(57)【要約】【課題】  回転スリット板の表面におけるうねりを低減して、計測精度を高める。【解決手段】  回転シャフト（４０）に設けられたフランジ（５０）と、フランジに配置されていてスリットが形成された回転スリット板（２０）と、回転スリット板の表面に対向して配置されたスリットが形成された固定スリット板（６０）と、回転スリット板と固定スリット板とを挟むように配置された受光素子（６３）および発光素子（６２）とを有するロータリエンコーダ（１０）において、回転スリット板をフランジのフランジ面に押圧した状態で回転スリット板をフランジ面に固定する押圧固定手段（３０）を具備するロータリエンコーダが提供される。押圧固定手段の剛性が回転スリット板の剛性よりも小さく、また、フランジのフランジ面の平面度が回転スリット板の表面の平面度よりも小さいのが好ましい。【選択図】      図１
2006145286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転シャフトに設けられたフランジと、該フランジに配置されていてスリットが形成された回転スリット板と、該回転スリット板の前記スリットに対向して配置されていてスリットが形成された固定スリット板と、前記回転スリット板と前記固定スリット板とを挟むように配置された受光素子および発光素子とを有するロータリエンコーダにおいて、
前記回転スリット板を前記フランジのフランジ面に押圧した状態で前記回転スリット板を前記フランジ面に固定する押圧固定手段を具備するロータリエンコーダ。
【請求項２】
前記押圧固定手段が前記フランジと同一外寸であって該フランジと同心に配置されたディスクと、前記回転スリット板を介して前記ディスクと前記フランジとをネジ留めするネジ部とを含む請求項１に記載のロータリエンコーダ。
【請求項３】
前記押圧固定手段の前記ディスクの剛性が前記回転スリット板の剛性よりも小さいようにした請求項２に記載のロータリエンコーダ。
【請求項４】
前記フランジの前記フランジ面の平面度が前記回転スリット板の前記表面の平面度よりも小さいようにした請求項１から３のいず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、回転体の位置、速度および回転角度などを計測するロータリエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
光学式のロータリエンコーダは、回転運動を行なう物体の位置、速度および回転角度を検出するために広範に使用されている。このようなロータリエンコーダは工作機器、ＦＡ機器およびＯＡ機器等を制御するのに用いられる。
【０００３】
図２は、特許文献１に示されるような従来技術におけるロータリエンコーダの側断面図である。図２に示されるように、ロータリエンコーダ１００の回転シャフト１４０にはフランジ１５０が設けられており、複数の周方向スリット（図示しない）が形成された回転スリット板１２０がフランジ１５０に配置されている。図示されるように、回転シャフト１４０の先端１４１は回転スリット板１２０から突出しており、回転シャフト１４０と回転スリット板１２０とは接着剤１９０により互いに固定されている。
【０００４】
一方、図２の右方に示されるように、固定スリット板１６０が回転スリット板１２０の表面１２１から離間した位置に設けられている。回転スリット板１２０と固定スリット板１６０とは、発光素子１６２および受光素子１６３に挟まれるように配置されている。回転スリット板１２０の回転時には、回転スリット板１２０のスリットと固定スリット板１６０のスリットとの間の重なり合い状態が受光素子１６３により検出され、回転スリット板１２０の位置、速度および回転角度が処理部１６４により計測される。
【特許文献１】特開平７−２７０１８５号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、通常は回転スリット板１２０は透明の樹脂材料から形成されているので、回転スリット板１２０の表面１２１を平坦にするのには限界があり、樹脂材料からなる回転スリット板１２０の表面１２１には或る程度のうねりが当初より存在している。このため、回転スリット板１２０の回転時に回転スリット板１２０と固定スリット板１６０との間の距離が周期的に変化し、それにより、受光素子１６３が受ける光量も変化して計測精度が低下するようになる。
【０００６】
