JP2605362B2 - ロータリエンコーダ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はロータリエンコーダに関し、特に被測定軸に
対する取付の容易化を図ったロータリエンコーダに関す
る。

従来の技術 従来、高分解能のロータリエンコーダにおいては、第
４図に示すように、コード板41を固定した中空軸42を被
測定軸43に隙間を空けた状態で嵌合し、軸心方向には被
測定軸43に形成した当り面43aに中空軸42の一端を係合
させて位置決めし、被測定軸43の端部に螺合固定した固
定リング44の周方向複数個所に螺着したボルト45にて押
圧板46を介して中空軸42の他端を押圧することによって
固定し、半径方向には中空軸42の周方向複数個所に半径
方向に貫通させて螺着したネジ47の先端を被測定軸43の
外周面に当接させ、コード板41と被測定軸43の軸心が一
致するようにこのネジ47で調整できるように構成されて
いる。また、コード板41の回転位置を検出する検出器48
は固定側にブラケット49を介して位置調整可能に取付け
られている。

一方、比較的分解能の低いロータリエンコーダにおい
ては、第５図に示すように、コード板51を固定した中空
回転軸52を軸受53を介して支持部材54にて回転自在に支
持するとともに、支持部材54にコード板51の回転位置を
検出する検出器55を取付けてユニット化されており、取
付時には、被測定軸56に中空回転軸52を嵌合して被測定
軸56の端部に螺合した固定ナット57にて当り面56aとの
間で締結固定している。又、支持部材54の回転を防止す
るために、回転軸心に対して垂直な環状の板バネ58の外
周部を固定側にボルト59aにて固定し、その内周部を支
持部材54にボルト59bにて締結固定している。

発明が解決しようとする課題 ところで、第４図に示すような取付構成では、被測定
軸43に直接コード板41を取付けているので、コード板41
を被測定軸43に対して偏心の少ない状態で取付けること
ができて累積ピッチ誤差が小さくて済み、高分解能のロ
ータリエンコーダに対応できるが、ロータリエンコーダ
自体の組立とその取付を、ロータリエンコーダの取付現
場で同時に行わねばならず、作業環境の良くない取付作
業時に出力波形調整等のロータリエンコーダの組立調整
が必要であるため、大変手間がかかるという問題があ
る。

一方、第５図に示すような取付構成では、ロータリエ
ンコーダはユニット化されているため、取付作業は簡単
であるが、被測定軸56と中空回転軸52の嵌合隙間によっ
てコード板51と被測定軸56の間の偏心は避けられず、累
積ピッチ誤差が大きくなり、高分解能のロータリエンコ
ーダには対応できないという問題がある。

また、支持部材54が、外周部を固定側に固定された環
状の板バネ58の内周部に固定されているため、この板バ
ネ58の剛性による拘束力が大きく、支持部材54と被測定
軸56の偏心によって回転時に軸受53に大きな負荷変動が
発生し、回転むらを発生させる原因になるという問題も
ある。

なお、第５図において、中空回転軸52の内径を大きく
すると、大径の軸受53が必要になり、それだけコード板
51の回転精度が低下し、コード板51と検出器55との間の
隙間変動が大きくなって検出エラーを発生する恐れがあ
るため、被測定軸56と中空回転軸52の間に軸心調整手段
を介装することは考えられなかった。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、取付作業が簡単で
しかも累積ピッチ誤差が小さく高分解能の位置検出に対
応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 本発明は上記目的を達成するために、コード板と、コ
ード板を固定した中空回転軸と、中空回転軸を軸受を介
して回転自在に支持しかつコード板の回転位置を検出す
る検出器を取付けられた支持部材と、中空回転軸の内周
面と被測定軸との間に介装されて中空回転軸を軸心調整
可能に被測定軸に固定する固定手段と、中空回転軸の外
周面に形成された測定面とを備えたことを特徴とする。

好ましくは、レーザ光源からコード板にレーザ光を照
射し、コード板に規則的に形成されたスリットにより生
じたフラウンホーファ回折像の明暗縞をスリットを介し
て光検出素子に照射するようにしたレーザ方式の検出器
が用いられる。又、測定面は中空回転軸の両端突出部に
形成され、固定手段はねじ機構にて互いに引き寄せられ
る一対のクサビ状スリーブと山形スリーブを備えたクラ
ンプ手段から成るものが好適である。

又、支持部材を中空回転軸の軸心まわりの回転方向に
のみ固定しその他の方向に浮動可能に固定側に結合する
結合手段が用いられる。この結合手段としては、支持部
材から半径方向に突設された係合ピンと、この係合ピン
に周方向に係合する固定側の係止部材とを備えたもの
や、中空回転軸の軸心を中心とする円周に対して接線方
向に配置されかつ中間部が支持部材に固定された可撓線
材と、その両端部を固定側に固定する固定ブラケットと
を備えたものが好適である。

