JP2013221921A - ロータリーエンコーダ - Google Patents
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Abstract
【課題】中空タイプと有軸タイプ長所を併せ持ち、エンコーダ本体内にコンパクトに収まることが可能な変位可能な構造体を内蔵したロータリーエンコーダを提供する。
【解決手段】測定対象に固定されて連動し測定信号を発生する符号板５を回転させる軸集合体３，４と、この軸集合体３，４を回動自在に支持する軸受６ａ，６ｂと、この軸受が固定されたエンコーダ本体とを有し、前記軸集合体３，４は前記軸受に固定される中空円筒状の外筒４と前記外筒内に収納配置され一部が外筒に固定される軸本体３とを有し、この軸本体３は前記外筒４に収納されている部分の一部に変位可能な構造体が形成され、測定対象に固定される部分から前記構造体を経た前部で外筒４と固定され、少なくとも前記変位可能な構造体と前記外筒４の間には前記構造体が変位可能なギャップが設けられている構成のロータリーエンコーダとした。
【選択図】図１
【解決手段】測定対象に固定されて連動し測定信号を発生する符号板５を回転させる軸集合体３，４と、この軸集合体３，４を回動自在に支持する軸受６ａ，６ｂと、この軸受が固定されたエンコーダ本体とを有し、前記軸集合体３，４は前記軸受に固定される中空円筒状の外筒４と前記外筒内に収納配置され一部が外筒に固定される軸本体３とを有し、この軸本体３は前記外筒４に収納されている部分の一部に変位可能な構造体が形成され、測定対象に固定される部分から前記構造体を経た前部で外筒４と固定され、少なくとも前記変位可能な構造体と前記外筒４の間には前記構造体が変位可能なギャップが設けられている構成のロータリーエンコーダとした。
【選択図】図１
Description
本発明は、測定対象の変位または移動量、あるいはそれらの方向を計測可能なロータリーエンコーダに関するものである。
一般的にロータリーエンコーダの軸構造には、大別して有軸タイプと中空タイプとがある。有軸タイプのエンコーダは、例えば図７に示すように、凸形状に加工された１３軸を有する。ここで、図８は従来の有軸タイプのロータリーエンコーダの概略構成を示す側断面図である。図において、ロータリーエンコーダは、軸１３と、この軸１３に固定された符号板５とを有する。この符号板５には、基体内に配置された発光素子２１から照射された光が固定スリット２２を介して照射され、形成されたスリットパターンに応じた透過光が回路基板上７の対向する位置に配置された受光素子７１に入射して所定の信号を生じる。軸１３が回動することで符号板５のパターンが変化し、信号が変化して軸の変位量に応じた信号を生じるようになっている。生じた信号はケーブル１１を介して外部装置に出力される。
軸１３は軸受１６ａ，１６ｂを介して基体２に回動自在に固定されている。基体２にはカバー９が固定され、前記回路基板７や発光素子２１、受光素子７１などの電子部品を保護していている。基体２には支持部材１２ａが固定され、モーター等の測定対象の筐体８５に固定されている。測定対象の回転軸８２は軸受８３を介して筐体に支持されると共に、一体形成されている出力軸８１から軸継ぎ手１４を介して前記軸に接続固定される。これにより、測定対象の回転軸８２の回転動作が軸１３に伝達され、測定対象の回転動作を計測できるようになっている。
この有軸タイプのエンコーダの場合、軸継ぎ手１４を介して測定対象の回転軸８１に接続される。このため、測定対象の振動や変位は軸継ぎ手に吸収させることが可能であり、エンコーダへの負担を軽減することができる。その一方、軸継ぎ手１４の長さ分だけ軸方向の空間を必要とし、軸方向の長さＬ１は長くなってしまうという欠点がある。
一方、図８は中空タイプのロータリーエンコーダの概略構成を示す側断面図である。この例では、エンコーダの軸１３ａは中空で、その内部に測定対象の回転軸である出力軸８１を収納して固定する。固定は例えば、軸端に配置されたリング部材１５に形成されたねじ穴１６にセットねじ等を螺合することで固定される。これにより、測定対象の回転軸８２の回転動作が軸１３ａに伝達され、測定対象の回転動作を計測できるようになっている。
この中空タイプのエンコーダの場合、軸継ぎ手１４を介することなく測定対象の回転軸８１に接続される。このため、軸方向の長さＬ２は継ぎ手の長さ文だけ短くすることができ、コンパクトにできるという長所がある。その一方、測定対象の振動や変位を軸継ぎ手に吸収させることができないのでエンコーダへの負担が増大するという欠点がある。
