(57)【要約】【課題】エンコーダにおける回転ディスクの位置決めを高精度で行う。【解決手段】エンコーダ（１０）が、ハウジング（１１）と、ハウジングに着脱可能に取付けられていてハウジングを閉鎖する蓋部（１３）と、ハウジングに取付けられた発光素子（２４）と、ハウジングに回転可能に取付けられた回転ディスク（２１）と、ハウジングに着脱可能に取付けられた受光素子（２６）とを具備し、発光素子から発せられた光が回転ディスクを通って受光素子により受信されて電気信号に変換される。ハウジングには、貫通孔（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）が、受光素子および回転ディスクのうちの少なくとも一方をエンコーダの外部から確認できる位置に形成されており、貫通孔を通じてハウジング内に進入した光を用いて受光素子および回転ディスクのうちの少なくとも一方を位置決めするようにした。さらに、エンコーダが、貫通孔を閉鎖する閉鎖部材（１８）を具備してもよい。【選択図】図２
2008232909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
該ハウジングに着脱可能に取付けられていて前記ハウジングを閉鎖する蓋部と、
前記ハウジングに取付けられた発光素子と、
前記ハウジングに回転可能に取付けられた回転ディスクと、
受光素子とを具備し、前記発光素子から発せられた光が前記回転ディスクを通って前記受光素子により受信されて電気信号に変換される、エンコーダにおいて、
前記ハウジングには、貫通孔が、前記受光素子および前記回転ディスクのうちの少なくとも一方を前記エンコーダの外部から確認できる位置に形成されており、
該貫通孔を通過した光を用いて前記受光素子および前記回転ディスクのうちの少なくとも一方を位置決めするようにした、エンコーダ。
【請求項２】
さらに、前記貫通孔を閉鎖する閉鎖部材を具備する請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
さらに、前記発光素子と前記受光素子との間に設けられていて前記ハウジングに取付けられた固定符号板を具備し、
前記貫通孔は、前記受光素子、前記回転ディスクおよび前記固定符号板のうちの少なくとも二つを前記エンコーダの外部から確認できる位置に形成されている請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項４】
前記発光素子は、前記貫通孔に挿入されている請求項１に記載のエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンコーダに関する。特に、本発明は、発光素子と回転ディスクとによって形成された明暗パターンを受光素子によって電気信号に変換することにより、角度および位置を検出するエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
図６（ａ）は、例えば特許文献１に開示されるような従来技術において使用されるエンコーダの側断面図である。図６（ａ）に示されるように、このようなエンコーダ１００は、光を発する発光素子２４０と、発光素子２４０から発せられた光を明暗パターンに変換するための回転ディスク２１０と、回転ディスク２１０を回転自在に支持するためのシャフト２２０および関連するベアリング２３０と、光の明暗パターンを電気信号に変換する受光素子２６０と、をハウジング１１０内に備えている。このようなエンコーダ１００は、シャフト２２０の角度位置に応じた電気信号を出力することにより角度・位置検出器として機能する。
【０００３】
エンコーダ１００の回転ディスク２１０が偏心している場合には、そのような偏心によってエンコーダ１００の検出結果が誤差を含むことになりうる。このため、回転ディスク２１０をシャフト２２０に対して極めて高精度に心出しする必要がある。
【０００４】
さらに、受光素子２６０は、回転ディスク２１０を通過した光の位置に対応して配置される必要がある。また、ゴミまたは埃がエンコーダ１００の光学系内に在る場合には、これらゴミ等が光を遮って良好な電気信号が得られなくなる。このため、エンコーダ１００を密閉構造にすることが望まれている。
【０００５】
図６（ｂ）は、図６（ａ）に示されるエンコーダの回転ディスクの位置決めを説明するための図である。図６（ｂ）に示されるように、回転ディスク２１０の一側にはハウジング１１０の底部１２０が存在している。回転ディスクの心出しを行う場合には、エンコーダ１００の蓋部１３０を取外した後で、エンコーダの上方に顕微鏡あるいは画像装置（以下、「顕微鏡等」と称する）３２０を配置すると共に顕微鏡の周囲に光源３１０を配置する。次いで、回転ディスク２１０の表面における反射光を用いて回転ディスク上の位置決め用パターンを観測する。そして、位置決めパターンの回転に応じた位置変動が一定範囲内に納まるように回転ディスク２１０を位置決めする。
【０００６】
