JP2008185561A - ロータリエンコーダ - Google Patents

Abstract

【課題】リング状磁石の位置合わせが容易で、かつリング状磁石の空転を防止することガ可能なロータリエンコーダを提供すること。
【解決手段】所定の磁極を有するリング状磁石２１と、所定のパターンを有する目盛円板６と、前記リング状磁石と前記目盛円板とを備えて測定対象の回転軸に固定されて回転するハブ部２と、前記所定の磁極と前記所定のパターンを検出するそれぞれの検出手段１３、２２と、前記測定対象の回転情報を取得するために前記検出手段からの検出信号を処理する電気部品を実装した回路基板部４と、前記ハブ部を回転可能に収納する本体モールド部３とを有し、前記リング状磁石は、前記ハブ部の前記回路基板部側に配設される部材２ｂに形成された切欠き部２ｃに係合する凸部２１ａを有するロータリエンコーダ１。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロータリエンコーダに関する。

従来、例えばモータ等の測定対象に装着されて共に回転するハブ部に回転符号板やリング状磁石を備え、該回転符号板やリング状磁石の回転を回路基板に設けられた光学センサや磁気センサによって検出することで前記測定対象の回転数や回転角度等を検出するロータリエンコーダが広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。この従来のロータリエンコーダでは、リング状磁石には磁気センサで検出される磁極が形成され、磁極の位置を示すためにマークが付けられている。そして、ハブ部の組み立ての際、このマークが組み立て相手の合わせマークに一致するように合わされた後、リング状磁石がハブ部に接着される。
特開２００５−２４２８３号公報

しかしながら、従来のリング状磁石を用いた場合には、リング状磁石と組み立て相手の両方にマークを設けて組み立て管理する必要があるため組立作業が煩雑となり、かつ従来のリング状磁石は、単に円筒状であったためリング状磁石の接着剤が剥離した場合、リング状磁石がハブ部で空転して磁極の位置が変化するという問題がある。

上記課題を解決するため、本発明は、所定の磁極を有するリング状磁石と、所定のパターンを有する目盛円板と、前記リング状磁石と前記目盛円板とを備えて測定対象の回転軸に固定されて回転するハブ部と、前記所定の磁極と前記所定のパターンを検出するそれぞれの検出手段と、前記測定対象の回転情報を取得するために前記検出手段からの検出信号を処理する電気部品を実装した回路基板部と、前記ハブ部を回転可能に収納する本体モールド部とを有し、前記リング状磁石は、前記ハブ部の前記回路基板部側に配設された部材に形成される切欠き部に係合する凸部を有することを特徴とするロータリエンコーダを提供する。

本発明によれば、リング状磁石の位置合わせが容易で、かつリング状磁石の空転を防止することが可能なロータリエンコーダを提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態にかかるロータリエンコーダについて図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明ではロータリエンコーダをモータに取り付けた場合を想定して説明するが、モータに限られるわけではない。

図１は、実施の形態にかかるロータリエンコーダの断面概略図である。図２は、ロータリエンコーダのハブ部上面の斜視図である。図３から図６はリング状磁石の他の例が配設されたハブ部上面の斜視図をそれぞれ示す。

図１、図２において、ロータリエンコーダ１は、不図示のモータ等の回転軸に挿入されて回転するハブ部２と、ハブ部２を回転可能に収納する本体モールド部３と、電気部品を実装した回路基板部４と、静電ノイズや磁気ノイズをシールドするためのカバー部材５から構成されている。

ハブ部２は、例えばアルミ合金等の非磁性金属に不図示のモータの回転軸を挿入して固定するための挿入穴２ａが形成された円柱形状の部材であって、その上端部分及び下端部分の外径は他の部分の外径よりも小さく形成されている。また、この下端部分の外周には、雄ねじ部７が形成されている。

また、図２に示すように、ハブ部２の上端部分側には、目盛円板６が外挿され押え環８を介してハブ部２にねじ８ａでねじ止めされている。この目盛円板６は、円板状の部材であってその外周部分には不図示の複数のスリットが円周方向に沿って形成されている。

