(57)【要約】【課題】  回転軸と回転スリット板との原点位置、および、センタリングの精度を高めることができ、しかも、短時間に設定することができるロータリエンコーダを提供する。【解決手段】  回転軸５に回転スリット板３を位置決め固定したロータリエンコーダは、回転スリット板３の中心部に回転軸５に遊嵌する中心孔３ｂが形成され、この中心孔３ｂの周縁には回転スリット板３の原点位置を示すスリット板用原点マーク１０が少なくとも２個所に設けられている。回転軸５には、この回転軸５の原点位置を示す回転軸用原点マーク１１が設けられ、少なくとも２個所のスリット板用原点マーク１０の仮想延長線が前記回転軸用原点マーク１１と一致する位置で回転スリット板３を回転軸５に取り付ける。【選択図】  図１
2005201644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出軸に連結される回転軸に回転スリット板を位置決め固定したロータリエンコーダであって、
前記回転スリット板は中心部に前記回転軸に遊嵌する中心孔が形成され、この中心孔の周縁には回転スリット板の原点位置を示すスリット板用原点マークが少なくとも２個所に設けられ、
前記回転軸には、この回転軸の原点位置を示す回転軸用原点マークが設けられ、
少なくとも２個所の前記スリット板用原点マークの仮想延長線が前記回転軸用原点マークと一致する位置で前記回転スリット板を前記回転軸に取り付けたことを特徴とするロータリエンコーダ。
【請求項２】
前記回転スリット板は、中心孔の周縁に中心から放射方向に延びる２本の細線が形成され、これら２本の細線は中心に向かう仮想延長線が交差する開角度に形成された請求項１に記載のロータリエンコーダ。
【請求項３】
前記回転軸には、原点位置を示す回転軸用原点マークと、軸中心を示す軸心マークが設けられ、２個所の前記スリット板用原点マークの中心に向かう仮想延長線が前記回転軸用原点マークと前記軸心マークと一致する位置で前記回転スリット板を前記回転軸に取り付けた請求項１に記載のロータリエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式ロータリエンコーダの回転軸に取り付けられる回転スリット板の取り付け構造に関し、特に、回転スリット板の位置決め構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学式ロータリエンコーダは、回転検出対象である被検出軸に連結される回転軸に形成されたフランジ部に、回転角（回転位置）を表示する多数のスリットを形成した回転スリット板が取り付けられている。この回転スリット板には、上記スリットと同一ピッチのスリットを形成した固定スリットを挾んで発光部（ＬＥＤなど）と受光部（フォトトランジスタなど）とを配置し、回転検出対象である被検出軸に連結した回転軸１を介して回転スリット板を回転させることによって、透過する光を検出して回転角を測定するものであり、スリットの形態により絶対的な回転角を検出するアブソリュート型と相対的な回転角を検出するインクリメンタル型とがある。
【０００３】
このようなロータリエンコーダにおいて、回転軸に対する回転スリット板の取り付け構造は、例えば、特開平１１−８３５４２号公報（特許文献１）に示すように、回転スリット板には回転軸より大きい径の取付穴を形成し、この取付穴を回転軸に挿通させてフランジ部に当接させ、回転スリット板の上から接着リングを押さえた状態で同心状に位置決めした後に、接着リングの外周と回転スリット板との間、および、接着リングの内周と回転軸との間を接着剤で接着することにより固定している。
【０００４】
所望の高分解能を有する光学式ロータリエンコーダを構成するには、回転軸に対して回転スリット板を高精度に位置決めして取り付ける必要がある。また、回転スリット板における機械的な原点と電気信号の原点とを高精度に一致させる必要がある。ところが、上述した特許文献１によれば、回転スリット板を必要な強度によって取り付けることができるが、回転軸に対して高精度に取り付けるための位置決め手段については考慮していない。
【０００５】
通常行われている回転軸と回転スリット板との位置決め手段について、図９により説明する。回転角（回転位置 ）を表示する多数のスリット１００ａを形成した回転スリット板１００には、回転軸１０２より大きい径の取付穴１００ｂが形成されている。さらに、スリット１００ａと取付穴１００ｂとの間には、原点位置を示す原点マーク１０１が表示されている。一方、回転軸１０２は、一端側に回転検出対象である被検出軸に連結するように、例えばＤカットされた連結部１０２ａが形成され、他端側には、回転スリット板１００を取り付けるためのフランジ部（図示しない）が設けられている。さらに、回転軸１０２の他端側端面には、中心マーク１０３が軸心に表示されている。
