(57)【要約】【課題】内部の空気が攪拌されて熱を持った回路基板周辺の空気を循環でき、粉塵による検出精度の劣化を防止でき、回転時の応力によって回転符号板が面振れや変形を起こして検出精度を悪化させることを防止できるロータリエンコーダおよびロータリエンコーダ付モータを提供する。【解決手段】回転符号板への送風を行う送風手段であって、回転符号板から離間した位置にあって回転軸によって回転される送風手段を有する。【選択図】図１
2013003121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動体に連結する回転軸と、
前記回転軸に同軸に取付けられる取付け部材と、
前記取付け部材に取付けられ、回転検出用符号パターンが設けられた回転符号板と、
前記回転検出用符号パターンを検出するセンサを有し、回転情報を検出するロータリーエンコーダにおいて、
前記回転符号板への送風を行う送風手段であって、前記回転符号板から離間した位置にあって前記回転軸によって回転される送風手段を有することを特徴とするロータリーエンコーダ。
【請求項２】
前記送風手段は、前記取付け部材に設けられることを特徴とする請求項１に記載のロータリーエンコーダ。
【請求項３】
前記送風手段は、前記回転軸に設けられることを特徴とする請求項１に記載のロータリーエンコーダ。
【請求項４】
前記送風手段は、前記回転符号板への送風面が前記回転符号板が配置される面に交差するように半径方向に配置されるフィンであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のロータリーエンコーダ。
【請求項５】
前記送風手段が、前記回転符号板が配置される面を挟んで両側に設けられることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のロータリーエンコーダ。
【請求項６】
前記送風手段が、前記回転符号板が配置される面を挟んで対向するように設けられることを特徴とする請求項５に記載のロータリーエンコーダ。
【請求項７】
前記回転検出用符号パターンが前記回転符号板の周縁部に設けられることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のロータリーエンコーダ。
【請求項８】
前記回転検出用符号パターンがスリットからなり、前記センサが光透過型であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のロータリーエンコーダ。
【請求項９】
前記回転検出用符号パターンがスリットからなり、前記センサが光反射型であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のロータリーエンコーダ。
【請求項１０】
前記回転符号板への塵埃の侵入を遮断するカバーを設けることなく、前記回転符号板が露出されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のロータリーエンコーダ。
【請求項１１】
前記回転情報は、回転角度、回転位置、回転速度、回転加速度のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のロータリーエンコーダ。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のロータリーエンコーダを備え、前記回転駆動体がモータであることを特徴とするロータリーエンコーダ付モータ。
【請求項１３】
前記ロータリーエンコーダが前記モータに内蔵されていることを特徴とする請求項１２に記載のロータリーエンコーダ付モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリーエンコーダおよびロータリーエンコーダ付モータに関し、特に光学式のロータリーエンコーダを用いたものに適する。
【背景技術】
【０００２】
光学式のロータリーエンコーダは、回転運動を行なう物体の回転角度や回転方向の位置・速度などを検出するために広範に使用されており、工作機器、ＦＡ機器およびＯＡ機器等の駆動を制御するのに用いられる。
【０００３】
特許文献１に示される光学式ロータリーエンコーダについて、側断面図を図３に示す。図３において、４６は発光素子４６ａと受光素子４６ｂを対向配置しモジュール化した光学センサ、４４は回転符号板、４５は前記回転符号板４４の周縁部に多数設けられた回転被検出部である。４７は回路基板、４８はＩＣやコンデンサといった電気素子、５５はエンコーダカバー、５３はロータリーエンコーダ装置の基台、５４は軸受け、４１は回転軸、４２は回転符号板４４を回転軸４１に取付けるための回転符号板取付け部材である。
【０００４】
光学式のロータリーエンコーダは、入力軸である回転軸４１を回すことによって、回転符号板取付け部材４２を介し、回転符号板４４が同期的に回転する。そして、回転符号板４４の周縁部には、回転方向の検出パターンとして多数のスリットが設けられた回転被検出部４５を挟む位置に、発光素子４６ａと記受光素子４６ｂを対向配置してモジュール化された光学センサ４６を配置する。このようにして、回転被検出部４５のスリット有無による透過光量の変化を検出することで、回転軸４１の回転に伴って回転角に応じたパルス列を出力できるようにしている。
【０００５】
