(57)【要約】【課題】  モータの経年使用に伴う、回転ディスクの環境応力割れ（ＥＳＣ）の発生を防止し得る光学式エンコーダを提供する。【解決手段】  モータ１１に直結した光学式エンコーダ１で、光軸を一致させて間隙１５Ａを介して対向配置した発光部１５Ｂと受光部１５Ｃとを有するフォトセンサ１５と、回転に伴って光軸上を横切る遮光部と透光部とを交互に複数配列しており、モータシャフト１２に取り付けた樹脂製の回転ディスク１３とを備え、回転ディスク１３を取り付けたモータシャフト１２が突出するモータ端面１１Ａと、回転ディスク１３との間に、油返し部材２を配設した。油返し部材２は、軸通孔まわりの基部から下方に行くにしたがって外方向に拡開した、凹部を有する逆すり鉢状に形成する。【選択図】  図１
2005181022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸を一致させて対向配置した発光部及び受光部と、
モータシャフトに取り付けられていて、上記発光部からの光を透過する透光部と上記発光部からの光を遮る遮光部とを交互に複数配列した樹脂製の回転ディスクと、を備え、モータに直結した光学式エンコーダであって、
上記回転ディスクを取り付けたモータシャフトが突出するモータ端面と、上記回転ディスクとの間に、油返し部材を配設したことを特徴とする、光学式エンコーダ。
【請求項２】
光軸を一致させて間隙を以て対向配置した発光部と受光部を有するフォトセンサと、
モータシャフトに取り付けられていて、回転に伴って上記光軸上を横切る遮光部と透光部とを交互に複数配列した樹脂製の回転ディスクと、を備え、モータに直結した光学式エンコーダであって、
上記回転ディスクを取り付けた上記モータシャフトが突出するモータ端面と、上記回転ディスクとの間に、油返し部材を配設したことを特徴とする、光学式エンコーダ。
【請求項３】
前記油返し部材を、軸通孔まわりの基部から下方に行くにしたがって外方向に拡開した、凹部を有する逆すり鉢状に形成し、
この油返し部材の凹部側を前記モータ端面に向けて、前記モータシャフトに取り付けたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の光学式エンコーダ。
【請求項４】
前記油返し部材を、ポリアセタール樹脂を用いて成形したことを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の光学式エンコーダ。
【請求項５】
前記油返し部材を、ポリアミド樹脂を用いて成形したことを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の光学式エンコーダ。
【請求項６】
前記油返し部材を、ポリフェニレンサルファイド樹脂を用いて成形したことを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の光学式エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに直結した光学式エンコーダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機械，多関節を有するロボットなどにおいては、駆動部であるモータを制御する際に、モータの回転数などを検出する必要がある。このようなモータの回転数，回転位置等を検出するセンサとして、光学式エンコーダが広く利用されている。
【０００３】
図３に示すように、従来の光学式エンコーダ１０は、モータ１１のモータシャフト１２に取り付けた回転ディスク１３と、回転ディスク１３に近接してモータ端面１１Ａに固定したプリント基板１４と、該プリント基板１４の上に搭載したフォトセンサ１５と、から構成されており、フォトセンサ１５の間隙１５Ａ、即ち、光軸が一致するように対向して配設した発光部１５Ｂと受光部１５Ｃとの間に、回転ディスク１３の一部の円周縁が入るように、回転ディスク１３をモータシャフト１２に取り付けて構成している。
なお、フォトセンサ１５の光軸を横切る回転ディスク１３上には、例えば複数のスリットが、回転ディスク円周縁に沿って互いに所望の間隔を置いて配列するように、開設されている。
【０００４】