さらに、図２に示されるように接着剤１９０によって回転スリット板１２０と回転シャフト１４０とを結合する場合には、接着剤１９０の硬化過程において接着剤１９０が幾分収縮する。このような接着剤１９０の収縮作用によっても、回転スリット板１２０が変形して、回転スリット板１２０の表面１２１にうねりが新たに形成されるので、計測精度はさらに低下する。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、回転スリット板の表面におけるうねりを低減して、計測精度を高めることのできる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】
【０００８】
前述した目的を達成するために１番目に記載の発明によれば、該フランジに配置されていてスリットが形成された回転スリット板と、該回転スリット板の前記スリットに対向して配置されていてスリットが形成された固定スリット板と、前記回転スリット板と前記固定スリット板とを挟むように配置された受光素子および発光素子とを有するロータリエンコーダにおいて、前記回転スリット板を前記フランジのフランジ面に押圧した状態で前記回転スリット板を前記フランジ面に固定する押圧固定手段を具備するロータリエンコーダが提供される。
【０００９】
すなわち１番目の発明においては、回転スリット板を押圧した状態でフランジに固定しているので、当初から回転スリット板の表面に存在していたうねりを低減できる。従って、回転スリット板の回転時に回転スリット板と固定スリット板との間の距離が概ね一定に維持されるので、受光素子が受ける光量も変化せず、それにより、計測精度を高めることが可能となる。また、１番目の発明においては、回転スリット板を固定するために接着剤を使用していないので、接着剤の硬化過程において該接着剤の収縮によって回転スリット板の表面に追加のうねりが生じることも防止することができる。
【００１０】
２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記押圧固定手段が前記フランジと同一外寸であって該フランジと同心に配置されたディスクと、前記回転スリット板を介して前記ディスクと前記フランジとをネジ留めするネジ部とを含む。
すなわち２番目の発明においては、ネジを用いることにより回転スリット板をフランジに簡易かつ堅固に固定することができる。複数のネジを回転シャフト周りに等間隔に取付けるようにするのが好ましい。また、ディスクの外寸がフランジの外寸と同一であるので、ディスクからの力が回転スリット板を介してフランジ全体に均等に作用し、それにより、回転スリット板の表面のうねりを均等に抑えることが可能となる。
【００１１】
３番目の発明によれば、２番目の発明において、前記押圧固定手段の前記ディスクの剛性が前記回転スリット板の剛性よりも小さいようにした。
すなわち３番目の発明においては、押圧固定手段のディスクの剛性が比較的小さいので、回転スリット板を固定するときに、当該回転スリット板の表面に追加のうねりが生じるのを避けることが可能になる。押圧固定手段のディスクは、ポリカーボネート、モノマーキャスティングナイロン（ＭＣナイロン）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンなどから形成されるのが好ましい。
【００１２】
４番目の発明によれば、１番目から３番目のいずれかの発明において、前記フランジの前記フランジ面の平面度が前記回転スリット板の前記表面の平面度よりも小さいようにした。
すなわち４番目の発明においては、回転スリット板をフランジに押圧するときには回転スリット板の平面がフランジ面に追従するので、回転スリット板の表面のうねりをさらに低減することが可能となる。フランジ面の平面度は１マイクロメートル以下であるのが好ましい。このようなフランジ面を形成することのできる材料は、鉄、セラミック、超硬合金などから選択される。
【発明の効果】
【００１３】
各発明によれば、回転スリット板の表面におけるうねりを低減して、計測精度を高めるという共通の効果を奏しうる。
さらに、２番目の発明によれば、回転スリット板をフランジに簡易かつ堅固に固定することができるという効果を奏しうる。
さらに、３番目の発明によれば、回転スリット板の表面に追加のうねりが生じるのを避けることができるという効果を奏しうる。
さらに、４番目の発明によれば、回転スリット板の表面のうねりをさらに低減することができるという効果を奏しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同一の部材には同一の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１（ａ）は本発明に基づくロータリエンコーダの側断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示されるロータリエンコーダの頂面図である。これら図面に示されるように、ロータリエンコーダ１０は図示しないモータに接続された回転シャフト４０を有している。回転シャフト４０の先端４１は、フランジ５０の中心開口部５９に挿入されている。フランジ５０は鉄、セラミック、超硬合金などから形成されており、フランジ５０のフランジ面５８の平面度は比較的小さい。なお、図１（ａ）においては回転シャフト４０がフランジ５０の開口部５９に挿入される構成が開示されているが、回転シャフト４０とフランジ５０とが単一部材から形成されていてもよい。