回転運動を行なう物体の回転角度や回転方向の位置・速度などの検出を高精度で行なうためには、回転符号板４４の回転被検出部４５の精度が重要となる。そのため、一般に回転符号板４４は、金属薄板をエッチング処理にて製作され、厚さが５０〜１００ミクロン程度の極めて薄いものとなる。この極めて薄い前記回転符号板４４を、回転軸４１に同軸良く固定する為に、回転符号板取付け部材４２が用いられている。
【０００６】
光学式ロータリーエンコーダは、その構造上、粉塵などが光学センサ４６に付着すると検出エラーを起こしてしまう為、周囲に粉塵など発生もしくは侵入しやすい場合、周囲と遮断するためエンコーダカバーにて密閉している。
【０００７】
図３は、光の透過を利用した透過型の例で、回転被検出部４５の上方に４６ａ、下方に４６ｂを設けている。なお、反射型として、回転被検出部４５に光反射パターンと光吸収パターンが同一面に設けられ、両パターンが設けられた面側に発光素子・受光素子を対峙配置することにより、反射光量の変化を検出するものもある。図４は、回転符号板４４として特許文献２における回転符号板を例示するもので、(Ａ)は正面図、(Ｂ)は側面図である。図４において、４４は回転符号板、４５は回転符号板４４の周縁部に多数設けられた回転被検出部、４３はラジアルファンとしての役割を担うフィンである。
【０００８】
フィン４３は、図４(Ａ)に示すように、回転符号板４４を切り欠いて折り曲げてラジアルファン(軸直角ファン)にしたものであるが、そのラジアルファンは回転符号板４４と別部品で製作し、回転符号板４４に貼り付けて使用する場合もある。特許文献２において、回転符号板４４を切り欠いて折り曲げる場合、図４（Ａ）に示されるように、回転方向に沿って回転符号板４４の一方側、次に他方側と交互に折り曲げられている。
【０００９】
回転符号板４４の回転に伴って、前記フィン４３により発生された風が、回転符号板４４の半径方向（回転軸方向および回転方向に交差する方向）に送風され、回転被検出部４５の表面又は近辺の粉塵を吹き飛ばし、粉塵による光源遮断を防止することができる。更に、磨耗粉の発生するブレーキ等との間の遮断板を使用することなく、安価に光源遮断防止ができる。
【００１０】
又、特許文献３では、ロータリーエンコーダの回転符号板に影響を与えないように、回転符号板の中央貫通部を介してエアポンプから回転軸方向の送風を与え、これをロータリーエンコーダを含む回転体の回転駆動力として利用する装置が開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平７−２９８５５５号公報
【特許文献２】特開平１０−２２５０６４号公報
【特許文献３】特開２００７−３１５８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１の光学式ロータリーエンコーダは、エンコーダカバーによって密閉されているため、回路基板上のＩＣや光学センサ等による発熱や、これに加えてモータ等の回転体から熱が回転軸を介した伝導により、エンコーダカバー内の温度を上昇させる。また、基板上のＩＣ等による発熱は、この部品の近傍に停滞し、これによって基板上の部品の温度が動作制限温度を超えるという問題がある。
【００１３】
特許文献２では、金属薄板回転符号板が直接風圧を受け、回転時に応力による面振れや変形が発生しやすく、検出精度が極めて低くなるという問題がある。
【００１４】
本発明は、これら問題を解決し、回転符号板が面振れや変形を起こして検出精度を低下させるということを防止でき、発熱および／または塵埃の問題を解決して信頼性に優れたロータリーエンコーダおよびロータリーエンコーダ付モータ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】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明に係わるロータリーエンコーダの代表的な構成は、回転駆動体に連結する回転軸と、前記回転軸に同軸に取付けられる取付け部材と、前記取付け部材に取付けられ、回転検出用符号パターンが設けられた回転符号板と、前記回転検出用符号パターンを検出するセンサを有し、回転情報を検出するロータリーエンコーダにおいて、前記回転符号板への送風を行う送風手段であって、前記回転符号板から離間した位置にあって前記回転軸によって回転される送風手段を有することを特徴とする。
【００１６】
なお、上記ロータリーエンコーダを備え、上記回転駆動体がモータであるロータリーエンコーダ付モータも本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、送風手段が回転符号板と離間することで、回転時の応力によって回転符号板が面振れや変形を起こして検出精度を低下させるということを防止できる。また、以下の１）および／または２）の効果を有する。
【００１８】
１）回転符号板取付け部材に送風機能が備わることで、ロータリーエンコーダ内部の空気が攪拌され、熱を持った回路基板周辺の空気を循環でき、発熱の影響を低減することができる。
【００１９】
２）発生した風で、センサの表面又は近辺の粉塵を吹き飛ばし、粉塵による検出精度の劣化を防止でき、塵埃の侵入を遮断するカバーを使用することなく、低コスト化を図ることができる。同様に、塵埃が発生するモータと分離することなく、モータケース内に内蔵することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光学式ロータリーエンコーダの構造図で、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）は正面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る光学式ロータリーエンコーダを内蔵するブラシ付モータの構造図である。