なお、回転ディスク２１０上の位置決めパターンとしては、検出用の光学パターンの一部を利用する場合、または位置決め用の専用のパターンを回転ディスク２１０上に設ける場合がある。
【特許文献１】特開２０００−５５６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このように反射光を用いた観察においては位置決め用パターンのコントラストは比較的低い。このため、回転ディスク２１０の心出し、つまり位置決めに時間がかかり、高精度な心出しを行うのは困難である。
【０００８】
さらに、透過光に対しては明暗パターンを形成するものの反射光に対しては明暗パターンを生成しないような特性が回転ディスク２１０に付与されている場合には、回転ディスク２１０の位置決めはさらに困難になる。従って、良好なコントラストを得るためには透過光を用いて観察するのが望ましい。
【０００９】
また、受光素子２６０を位置決めする場合には、受光素子２６０は回転ディスク２１０に対面している必要があるので、図６（ｂ）に示される場合には、顕微鏡等３２０を用いて位置決めすることはできない。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、回転ディスクの位置決めを高精度で行うことのできる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】
【００１１】
前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、ハウジングと、該ハウジングに着脱可能に取付けられていて前記ハウジングを閉鎖する蓋部と、前記ハウジングに取付けられた発光素子と、前記ハウジングに回転可能に取付けられた回転ディスクと、受光素子とを具備し、前記発光素子から発せられた光が前記回転ディスクを通って前記受光素子により受信されて電気信号に変換される、エンコーダにおいて、前記ハウジングには、貫通孔が、前記受光素子および前記回転ディスクのうちの少なくとも一方を前記エンコーダの外部から確認できる位置に形成されており、該貫通孔を通過した光を用いて前記受光素子および前記回転ディスクのうちの少なくとも一方を位置決めするようにした、エンコーダが提供される。
【００１２】
すなわち１番目の発明において貫通孔から回転ディスクを確認できる場合には、蓋部および受光素子をハウジングから取外すと共に顕微鏡等を貫通孔に対応した蓋部側の位置に配置する。この場合には、貫通孔からの外部光が回転ディスクを通って顕微鏡等に到達する。つまり、透過光を用いることができるので、回転ディスクを高精度で位置決めすることができる。さらに、貫通孔から受光素子を確認できる場合には、蓋部をハウジングから取外すと共に顕微鏡等を貫通孔に対応したハウジング側の位置に配置する。この場合には、顕微鏡等から貫通孔を通じて受光素子を直接的に観察することができる。なお、回転ディスクを確認するための貫通孔と受光素子を確認するための貫通孔との両方をハウジングに形成するようにしてもよい。
【００１３】
２番目の発明によれば、１番目の発明において、さらに、前記貫通孔を閉鎖する閉鎖部材を具備する。
すなわち２番目の発明においては、エンコーダのハウジング内部に埃が流入するのを防止することができる。閉鎖部材は、ゴムなどの弾性体から形成されるのが好ましい。
【００１４】
３番目の発明によれば、１番目の発明において、さらに、前記発光素子と前記受光素子との間に設けられていて前記ハウジングに取付けられた固定符号板を具備し、前記貫通孔は、前記受光素子、前記回転ディスクおよび前記固定符号板のうちの少なくとも二つを前記エンコーダの外部から確認できる位置に形成されている。
すなわち３番目の発明においては、固定符号板と回転ディスクとによって明暗パターンが形成される場合であっても、固定符号板と回転ディスクとの間の相対位置を高精度で設定することができる。
【００１５】
４番目の発明によれば、１番目の発明において、前記発光素子は、前記貫通孔に挿入されている。
すなわち４番目の発明においては、貫通孔を発光素子の固定に使用できるので、追加の孔をハウジングに形成する必要性を排除できる。なお、周面に弾性体が被覆されている発光素子を使用して、発光素子が閉鎖部材を兼ねるようにしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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様の部材には同様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。
本発明の第一の実施形態に基づくエンコーダの側断面図である。図１に示されるように、エンコーダ１０はカップ状のハウジング１１を備えている。ハウジング１１の頂面は蓋部１３により閉鎖されている。
【００１７】
