(57)【要約】【課題】  信頼性の高い反射型エンコーダを提供する。【解決手段】  反射型エンコーダは、第１面に設けられる複数のパターンを有するスケール板と、前記スケール板の前記第１面に対向して配置される基板と、前記基板の前記第１面に対向する対向面に配置され、前記スケール板に対して照射光を照射する発光部と、前記基板の前記対向面に配置され、前記スケール板のパターンで反射される反射光を受光する複数の受光素子と、前記スケール板、前記発光部、及び前記受光素子の周囲を囲む筒状の側壁部を有するカバーであって、前記側壁部に開口部、又は、切り欠き部を少なくとも１つ以上有するカバーと、前記基板の前記対向面に配置され、前記発光部及び前記複数の受光素子を囲む環状の壁部とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面に設けられる複数のパターンを有するスケール板と、
前記スケール板の前記第１面に対向して配置される基板と、
前記基板の前記第１面に対向する対向面に配置され、前記スケール板に対して照射光を照射する発光部と、
前記基板の前記対向面に配置され、前記スケール板のパターンで反射される反射光を受光する複数の受光素子と、
前記スケール板、前記発光部、及び前記受光素子の周囲を囲む筒状の側壁部を有するカバーであって、前記側壁部に開口部、又は、切り欠き部を少なくとも１つ以上有するカバーと、
前記基板の前記対向面に配置され、前記発光部及び前記複数の受光素子を囲む環状の壁部と
を含む、反射型エンコーダ。
【請求項２】
前記壁部の前記スケール板側の開口部を覆うマスク板であって、前記発光部から前記パターンを経て前記受光素子に至る光路に対応したスリットを有するマスク板をさらに含む、請求項１記載の反射型エンコーダ。
【請求項３】
スケール板前記スリットは、前記光路に対応する扇形のスリットである、請求項２記載の反射型エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、回転体に装着され、所定パターンが形成された符号板と、前記符号板に形成された前記所定パターンに基づいて前記回転体の回転量を検出する第１の検出部と、前記符号板に形成された前記所定パターンに基づいて、前記回転体の回転量を前記第１の検出部と異なる方式で検出する第２の検出部とを有したことを特徴とするエンコーダがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１１４０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、回転体などの移動体、符号板、第１の検出部、及び第２の検出部の側方を覆うカバーと、第１の検出部を保持するハウジング、又は、第２の検出部が搭載される基板との間に、開口のような隙間が設けられている場合がある。このような隙間は、例えば、カバーと、ハウジング又は基板との位置合わせを行う際に治具を係合させるため等に用いられる。
【０００５】
しかしながら、このような隙間があると、隙間から内部に光が入り、受光素子が誤検出するおそれがある。また、隙間から内部に塵埃等の異物が入り、移動体の反射面に付着することによって、誤動作が生じるおそれがある。
【０００６】
このような誤検出や誤動作は、エンコーダの信頼性の低下に繋がるという課題がある。
【０００７】
そこで、信頼性の高い反射型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】
本発明の実施の形態の反射型エンコーダは、第１面に設けられる複数のパターンを有するスケール板と、前記スケール板の前記第１面に対向して配置される基板と、前記基板の前記第１面に対向する対向面に配置され、前記スケール板に対して照射光を照射する発光部と、前記基板の前記対向面に配置され、前記スケール板のパターンで反射される反射光を受光する複数の受光素子と、前記スケール板、前記発光部、及び前記受光素子の周囲を囲む筒状の側壁部を有するカバーであって、前記側壁部に開口部、又は、切り欠き部を少なくとも１つ以上有するカバーと、前記基板の前記対向面に配置され、前記発光部及び前記複数の受光素子を囲む環状の壁部とを含む。
【発明の効果】
【０００９】
