KR20130118241A

KR20130118241A - 로터리 인코더

Info

Publication number: KR20130118241A
Application number: KR1020130040095A
Authority: KR
Inventors: 요시유키 나카무라
Original assignee: 덕터 요한네스 하이덴하인 게엠베하
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2013-04-11
Publication date: 2013-10-29
Also published as: EP2653837B1; JP2013221921A; CN103376122A; EP2653837A1; TW201405101A

Abstract

(과제)
중공 타입과 유축 타입의 장점을 겸비하고, 인코더 본체 내에 콤팩트하게 수납될 수 있는 변위 가능한 구조체를 내장한 로터리 인코더를 제공한다.
(해결수단)
측정 대상에 고정되어 연동하여 측정 신호를 발생하는 부호판(5)을 회전시키는 축 집합체(3, 4)와, 이 축 집합체(3, 4)를 자유롭게 회동 가능하게 지지하는 베어링(6a, 6b)과, 이 베어링이 고정된 인코더 본체를 갖고, 상기 축 집합체(3, 4)는 상기 베어링에 고정되는 중공 원통형의 외통(4)과, 상기 외통 내에 수납 배치되고 일부가 외통에 고정되는 축 본체(3)를 갖고, 이 축 본체(3)는 상기 외통(4)에 수납되어 있는 부분의 일부에 변위 가능한 구조체가 형성되고, 측정 대상에 고정되는 부분으로부터 상기 구조체를 통과한 앞부분에서 외통(4)과 고정되어, 적어도 상기 변위 가능한 구조체와 상기 외통(4)의 사이에는 상기 구조체가 변위 가능한 갭이 설치되어 있는 구성의 로터리 인코더로 하였다.

Description

로터리 인코더{Rotary Encoder}

본 발명은, 측정 대상의 변위 또는 이동량, 또는 그러한 방향을 계측 가능한 로터리 인코더에 관한 것이다.

일반적으로 로터리 인코더의 축 구조에는, 크게 나누어 유축(有軸) 타입과 중공(中空) 타입이 있다. 유축 타입의 인코더는, 예를 들면 도 7에 나타난 바와 같이, 볼록 형상으로 가공된 축(13)을 갖는다. 여기서, 도 8은 종래 유축 타입의 로터리 인코더의 개략적인 구성을 나타내는 측면도이다. 도면에 있어서, 로터리 인코더는, 축(13)과, 이 축(13)에 고정된 부호판(5)을 갖는다. 이 부호판(5)에는, 기체(基體) 내에 배치된 발광 소자(21)로부터 조사된 광이 고정 슬릿(22)을 통하여 조사되고, 형성된 슬릿 패턴에 따른 투과광이 회로 기판(7) 상의 대향하는 위치에 배치된 수광 소자(71)에 입사하여 소정의 신호를 생성한다. 축(13)이 회동함으로써 부호판(5)의 패턴이 변화하고, 신호가 변화하여 축의 변위량에 따른 신호를 생성하도록 되어 있다. 생성된 신호는 케이블(11)을 통하여 외부 장치에 출력된다.

축(13)은 베어링(16a, 16b)을 통하여 기체(2)에 자유롭게 회동 가능하게 고정되어 있다. 기체(2)에는 커버(9)가 고정되어, 상기 회로 기판(7)이나 발광 소자(21), 수광 소자(71) 등의 전자 부품을 보호하고 있다. 기체(2)에는 지지 부재(12a)가 고정되어, 모터 등의 측정 대상의 케이스(85)에 고정되어 있다. 측정 대상의 회전축(82)은 베어링(83)을 통하여 케이스에 지지되는 동시에, 일체로 형성되어 있는 출력 축(81)으로부터 축 커플링(14)을 통하여 상기 축으로 접속 고정된다. 이에 의해, 측정 대상의 회전축(82)의 회전 동작이 축(13)에 전달되어, 측정 대상의 회전 동작을 계측할 수 있도록 되어 있다.

이 유축 타입의 인코더의 경우, 축 커플링(14)를 통하여 측정 대상의 회전축(81)에 접속된다. 이 때문에, 측정 대상의 진동이나 변위는 커플링(14)에 흡수 시키는 것이 가능하고, 인코더의 부담을 경감할 수 있다. 한편, 커플링(14)의 길이만큼 축 방향의 공간을 필요로 하여, 축 방향의 길이(L1)가 길어져 버리는 결점이 있다.

