(57)【要約】【課題】本発明は、小型化を図りつつ、軽快な操作感を得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】  ロータリエンコーダ１では、ハウジング１０内に収容されると共に、一端部Ａで板厚方向に突出した凸部７ｃと、途中で板厚方向に折り返された折り返し部７ａとを有する板バネ７と、シャフト２と一体的に回転すると共に、所定の回転角度毎に凸部７ｃが入り込む歯溝５ｅを有するロータ５とを備える。板バネ７は、折り返し部７ａを有しているので、狭い空間内に板バネ７を収納させつつ、板バネ７の全長を長くすることができる。その結果、ハウジング１０を小さくさせつつ、バネ定数を小さくすることができるので、ロータリエンコーダ１の小型化が図られ、凸部７ｃと歯溝５ｅとの接触圧力を小さくして、シャフト２の回転トルクの変化を緩やかにできる。回転トルクの緩やかな変化は、柔らかいクリック感すなわち軽快な操作感を可能にしている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングで支持されたシャフトと、前記シャフトの回転を検出する回転検出部とを有するロータリエンコーダにおいて、
前記ハウジング内に収容されると共に、一端部で板厚方向に突出した凸部と、途中で板厚方向に折り返された折り返し部とを有する板バネと、
前記シャフトと一体的に回転すると共に、所定の回転角度毎に前記凸部が入り込む係合部を有するロータ部と、を備えることを特徴とするロータリエンコーダ。
【請求項２】
前記板バネの前記一端部と他端部との距離を変更させて、前記板バネの弾性力の調節を可能にするバネ力調節手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のロータリエンコーダ。
【請求項３】
前記バネ力調節手段は、
前記ハウジングに螺着されると共に、先端部が前板バネの前記他端部に当接する調節ネジと、
前記板バネの前記他端部に形成されると共に、前記調節ネジの前記先端部が入り込む凹部とを有することを特徴とする請求項２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、シャフトの回転時にクリック感を持たせるようにしたロータリエンコーダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、特開平１０−２４１５０８号公報がある。この公報に記載された回転型エンコーダは、円板状の操作つまみと、操作つまみと一体に回転する回転体と、凸状のダボ部を有すると共に、回転体に固定された環状の弾性金属薄板と、所定の回転角度毎にダボ部が入り込む凹凸部を有するスライド接点体とを備えている。この回転型エンコーダでは、操作つまみの回転に伴い回転体が回転すると、ダボ部がスライド接点体上で摺動し、ダボ部が凹凸部に入り込むごとに操作つまみの回転トルクが急に変化するので、クリック感が得られる。
【特許文献１】特開平１０−２４１５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、このようなロータリエンコーダのクリック感は、用途に応じて、硬いクリック感や柔らかいクリック感が求められる。前述した従来の回転型エンコーダにおいて、弾性金属薄板のばね定数を小さくすると、ダボ部と凹凸部との接触圧力が減少して、操作つまみの回転トルクの変化が緩やかになるため、柔らかいクリック感すなわち軽快な操作感が得られる。しかしながら、従来の回転型エンコーダでは、バネ定数を小さくするために環状の弾性金属薄板を大きくすると、その分エンコーダが大型化されるという問題があった。
【０００４】
本発明は、小型化を図りつつ、軽快な操作感を得ることができるロータリエンコーダ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】
【０００５】