米国特許第４４７２７１３号公報（特許文献１）にはフレキシブルカプラ４８を備えた光学式エンコーダが開示されている。この光学式エンコーダは、フレキシブルカプラ４８が実質的な軸として機能し、このフレキシブルカプラ４８に固定されたディスクテーブル２６に搭載された符号板であるディスク２４を回転させている。そして、フレキシブルカプラ２６には変位可能なように複数のスリットが形成されている。
しかし、この文献のフレキシブルカプラ４８は、ボールベアリングアセンブリ３０，３２の取り付け位置より測定対象側に大きく突出している。しかも、フレキシブルカプラ４８を覆うように形成配置され、これと連動するディスクテーブル２６に対しても、測定対象側に大きく突出してしまっている。つまり、エンコーダとして必要な機能が配置された、所謂エンコーダ本体に相当する部分より大きくはみ出してしまっている。このため、この文献の構造ではエンコーダをコンパクトに構成することは困難である。
米国特許第４７５２６８３号公報（特許文献２）には、フレキシブルカプリング手段を備えたロータリーエンコーダが開示されている。しかし、この文献のエンコーダのカプリング部材３４は、所謂エンコーダ本体の外部に配置され内蔵するものではない。また、カップリング部材の長さ方向の大きさを吸収してコンパクトにする構造についての検討も何らなされていない。
欧州特許出願第０１７８６９４号公報（特許文献３）には、スパイラルスロット１３が形成されたハブ９を備えたロータリー変換器が開示されている。しかし、この文献のハブ９にはアッパーディスク７とエラスティックリング８によりエンコーダディスク５が直接固定されている。しかも、ベアリング等の軸受部材はなく、ボディー１内にシャフト１６だけで配置されているにすぎない。このような構成では多少の振動はハブ９で吸収されたとしても、軸心のずれを吸収することが困難であり、正確な計測をすること自体難しい。しかも、軸受がないため、軸受と継ぎ手との関係についての検討も何らなされていない。
解決しようとする問題点は、エンコーダへの負担を減らすべく、測定対象との軸心のずれを吸収したり、振動を吸収するために変位可能な継ぎ手を用いると、継ぎ手を配置する空間領域を必要とし、エンコーダが大型化したり、余計な空間を占有してしまう点である。本発明の目的は中空タイプと有軸タイプ長所を併せ持ち、エンコーダ本体内にコンパクトに収まることが可能な変位可能な構造体を内蔵したロータリーエンコーダを提供することである。
本発明は、上記目的を達成するために以下の構成とした。
（１）測定対象に固定されて連動し測定信号を発生する符号板５を回転させる軸集合体３，４と、この軸集合体３，４を回動自在に支持する軸受６ａ，６ｂと、この軸受が固定されたエンコーダ本体とを有し、
前記軸集合体３，４は前記軸受に固定される中空円筒状の外筒４と前記外筒内に収納配置され一部が外筒に固定される軸本体３とを有し、
この軸本体３は前記外筒４に収納されている部分の一部に変位可能な構造体が形成され、測定対象に固定される部分から前記構造体を経た前部で外筒４と固定され、少なくとも前記変位可能な構造体と前記外筒４の間には前記構造体が変位可能なギャップが設けられているロータリーエンコーダ。
（２）前記軸本体３は、測定対象に固定する中空状の固定部と、変位可能な構造体が形成された中空状の変位部とを有し、前記固定部と変位部の内径が異なっている上記（１）のロータリーエンコーダ。
（１）測定対象に固定されて連動し測定信号を発生する符号板５を回転させる軸集合体３，４と、この軸集合体３，４を回動自在に支持する軸受６ａ，６ｂと、この軸受が固定されたエンコーダ本体とを有し、
前記軸集合体３，４は前記軸受に固定される中空円筒状の外筒４と前記外筒内に収納配置され一部が外筒に固定される軸本体３とを有し、
この軸本体３は前記外筒４に収納されている部分の一部に変位可能な構造体が形成され、測定対象に固定される部分から前記構造体を経た前部で外筒４と固定され、少なくとも前記変位可能な構造体と前記外筒４の間には前記構造体が変位可能なギャップが設けられているロータリーエンコーダ。
（２）前記軸本体３は、測定対象に固定する中空状の固定部と、変位可能な構造体が形成された中空状の変位部とを有し、前記固定部と変位部の内径が異なっている上記（１）のロータリーエンコーダ。
本発明によれば、中空タイプと有軸タイプ長所を併せ持ち、測定対象からの振動や磁芯のずれを吸収可能で、エンコーダ本体内にコンパクトに収めることが可能な構造体を内蔵し、全体としてコンパクトに構成可能なロータリーエンコーダを提供できるという利点がある。