한편, 도 8은 중공 타입의 로터리 인코더의 개략 구성을 나타내는 측면도이다. 이 예에서는, 인코더의 축(13a)은 중공으로, 그 내부에 측정 대상의 회전축인 출력 축(81)을 수납하여 고정한다. 고정은 예를 들면, 축단에 배치된 링 부재(15)에 형성된 나사 구멍(16)에 세트 나사 등을 나합(螺合)함으로써 고정된다. 이에 의해, 측정 대상의 회전축(82)의 회전 동작이 축(13a)에 전달되어, 측정 대상의 회전 동작을 계측할 수 있도록 되어 있다.

이 중공 타입의 인코더의 경우, 축 커플링(14)을 통하지 않고 측정 대상의 회전축(81)에 접속된다. 이 때문에, 축 방향의 길이(L2)는 커플링의 길이만큼 짧게 할 수 있어, 콤팩트하게 할 수 있다는 장점이 있다. 한편, 측정 대상의 진동이나 변위를 축 커플링에 흡수시킬 수 없기 때문에 인코더의 부담이 증대하는 결점이 있다.

미국 특허 제4472713호 공보(특허 문헌 1)에는 플렉서블 커플러(48)를 구비한 광학식 인코더가 개시되어 있다. 이 광학식 인코더는, 플렉서블 커플러(48)가 실질적인 축으로서 기능하고, 이 플렉서블 커플러(48)에 고정된 디스크 테이블(26)에 탑재된 부호판인 디스크(24)를 회전시키고 있다. 그리고, 플렉서블 커플러(26)에는 변위 가능하도록 복수의 슬릿이 형성되어 있다.

그러나, 이 문헌의 플렉서블 커플러(48)는, 볼베어링 어셈블리(30, 32)의 설치 위치보다 측정 대상 측에 크게 돌출하여 있다. 또한, 플렉서블 커플러(48)를 덮도록 형성 배치되어, 이것과 연동하는 디스크 테이블(26)에 대해서도, 측정 대상 측에 크게 돌출하여 있다. 즉, 인코더로서 필요한 기능이 배치된, 소위 인코더 본체에 상당하는 부분 보다 크게 돌출하여 있다. 이 때문에, 이 문헌의 구조에서는 인코더를 콤팩트하게 구성하는 것은 곤란하다.

미국 특허 제4752683호 공보(특허 문헌 2)에는, 플렉서블 커플링 수단을 구비한 로터리 인코더가 개시되어 있다. 그러나, 이 문헌의 인코더의 커플링 부재(34)는, 소위 인코더 본체의 외부에 배치되고 내장하는 것은 아니다. 또한, 커플링 부재의 길이 방향의 크기를 흡수하여 콤팩트하게 하는 구조에 대한 아무런 검토도 되지 않았다.

유럽 특허 출원 제0178694호 공보(특허 문헌 3)에는, 스파이럴 슬롯(13)이 형성된 허브(9)를 구비한 로터리 변환기가 개시되어 있다. 그러나, 이 문헌의 허브(9)에는 상부 디스크(7)와 에러 스틱 링(8)에 의해 인코더 디스크(5)가 직접 고정되어 있다. 또한, 베어링 등의 베어링 부재는 없고, 바디(1) 내에 샤프트(16)만으로 배치되어 있는데 불과하다. 이러한 구성에서는 다소의 진동은 허브(9)로 흡수되었다고 해도, 축심의 어긋남을 흡수하는 것이 곤란하고, 정확한 계측 자체가 어렵다. 또한, 베어링이 없기 때문에, 베어링과 커플링과의 관계에 대한 아무런 검토도 되지 않았다.

미국 특허 4472713호 공보 미국 특허 4752683호 공보 유럽 특허 출원 0178694호 공보

해결하려고 하는 문제점은, 인코더의 부담을 줄일 수 있도록, 측정 대상과의 축심의 어긋남을 흡수하거나, 진동을 흡수하기 위해 변위 가능한 커플링을 이용하면, 커플링을 배치하는 공간 영역을 필요로 하여, 인코더가 대형화하거나, 여분의 공간을 점유해 버리는 점이다. 본 발명의 목적은 중공 타입과 유축 타입의 장점을 겸비하여, 인코더 본체 내에 콤팩트하게 수납될 수 있는 변위 가능한 구조체를 내장한 로터리 인코더를 제공하는 것이다.

