(57)【要約】【課題】回転側スリットと固定側スリットおよびこれを検出する発光素子と受光素子の位置合わせを正確、かつ、容易に行って簡単に組み立てることができる光学式ロータリーエンコーダの提供。【解決手段】回転円筒体３７が挿通される円孔１８を有するハウジング１２と、回転側スリット３３を備えて回転円筒体３７に固定される回転ディスク３２と、固定配置される円形回路基板４２とで構成され、ハウジング１２は、円孔１８の円心位置を基準に設定される所定位置に植設された位置合せピン１９と、回転側スリット３３との対面位置に固定側スリット２４が位置するように位置合せピン１９を介して定置された固定スリット板２３と、該固定スリット板２３の下方に配置された発光素子２１とを備え、円形回路基板４２には、ハウジング１２が有する位置決め溝１６との嵌合時に、発光素子２１に受光素子４５を略正対させるための嵌合突片４４を具備させた。【選択図】図１
2009258002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転ディスクに回転側スリットを設け、該回転側スリットを透過または反射した発光素子からの光を受光素子で受光することにより、前記回転ディスクの回転速度、回転位置を検出する光学式ロータリーエンコーダにおいて、
その全体は、軸受を介在させた回転円筒体を挿通させるための円孔を軸方向での中央位置に有してなるハウジングと、回転側スリットを外周方向に備えて前記円孔の円心位置とその円心位置を一致させた回転ディスク挿通孔を介して前記回転円筒体に回転自在に固定される回転ディスクと、前記円孔の円心位置とその円心位置を一致させた遊挿孔を介して前記回転ディスク上方の前記回転円筒体周りに配置して前記ハウジング側にクリアランスを介在せさせて固定配置される円形回路基板とで少なくとも構成され、
前記ハウジングは、前記円孔の円心位置を基準に定まる所定の座標位置に植設された一対の位置合せピンと、回転ディスクの前記回転側スリット側との対面位置に固定側スリットが位置するように前記位置合せピンを介して定置された固定スリット板と、該固定スリット板の下方に配置された発光素子とを備え、
前記軸受は、前記回転円筒体の軸心位置の回転ぶれを抑制するために相互間にスペーサを介在させた少なくとも２段重ねにして配置し、
前記回転ディスクは、前記回転ディスク挿通孔を仕切る内周縁から等間隔に突設された３個以上の可撓舌片を備えて寸法公差に基づく前記挿通孔の円心位置の微調整を行うように形成され、
前記円形回路基板は、前記ハウジングに設けられた位置決め溝との嵌合時に、前記発光素子との対面側に備える受光素子を前記発光素子に略正対させるために前記クリアランスとの関係で位置規制する嵌合突片を備えることを特徴とする光学式ロータリーエンコーダ。
【請求項２】
前記発光素子は、前記円孔の円心位置を基準に定まる所定の座標位置に設けた穴部内に位置決めして収容配置した請求項１に記載の光学式ロータリーエンコーダ。
【請求項３】
前記円形回路基板は、ハウジングの前記位置決め溝の内側に位置して前記円孔の円心位置を基準に定まる所定の座標位置の円周方向に設けられた段差部における垂直面にその円周端面が接触するように位置決めして嵌着配置した請求項１または２に記載の光学式ロータリーエンコーダ。
【請求項４】
前記回転ディスクは、各可撓舌片の対向近傍位置に該可撓舌片の可撓変形を容易化するための溝孔を備える請求項１ないし３のいずれかに記載の光学式ロータリーエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転ディスクが備える回転側スリットとハウジング側に位置固定される固定スリット板が備える固定側スリットとを正確に位置合わせして簡単に組み立てることができる光学式ロータリーエンコーダに関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
モータ等の回転軸体に装着してその回転角度などを検出するために使用される光学式ロータリーエンコーダは、例えば下記特許文献１に開示されているように、発光素子と、コードパターンである回転側スリットが形成された回転ディスクと、固定側スリットが形成された固定スリット板と、発光素子からの光を受ける受光素子とを主たる構成部材として一般に形成されている。
【特許文献１】特開平１１−１８３２０１号公報
【０００３】
