JP2013003121A - Rotary encoder, and motor with rotary encoder - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a rotary encoder and a motor with a rotary encoder, and is particularly suitable for those using an optical rotary encoder.
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。 Optical rotary encoders are widely used to detect the rotational angle and rotational position / velocity of an object that performs rotational movement, and control the drive of machine tools, FA equipment, OA equipment, etc. Used for.
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。 FIG. 3 shows a side sectional view of the optical rotary encoder disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG. In FIG. 3, reference numeral 46 denotes an optical sensor in which a light emitting element 46a and a light receiving element 46b are arranged to face each other, 44 denotes a rotation code plate, and 45 denotes a rotation detection portion provided in a large number at the peripheral portion of the rotation code plate 44. . 47 is a circuit board, 48 is an electric element such as an IC or a capacitor, 55 is an encoder cover, 53 is a base of a rotary encoder device, 54 is a bearing, 41 is a rotary shaft, and 42 is for attaching a rotary code plate 44 to the rotary shaft 41. This is a rotary code plate mounting member.
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。 In the optical rotary encoder, the rotation code plate 44 rotates synchronously via the rotation code plate mounting member 42 by rotating the rotation shaft 41 that is an input shaft. A light emitting element 46a and a light receiving element 46b are arranged opposite to each other at a position sandwiching a rotation detected part 45 provided with a large number of slits as a detection pattern in the rotation direction on the peripheral part of the rotation code plate 44 to form a module. The optical sensor 46 is disposed. In this way, by detecting a change in the amount of transmitted light due to the presence or absence of a slit in the rotation detection unit 45, a pulse train corresponding to the rotation angle can be output as the rotation shaft 41 rotates.
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。 In order to detect the rotational angle of the object that performs the rotational motion, the position / velocity in the rotational direction, and the like with high accuracy, the accuracy of the rotation detected portion 45 of the rotary code plate 44 is important. Therefore, in general, the rotation code plate 44 is manufactured by etching a metal thin plate, and has a very thin thickness of about 50 to 100 microns. In order to fix the extremely thin rotary code plate 44 to the rotary shaft 41 with good coaxiality, a rotary code plate mounting member 42 is used.
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。 The optical rotary encoder, due to its structure, causes a detection error if dust or the like adheres to the optical sensor 46. Yes.
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。 FIG. 3 shows an example of a transmission type that utilizes light transmission, in which 46 a is provided above the rotation detection unit 45 and 46 b is provided below. As a reflection type, a light reflection pattern and a light absorption pattern are provided on the same surface of the rotation detection unit 45, and a light emitting element and a light receiving element are arranged opposite to each other on the surface side where both patterns are provided. Some detect changes. FIG. 4 illustrates the rotation code plate in Patent Document 2 as the rotation code plate 44, where (A) is a front view and (B) is a side view. In FIG. 4, 44 is a rotation code plate, 45 is a rotation detected portion provided in a large number at the peripheral edge of the rotation code plate 44, and 43 is a fin that plays a role as a radial fan.
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。 As shown in FIG. 4 (A), the fin 43 is formed by cutting out the rotation code plate 44 and bending it into a radial fan (axial right-angle fan). The radial fan is a separate component from the rotation code plate 44. In some cases, it is manufactured and attached to the rotary code plate 44 for use. In Patent Document 2, when the rotary code plate 44 is cut out and bent, as shown in FIG. 4A, the rotary code plate 44 is alternately bent along one direction and then the other side of the rotary code plate 44. Yes.
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。 Along with the rotation of the rotation code plate 44, the wind generated by the fins 43 is blown in the radial direction of the rotation code plate 44 (the direction of the rotation axis and the direction crossing the rotation direction), and the surface of the rotation detected portion 45. Alternatively, the dust in the vicinity can be blown away to prevent the light source from being blocked by the dust. Furthermore, the light source can be prevented from being cut off at low cost without using a blocking plate between the brake and the like where wear powder is generated.
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。 Further, in Patent Document 3, air is supplied from the air pump through the central penetrating portion of the rotary code plate so as not to affect the rotary code plate of the rotary encoder, and this is sent to the rotating body including the rotary encoder. An apparatus utilized as a rotational driving force is disclosed.
