(57)【要約】【課題】  電極のパターンを比較的粗くしても回転動作によるＯＮ−ＯＦＦの切り替え出力を得ることができ、小型化に適したエンコーダを提供する。【解決手段】  クリックの安定位置ＣＫ５を基準として、回転体がＣＷ方向へ回転したときとＣＣＷ方向へ回転したときの双方において、１クリック角αの間にＡ相−Ｃ相間がＯＦＦからＯＮに切り替わる。また、ＣＷ方向へ１クリック角α回転する間に、Ｂ相−Ｃ相間はＯＦＦを継続し、ＣＣＷ方向へ１クリック角α回転する間にＢ相−Ｃ相はＯＮからＯＦＦへの切り替り点が２回存在する。これにより回転方向を識別できる。電極の導通部と非導通部の間隔をラフにできるため、小型化に適したものとなる。【選択図】図６
2005195579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と回転体とを有し、固定部と回転体の一方に所定のＡ相、Ｂ相およびＣ相のパターンの電極が設けられ、他方に前記電極を摺動する接触子が設けられ、前記回転体が回転するときに、それぞれの接触子と前記電極の接触と非接触に応じて、Ａ相−Ｃ相間およびＢ相−Ｃ相間が導通と非導通とにスイッチングされ、且つ前記回転体を回転させたときに１クリック角度毎に回転体を安定状態とするクリック機構が設けられているエンコーダにおいて、
Ａ相−Ｃ相間とＢ相−Ｃ相間は、いずれも導通と非導通の一方が第１の状態で、他方が第２の状態であり、
（ａ）前記回転体が１クリック角度回転するごとに、Ａ相−Ｃ相間が第１の状態と第２の状態とに交互に切り替り、
（ｂ）Ａ相−Ｃ相間が第１の状態で前記回転体が前記クリック機構で安定させられているときを基準位相とし、前記基準位相を起点として、前記回転体が一方向に回転したときに、前記１クリック角度間において、Ｂ相−Ｃ相間が第１の状態または第２の状態を継続し、
（ｃ）前記基準位相を起点として、前記回転体が他方向に回転したときに、前記１クリック角度間内において、Ｂ相−Ｃ相間に第１の状態と第２の状態との切り替り点が２回存在している
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項２】
Ｂ相−Ｃ相間は、第１の状態と第２の状態のいずれか一方の状態が前記１クリック角度間よりも長く継続し、他方の状態は前記１クリック角度間よりも短く継続する請求項１記載のエンコーダ。
【請求項３】
回転体が前記クリック機構で安定させられたときに、Ａ相のパターンとＢ相のパターンの出力部の少なくとも一方において、電極と接触子とが非導通となる請求項１または２記載のエンコーダ。
【請求項４】
前記電極は、前記Ａ相のパターン、Ｂ相のパターンおよびＣ相のパターンに分割され、複数の接触子が互いに導通されて、各接触子が、Ａ相のパターン、Ｂ相のパターンおよびＣ相のパターンに個別に対向するとともに、前記回転体が回転するときにそれぞれの接触子が各パターンを順に摺動する請求項１ないし３のいずれかに記載のエンコーダ。
【請求項５】
前記Ａ相のパターン、Ｂ相のパターン、Ｃ相のパターンは、前記回転体の回転方向に向けて３分割されて形成されている請求項４記載のエンコーダ。
【請求項６】
Ａ相−Ｃ相間の第１の状態と第２の状態のデューティー比が５０％である請求項１ないし５のいずれかに記載のエンコーダ。
【請求項７】
検出回路では、Ａ相−Ｃ相間が第１の状態から第２の状態に切り替ったとき、および第２の状態から第１の状態に切り替ったときに、それぞれカウントアップまたはカウントダウンを行う請求項１ないし６のいずれか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、回転体を回転させたときに、Ａ相とＣ相の間での導通および非導通と、Ｂ相とＣ相の間での導通および非導通の切り替りに基づいて回転体の回転角度がカウントされるエンコーダに係わり、特に、小型であっても、Ａ相、Ｂ相およびＣ相の電極のパターンを形成しやすいエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は従来のロータリー式のエンコーダの構造の概略を示す説明図、図９（Ａ）（Ｂ）は前記エンコーダからの出力の波形図である。この種のエンコーダは、例えば以下の特許文献１に記載されている。
【０００３】
円盤状の基板１００の表面に導電性の接触子１０２，１０３，１０４が対向して設けられている。前記基板１００の表面には、金、銀、銅などの導電性材料で形成された円盤状の電極１０５が設けられており、前記接触子１０２，１０３，１０４は、前記電極１０５に対し、基板１００の内周側から外周側に向けてそれぞれ異なる場所の３箇所に接触している。
【０００４】
前記電極１０５は、コモン接触子であるＧ相の接触子１０２が接触する内周領域１０６において、回転方向の全周にわたって連続して形成されている。Ｈ相の接触子１０３が接触する中間領域１０７では、回転方向に向けて導通部１０７ａと非導通部１０７ｂが交互に繰り返して形成されている。またＩ相の接触子１０４が接触する外周領域１０８でも、回転方向に向けて導通部１０８ａと非導通部１０８ｂが交互に繰り返して形成されている。中間領域１０７での導通部１０７ａおよび非導通部１０７ｂと、外周領域での導通部１０８ａおよび非導通部１０８ｂは、互いに回転方向へわずかな角度だけずらされている。
