(57)【要約】【課題】簡単に構成できて小型化し易いエンコーダを提供する。【解決手段】検出用パターンを有して、ベース機器１１の回転部１３に取付けられた回転符号部２１と、検出用パターンを検出可能な検出部２５とを備えたエンコーダ１０であり、回転符号部２１と検出部２５とを覆うと共に、ベース機器１１の非回転部１５に固定可能な外装カバー２３を備え、検出部２５が検出した信号を処理する回路を備えた基板２７ａ、２７ｂが外装カバー２３に直接的又は間接的に固定され、この基板２７ａ、２７ｂに検出部２５が固定されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出用パターンを有し、ベース機器の回転部に取付けられた回転符号部と、前記検出用パターンを検出可能な検出部とを備えたエンコーダであって、
前記回転符号部と前記検出部とを覆うと共に、前記ベース機器の非回転部に固定可能な外装カバーを備え、
前記検出部が検出した信号を処理する回路を備えた基板が前記外装カバーに直接的又は間接的に固定され、該基板に前記検出部が固定されていることを特徴とするエンコーダ。
【請求項２】
前記外装カバーは、開口部を有して前記ベース機器に固定されるカバー本体と、前記開口部を閉塞する蓋体とを備え、前記カバー本体に前記開口部から挿入された前記基板を固定するための基板固定部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
前記検出部は、前記回転符号部に光を照射する発光部と、前記回転符号部により反射された光を受光する受光部とを備え、前記発光部及び受光部は、前記基板の前記回転符号部との対向面に固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
前記基板固定部は、前記基板の前記対向面を前記回転符号部と平行に載置可能に構成されていることを特徴とする請求項２及び３に記載のエンコーダ。
【請求項５】
前記カバー本体は、一方側で前記ベース機器に固定され、前記開口部は、他方側端部及び側部に連続して設けられ、前記側部に形成される前記開口部の前記一方側の縁部は、前記基板固定部の略側方に位置していることを特徴とする請求項２乃至４の何れか一つに記載のエンコーダ。  
【請求項６】
前記基板は、互いに電気的に接続された複数の分割基板からなり、前記基板固定部は、前記複数の分割基板を上下に重なる位置にそれぞれ固定可能な複数の分割固定部からなり、前記回転符号部に隣接する前記分割基板に前記検出部が固定されていることを特徴とする請求項２乃至５の何れか一つに記載のエンコーダ。
【請求項７】
前記複数の分割基板間は各分割基板に半田付けされた接続部材を介して接続され、
前記検出部が固定された前記分割基板を接着する前記接着剤に比べ、他の前記分割基板を接着する前記接着剤の硬化又は固化後の柔軟性が大きいことを特徴とする請求項６に記載のエンコーダ。
【請求項８】
前記検出部が固定された前記分割基板を接着する接着剤は、光硬化性樹脂からなることを特徴とする請求項７に記載のエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ベース機器に装着されてベース機器の回転部と非回転部との相対回転を検出するエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ等のベース機器に装着されてベース機器の回転部と非回転部との相対回転を検出するエンコーダが多数知られている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１では、光透過パターンを有する回転板を挟んで、発光素子及び受光素子の一方が取付けられたベース部材と、他方が取付けられた支持部材と、発光素子及び受光素子を作動させるための回路や検出された信号を処理する回路等が設けられてベース部材と支持部材とのそれぞれに設けられた複数の基板とを備え、ベース部材と支持部材との間が特定の構造で電気的に接続されて構成されている。このエンコーダでは、ベース機器の回転に従動して回転する回転板の光透過パターンを発光素子及び受光素子により検出することで、回転角度を検出することが可能である。