本発明は、ハウジングで支持されたシャフトと、シャフトの回転を検出する回転検出部とを有するロータリエンコーダにおいて、ハウジング内に収容されると共に、一端部で板厚方向に突出した凸部と、途中で板厚方向に折り返された折り返し部とを有する板バネと、シャフトと一体的に回転すると共に、所定の回転角度毎に凸部が入り込む係合部を有するロータ部と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明のロータリエンコーダに適用される板バネは、板厚方向に折り返された折り返し部を有しているので、狭い空間内に板バネを収納させつつ、板バネの全長を長くすることができる。その結果、ハウジングを小さくさせつつ、バネ定数を小さくすることができるので、ロータリエンコーダの小型化が図られ、凸部と係合部との接触圧力を小さくして、シャフトの回転トルクの変化を緩やかにできる。回転トルクの緩やかな変化は、柔らかいクリック感すなわち軽快な操作感を可能にしている。
【０００７】
また、板バネの一端部と他端部との距離を変更させて、板バネの弾性力の調節を可能にするバネ力調節手段をさらに備えると好適である。折り返し部を有する板バネを採用することで、板バネの一端部と他端部との距離を変化させることによって板バネの弾性力を調節することができ、バネ力調節手段は、クリック感の微調整を可能にするものである。
【０００８】
また、バネ力調節手段は、ハウジングに螺着されると共に、先端部がバネの他端部に当接する調節ネジと、板バネの他端部に形成されると共に、調節ネジの先端部が入り込む凹部とを有すると好適である。この場合、調節ネジを回転させて、調節ネジの先端部の突出量を調整することで、他端部に形成された凹部と一端部に形成した凸部との距離を調節することができ、簡素な構造でクリック感の調節が可能となると共に、クリック感の調節作業を容易且つ迅速に行うことができる。さらに、板バネの凹部に調節ネジの先端部が入り込むことで、外的な衝撃などにより、調節ネジの先端部から板バネが外れる事態を回避させることができる。さらに、調節ネジの先端部を板バネに当接させる位置を、板バネの端に可能な限り近づけることができるので、板バネの全長を有効に利用して、効率よくクリック感を作り出すことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、小型化を図りつつ、軽快な操作感を得ることができる。
【００１０】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るロータリエンコーダの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
[第１の実施形態]
図１に示すように、ロータリエンコーダ１は、ボディ１１と蓋部１２とからなるハウジング１０を有し、このハウジング１０には、シャフト２が回動可能に設けられている。このシャフト２の外周面には、抜け止めリング３が嵌合され、この抜け止めリング３は、ハウジング１０の内壁面に当接する。また、シャフト２の端部２ａは、蓋部１２に設けられた板バネ４によって付勢されている。このような構成により、シャフト２の抜け止めが図られている。
【００１２】
シャフト２の一端は、ハウジング１０の外部に突出されて、シャフト２を回転させるための回転入力部として利用され、シャフト２の他端は、ハウジング１０の内部でロータ５の中央に圧入されている。このロータ５は、円筒状のロータ本体５ａと、ロータ本体５ａの端部で半径方向に突出した環状の鍔部５ｂと、鍔部５ｂの周縁に沿って環状に設けられた櫛歯部５ｃとを有している。この櫛歯部５ｃは、シャフト２の軸線Ｌ方向で蓋部１２に向かって突出する複数の櫛歯からなり、各櫛歯の間には、所定の幅のスリットが形成されている。
【００１３】
また、蓋部１２の内面には、回路基板６が固定されている。この回路基板６には、シャフト２の回転を検出する回転検出部２０が固定され、この回転検出部２０は、光を照射する発光素子２１と、発光素子２１が照射した光を受光する受光素子２２とからなる。発光素子２１と受光素子２２とは、櫛歯部５ｃを挟むように対向して配置されている。
【００１４】
このロータリエンコーダ１では、シャフト２を回転させると、ロータ５の櫛歯部５ｃが回転されて、発光素子２１と受光素子２２との間を櫛歯とスリットとが交互に通過するので、発光素子２１の光が強弱あるパルス光として受光素子２２に受光され、この受光に基づいてシャフト２の回転量が検出される。
【００１５】
図２に示すように、鍔部５ｂのシャフト２側の面には、ロータ本体５ａを中心として放射状に延在する複数の歯部５ｄが設けられ、歯部５ｄの間には、歯溝（係合部）５ｅが形成されている。