본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해 이하의 구성으로 하였다.

(1) 측정 대상에 고정되어 연동하고 측정 신호를 발생하는 부호판(5)을 회전시키는 축 집합체(3, 4)와, 이 축 집합체(3, 4)를 자유롭게 회동 가능하게 지지하는 베어링(6a, 6b)과, 이 베어링이 고정된 인코더 본체를 포함하고,

상기 축 집합체(3, 4)는 상기 베어링에 고정되는 중공 원통형의 외통(4)과 상기 외통 내에 수납 배치되고 일부가 외통에 고정되는 축 본체(3)를 포함하고,

이 축 본체(3)는 상기 외통(4)에 수납되어 있는 부분의 일부에 변위 가능한 구조체가 형성되어, 측정 대상에 고정되는 부분으로부터 상기 구조체를 통과한 앞부분에서 외통(4)과 고정되어, 적어도 상기 변위 가능한 구조체와 상기 외통(4) 사이에는 상기 구조체가 변위 가능한 갭이 설치되어 있는 로터리 인코더.

(2) 상기 축 본체(3)는, 측정 대상에 고정하는 중공형의 고정부와, 변위 가능한 구조체가 형성된 중공형의 변위부를 포함하고, 상기 고정부와 변위부의 내경이 상이한 상기 (1)의 로터리 인코더.

본 발명에 의하면, 중공 타입과 유축 타입의 장점을 겸비하여, 측정 대상으로부터의 진동이나 자심(磁芯)의 어긋남을 흡수 가능하고, 인코더 본체 내에 콤팩트하게 수납할 수 있는 구조체를 내장하여, 전체적으로 콤팩트하게 구성 가능한 로터리 인코더를 제공할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 제1 태양인 인코더의 구성을 나타내는 단면도이다(실시예 1).
도 2는 본 발명의 제1 태양인 인코더의 축 본체와 외통의 구성을 나타내는 단면도이다(실시예 1).
도 3은 본 발명의 제2 태양인 인코더의 축 본체와 외통의 구성을 나타내는 단면도이다(실시예 2).
도 4는 본 발명의 제3 태양인 인코더의 축 본체와 외통의 구성을 나타내는 단면도이다(실시예 3).
도 5는 축 본체의 호저부(湖底部)와 변이부의 치수 관계를 나타낸 측면도이다.
도 6은 축 본체의 호저부와 변이부의 치수 관계를 나타낸 측면도이다.
도 7은 종래의 유축 타입의 인코더의 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 8은 종래의 중공 타입의 인코더의 구성예를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 로터리 인코더(1)는, 예를 들면 도 1에 나타난 바와 같이, 측정 대상에 고정되어 연동하고 측정 신호를 발생하는 부호판(5)을 회전시키는 축 집합체(3, 4)와, 이 축 집합체(3, 4)를 자유롭게 회동 가능하게 지지하는 베어링(6a, 6b)과, 이 베어링(6a, 6b)이 고정된 기체(2)를 포함하고, 상기 축 집합체(3, 4)는 상기 베어링(6a, 6b)에 고정되는 중공 원통형의 외통(4)과, 상기 외통(4) 내에 수납 배치되고 일부가 외통(4)에 고정되어 있는 축 본체(3)를 포함하고, 이 축 본체(3)는 상기 외통(4)에 수납되고 있는 부분의 일부에 변위 가능한 구조체(32)가 형성되고, 측정 대상에 고정되는 부분(31)으로부터 상기 구조체(32)를 통과한 앞부분(33)에서 외통부와 고정되고, 적어도 상기 변위 가능한 구조체(32)와 상기 외통(4) 사이에는 상기 구조체가 변위 가능한 소정의 갭이 설치되어 있다.