【０００４】
このエンコーダをモータ等のベース機器に装着するには、発光素子及び受光素子の一方と基板とが固定されたベース部材をベース機器の非回転部である筐体に取付け、回転板をモータ軸等の回転部に取付け、発光素子及び受光素子の他方と基板とが固定された支持部材をベース部材に取付け、検出部と回転板との間の位置合わせ等の各種の位置合わせを精度よく行うことで装着される。
【０００５】
このようなエンコーダでは、基板や、検出部、或いは回転板に、塵埃等が付着したり、水分などが付着すると、正常な回転量の検出動作が行えなくなる。そのため、ベース部材及び支持部材に固定可能な外装カバーやベース機器に装着可能な外装カバーにより、ベース部材及び支持部材の外側全体が、外部に露出されないように覆われており、これにより、正常な回転量の検出動作を長期間維持できるようにしている。
【特許文献１】特開２００３−３１５１０３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のエンコーダでは、ベース部材や支持部材の外側に外装カバーが配置されるため、その分、エンコーダの外形が大きくなり易い。特に、小型のベース機器に装着するために、エンコーダの小型化を図る場合、外装カバーを装着するためのスペースが必要な上、ベース機器、ベース部材、支持部材、基板などをそれぞれ小型化した状態で、外装カバーを装着するための固定手段や装着部位を設けなければならず、構成が複雑になり易くて、エンコーダを小型化することが容易でなかった。、
【０００７】
そこで、この発明は、簡単に構成できて小型化し易いエンコーダを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、この発明のエンコーダは、検出用パターンを有し、ベース機器の回転部に取付けられた回転符号部と、前記検出用パターンを検出可能な検出部とを備えたエンコーダであって、前記回転符号部と前記検出部とを覆うと共に、前記ベース機器の非回転部に固定可能な外装カバーを備え、前記検出部が検出した信号を処理する回路を備えた基板が前記外装カバーに直接的又は間接的に固定され、該基板に前記検出部が固定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明のエンコーダによれば、回転符号部と検出部とを覆うと共に、ベース機器の非回転部に固定可能な外装カバーを備え、検出部が検出した信号を処理する回路を備えた基板が外装カバーに固定されると共に、この基板に検出部が固定されているので、回転符号部と検出部とを覆う外装カバーを、基板及び検出部を支持するための手段として利用することができ、構成を簡単にできて小型化し易い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態について、図１乃至図５を用いて説明する。
【００１１】
この実施の形態のエンコーダ１０は、光学式のモジュラー型エンコーダであり、各種のベース機器に装着されて、ベース機器の回転部と非回転部との相対回転角度や相対回転数等の回転量を検出するものである。ここでは、モータ１１に装着されて、モータ軸１３とモータ筐体１５との回転量を検出する例について説明する。
【００１２】
エンコーダ１０は、図１及び図２に示すように、図示しない検出用パターンを有して、モータ１１のモータ軸１３に取付可能な回転符号部２１と、モータ１１のモータ筐体１５に固定可能な外装カバー２３と、外装カバー２３に固定された２枚の分割基板２７ａ、２７ｂと、回転符号部２１の回転角や回転数等の回転量を検出するように分割基板２７ａに固定された検出部２５とを備えている。
【００１３】
回転符号部２１は、モータ筐体１５側（以下、下側と称す。）にモータ軸１３に取付るための連結孔２９が設けられており、連結孔２９にモータ軸１３を挿入して、螺子止め、接着、嵌合等の適宜な方法で固定されている。回転符号部２１のモータ筐体１５とは反対側（以下、上側と称す。）の表面には、光学的な検出パターンが回転符号部２１の回転軸Ｌを中心に精度よく環状に設けられている。