【００１６】
図１及び図３に示すように、ハウジング１０内には、プレス加工によって板厚方向に折り返された折り返し部７ａを有するＵ字状の板バネ７が設けられている。この板バネ７は、対面するドーナツ状の第１及び第２の板バネ部７Ａ，７Ｂと、第１の板バネ部７Ａの基端部と第２の板バネ部７Ｂの基端部とを連結するための折り返し部７ａとからなると共に、第１の板バネ部７Ａと第２の板バネ部７Ｂとの遊端間の距離は、第１の板バネ部７Ａと第２の板バネ部７Ｂとの基端部間の距離より長くなるようにバネ板材のプレス加工により成形され、ボディ１１とロータ５の鍔部５ｂとの間に配置されている。板バネ７は、折り返し部７ａを挟んで一端側と他端側（すなわち、第１の板バネ部７Ａと第２の板バネ部７Ｂ）とに円形の孔部７ｂ，７ｃをそれぞれ有し、これらの孔部７ｂ，７ｃは、シャフト２の軸線方向で対向している。また、孔部７ｂ，７ｃの直径は、ロータ本体５ａの直径より大きく形成されている。板バネ７の孔部７ｂ，７ｃにロータ本体５ａが挿入されるので、ハウジング１０内で板バネ７の省スペース化を図ることができ、ハウジング１０を小さくして、ロータリエンコーダ１の小型化が図られる。
【００１７】
板バネ７の一端部Ａすなわち第１の板バネ部７Ａの遊端には、板厚方向で外側に突出した凸部７ｄが設けられ、板バネ７の他端部Ｂすなわち第２の板バネ部７Ｂの遊端には、板厚方向で内側に凹む凹部７ｅが設けられている。この凸部７ｄは、板バネ７の弾性力によって歯溝５ｅに向けて付勢されている。
【００１８】
このように構成されたロータリエンコーダ１では、シャフト２の回転によってロータ５が回転すると、凸部７ｄが鍔部５ｂ上で摺動し、所定の回転角度毎に凸部７ｄが歯溝５ｅに入り込むことで、シャフト２の回転トルクが急に変化するので、シャフト２の回転に伴うクリック感が得られる。
【００１９】
また、このロータリエンコーダ１では、折り返し部７ａを有するＵ字状の板バネ７を採用しているので、狭い空間内に板バネを収納させつつ、板バネの全長を長くすることができる。従って、ハウジング１０を小さくさせつつ、バネ定数を小さくすることができるので、ロータリエンコーダ１の小型化が図られ、凸部７ｄと歯溝５ｅとの接触圧力を小さくして、シャフト２の回転トルクの変化を緩やかにできる。回転トルクの緩やかな変化は、柔らかいクリック感すなわち軽快な操作感を可能にしている。
【００２０】
また、ボディ１１には、シャフト２の軸線Ｌ方向に貫通したネジ孔１１ａが設けられている。このネジ孔１１ａには、円柱状の調整ネジ８が螺合され、この調整ネジ８の先端部８ａは、ハウジング１０内で板バネ７の凹部７ｅに入り込んでいる。この調節ネジ８と凹部７ｅとで、板バネ７の弾性力を調節するためのバネ力調節手段Ｔを構成している。
【００２１】
このように構成されたバネ力調節手段Ｔでは、Ｕ字状の板バネ７の一端部Ａと他端部Ｂとの距離を変化させることで、板バネ７の弾性力を調節することができ、クリック感の微調整が可能となる。具体的には、調節ネジ８を回転させて、調節ネジ８の先端部８ａの突出量を調整することで、板バネ７の他端部Ｂに形成された凹部７ｅと一端部Ａに形成した凸部７ｄとの距離を調節することができる。従って、簡素な構造でクリック感の調節が可能となると共に、クリック感の調節作業を容易且つ迅速に行うことができる。
【００２２】
また、板バネ７の凹部７ｅに調節ネジ８の先端部８ａが入り込むことで、外的な衝撃などにより、先端部８ａから板バネ７が外れる事態を回避させることができる。さらに、調節ネジ８の先端部８ａを板バネ７に当接させる位置を、板バネ７の端に可能な限り近づけることができるので、板バネ７の全長を有効に利用して、効率よくクリック感を作り出すことができる。
【００２３】
［第２の実施形態］
第２の実施形態に係るロータリエンコーダは、第１の実施形態と比較してロータ及び板バネの構成が相違している。以下、第１の実施形態と同一の構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００２４】
図４に示すように、シャフト２の一端には、ロータ３１が固定されている。このロータ３１のシャフト２側の面には、シャフト２を中心に放射状に延在する複数の歯部３１ａが設けられ、歯部３１ａ間には、歯溝（係合部）３１ｂが形成されている。
【００２５】