이와 같이, 종래의 회전축에 상당하는 구조물로서, 중공 원통형의 외통(4)과 축 본체(3)를 갖는 축 집합체로 하여, 이 외통(4) 내에 축 본체(3)를 수납 배치함과 동시에, 축 본체에 가요성을 갖도록 하여 축 중심의 어긋남이나 흔들림, 진동 등을 흡수 가능하게 하고, 특별한 공간을 점유하지 않고, 종래와 마찬가지의 크기에서 측정 대상 측의 진동이나 축심의 어긋남을 흡수할 수 있는 인코더를 제공하는 것이 가능하게 되었다.

축 본체(3)는, 측정 대상에 고정 내지 결합되어, 측정 대상의 회전 동작을 인코더 내부에 전달한다. 축 본체는 바람직하게는 양단의 지름이 확장된 I 자형 내지 T 자형의 원통 내지 원기둥형 부재이며, 상기 T 또는 I의 지름이 확장된 부분에 측정 대상의 회전축에 고정되는 중공 원통형의 고정부를 갖는다. 고정부는, 고정 내지 결합 되는 측정 대상의 회전축의 형상이나 크기에 맞추어 임의의 형상, 크기로 조정된다.

또한, 축 본체의 상기 고정부와 타단 측이 되는 앞부분에는 외통(4)이 감합 고정되는 감합부가 형성되어 있다. 이 감합부는, 외통 앞부분의 내측에 감합하여 고정되도록 되어 있다. 또한, 외통 내측면은 후술하는 변위부 외주로부터 소정의 갭을 두어 배치되도록 되어 있으므로, 통상 외통부의 내경은 변위부의 외경 보다 어느 정도 크게 설정되어 있다. 이 때문에, 감합부의 외경도 상기 외통부의 내경에 맞는 크기로 설정되어, 양자가 정확히 감합되어 고정할 수 있도록 되어 있다. 또한, 상기 감합부에는, 접착제, 점성의 수지제, 밀봉제 등을 배치하여 보다 강고하게 고정해도 되고, 경우에 따라서는 용착, 용접 등의 어느 하나, 또는 이들을 병용하여 고정해도 된다.

축 본체의 상기 고정부와 감합부의 사이에는, 변위부가 형성되어 있다. 변위부는, 회전을 전달함과 동시에 고정부와 감합부의 사이에 발생한 자심의 어긋남이나, 측정 대상으로부터의 진동 등의 기계적 스트레스를 흡수하는 기능을 갖는다. 변위부는, 상기 기능을 갖는 것이면 공지의 플렉서블 커플링 등에 채용되고 있는 여러 가지의 변위 가능한 구조를 채용할 수 있다. 변위부의 구조는 특별히 한정되는 것은 아니고, 도시예와 같이 복수 방향으로부터 교대로 결각이 들어간 것과 같은 구조이어도 되고, 스파이럴 형상의 결각이나 여러 가지의 형태의 결각을 넣거나, 다른 변위 가능한 형상으로 하여 가요성을 발휘할 수 있는 구조를 채용할 수 있다. 또한, 스프링 등의 그 자체로 가요성을 갖는 부재를 배치한 것과 같은 구조이어도 된다. 축 본체는, 주로 제조 코스트의 면에서 전체가 1개의 부재로 구성되어 있는 것이 바람직하고, 상기 변위부도 축 본체와 일체로 형성되어 있는 구조가 바람직하다.

변위부는, 후술하는 구조상의 이점을 살리기 위해 중공 상태인 것이 바람직하다. 또한, 그 길이는 인코더 본체 내에 수납되는 길이인 것이 필요하고, 적어도 외통부 내부에 수납 가능한 길이이다. 또한, 외통이 2개의 베어링으로 지지되는 경우에는 이러한 베어링 사이에 수납되는 길이이면 된다.

변위부에 있어서의 변위량으로서는, 특별히 규제되는 것이 아니고, 축이나 장치의 크기, 요구되는 축 어긋남이나 진동의 흡수 능력에 의해 최적인 변동 폭으로 설정하면 된다. 구체적으로는, 축 지름이 4 내지 10mm인 일반적인 소형 인코더의 경우, 허용되는 공간에도 의하지만, 바람직하게는 측정 대상의 축 직각 방향으로 0.01 내지 0.5mm, 축 방향으로 ±0.8mm의 범위이며, 보다 바람직하게는 축 직각 방향으로 0.05 내지 0.3mm, 축 방향으로 ±0.5mm의 범위에서 변형 가능하면 된다. 또한, 상기 이외의 크기의 인코더에서는, 축 지름에 비례하여 바람직한 변위량도 변동한다.