また、ハブ部２の上端部分の中心部付近には、後述する磁気センサで一回転当たり１サイクルの信号を発生するリング状磁石２１がハブ部２の上端部分にＵＶ接着剤等で接着されている。リング状磁石２１は磁性焼結体等で形成されている。

また、リング状磁石２１は、内径部分に凸部２１ａを有し、この凸部２１ａがハブ部２１の上端部分に設けられている円筒状の凸部２ｂの溝部２ｃに係合されている。リング状磁石２１の凸部２１ａのほぼ中央部と、これに対向する位置には、磁極ａ、ｂが位置するようにリング状磁石２１が着磁されている。このように着磁することによって１サイクル／１回転の信号を発生することができる。なお、磁極ａ、ｂの数は２つに限定されず設計により適宜決定される。また、接着はＵＶ効果に限らず他の接着剤を使用することも可能である。

また、本体モールド部３は、ハブ部２を回転可能に収納し、かつ不図示のモータに取り付けられて該モータの回転軸をハブ部２の挿入穴２ａへ導くための上下方向に貫通穴９を備えた円柱形状の筐体である。またこの本体モールド部３において、貫通穴９を形成する本体モールド部３の内壁９ａの下側部分には、ハブ部２の雄ねじ部７と螺合する雌ねじ部１０が形成されている。また本体モールド部３には、上下方向に貫通した貫通孔１１が形成されており、この貫通孔１１には光源１２ａとコリメータレンズ１２ｂからなる光源ユニット１２が備えられている。

また、回路基板部４は、本体モールド部３の上端部分にねじ１７で取り付けられて貫通穴９を略閉塞する板状部材であって、その下面には本体モールド部３の光源ユニット１２からの光を受光するための光センサ１３が備えられている。

また、回路基板部４の下部のリング状磁石２１の上方部分には例えばホール素子等の磁気センサ２２が配設され、ハブ部２の回転をリング状磁石２１の磁極からの磁場の変化で検出する。

回路基板部４の上面には、光センサ１３や磁気センサ２２からの検出信号を処理するアナログ／デジタル変換器等の電気部品等が実装されている。

また、回路基板部４の中央部分には、ハブ部２と不図示のモータの回転軸とを固定するための止めねじ１４をロータリエンコーダ１内へ出し入れするための挿脱孔４ａが形成され、上面の周辺部分には、外部との信号のやり取りを行うためのコネクタ１９が設けられている。

また、本体モールド部３、光センサ１２や磁気センサ２２、及び回路基板部４をシールドするためのカバー部材５が本体モールド部３の外周部３ａに嵌合し、ねじ１６で本体モールド部３に固定されている。なお、カバー部材５は、静電ノイズと磁気ノイズを防止するために、例えば軟鉄などの高透磁率金属で形成することが望ましい。また、磁気シールド効果を十分に持たせるために、カバー部材５の肉厚は、許容できる限り厚くすることが好ましい。本ロータリエンコーダ１では、カバー部材５の肉厚は２ｍｍ以上とすることで十分な磁気シールド効果を達成している。

また、カバー部材５の中央部分には、ハブ部２と不図示のモータの回転軸とを固定するための止めねじ１４をロータリエンコーダ１内へ出し入れするための挿脱孔５ａが、外周部近傍には、コネクタ１９を通すための穴５ｂが形成されている。

回路基板部４の取り付けねじ１７のねじ穴１７ａとカバー部材５を固定するための固定ねじ１６のねじ穴１６ａは互いに電気的に接続されており、カバー部材５は、ねじ１６、１７及びねじ穴１６ａ、１７ａを介して回路基板部４のシグナルグランドと接続されている。例えば、ねじ穴１６ａ、１７ａを導電性部材で形成することで、回路基板部４とカバー部材５とを電気的に接続することができる。