また、ロータ３１のシャフト２側の面上には、プレス加工によって板厚方向に折り返された折り返し部３２ａを有するＵ字状の板バネ３２が配置され、この板バネ３２は、対面する長方形状の第１及び第２の板バネ部３２Ａ，３２Ｂと、第１の板バネ部３２Ａの基端部と第２の板バネ部３２Ｂの基端部とを連結するための折り返し部３２ａとからなると共に、バネ板材のプレス加工により成形され、シャフト２の半径方向に延在している。この板バネ３２の一端すなわち第１の板バネ部３２Ａの遊端には、歯溝３１ｂに入り込む凸部３２ｂが形成され、他端すなわち第２の板バネ部３２Ｂの遊端には、板厚方向内側に凹む凹部３２ｃが形成されている。この凹部３２ｃには、ハウジング（図示せず）に螺合された調節ネジ８の先端部８ａが入り込んでいる。
【００２６】
このように構成されたロータリエンコーダでは、第１の実施形態と同様に、狭い空間内に板バネ３２を収納させて、ロータリエンコーダの小型化を図りつつ、軽快な操作感を得ることを可能にしている。そして、調節ネジ８を回転させて、板バネ３２の他端部Ｂに形成された凹部３２ｃと一端部Ａに形成した凸部３２ｂとの距離を調節することができ、簡素な構造でクリック感の調節が可能となると共に、クリック感の調節作業を容易且つ迅速に行うことができる。また、板バネ３２は、シャフト２が挿入される孔部を有さないので、板バネの幅を狭くすることができ、ハウジング内で板バネの省スペース化が図られて、ロータリエンコーダの小型化が促進される。
【００２７】
［第３の実施形態］
第３の実施形態に係るロータリエンコーダは、第１の実施形態と比較してロータ及び板バネの構成が相違している。
【００２８】
図５に示すように、シャフト２の一端には、ロータ４１が固定され、このロータ４１の外周面には、シャフト２の軸線Ｌ方向に延在する複数の歯部４１ａが並設され、歯部４１ａ間には、歯溝（係合部）４１ｂが形成されている。
【００２９】
ロータ４１の外周面上には、プレス加工によって板厚方向に折り返された折り返し部４２ａを有するＵ字状の板バネ４２が配置されている。この板バネ４２は、対面する長方形状の第１及び第２の板バネ部４２Ａ，４２Ｂと、第１の板バネ部４２Ａの基端部と第２の板バネ部４２Ｂの基端部とを連結するための折り返し部４２ａとからなると共に、バネ板材のプレス加工により成形され、シャフト２の軸線Ｌ方向と平行に延在している。板バネ４２の一端部Ａすなわち第１の板バネ部４２Ａの遊端には、歯溝４１ｂに入り込む凸部４２ｂが形成され、他端部Ｂすなわち第２の板バネ部４２Ｂの遊端には、板厚方向内側に凹む凹部４２ｃが形成されている。この凹部４２ｃには、ハウジング（図示せず）に螺合された調節ネジ８の先端部８ａが入り込んでいる。
【００３０】
このように構成されたロータリエンコーダでは、板バネ４２がロータ４１の外周面上でシャフト２の軸線Ｌ方向と平行に延在するように配置されるので、シャフト２の軸線Ｌ方向におけるハウジングの薄型化すなわちロータリエンコーダの薄型化に有利である。
【００３１】
［第４の実施形態］
第４の実施形態に係るロータリエンコーダは、第２の実施形態と比較してロータの構成が相違している。
【００３２】
図６に示すように、円板状のロータ５１の周縁部には、複数のスリット（係合部）５１ａが周方向に等間隔で設けられている。ロータ５１上には、プレス加工によって板厚方向に折り返された折り返し部５２ａを有するＵ字状の板バネ５２が配置されている。この板バネ５２は、対面する長方形状の第１及び第２の板バネ部５２Ａ，５２Ｂと、第１の板バネ部５２Ａの基端部と第２の板バネ部５２Ｂの基端部とを連結するための折り返し部５２ａとからなると共に、第１の板バネ部５２Ａと第２の板バネ部５２Ｂとの遊端間の距離は、第１の板バネ部５２Ａと第２の板バネ部５２Ｂとの基端部間の距離より長くなるようにバネ板材のプレス加工により成形され、ロータ５１の半径方向に延在している。板バネ５２のすなわち第１の板バネ部５２Ａの遊端には、スリット５１ａに入り込む凸部５２ｂが設けられ、他端すなわち第２の板バネ部５２Ｂの遊端には、調節ネジ８の先端部８ａが入り込む凹部５２ｃが形成されている。
【００３３】
このように構成されたロータリエンコーダでは、ロータ５１が回転すると、板バネ５２の凸部５２ｂがロータ５１上で摺動し、所定の回転角度毎に凸部５２ｂがスリット５１ａに入り込むことで、ロータ５１の回転トルクが急に変化するので、ロータ５１の回転に伴うクリック感が得られる。