본 발명의 로터리 인코더는, 예를 들면 도 4, 5에 나타난 바와 같이 상기 고정부의 내경(D2)과 변위부의 내경(D1)이 상이하다. 고정부의 내경(D2)과 변위부의 내경(D1)은, 양쪽이 상이하면, 도 5에 나타난 바와 같이 고정부의 내경(D2)이 커도 되고, 도 6에 나타난 바와 같이 변위부의 내경(D1)이 커도 된다. 양쪽의 내경을 다르게 함으로써, 축 본체에 형성되어 있는 변위부의 변위 동작이 구조상 규제되는 것을 방지할 수 있다.

구체적으로는, 고정부의 내경(D2)이 큰 경우, 고정부에 삽입된 측정 대상의 회전축은 변위부까지 진입할 수 있으므로, 고정부에 멈출 수 있다. 측정 대상의 회전축이 변위부 내부에까지 진입하는 것을 방지함으로써, 변위부의 변위 동작이 진입한 회전축에 저해되는 것을 방지할 수 있다. 통상, 측정 대상으로의 설치는 고객측에서 행해지기 때문에, 이러한 안전책을 실시함으로써, 고객측에서의 설치 미스에 의한 불편이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 변위부측의 내경(D1)이 큰 경우, 만일 측정 대상의 회전축이 변위부 내에까지 침입했다고 하여도 변위부 내측면과 회전축 외측면의 사이에는 소정의 간극이 있다. 이 때문에, 상기 간극에 의해 변위부의 변위 동작이 확보되게 된다. 또한, 이때의 고정부와 변위부의 내경의 차이로서는, 필요한 변위량을 확보할 수 있는 공극을 확보할 수 있는 크기로 설정하면 된다. 구체적으로는, 통상 고정부의 내경에 대해서 10% 이상 크게 설정되고, 치수에 여유가 있는 경우에는 가능한 범위보다 크게 설정하는 것이 바람직하다.

외통은, 중공 원통형의 부재이며 인코더 기부(基部)에 베어링을 통하여 자유롭게 회동 가능하게 고정된다. 또한, 그 앞부분 내주면과 상기 축 본체 감합부가 밀착 고정되게 되어 있다. 이에 의해, 축 본체는 외통을 통하여 기체에 고정된 베어링에 의해 축이 지지되고, 안정되여 회전 내지 회동 가능하도록 되어 있다.

외통에는 앞부분 근방 외주에 지름이 확장된 프랜지(flange)부를 갖고, 중공 원반형의 부호판이 고정되도록 되어 있다. 이 부호판은, 통상 유리 등의 투명 부재에 인크리멘탈 혹은 앱솔루트형 등의 인코더의 기능에 따른 부호 패턴이 형성되어 있다. 그리고, 부호판이 회전하면 인코더 기부에 배치된 LED 등의 발광 소자와, 부호판을 사이에 두어 대향 배치된 배선 기판 상의 수광 소자에 의해 상기 패턴의 변화가 검출되어 소정의 신호로 변환된다. 이에 의해, 측정 대상에 고정된 축 본체의 회전 동작이 전기 신호로 변환되어, 소위 로터리 인코더로서 동작한다.

외통 내주면은 통상 평탄한 원통형이지만, 상기 앞부분에 단차를 마련해 중심 방향으로 돌출된 두께부를 형성해도 된다. 이 두께부와 축 본체의 감합부를 고정함으로써, 감합부의 지름을 확장할 필요가 없어진다. 이와 같이 외통에 두께부를 마련하는 구조를 채용하는지, 또는 상기와 같이 축 본체의 감합부의 지름이 확장된 구조를 채용하는지는 택일적으로 선택해도 되고, 이들을 복합한 것과 같은 구조로 해도 된다.

외통 내면과 축 본체 변위부는 소정의 간극을 두고 대향하도록 형성되어, 변위부의 변위 동작이 가능하도록 되어 있다. 상기 간극으로서는, 변위 동작이 가능한 최적인 폭으로 설정하면 된다. 구체적으로는 축 지름이 4 내지 10mm인 일반적인 소형의 인코더의 경우, 통상 1 내지 2mm이며, 치수로 여유가 있는 경우에는 가능한 범위보다 크게 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 축 지름이 상기 이외의 경우에는 그 축 지름에 비례하여 상기 간극의 범위도 변동한다.