【００１５】
フランジ５０のフランジ面５８には、回転スリット板２０がフランジ５０と同心に配置されている。回転スリット板２０には中心孔２９が形成されているので、回転シャフト４０の先端４１を中心孔２９に挿入することにより、回転スリット板２０をフランジ５０のフランジ面５８に同心に配置することができる。回転スリット板２０は透明な樹脂材料から形成されている。このため、回転スリット板２０の表面２１および裏面２２には、うねりが当初より存在している。図１（ｂ）に示されるように、回転スリット板２０の外径はフランジ５０の外径よりも大きい。また、フランジ５０よりも外方に広がる回転スリット板２０の表面２１には周方向に延びる複数のスリット２５が形成されている。
【００１６】
図１（ａ）の左方に示されるように、複数のスリットが形成された固定スリット板６０が回転スリット板２０の表面２１から所定の間隙を設けた位置に配置されている。また、発光素子６２が回転スリット板２０の裏面２２側に配置されている。さらに、処理部６４に接続された受光素子６３が固定スリット板６０の上方に配置されている。このため、図１（ａ）に示されるように、固定スリット板６０および回転スリット板２０は受光素子６３と発光素子６２とによって挟まれた状態にある。なお、理解を容易にするために、これら固定スリット板６０、発光素子６２、受光素子６３、処理部６４および後述するネジ３５は図１（ｂ）には示されていない。
【００１７】
回転スリット板２０が回転シャフト４０と共に回転する際には、発光素子６２からの光の光量が回転スリット板２０のスリットと固定スリット板６０のスリットとの間の重なり合い部分を通じて受光素子６３により検出される。次いで、受光素子６３により検出された光量は発光素子６２から発光された光量と共に処理部６４において所定の手法で処理され、回転スリット板２０の位置、速度および回転角度が算出される。
【００１８】
図１（ａ）に示されるように、回転スリット板２０の表面２１には、円板状の押圧部材３０が配置されている。図１（ａ）から分かるように、押圧部材３０の外径はフランジ５０の外径に等しく、押圧部材３０は回転スリット板２０よりも剛性の小さい材料、例えばポリカーボネート、モノマーキャスティングナイロン（ＭＣナイロン）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンなどから形成されている。
【００１９】
また、押圧部材３０の中心孔３９周りには、複数、例えば四つの凹部３２が形成されている。図１（ｂ）から分かるように、これら凹部３２は回転シャフト４０周りにほぼ等間隔に形成されている。また、これら凹部３２は押圧部材３０の上面から押圧部材３０の厚さ部分の途中まで形成されている。さらに、凹部３２に連通する同心の複数のネジ孔３３が押圧部材３０の下面まで形成されている。図示されるように、ネジ孔３３は凹部３２よりも小さい。また、回転スリット板２０にはネジ孔３３に対応するネジ孔２３が形成され、フランジ５０のフランジ面５８にもネジ孔２３に対応するネジ孔５３が形成されている。これらネジ孔３３、２３、５３にはネジ山部が形成されている。
【００２０】
図示されるように、押圧部材３０は回転スリット板２０をフランジ面５８に押圧する。次いで、押圧状態において四つのネジ３５のネジ山付き軸部３７をネジ孔３３、２３、５３に通して螺合する。これにより、押圧部材３０によって回転スリット板２０がフランジ５０のフランジ面５８に堅固に固定されるようになる。本発明においては、回転スリット板２０は押圧された状態でフランジ面５８に固定されるので、回転スリット板２０の表面２１および裏面２２に存在するうねりを低減することができる。
【００２１】
また、ネジ３５のネジ山付き軸部３７がネジ孔３３、２３、５３に完全に螺合すると、ネジ３５のヘッド３６が凹部３２内に埋没するようになる。このため、回転スリット板２０の回転時にネジ３５のヘッド３６によって空気抵抗が生じることはなく、回転スリット板２０を安定して回転させられる。なお、ネジ３５のヘッド３６の頂面が押圧部材３０の上面と同一平面になるように回転スリット板２０を固定するのが好ましく、この場合には回転スリット板２０の回転時の空気抵抗を最小限にすることができる。