【００１４】
外装カバー２３は、回転符号部２１及び検出部２５などを覆うことで、外観を向上すると共に、外部からの塵埃や水の侵入を阻止するための部材である。外装カバー２３は通気可能な間隙や開口を有していてもよいが、不可避の開口を除き、出来るだけ密閉性が高いものであれば、防塵性や防水性を向上できて好ましい。
【００１５】
この外装カバー２３は、図２及び図３に示すように、上側に開口部３１を有して下側でモータ１１のモータ筐体１５に固定されるカバー本体３３と、開口部３１を閉塞する蓋体３５とを備えている。
【００１６】
カバー本体３３は、回転符号部２１の回転軸Ｌに沿う略中空角筒状に樹脂等で一体に形成されており、内部に回転符号板２１及び分割基板２７ａ、２７ｂを収容する収容空間２８が設けられている。下側端部にはモータ筐体１５に形成された嵌合凸部１５ａに嵌合可能な嵌合部３３ａが形成されている。嵌合部３３ａに嵌合凸部１５ａを嵌合させた状態で、固定用孔３３ｂから図示しない螺子を嵌合凸部１５ａに螺合させることでモータ筐体１５に固定可能である。
【００１７】
カバー本体３３の上側の開口部３１は、外装カバー２３の上側の端部全体と、一対の対向する側部とに連続して形成されており、一対の側部の中間位置より上側全体が大きく開口可能である。開口部３１が大きく設けられることで、カバー本体３３の他の一対の対向する側部には突出片３３ｃが形成されている。
【００１８】
カバー本体３３には、分割基板２７ａ、２７ｂを固定するための基板固定部としての２つの分割固定部３７ａ、３７ｂが設けられている。分割固定部３７ａ、３７ｂは、突出片３３ｃが形成された一対の対向する側部に、カバー本体３３の内壁を階段状に内側に突出させて形成されており、平面視において、下側の分割固定部３７ａが上側の分割固定部３７ｂの内側に配置されている。そのため、分割固定部３７ａ、３７ｂに複数の分割基板２７ａ、２７ｂがそれぞれ固定されると、各分割基板２７ａ、２７ｂが上下に重なる位置に配置される。
【００１９】
最もモータ筐体１５側に配置されている分割固定部３７ａは、開口部３１の下側の縁部３１ａが略側方に位置するように設けられており、作業者が分割基板２７ａを分割固定部３７ａに容易に位置合わせして固定可能な位置となっている。ここでは、回転符号部２１の回転軸Ｌに沿う方向において、分割固定部３７ａが開口部３１の下側の縁部３１ａと同一の位置であっても、分割固定部３７ａが開口部３１の下側の縁部３１ａより上側の位置であってもよいが、分割固定部３７ａが開口部３１の下側の縁部３１ａより若干下側の位置となっている。このようにすれば、分割基板２７ａを分割固定部３７ａに載置する際に分割基板２７ａがカバー本体３３の内壁に案内されて載置し易くできるからである。
【００２０】
各分割固定部３７ａ、３７ｂは、それぞれ分割基板２７ａ、２７ｂの回転符号部２１側となる面を載置可能な平坦面を有している。この平坦面は、各分割基板２７ａ、２７ｂを載置した際、各分割基板２７ａ、２７ｂの回転符号部２１側の面が回転符号部２１の表面と平行になるように形成されている。
【００２１】
一方、外装カバー２３の蓋体３５は、開口部３１に対応するように、断面略コ字状に樹脂等により一体に形成されている。蓋体３５は、カバー本体３３の突出片３３ｃの固定用孔３３ｄから図示しない螺子を螺合させることでカバー本体３３に固定可能である。この蓋体３５により開口部３１を閉塞することで、収容空間２８の防塵性や防水性が確保できるようになっている。
【００２２】
分割基板２７ａ、２７ｂは、詳細な図示は省略しているが、検出部２５で検出された信号を処理する処理回路、検出部２５の作動回路、処理回路や作動回路と図示しない制御部等との間で各種の信号を伝達する伝達回路など、各種の回路が設けられると共に各種の電子機器が実装されたプリント基板からなる。
【００２３】
回転符号部２１に隣接する分割基板２７ａの回転符号部２１と対向する対向面には検出部２５が固定されている。最も上側に配置される分割基板２７ｂの上側面には、伝達用コネクタ３９が固定されている。伝達用コネクタ３９には、外部から蓋体３５の貫通孔３５ａを貫通して伝達ケーブル４１が接続されている。