【０００５】
前記非導通部１０７ｂと非導通部１０８ｂは、前記電極１０５を一部除去して、基板１００の非導電面を露出させることにより形成されている。
【０００６】
図９（Ａ）は、基板１００を接触子１０２，１０３，１０４に対して相対的にＣＷ方向（時計方向）へ回転させたときの、Ｈ相−Ｇ相間の導通状態（ＯＮ）と非導通の状態（ＯＦＦ）の切換え波形、およびＩ相−Ｇ相間の導通状態（ＯＮ）と非導通の状態（ＯＦＦ）の切換え波形を示している。また、図９（Ｂ）は、基板１００を接触子１０２，１０３，１０４に対して相対的にＣＣＷ方向（反時計方向）へ回転させたときの、Ｈ相−Ｇ相間の導通状態（ＯＮ）と非導通の状態（ＯＦＦ）の切換え波形、およびＩ相−Ｇ相間の導通状態（ＯＮ）と非導通の状態（ＯＦＦ）の切換え波形を示している。
【０００７】
基板１００が回転したときに、Ｈ相−Ｇ相の出力は、ＯＦＦ−ＯＮを繰り返えす。検出回路では、Ｈ相−Ｇ相間がＯＦＦ−ＯＮ−ＯＦＦと変化したときに１つカウントアップ（ＣＷ方向）し、または１つカウントダウンする（ＣＣＷ方向）。
【０００８】
また、Ｈ相−Ｇ相間のＯＮ−ＯＦＦ周期と、Ｉ相−Ｇ相間のＯＮ−ＯＦＦ周期との間で位相がＴδだけずれていることにより、基板１００の回転方向を認識することができる。Ｈ相−Ｇ相間とＩ相−Ｇ相間が共にＯＦＦの次に、Ｈ相−Ｇ相間がＯＮでＩ相−Ｇ相間がＯＦＦの状態が現れると回転方向はＣＷ方向であり、Ｈ相−Ｇ相間とＩ相−Ｇ相間が共にＯＦＦの次に、Ｈ相−Ｇ相間がＯＦＦでＩ相−Ｇ相間がＯＮの状態が現れると回転方向はＣＣＷ方向である。
【０００９】
また、この種のエンコーダでは、基板１００と固定側である筐体との間にクリック機構が設けられている。例えば基板１００の外周面に回転方向に向けて凹凸が繰り返して形成されており、筐体側には前記凹凸に嵌合する板ばねが設けられている。そして、基板１００が所定角度回転するごとに、基板１００の位置が安定できるようになっている。
【００１０】
特許文献１に記載の発明では、Ｈ相の接触子１０３が非導通部１０７ｂに接触し、且つＩ相の接触子１０４が非導通部１０８ｂに接触したとき、すなわち図９に示すＣＫａ、ＣＫｂ、ＣＫｃ、・・・の各位相において基板１００が安定するものとなっている。特許文献１には、基板１００が安定したときに、Ｈ相の接触子１０３とＩ相の接触子１０４との導通が断たれることにより、回路の誤動作を防止できることが記載されている。
【特許文献１】特許２５０６８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図８および図９に示す従来例は、クリック機構による安定位置ＣＫａから安定位置ＣＫｂへ１クリック角度分だけ回転する間に、Ｈ相−Ｇ相間がＯＦＦ−ＯＮ−ＯＦＦと切り替わり、制御部では、１クリック分の回転ごとに１つカウントアップしまたは１つカウントダウンする。すなわち、１つカウントアップされまたはカウントダウンされる回転角度θの中に、導通部１０７ａと非導通部１０７ｂが１周期分存在し、また導通部１０８ａと非導通部１０８ｂが１周期分存在している。
【００１２】
そのため、基板１００の直径が小さい小型のエンコーダを製造すると、前記角度θ内での基板１００の面積が非常に狭くなり、この狭い領域内に、導通部１０７ａと非導通部１０７ｂ、および導通部１０８ａと非導通部１０８ｂを１周期分配置することが必要となる。そのため、電極１０５のパターンを精密に加工することが必要となって、精密なエッチング加工やレーザー加工などの高コストの製造工程が必要となる。
【００１３】
また、前記従来のエンコーダは、Ｈ相−Ｇ相間のＯＮ−ＯＦＦ周期と、Ｉ相−Ｇ相間のＯＮ−ＯＦＦ周期との間の位相ずれＴδによって回転方向を識別しているが、安定位置ＣＫａ、ＣＫｂ、・・・において、Ｉ相−Ｇ相間を確実にＯＦＦにするためには、前記位相ずれＴδをきわめて短く設定することが必要である。しかし、位相ずれＴδを短くし、しかも基板１００を小径に形成すると、前記位相ずれＴδに相当する回転方向の寸法がきわめて短くなる。
【００１４】
そのため、接触子との摺動により電極１０５にわずかな傷が付くだけで、回転体の回転方向の識別に誤検出を生じることがある。また、回転体が回転し、接触子１０３が導通部１０７ａと非導通部１０７ｂとの境界部を通過し、同様に接触子１０４が導通部１０８ａと非導通部１０８ｂとの境界部を通過するときのチャタリングノイズによっても、回転体の回転方向の誤検出が生じるおそれがある。
【００１５】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、カウントアップまたはカウントダウンに要する回転角度内に、電極パターンを比較的粗く配置しても、高精度な検出ができ、また検出回路の誤動作も防止できるようにして、小型化に適したエンコーダを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、固定部と回転体とを有し、固定部と回転体の一方に所定のＡ相、Ｂ相およびＣ相のパターンの電極が設けられ、他方に前記電極を摺動する接触子が設けられ、前記回転体が回転するときに、それぞれの接触子と前記電極の接触と非接触に応じて、Ａ相−Ｃ相間およびＢ相−Ｃ相間が導通と非導通とにスイッチングされ、且つ前記回転体を回転させたときに１クリック角度毎に回転体を安定状態とするクリック機構が設けられているエンコーダにおいて、