また、ハウジング１１の底部１２には、シャフト２２がベアリング２３回りに回転可能に取付けられている。図示されるように、シャフト２２の先端に取付けられた回転ディスク２１がハウジング１１の内部空間に位置している。第一の実施形態における回転ディスク２１は、後述する発光素子から発せられた光を明暗パターンに変換する役目を果たす。また、周知であるように、回転ディスク２１には位置決め用パターンが予め形成されている。
【００１８】
さらに、回路網（図示しない）が設けられている回路基板２５が図示しない支持具によってハウジング１１に取付けられている。図示されるように、回路基板２５は回転ディスク２１の上方において回転ディスク２１に対面して配置されている。また、回転ディスク２１に対面する回路基板２５の一側には、受光素子２６が取付けられている。受光素子２６は回路基板２５の回路網に接続されている。
【００１９】
さらに、底部１２の一部分に形成された凹部には発光素子２４が配置されている。図示されるように、受光素子２６は発光素子２４に対面して配置されており、また回転ディスク２１は発光素子２４と受光素子２６との間に配置されている。従って、発光素子２４から発光された光は回転ディスク２１を通って受光素子２６に到達する。
【００２０】
さらに、本発明の第一の実施形態においては、貫通孔１５ａがハウジング１１の底部１２に形成されている。図示されるように、貫通孔１５ａは発光素子２４の隣において、回転ディスク２１の一部分に対応する位置に形成されている。言い換えれば、回転ディスク２１の一部分は、貫通孔１５ａを通じてエンコーダ１０の外部から確認されうる。
【００２１】
図１に示されるように、通常は、貫通孔１５ａは閉鎖部材１８により外側から閉鎖されている。閉鎖部材１８はゴムなどの弾性体により形成されている。このような閉鎖部材１８によって、ハウジング１１の内部空間に埃が流入するのが防止され、エンコーダ１０の防塵性を確保している。
【００２２】
図２は、図１に示されるエンコーダにおいて回転ディスクの位置決め（心出し）を説明するための図である。
【００２３】
このようなエンコーダの回転ディスクを位置決めする場合、光源３１をハウジング１１の底部１２の下方において貫通孔１５ａに対応した位置に配置すると共に、顕微鏡等３２を回転ディスク２１の上方において貫通孔１５ａに対応した位置に配置する。これにより、光源３１からの光は、貫通孔１５ａおよび回転ディスク２１を順次通過して顕微鏡等３２に到達する。
【００２４】
従って、操作者は、そのような光を利用して、位置決め用パターンの回転に応じた位置変動が一定範囲内に納まるように回転ディスク２１を位置決めする。この場合には、回転ディスク２１を透過した透過光を用いることができるので、反射光を使用した場合と比較して、高精度で回転ディスク２１を位置決めすることが可能となる。
【００２５】
なお、回転ディスク２１の位置決め後、受光素子２６を備えた回路基板２５をハウジング１１に取付けた後、蓋部１３を取付けると共に閉鎖部材１８により貫通孔１５ａを閉鎖する。これにより、エンコーダ１０の防塵性が確保される。
【００２６】
図３は他の実施形態に基づくエンコーダにおいて受光素子の位置決めを説明するための図である。図３に示される実施形態においては蓋部１３は既に取外されている。図３においては、貫通孔１５ｂはハウジング１１の内周面により接近した位置に形成されている。このため、貫通孔１５ｂを通じて、受光素子２６の一部分をエンコーダ１０の外部から確認することができる。図３に示される実施形態においては、貫通孔１５ｂを通じて回転ディスク２１を確認することはできない。
【００２７】
図３に示されるように、顕微鏡等３２を底部１２の下方において貫通孔１５ｂに対応した位置に配置する。これにより、操作者は、受光素子２６の位置を顕微鏡等３２で確認しつつ、受光素子２６を位置決めすることができる。この場合には、図２を参照して説明したような透過光を用いて受光素子２６を位置決めしているわけではない。しかしながら、受光素子２６の位置決めには、回転ディスク２１の位置決めほどの精度は要求されないので、透過光を使用しなくても特に問題はない。
【００２８】
なお、図３に示される実施形態においては、貫通孔１５ｂを通じて、受光素子２６の一部分のみを確認することができる。しかしながら、貫通孔１５ｂを図１に示される貫通孔１５ａと同じ位置に形成し、回転ディスク２１を透過した光を用いて受光素子２６を位置決めするようにしてもよい。また、貫通孔１５ａ、１５ｂの両方をハウジング１１に形成してもよい。さらに、回転ディスク２１および受光素子２６の両方を確認できる寸法の貫通孔１５ｂを回転ディスク２１の外周部に対応した位置に形成した場合であっても、本発明の範囲に含まれる。
【００２９】
図４（ａ）は本発明の第二の実施形態に基づくエンコーダの側断面図であり、蓋部１３は既に取外されている。図４（ａ）においては、回転ディスク２１と発光素子２４との間に固定符号板３３が配置されている。この固定符号板３３は、支持具（図示しない）によってハウジング１１に取付けられているものとする。この場合には、明暗パターンは、発光素子２４からの光が回転ディスク２１と固定符号板３３とを通過することにより形成される。
