(57)【要約】【課題】組立容易で精度の高い位置決め装置。【解決手段】位置決め装置は、回転部材（２０）の回転位置を示すインデックス・マークを有するエンコーダ（１４）と、前記回転位置を決定するために、前記回転部材に取り付けられた前記エンコーダから前記インデックス・マークを読み出すための前記エンコーダから所望の距離（Ｄ）を隔てたデコーダ（１６）と、前記エンコーダを前記回転部材上に前記デコーダから前記所望の距離で取り付けるための少なくとも１つのスペーサ（２６、２６’、２６’’）とを含む。【選択図】図１
2004029005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転部材の回転位置を示すインデックス・マークを有するエンコーダと、
前記回転位置を決定するために、前記回転部材に取り付けられた前記エンコーダから前記インデックス・マークを読み出すための前記エンコーダから所望の距離を隔てたデコーダと、
前記エンコーダを前記回転部材上に前記デコーダから前記所望の距離で取り付けるための少なくとも１つのスペーサとを含む位置決め装置。
【請求項２】
前記エンコーダが、前記インデックス・マークを有するホイールを含む請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つのスペーサが、前記ホイールの周囲に取り付けられた請求項２に記載の位置決め装置。
【請求項４】
前記回転部材と作用的に関連付けられたモータに取り付けられた回路基板をさらに含み、前記デコーダが、該回路基板に取り付けられる請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項５】
前記エンコーダが、前記回転部材に前記デコーダから前記所望の距離で取り付けられているときに、前記少なくとも１つのスペーサが、前記モータに取り付けられた前記回路基板に当接する請求項４に記載の位置決め装置。
【請求項６】
前記エンコーダが、前記回転部材に前記デコーダから前記所望の距離で取り付けられているときに、前記少なくとも１つのスペーサが除去可能である請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項７】
前記エンコーダの周囲に均等に取り付けられた複数のスペーサをさらに含む請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項８】
エンコーダを回転部材上に位置決めする段階と、少なくとも１つのスペーサによって前記エンコーダの摺動が止まり前記エンコーダがデコーダから所望の距離になるまで、前記エンコーダを前記回転部材の長さに沿って摺動させる段階とを含むエンコーダ／デコーダを組み立てるための方法。
【請求項９】
前記エンコーダが、前記デコーダから前記所望の距離になった後で前記エンコーダを前記回転部材に固定する段階をさらに含む請求項８に記載のエンコーダ／デコーダを組み立てるための方法。
【請求項１０】
前記エンコーダが前記デコーダから前記所望の距離になった後で前記少なくとも１つのスペーサの少なくとも一部分を除去する段階をさらに含む請求項８に記載のエンコーダ／デコーダを組み立てるための方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、モータに関し、より具体的には、位置決め装置および関連する組み立て方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
様々な装置を駆動するためにモータが使用されている。コンパクト・ディスク（ＣＤ）プレーヤやディジタル・ビデオ・ディスク（ＤＶＤ）プレーヤのトレイを開閉するモータのようないくつかのモータは、装置を２つの位置間で移動させる。そのようなモータは、モータへの電力の遮断スイッチがトリガされるまで（すなわち、トレイが完全に開かれるか閉じられるときまで）トレイを開閉するように動作される。しかしながら、他のモータは、装置を様々な異なる位置の間で駆動するために使用されることがあり、したがって、単純な切り換え方式でモータを制御するのが適切とはいえないことがある。
【０００３】