또한, 축 본체는 상기 고정부를 제외한 다른 부분의 대부분 또는 전부가 외통 내에 수납되는 것이 바람직하다. 구체적으로는 고정부의 지름이 확장된 부분을 제외한 영역의 바람직하게는 70% 이상, 보다 바람직하게는 80% 이상, 특별히 90% 이상이 외통 내부에 수납되고 있으면 된다. 축 본체를 외통 내부에 수납함으로써 축 본체 가 차지하는 공간 영역을 최소로 할 수 있어 인코더를 소형화할 수 있다.

축 본체와 외통을 구성하는 재료로서는, 종래로부터 로터리 인코더의 축 재료로서 이용된 것을 이용할 수 있다. 구체적으로는, 탄소강(보통강), 합금강(특수강), 니켈 크롬강, 니켈 크롬 몰리브덴강, 크롬강, 크롬 몰리브덴강, 망간강 등의 철을 주원료로 하는 합금 내지 금속 화합물, 혹은 용도에 따라 알루미늄, 듀랄민 등의 알루미늄 화합물, 티탄 또는 그 화합물, 황동, 포금 등의 금속 화합물을 이용할 수도 있다.

또한, 강도나 내구성 등의 문제가 없는 경우에는, 축 본체 또는 외통의 어느 쪽을 수지 재료로 구성하여, 측정 대상의 회전축으로부터 유입하는 전류에 의한 전식(電食)을 방지할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 외통 및 축 본체 이외의 구성 요소는 통상의 로터리 인코더와 같고, 상기 설명에서는 광학식을 예시하였으나, 광학식, 자기식의 어느 태양을 임의로 선택할 수 있다.

(실시예 1)

다음으로, 실시예를 나타내어 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 태양을 나타낸 로터리 인코더의 단면도, 도 2는 축 본체와 외통의 단면도이다. 도 1 및 도 2에 있어서, 로터리 인코더(1)는, 기체(2)에 고정된 베어링(6a, 6b)과, 이 베어링(6a, 6b)에 자유롭게 회동 가능하게 고정된 외통(4)과, 이 외통(4)의 앞부분에 고정되어 있는 축 본체(3)를 갖는다.

외통(4)은 양단이 개방된 중공의 원통형 부재이며, 기체(2)에 고정된 베어링(6a, 6b)에 의해 축이 지지되어, 자유롭게 회동 가능하게 고정되어 있다. 외통(4)은, 베어링(6a, 6b)과 축 본체(3)의 사이에 개재하여 축 본체(3)를 자유롭게 회동할 수 있는 상태로 고정함과 동시에, 후술하는 부호판(5)을 고정하여 축 본체(3)의 동작과 연동하도록 하고 있다. 상기 베어링(6a, 6b)은 외통(4)의 후단(44)과 단차부(42)의 사이에 배치된다. 베어링은 단독으로도 가능하나, 축 동작의 안정성 면에서 복수 구비하는 것이 바람직하다.

상기 외통(4)의 앞부분 외주가 지름이 확장된 프랜지(41)에는, 유리 등으로 형성된 중공 원반형의 부호판(5)이 고정되어 있다. 기체(2)에는 LED 등의 발광 소자(21)가 배치되고, 고정 슬릿(22)을 통하여 조사된 광선이, 상기 부호판을 투과 하면 부호판(5)에 형성된 소정 패턴에 따라 투과광이 변화하고, 부호판을 사이에 두어 대향 배치되어 있는 수광 소자(71)에 이르러 상기 투과광에 따른 전기 신호를 발생한다.

수광 소자(71)로부터 출력되는 전기 신호는, 지지되는 회로 기판(7) 상에 배치된 여러 가지의 회로 소자에 의해 필요한 처리가 실시되고, 아날로그 디지털 변환되어, 예를 들면 A상, B상으로 이루어지는 90°위상차의 인크리멘탈 신호 등의 계측 신호를 발생한다. 발생한 계측 신호는, 더하여 회로 기판(7)에 탑재되어 있는 인터페이스 소자, 드라이버 소자 등을 통하여 소정 형태의 출력 신호로 변환되어 출력선(11)에 의해 외부 장치로 보내진다.