作用 本発明のロータリエンコーダによると、コード板と検
出器と中空回転軸と軸受と支持部材とが組み合わされて
ユニット化されているので、そのまま被測定軸に装着す
るだけで簡単に取付けることができ、かつ中空回転軸を
軸心調整可能に被測定軸に固定する固定手段を設けてい
るので、測定面で軸心位置の測定を行いながら軸心調整
することによって偏心を小さくし、累積ピッチ誤差を小
さくすることができ、高分解能のものにも対応できる。

また、検出器をレーザ方式にしてフラウンホーファ回
折による幅の狭いビーム状の明暗縞を検出するようにす
ると、コード板と検出器の間の隙間を大きく設定しても
検出エラーを生ずる恐れはなく、固定手段を設けたこと
によって中空回転軸及び軸受の径が大きくなって軸受精
度が低下し、コード板の面振れが大きくなっても検出エ
ラーを生ずることはない。

又、測定面を中空回転軸の両端部に設けると軸心の検
出精度が高くなる。

さらに、支持部材を回転方向にのみ固定し、他の方向
に浮動可能とすることによって、回転に伴って軸受に負
荷変動を生ずることがなく、回転系に悪影響を与えな
い。

実 施 例 以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づい
て説明する。

第１図において、１は、被測定軸２に外嵌する中空回
転軸であり、その外周にコード板４の支持フランジ３が
設けられている。この支持フランジ３の一面の受け面に
コード板４の内周部が当接されて固着されている。中空
回転軸１は一対の玉軸受６を介して環状板から成る支持
部材７にて回転自在に支持されている。支持部材７には
コード板４の回転位置を検出する検出器８が配設されて
いる。この検出器８は、レーザ光源からコード板４にレ
ーザ光を照射し、コード板４に規則的に形成されたスリ
ットにより生じたフラウンホーファ回折像の明暗縞をス
リットを介して光検出素子に照射するように構成されて
いる。

９は、コード板４及び検出器８を覆うカバーであり、
外周部が支持部材７の外周に固定されている。6aは、軸
受６の固定ナットであり、中空回転軸１の外周に螺合さ
れている。そして、中空回転軸１のカバー９及び固定ナ
ット6aより軸心方向外側の両端部の外周面は、コード板
４と正確に同一軸心状態に形成された測定面10a、10bに
形成されている。

11は被測定軸２の外周面と中空回転軸１の内周面の間
に介装され、中空回転軸を軸心調整可能に被測定軸に固
定する固定手段であり、締結ボルト13にて互いに引き寄
せられる一対のクサビ状スリーブ12a、12bと、これらク
サビ状スリーブ12a、12bの内周に係合する山形スリーブ
14と、外周に係合する山形スリーブ15から成るクランプ
手段にて構成されている。外周の山形スリーブ15は軸心
方向中央位置で２分割され、調整用ディスタンスピース
16が介装されている。

また、支持部材７の外周には、第２図（ａ）、（ｂ）
に示すように、この支持部材７を回転方向にのみ固定し
他の方向には浮動可能な状態で固定部18に結合する結合
手段17が設けられている。この結合手段17は、支持部材
７から半径方向に突設された係合ピン19と、この係合ピ
ン19に周方向一側から係合する係止ブラケット20と他側
から係合する押圧係止ピン21から成り、係止ブラケット
20は固定部18に取付けられ、押圧係止ピン21は係止ブラ
ケット20に出退可能に取付られるとともにバネ22にて突
出付勢されている。

次に、以上の構成のロータリエンコーダを被測定軸２
に取付ける手順を説明する。中空回転軸１を被測定軸２
に外嵌するとともに、締結ボルト13を緩めた状態の固定
手段11を中空回転軸１の内周面と被測定軸２の外周面の
間に介装し、また支持部材７から突出している係合ピン
19を係止ブラケット20と押圧係止ピン21の間に圧入す
る。

次に、締結ボルト13を締め付けて被測定軸２と中空回
転軸１を固定した後、被測定軸２を回転させながら測定
面10a、10bにダイヤルゲージを当てて中空回転軸１の偏
心を測定する。偏心量と偏心方向が判明すると、締結ボ
ルト13を少し緩めて中空回転軸１の軸心調整を行い、再
び締結ボルト13を締め付けて固定するという調整作業を
繰り返すことによって被測定軸２と中空回転軸１の軸心
を一致させる。以上で取付作業は完了する。

尚、上記中空回転軸１の軸心調整は、中空回転軸１を
軽く叩く等の手段によって強制的に変位させると、それ
に伴って固定手段11のクサビ状スリーブ12a、12b及び山
形スリーブ14、15の相対位置が変化することによって行
われる。

次に、ロータリエンコーダとしての動作を説明する。
被測定軸２が回転すると、コード板４が中空回転軸１と
ともに回転し、その回転状態が検出器８にて検出され、
その検出信号を処理することによって、被測定軸２の回
転位置及び回転速度が検出される。

このとき、被測定軸２と中空回転軸１が固定手段11に
て軸心合わせして固定されているので、コード板４の偏
心により被測定軸２の回転に伴ってコード板４が偏心回
転（振れ回り）して検出結果に累積ピッチ誤差を生ずる
というようなことはない。