Ａ相−Ｃ相間とＢ相−Ｃ相間は、いずれも導通と非導通の一方が第１の状態で、他方が第２の状態であり、
（ａ）前記回転体が１クリック角度回転するごとに、Ａ相−Ｃ相間が第１の状態と第２の状態とに交互に切り替り、
（ｂ）Ａ相−Ｃ相間が第１の状態で前記回転体が前記クリック機構で安定させられているときを基準位相とし、前記基準位相を起点として、前記回転体が一方向に回転したときに、前記１クリック角度間において、Ｂ相−Ｃ相間が第１の状態または第２の状態を継続し、
（ｃ）前記基準位相を起点として、前記回転体が他方向に回転したときに、前記１クリック角度間内において、Ｂ相−Ｃ相間に第１の状態と第２の状態との切り替り点が２回存在している
ことを特徴とするものである。
【００１７】
このエンコーダでは、１クリック角度毎に、Ａ相−Ｃ相間のＯＮ−ＯＦＦが切り替わり、この切り替りにより１つのカウントアップまたはカウントダウンとすることが可能であるため、電極の導通・非導通のパターンを比較的ラフに形成でき、基板を小型化できるようになる。また、１クリック角度間にＡ相−Ｃ相間のＯＮ−ＯＦＦの切り替わり回数が１回だけ存在するため、チャタリングノイズの発生を抑制できる。しかも、回転方向は、１クリック角度の間に、Ｂ相−Ｃ相間のＯＮまたはＯＦＦが継続しているか、あるいはＯＮとＯＦＦとの切り替え点が２回存在するかによって識別しているため、回転方向の誤検出が生じにくくなる。
【００１８】
また、本発明では、Ｂ相−Ｃ相間は、第１の状態と第２の状態のいずれか一方の状態が前記１クリック角度間よりも長く継続し、他方の状態は、前記１クリック角度間よりも短くするものである。
【００１９】
このように、前記一方の状態を長く継続させ、Ｂ相−Ｃ相間のＯＮ−ＯＦＦのデューティー比を５０％未満または５０％を超えるように形成することで、Ｂ相の電極パターンが比較的ラフであっても、確実な回転方向の検出動作が可能になる。
【００２０】
また、本発明は、回転体がクリック機構で安定させられたときに、Ａ相のパターンとＢ相のパターンの少なくとも一方において、電極と接触子とが非導通となるものである。
【００２１】
このように構成すると、回転体が安定しているときに、Ａ相とＢ相間が互いに導通しなくなって、検出回路の誤動作を防止しやすくなる。
【００２２】
例えば、本発明は、前記電極は、Ａ相のパターン、Ｂ相のパターンおよびＣ相のパターンに分割され、複数の接触子が互いに導通されて、各接触子が、Ａ相のパターン、Ｂ相のパターンおよびＣ相のパターンに個別に対向するとともに、前記回転体が回転するときにそれぞれの接触子が各パターンを順に摺動するものとして構成できる。
【００２３】
この構成では、電極パターンを半径方向に幅広に形成することが不要となり、電極を細い幅のリング状に形成できるようになる。
【００２４】
この場合に、前記Ａ相のパターン、Ｂ相のパターン、Ｃ相のパターンは、前記回転体の回転方向に向けて３分割されて形成されているものにできる。
【００２５】
本発明では、Ａ相−Ｃ相間の第１の状態と第２の状態のデューティー比が５０％であることが好ましい。
【００２６】
デューティー比が５０％であると、クリック機構による回転体の安定位置と安定位置との中間でＡ相−Ｃ相間の出力が切り替るため、安定位置間で時間的余裕を有してパルスのカウントができる。また、Ａ相−Ｃ相間とＢ相−Ｃ相間の相対的な状態変化の誤検出が生じにくくなる。ただし、本発明はＡ相−Ｃ相間の出力のデューティー比が前記５０％に限定されるものではない。
【００２７】
また、本発明は、検出回路では、Ａ相−Ｃ相間が第１の状態から第２の状態に切り替ったとき、および第２の状態から第１の状態に切り替ったときに、それぞれカウントアップまたはカウントダウンを行うものにできる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のエンコーダでは、Ａ相−Ｃ相間がＯＮ−ＯＦＦ間で切り替えられたときに、１つのカウントアップとカウントダウンが可能であり、また１クリック間でのＡ相−Ｃ相間の切り替り回数が１回であるため、チャタリングノイズによる誤動作が生じ難い。また、基板に形成された電極パターンの導通部と非導通部の配置密度を比較的ラフにできるため、小型であっても高精度な動作を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１は本発明の実施の形態のエンコーダを示す分解斜視図、図２は固定側に設けられた電極パターンを示す正面図、図３は摺動部材を示す正面図、図４および図５は、エンコーダの動作を説明するための正面図、図６はエンコーダの動作を説明するタイミングチャート、図７は、前記実施の形態のエンコーダを含む検出回路のブロック図である。
【００３０】