図５と図６とは、上記特許文献１を含む従来からある光学式ロータリーエンコーダの具体例を示す説明図であり、そのうちの図５は、一部を省略した全体の分解斜視図を、図６は、図５に示す例につきカバーと回路基板とを外した状態での組み立て後の平面図をそれぞれ示す。
【０００４】
これらの図によれば、光学式ロータリーエンコーダ１０１の全体は、図示しないモータ等の回転軸と連結されて従動回転する回転筒部１０３を中心部に備え、その周囲側に固定スリット板１０５を備える回転角検出部１０４が位置固定されるハウジング１０２と、多相コードパターンとしての回転側スリット１１７を回転平面方向に備えて回転筒部１０３側に回転ディスク用押え板１１３を介して一体的に連結される回転ディスク１１５と、発光素子１１９を備える円形回路基板１２０と、回転ディスク１１５と、これらともどもハウジング１０２側を覆うカバー１２２とで形成されている。
【０００５】
このうち、回転角検出部１０４を構成している固定スリット板１０５は、遮光層で覆われた透明ガラス基材上に例えばエッチング手法（マスキング等）により遮光層を除去して形成される透光窓としての所定の固定側スリット１０６を備えている。
【０００６】
また、回転ディスク１１５は、遮光層１１６で覆われた透明ガラス基材上にエッチング手法（マスキング等）で遮光層１１６を除去して形成される透光窓としての回転側スリット１１７を備えており、該回転側スリット１１７と図示しない発光素子と受光素子とを介して回転角信号を検出するようになっている。
【０００７】
また、回転角検出部１０４は、固定スリット板１０５の固定側スリット１０６の位置を、回転ディスク１１５にあって対応する位置関係にある回転側スリット１１７の位置と正確に位置合わせした上でハウジング１０２に位置固定して定置する必要がある。さらに、円形回路基板１２０を固定するためには、通孔１２０ａを挿通させた雄ねじ１２１をハウジング１０２側に立設されている雌ねじ付きシャフト１０８に螺合する必要があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、図５および図６に示す従来タイプの光学式ロータリーエンコーダ１０１は、回転角検出部１０４における固定スリット板１０５の固定側スリット１０６の位置を、回転ディスク１１５側の対応する位置関係にある回転側スリット１１７の位置と正確に位置合わせした上で位置固定する必要があり、そのための高価な専用治具が必要になったり、位置調整に熟練を要するなど、作業的に煩雑で製造コスト増をも招いてしまう不都合があった。また、円形回路基板１２０が備える発光素子１１９は、ハウジング１０２側の受光素子１０７に略正対させるための位置調整が必要になるため、作業的に煩雑になる不具合もあった。
【０００９】
本発明は、従来からある光学式ロータリーエンコーダにみられた組立上の上記課題に鑑み、回転ディスクが備える回転側スリットとハウジング側に位置固定される固定スリット板が備える固定側スリットとの位置合わせを正確、かつ、容易に行えて、未熟練者でも簡単に組み立てることができる光学式ロータリーエンコーダを提供することに目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成すべくなされたものであり、回転ディスクに回転側スリットを設け、該回転側スリットを透過または反射した発光素子からの光を受光素子で受光することにより、前記回転ディスクの回転速度、回転位置を検出する光学式ロータリーエンコーダにおいて、その全体は、軸受を介在させた回転円筒体を挿通させるための円孔を軸方向での中央位置に有してなるハウジングと、回転側スリットを外周方向に備えて前記円孔の円心位置とその円心位置を一致させた回転ディスク挿通孔を介して前記回転円筒体に回転自在に固定される回転ディスクと、前記円孔の円心位置とその円心位置を一致させた遊挿孔を介して前記回転ディスク上方の前記回転円筒体周りに配置して前記ハウジング側にクリアランスを介在せさせて固定配置される円形回路基板とで少なくとも構成され、前記ハウジングは、前記円孔の円心位置を基準に定まる所定の座標位置に植設された一対の位置合せピンと、回転ディスクの前記回転側スリット側との対面位置に固定側スリットが位置するように前記位置合せピンを介して定置された固定スリット板と、該固定スリット板の下方に配置された発光素子とを備え、前記軸受は、前記回転円筒体の軸心位置の回転ぶれを抑制するために相互間にスペーサを介在させた少なくとも２段重ねにして配置し、前記回転ディスクは、前記回転ディスク挿通孔を仕切る内周縁から等間隔に突設された３個以上の可撓舌片を備えて寸法公差に基づく前記挿通孔の円心位置の微調整を行うように形成され、前記円形回路基板は、前記ハウジングに設けられた位置決め溝との嵌合時に、前記発光素子との対面側に備える受光素子を前記発光素子に略正対させるために前記クリアランスとの関係で位置規制する嵌合突片を備えることを最も主要な特徴とする。
