JP2005181022A - Optical encoder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータに直結した光学式エンコーダに関するものである。 The present invention relates to an optical encoder directly connected to a motor.
工作機械,多関節を有するロボットなどにおいては、駆動部であるモータを制御する際に、モータの回転数などを検出する必要がある。このようなモータの回転数,回転位置等を検出するセンサとして、光学式エンコーダが広く利用されている。 In a machine tool, a robot having multiple joints, etc., it is necessary to detect the number of rotations of a motor when controlling a motor as a drive unit. Optical encoders are widely used as sensors for detecting the rotational speed, rotational position, and the like of such motors.
図3に示すように、従来の光学式エンコーダ10は、モータ11のモータシャフト12に取り付けた回転ディスク13と、回転ディスク13に近接してモータ端面11Aに固定したプリント基板14と、該プリント基板14の上に搭載したフォトセンサ15と、から構成されており、フォトセンサ15の間隙15A、即ち、光軸が一致するように対向して配設した発光部15Bと受光部15Cとの間に、回転ディスク13の一部の円周縁が入るように、回転ディスク13をモータシャフト12に取り付けて構成している。
なお、フォトセンサ15の光軸を横切る回転ディスク13上には、例えば複数のスリットが、回転ディスク円周縁に沿って互いに所望の間隔を置いて配列するように、開設されている。
As shown in FIG. 3, the conventional
Note that, for example, a plurality of slits are provided on the rotating
発光部15B内の発光ダイオード(LED)は、プリント基板14に接続されたケーブル16を介して外部から駆動電圧が印加され、また、受光部15C内の受光素子の出力もケーブル16を介して外部に出力されるようになっている。なお、ケーブル16は、プリント基板14との接続箇所に近接した位置で、タイラップ17によって束ねられてモータ11に添設されている。図中の符号18の部材は、歯車である。
A driving voltage is applied to the light emitting diode (LED) in the
このような光学式エンコーダ10によれば、LEDが駆動されてLEDからの光が光軸方向に出射し、LEDからの光は、回転ディスク13上のスリットを通過して、受光素子に入射する。この状態にて、モータ11が駆動してモータシャフト12の回転に連動して、回転ディスク13のスリットがフォトセンサ15の光軸上から外れることで、LEDからの光が回転ディスクによって遮られる。具体的には、スリットとそれに隣接するスリットとの間の部位としての遮光部によって出射光が遮られ、LEDからの光は受光素子に入射することができないようになっている。
According to such an
そして、モータ11が駆動を継続し、これに連動して回転ディスク13が回転し続けると、スリットと遮光部とがフォトセンサ15の光軸上を交互に通過することで、フォトセンサ15では光を断続的に受光することになる。
このように、従来の光学式エンコーダ10によれば、透過部としてのスリットを通過した光を受光したか否かに基づいて、モータ11の回転数などを測定することができる。
When the
As described above, according to the conventional
このような従来の光学式エンコーダ10においては、金属板にプレス加工又はエッチング加工を施してスリットが形成されていたが、そのような加工は煩雑であるばかりか、製造コストも嵩むものである。
In such a conventional
近年では、精度高く、且つ、製造コストを安価に樹脂成形を行うことが可能になったことから、回転ディスク13として樹脂成型品が広く使用されており、このような樹脂製の回転ディスク13の材料としては、例えば、成形精度と機械的強度とに優れたポリカーボネート樹脂が好まれて一般に使用されている。
また、ポリカーボネート樹脂のような透明樹脂で成形された回転ディスク13であれば、スリットとしての開口を構造的に形作する必要がなく、加工費用の安い印刷処理を回転ディスク13の表面に施して、LEDからの光を遮る遮光部を形成することもできる。
In recent years, since it has become possible to perform resin molding with high accuracy and low manufacturing cost, resin molded products are widely used as the rotating
Further, in the case of the rotating
しかしながら、ポリカーボネート樹脂は、機械的強度は優れてはいるが、有機溶剤や、合成油,添加剤を含んだ油などに対しては耐性が劣るという特性がある。 However, the polycarbonate resin is excellent in mechanical strength, but has a characteristic of poor resistance to organic solvents, synthetic oils, oils containing additives, and the like.
ポリカーボネート樹脂製の回転ディスク13を取り付けたモータ11は、構成部材としての軸受に、耐摩耗性を向上させる目的で含油メタルが使用されており、モータ使用時間の経過とともに、この軸受に含浸している油が滲み出て、モータシャフト12の回転に伴ってモータシャフト表面に沿って油がシャフト先端方向に移動していき、回転ディスク13に付着することになる。
The
この油の成分によっては、ポリカーボネート樹脂でなる回転ディスク13のモータシャフト嵌入部、すなわち、モータシャフト12の圧入により常に応力が加わっている部分を中心として、環境応力割れ(Enviromental Stress Cracking, ESC) が発生し、回転ディスク13はモータシャフト12に固定保持され得なくなってしまう。
Depending on the oil component, environmental stress cracking (ESC) may occur around the motor shaft insertion portion of the rotating
本発明は、以上の点に鑑み、モータの経年使用に伴う、回転ディスクのESC発生を防止するために創作された光学式エンコーダを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an optical encoder that has been created to prevent the occurrence of ESC of a rotating disk associated with the aging of a motor.