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。 Since the optical rotary encoder of Patent Document 1 is hermetically sealed by an encoder cover, heat is generated by an IC or an optical sensor on a circuit board, and in addition, heat is transmitted from a rotating body such as a motor through a rotating shaft. As a result, the temperature in the encoder cover is increased. Further, the heat generated by the IC on the substrate is stagnated in the vicinity of the component, and there is a problem that the temperature of the component on the substrate exceeds the operation limit temperature.
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。 In Patent Document 2, there is a problem that the metal thin plate rotation code plate is directly subjected to wind pressure, and surface deflection or deformation due to stress is likely to occur during rotation, and detection accuracy becomes extremely low.
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。 The present invention solves these problems, can prevent the rotating code plate from causing surface wobbling and deformation and lowering the detection accuracy, and solves the problem of heat generation and / or dust and has excellent reliability. And it aims at providing a motor with a rotary encoder.
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。 In order to achieve the above object, a representative configuration of a rotary encoder according to the present invention includes a rotary shaft connected to a rotary drive body, an attachment member coaxially attached to the rotary shaft, and an attachment member attached to the attachment member. A rotary encoder having a rotation code plate provided with a rotation detection code pattern and a sensor for detecting the rotation detection code pattern, and a rotary encoder for detecting rotation information, is a blowing means for blowing air to the rotation code plate. And a blower unit that is at a position separated from the rotary code plate and is rotated by the rotary shaft.
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。 In addition, the motor with a rotary encoder provided with the said rotary encoder and the said rotational drive body being a motor comprises the other one side of this invention.
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。 According to the present invention, it is possible to prevent the detection accuracy from being lowered due to surface vibration or deformation of the rotary code plate due to stress during rotation by separating the air blowing means from the rotary code plate. Moreover, it has the following effects 1) and / or 2).
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。 1) Since the rotary code plate mounting member is provided with a blowing function, the air inside the rotary encoder is agitated, the air around the circuit board having heat can be circulated, and the influence of heat generation can be reduced.
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。 2) Dust on the surface of the sensor or in the vicinity thereof is blown off by the generated wind, so that deterioration of detection accuracy due to dust can be prevented, and cost reduction can be achieved without using a cover that blocks intrusion of dust. Similarly, it can be incorporated in the motor case without being separated from the motor that generates dust.
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
《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。
<< First Embodiment >>
(Rotary encoder)
FIG. 1 is a structural diagram of an optical rotary encoder according to this embodiment. The optical rotary encoder according to this embodiment is coaxial with a rotary shaft 1 that connects a rotary code plate 4 having a rotation detected part 5 provided with a large number of slits as a rotation detection code pattern at a peripheral part to a rotary drive body. In order to fix well, the rotation code plate attachment member 2 is used. And the fin 3 extended to the rotation detected part 5 vicinity in the radial direction from the outer periphery of the rotation code | symbol plate attachment member 2 is opposite on both sides across the surface where a rotation code | symbol plate is arrange | positioned (same on one side and the other side) (Position in the rotation direction). Thereby, the deformation | transformation (direction of a rotating shaft and a direction orthogonal to a rotating shaft direction) of the rotation code | symbol plate 4 is suppressed as much as possible.
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。 The fins 3 are arranged so that the air blowing surface to the rotation code plate intersects the surface on which the rotation code plate is arranged (orthogonal arrangement or obliquely so as to cover the rotation direction or the reverse direction). Here, since the fin 3 is deformed by wind pressure during rotation, the fin 3 is disposed away from the rotation code plate 4 so as not to contact the rotation code plate 4. That is, the rotation code plate 4 is prevented from being deformed by providing a gap with respect to the rotation code plate 4.
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。 As a result, when the rotary shaft 1 rotates, that is, when the rotary code plate mounting member 2 rotates, an air flow is generated in the vicinity of the rotation detected portion 5 and the optical sensor 6. By this air flow, the surrounding air can be agitated to circulate the air having the heat around the substrate 7, and further, dust adhesion to the rotation detected part 5 and the optical sensor 6 can be prevented. As a result, a highly reliable rotary encoder can be obtained at low cost without newly adding a cooling device such as a fan or a cover for blocking intrusion of dust. In other words, the rotary code plate 4 can be exposed without providing a cover that blocks dust from entering the rotary code plate 4.