また、回路基板部４とハブ部２との間には、静電ノイズを防止すると共に、回路基板部４を本体モールド部３から取り外した際の目盛円板６等の保護のためにシールド板１８が配設されている。

このようにして、本実施の形態にかかるロータリエンコーダ１が構成されている。なお
上述したようにロータリエンコーダ１は、光学式ロータリエンコーダ及び磁気式ロータリエンコーダの両方のエンコーダとして動作するものである。

本ロータリエンコーダ１において、光源ユニット１２から発せられた光は、不図示のモータの回転軸に連動して回転する目盛円板６に下側から照射される。この目盛円板６における不図示のスリットを通過した光は、光センサ１３によって受光されてアナログ信号に変換される。また、リング状磁石２１の磁極からの磁場の変化は磁気センサ２２で検出される。これらのアナログ信号は、回路基板部４に実装されたアナログ／デジタル変換器等の電気部品によってデジタル信号に変換される。このデジタル化された信号に基づきモータの回転軸の回転量や回転角度を算出することが可能となる。

また、本ロータリエンコーダ１は、上述したハブ部２の雄ねじ部７と本体モールド部３の雌ねじ部１０とを締め付け固定することによって、ハブ部２を本体モールド部３に固定することができる。

これに回路基板部４を本体モールド部３に取り付けることによって、本体モールド部３、ハブ部２、及び回路基板部４とを一体のものとして取り扱うことができるため、これらを別々に管理、保管するという煩雑さを解消することもできる。

このように、本ロータリエンコーダ１では、リング状磁石２１に凸部２１ａが設けられ、この凸部２１ａの位置に磁極ａが位置付けされているので、作業者はひと目で磁極ａ、ｂの位置を確認することができ、リング状磁石２１と目盛円板６との位置合わせ等の組み立てを容易に行うことが可能になる。

さらに、この凸部２１ａは、ハブ部２の円筒状凸部２ｂの溝部２ｃに係合されているため、リング状磁石２１の接着が剥離した場合でもリング状磁石２１が空転することを防止することができる。

また、本ロータリエンコーダ１は、外周部にシグナルグラウンドと接続され、かつ磁気シールド特性を有する金属部材からなるカバー部材５を有することによって、ロータリエンコーダ１の外部（例えば、ロータリエンコーダ１に接続されているモータ）で発生する静電ノイズや磁気ノイズによるロータリエンコーダ１の誤検出を防止することが可能になる。

また、ロータリエンコーダ１の回路基板部４等がカバー部材５で保護されているため、作業者の取り扱いも容易となる。

なお、上記説明では、光センサ１３、磁気センサ２２、回路基板部４、及び本体モールド部３全体を覆うようにカバー部材１５を構成しているが、カバー部材１５は、少なくとも光センサ１３、磁気センサ２２、及び回路基板部４を覆うように構成すれば同様の効果を奏することができる。

次に、図３から図６を参照しつつ、本実施の形態にかかるロータリエンコーダのリング状磁石の変形例をそれぞれ示す。なお、図１、図２と同様の構成には同じ符号を付して説明する。

図３は、図２と同様に、リング状磁石３１の内周側の一部を内周側に凸である弦状部分３１ａに形成したものである。また、これに係合するようにハブ部２の円筒状凸部２ｂの外周部分には切欠き部２ｄが形成されている。磁極ａは、弦状部分３１ａの中央付近い形成され、これに対向する位置に磁極ｂが形成されるように着磁されてリング状磁石３１が形成されている。そして、このリング状磁石３１がハブ部２の上面に接着されてハブ部２が構成されている。なお、その他の作用、効果は図１、図２で示す実施の形態と同様であり説明を省略する。

図４は、リング状磁石４１の外周部に凸部４１ａを配置した例を示している。また、目盛円板６の押え環８の凸部４１ａに対応する部位に溝部８ｂが形成され、リング状磁石４１の凸部４１ａと係合する構成になっている。なお、その他の作用、効果は図１、図２に示す記実施の形態と同様であり説明を省略する。