例えば、媒体格納ライブラリのカートリッジ・アクセス装置を、様々なカートリッジ格納スロットとその中の読み書き装置まで駆動するために、１つまたは複数のモータが用意されることがある。そのようなモータは、媒体格納システムを効率よく使用するために、より正確な制御が必要なことがある。例えば、ユーザが、特定のデータ・カートリッジにデータを読み書きしたい場合は、カートリッジ・アクセス装置の位置が分かっていなければならず、それによりカートリッジ・アクセス装置を所望のカートリッジ格納スロットの隣まで移動させて所望のデータ・カートリッジを取り出し、次に読み書き操作のために読み書き装置まで移動してデータ・カートリッジをその読み書き装置に装填することができる。
【０００４】
モータの回転運動を決定するためにエンコーダ／デコーダを利用することができ、したがって装置の位置は、モータ（例えば、カートリッジ・アクセス装置）によって駆動される。エンコーダは、一般に、モータと作用的に関連付けられた回転部材（例えば、モータ・シャフト）に取り付けられ、モータの回転運動を決定するためにデコーダによって読み取られる回転部材の部分的な（あるいは、完全な）回転を示すインデックス・マークを備えることがある。しかしながら、エンコーダは、通常きわめて厳密な公差の範囲内（例えば、０．０１５インチ（約０．３８１ミリメートル）以内の所望の間隔）で、デコーダから正確に離間するように組み立てられなければならない。必要な公差の範囲内でエンコーダを組み立てることができないと、デコーダがインデックス・マーク上に適切に焦点を結べないことがあり、それにより間違った読み出しが行われ、駆動装置の位置決めが不正確になることがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
精密に較正された装置を使用することによって、エンコーダを回転部材上に組み立てることができる。例えば、アセンブリ・アームを較正して、エンコーダがデコーダから所望の間隔で組み立てられるようにエンコーダ・ホイールを回転部材に押しつけることができる。しかしながら、この装置は高価であり、また使用前に正確に較正し、使用中に較正が正確であることを頻繁に確認しなければならず、これは、時間がかかり生産を遅くする。代りに、エンコーダを回転部材に押しつけるときにエンコーダとデコーダの間の距離を測定して、エンコーダを手作業で組み立てることができる。しかしながら、これは、時間がかかるプロセスであり、人為的ミスを招きやすい。手作業では、エンコーダをいくつかのエンコーダ／デコーダ・アセンブリに必要とされる厳密な公差の範囲内で組み立てることができないことが多い。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による位置決め装置の一実施形態には、回転部材の回転位置を示すインデックス・マークを有するエンコーダと、エンコーダがデコーダから所望の距離で回転部材に取り付けられているときにエンコーダからインデックス・マークを読み取って回転部材の回転位置を決定するデコーダと、エンコーダを回転部材上にデコーダから所望の距離で取り付けるための少なくとも１つのスペーサとを含む。
【０００７】
本発明によるエンコーダ／デコーダを組み立てる方法の一実施形態は、エンコーダを回転部材上に位置決めする段階と、少なくとも１つのスペーサがエンコーダの摺動を止めかつエンコーダがデコーダから所望の距離になるまでエンコーダを回転部材の長さに沿って摺動させる段階とを含む。
【０００８】
本発明の例示的な現在好ましい実施形態を添付図面に示す。
【０００９】
【発明の実施の形態】
モータ１２と動作的に関連付けられた回転部材２０（例えば、図１に示したモータ・シャフト）の回転運動を追跡するために、エンコーダ／デコーダ・アセンブリが設けられることが多い。回転運動を使用して、回転部材２０の回転運動に基づいてモータ１２によって駆動されている装置の位置および／または速度を決定することができる。
【００１０】
モータ１２の感度および制御精度は、エンコーダ１４上のインデックス・マーク２２の数に比例する。一般に、インデックス・マーク２２の数が多いと、モータ１２の感度と制御精度を高めることができる。しかしながら、エンコーダ１４上のインデックス・マーク２２の数が多くなるほど、デコーダ１６がインデックス・マーク２２を互いに区別できるように、デコーダ１６の分解能も高めなければならない。回転部材２０が回転するときにデコーダ１６が各インデックス・マーク２２に焦点を合わせ読み取ることができるように、デコーダ１６からエンコーダ１４を正確に（すなわち、所定の距離Ｄで）離すことによって、デコーダ１６の分解能を高めることができる。