図１に示すエンコーダ１は、固定金具２、板バネ３、回転体４、摺動部材５、固定部６および電極基板７を有している。
【００３１】
前記回転体４は合成樹脂で一体成形されているものであって、リング状のフランジ部４１と、前記フランジ部４１の内周縁からＺ１方向に突出する操作筒部４２とを有している。また、回転体４にはＺ方向に貫通する摺動穴４３が形成されている。前記フランジ部４１のＺ２方向に向く面には、３箇所に支持凸部４４が突出形成されている。また、前記フランジ部４１のＺ１方向に向く面には、クリック機構を構成する複数の凹部４５が形成されている。この凹部４５は、前記フランジ部４１において放射方向に向かって延びており、フランジ部４１の周方向に向け一定の角度αのピッチで配列している。前記角度αが、クリック機構による１クリック角である。前記操作筒部４２には、Ｚ１方向に延びる操作部材（図示せず）が取り付けられる。
【００３２】
図３は、前記摺動部材５をＺ１側から見た状態を示している。前記摺動部材５は、りん青銅などの板バネ材料の表面に金または銀メッキが施されたものであり、打ち抜き加工によりリング状に形成されている。摺動部材５の内周部には、第１の接触子５１、第２の接触子５２および第３の接触子５３が一体に形成されている。前記第１の接触子５１、第２の接触子５２および第３の接触子５３は、中心軸Ｏに対して互いに１２０度の開き角度で配置されている。各接触子５１，５２，５３はＺ２方向へ向けて折り曲げられており、それぞれ先部に２つに分離された摺動部５１ａ，５２ａ，５３ａがそれぞれ形成されている。
【００３３】
前記摺動部材５には、３箇所に支持穴５４が形成されており、それぞれの支持穴５４が前記回転体４に形成された支持凸部４４に嵌合されて、摺動部材５が回転体４に位置決めされて固定されている。
【００３４】
前記固定部６は合成樹脂製であり、フランジ部６１と、このフランジ部６１の内周縁からＺ１方向へ向けて突出する筒部６２とが一体に形成されている。また、前記フランジ部６１のＺ１方向に向く面には、図２、図４および図５に示す電極が形成されたリング状の電極基板７が固定されている。
【００３５】
前記固定部６に形成された前記筒部６２は、前記回転体４の前記摺動穴４３内に最小の隙間を有して挿入される。この状態で、前記摺動部材５に形成された第１の接触子５１、第２の接触子５２および第３の接触子５３は、それぞれ前記電極基板７の表面に弾圧される。前記摺動穴４３と前記筒部６２の外周面とが摺動することにより、回転体４および摺動部材５は、中心軸Ｏを回転中心として回転自在となる。
【００３６】
前記固定金具２は、金属板で形成されているものであり、リング状のカバー部２１を有し、このカバー部２１の外周縁から、Ｚ２方向へ向けて一対の位置決め片２２と４個の保持片２３とが折曲げ形成されている。
【００３７】
前記板バネ３は板バネ材料によりリング状に形成されている。リング部３１の外周から半径方向へ向けて一対の位置決め部３２が突出形成されており、それぞれの位置決め部の先端に凹部３２ａが形成されている。また前記リング部３１の一部は、Ｚ２方向へ向けて隆起するように曲げられた隆起部３３となっており、この隆起部３３の頂部にクリック嵌合部３４が形成されている。
【００３８】
板バネ３は、それぞれの凹部３２ａが、前記固定金具２の位置決め片２２に嵌合されて、前記固定金具２のカバー部２１の内表面に位置決めされて設置される。そして、固定金具２の前記保持片２３のそれぞれが、固定部６のフランジ部６１の外周面に形成された４箇所の保持凹部６３に弾性的に嵌合され、さらに折り曲げられる。これにより、固定金具２、板バネ３、回転体４、摺動部材５、電極基板７および固定部６によりエンコーダ１が組み立てられる。
【００３９】
組み立てられた状態で、前記板バネ３に形成されたクリック嵌合部３４が、回転体４に形成された前記凹部４５に弾圧されてクリック機構が形成される。操作部材および回転体４が回転するときに、前記クリック嵌合部３４が凹部４５から隣接する凹部４５に移行する間にクリック感触が得られる。また回転体４に回転力を与えていないときには、クリック嵌合部３４がいずれかの凹部４５に嵌合した状態で回転体４が安定する。すなわち、回転体４が角度αだけ回転する毎にクリック感触が得られ、回転体４は１クリック角度αだけ回転する毎に安定状態となる。
【００４０】
図２は、前記電極基板７の表面に形成された電極７０をＺ１側から見た正面図である。
電極７０は、中心軸Ｏを中心とした円弧軌跡に沿って形成されている。電極７０は互いに電気的に分離された第１のパターン７１、第２のパターン７２および第３のパターン７３を有している。前記電極７０は、電極基板７に金メッキなどを施したりん青銅板などの金属板をインサート成形することにより形成されており、第１のパターン７１、第２のパターン７２および第３のパターン７３は、前記金属板による導電層により平面状に形成されている。
【００４１】
図１に示すように、前記固定部６には金属板で形成された３個の引き出し端子８１，８２，８３がインサート成形により設けられており、前記第１のパターン７１が前記引き出し端子８１に導通され、第２のパターン７２が前記引き出し端子８２に導通され、第３のパターン７３が前記引き出し端子８３に導通されている。