発光部１５Ｂ内の発光ダイオード（ＬＥＤ）は、プリント基板１４に接続されたケーブル１６を介して外部から駆動電圧が印加され、また、受光部１５Ｃ内の受光素子の出力もケーブル１６を介して外部に出力されるようになっている。なお、ケーブル１６は、プリント基板１４との接続箇所に近接した位置で、タイラップ１７によって束ねられてモータ１１に添設されている。図中の符号１８の部材は、歯車である。
【０００５】
このような光学式エンコーダ１０によれば、ＬＥＤが駆動されてＬＥＤからの光が光軸方向に出射し、ＬＥＤからの光は、回転ディスク１３上のスリットを通過して、受光素子に入射する。この状態にて、モータ１１が駆動してモータシャフト１２の回転に連動して、回転ディスク１３のスリットがフォトセンサ１５の光軸上から外れることで、ＬＥＤからの光が回転ディスクによって遮られる。具体的には、スリットとそれに隣接するスリットとの間の部位としての遮光部によって出射光が遮られ、ＬＥＤからの光は受光素子に入射することができないようになっている。
【０００６】
そして、モータ１１が駆動を継続し、これに連動して回転ディスク１３が回転し続けると、スリットと遮光部とがフォトセンサ１５の光軸上を交互に通過することで、フォトセンサ１５では光を断続的に受光することになる。
このように、従来の光学式エンコーダ１０によれば、透過部としてのスリットを通過した光を受光したか否かに基づいて、モータ１１の回転数などを測定することができる。
【０００７】
このような従来の光学式エンコーダ１０においては、金属板にプレス加工又はエッチング加工を施してスリットが形成されていたが、そのような加工は煩雑であるばかりか、製造コストも嵩むものである。
【０００８】
近年では、精度高く、且つ、製造コストを安価に樹脂成形を行うことが可能になったことから、回転ディスク１３として樹脂成型品が広く使用されており、このような樹脂製の回転ディスク１３の材料としては、例えば、成形精度と機械的強度とに優れたポリカーボネート樹脂が好まれて一般に使用されている。
また、ポリカーボネート樹脂のような透明樹脂で成形された回転ディスク１３であれば、スリットとしての開口を構造的に形作する必要がなく、加工費用の安い印刷処理を回転ディスク１３の表面に施して、ＬＥＤからの光を遮る遮光部を形成することもできる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ポリカーボネート樹脂は、機械的強度は優れてはいるが、有機溶剤や、合成油，添加剤を含んだ油などに対しては耐性が劣るという特性がある。
【００１０】
ポリカーボネート樹脂製の回転ディスク１３を取り付けたモータ１１は、構成部材としての軸受に、耐摩耗性を向上させる目的で含油メタルが使用されており、モータ使用時間の経過とともに、この軸受に含浸している油が滲み出て、モータシャフト１２の回転に伴ってモータシャフト表面に沿って油がシャフト先端方向に移動していき、回転ディスク１３に付着することになる。
【００１１】
この油の成分によっては、ポリカーボネート樹脂でなる回転ディスク１３のモータシャフト嵌入部、すなわち、モータシャフト１２の圧入により常に応力が加わっている部分を中心として、環境応力割れ(Enviromental Stress Cracking, ESC) が発生し、回転ディスク１３はモータシャフト１２に固定保持され得なくなってしまう。
【００１２】
本発明は、以上の点に鑑み、モータの経年使用に伴う、回転ディスクのＥＳＣ発生を防止するために創作された光学式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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の光学式エンコーダは、光軸を一致させて対向配置した発光部及び受光部と、モータシャフトに取り付けられていて、発光部からの光を透過する透光部と上記発光部からの光を遮る遮光部とを交互に複数配列した樹脂製の回転ディスクと、を備え、モータに直結したものであり、上記回転ディスクを取り付けたモータシャフトが突出するモータ端面と、回転ディスクとの間に、油返し部材を配設したことを特徴としている。