信頼性の高い反射型エンコーダを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態の反射型エンコーダ１００がモータ５０に取り付けられた状態を示す図である。
【図２】実施の形態の反射型エンコーダ１００を示す図である。
【図３】基板１０１と光学モジュール１２０を示す図である。
【図４】光学モジュール１２０、壁部１３０、及びマスク板１３１を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の反射型エンコーダを適用した実施の形態について説明する。
【００１２】
＜実施の形態＞
図１は、実施の形態の反射型エンコーダ１００がモータ５０に取り付けられた状態を示す図である。以下では、ＸＹＺ座標系を用いて説明し、ＸＹ面視することを平面視と称す。
【００１３】
反射型エンコーダ１００は、基板１０１、スケール板１１０、光学モジュール１２０、壁部１３０、マスク板１３１、及びエンコーダカバー１４０を含む。以下では、図１に加えて図２乃至図４も用いて説明する。
【００１４】
図２は、実施の形態の反射型エンコーダ１００を示す図である。図２（Ａ）には、反射型エンコーダ１００の一部分を平面視で透過的に示す。図２（Ｂ）には、反射型エンコーダ１００をＸＺ面視した側面の構成を示す。図２（Ｃ）には、反射型エンコーダ１００をＹＺ面視した側面の構成を示す。図３は、基板１０１と光学モジュール１２０を示す図である。図４は、光学モジュール１２０、壁部１３０、及びマスク板１３１を示す図である。
【００１５】
ここでは、まず、エンコーダカバー１４０について説明する。エンコーダカバー１４０は、樹脂製であり、図１に示すように円筒状の壁部１４０Ａを有する部材である。エンコーダカバー１４０は、円筒状の壁部１４０Ａの両端が開口された構成を有する。エンコーダカバー１４０は、カバーの一例である。
【００１６】
エンコーダカバー１４０のＺ軸負方向側の端部には、円板状の基板１０１が接続される。エンコーダカバー１４０と基板１０１の外径は等しい。また、エンコーダカバー１４０のＺ軸正方向側の端部には、モータ５０の円柱状の筐体５０Ａが接続される。ここでは、一例として、エンコーダカバー１４０の外径と、モータ５０の筐体５０Ａの外径は等しい。モータ５０は、例えば、サーボモータである。筐体５０ＡのＺ軸負方向側には、基板１０１と平行な壁部が設けられており、壁部の平面視での中心をモータ５０の回転軸が貫通している。
【００１７】
エンコーダカバー１４０は、基板１０１とモータ５０の筐体５０Ａの壁部とによって囲まれる空間内に、スケール板１１０、光学モジュール１２０、及びその他の電子部品等を収容している。
【００１８】
エンコーダカバー１４０の円筒状の壁部１４０Ａは、Ｚ軸負方向側の端部の開口部分に沿って設けられる切り欠き部１４１と、Ｚ軸方向における中央部に設けられる開口部１４２とを有する。
【００１９】
切り欠き部１４１は、壁部１４０ＡのＺ軸負方向側の端部が周方向に沿ってＺ軸正方向側に切り欠かれた部分であり、壁部１４０Ａと基板１０１が図１に示すように合わせられた状態で、周方向に長いスリット状の開口部を構築する。
【００２０】
開口部１４２は、切り欠き部１４１とは周方向における略反対側において、壁部１４０ＡのＺ軸方向における中央部において、周方向に沿って周方向に長いスリット状に開口している。
【００２１】
切り欠き部１４１と開口部１４２は、一例として、基板１０１、エンコーダカバー１４０、及びモータ５０の位置を合わせる際に、エンコーダカバー１４０を保持する治具を係合させるために設けられている。
【００２２】
次に、基板１０１、スケール板１１０、光学モジュール１２０、壁部１３０、マスク板１３１について説明する。
【００２３】
基板１０１は、平面視で円形の配線基板である。基板１０１としては、例えば、ＦＲ−４(Flame Retardant type 4)規格の配線基板を用いることができる。基板１０１のＺ軸正方向側の面には、光学モジュール１２０が実装され、Ｚ軸正方向側の面と、Ｚ軸負方向側の面とには、光学モジュール１２０に接続される回路を構成する電子部品等が実装されるが、ここでは図示を省略する。
【００２４】
スケール板１１０は、一例として、金属製またはガラス製の円板部１１０Ａと、円板部１１０Ａの中心のＺ軸正方向側に取り付けられる回転軸１１０Ｂとを有する。回転軸１１０Ｂは、モータ５０の回転軸に固定されている。スケール板１１０は、モータ５０の回転軸の回転に合わせてＸＹ面内で回転軸１１０Ｂを中心に回転する。このため、平面視で円形のスケール板１１０の回転方向と周方向は等しい。