【００４２】
第１のパターン７１がＡ相の出力部、第２のパターン７２がＢ相の出力部、第３のパターン７３がＣ相の出力部である。第１のパターン７１と第２のパターン７２の中心軸Ｏに対する開き角度は共にβ１であり、第３のパターン７３の中心軸Ｏに対する開き角度はβ２である。前記角度β１は、１２０度未満であり、前記角度β２は１２０度よりもやや広い。また、第１のパターン７１の開き角度β１を二等分した角度中心と、第２のパターン７２の開き角度β１を二等分した角度中心、および第３のパターン７３の開き角度β２を二等分した角度中心とが、中心軸Ｏに対して互いに１２０度の配置となっている。
【００４３】
したがって、回転体４および摺動部材５がＣＷ方向およびＣＣＷ方向へ回転するときに、第１の接触子５１、第２の接触子５２および第３の接触子５３のいずれか１つが必ず第３のパターン７３に摺動するようになっており、第３のパターン７３がコモン出力となっている。
【００４４】
第１のパターン７１には、前記導電層が一定の間隔を空けて穴状に削除されており、前記穴内に基板７の絶縁材料が前記導電層と同一面となるように現れている。よって、第１のパターン７１は、円周方向へ導通部７１ａと非導通部７１ｂとが交互に繰り返して形成されている。導通部７１ａと非導通部７１ｂは、その繰り返しの１周期が中心軸Ｏを中心とする角度（２×α）（αは１クリック角）となるように形成されており、導通部７１ａと非導通部７１ｂは、共に中心軸Ｏを中心とする円周方向への開き角度が１クリック角度αに一致している。
【００４５】
第２のパターン７２も、前記導電層が間隔を空けて穴状に削除されて、穴内に基板７の絶縁材料が前記導電層と同一面となるように現れており、導通部７２ａと非導通部７２ｂが円周方向に交互に繰り返して形成されている。導通部７２ａと非導通部７２ｂは、その繰返しの１周期が中心軸Ｏを中心とする角度（２×α）となるように形成されている。
【００４６】
ただし、非導通部７２ｂの中心軸Ｏを中心とした円周方向への開き角度は前記１クリック角度αよりも広くなっている。また、導通部７２ａの中心軸Ｏを中心とした円周方向の開き角度は、前記１クリック角度αよりも狭くなっている。
【００４７】
前記第３のパターン７３は、導電層が円周方向に連続しており、非導通部が形成されていない。
【００４８】
また、前記第１のパターン７１、第２のパターン７２および第３のパターン７３のそれぞれの隣接するパターンの間に位置する部分は、前記絶縁材料が前記導電層と同一面となるように現れる非導通部となっている。
【００４９】
次に、前記エンコーダ１の動作を説明する。
図４と図５は、電極７０と、各接触子５１，５２，５３の摺動部５１ａ，５２ａ，５３ａとの摺動位置の関係を、図１においてＺ１側から見た正面図である。また、図６のタイミングチャートでは、図示右方向が、回転体４がＣＷ方向へ回転したときの動作の進みを示し、図示左方向が、回転体４がＣＣＷ方向へ回転したときの動作の進みを示している。
【００５０】
このエンコーダ１では、回転体４がＣＷ方向またはＣＣＷ方向へ回転するときに、第１の接触子５１の摺動部５１ａ、第２の接触子５２の摺動部５２ａ、第３の接触子５３の摺動部５３ａのいずれかが必ず第３のパターン７３上を摺動する。また、それぞれの摺動部５１ａ，５２ａ，５３ａは、回転体４の回転にしたがって、３つのパターン７１，７２および７３を順に摺動する。
【００５１】
図６（Ａ）は、Ａ相の出力部である第１のパターン７１において、摺動部５１ａ，５２ａ，５３ａのいずれかが、導通部７１ａ上に位置しているときを「導通（conductive）」、非導通部７１ｂ上に位置しているときを「非導通（nonconductive）」で示している。なお、摺動部５１ａ，５２ａ，５３ａのいずれもが第１のパターン７１から外れ、いずれかの摺動部が第１のパターン７１と第２のパターン７２との間の非導通部などに入ったときにも、Ａ相の出力部が「非導通」となるタイミングが有り得る。
【００５２】
図６（Ｂ）は、Ｂ相の出力部である第２のパターン７２において、摺動部５１ａ，５２ａ，５３ａのいずれかが、導通部７２ａ上に位置しているときを「導通」、非導通部７２ｂ上に位置しているときを「非導通」で示している。なお、前記摺動部５１ａ，５２ａ，５３ａのいずれもが第２のパターン７２から外れ、いずれかの摺動部が第１のパターン７１と第２のパターン７２との間の非導通部などを移動しているときも、Ｂ相の出力は「非導通」となる。
【００５３】
次に、図６（Ｃ）は、Ａ相の出力部である第１のパターン７１と、Ｃ相の出力部である第３のパターン７３との間の導通（ＯＮ）・非導通（ＯＦＦ）の状態、すなわちＡ相−Ｃ相間の導通（ＯＮ）・非導通（ＯＦＦ）の切り替わり状態を示している。摺動部５１ａ，５２ａ，５３ａのいずれかが、導通部７１ａ上に位置し且ついずれかが第３のパターン７３上に位置しているときは、Ａ相−Ｃ相間は摺動部材５を介して導通してＯＮとなり、摺動部５１ａ，５２ａ，５３ａのいずれかが、非導通部７１ｂ上に位置しているときは、Ａ相−Ｃ相間がＯＦＦとなる。また、摺動部５１ａ，５２ａ，５３ａのいずれもが第１のパターン７１上に位置せず、いずれかの摺動部が例えば第１のパターン７１と第２のパターン７２との間の非導通部を移動しているときにもＡ相−Ｃ相間がＯＦＦとなる。