【０００６】
回転軸１０２に対して回転スリット板１００を位置決めして取り付けるときには、まず回転軸１０２の連結部１０２ａを治具１０４に設置する。この治具１０４には、連結部１０２ａを軽圧入的に挿入すると共に、連結部１０２ａのＤカット部分に接合させる平面が形成された嵌合孔が設けられ、連結部１０２ａを嵌合孔に設置することにより、Ｄカット部分を証として回転軸１０２の回転方向の位置が決められる。また、治具１０４には、指標マーク１０４ａが表示されている。
【０００７】
次に、回転スリット板１００を回転軸１０２の他端側から挿入した後、回転スリット板１００の原点マーク１０１、回転軸１０２の中心マーク１０３、および、治具１０４の指標マーク１０４ａが直線上に一致するように回転スリット板１００を回転させる。これによって、図９（Ｂ）に示すように、回転軸１０２に対して回転スリット板１００の原点位置を決めることができる。
【０００８】
しかしながら、この状態では、図９（Ａ）に示すように、回転スリット板１００と回転軸１０２との中心が不一致となり、検出誤差を起こす原因となる。このために、回転スリット板１００のセンタリング調整が行われる。回転スリット板１００には、外周側にセンタリング調整用のセンタリング用ライン１００ｃが形成されている。一方、上記治具１０４には、センタリング用ライン１００ｃを確認する確認窓１０５が設けられている。そして、回転スリット板１００を回転しながら確認窓１０５によってセンタリング用ライン１００ｃの位置を確認し、全周において同位置となるように回転スリット板１００の位置を調整することによってセンタリング調整を行っている。
【０００９】
ところが、このようなセンタリング調整においては、回転スリット板１００の回転とラジアル方向への移動、および、原点の位置決めの操作を行うことから、多大な時間が必要であり、しかも、高精度に調整するためには相当の熟練が必要であった。この結果、組立工数の増大に伴ってコストが高くなる問題がある。
【特許文献１】特開開平１１−８３５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、回転軸と回転スリット板との原点位置、および、センタリングの精度を高めることができ、しかも、短時間に設定することができるロータリエンコーダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、被検出軸に連結される回転軸に回転スリット板を位置決め固定したロータリエンコーダであって、前記回転スリット板は中心部に前記回転軸に遊嵌する中心孔が形成され、この中心孔の周縁には回転スリット板の原点位置を示すスリット板用原点マークが少なくとも２個所に設けられ、前記回転軸には、この回転軸の原点位置を示す回転軸用原点マークが設けられ、少なくとも２個所の前記スリット板用原点マークの仮想延長線が前記回転軸用原点マークと一致する位置で前記回転スリット板を前記回転軸に取り付けたことを要旨とする。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、前記回転スリット板は、中心孔の周縁に中心から放射方向に延びる２本の細線が形成され、これら２本の細線は中心に向かう仮想延長線が交差する開角度に形成されたことを要旨とする。
【００１３】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１の発明において、前記回転軸には、原点位置を示す回転軸用原点マークと、軸中心を示す軸心マークが設けられ、２個所の前記スリット板用原点マークの中心に向かう仮想延長線が前記回転軸用原点マークと前記軸心マークと一致する位置で前記回転スリット板を前記回転軸に取り付けたことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、回転スリット板の中心に形成された中心孔の周縁の少なくとも２個所にスリット板用原点マークを設け、回転軸に回転軸用原点マークを設けているので、少なくとも２個所のスリット板用原点マークの仮想延長線を回転軸用原点マークと一致させることにより、回転軸と回転スリット板との原点位置、および、センタリングを高精度に合わせることが可能となる。その結果、回転軸と回転スリット板との機械的な原点と、ロータリエンコーダから得られる電気信号の原点を正確に合わせることが可能となる。さらに、スリット板用原点マークと回転軸用原点マークを一致させる操作で原点位置とセンタリングの位置決めを行うことができるので、熟練が不要となり調整作業を大幅に短縮することができ、コストを低減することが可能となる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明によれば、回転スリット板に中心から放射方向に延びる２本の細線をスリット板用原点マークとして形成し、これら細線の開角度を仮想延長線が交差するように形成したので、２本の細線と回転軸用原点マークとを仮想延長線上で一致させることにより、回転スリット板を高精度に位置決めを行うことが可能となる。さらに、細線の開角度が仮想延長線で交差するように形成したので、原点位置とセンタリングの両者を同時に高精度に合わせることが可能となる。