【００１１】
本発明により、エンコーダ１４とデコーダ１６が所定の位置決め公差の範囲内で互いに離間された位置決め装置１０が開示される。図１に、モータ１２に取り付けられた位置決め装置１０の１つの実施形態を示す。モータ１２は、回転部材２０の回転運動を生成する。カートリッジ・アクセス装置を媒体格納ライブラリ内の様々な位置に駆動するような装置（図示せず）の駆動ためには、回転部材２０の回転運動が変換される（例えば、ギヤ、ベルトなどを使って）。
【００１２】
デコーダ１６は、モータ１２に、プリント回路基板または回路板２８上などに取り付けることができる。モータ１２に電力を供給し信号を送るために、回路基板２８上に追加の回路（例えば、図３の接続部１７）が設けられることがある。エンコーダ１４は、デコーダ１６から所定または所望の距離Ｄ（図１）になるように回転部材２０に取り付けられることがある。例えば、所望の距離Ｄは、デコーダ１６から、スペーサ２６、２６’および２６’’が取り付けられたエンコーダ・ホイール１４’（図２）の縁までの距離Ｄ’と、インデックス・マーク２２（図２）がエンコーダ・ホイール１４’（例えば、インデックス・マーク２２上の外部グレアを減少させるため）に挿入される距離Ｄ’’とを合わせたものである。
【００１３】
本発明の教示の下で、所定の距離Ｄと組み立て公差の両方が変化することがあり、他の実施形態では、設計要件に依存することがあることを理解されたい。そのような設計要件には、例えば、エンコーダ１４および／またはデコーダ１６の送信および受信機能、デコーダ１６のそれぞれの電力要件、デコーダ１６の信号検出能力、インデックス・マーク２２の数および間隔、モータ速度などがあるが、これらに限定されない。
【００１４】
さらに、本発明の説明が媒体格納ライブラリ内でカートリッジ・アクセス装置を駆動するために使用されるモータ１２に関してなされているが、本発明の教示は、他のモータにも適用可能である。該モータ１２が、特定の用途、サイズ、出力、または他の特性に限定されないことを理解されたい。
【００１５】
図２にエンコーダ１４の好ましい実施形態を示し、図２は、図１の線２−２に沿って切断したエンコーダ１４の平面図を示す。この実施形態によれば、エンコーダ１４は、いくつかのインデックス・マーク２２を有するディスクまたはホイール１４’を含むことができる。さらに、ホイール１４’に、内周縁３０によって定義されるような開口部３１を形成することができる。後でより詳しく説明するように、開口部３１は、エンコーダ・ホイール１４’を回転部材２０上で摺動させたり、押し付けることができるようにサイズが決められることが好ましい。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態によれば、エンコーダ・ホイール１４’は、堅いプラスチックや他の適切な材料あるいは合成物から作成される。したがって、エンコーダ・ホイール１４’は、耐久性が高く、長期間使用されたときにインデックス・マーク２２が歪まないように形状を維持する。さらに、モータ１２の負担を軽減するために、エンコーダ・ホイール１４’は、軽い材料で製造されることが好ましい。しかしながら、エンコーダ・ホイール１４’は、任意の適切な材料で作成することができることを理解されたい。
【００１７】
また、エンコーダ・ホイール１４’は、エンコーダ・ホイール１４’と回転部材２０が互いに一緒に動きかつ互いに滑ることがないように、回転部材２０上にしっかりとはまることが好ましい。必要に応じて、エンコーダ・ホイール１４’と回転部材２０は、互いに滑るのを防ぐピン・スロット機構を含むことができる。また、本明細書で示し説明する円筒形または円形構成と対照的な多角形構成を有する回転部材２０などの他の実施形態が、本発明の範囲内にあるように意図され、設計検討事項に基づいて変化することができる。
【００１８】
インデックス・マーク２２は、エンコーダ・ホイール１４’に取り付ることができる裏打接着剤を有する反射面（例えば、金属薄膜）に印刷されることが好ましい。しかしながら、他の実施形態において、インデックス・マーク２２は、エンコーダ・ホイール１４’上に印刷されてもよく、あるいはエンコーダ・ホイール１４’自体の上に直接設けられてもよいことを理解されたい。
【００１９】