【００５４】
同様に、図６（Ｄ）は、Ｂ相の出力部である第２のパターン７２と、Ｃ相の出力部である第３のパターン７３との間の導通（ＯＮ）・非導通（ＯＦＦ）の状態、すなわちＢ相−Ｃ相間の導通（ＯＮ）・非導通（ＯＦＦ）の切り替り状態を示している。摺動部５１ａ，５２ａ，５３ａのいずれかが、導通部７２ａ上に位置し且ついずれかが第３のパターン７３上に位置しているときは、Ｂ相−Ｃ相間が摺動部材５を介して導通しＯＮとなり、摺動部５１ａ，５２ａ，５３ａのいずれかが、非導通部７２ｂ上に位置しているときは、Ｂ相−Ｃ相間がＯＦＦとなる。また、摺動部５１ａ，５２ａ，５３ａのいずれもが第２のパターン７２から外れ、いずれかの摺動部が第１のパターン７１と第２のパターン７２との間の非導通部に位置しているようなときも、Ｂ相−Ｃ相間がＯＦＦとなる。
【００５５】
この実施の形態では、Ａ相−Ｃ相間およびＢ相−Ｃ相間の双方において、ＯＦＦが第１の状態、ＯＮが第２の状態である。ただし本発明では、ＯＮが第１の状態で、ＯＦＦが第２の状態であってもよい。
【００５６】
また、Ａ相−Ｃ相間の切り替わりの１周期に対する第１の状態（または第２の状態）のデューティ比は基本的に５０％であり、前記１周期の１／２が一区間であり、クリック機構では、前記一区間ごとに回転体４が１クリック角度αだけ回転して安定状態となる。図６では、前記クリック機構により、回転体４が安定する回転位相をＣＫ１、ＣＫ２、・・・で示している。図４は回転体４がＣＫ５の位相で安定した状態を示し、図５は、図４の位置から回転体４がＣＷ方向へ１クリック角αだけ回転し、ＣＫ６の位相で安定した状態を示している。この実施の形態では、動作の基準を明らかにするために、図４に示すＣＫ５での安定状態を基準位相と呼ぶ。
【００５７】
ＣＫ５の基準位相（図４）では、Ａ相−Ｃ相間とＢ相−Ｃ相間が共にＯＦＦ（第１の状態）である。ＣＫ４の基準位相から、回転体４がＣＷ方向へ１クリック角αだけ回転してＣＫ６で安定するまでの一区間に、Ａ相―Ｃ相間は、ＯＦＦ（第１の状態）からＯＮ（第２の状態）に切り替わる。ただし、この一区間でＢ相−Ｃ相間はＯＦＦ（第１の状態）が継続される。
【００５８】
また、ＣＫ５の基準位相から、回転体４がＣＣＷ方向へ１クリック角αだけ回転してＣＫ４で安定するまでの一区間では、Ａ相―Ｃ相間がＯＦＦ（第１の状態）からＯＮ（第２の状態）に切り替る。また、Ｂ相−Ｃ相間は、ＯＦＦとＯＮとが２回切り替わり、その後に摺動部５１ａが、第１のパターン７１と第２のパターン７２との間に移動するため、Ｂ相−Ｃ相間はＯＦＦとなる。
【００５９】
次に、Ａ相−Ｃ相間がＯＮ（第２の状態）で、Ｂ相−Ｃ相間がＯＦＦ（第１の状態）であるＣＫ６の安定位置を基準とすると、回転体４がＣＷ方向へ１クリック角α回転するときと、ＣＣＷ方向へ１クリック角α回転するときの双方の一区間において、Ａ相−Ｃ相間は、ＯＮ（第２の状態）からＯＦＦ（第１の状態）に切り替る。この場合、ＣＷ方向への回転では、一区間内にＢ相−Ｃ相間でＯＮとＯＦＦとの切り替り点が２回存在し、ＣＣＷ方向への回転では、Ｂ相−Ｃ相間がＯＦＦ（第１の状態）を継続する。
【００６０】
このように、Ａ相−Ｃ相間がＯＦＦのときには、その後の一区間にＢ相−Ｃ相間がＯＦＦを継続すれば回転方向がＣＷ方向であると認識でき、前記一区間にＯＮとＯＦＦとの切り替え点が２回存在すれば回転方向がＣＣＷ方向であると認識できる。またＡ相−Ｃ相間がＯＮのときは、その後の一区間に、Ｂ相−Ｃ相間でＯＮとＯＦＦの切り替わり点が２回存在すれば、回転方向がＣＷ方向であると認識でき、前記一区間で、Ｂ相−Ｃ相がＯＦＦを継続していれば、回転方向がＣＣＷ方向であると認識できる。
【００６１】
このように、一区間（１クリック角α）内に、Ｂ相−Ｃ相間が同じ状態を維持しているか、またはＯＮ−ＯＦＦの切り替え点が２回存在しているかによって、回転方向を識別しているため、回転方向の誤検出が生じにくい。
【００６２】
例えば、Ｂ相の出力部である第２のパターン７２において、導通部７２ａと非導通部７２ｂとの境界部において導電層の欠落が生じたり、または接触子が前記境界部を通過する際にチャタリングノイズを発生した場合であっても、ＣＫ５からＣＫ４に至るときに、Ｂ相−Ｃ相間では一区間のうちに、ＯＦＦとＯＮとの切り替りが必ず２回発生するため、前記チャタリングノイズなどで前記境界部を通過した時を確実に検出できなくても、回転方向がＣＣＷ方向であることを検出することができる。
【００６３】
このエンコーダ１が接続された検出回路で、Ａ相−Ｃ相間がＯＮからＯＦＦへ切り替ったとき、およびＯＦＦからＯＮへ切り替ったときに、カウンタを、カウントアップさせ、またはカウントダウンさせれば、回転体４が１クリック角αだけ回転する毎に１パルスをカウントすることが可能である。例えば回転体４がＣＷ方向へ回転するときには、クリック角αごとに、カウンタが１つずつカウントアップされ、ＣＣＷ方向へ回転するときには、１クリック角αごとにカウンタが１つずつカウントダウンされる。