【００１６】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、回転軸に、原点位置を示す回転軸用原点マークおよび軸中心を示す軸心マークを設け、２個所のスリット板用原点マークの仮想延長線を回転軸の回転軸用原点マークと軸心マークと一致させることにより、回転スリット板を回転軸に対して原点位置とセンタリングの両者を同時に高精度に合わせることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
ロータリエンコーダは、被検出軸に連結される回転軸に回転スリット板が位置決め固定されている。回転スリット板は中心部に前記回転軸に遊嵌する中心孔が形成され、この中心孔の周縁には回転スリット板の原点位置を示すスリット板用原点マークが少なくとも２個所に設けられている。一方、回転軸には、この回転軸の原点位置を示す回転軸用原点マークが設けられている。そして、少なくとも２個所のスリット板用原点マークの仮想延長線を回転軸用原点マークと一致させることにより、回転スリット板が回転軸に対して原点位置とセンタリングを一致させた状態で取り付けられる。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明にかかる光学式ロータリエンコーダにおいて、回転スリット板を回転軸に対して原点位置とセンタリングを一致させた状態で取り付けた状態を示している。この光学式ロータリエンコーダについて、まず、図２および図３により原理的な構成を説明する。光学式ロータリエンコーダは、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源１と受光素子２との間の光路に、スリットを有する２つの部材が介在している。このうち、受光素子２側の部材は回転角被測定物とともに回転する回転スリット板３であり、円板に放射状に、かつ、周方向に所定のピッチでスリット３ａが形成されている。他方の部材は固定された固定スリット板４であり、回転スリット板３のスリット３ａと等間隔にスリット４ａが形成されている。スリット３ａと４ａとが一線上に並んだとき、光源１からの光はスリット３ａ及び４ａを通過し、回転スリット板３の後方に配置された受光素子２によって検出される。
【００１９】
図２は、上記受光素子２を除く光学式ロータリエンコーダの実体的な構造を示す側面図である。図２において、検出対象に設けられた被検出軸に連結される回転軸５は、当該光学式ロータリエンコーダのハウジング６にベアリング７を介して回転自在に支持されている。回転スリット板３は、回転軸５に設けられたフランジ部５ａに載置されて同軸に取り付けられ、回転軸５と一体に回転する。固定スリット板４は、ハウジング６に取り付けられ、回転スリット板３と対向している。このような光学式ロータリエンコーダの組立手順は、まず、ハウジング６にベアリング７を介して回転軸５を取り付ける。また、光源１をハウジング６内に取り付ける。次に、固定スリット板４をハウジング６に取り付ける。その後、回転軸５に回転スリット板３を取り付ける。
【００２０】
以上のように構成された光学式ロータリエンコーダにおいて、回転スリット板３には上記スリット３ａが形成されていて、中心部には回転軸５に同軸に取り付けるための中心孔３ｂが形成されている。この中心孔３ｂの内径は回転軸５の外径よりも大きく形成され、回転軸５に対して遊嵌するようになっている。さらに、中心孔の周縁には、回転スリット板３の原点位置を示すスリット板用原点マーク１０、１０が、９０度の開角度で２個所に設けられている。これらスリット板用原点マーク１０、１０は、中心から放射方向に延びる細線によって形成されている。スリット板用原点マーク１０、１０は、目視可能な程度に細く形成することが望ましい。
【００２１】
一方、回転軸５の端面には、回転軸５の原点位置を示す回転軸用原点マーク１１、１１が、９０度の開角度で２個所に設けられている。この回転軸用原点マーク１１、１１は、図示のような三角形のマークの他に、ダイヤ形、細線、等々の種々の形状に変更しても良いが、高精度にするためには、原点位置が明確となる多角形あるいは線などの形状とすることが望ましい。また、回転軸用原点マーク１１、１１の位置は、少なくとも一方が回転軸５の一端側に形成した連結部５ｂのＤカット部からなる基準面に対して一義的に設定されている。