図５（ａ）、（ｂ）は、リング状磁石５１のハブ部２に接着する面側に凸部５１ａを形成した例を示している。図５（ｂ）のリング状磁石５１は、凸部５１ａを見やすくするために、ハブ部２への接着面を上面にして示している。また、ハブ部２の上面部のリング状磁石５１を接着する面には、凸部５１ａに対応する位置（リング状磁石の下になり見えない位置）に溝部２ｅが形成され、凸部５１ａと係合するように構成されている。なお、その他の作用、効果は図１、図２に示す記実施の形態と同様であり説明を省略する。

図６（ａ）、（ｂ）は、図５の変形例であり、リング状磁石６１のハブ部２に接着する面側に略半円形状の突起部６１ａが形成されている。図６（ｂ）のリング状磁石６１は、突起部６１ａを見やすくするために、ハブ部２への接着面を上面にして示している。また、ハブ部２のリング状磁石６１を接着する面には、略半円形状の突起部６１ａに対応する位置（リング状磁石の下になり見えない位置）に略半円形状の凹み部２ｆが形成され、突起部６１ａと係合するように構成されている。なお、その他の作用、効果は図１、図２に示す記実施の形態と同様であり説明を省略する。

以上述べた変形例以外にも色々な形状を使用することが可能であることは言うまでもない。また、使用するリング状磁石の形状に合わせてハブ部２の上面を変更することは言うまでもない。

以上述べたように、本実施の形態にかかるロータリエンコーダによれば、磁気信号を発生するリング状磁石の位置合わせを容易に行うことができる。また、リング状磁石がハブ部２から剥離したときにリング状磁石が空転することを防ぐことができる。

なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。

本発明の実施の形態にかかるロータリエンコーダの断面概略図。 実施の形態にかかるロータリエンコーダのハブ部の斜視図。 実施の形態にかかるロータリエンコーダの他の例のリング状磁石を配設したハブ部上面の斜視図。 実施の形態にかかるロータリエンコーダの他の例のリング状磁石を配設したハブ部上面の斜視図。 （ａ）は実施の形態にかかるロータリエンコーダの他の例のリング状磁石を配設したハブ部上面の斜視図、（ｂ）はリング状磁石を示す。 （ａ）は実施の形態にかかるロータリエンコーダの他の例のリング状磁石を配設したハブ部上面の斜視図、（ｂ）はリング状磁石を示す。

符号の説明

１ ロータリエンコーダ
２ ハブ部
３ 本体モールド部
４ 回路基板部
５ カバー部材
６ 目盛円板
１２ 光源ユニット
１３ 光センサ
２１、３１，４１、５１、６１ リング状磁石
２２ 磁気センサ
２１ａ、４１ａ、５１ａ 凸部
３１ａ 弦状部分
６１ａ 突起部

Claims (4)

1. 所定の磁極を有するリング状磁石と、
   所定のパターンを有する目盛円板と、
   前記リング状磁石と前記目盛円板とを備えて測定対象の回転軸に固定されて回転するハブ部と、
   前記所定の磁極と前記所定のパターンを検出するそれぞれの検出手段と、
   前記測定対象の回転情報を取得するために前記検出手段からの検出信号を処理する電気部品を実装した回路基板部と、
   前記ハブ部を回転可能に収納する本体モールド部とを有し、
   前記リング状磁石は、前記ハブ部の前記回路基板部側に配設される部材に形成された切欠き部に係合する凸部を有することを特徴とするロータリエンコーダ。
2. 前記部材は、前記ハブ部の中央部付近に形成された円筒状部材からなり、
   前記リング状磁石の内径側に前記凸部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロータリエンコーダ。
3. 前記部材は、前記目盛円板を前記ハブ部に固定する押え環からなり、
   前記リング状磁石の外径側に前記凸部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロータリエンコーダ。
4. 前記部材は、前記ハブ部の前記リング状磁石を接着する面からなり、
   前記凸部は、前記ハブ部に当該リング状磁石を接着する面側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロータリエンコーダ。

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