【００６４】
このエンコーダ１では、一区間内において、Ａ相−Ｃ相間が、ＯＮからＯＦＦに、またはＯＦＦからＯＮに切り替えるという簡単なパターンであるため、電極の回転方向での導通部と非導通部の配置密度を比較的粗くできる。そのため、電極基板７を小径や幅細にしても低コストで形成できるようになる。
【００６５】
また、Ａ相−Ｃ相間のＯＮ状態とＯＦＦ状態のデューティー比が５０％であると、ＯＮからＯＦＦへのそれぞれの切り替り点と、ＯＦＦからＯＮへのそれぞれの切り替り点との間の回転角度を同一にできる。そのため、１クリック角度αを小さくしたり、または電極基板７を小径化したときでも、カウントアップとカウントダウンを高精度に行うことができる。また、クリック機構での安定状態と安定状態との中間でＯＮ・ＯＦＦが切り替るため、この切り替りのタイミングでパルスのカウントアップやカウントダウンを行うことにより、高精度なパルスカウントが可能である。
【００６６】
また、このエンコーダでは、図６に示すように、回転体４がＣＫ１、ＣＫ２、・・・で示す安定状態にあるとき、Ａ相の出力部である第１のパターン７１と、Ｂ相の出力部である第２のパターン７２の、少なくとも一方において、接触子の摺動部が必ず非導通部７１ｂまたは非導通部７２ｂの上に位置する。あるいはいずれかの接触子の摺動部が、第１のパターン７１、第２のパターン７２、第３のパターン７３の隣接するパターンの間に位置する。よって、回転体４が安定状態のときに、第１のパターン７１と第２のパターン７２とが摺動部材５を介して導通することがなく、検出回路において、第１のパターン７１と第２のパターン７２とが導通されたときの対策を施すことが不要になる。
【００６７】
図７は、前記エンコーダ１を使用するのに適した検出回路の構成例を示している。
図７に示す検出回路では、コントローラ９１に、出力ポート「ＯＵＴ１」と出力ポート「ＯＵＴ２」、および入力ポート「ＩＮ１」と入力ポート「ＩＮ２」が設けられている。
【００６８】
前記エンコーダ１のＣ相の出力部である第３のパターン７３は、外部引き出し端子８３を介して前記出力ポート「ＯＵＴ１」に接続されている。Ａ相の出力部である第１のパターン７１は、外部引き出し端子８１を介して入力ポート「ＩＮ１」への入力ラインＬＩ１に接続され、且つ抵抗器Ｒ１を介して電源電圧Ｖｃｃに接続されている。またＢ相の出力部である第２のパターン７２は、外部引き出し端子８２を介して入力ポート「ＩＮ２」への入力ラインＬＩ２に接続され、且つ抵抗器Ｒ２を介して電源電圧Ｖｃｃに接続されている。
【００６９】
図７に示す回路では、出力ポート「ＯＵＴ２」の出力ラインＬ０と、入力ポート「ＩＮ１」の入力ラインＬＩ１とを導通させるスイッチＳＷ１、および出力ポート「ＯＵＴ２」の出力ラインＬ０と、入力ポート「ＩＮ２」の入力ラインＬＩ２とを導通させるスイッチＳＷ２が設けられている。
【００７０】
前記コントローラ９１内には、切り替え信号Ｓ１によって、出力ポート「ＯＵＴ１」を接地電位とする電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）である能動素子Ｔ１、および切り替え信号Ｓ２によって、出力ポート「ＯＵＴ２」を接地電位とする電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）である能動素子Ｔ２が設けられている。そして、切り替え信号Ｓ１とＳ２は所定周期の時分割により能動素子Ｔ１とＴ２に交互に与えられ、出力ポート「ＯＵＴ１」と「ＯＵＴ２」が交互に接地電位となる。この時分割の周期は、図６（Ｃ）（Ｄ）に示すように、回転体４の回転操作により切り替えられるＡ相−Ｃ相間のＯＮ・ＯＦＦの切り替え、およびＢ相−Ｃ相間のＯＮ・ＯＦＦの切り替えの周期よりも十分に短い時間である。
【００７１】
切り替え信号Ｓ１が能動素子Ｔ１に与えられて、出力ポート「ＯＵＴ１」が接地電位となったときに、Ａ相−Ｃ相間がＯＮとなると、入力ポート「ＩＮ１」が接地電位となり入力ポート「ＩＮ１」の入力が「Ｌｏｗ」となる。出力ポート「ＯＵＴ１」が接地電位となったときに、Ａ相−Ｃ相間がＯＦＦであると、抵抗器Ｒ１に電流が流れず、入力ポート「ＩＮ１」の電位がほぼ電源電圧Ｖｃｃと等しくなって、入力ポート「ＩＮ１」は「Ｈｉｇｈ」である。
【００７２】
同様にして、切り替え信号Ｓ１が能動素子Ｔ１に与えられて、出力ポート「ＯＵＴ１」が接地電位になったときに、Ｂ相−Ｃ相間がＯＮであれば、入力ポート「ＩＮ２」への入力が「Ｌｏｗ」となり、Ｂ相−Ｃ相間がＯＦＦであれば、入力ポート「ＩＮ２」への入力が「Ｈｉｇｈ」となる。
【００７３】
コントローラ９１に設けられているＣＰＵでは、切り替え信号Ｓ１が能動素子Ｔ１に与えられ出力ポート「ＯＵＴ１」が接地されたときに、入力ポート「ＩＮ１」と「ＩＮ２」の電圧変化を検出することにより、図６（Ｃ）（Ｄ）に示す切り替え状態を認識することができ、カウントアップとカウントダウン、ならびに回転体４の回転方向の認識を行なうことができる。
【００７４】