【００１１】
この場合、前記発光素子は、前記円孔の円心位置を基準に定まる所定の座標位置に設けた穴部内に位置決めして収容配置することができる。また、前記円形回路基板は、ハウジングの前記位置決め溝の内側に位置して前記円孔の円心位置を基準に定まる所定の座標位置の円周方向に設けられた段差部の垂直面にその円周端面が接触するように位置決めして嵌着配置することもできる。さらに、前記回転ディスクは、各可撓舌片の対向近傍位置に該可撓舌片の可撓変形を容易化するための溝孔を設けて形成するのが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、固定スリット板や円形回路基板を含む個々の構成部材は、そのいずれもがハウジングにおける円孔の円心位置を基準にして位置決めできるように形成されているので、熟練者による固定スリット板などの微妙な位置調整の必要をなくして、未熟練者であっても簡単に、かつ、正確に光学式ロータリーエンコーダを組み上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の一例についての分解斜視図を、図２は、図１に示す例についての組立て後の状態を示す縦断面図をそれぞれ示す。これらの図によれば、光学式ロータリーエンコーダ１１は、回転ディスク３２に回転側スリット３３を設け、該回転側スリット３３を透過または反射した発光素子２１からの光を受光素子４５で受光することにより、回転ディスク３２の回転速度、回転位置を検出できるようにして形成されている。
【００１４】
この場合、光学式ロータリーエンコーダ１１の全体は、軸受Ｂを介在させた回転円筒体３７を挿通させるための円孔１８を軸方向での中央位置に有してなるハウジング１２と、回転側スリット３３を外周方向に備えて円孔１８の円心位置とその円心位置を一致させた回転ディスク挿通孔３４を介して回転円筒体３７に回転自在に固定される回転ディスク３２と、円孔１８の円心位置とその円心位置を一致させた遊挿孔４６を介して回転ディスク３２上方の回転円筒体３７周りに配置してハウジング１２側にクリアランスを介在せさせて固定配置される円形回路基板４２と、ハウジング１２側に着脱自在に施蓋されるカバー５２とを備えて構成されている。
【００１５】
これらのうち、ハウジング１２は、座高の低い略円柱状を呈する本体部１３と、該本体部１３の外周側に突設された囲壁部１４と、該囲壁部１４内に位置する座面部１７とを備えて形成されている。なお、図中の符号２２は、カバー５２をハウジング１２側に施蓋した際にその開放端面５３と当接する当接段差部（インロー部）を示す。
【００１６】
この場合、囲壁部１４は、円形回路基板４２をその周縁部４３を介して載置すべく円形回路基板４２の略厚さ分だけ低くした段差部１５、具体的には垂直面１５ａと水平面１５ｂとからなる段差部１５をその内側に備えている。また、囲壁部１４は、円形回路基板４２がその外周方向に略１８０度間隔をおいて面方向に沿わせて延設した嵌合突片４４が嵌着される位置決め溝１６をその対応位置に備えている。
【００１７】
しかも、ハウジング１２は、その座面部１７の所定位置に植設された一対の位置合せピン１９，１９と、これら位置合せピン１９，１９を介して定置された固定スリット板２３と、該固定スリット板２３の下方に位置する座面部１７内に設けられた一対の穴部２０，２０内に各別に配置された一対の発光素子２１，２１とを備えている。
【００１８】
この場合、一対の位置合せピン１９，１９は、例えばＮＣ工作機械を用いるなどしてハウジング１２の円孔１８の円心位置を基準とし、該基準位置との関係で導き出されたハウジング１２の座面部１７における特定の座標位置に正確に植設されている。
【００１９】