【００３４】
また、このロータリエンコーダでは、円板状のロータ５１を採用しているので、ハウジング（図示せず）を薄くすることができ、ロータリエンコーダの薄型化に有利である。さらに、回転検出部２０の発光素子２１と受光素子２２とがロータ５１の周縁部を挟んで対向するように配置されることで、スリット５１を利用してロータ５１の回転を検出することが可能となる。従って、ロータに櫛歯部等を設ける必要がなく、ロータの構造が簡素化されるので、ロータリエンコーダの低コスト化が図られる。
【００３５】
［第５の実施形態］
第５の実施形態に係るロータリエンコーダは、他の実施形態と比較して板バネの構成が相違している。
【００３６】
図７に示すように、第５の実施形態に係るロータリエンコーダは、プレス加工によって板厚方向に折り返された折り返し部６１ａを有するＶ字状の板バネ６１を備えている。この板バネ６１は、長方形状の第１及び第２の板バネ部６１Ａ，６１Ｂと、第１の板バネ部６１Ａの端部と第２の板バネ部６１Ｂの基端部とをＶ字状に連結するための折り返し部６１ａと、板バネ部６１Ｂの基端部に設けられたネジ受け舌部６１Ｃとからなり、バネ板材のプレス加工により成形されている。板バネ６１の一端部Ａすなわち第１の板バネ部６１Ａの遊端には、ロータ（図示せず）の係合部に入り込む凸部６１ｂが形成され、他端部Ｂすなわちネジ受け舌部６１Ｃには、調整ネジ８の先端部８ａが入り込む凹部６１ｃが形成されている。
【００３７】
このようなＶ字状の板バネ６１は、Ｕ字状の板バネと比べて、重心が安定しているので、取り扱いが容易であり、ロータリエンコーダの組み立て作業の迅速化に寄与する。
【００３８】
なお、第１の板バネ部６１Ａの基端部がロータ面上に位置する場合には、第１の板バネ部６１Ａの基端部とロータとが離間していることが好ましい。
【００３９】
本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、ロータリエンコーダ１は、回転検出部２０が光学式のものに限らず、機械式や磁気式のものであっても良い。また、板バネの折り返し部は、複数設けられていてもよく、板バネの形状は、コ字状やＳ字状、Ｗ字状であってもよい。また、対向する板バネ部は、略平行に配置されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係るロータリエンコーダの第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】図１のシャフト及びロータを示す斜視図である。
【図３】図１の板バネを示す斜視図である。
【図４】第２の実施形態に適用されるロータ及び板バネを示す斜視図である。
【図５】第３の実施形態に適用されるロータ及び板バネを示す斜視図である。
【図６】第４の実施形態に適用されるロータ及び板バネを示す斜視図である。
【図７】第５の実施形態に適用される板バネを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…ロータリエンコーダ、２…シャフト、５，３１，４１，５１…ロータ、５ａ…ロータ本体、５ｂ…鍔部、５ｃ…櫛歯部、５ｄ，３１ａ，４１ａ…歯部、５ｅ，３１ｂ，４１ｂ…歯溝（係合部）、７，３２，４２，５２，６１…板バネ、７ａ，３２ａ，４２ａ，５２ａ，６１ａ…折り返し部、７ｄ，３２ｂ，４２ｂ，５２ｂ，６１ｂ…凸部、７ｅ，３２ｃ，４２ｃ，５２ｃ，６１ｃ…凹部、７Ａ…第１の板バネ部、７Ｂ…第２の板バネ部、８…調整ネジ、８ａ…先端部、１０…ハウジング、１１…ボディ、１２…蓋部、２０…回転検出部、５１ａ…スリット（係合部）、Ａ…一端部、Ｂ…他端部、Ｔ…バネ力調節手段。
【図１】
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【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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【図７】
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