【００２２】
回転スリット板２０のうねりが低減されると、回転スリット板２０の回転時に回転スリット板２０と固定スリット板６０との間の距離が概ね一定に維持される。このため、受光素子６３が発光素子６２からの光を受けるときの光量も回転スリット板２０の回転時にほとんど変化しない。従って、本発明においては、回転スリット板２０をフランジ面５８に押圧することなしに回転スリット板２０を固定した場合よりも計測精度を高めることが可能となる。
【００２３】
特に、本発明においては、押圧部材３０の外径はフランジ５０の外径に等しいので、押圧部材３０からの押圧力が回転スリット板２０を介してフランジ５０のフランジ面５８全体に均等に作用する。このような構成であるために、回転スリット板２０の表面２１および裏面２２のうねりを均等に抑えることができる。従って、回転スリット板２０の回転時に回転スリット板２０と固定スリット板６０との間の距離が変化するのを抑制でき、その結果、計測精度をさらに高めることが可能となる。
【００２４】
また、従来技術においては接着剤１９０によって回転スリット板２０を固定していたが（図２を参照されたい）、本発明においては接着剤１９０を使用していないので、硬化過程における接着剤１９０の収縮によって回転スリット板２０の表面２１または裏面２２に追加のうねりが生じるのを防止することもできる。
【００２５】
前述したように本発明に基づく押圧部材３０の剛性は回転スリット板２０の剛性よりも小さいので、押圧部材３０を回転スリット板２０に押圧したときに、回転スリット板２０自体が変形することはない。回転スリット板２０の表面２１および裏面２２には回転スリット板２０の材料、すなわち樹脂材料に基づくうねりが当初より存在しているが、本発明においては、押圧部材３０により押圧した場合であっても、追加のうねりが回転スリット板２０の表面２１および裏面２２に生じることはない。このため、回転スリット板２０の回転時に回転スリット板２０と固定スリット板６０との間の距離がさらに変化するのを抑制できる。
【００２６】
透明な樹脂材料から形成される回転スリット板２０の平面度は数マイクロメートル程度である。一方、回転スリット板２０が設置されるフランジ面５８の平面度は回転スリット板２０の平面度以下であり、好ましくはフランジ面５８の平面度は１マイクロメートルよりも小さい。また、回転スリット板２０は樹脂材料から形成されているので、回転スリット板２０の剛性はフランジ面５８の剛性よりも小さい。従って、回転スリット板２０の平面度とフランジ面５８の平面度とがこのような関係にある場合には、押圧部材３０によって回転スリット板２０を押圧すると、回転スリット板２０の裏面２２がフランジ５０のフランジ面５８に追従するようになる。一方、回転スリット板２０の表面２１は押圧部材３０により直接的に押圧されている。それゆえ、回転スリット板２０の表面２１および裏面２２に存在しているうねりがさらに低減されるようになる。
【００２７】
図１（ａ）においてはフランジ面５８に形成されたネジ孔５３がフランジ５０の厚さ部分の途中まで延びているが、ネジ孔５３がフランジ５０を貫通していてネジ３５のネジ山付き軸部３７をフランジ面５８とは反対側の面から突出させ、ネジ３５およびボルト（図示しない）を用いることにより回転スリット板２０を固定するようにしてもよい。また、図面を参照して説明した実施形態においては、押圧部材３０のネジ３５によって回転スリット板２０をフランジ面５８に押圧しつつ固定しているが、ネジ３５以外の手段によって回転スリット板２０をフランジ面５８に押圧しつつ固定することは本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（ａ）本発明に基づくロータリエンコーダの側断面図である。（ｂ）図１（ａ）に示されるロータリエンコーダの頂面図である。
【図２】従来技術におけるロータリエンコーダの側断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０    ロータリエンコーダ
２０    回転スリット板
２１    表面
２２    裏面
２５    スリット
２９    中心孔
３０    押圧部材
３２    凹部
３３、２３、５３    ネジ孔
３５    ネジ
３９    中心孔
４０    回転シャフト
４１    先端
５０    フランジ
５８    フランジ面
５９    開口部
６０    固定スリット板
６２    発光素子
６３    受光素子
６４    処理部
【図１】
2006145286.tif 000003
【図２】
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