【００２５】
例えば、金属製のスケール板１１０の円板部１１０Ａは、基板１０１に平行である。スケール板１１０のＺ軸負方向側の面には、図２に示すように、外周に沿って反射部１１１、１１２が設けられている。反射部１１１は、インクリメンタル・パターン用の反射部であり、反射部１１２は、アブソリュート・パターン用の反射部である。スケール板１１０は、反射部材の一例であり、反射部１１１、１１２は、反射パターンの一例である。スケール板１１０のＺ軸負方向側の面は、第１面の一例である。
【００２６】
反射部１１１は、一例として、反射部１１１同士の間に光を反射しない（あるいは反射部１１２より反射率の低い）非反射部１１１Ａを設けることによって作製されている。非反射部１１１Ａは、例えば、光を吸収する吸光材を塗布することによって作製される。これは、反射部１１２も同様であり、反射部１１２同士の間に吸光材を塗布した非反射部１１２Ａを設けることによって作製されている。
【００２７】
スケール板１１０は、光学モジュール１２０のＬＥＤ１２１から出射される光を光学モジュール１２０の受光素子１２３、１２４に反射する。ＬＥＤ１２１から出射され、反射部１１１で反射された反射光は、受光素子１２３に到達し、ＬＥＤ１２１から出射され、反射部１１２で反射された反射光は、受光素子１２４に到達する。
【００２８】
また、スケール板１１０がガラス製の場合は、非反射部１１１Ａ、１１２Ａは、例えば、光を透過する領域であり、反射部１１１、１１２としての金属層が設けられていない領域である。
【００２９】
すべての反射部１１１の周方向における幅は等しく、スケール板１１０の周方向における反射部１１１と非反射部１１１Ａとの幅は等しい。反射部１１１は、周方向に等間隔（等ピッチ）で設けられている。アブソリュート・パターン用の反射部１１２は、２進数による所定の値を表し、Ｎ個の連続した符号の組み合わせが全て異なる符号列として構成されている。なお、アブソリュート・パターン用の反射部１１２を正確に図示するのは困難であるため、ここでは説明の便宜上、アブソリュート・パターン用の反射部１１２を反射部１１１と同様の形状で示す。
【００３０】
光学モジュール１２０は、ベース部１２０Ａ、ＬＥＤ１２１、受光素子１２３、１２４を有する。光学モジュール１２０は、基板１０１のＺ軸正方向側の表面に実装され、スケール板１１０に対向している。ベース部１２０Ａは、平面視で矩形状で平板状の基板である。ベース部１２０ＡのＺ軸正方向側の面には、ＬＥＤ１２１と受光素子１２３、１２４が配置されている。
【００３１】
ＬＥＤ１２１は、平面視の中心にレーザを出射する発光部１２１Ａを有し、発光部１２１Ａは、発光面がＺ軸正方向側を向いている。すなわち、ＬＥＤ１２１は、スケール板１１０のＺ軸負方向側の面と対向している。ＬＥＤ１２１は、ランバート型であり、発光部１２１Ａの光径は、一例として、３０μｍ〜１００μｍである。
【００３２】
ここで、図２（Ａ）には、スケール板１１０の中心を通り、スケール板１１０の径方向に伸びる直線Ｃを示す。発光部１２１Ａは、直線Ｃ上に位置し、スケール板１１０の中心は、直線Ｃ上で透過部１２２ＢよりもＹ軸負方向側に位置する。
【００３３】
受光素子１２３は、インクリメンタル・パターン用の受光素子であり、例えば、フォトダイオード（Photo Diode: PD）を用いることができる。Ａ相及びＢ相の正弦波を生成する受光素子１２３は、スケール板１１０の回転方向に沿って等ピッチで扇形に配列されている。受光素子１２３のピッチとは、隣り合う受光素子１２３同士のスケール板１１０の回転方向における中心同士の間隔である。
【００３４】
図２（Ａ）では、説明の便宜上、直線Ｃよりも左側に位置する７個の反射部１１１に反時計回りに順番に１〜７の番号を割り振る。また、直線Ｃよりも左側に位置する７個の受光素子１２３に反時計回りに順番に１〜７の番号を割り振る。１番の反射部１１１の周方向における端辺は、図２（Ａ）に示すように直線Ｃと重なっている。
【００３５】
この状態では、ランバート型のＬＥＤ１２１から出射され、１番〜７番の反射部１１１で反射される反射光は、１番〜７番の受光素子１２３でそれぞれ受光される。ランバート型のＬＥＤ１２１から出射される光は、直線Ｃを通るＹＺ平面に対して対称に、７個の受光素子１２３によっても同様に受光される。