本発明のロータリーエンコーダ１は、例えば図１に示すように、測定対象に固定されて連動し測定信号を発生する符号板５を回転させる軸集合体３，４と、この軸集合体３，４を回動自在に支持する軸受６ａ，６ｂと、この軸受６ａ，６ｂが固定された基体２とを有し、前記軸集合体３，４は前記軸受６ａ，６ｂに固定される中空円筒状の外筒４と、前記外筒４内に収納配置され一部が外筒４に固定されている軸本体３とを有し、この軸本体３は前記外筒４に収納されている部分の一部に変位可能な構造体３２が形成され、測定対象に固定される部分３１から前記構造体３２を経た前部３３で外筒部と固定され、少なくとも前記変位可能な構造体３２と前記外筒４の間には前記構造体が変位可能な所定のギャップが設けられている。
このように、従来の回転軸に相当する構造物として、中空円筒状の外筒４と軸本体３とを有する軸集合体とし、この外筒４内に軸本体３を収納配置すると共に、軸本体に可撓性を持たせて軸中心のずれやブレ、振動などを吸収可能にし、特別なスペースを占有することなく、従来同様の大きさの中で測定対象方の振動や軸心のずれを吸収できるエンコーダを提供することが可能になった。
軸本体３は、測定対象に固定ないし結合され、測定対象の回転動作をエンコーダ内部に伝達する。軸本体は好ましくは両端が拡径したＩ字型ないしＴ字型の円筒ないし円柱状部材であり、前記ＴまたはＩの拡径部に測定対象の回転軸に固定される中空円筒状の固定部を有する。固定部は、固定ないし結合される測定対象の回転軸の形状や大きさに合わせて任意の形状、大きさに調整される。
さらに、軸本体の前記固定部と他端側になる前部には外筒４が嵌合固定される嵌合部が形成されている。この嵌合部は、外筒前部の内側に嵌合して固定されるようになっている。また、外筒内側面は後述する変位部外周より所定のギャップを開けて配置されるようになっているので、通常外筒部の内径は変位部の外径よりある程度大きく設定されている。このため、嵌合部の外径も前記外筒部の内径に即した大きさに設定され、両者が丁度嵌め合わされて固定できるようになっている。なお、前記嵌合部には、接着剤、粘性の樹脂剤、シール剤などを配置してより強固に固定してもよいし、場合によっては溶着、溶接などを等の何れか、あるいはこれらを併用して固定してもよい。
軸本体の前記固定部と嵌合部の間には、変位部が形成されている。変位部は、回転を伝達すると共に固定部と嵌合部の間で生じた磁芯のずれや、測定対象からの振動などの機械的ストレスを吸収する機能を有する。変位部は、前記機能を有するものであれば公知のフレキシブル継ぎ手などに採用されている種々の変位可能な構造を採用することができる。変位部の構造は特に限定されるものではなく、図示例のように複数方向から交互に切れ込みが入ったような構造でも良いし、スパイラル状に切れ込みや種々の形態の切れ込みをを入れたり、他の変位可能な形状にして可撓性を発揮できる構造を採用できる。また、バネ等のそれ自体で可撓性を有する部材を配置したような構造でもよい。軸本体は、主に製造コストの面から全体が１つの部材で構成されていることが好ましく、前記変位部も軸本体と一体に形成されている構造が望ましい。
変位部は、後述する構造上の利点を生かすためには中空状であることが好ましい。また、その長さはエンコーダ本体内に収まる長さであることが必要であり、少なくとも外筒部内部に収納可能な長さである。また、外筒が２つの軸受で支持される場合にはこれらの軸受間に収まる長さであるとよい。
変位部における変位量としては、特に規制されるものではなく、軸や装置の大きさ、要求される軸ずれや振動の吸収能力により最適な変動幅に設定すればよい。具体的には、軸径４〜１０mmの一般的な小型のエンコーダの場合、許容される空間にもよるが、好ましくは測定対象の軸直角方向で０．０１〜０．５mm、軸方向で±０．８mmの範囲であり、より好ましくは軸直角方向で０．０５〜０．３mm、軸方向で±０．５mmの範囲で変形可能であるとよい。また、前記以外の大きさのエンコーダでは、軸径に比例して好ましい変位量も変動する。
本発明のロータリーエンコーダは、例えば図４，５に示すように前記固定部の内径Ｄ２と変位部の内径Ｄ１が異なっている。固定部の内径Ｄ２と変位部の内径Ｄ１は、両者が異なっていれば、図５に示すように固定部の内径Ｄ２が大きくても、図６に示すように変位部の内径Ｄ１が大きくてもよい。両者の内径を異ならせることで、軸本体に形成されている変位部の変位動作が構造上規制されるのを防止できる。
具体的には、固定部の内径Ｄ２が大きい場合、固定部に挿入された測定対象の回転軸は変位部にまで進入することができなので、固定部に止めることができる。測定対象の回転軸が変位部内部にまで進入するのを防止することで、変位部の変位動作が進入した回転軸に阻害されるのを防止することができる。通常、測定対象への取り付けは顧客側で行われるため、このような安全策を施すことで、顧客側での取り付けミスによる不具合が生じることを防止できる。