また、検出器８はレーザ方式であり、レーザ光のフラ
ウンホーファ回折による幅の狭いビーム状の明暗縞を検
出するようにしているので、コード板４の両面に比較的
大きな間隙を設けても確実にエラーのない位置検出が可
能である。そのため、固定手段11を介装するために中空
回転軸１及び玉軸受６の径が大きくなって軸受精度が低
下し、コード板４に回転面振れが生じても検出エラーを
生ずる恐れはない。

又、支持部材７は結合手段17にて回転方向にのみ固定
され、他の方向には浮動可能であるため、回転検出には
影響のない程度の微小な偏心が存在していても、回転時
に偏心に合わせて支持部材７が変位できるため、軸受６
に大きな負荷が作用して回転むらの原因になるというこ
ともない。

以上の実施例では、支持部材７と固定部18の結合手段
17として、係合ピン19を用いた例を示したが、第３図
（ａ）、（ｂ）に示すように、支持部材７の外周に取付
けた取付具23にてピアノ線24の中央部を固定し、このピ
アノ線24の両端部を固定ブラケット25にて固定してもよ
い。この場合も、ピアノ線24がその軸心方向に沿う回転
方向には剛体として作用し、それ以外の方向には弱い弾
性体として作用することによって同様の作用が得られ
る。

発明の効果 本発明のロータリエンコーダによれば、以上の説明か
ら明らかなように、コード板と検出器と中空回転軸と軸
受と支持部材とが組み合わされてユニット化されている
ので、そのまま被測定軸に装着するだけで簡単に取付け
ることができ、かつ中空回転軸を軸心調整可能に被測定
軸に固定する固定手段を設けているので、測定面で軸心
位置の測定を行いながら軸心調整することによって偏心
を小さくし、累積ピッチ誤差を小さくすることができ、
高分解能のものにも対応できる。

また、検出器をレーザ方式にしてフラウンホーファ回
折による幅の狭いビーム状の明暗縞を検出するようにす
ると、コード板と検出器の間の隙間を大きく設定しても
検出エラーを生ずる恐れはなく、固定手段を設けたこと
によって中空回転軸及び軸受の径が大きくなって軸受精
度が低下し、コード板の面振れが大きくなっても検出エ
ラーを生ずることはない。

又、測定面を中空回転軸の両端部に設けると軸心の検
出精度が高くなる。

さらに、支持部材を回転方向にのみ固定し、他の方向
に浮動可能とすることによって、回転に伴って軸受に負
荷変動を生ずることがなく、回転系に悪影響を与えない
等、大なる効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示し、第１図は
縦断正面図、第２図は結合手段を示し、同図（ａ）は部
分断面側面図、同図（ｂ）は底面図、第３図は結合手段
の他の例を示し、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は底
面図、第４図及び第５図はそれぞれ従来例の縦断正面図
である。 １……中空回転軸、２……被測定軸、４……コード板、
６……玉軸受、７……支持部材、８……検出器、10a、1
0b……測定面、11……固定手段、12a、12b……クサビ状
スリーブ、13……締結ボルト、14、15……山形スリー
ブ、17……結合手段、18……固定部、19……係合ピン、
20……係止ブラケット、21……押圧係止ピン、24……ピ
アノ線、25……固定ブラケット。

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コード板と、コード板を固定した中空回転
   軸と、中空回転軸を軸受を介して回転自在に支持しかつ
   コード板の回転位置を検出する検出器を取付けられた支
   持部材と、中空回転軸の内周面と被測定軸との間に介装
   されて中空回転軸を軸心調整可能に被測定軸に固定する
   固定手段と、中空回転軸の外周面に形成された測定面と
   を備えたことを特徴とするロータリエンコーダ。
2. 【請求項２】検出器は、レーザ光源からコード板にレー
   ザ光を照射し、コード板に規則的に形成されたスリット
   により生じたフラウンホーファ回折像の明暗縞をスリッ
   トを介して光検出素子に照射するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１記載のロータリエンコーダ。
3. 【請求項３】測定面が中空回転軸の両端突出部に形成さ
   れていることを特徴とする請求項１又は２記載のロータ
   リエンコーダ。
4. 【請求項４】固定手段が、ねじ機構にて互いに引き寄せ
   られる一対のクサビ状スリーブと山形スリーブを備えた
   クランプ手段から成ることを特徴とする請求項１、２又
   は３記載のロータリエンコーダ。
5. 【請求項５】支持部材を、中空回転軸の軸心まわりの回
   転方向にのみ固定しその他の方向に浮動可能に固定側に
   結合する結合手段を備えている請求項１、２、３又は４
   記載のロータリーエンコーダ。
6. 【請求項６】結合手段は、支持部材から半径方向に突設
   された係合ピンと、この係合ピンに周方向に係合する固
   定側の係止部材とを備えている請求項５記載のロータリ
   ーエンコーダ。
7. 【請求項７】結合手段は、中空回転軸の軸心を中心とす
   る円周に対して接線方向に配置されかつ中間部が支持部
   材に固定された可撓線材と、その両端部を固定側に固定
   する固定ブラケットとを備えている請求項５記載のロー
   タリーエンコーダ。