【００１４】
また、上記目的を達成するために、本発明の光学式エンコーダは、光軸を一致させて間隙をもって対向配置した発光部と受光部とを有するフォトセンサと、モータシャフトに取り付けられていて、回転に伴って上記光軸上を横切る遮光部と透光部とを交互に複数配列した樹脂製の回転ディスクと、を備え、モータに直結したものであり、上記回転ディスクを取り付けた上記モータシャフトが突出するモータ端面と、上記回転ディスクとの間に、油返し部材を配設した構成である。
【００１５】
本発明の光学式エンコーダは、好ましくは、前記油返し部材を、軸通孔まわりの基部から下方に行くにしたがって外方向に拡開した、凹部を有する逆すり鉢状に形成し、この油返し部材の凹部側を前記モータ端面に向けて前記モータシャフトに取り付ける。
【００１６】
前記油返し部材は、好ましくは、モータから滲み出す油に耐性を有する樹脂により成形される。前記油返し部材の成形用樹脂としては、ポリアセタール樹脂，ポリアミド樹脂及びポリフェニレンサルファイド樹脂の何れかを用いることができる。或いは、油返し部材としてプラスチック成形品に代えて、金属製のものを用いてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
上記構成によれば、油返し部材によって、モータ内から滲み出た油が樹脂、例えば、ポリカーボネート樹脂で成型された回転ディスクに付着することが防止される。これにより、樹脂製の回転ディスクの応力が加わっている樹脂部分への油の付着が防止できるので、環境応力割れの発生を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の実施形態に係る光学式エンコーダ１を示す図であり、図２は本発明の実施形態に係る光学式エンコーダ１の部分断面図である。なお、従来の光学式エンコーダ１０の部材と同一の部材については、従来例と同じ符号を使用して説明する。
【００１９】
光学式エンコーダ１は、モータシャフト１２に取り付けた回転ディスク１３と、回転ディスク１３に近接して、ボルト等の固定手段によってモータ端面１１Ａに固定したプリント基板１４と、このプリント基板１４の上に搭載したフォトセンサ１５と、を含み、モータ１１に直結して配設されている。
【００２０】
回転ディスク１３は、樹脂、例えばポリカーボネート樹脂を用いて円盤状に成形されていると共に、中心に孔１３Ａを開設している。回転ディスク１３の孔１３Ａをモータシャフト１２に貫通して圧入することによって、回転ディスク１３はモータシャフト１２に取り付けられる。
【００２１】
また、回転ディスク１３の表面には部分的に印刷処理が施されて、遮光部が形成されている。即ち、印刷により光の透過を遮る遮光部と、光が透過する透光部（隣接する遮光部間で印刷処理が施されていない部位）とが、回転ディスク１３の周縁に沿って所望の間隔を置いて交互に配列している。なお、透光部は、従来例における金属板に開設したスリットのように、構造的に回転ディスク１３を貫通する穴として形成されていてもよい。
【００２２】
プリント基板１４上に搭載したフォトセンサ１５は発光部１５Ｂ及び受光部１５Ｃを備えており、発光部１５Ｂと受光部１５Ｃとは、互いの光軸を一致させて、間隙１５Ａを介して対向するように配設されている。
【００２３】
なお、フォトセンサ１５の間隙１５Ａに、回転ディスク１３の一部の円周縁が入るように、回転ディスク１３及びフォトセンサ１５の位置が設定されている。即ち、各遮光部及び各透光部が回転ディスク１３の回転に伴ってフォトセンサ１５の光軸上を横切るように、回転ディスク１３とフォトセンサ１５とが位置調整されて配設されている。
【００２４】
発光部１５Ｂ内の発光ダイオード（ＬＥＤ）は、プリント基板１４に接続されたケーブル１６を介して、外部から駆動電圧が印加され、また、受光部１５Ｃ内のフォトダイオード（ＰＤ）或いはフォトトランジスタの電圧も、同様にケーブル１６を介して外部に出力されるようになっている。
【００２５】
受光部１５Ｃは、光学式エンコーダ１がインクリメンタル型をなすように、３種類の信号（Ａ相，Ｂ相，Ｚ相）を出力するように構成された受光素子であってもよく、この場合、回転ディスク１３は、ＬＥＤからの光を３相に分ける遮光部を備えている。また、ケーブル１６は、プリント基板１４との接続箇所に近接した位置で、タイラップ１７によって束ねられてモータ１１に添設されている。