一方、変位部側の内径Ｄ１が大きい場合、仮に測定対象の回転軸が変位部内にまで侵入したとしても変位部内側面と回転軸外側面との間には所定に間隙がある。このため、前記間隙により変位部の変位動作が確保されることになる。なお、このときの固定部と変位部の内径の差としては、必要な変位量が確保できる空隙を確保できる大きさに設定すればよい。具体的には、通常固定部の内径に対してその１０％以上大きく設定され、寸法に余裕がある場合には可能な範囲でより大きく設定することが望ましい。
外筒は、中空円筒状の部材であってエンコーダ基部に軸受を介して回動自在に固定される。また、その前部内周面と前記軸本体嵌合部とが密着固定されるようになっている。これにより、軸本体は外筒を介して基体に固定された軸受により軸支され、安定して回転ないし回動可能なようになっている。
外筒には前部近傍外周に拡径したフランジ部を有し、中空円盤状の符号板が固定されるようになっている。この符号板は、通常ガラスなどの透明部材にインクリメンタルあるいはアブソリュート型などエンコーダの機能に応じた符号パターンが形成されている。そして、符号板が回転するとエンコーダ基部に配置されたＬＥＤ等の発光素子と、符号板を挟んで対向配置された配線基板上の受光素子により前記パターンの変化が検出されて所定の信号に変換される。これにより、測定対象に固定された軸本体の回転動作が電気信号に変換され、所謂ロータリーエンコーダとして動作する。
外筒内周面は通常平坦な円筒状であるが、前記前部に段差を設けて中心方向に張り出した肉厚部を形成してもよい。この肉厚部と軸本体の嵌合部とを固定することで、嵌合部を拡径する必要がなくなる。このように外筒に肉厚部を設ける構造を採用するか、あるいは上記のように軸本体の嵌合部を拡径した構造を採用するかは択一的に選択してもよいし、それらを複合したような構造にしてもよい。
外筒内面と軸本体変位部とは所定の間隙をあけて対向するように形成され、変位部の変位動作が可能なようになっている。前記間隙としては、変位動作が可能な最適な幅に設定すればよい。具体的には軸径４〜１０mmの一般的な小型のエンコーダの場合、通常１〜２mmであり、寸法に余裕がある場合には可能な範囲でより大きく設定することが望ましい。また、軸径が前記以外の場合にはその軸径に比例して前記間隙の範囲も変動する。
また、軸本体は前記固定部を除いた他の部分の殆どまたは全てが外筒内に収納されることが望ましい。具体的には固定部の拡径部分を除いた領域の好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上、特に９０％以上が外筒内部に収納されているとよい。軸本体を外筒内部に収納することで軸本体の占める空間領域を最小にすることができ、エンコーダを小型化できる。
軸本体と外筒を構成する材料としては、従来よりロータリーエンコーダの軸材料として用いられてきたものを用いることができる。具体的には、炭素鋼（普通鋼）、合金鋼（特殊鋼）、ニッケルクロム鋼、ニッケルクロムモリブデン鋼、クロム鋼、クロムモリブデン鋼、マンガン鋼等の鉄を主原料とする合金ないし金属化合物、あるいは用途によりアルミニウム、ジュラルミンなどのアルミニウム化合物、チタンまたはその化合物、黄銅、砲金などの金属化合物を用いることもできる。
また、強度や耐久性などの問題がない場合には、軸本体または外筒の何れかを樹脂材料で構成して、測定対象の回転軸から流入する電流による電食を防止することができる。
本発明において、前記外筒および軸本体以外の構成要素は通常のロータリーエンコーダと同様であり、上記説明では光学式を例示したが、光学式、磁気式のいずれの態様を任意に選択することができる。
次に実施例を示して本発明をより具体的に説明する。図１は本発明の第１の態様を示したロータリーエンコーダの断面図、図２は軸本体と外筒の断面図である。図１，２において、ロータリーエンコーダ１は、基体２に固定された軸受６ａ，６ｂと、この軸受６ａ，６ｂに回転自在に固定された外筒４と、この外筒４の前部に固定されている軸本体３とを有する。
外筒４は両端が開放された中空の円筒状部材であり、基体２に固定された軸受６ａ，６ｂにより軸支され、回動自在に固定されている。外筒４は、軸受６ａ，６ｂと軸本体３の間に介在して軸本体３が自由に回動できる状態に固定すると共に、後述する符号板５を固定して軸本体３の動作と連動するようにしている。前記軸受６ａ，６ｂは外筒４の後端４４と段差部４２の間に配置される。軸受は単独でもよいが、軸動作の安定性の点で複数設けることが好ましい。