（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。
(Detected rotation information)
In the present invention, the rotation information detected by the rotary encoder is any one of a rotation angle, a rotation position, a rotation speed, and a rotation acceleration.
《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。
<< Second Embodiment >>
(Motor with rotary encoder)
FIG. 2 is a structural diagram of a brushed motor incorporating the optical rotary encoder according to the present embodiment. In the present embodiment, the optical rotary encoder of the first embodiment is built in a motor 29 with a brush. A rotation code plate 24 is fixed to a rotary shaft 21 via a rotation code plate mounting member 22, and a motor case 30. It is built in by fixing the optical sensor 26.
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。 The brushed motor 29 is provided with a brush 32 that supplies electricity while being in sliding contact with the commutator 31, and wear powder is generated as it is driven. However, as described in the first embodiment, since the fins 23 extending in the radial direction from the outer periphery of the rotary code plate mounting member 22 are formed, the brush wear powder adheres to the rotation detected portion 25 and the optical sensor 26. Can be prevented.
（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。
(Modification 1)
As described above, regarding the attachment position of the fins as the air blowing means, it has been described that the rotation code plate is attached to the rotation code plate so as to be separated from the rotation code plate, but the fins may be provided on the rotation shaft so as to be separated from the rotation code plate. .
（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。
(Modification 2)
Moreover, although the embodiment as which the fin as a ventilation means is formed in both sides on both sides of the surface where a rotation code | symbol plate is arrange | positioned was described, it may be formed only in either one side. Moreover, although embodiment which provided many fins as a ventilation means in the rotation direction was described, discretely provided with 2 (every 180 degrees), 4 (every 90 degrees), and 8 (every 45 degrees), Alternatively, only one may be provided.
（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。
(Modification 3)
Further, the air blowing means is not limited to the fin member rotated by the rotating shaft, but may be an air pump rotated by the rotating shaft so as to supply air.
（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。
(Modification 4)
In addition, regarding the air blowing direction, it has been described that fins are provided in the radial direction and air is blown in the radial direction of the rotary code plate. However, the present invention is not limited thereto, and the fins are provided in the rotational direction and air is blown in the rotational direction. Things may be used. Moreover, a ventilation path may be provided in the rotation axis direction and air may be blown in the rotation axis direction.
（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。
(Modification 5)
Although the embodiment has been described in which the rotary code plate is exposed as a rotary encoder without providing a cover that blocks dust from entering the rotary code plate, a cover may be provided. In this case, the problem of heat generation is reduced by the blowing means.
（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。
(Modification 6)
The type of rotary encoder is not limited to an optical rotary encoder, and may be a magnetic rotary encoder. That is, the sensor is not limited to using an optical sensor, and may be a sensor using a magnetic sensor. The optical sensor is not limited to a light transmission type sensor, but may be a light reflection type sensor.
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 1, 2, 41,... Rotating shaft 2, 22, 42,... Rotation code plate mounting member 3, 23, 43 .. Fins 4, 24, 44 .. Rotation code plate 5, 25, 45,. Rotation detected part, 6, 26, 46..Optical sensor, 46a..Light emitting element, 46b..Light receiving element.
Claims (13)
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。 A rotating shaft coupled to the rotary drive;
An attachment member coaxially attached to the rotating shaft;
A rotation code plate attached to the attachment member and provided with a rotation detection code pattern;
In the rotary encoder that detects the rotation information, having a sensor that detects the rotation detection code pattern,
A rotary encoder that is a blowing unit that blows air to the rotary code plate, and is provided at a position spaced from the rotary code plate and rotated by the rotary shaft.
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN107516962A (en) * | 2017-09-29 | 2017-12-26 | 杭州桢正玮顿运动控制技术有限公司 | A kind of Novel servomotor |
| WO2023166519A1 (en) * | 2022-03-04 | 2023-09-07 | Tvs Motor Company Limited | Motor control unit for electric motor and integrated electric motor-motor control unit assembly thereof |
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