【００２４】
各分割基板２７ａ、２７ｂの互いに対向する面の対向位置には、それぞれ接続部材としての接続用コネクタ４３が半田により固定されており、各分割基板２７ａ、２７ｂの回路と接続されている。接続用コネクタ４３は、各分割基板２７ａ、２７ｂをそれぞれ分割固定部３７ａ、３７ｂに固定することで接続可能となっており、互いに隣接する分割基板２７ａ、２７ｂ間は接続用コネクタ４３により電気的に接続されている。
【００２５】
分割基板２７ａに設けられた検出部２５は、図４に示すように、回転符号部２１の検出用パターンに光を照射する発光部４５と、検出用パターンにより反射された光を受光する受光部４７とを備えており、発光部４５と受光部４７とが同一の分割基板２７ａに固定されている。この検出部２５では、発光部４５からの光が回転符号部２１の検出用パターンで反射され、反射された光を受光部４７で受光することで、回転符号部２１の回転量が検出できるように構成されている。
【００２６】
このような分割基板２７ａ、２７ｂは、それぞれ分割固定部３７ａ、３７ｂの平坦面に載置された状態で、接着剤により接着して固定されている。回転符号部２１に隣接する分割基板２７ａを接着する接着剤と、他の分割基板２７ｂを接着する接着剤とは異なるものが好ましく、分割基板２７ｂを接着する接着剤は、分割基板２７ａを接着する接着剤に比べ、硬化又は固化後の柔軟性が大きいものとするのが好適である。このようにすれば、分割基板２７ａと分割基板２７ｂとの間に生じる僅かな位置ズレなどを柔軟性が大きい接着剤により吸収することができるからである。この柔軟性は、例えば剛性率により示される値が、検出部２５が設けられる分割基板２７ａを接着する接着剤と他の分割基板２７ａを接着する接着剤との間で後者が小さくなるような関係となるものが好適である。
【００２７】
具体的には、分割基板２７ｂを接着する接着剤としては、例えば、シリコーン系樹脂などからなる接着剤等が好ましく、分割基板２７ａを接着する接着剤としては、例えば、光硬化性を有する樹脂、エポキシ系樹脂などからなる接着剤等が好ましい。
【００２８】
特に、分割基板２７ａを固定する接着剤は光硬化性樹脂からなるものが好適である。分割基板２７ａには検出部２５が固定されているため、接着時に精度よく位置合わせして接着する必要がある。その際、光硬化性樹脂であれば、塗布後に分割基板２７ａを移動させ易いと同時に、位置合わせ後に光を照射して硬化させれば、強固に固定でき、精度良く位置合わせされた配置を維持し易いからである。
【００２９】
この実施の形態では、検出部２５が固定された分割基板２７ａを接着する接着剤として光硬化性樹脂を使用し、分割基板２７ｂを接着する接着剤としてシリコーン樹脂を使用している。
【００３０】
次に、このようなエンコーダ１０をモータ１１に装着する方法について説明する。
【００３１】
エンコーダ１０をモータ１１に装着するには、まず、回転符号部２１をモータ軸１３に取付ける。回転符号部２１の連結孔２９にモータ軸１３を連結することで、回転符号部２１の検出パターンが回転軸Ｌを中心に精度よく環状に配置されるため、回転符号部２１を連結状態でモータ軸１３に固定することで取付が終了する。
【００３２】
次いで、外装カバー２３のカバー本体３３をモータ筐体１５に取付ける。モータ筐体１５の嵌合凸部１５ａにカバー本体３３の嵌合部３３ａを嵌合させ、固定用孔３３ｂで螺子止めすることで固定し、モータ筐体１５に対してカバー本体３３が位置ズレしない程度に固定する。
【００３３】
次いで、図５に示すように、開口部３１から検出部２５が固定された分割基板２７ａを挿入し、カバー本体３３の最も回転符号部２１に近接する分割固定部３７ａに載置する。その際、分割基板２７ａと分割固定部３７ａとの当接部位に光硬化性接着剤を塗布する。この状態で、オシロスコープの波形等を用いて、検出部２５の位置を検出に適した位置となるように、分割固定部３７ａ上で微小に移動させて位置合わせする。そして、検出部２５が適切な位置に位置合わせされた後、その位置で保持し、開口部３１から光硬化性接着剤を塗布した部位に光を照射して硬化させ、分割基板２７ａを分割固定部３７ａに固定する。