前記外筒４の前部外周が拡径したフランジ４１には、ガラスなどで形成された中空円盤状の符号板５が固定されている。基体２にはＬＥＤ等の発光素子２１が配置され、固定スリット２２を介して照射された光線が、前記符号板を透過すると符号板５に形成された所定パターンに応じて透過光が変化し、符号板を挟んで対向配置されている受光素子７１に達して前記透過光に応じた電気信号を生じる。
受光素子７１から出力される電気信号は、支持される回路基板７上に配置された種々の回路素子により必要な処理が行われ、アナログデジタル変換されて、例えばＡ相、Ｂ相からなる９０°位相差のインクリメンタル信号などの計測信号を生じる。生じた計測信号は、さらに回路基板７に搭載されているインターフェース素子、ドライバー素子等を介して所定の形態の出力信号に変換され出力線１１により外部の装置に送られる。
軸本体３は、中空円筒状の部材であって、その一端側に測定対象の回転軸に固定される拡径した固定部３１が形成されている。固定部の内径は取り付ける測定対象の回転軸の外径に合わせて形成され、丁度嵌合できる大きさになっている。固定部はこの例ではねじ穴３６を有し、トラスねじ等により挿入した回転軸を強固に固定できるようになっている。固定部は、円筒状に限定されることなく測定対象の形状に合わせて種々の形状を採用できる。
軸本体３の中央胴部には、変形ないし変位可能な構造体が形成された変位部を有する。変位部は既に述べたように図示される複数のスリットが設けられた構造でもよいし、公知の変形可能な継ぎ手構造としてもよい。この変位部は後述する外筒内に収納されるような大きさになっている。
軸本体３の他端側である前部は、拡径された嵌合部が形成されている。この嵌合部は、この例では前記変位部より径を大きくした円筒状に形成されている。この嵌合部は、その外周部分が外筒の内周部分と密着して固定されるようになっている。このため、嵌合部の外径と対応する外筒の内径が略同一となるように設定される。勘合部と外筒の前部との間の固定は、嵌め合いによる機械的結合だけでも十分な場合があるが、接着剤等公知の固定手段を用いてさらに強固に固定してもよい。
嵌合部の外径と変位部の外径の差、つまり外筒の内径と変位部の外径の差が、変位部と外筒の間のギャップの２倍になるので、必要なギャップ幅が得られるように嵌合部の外径および外筒の内径が設定される。嵌合部の長さは必要な強度が得られる大きさにすればよいが、変位部の長さとの関係で、エンコーダ本体、特に外筒内に収まる大きさに調整される。なお、図示例では勘合部の前端は、外筒前端より僅かに中側に位置するように配置されている。
本実施例では外筒と軸本体とは同じ材料で構成してもよいし、異なる材料を用いてもよい。異なる材料を採用する場合、例えば何れかの材料を樹脂材料とすることで固定部から流入する電流による電食を防止することができる。
前記軸受６ａ，６ｂが固定されている基体２は、エンコーダ本体を構成し、主な構成部材を支持固定する機能を有する。基体２の測定対象側である後部には支持部材１２が取り付けられていて、図示しない測定対象の筐体に固定できるようになっている。また、基体２前部にはカバー９が固定配置され、回路基板７や光学系部品等を外部環境から保護している。その他の構成は一般的なロータリーエンコーダと同様であり、その詳細については説明を省略する。
上記のように、軸本体と外筒という２つの部材により回転軸として機能させると共に、外筒内に変位部が配置されるように構成したので、従来のエンコーダと略同じスペース内に変位可能な軸継ぎ手の機能も収納することができ、小型で軸変位に対応可能なロータリーエンコーダを提供することが可能になった。
図３は、本発明の第２実施例を示した図であって、軸本体３ａと外筒４の第２の態様を示した断面図である。この例では、外筒４ａの前部４６が閉じた形状に形成されている。つまり、外筒４ａの前部４６は開口することなく閉じていて、丁度円形の蓋が被せられたような形状になっている。この外筒３ａの前部４６中央部には止め穴４７が形成されていて、ねじ５１により軸本体３ａの嵌合部３３ａに固定されるようになっている。この軸本体３ａの嵌合部３３ａには内部空洞はなく、円柱ブロック状に形成され、その中央部の前記止め穴４７に対応する位置に同様にねじ穴３９が形成され、前記ねじ５１による固定が可能なようになっている。
このようにねじ止めにより軸本体３ａと外筒４ａを固定しているので、両者の固定が容易かつ強固になると共に、取り外しも容易になる。
図４は、本発明の第３実施例を示した図であって、軸本体と外筒の第３の態様を示した断面図である。この例では、外筒の前部を肉厚に形成し軸直方向から止めねじによる固定が可能なように形成されている。つまり、外筒の前部には肉厚部４８が形成され、外筒内周面が軸直方向に張り出している。一方、軸本体の嵌合部３３ｂには内部空洞はなく、変位部から続くブロック状の円柱３７が段差部３８により変位部径より小径の円柱ブロックに形成され、丁度前記肉厚部４８の張り出し幅に対応して、これと勘合できる大きさに形成されている。