축 본체(3)는, 중공 원통형의 부재이며, 그 일단 측에 측정 대상의 회전축에 고정되는 지름이 확장된 고정부(31)가 형성되어 있다. 고정부의 내경은 설치하는 측정 대상의 회전축의 외경에 맞추어 형성되고, 정확히 감합할 수 있는 크기로 되어 있다. 고정부는 이 예에서는 나사 구멍(36)을 갖고, 트러스(truss) 나사 등에 의해 삽입한 회전축을 강고하게 고정할 수 있게 되어 있다. 고정부는, 원통형으로 한정되지 않고 측정 대상의 형상에 맞추어 여러 가지의 형상을 채용할 수 있다.

축 본체(3)의 중앙 몸체부에는, 변형 내지 변위 가능한 구조체가 형성된 변위부를 갖는다. 변위부는 전술한 바와 같이 도시되는 복수의 슬릿이 설치된 구조이어도 되고, 공지의 변형 가능한 커플링 구조이어도 된다. 이 변위부는 후술하는 외통 내에 수납되도록 하는 크기로 되어 있다.

축 본체(3)의 타단측인 앞부분은, 지름이 확장된 감합부가 형성되어 있다. 이 감합부는, 이 예에서는 상기 변위부보다 지름을 크게 한 원통형으로 형성되어 있다. 이 감합부는, 그 외주 부분이 외통의 내주 부분과 밀착하여 고정되도록 되어 있다. 이 때문에, 감합부의 외경과 대응하는 외통의 내경이 실질적으로 동일하게 설정된다. 감합부와 외통의 앞부분의 사이의 고정은, 감압에 의한 기계적 결합만으로도 충분한 경우가 있지만, 접착제 등 공지의 고정 수단을 이용하여 한층 더 강고하게 고정해도 된다.

감합부의 외경과 변위부의 외경의 차이, 즉 외통의 내경과 변위부의 외경의 차이가, 변위부와 외통의 사이의 갭의 2배가 되므로, 필요한 갭 폭을 얻을 수 있도록 감합부의 외경 및 외통의 내경이 설정된다. 감합부의 길이는 필요한 강도를 얻을 수 있는 크기로 하면 되지만, 변위부의 길이와의 관계로, 인코더 본체, 특별히 외통 내에 수납되는 크기로 조정된다. 또한, 도시예에서는 감합부의 전단은, 외통 전단 보다 약간 중간측에 위치하도록 배치되고 있다.

본 실시예에서는 외통과 축 본체는 같은 재료로 구성해도 되고, 다른 재료를 이용해도 된다. 다른 재료를 채용하는 경우, 예를 들면 어느 하나의 재료를 수지 재료로 함으로써 고정부로부터 유입하는 전류에 의한 전식을 방지할 수 있다.

상기 베어링(6a, 6b)이 고정되어 있는 기체(2)는, 인코더 본체를 구성하고, 주된 구성 부재를 지지 고정하는 기능을 갖는다. 기체(2)의 측정 대상측인 뒷 부분에는 지지 부재(12)가 설치되어 있어, 도시하지 않은 측정 대상의 케이스에 고정할 수 있게 되어 있다. 또한, 기체(2) 앞부분에는 커버(9)가 고정 배치되어, 회로 기판(7)이나 광학계 부품 등을 외부 환경으로부터 보호하고 있다. 그 외의 구성은 일반적인 로터리 인코더와 같고, 그 상세에 대해서는 설명을 생략한다.

상기와 같이, 축 본체와 외통이라 하는 2개 부재에 의해 회전축으로서 기능시키는 동시에, 외통 내에 변위부가 배치되도록 구성하였으므로, 종래의 인코더와 실질적으로 같은 공간 내에 변위 가능한 커플링의 기능도 수납할 수 있어, 소형이고 축 변위에 대응 가능한 로터리 인코더를 제공하는 것이 가능하게 되었다.