また、エンコーダ１４には、少なくとも１つのスペーサ２６が取り付けられていることがある。図２に示したような好ましい実施形態において、エンコーダ１４は、エンコーダ・ホイール１４’の周囲に均等に位置決めされた３つのスペーサまたはポスト２６、２６’および２６’’を含むことができる。そのような機構によって、エンコーダ・ホイール１４’の回路基板２８に対して均等な位置決めが容易になり、それにより、動作中にインデックス・マーク２２がデコーダ１６上を通過するときに、すべてのインデックス・マーク２２がデコーダ１６から所望の距離Ｄになる。
【００２０】
スペーサ２６、２６’および２６’’は、エンコーダ・ホイール１４’と同じ材料で作成され、その一部分として成型されることが好ましい。しかしながら、他の実施形態において、スペーサ２６、２６’および２６’’を、エンコーダ・ホイール１４’と別の材料で作成し、任意の適切な方法で個別に取り付けることができる。例えば、エンコーダ・ホイール１４’は、スペーサ２６、２６’および２６’’を差し込むことができるように形成された開口部を含むことができる。また、例えば、別の状況では、スペーサ２６、２６’および２６’’を、適切なコネクタおよび／または接着剤を使ってエンコーダ・ホイール１４’に取り付けることができる。
【００２１】
エンコーダ・ホイール１４’とその上のスペーサ２６、２６’および２６’’の好ましい実施形態を、図２を参照して説明しているが、他の実施形態において、任意の数のスペーサ２６を設けることができることを理解されたい。さらに、本明細書に好ましい実施形態に関して示し説明したように、少なくとも１つのスペーサ２６は、任意の適切なサイズまたは形状でよく、円筒形でなくてもよい。例えば、少なくとも１つのスペーサ２６を、エンコーダ・ホイール１４’の周囲のすべてまたは一部分を取り囲む部分的なハブとして構成することができる。実際に、少なくとも１つのスペーサ２６の長さは、様々な設計要件によって変化してもよい。例えば、少なくとも１つのスペーサ２６の長さは、エンコーダ１４がエンコーダ・ホイール１４’に差し込まれている距離「Ｄ」、回路基板２８の表面よりも上のデコーダ１６の高さなどに基づいて変化する。
【００２２】
さらに他の実施形態において、スペーサ２６は、回路基板２８と接していなくてもよい。例えば、スペーサ２６は、回路基板２８に取り付けられた（あるいはモータ１２に取り付けられた）ポストやカラムなどの回路基板２８上の構成物に当接するようにサイズが決められる。スペーサ２６が回路（例えば、デコーダ１６、コネクタ１７）とぶつかり接触すると、回路を破損させることがあるので、接触しないことが好ましいが、そのような実施形態も本発明の範囲内にあるように意図されている。
【００２３】
図３、図４および図５に関して、本発明の１つの実施形態による位置決め装置１０のアセンブリを示す。図３に、本発明の１つの実施形態によるモータ１２と位置決め装置１０の分解斜視図を示す。エンコーダ・ホイール１４’は、エンコーダ・ホイール１４’内に形成された開口部３１が、回転部材２０と一直線に並ぶように（例えば、中心線３２に沿って）位置決めされることが好ましい。次に、エンコーダ・ホイール１４’に回転部材２０を嵌めて、その長さに沿って矢印２９の方向に摺動させることができる。１つのスペーサ２６が回路基板２８上の回路（例えば、デコーダ１６、電気コネクタ１７など）とぶつからないように、エンコーダ・ホイール１４’を回転させることができる。次に、エンコーダ・ホイール１４を、図４に示したようにスペーサ２６が回路基板２８と接して止まる場所まで押すかまたは摺動させることができる。
【００２４】
図４に、本発明の１つの実施形態に従って組み立てられた位置決め装置１０とモータ１２の斜視図を示し、この図では、スペーサ２６が、回路基板２８と接触している。すなわち、少なくとも１つのスペーサ２６によって、エンコーダ・ホイール１４がさらに回転部材２０の上で回路基板２８の方に摺動したり押されるのが防止される。したがって、エンコーダ１４は、回転部材２０上のエンコーダ・ホイール１４’の位置を慎重に測定したり調整したりすることなしに、図１に関して前述の所定の距離Ｄで回転部材２０上に組み立てることができる。
【００２５】
エンコーダ・ホイール１４’を回転部材２０に適切に取り付けて、動作中のエンコーダ・ホイール１４’の回転滑り（すなわち、図５の矢印１８の向き）および／または横滑り（すなわち、回転部材２０の中心線３２（図３）に沿った）を防ぐことができる。例えば、図４に示したように、エンコーダ・ホイール１４’に形成された開口部３１の直径の大きさは、回転部材２０がきつく圧入され摩擦のある状態で係合するように決めることができる。しかしながら、他の実施形態が、また、本発明の範囲に含まれるように意図されており、エンコーダ・ホイール１４’を回転部材２０上に所望の位置Ｄで固定する接着剤、ピンまたは他の適切な固定装置の使用を含むことができる。