【００２２】
次に、図４および図５により、原点位置の位置決めおよびセンタリングの方法について説明する。まず、ロータリエンコーダの図示下方から突出させた回転軸５の連結部５ｂを、治具７に設けた嵌合孔７ａに軽圧入的に挿入する。この嵌合孔７ａには、連結部５ｂのＤカット部に対応させてＤ字状に形成され、その平坦部７ｂが連結部５ｂのＤカット部に接合することにより回転軸５が位置決めされた状態で保持される。その後、回転軸５の他端側に回転スリット板３の中心孔３ｂを挿入してフランジ部５ａに載置する。この状態から回転スリット板３を回転軸５に対して原点位置とセンタリングの調整を行う。この調整作業においては、調整治具８を用いることが望ましい。調整治具８は、光学式の透視鏡、あるいは、ビデオカメラ等からなり、図５に示すように、回転軸５および回転スリット板３の中心孔３ｂ周辺の画像が目視できるようになっている。さらに、画像には、直交する基準線８ａが設けられていて、交点を回転軸５の中心Ｏに一致させている。
【００２３】
原点位置とセンタリングの調整を行うときは、回転軸５に対して回転スリット板３の中心孔３ｂが遊嵌されているので、回転スリット板３を左右上下や斜め方向に移動する。当初は、図５（Ａ）に示すように、回転軸用原点マーク１１、１１に対してスリット板用原点マーク１０、１０が離間しているために、スリット板用原点マーク１０、１０の中心方向に向かう仮想延長線の交点Ｃは、回転軸５の軸心Ｏから離間している。この状態から、回転スリット板３を調整治具８の基準線８ａに、２個所のスリット板用原点マーク１０、１０が重なるように移動させる。この結果、図５（Ｂ）に示すように、スリット板用原点マーク１０、１０の中心方向に向かう仮想延長線と回転軸用原点マーク１１、１１とが一致して、回転軸５に対する回転スリット板３の原点位置とセンタリングが高精度に位置決めされる。
【００２４】
つまり、２個所のスリット板用原点マーク１０、１０の仮想延長線と、２個所の回転軸用原点マーク１１、１１とを一致させた場合のみ原点位置とセンタリングの両者を一致させることができる。しかし、一方のスリット板用原点マーク１０がずれたときには、原点位置を一致させることができても、センタリングを一致させることはできない。なお、２個所のスリット板用原点マーク１０、１０の仮想延長線と、２個所の回転軸用原点マーク１１、１１とが一致するように、調整治具８を用いることなく、目視によって調整しても良い。
【００２５】
以上のように、回転軸５に対して回転スリット板３を位置決めした後に、回転スリット板３の中心孔３ｂ周縁と回転軸５の間を接着材によって固定することにより、取り付け作業が完了する。
【実施例２】
【００２６】
図６は、本発明の第２の実施例を示す平面図である。この第２の実施例において前述した第１の実施例と相違する点は、スリット板用原点マーク１２、１２と回転軸用原点マーク１３、１３の開角度θを１２０度に設定したことである。前述したように、回転軸５に対して回転スリット板３の原点位置とセンタリングを高精度に位置決めして取り付けるためには、スリット板用原点マーク１２、１２の仮想延長線と回転軸用原点マーク１３、１３とを一致させるように調整すれば良い。このとき、２個のスリット板用原点マーク１２、１２の仮想延長線の交点Ｃは、回転軸５の軸心Ｏと一致する。このように、スリット板用原点マーク１２、１２と回転軸用原点マーク１３、１３の開角度θを１２０度に設定した場合であっても、第１の実施例と同様に回転軸５に対して回転スリット板３の原点位置とセンタリングを高精度に位置決めして取り付けることができる。
【００２７】
従って、スリット板用原点マークと回転軸用原点マークの開角度は任意に設定することができる。しかし、開角度が１０度以下、または、１７０度以上の場合は、仮想延長線の交点Ｃが不明確になるために、９０度前後に設定することが望ましい。なお、図６においては、回転軸用原点マーク１３、１３を中心から放射方向に延びる細線によって形成している。回転スリット板３を高精度に位置決めするには、回転軸用原点マーク１３、１３も目視可能な程度に細く形成することが望ましい。
【実施例３】
【００２８】
図７（Ａ）（Ｂ）は、本発明の第３の実施例を示す平面図である。この第３の実施例において前述した第１の実施例と相違する点は、回転軸５の他端側端面に、１個所の回転軸用原点マーク１４と、軸中心を示す軸心マーク１５を設けたことである。第３の実施例によって原点位置とセンタリングの調整を行うとき、当初は、図７（Ａ）に示すように、回転軸用原点マーク１４および軸心マーク１５に対してスリット板用原点マーク１０、１０が離間しているために、スリット板用原点マーク１０、１０の中心方向に向かう仮想延長線の交点Ｃは、軸心マーク１５から離間している。この状態から、回転スリット板３を移動して、図７（Ｂ）に示すように、スリット板用原点マーク１０、１０の仮想延長線が回転軸用原点マーク１４および軸心マーク１５に一致させる。この結果、回転軸５に対する回転スリット板３の原点位置とセンタリングが高精度に位置決めされる。