一方、ステンレス材などの金属薄片やガラス板を基材として各相別に形成された固定スリット板２３は、これをハウジング１２の座面部１７に位置固定させた際に、ステンレス材などの金属薄片やガラス板を基材として形成された回転ディスク３２の回転側スリット３３に、発光素子２１を下方に配置させた状態のもとで固定側スリット２４を正確に対面させる必要がある。
【００２０】
このため、固定スリット板２３には、一対の位置合せピン１９，１９が各別に挿通される一対の挿入孔２５，２５が設けられており、該挿入孔２５に位置合せピン１９を各別に挿通させることで、回転ディスク３２の回転側スリット３３と対面する位置関係のもとで固定側スリット２４を正確に固定することができることになる。
【００２１】
また、発光素子２１は、ハウジング１２の円孔１８の円心位置を基準にして定まる所定の座標位置に設けられた穴部２０内に位置決めして収容配置されている。
【００２２】
回転円筒体３７を回転させるためにハウジング１２の円孔１８内に配置される軸受Ｂは、回転円筒体３７の軸心の回転ぶれを減少させるために相互間にスペーサＳを介在させて一体化されている複数段重ね、図示例では玉軸受を２段重ねにして配置されている。なお、図２中の符号２８は、軸受Ｂが上下に振れるのを減少させるためにハウジング１２側の突起部分を入り込ませるための溝部を示す。
【００２３】
また、軸受Ｂは、図２に示すように回転円筒体３７のフランジ部３７ａの下面にその上面を当接させた位置関係のもとで、回転円筒体３７に刻入されている雄ねじ３８にナット材３９を螺合して回転円筒体３７側に固定される。
【００２４】
さらに、回転ディスク３２は、ハウジング１２における円孔１８の円心位置を基準として定まる所定の座標位置に設けられた回転ディスク挿通孔３４を備えて形成されている。
【００２５】
しかも、該回転ディスク挿通孔３４を仕切る内周縁３４ａには、３個以上、図示例では計６個の微小な可撓舌片３５が等間隔に突設されている。該可撓舌片３５は、寸法公差に基づく回転ディスク挿通孔３４の円心位置を微調整できるように回転円筒体３７の外周面側に当接配置されることになる。
【００２６】
また、図示例によれば、回転ディスク３２における各可撓舌片３５との対面近傍位置には、溝孔３５ａが各別に形成されており、該溝孔３８を介して可撓舌片３５側の可撓変形を容易にしている。なお、回転ディスク３２がガラス板により形成されている場合には、回転ディスク挿通孔３４の内周縁３４ａに可撓金属片を重ね固着することで同様に回転ディスク挿通孔３４の円心位置を微調整することができる。
【００２７】
このようにして形成される回転ディスク３２は、回転ディスク挿通孔３４を介して回転円筒体３７のフランジ部３７ａ上に挿通配置されて位置固定されることになる。
【００２８】
円形回路基板４２は、略１８０度間隔をおいた外周４２ａ側から延設された２個以上の嵌合突片４４を備えている。この場合における嵌合突片４４とハウジング１２の囲壁部１４に設けられている位置決め溝１６との間の位置関係は、その嵌着時に円形回路基板４２が備える受光素子４５と固定側スリット２４の下方に位置する発光素子２１とが略正対するように、いずれもが円孔１８の円心位置を基準に位置規制することで設定されることになる。
【００２９】
しかも、円形回路基板４２は、ハウジング１２の位置決め溝１６の内側に位置して円孔１８の円心位置を基準にして定まる所定の座標位置の周方向に設けた段差部１５の垂直面１５ａに、その円周端面４２ａが接触するように位置決めして嵌着配置されている。この場合、円形回路基板４２は、ハウジング１２に設けられた位置決め溝１６との嵌合時に、発光素子２１との対面側に備える受光素子４５を発光素子２１に略正対させるために、クリアランスとの関係をみながら位置規制できることになる。
【００３０】
次に、このようにして構成されている光学式ロータリーエンコーダ１１の作用・効果をその組み立て手順とともに、以下に説明する。
【００３１】
まず、ハウジング１２の円孔１８内には、回転円筒体３７が図２に示すようにスパーサＳを介して２段重ねに配置されるベアリングＢに支持された回転円筒体３７が回転自在に挿通配置される。次いで、ハウジング１２の座面部１７の所定位置に設けられている穴部２０内に発光素子２１を配置した上で、既に正確に位置決めして植設されている位置合せピン１９を挿入口２５に挿通することで固定スリット板２３も正確に位置決めして配置される。
【００３２】