【００３４】
このとき、回転符号部２１と検出部２５との高さ方向の相対位置は、分割固定部３７ａに分割基板２７ａを載置することで適切な高さとなっている。
【００３５】
次いで、開口部３１から他の分割基板２７ｂを挿入し、分割固定部３７ｂに載置すると共に、分割基板２７ａ、２７ｂに固定されている接続用コネクタ４３を接続する。この状態で、分割基板２７ｂと分割固定部３７ｂとの当接部位にシリコーン樹脂からなる接着剤を塗布して固定する。
【００３６】
その後、蓋体３５の貫通孔３５ａに伝達ケーブル４１を貫通させて、その先端と分割基板２７ｂとを伝達用コネクタ３９により接続した後、開口部３１を蓋体３５により閉塞して、蓋体３５をカバー本体３３に、固定用孔３３ｄで螺子止めすることで取付ける。これにより、回転符号部２１、分割基板２７ａ、２７ｂ、検出部２５を含む全てが外装カバー２３により覆われ、装着が完了する。
【００３７】
以上のようなエンコーダ１０によれば、回転符号部２１と検出部２５とを覆うと共に、モータ１１のモータ筐体１５に固定可能な外装カバー２３を備え、各種の回路を備えた分割基板２７ａ、２７ｂが外装カバー２３に固定されると共に、分割基板２７ａに検出部２５が固定されているので、回転符号部２１と検出部２５とを覆う外装カバー２３を、分割基板２７ａ、２７ｂと検出部２５とを所定位置に支持するための手段として利用することができる。そのため、分割基板２７ａ、２７ｂと検出部２５とを支持するための構成を外装カバー２３とは別に設ける必要がなく、構成を簡単にできて小型化し易い。
【００３８】
また、このエンコーダ１０では、外装カバー２３が開口部３１を有するカバー本体３３と、開口部３１を閉塞する蓋体３５とを備え、カバー本体３３に分割基板２７ａ、２７ｂを固定するための分割固定部３７ａ、３７ｂが設けられているので、分割基板２７ａ、２７ｂを開口部３１から挿入してカバー本体３３の分割固定部３７ａ、３７ｂに固定することができ、防塵性や防水性を有する外装カバー２３の内部であっても分割基板２７ａ、２７ｂを位置合わせして固定することが容易である。
【００３９】
更に、このエンコーダ１０では、検出部２５が発光部４５と受光部４７とを備え、これらの発光部４５及び受光部４７が分割基板２７ａの回転符号部２１との対向面に固定されているので、検出部２５を回転符号部２１の上側に纏めて配置でき、エンコーダ１０をより小型化し易い。
【００４０】
また、このエンコーダ１０では、分割固定部３７ａが分割基板２７ａの回転符号部２１との対向面を回転符号部２１と平行に載置可能に構成されているので、分割固定部３７ａに載置された分割基板２７ａを分割固定部３７ａに沿って移動させても、分割基板２７ａに固定された検出部２５と回転符号部２１との相対距離を一定に保つことができる。そのため、分割基板２７ａを分割固定部３７ａに固定する際、検出部２５の位置合わせ作業が容易で、回転符号部２１に対して精度よく検出部２５を配置して分割基板２７ａを固定することが容易である。
【００４１】
特に、カバー本体３３の開口部３１が、上側端部及び側部に連続して設けられて、その下側の縁部３１ａが分割固定部３７ａの略側方に位置しているので、開口部３１を分割固定部３７ａの上側から側方まで広く開口させ易い。そのため、検出部２５が固定された分割基板２７ａを分割固定部３７ａに位置合わせして固定する際、分割基板２７ａの位置合わせ作業が容易である。
【００４２】
更に、このエンコーダ１０では、複数の分割基板２７ａ、２７ｂが複数の分割固定部３７ａ、３７ｂに上下に重なるようにそれぞれ固定可能であるため、回転軸Ｌと交差する横方向の配置面積を少なく抑え易く、エンコーダ１０の横方向の小型化を図り易い。そのため、モータ１１の小型化に対応し易い。
【００４３】