【００３６】
受光素子１２４は、アブソリュート・パターン用の受光素子であり、例えば、フォトダイオード（PD）を用いることができる。受光素子１２４は、９個あり、スケール板１１０の回転方向に沿って、扇形に配置されている。図２（Ａ）において最も左側の受光素子１２４から時計回りに１番〜９番の番号を割り振る。５番目の受光素子１２４は、スケール板１１０の回転方向における幅の中心が直線Ｃ上に位置するように配置されている。
【００３７】
ランバート型のＬＥＤ１２１から出射され、反射部１１２で反射される反射光は、１番〜９番の受光素子１２４で受光される。９個の受光素子１２４により、９ビットのアブソリュート・パターン用の値が得られる。
【００３８】
壁部１３０は、図４に示すように、光学モジュール１２０のベース部１２０ＡのＺ軸正方向側に取り付けられている。ベース部１２０Ａは、平面視で矩形状の基板であり、Ｚ軸正方向側の面に、ＬＥＤ１２１と受光素子１２３、１２４が配置される。
【００３９】
壁部１３０は、ベース部１２０Ａの四辺と等しい寸法を有する平面視で矩形環状の角筒状の部材であり、Ｚ軸負方向側の矩形状の開口部１３０Ａと、Ｚ軸正方向側の矩形状の開口部１３０Ｂとを有する。壁部１３０は、例えば樹脂製であり、矩形環状にパターニングされた配線基板用のガラスエポキシ樹脂が複数層重ねられたものであってもよい。
【００４０】
開口部１３０Ａは、ベース部１２０Ａに接合される。壁部１３０は、ＬＥＤ１２１と受光素子１２３、１２４を囲んでおり（囲繞しており）、開口部１３０Ｂには、マスク板１３１が接合される。壁部１３０とベース部１２０Ａ及びマスク板１３１との接合は、例えば、接着剤等を用いて行えばよく、その他の手法で接合してもよい。
【００４１】
マスク板１３１は、開口部１３０Ｂの四辺に接合される矩形状で板状の部材であり、樹脂等の絶縁材料製、又は、金属材料製であってもよい。マスク板１３１は、平面視で扇形のスリット１３１Ａ及び１３１Ｂを有する。マスク板１３１は、スリット１３１Ａ及び１３１Ｂ以外の部分では、光を透過しないように構成されている。
【００４２】
スリット１３１Ａは、ＬＥＤ１２１から出射され、反射部１１１で反射された反射光が受光素子１２３に到達するすべての光路を妨げないように、反射部１１１及び受光素子１２３に対応した扇形の開口である。ここでいう反射部１１１は、スケール板１１０の周方向にわたって設けられる複数の反射部１１１のうち、スケール板１１０の回転によって受光素子１２３に光を反射する反射部１１１である。スリット１３１Ａは、スケール板１１０の回転方向に沿って円弧状の長手方向を有する細長いスリットである。
【００４３】
また、同様に、スリット１３１Ｂは、ＬＥＤ１２１から出射され、反射部１１２で反射された反射光が受光素子１２４に到達するすべての光路を妨げないように、反射部１１２及び受光素子１２４に対応した扇形の開口である。スリット１３１Ｂは、スケール板１１０の回転方向に沿って円弧状の長手方向を有する細長いスリットである。
【００４４】
以上のような壁部１３０を光学モジュール１２０のベース部１２０ＡのＺ軸正方向側に取り付け、壁部１３０のＺ軸正方向側にマスク板１３１を取り付けると、ＬＥＤ１２１から出射され、反射部１１１及び１１２で反射された反射光が受光素子１２３及び１２４にそれぞれ到達するすべての光路は、スリット１３１Ａ及び１３１Ｂを通ることになる。
【００４５】
このため、壁部１３０及びマスク板１３１を光学モジュール１２０に取り付けても、反射型エンコーダ１００は、受光素子１２３及び１２４で得られる情報に基づいて、モータ５０の回転角度を検出することができる。
【００４６】
また、エンコーダカバー１４０には、切り欠き部１４１と開口部１４２が設けられているため、エンコーダカバー１４０の外部の光がエンコーダカバー１４０の内部に侵入する場合があり、エンコーダカバー１４０の外部から塵埃が侵入する場合がある。
【００４７】
このような場合に、光学モジュール１２０は、壁部１３０及びマスク板１３１によってカバーされているため、壁部１３０及びマスク板１３１の外部からの光や塵埃の侵入を抑制することができる。
【００４８】