固定スリット板２３の配置を終えた後は、回転ディスク３２を回転ディスク挿通孔３４を介して回転円筒体３７に送り込み、求心作用のある可撓舌片３５で位置調整しながら回転円筒体３７のフランジ部３７ａ上に載置した上で、回転ディスク押え板３６で固定する。なお、回転円筒体３７自体は、図示しないモータ等を介して回転自在に配設されることになる。
【００３３】
回転ディスク３２の配置を終えた後は、遊挿孔４６を介して回転円筒体３７に遊挿し、円形回路基板４２の嵌合突片４４がハウジング１２の位置決め溝１６に嵌り合う位置関係のもとでハウジング１２側に円形回路基板４２を配置する。このとき、円形回路基板４２は、その円端面４２ａがハウジング１２の囲壁部１４がその内側に備える段差部１５における垂直面１５ａに相互間のクリアランスを介して直面し、周縁部４３が段差部１５における水平面１５ｂに支持されることになる。
【００３４】
つまり、円形回路基板４２は、ハウジング１２側が備える位置決め溝１６と嵌合する嵌合突片４４を備えているので、対応関係にある位置決め溝１６に嵌合突片４４を単に嵌合させることで、図４（ｂ）に示すようにハウジング１２側に円形回路基板４２を、クリアランスとの関係をみながら位置規制しながら正確に位置決めして嵌着することができることになる。なお、図４（ａ）に示す回転ディスク３２は、固定側スリット２４や円形回路基板４２に対し、図４（ｂ）中に一点鎖線で示す位置関係をとることになる。
【００３５】
このため、作業者は、上述した組み立て手順を踏むことで、ハウジング１２の円孔１８を介して回転筒体３７を挿入配置し、次に、座面部１７の穴部２０内に発光素子２１を配置し、位置合せピン１９を介して固定スリット板２３を配置することができる。また、回転ディスク３２は、ハウジング１２における円孔１８の円心位置を基準として定まる所定の座標位置にある回転ディスク挿通孔３４を介して回転筒体３７のフランジ部３７ａ上に簡単に挿通配置することができる。さらに、円形回路基板４２は、その嵌合突片４４を単に位置決め溝１６に嵌合させ、その円周端面４２ａを段差部１５の垂直面１５ａに密接させることで、ハウジング１２側に正確に位置決めして配置することができる。
【００３６】
したがって、光学式ロータリーエンコーダ１１は、図３に示すように発光素子２１と固定側スリット２４と回転側スリット３３と受光素子４５とを略正対させながら、未熟練者であっても簡単、かつ、正確に組み上げることができる。したがって、その組立工程中からは、熟練者による微妙な位置調整作業を排除することができるので、作業を簡素化して作業コストを大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一例についての分解斜視図。
【図２】図１に示す例についての組立て後の状態を示す縦断面図。
【図３】図１に示す例における発光素子と固定スリット板と回転ディスクと円形回路基板側の受光素子との配置関係を示す説明図。
【図４】回転ディスクと円形回路基板との平面視方向での配置関係を示す説明図であり、そのうちの（ａ）は回転ディスクの平面形状を、（ｂ）は発光素子と固定スリット板と回転ディスクと受光素子との位置関係をそれぞれ示す。
【図５】構成部材の一部を省略して示す従来例についての分解斜視図。
【図６】ハウジングに固定スリット板と回転ディスクとを設置した状態で示す従来例についての平面図。
【符号の説明】
【００３８】
１１  光学式ロータリーエンコーダ
１２  ハウジング
１３  本体部
１４  囲壁部
１５  段差部
１５ａ  垂直面
１５ｂ  水平面
１６  位置決め溝
１７  座面部
１８  円孔
１９  位置合せピン
２０  穴部
２１  発光素子
２２  当接段部
２３  固定スリット板
２４  固定側スリット
２５  挿入孔
２８  溝部
３２  回転ディスク
３３  回転側スリット
３４  回転ディスク挿通孔
３４ａ  内周縁
３５  可撓舌片
３５ａ  溝孔
３６  回転ディスク押え板
３７  回転円筒体
３７ａ  フランジ部
３８  雄ねじ部
３９  ナット材
４２  円形回路基板
４２ａ  円周端面
４３  周縁部
４４  嵌合突片
４５  受光素子
４６  遊挿孔
５２  カバー
５３  開放端面
Ｂ  軸受
Ｓ  スペーサ
【図１】
2009258002.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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