また、切り替え信号Ｓ２が能動素子Ｔ２に与えられて出力ポート「ＯＵＴ２」が接地電位になったときに、スイッチＳＷ１より入力ラインＬＩ１と出力ラインＬ０とが導通させられていると、入力ポート「ＩＮ１」の入力が接地電位となって「Ｌｏｗ」となる。このときスイッチＳＷ１により入力ラインＬＩ１と出力ラインＬ０とが導通させられていなければ、入力ポート「ＩＮ１」は「Ｈｉｇｈ」である。同様に、出力ポート「ＯＵＴ２」が接地電位になったときに、スイッチＳＷ２より入力ラインＬＩ２と出力ラインＬ０とが導通させられていると、入力ポート「ＩＮ２」の入力が「Ｌｏｗ」となり、入力ラインＬＩ２と出力ラインＬ０とが導通させられていないと、入力ポート「ＩＮ２」の入力が「ｈｉｇｈ」となる。
【００７５】
すなわち、切り替え信号Ｓ２が能動素子Ｔ２に与えられて、出力ポート「ＯＵＴ２」が接地電位となっているときに、入力ポート「ＩＮ１」が「Ｌｏｗ」であれば、スイッチＳＷ１が操作されていると判断され、入力ポート「ＩＮ２」が「Ｌｏｗ」であれば、スイッチＳＷ２が操作されていると判断される。
【００７６】
この検出回路では、コントローラ９１の入力ポート「ＩＮ１」「ＩＮ２」を、エンコーダ１用の入力部と、スイッチＳＷ１およびＳＷ２用の入力部とに兼用することにより、回路の簡易化を図っている。
【００７７】
図７の回路において、仮にエンコーダ１の回転体４がクリック機構で安定状態となっているときに、第１のパターン７１と第２のパターン７２とが摺動部材５を介して導通しているとすると、前記安定状態において、入力ポート「ＩＮ１」への入力ラインＬＩ１と入力ポート「ＩＮ２」への入力ラインＬＩ２が導通された状態となる。このとき、スイッチＳＷ１が押されると、切り替え信号Ｓ２が能動素子Ｔ２に与えられて出力ポート「ＯＵＴ２」が接地電位となったときに、入力ポート「ＩＮ１」と「ＩＮ２」の双方が「Ｌｏｗ」となってしまい、スイッチＳＷ１のみが操作されているのにもかかわらず、コントローラ９１はスイッチＳＷ１とＳＷ２の双方が同時に操作されたものと誤認識することになる。
【００７８】
したがって、このような場合には、前記回路の外部引出し端子８１と８２に電流の逆流を防止するためのダイオードなどを設けることが必要になり、回路構成が複雑となる。
【００７９】
これに対し、前記実施の形態のエンコーダ１では、クリック機構によって回転体４が安定状態となったときに、Ａ相の出力部である第１のパターン７１とＢ相の出力部である第２のパターン７２とが必ず非導通状態となるように設定される。そのため、クリック機構で回転体４が安定状態となったときに、スイッチＳＷ１とＳＷ２の一方が操作されたときに、前記のように入力ポート「ＩＮ１」「ＩＮ２」の双方が「Ｌｏｗ」となる現象を防止できる。
【００８０】
なお、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく種々の変更が可能である。
例えば、回転体側に電極を有する基板が配置され、固定側に接触子が配置されていてもよい。この場合に、回転側に設けられた基板にＡ相のパターン、Ｂ相のパターンおよびＣ相のパターンが、回転中心からの半径位置を相違させて形成される。また固定側に前記各パターンを摺動する接触子が個別に設けられており、Ａ相のパターンを摺動する接触子がＡ相の出力部、Ｂ相のパターンを摺動する接触子がＢ相の出力部、Ｃ相のパターンを摺動する接触子がＣ相の出力部とされる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施の形態のエンコーダを示す分解斜視図、
【図２】電極パターンの正面図、
【図３】摺動部材の正面図、
【図４】電極パターンと接触子の対向状態を示す正面図、
【図５】図４から摺動部材が１クリック角αだけ回転した状態を示す正面図、
【図６】エンコーダの動作状態を示すタイミングチャート、
【図７】エンコーダを使用した回路構成図、
【図８】従来のエンコーダの、基板と接触子との関係を示す正面図、
【図９】図８に示すエンコーダの出力波形図、
【符号の説明】
【００８２】
１  エンコーダ
２  固定金具
３  板バネ
４  回転体
５  摺動部材
６  固定部
７  電極基板
５１  第１の接触子
５２  第２の接触子
５３  第３の接触子
７１  Ａ相の出力部である第１のパターン
７１ａ  導通部
７１ｂ  非導通部
７２  Ｂ相の出力部である第２のパターン
７２ａ  導通部
７２ｂ  非導通部
７３  Ｃ相の出力部である第３のパターン
８１，８２，８３  引き出し端子
９１  コントローラ
【図１】
2005195579.tif 000003
【図２】
2005195579.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005195579.tif 000006
【図５】
2005195579.tif 000007
【図６】
2005195579.tif 000008
【図７】
2005195579.tif 000009
【図８】
2005195579.tif 000010
【図９】
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