すなわち、光や塵埃の侵入による光学モジュール１２０の誤検出や誤動作を抑制することができ、反射型エンコーダ１００の信頼性を向上させることができる。
【００４９】
従って、実施の形態によれば、信頼性の高い反射型エンコーダ１００を提供することができる。
【００５０】
より具体的には、基板１０１、エンコーダカバー１４０、及びモータ５０の位置を合わせる際に、エンコーダカバー１４０を保持する治具を係合させるための開口部が必要な反射型エンコーダ１００において、光や塵埃の侵入による光学モジュール１２０の誤検出や誤動作を抑制することができ、反射型エンコーダ１００の信頼性を向上させることができる。
【００５１】
ここで、壁部１３０の高さは、基板１０１とスケール板１１０との間のＺ軸方向の間隔と、ＬＥＤ１２１、反射部１１１、１１２、及び受光素子１２３、１２４の間におけるすべての光路とを考慮して、適切な値に設定すればよい。例えば、ベース部１２０ＡのＺ軸方向の厚さが０．２５ｍｍで、基板１０１とスケール板１１０との間のＺ軸方向の間隔が３．６ｍｍである場合には、一例として、２ｍｍに設定すればよい。
【００５２】
なお、以上では、壁部１３０が平面視で矩形環状である形態について説明したが、壁部１３０の形状は上述のような形状に限られず、円環状等の矩形環状以外の形状であってもよい。
【００５３】
また、以上では、スケール板１１０がインクリメンタル・パターン用の反射部１１１と、アブソリュート・パターン用の反射部１１２とを有する形態について説明したが、反射部１１２を有さない場合には、壁部１３０はスリット１３１Ｂを有さなくてよい。スリット１３１Ａ及び１３１Ｂの開口形状は、受光素子１２３及び１２４の個数やサイズ等に応じて適切な形状に設定すればよい。
【００５４】
また、以上では、エンコーダカバー１４０が上述のような構成の切り欠き部１４１と開口部１４２を有する形態について説明したが、切り欠き部１４１と開口部１４２のどちらか一方であってもよく、切り欠き部１４１と開口部１４２の構成は上述の構成に限定されるものではない。エンコーダカバー１４０が基板１０１及びモータ５０の筐体５０Ａと組み付けられた状態で、エンコーダカバー１４０に開口が生じる構成であればよい。
【００５５】
また、以上では、エンコーダカバー１４０の切り欠き部１４１と開口部１４２が治具を係合させるために設けられている形態について説明したが、治具のためのものには限られない。例えば、光学モジュール１２０に接続される配線等を通すための切り欠き部や開口部であってもよい。
【００５６】
また、以上では、エンコーダカバー１４０のＺ軸正方向側にモータ５０の筐体５０Ａが取り付けられる形態について説明したが、筐体５０Ａの代わりに、基板が取り付けられ、基板のＺ軸正方向側にモータ５０が取り付けられる構成であってもよい。
【００５７】
また、以上では、エンコーダカバー１４０が円筒型である形態について説明したが、円筒型に限らず、角筒型等の他の形状であってもよい。
【００５８】
また、以上では、スケール板１１０のＺ軸負方向側の面に反射部１１１、１１２が設けられる形態について説明したが、スケール板１１０のＺ軸正方向側の面に反射部１１１、１１２が設けられていてもよく、この場合には、スケール板１１０のＺ軸正方向側に基板等を設け、この基板のＺ軸負方向側に光学モジュール１２０を設けて反射部１１１、１１２と対向するようにすればよい。
【００５９】
また、以上では、反射型エンコーダ１００がロータリ型の反射型エンコーダである形態について説明したが、反射型エンコーダ１００は、リニア型の反射型エンコーダであってもよい。
【００６０】
以上、本発明の例示的な実施の形態の反射型エンコーダについて説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
５０  モータ
５０Ａ  筐体
１００  反射型エンコーダ
１１０  スケール板
１１１、１１２  反射部
１２０  光学モジュール
１２０Ａ  ベース部
１２１  ＬＥＤ
１２３、１２４  受光素子
１３０  壁部
１３１  マスク板
１３１Ａ、１３１Ｂ  スリット
１４０  エンコーダカバー
１４１  切り欠き部
１４２  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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