そして、前記肉厚部４８には、側面から軸中心に向かって軸直方向にねじ穴４９が形成され、セットねじ等の止めねじを配置して締めこむことで、前記ねじ先端が内部の軸本体３７の嵌合部３３ｂに当接し、押圧して固定されるようになっている。なお、他の構成は上記実施例１，２と同様であり、本実施例では説明を省略する。
このようにねじ止めにより軸本体と外筒を固定しているので、両者の固定が容易かつ強固になると共に、取り外しも容易になる。
本発明のロータリーエンコーダは、特に検出方式には限定されることなく、回転・回動する測定対象物の回転軸と結合するタイプのエンコーダであれば種々のタイプのエンコーダに広く適用することができる。
１ エンコーダ
２ 基体
３ 軸本体
４ 外筒
５ 符号板
６ａ，６ｂ 軸受
７ 回路基板
９ カバー
２ 基体
３ 軸本体
４ 外筒
５ 符号板
６ａ，６ｂ 軸受
７ 回路基板
９ カバー
本発明によれば、中空タイプと有軸タイプの長所を併せ持ち、測定対象からの振動や軸心のずれを吸収可能で、エンコーダ本体内にコンパクトに収めることが可能な構造体を内蔵し、全体としてコンパクトに構成可能なロータリーエンコーダを提供できるという利点がある。
Claims (2)
- 測定対象に固定されて連動し測定信号を発生する符号板を回転させる軸集合体と、この軸集合体を回動自在に支持する軸受と、この軸受が固定されたエンコーダ本体とを有し、
前記軸集合体は前記軸受に固定される中空円筒状の外筒と前記外筒内に収納配置され一部が外筒に固定される軸本体とを有し、
この軸本体は前記外筒に収納されている部分の一部に変位可能な構造体が形成され、測定対象に固定される部分から前記構造体を経た前部で外筒と固定され、少なくとも前記変位可能な構造体と前記外筒の間には前記構造体が変位可能なギャップが設けられているロータリーエンコーダ。 - 前記軸本体は、測定対象に固定する中空状の固定部と、変位可能な構造体が形成された中空状の変位部とを有し、前記固定部と変位部の内径が異なっている請求項１のロータリーエンコーダ。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3168575A1 (en) | 2015-11-11 | 2017-05-17 | Onkyo Corporation | Operation device and music reproducing device |
| WO2017138651A1 (ja) * | 2016-02-10 | 2017-08-17 | 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 | 回転構造、アシストシステム、および、ロボット |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2680006A1 (en) | 2007-02-08 | 2014-01-01 | Biogen Idec MA Inc. | Treatment for Amyotrophic Lateral Sclerosis |
| FR3039897B1 (fr) * | 2015-08-05 | 2019-05-17 | Ntn-Snr Roulements | Ensemble de mesure de deplacement d'un organe tournant |
| CN109681185B (zh) * | 2018-12-29 | 2022-06-28 | 武汉固德超前高新科技研发有限公司 | 一种小巧轻便的计数与放线装置 |
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| CN115824267B (zh) * | 2023-02-14 | 2023-04-21 | 国网山西省电力公司长治供电公司 | 一种无线传输旋转编码器的配套保护装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62238413A (ja) * | 1986-04-09 | 1987-10-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ビルトイン型磁気式エンコ−ダの磁気ドラム |
| JPH0594711U (ja) * | 1992-05-29 | 1993-12-24 | 株式会社安川電機 | 回転位置検出器 |
| JPH08251965A (ja) * | 1995-03-06 | 1996-09-27 | Japan Servo Co Ltd | 回転伝達装置 |