【００２９】
この第３の実施例においても、２個所のスリット板用原点マーク１０、１０の仮想延長線と、回転軸５の回転軸用原点マーク１４および軸心マーク１５を一致させた場合のみ原点位置とセンタリングの両者を一致させることができる。しかし、一方のスリット板用原点マーク１０がずれたときには、原点位置を一致させることができても、センタリングを一致させることはできないことは、前述した第１の実施例と同様である。
【実施例４】
【００３０】
図８は、回転軸５に設ける回転軸用原点マークの変形例を示す斜視図である。前述した各実施例においては、回転軸用原点マーク等を例えば印刷または化学的エッチング等によって形成されている。図８に示す回転軸用原点マーク１６、１６は、機械的に形成したものである。すなわち、ナイフエッジ状のようなパンチ（図示しない）を回転軸５の周縁角部に押圧することによって、楔状の回転軸用原点マーク１６、１６が形成される。
【００３１】
このように楔状の回転軸用原点マーク１６、１６を形成することにより、楔部分の頂点が原点位置を正確に表すので、スリット板用原点マーク１０、１０の仮想延長線を回転軸用原点マーク１６、１６の頂点に一致させることによって、回転スリット板３を回転軸５に対して高精度に位置決めして取り付けることができる。
【００３２】
前述した各実施例において、スリット板用原点マークと回転軸用原点マーク等を各々２個所設けたが、３個所以上の複数個所に設けても良い。また、両マークの形状は、前述した実施例以外に他の形状に変更しても良い。さらに、各図において、回転スリット板に形成した中心孔３ｂの内径を、便宜上、回転軸の外径よりも大幅に大きく図示したが、実質的には、これらの径の差が１ｍｍ以下であっても良い。さらにまた、回転軸と回転スリット板との取り付け手段としては、接着以外に機械的な周知の固定手段に変更しても良く、前述した実施例に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲で変形可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、絶対的な回転角を検出するアブソリュート型、または、相対的な回転角を検出するインクリメンタル型の光学式ロータリエンコーダに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明にかかるロータリエンコーダの第１の実施例を示す平面図である。
【図２】本発明にかかるロータリエンコーダの原理的な構成を示す斜視図である。
【図３】本発明にかかるロータリエンコーダの実体的な構造を示す側面図である。
【図４】本発明にかかるロータリエンコーダの原点位置およびセンタリングを調整する手段を示す説明図である。
【図５】（Ａ）（Ｂ）は、原点位置およびセンタリングの調整状態を示す説明図である。
【図６】本発明にかかるロータリエンコーダの第２の実施例を示す平面図である。
【図７】（Ａ）（Ｂ）は、本発明にかかるロータリエンコーダにおける第３の実施例による原点位置およびセンタリングの調整状態を示す説明図である。
【図８】本発明にかかるロータリエンコーダの第４の実施例を示し、回転軸用原点マークの変形例を示す斜視図である。
【図９】（Ａ）（Ｂ）は、回転軸と回転スリット板との位置決め手段を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
３        回転スリット板
３ａ      スリット
３ｂ      中心孔
５        回転軸
５ａ      フランジ部
５ｂ      連結部
７        固定支持突起
８        可動部材
９        支持アーム
１０      スリット板用原点マーク
１１      回転軸用原点マーク
１５      軸心マーク
Ｏ        軸心
Ｃ        仮想延長線の交点
【図１】
2005201644.tif 000003
【図２】
2005201644.tif 000004
【図３】
2005201644.tif 000005
【図４】
2005201644.tif 000006
【図５】
2005201644.tif 000007
【図６】
2005201644.tif 000008
【図７】
2005201644.tif 000009
【図８】
2005201644.tif 000010
【図９】
2005201644.tif 000011