【００２６】
図５の好ましい実施形態に関して、ある環境において適切で望ましいことがあるような、少なくとも１つのスペーサ２６の任意の除去を示し説明する。例えば、エンコーダ１４をデコーダ１６から距離Ｄに取り付けた後で、スペーサ２６を取り外すことができる。さらに、スペーサ２６の少なくとも１つが、位置決め装置１０の動作を妨害することがあるとき、図５に示したように、少なくとも１つのスペーサ２６を除去することができる。
【００２７】
図５に示したスペーサ２６を除去する実施形態によれば、スペーサ２６が、線２７で示したその基部でエンコーダ・ディスク１４から容易に離れるように、スペーサ２６を製造することができる。例えば、スペーサ２６を、その基部で「折れる」ように穿孔することができる。代替として、例えばナイフ、のこぎり、はさみ、レーザ、その他の適切なツールを使用して、スペーサ２６をスペーサ２６の基部または他の位置で切削したりあるいは除去したりすることができる。いずれの場合も、エンコーダ・ホイール１４’が自由に回転することができ（例えば、矢印１８の向き）かつモータ１２の動作を妨げないように、１つのスペーサ２６の少なくとも一部分が除去されることが好ましい。他の実施形態において、エンコーダ・ホイール１４’に開口部を形成し、スペーサ２６をエンコーダ・ホイール１４’内に押し込んでそこから引っ込めるか除去することができる。
【００２８】
本明細書において、位置決め装置１０の好ましい実施形態を示し説明したが、本発明の教示が、本明細書で示し説明した特定の構成に限定されないことを理解されたい。例えば、他の実施形態において、本明細書に示したエンコーダ・ホイール１４’上のインデックス・マーク２２が、代わりに回転部材２０上のプーリや歯車の上にあってよく、必ずしも別個のホイール１４’上に設けられなくてもよい。回路が（例えば、モータ１２内に）収容される場合、スペーサ２６は、回路基板２８の代わりにケーシングと当接するようにサイズを決めることができる。さらにもう１つの例として、代わりに、位置決め装置１０は、モータ１２に結合された別のシャフト上に組み立てられてもよい。
【００２９】
さらに、本発明の実施形態による位置決め装置１０とその組み立て方法を、特定のエンコーダ１４とデコーダ１６を使用して説明したが、本発明の教示を、当該技術分野において現在既知あるいは詳細開発される可能性のある広範囲のエンコーダ／デコーダ・システムの任意のもの（例えば、無線周波数、誘導、光学的、など）と共に利用することもできることに注意されたい。
【００３０】
本発明の位置決め装置１０によって、高価でかつ精密に較正された装置を必要とせずに、回転部材２０上にデコーダ１６から所定の距離Ｄでエンコーダ１４を組み立てることができることは容易に明らかである。したがって、エンコーダ１４は、回転部材２０上の所定または所望の距離Ｄに迅速かつ繰り返し組み立てることができる。エンコーダ１４は、手作業で容易に組み立てることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンコーダを回転部材上にデコーダから所定の距離で取り付けた本発明の１つの実施形態による位置決め装置の側面図である。
【図２】本発明の１つの実施形態により、図１の線２−２に沿って切断したエンコーダの平面図である。
【図３】本発明の１つの実施形態によるモータと位置決め装置の分解斜視図である。
【図４】本発明の１つの実施形態に従って組み立てられた図３に示した位置決め装置とモータの斜視図である。
【図５】本発明の１つの実施形態に従ってスペーサが除去された図４に示した位置決め装置とモータの斜視図である。
【符号の説明】
１０　位置決め装置
１４　エンコーダ
１４’　ホイール
１６　デコーダ
２０　回転部材
２２　インデックス・マーク
２６、２６’、２６’’　スペーサ
２８　回路基板
【図１】
2004029005.tif 000003
【図２】
2004029005.tif 000004
【図３】
2004029005.tif 000005
【図４】
2004029005.tif 000006
【図５】
2004029005.tif 000007