| JP2001012968A (ja) * | 1999-06-28 | 2001-01-19 | Canon Inc | ロータリーエンコーダー |
| JP2005261121A (ja) * | 2004-03-12 | 2005-09-22 | Yaskawa Electric Corp | 回転検出器付きモータ |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4472713A (en) * | 1981-11-06 | 1984-09-18 | Itek Corporation | Optical encoder with integral flexible coupler |
| IT1182310B (it) | 1984-10-04 | 1987-10-05 | Elcis Sas Di Battaglino Piccol | Trasduttore rotativo con mozzo elastico accoppiabile direttamente ad un albero rotante |
| JPS6262213U (ja) * | 1985-10-07 | 1987-04-17 | ||
| US4752683A (en) | 1987-05-15 | 1988-06-21 | Bei Electronics, Inc. | Rotary encoder having flexible coupling means |
| JP2006112965A (ja) * | 2004-10-15 | 2006-04-27 | Mitsubishi Electric Building Techno Service Co Ltd | 中空軸形ロータリエンコーダの取付構造 |
-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62238413A (ja) * | 1986-04-09 | 1987-10-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ビルトイン型磁気式エンコ−ダの磁気ドラム |
| JPH0594711U (ja) * | 1992-05-29 | 1993-12-24 | 株式会社安川電機 | 回転位置検出器 |
| JPH08251965A (ja) * | 1995-03-06 | 1996-09-27 | Japan Servo Co Ltd | 回転伝達装置 |
| JP2001012968A (ja) * | 1999-06-28 | 2001-01-19 | Canon Inc | ロータリーエンコーダー |
| JP2005261121A (ja) * | 2004-03-12 | 2005-09-22 | Yaskawa Electric Corp | 回転検出器付きモータ |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3168575A1 (en) | 2015-11-11 | 2017-05-17 | Onkyo Corporation | Operation device and music reproducing device |
| WO2017138651A1 (ja) * | 2016-02-10 | 2017-08-17 | 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 | 回転構造、アシストシステム、および、ロボット |
| JPWO2017138651A1 (ja) * | 2016-02-10 | 2019-01-10 | 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 | 回転構造、アシストシステム、および、ロボット |
| US11478940B2 (en) | 2016-02-10 | 2022-10-25 | Advanced Telecommunications Research Institute International | Rotational structure, assist system, and robot |
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| Publication number | Publication date |
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