる。また、貫通孔内側にもＵＶ硬化接着剤を用いることができ、紫外光照射によって短時間で安定した接着強度を確保できる。
【００３３】
さらに、本発明に係る光学式エンコーダによれば、コード板の円板部には、投光部から受けた光を反射させる反射層が設けられている。そこで、円板部に光を照射する投光部と変調された光を受光する受光部とを円板部の一方の側にまとめることができ、検出部の組立が容易になると共に、全体構成を小型にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１に係る光学式エンコーダを構成するコード板、取付け部及び回転軸との配置関係を示す軸中心を含む概略断面図である。
【図２】  本発明の実施の形態１に係る光学式エンコーダの投光部、受光部の配置を示す概略図である。
【図３】  本発明の実施の形態１に係る別の光学式エンコーダ付モータシステムにおいて、回転軸をモータの回転軸に取付けた場合の配置関係を示す軸中心の概略断面図である。
【図４】  本発明の実施の形態１に係る光学式エンコーダ付モータシステムにおいて、（ａ）は、樹脂で一体成形されたコード板と取付け部のゲートカット前の概略図であり、（ｂ）は、ゲートカット後の概略図である。
【図５】  本発明の実施の形態２に係る光学式エンコーダ付モータシステムの投光部、受光部の配置を示す概略図である。
【図６】  本発明の実施の形態２に係る別の光学式エンコーダ付モータシステムにおいて、回転軸をモータの回転軸に取付けた場合の配置関係を示す軸中心の概略断面図である。
【図７】  従来の光学式エンコーダの構成を示す概略断面図である。
【図８】  従来の光学式エンコーダにおいて、（ａ）は、樹脂で一体成形されたコード板と取付け部のゲートカット前の概略図であり、（ｂ）は、ゲートカット後の概略図である。
【符号の説明】
１  回転軸、２ａ  第１軸部、２ｂ  第３軸部、３  第２軸部、４  取付け部、５  円板部、６  コード板、７  貫通孔、８  接着剤、１０、１０ａ  光学式エンコーダ付モータシステム、１１  投光部、１２  受光部、１３  ゲート、１４バリ、１５  反射層、１６  投受光部、２０  モータ、２２  モータ回転軸、５０  光学式エンコーダ、５１  回転軸、５４  取付け部、５５  円板部、５６コード板、５８  接着剤、５９  蓋部、６３  ゲート、６４  バリ
【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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