(실시예 2)

도 3은, 본 발명의 제2 실시예를 나타낸 도면이며, 축 본체(3a)와 외통(4)의 제2 태양을 나타낸 단면도이다. 이 예에서는, 외통(4a)의 앞부분(46)이 닫힌 형상으로 형성되어 있다. 즉, 외통(4a)의 앞부분(46)은 개구하지 않고 닫혀 있어, 정확히 원형의 뚜껑이 덮여진 것 같은 형상이 되어 있다. 이 외통(3a)의 앞부분(46) 중앙부에는 고정 구멍(47)이 형성되어 있어, 나사(51)에 의해 축 본체(3a)의 감합부(33a)에 고정되도록 되어 있다. 이 축 본체(3a)의 감합부(33a)에는 내부 공동은 없고, 원기둥 블록형으로 형성되어, 그 중앙부의 상기 고정 구멍(47)에 대응하는 위치에 마찬가지로 나사 구멍(39)이 형성되어, 상기 나사(51)에 의한 고정이 가능하도록 되어 있다.

이와 같이 나사 고정에 의해 축 본체(3a)와 외통(4a)을 고정하고 있으므로, 양자의 고정이 용이하고 강고하게 됨과 동시에, 탈착이 용이하게 된다.

(실시예 3)

도 4는, 본 발명의 제3 실시예를 나타낸 도면이며, 축 본체와 외통의 제3 태양을 나타낸 단면도이다. 이 예에서는, 외통의 앞부분을 두껍게 형성하여 축과 직교하는 방향으로부터 고정 나사에 의한 고정이 가능하도록 형성되어 있다. 즉, 외통의 앞부분에는 두께부(48)가 형성되고, 외통 내주면이 축과 직교하는 방향으로 돌출되어 있다. 한편, 축 본체의 감합부(33b)에는 내부 공동은 없고, 변위부로부터 계속되는 블록형의 원기둥(37)이 단차부(38)에 의해 변위부 지름보다 작은 직경의 원기둥 블록으로 형성되어, 정확히 상기 두께부(48)의 돌출 폭에 대응하여, 이것과 감합할 수 있는 크기로 형성되어 있다.

그리고, 상기 두께부(48)에는, 측면으로부터 축 중심을 향해 축과 직교하는 방향으로 나사 구멍(49)이 형성되어, 세트 나사 등의 고정 나사를 배치하여 조임으로써, 상기 나사 선단이 내부의 축 본체(37)의 감합부(33b)에 당접하고, 가압하여 고정되도록 되어 있다. 또한, 다른 구성은 상기 실시예 1, 2와 같으므로, 본 실시예에서는 설명을 생략한다.

이와 같이 나사 고정에 의해 축 본체와 외통을 고정하고 있으므로, 양자의 고정이 용이하고 강고하게 됨과 동시에, 탈착도 용이하게 된다.

본 발명의 로터리 인코더는, 특별히 검출 방식에는 한정되지 않고, 회전·회동하는 측정 대상물의 회전축과 결합하는 타입의 인코더이면 여러 가지의 타입의 인코더에 폭 넓게 적용할 수 있다.

1 인코더
2 기체
3 축 본체
4 외통
5 부호판
6a, 6b 베어링
7 회로 기판
9 커버

Claims

측정 대상에 고정되어 연동하고 측정 신호를 발생하는 부호판을 회전시키는 축 집합체와, 상기 축 집합체를 자유롭게 회동 가능하게 지지하는 베어링과, 상기 베어링이 고정된 인코더 본체를 포함하고,
상기 축 집합체는 상기 베어링에 고정되는 중공 원통형의 외통과, 상기 외통 내에 수납 배치되고 일부가 외통에 고정되는 축 본체를 포함하고,
상기 축 본체는 상기 외통에 수납되어 있는 부분의 일부에 변위 가능한 구조체가 형성되고, 측정 대상에 고정되는 부분으로부터 상기 구조체를 통과한 앞부분에서 외통과 고정되어, 적어도 상기 변위 가능한 구조체와 상기 외통 사이에는 상기 구조체가 변위 가능한 갭이 설치되어 있는,
로터리 인코더.
제1항에 있어서,
상기 축 본체는, 측정 대상에 고정하는 중공 상태의 고정부와, 변위 가능한 구조체가 형성된 중공형의 변위부를 포함하고, 상기 고정부와 변위부의 내경이 상이한,
로터리 인코더.