【図３】従来例１の光学透過式ロータリーエンコーダの構造図である。
【図４】従来例２の回転符号板の構造図で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００２２】
《第１の実施形態》
（ロータリーエンコーダ）
図１に、本実施形態に係る光学式ロータリーエンコーダの構造図を示す。本実施形態に係る光学式ロータリエンコーダは、周縁部に回転検出用符号パターンとして多数のスリットが設けられた回転被検出部５を備える回転符号板４を回転駆動体に連結する回転軸１に同軸良く固定する為に、回転符号板取付け部材２を用いる。そして、回転符号板取付け部材２の外周から半径方向に回転被検出部５近傍へ延びるフィン３が、回転符号板が配置される面を挟んで両側に、且つ対向（一方側と他方側で同じ回転方向位置）するように形成されている。これにより、回転符号板４の変形（回転軸方向および回転軸方向に直交する方向）は極力抑えられる。
【００２３】
フィン３は、回転符号板への送風面が回転符号板が配置される面に交差するように配置（直交配置または回転方向或いは逆方向にかぶせる様に斜設）される。ここで、フィン３は回転時に風圧による変形がある為、回転符号板４と接触しないよう回転符号板４から離間させて配置される。即ち、回転符号板４に対し、隙間を設けることで、回転符号板４が変形されないようにする。
【００２４】
これにより、回転軸１の回転時、即ち回転符号板取付け部材２の回転時には、回転被検出部５及び光学センサ６近傍に気流が発生する。この気流によって、周囲の空気が攪拌されて基板７周辺の熱を持った空気を循環させることができ、更に回転被検出部５及び光学センサ６への粉塵付着を防止することができる。この結果、ファン等の冷却装置や、粉塵の侵入を遮断するカバーを新規に追加することなく、信頼性の高いロータリーエンコーダを安価に得ることができる。即ち、回転符号板４への塵埃の侵入を遮断するカバーを設けることなく、回転符号板４が露出される形態とすることができる。
【００２５】
（検出される回転情報）
本願発明において、ロータリーエンコーダで検出される回転情報は、回転角度、回転位置、回転速度、回転加速度のいずれかである。
【００２６】
《第２の実施形態》
（ロータリーエンコーダ付モータ）
図２は、本実施形態に係る光学式ロータリーエンコーダを内蔵するブラシ付モータの構造図である。本実施形態は、第１の実施形態の光学式ロータリーエンコーダをブラシ付モータ２９に内蔵したもので、回転軸２１に回転符号板取付け部材２２を介して回転符号板２４を固定し、モータケース３０に光学センサ２６を固定することで内蔵している。
【００２７】
ブラシ付モータ２９は、整流子３１に摺接しながら電気を供給するブラシ３２が備えられており、駆動に伴い磨耗粉が発生する。しかしながら、第１の実施形態で説明したように回転符号板取付け部材２２の外周から半径方向に延びるフィン２３が形成されているため、回転被検出部２５及び光学センサ２６へのブラシ磨耗粉の付着を防止することができる。
【００２８】
（変形例１）
以上、送風手段としてのフィンの取付け位置に関し、回転符号板から離間するように回転符号板取付け部材に設けることを述べたが、フィンを回転符号板から離間するように回転軸に設けても良い。
【００２９】
（変形例２）
また、送風手段としてのフィンを、回転符号板が配置される面を挟んで両側に形成されている実施形態を述べたが、いずれか一方側のみに形成されるものでも良い。また、送風手段としてのフィンを、回転方向に多数設ける実施形態を述べたが、２個（１８０度毎）、４個（９０度毎）、８個（４５度毎）と離散的に設ける、あるいは１個のみ設けるものても良い。
【００３０】
（変形例３）
また送風手段に関しては、回転軸によって回転されるフィン部材に限らず、空気を供給するように回転軸によって回転されるエアポンプ等であっても良い。
【００３１】
（変形例４）
また、送風方向に関し、フィンを半径方向に設けて回転符号板の半径方向に送風がなされることを述べたが、本発明はこれに限らず、フィンを回転方向に設けて回転方向に送風されるものでも良い。また、送風路を回転軸方向に設けて回転軸方向に送風されるものでも良い。
【００３２】
（変形例５）
ロータリーエンコーダとして、回転符号板への塵埃の侵入を遮断するカバーを設けることなく、回転符号板が露出される実施形態を述べたが、カバーを設けることもできる。この場合、送風手段によって発熱の問題が低減されることとなる。
【００３３】
（変形例６）
また、ロータリーエンコーダの種類に関しては、光学式のロータリーエンコーダに限らず、磁気式などのロータリーエンコーダであっても良い。即ち、光センサを用いるものに限らず、磁気センサなどを用いるものであっても良い。なお、光センサとしては光透過型のセンサに限らず、光反射型のセンサであっても良い。
【符号の説明】
【００３４】
１、２１、４１・・回転軸、２、２２、４２・・回転符号板取付け部材、３、２３、４３・・フィン、４、２４、４４・・回転符号板、５、２５、４５・・回転被検出部、６、２６、４６・・光学センサ、４６ａ・・発光素子、４６ｂ・・受光素子
【図１】
2013003121.tif 000003
【図２】
2013003121.tif 000004
【図３】
2013003121.tif 000005
【図４】
2013003121.tif 000006