ところで、このエンコーダ１０では、複数の分割基板２７ａ、２７ｂが外装カバー２３の異なる位置に接着されている。このような配置にすると、接着の硬化又は固化時には、接着剤の収縮や膨張に起因する応力が各分割基板２７ａ、２７ｂ毎にそれぞれ負荷される。また、使用時には、分割基板２７ａ、２７ｂや外装カバー２３の熱膨張や熱収縮等に起因する応力や、外装カバー２３に外部から受ける応力が各分割基板２７ａ、２７ｂ毎にそれぞれ負荷される。そのため、各分割基板２７ａ、２７ｂ毎に負荷される応力に差が生じると、複数の分割基板２７ａ、２７ｂ間の相対位置に微小なズレが生じ易い。そして、相対位置のズレが発生した場合には、各分割基板２７ａ、２７ｂを接続する接続用コネクタ４３を固定する半田付け部分に応力が集中して、半田付け部にクラックが生じることがある。
【００４４】
ところが、このエンコーダ１０では、検出部２５が固定された分割基板２７ａを接着する接着剤に比べ、他の分割基板２７ｂを接着する接着剤の硬化又は固化後の柔軟性が大きいので、分割基板２７ｂを接着する接着剤の柔軟性により、各分割基板２７ａ、２７ｂに受ける応力の差等を吸収することができる。そのため、接続用コネクタ４３を固定する半田付け部分に応力が集中し難く、半田付け部にクラックを生じ難くすることが可能である。
【００４５】
しかも、検出部２５が固定された分割基板２７ａを接着する接着剤が光硬化性樹脂からなるので、分割基板２７ａを分割固定部３７ａに固定する際には、分割固定部３７ａ、３７ｂに載置して接着剤を塗布した状態で、分割基板２７ａを分割固定部３７ａ上で容易に位置合わせすることができると同時に、位置合わせ後に確実に強固に固定することが可能である。そのため、分割基板２７ａの固定が容易である。
【００４６】
なお、上記実施の形態は、この発明の範囲内で適宜変更可能であり、例えば、上記では、２枚の分割基板２７ａ、２７ｂを用いた例について説明したが、検出部２５及び各種の回路が設けられた１枚の基板を使用する場合であってもこの発明を適用することは可能であり、３枚以上の分割基板を用いることも可能である。また、基板固定部として２つの分割固定部３７ａ、３７ｂを設けた例について説明したが、同様にその数や形状は適宜変更可能である。
【００４７】
更に、上記実施の形態では、分割基板２７ａ、２７ｂをそれぞれ外装カバー２３に直接的に固定した例について説明したが、各分割基板２７ａ、２７ｂは他の部材を介して間接的に外装カバー２３に固定することも可能である。例えば、外装カバー２３の内側面に別部材の基板固定部や分割固定部を装着し、これに基板或いは分割基板を固定することも可能である。
【００４８】
また、上記では、分割基板２７ａ、２７ｂを全て回転符号部２１の表面と平行に配置したが、特に限定されるものではなく、例えば、検出部２５が固定されて回転符号部２１に最も近接する分割基板２７ａだけを平行に配置し、他の分割基板２７ｂを異なる向きに配置することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明の実施の形態のエンコーダの斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態のエンコーダを示し、図１のＡ−Ａ断面を示す部分斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態の外装カバーを示す分解斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態の検出部を説明する図である。
【図５】この発明の実施の形態のエンコーダの装着手順を説明する図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  エンコーダ
１１  モータ
１３  モータ軸
１５  モータ筐体
２１  回転符号部
２３  外装カバー
２５  検出部
２７ａ、２７ｂ  分割基板
３１  開口部
３３  カバー本体
３５  蓋体
３７ａ、３７ｂ  分割固定部
４３  接続用コネクタ
４５  発光部
４７  受光部
【図１】
2009162542.tif 000003
【図２】
2009162542.tif 000004
【図３】
2009162542.tif 000005
【図４】
2009162542.tif 000006
【図５】
2009162542.tif 000007