【００２６】
以上の構成は従来の光学式エンコーダ１０の構成と同じであるが、本発明の実施形態に係る光学式エンコーダ１は、回転ディスク１３を取り付けたモータシャフト１２が突出するモータ端面１１Ａと、回転ディスク１３との間に、油返し部材２を配設したことを特徴としている。
【００２７】
油返し部材２は、図２（Ａ）に示すように、中心に軸通孔２Ａを有する平板として形成され、この軸通孔２Ａにモータシャフト１２を貫通且つ圧入することにより、油返し部材２をモータシャフト１２に固定している。なお、油返し部材２として、好ましくは、図２（Ｂ）に示すように、軸通孔２Ａまわりの基部２Ｂから下方に行くにしたがって外方向に拡開した、逆すり鉢状に形成されたものを用いるのがよい。
【００２８】
この油返し部材２は、金属により形成されてもよいが、製造コストの安価なプラスチックを用いれば有利である。プラスチックとしては、耐溶剤性を有する樹脂を用いるのが良い。例えば、モータ１１の経年使用に伴ってモータ外に滲み出す油（エステルベース）に耐性が極めて高い樹脂として、ポリアセタール樹脂(polyacetal,略称POM)，ポリアミド樹脂(polyamide, 略称PA) 及びポリフェニレンサルファイド樹脂(polyphenylene sulfide, 略称PPS)の何れかを用いれば好ましい。
【００２９】
このように構成された光学式エンコーダ１によれば、モータ１の経年使用に伴って、モータ１１内の軸受に含浸している油が滲み出て、モータシャフト１２の回転に伴ってモータシャフト表面に沿って油がシャフト先端方向に移動したとしても、油返し部材２が、この油の進行を遮る。
また、油返し部材２が、図２（Ｂ）に示すように、モータ端面１１Ａ側が凹設して逆すり鉢状に形成されていれば、モータ内から滲み出た油が、油返し部材２の凹面２Ｃによって画成される領域、即ち凹部に滞留する。
【００３０】
このように本発明の実施形態に係る光学式エンコーダ１によれば、モータ内から滲み出た油が、ポリカーボネート樹脂で成型された回転ディスク１３に、付着することが防止される。これにより、ポリカーボネート樹脂よりなる回転ディスク１３のモータシャフト嵌入部に、即ち、モータシャフト１２の圧入により常に応力が加わっている樹脂部分に対する油の付着を防止できるので、環境応力割れの発生を回避することができる。
【００３１】
以上説明したが、本発明は、発明の主旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施できる。即ち、モータから滲み出す油に耐性を有する樹脂を用いて油返し部材を成形し、前述のように回転ディスク１３とモータ端面との間に介装すればよい。
また、上記説明では、発光部１５Ｂと受光部１５Ｃをフォトセンサ１５とし一体構成されたものを例示したが、発光部１５Ｂと受光部１５Ｃとが、回転ディスク１３を挟んで対向配置されている他のモータ直結型の光学式エンコーダにも、前述の油返し部材２を適用することができるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係る光学式エンコーダを示す図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ本発明の実施形態に係る光学式エンコーダの部分断面図である。
【図３】従来の光学式エンコーダを示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  光学式エンコーダ
２  油返し部材
２Ａ  油返し部材の軸通孔
２Ｂ  油返し部材の基部
２Ｃ  油返し部材の凹面
１１  モータ
１２  モータシャフト
１３  回転ディスク
１３Ａ  回転ディスクの孔
１４  プリント基板
１５  フォトセンサ
１５Ａ  間隙
１５Ｂ  発光部
１５Ｃ  受光部
１６  ケーブル
１７  タイラップ
【図１】
2005181022.tif 000003
【図２】
2005181022.tif 000004
【図３】
2005181022.tif 000005