【００３０】
図４（ｂ）に示されるように、第二の実施形態においては、回路基板２５を受光素子２６と一緒に取外した後、光源３１を底部１２の下方において貫通孔１５ａに対応した位置に配置する。さらに、顕微鏡等３２を回転ディスク２１の上方において貫通孔１５ａに対応した位置に配置する。従って、光源３１からの光は、貫通孔１５ａ、固定符号板３３および回転ディスク２１を順次通過して顕微鏡等３２に到達する。従って、第二の実施形態においても、操作者は、透過光を利用して、回転ディスク２１と固定符号板３３との間の相対位置を高精度で設定することができる。
【００３１】
なお、図４（ａ）および図４（ｂ）においては、固定符号板３３が回転ディスク２１と発光素子２４との間に配置されている。しかしながら、このような固定符号板３３を排除して、破線で示される固定符号板３３’を受光素子２６と回転ディスク２１との間に配置してもよい。この場合にも、透過光を使用して回転ディスク２１と固定符号板３３との間の相対位置を同様に設定できるのが分かるであろう。なお、回転ディスク２１および固定符号板３３の相対位置を設定した後は、受光素子２６と一緒に回路基板２５をハウジング１１に取付けて、蓋部１３によりハウジング１１を閉鎖する。
【００３２】
さらに、図５（ａ）は本発明の第三の実施形態に基づくエンコーダの側断面図である。図５（ａ）においては、蓋部１３ならびに回路基板２５および受光素子２６を予め取外している。図５（ａ）においては貫通孔１５ｃがハウジング１１の底部１２に形成されている。この貫通孔１５ｃは、貫通孔１５ａの寸法よりも大きくて、発光素子２４を受容するのに適した寸法を有している。
【００３３】
図示されるように、ハウジング１１の内側においては発光素子２４が貫通孔１５ｃに受容されている。言い換えれば、貫通孔１５ｃは発光素子２４を配置するために使用される。また、ハウジング１１の外側においては貫通孔１５ｃは閉鎖部材１８’によって閉鎖されている。閉鎖部材１８’はゴムなどの弾性体から形成されている。
【００３４】
なお、発光素子２４の周面に弾性体が被覆されていてもよい。その場合には、発光素子２４が閉鎖部材の役目を兼ねるので、閉鎖部材１８’を排除することも可能である。
【００３５】
図５（ｂ）に示されるように、第三の実施形態においては、回路基板２５を受光素子２６と一緒に取外した後、発光素子２４および閉鎖部材１８’を貫通孔１５ｃから取外す。次いで、光源３１を底部１２の下方において貫通孔１５ｃに対応した位置に配置する。さらに、顕微鏡等３２を回転ディスク２１の上方において貫通孔１５ｃに対応した位置に配置する。
【００３６】
図５（ｂ）から分かるように、この場合にも透過光を用いることができるので、反射光を使用した場合と比較して、高精度で回転ディスク２１を位置決めできる。当然のことながら、回転ディスク２１の位置決め後においては、発光素子２４および閉鎖部材１８’を貫通孔１５ｃに取付け、受光素子２６と一緒に回路基板２５をハウジング１１に取付け、その後、蓋部１３によりハウジング１１を閉鎖する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第一の実施形態に基づくエンコーダの側断面図である。
【図２】図１に示されるエンコーダにおいて回転ディスクの位置決めを説明するための図である。
【図３】他の実施形態に基づくエンコーダにおいて受光素子の位置決めを説明するための図である。
【図４】（ａ）本発明の第二の実施形態に基づくエンコーダの側断面図である。（ｂ）図４（ａ）に示されるエンコーダにおいて回転ディスクの位置決めを説明するための図である。
【図５】（ａ）本発明の第三の実施形態に基づくエンコーダの側断面図である。（ｂ）図５（ａ）に示されるエンコーダにおいて回転ディスクの位置決めを説明するための図である。
【図６】（ａ）従来技術において使用されるエンコーダの側断面図である。（ｂ）図６（ａ）に示されるエンコーダにおいて回転ディスクの位置決めを説明するための図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０    エンコーダ
１１    ハウジング
１２    底部
１３    蓋部
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ    貫通孔
１８、１８’    閉鎖部材
２１    回転ディスク
２２    シャフト
２３    ベアリング
２４    発光素子
２５    回路基板
２６    受光素子
３１    光源
３２    顕微鏡等
３３    固定符号板
【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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