上記目的を達成するために、本発明の光学式エンコーダは、光軸を一致させて対向配置した発光部及び受光部と、モータシャフトに取り付けられていて、発光部からの光を透過する透光部と上記発光部からの光を遮る遮光部とを交互に複数配列した樹脂製の回転ディスクと、を備え、モータに直結したものであり、上記回転ディスクを取り付けたモータシャフトが突出するモータ端面と、回転ディスクとの間に、油返し部材を配設したことを特徴としている。 In order to achieve the above object, an optical encoder according to the present invention includes a light emitting unit and a light receiving unit that are arranged to face each other with their optical axes aligned, and a translucent light that is attached to the motor shaft and transmits light from the light emitting unit. And a resin rotating disk in which a plurality of light shielding parts that block light from the light emitting part are alternately arranged, and is directly connected to a motor, and a motor end surface from which a motor shaft to which the rotating disk is attached projects And an oil return member between the rotating disk and the rotating disk.
また、上記目的を達成するために、本発明の光学式エンコーダは、光軸を一致させて間隙をもって対向配置した発光部と受光部とを有するフォトセンサと、モータシャフトに取り付けられていて、回転に伴って上記光軸上を横切る遮光部と透光部とを交互に複数配列した樹脂製の回転ディスクと、を備え、モータに直結したものであり、上記回転ディスクを取り付けた上記モータシャフトが突出するモータ端面と、上記回転ディスクとの間に、油返し部材を配設した構成である。 In order to achieve the above object, the optical encoder of the present invention is attached to a motor shaft and a photosensor having a light emitting part and a light receiving part that are arranged to face each other with a gap with the optical axes aligned, and rotates. And a resin-made rotating disk in which a plurality of light-shielding parts and light-transmitting parts crossing the optical axis are alternately arranged, and directly connected to a motor, and the motor shaft to which the rotating disk is attached includes: The oil return member is disposed between the protruding motor end surface and the rotating disk.
本発明の光学式エンコーダは、好ましくは、前記油返し部材を、軸通孔まわりの基部から下方に行くにしたがって外方向に拡開した、凹部を有する逆すり鉢状に形成し、この油返し部材の凹部側を前記モータ端面に向けて前記モータシャフトに取り付ける。 In the optical encoder according to the present invention, preferably, the oil return member is formed in an inverted mortar shape having a concave portion that is expanded outwardly from the base portion around the shaft through hole. Is attached to the motor shaft with the concave side facing toward the motor end surface.
前記油返し部材は、好ましくは、モータから滲み出す油に耐性を有する樹脂により成形される。前記油返し部材の成形用樹脂としては、ポリアセタール樹脂,ポリアミド樹脂及びポリフェニレンサルファイド樹脂の何れかを用いることができる。或いは、油返し部材としてプラスチック成形品に代えて、金属製のものを用いてもよい。 The oil return member is preferably formed of a resin that is resistant to oil that oozes out of the motor. As the resin for molding the oil return member, any of polyacetal resin, polyamide resin, and polyphenylene sulfide resin can be used. Alternatively, instead of a plastic molded product, a metal member may be used as the oil return member.
上記構成によれば、油返し部材によって、モータ内から滲み出た油が樹脂、例えば、ポリカーボネート樹脂で成型された回転ディスクに付着することが防止される。これにより、樹脂製の回転ディスクの応力が加わっている樹脂部分への油の付着が防止できるので、環境応力割れの発生を回避することができる。 According to the above configuration, the oil return member prevents the oil that has oozed out of the motor from adhering to a rotating disk molded from a resin, for example, a polycarbonate resin. As a result, oil can be prevented from adhering to the resin portion to which the stress of the resin-made rotating disk is applied, and the occurrence of environmental stress cracking can be avoided.
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
図1は本発明の実施形態に係る光学式エンコーダ1を示す図であり、図2は本発明の実施形態に係る光学式エンコーダ1の部分断面図である。なお、従来の光学式エンコーダ10の部材と同一の部材については、従来例と同じ符号を使用して説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an
光学式エンコーダ1は、モータシャフト12に取り付けた回転ディスク13と、回転ディスク13に近接して、ボルト等の固定手段によってモータ端面11Aに固定したプリント基板14と、このプリント基板14の上に搭載したフォトセンサ15と、を含み、モータ11に直結して配設されている。
The
回転ディスク13は、樹脂、例えばポリカーボネート樹脂を用いて円盤状に成形されていると共に、中心に孔13Aを開設している。回転ディスク13の孔13Aをモータシャフト12に貫通して圧入することによって、回転ディスク13はモータシャフト12に取り付けられる。
The rotating
また、回転ディスク13の表面には部分的に印刷処理が施されて、遮光部が形成されている。即ち、印刷により光の透過を遮る遮光部と、光が透過する透光部(隣接する遮光部間で印刷処理が施されていない部位)とが、回転ディスク13の周縁に沿って所望の間隔を置いて交互に配列している。なお、透光部は、従来例における金属板に開設したスリットのように、構造的に回転ディスク13を貫通する穴として形成されていてもよい。
Further, the surface of the rotating
プリント基板14上に搭載したフォトセンサ15は発光部15B及び受光部15Cを備えており、発光部15Bと受光部15Cとは、互いの光軸を一致させて、間隙15Aを介して対向するように配設されている。
The
なお、フォトセンサ15の間隙15Aに、回転ディスク13の一部の円周縁が入るように、回転ディスク13及びフォトセンサ15の位置が設定されている。即ち、各遮光部及び各透光部が回転ディスク13の回転に伴ってフォトセンサ15の光軸上を横切るように、回転ディスク13とフォトセンサ15とが位置調整されて配設されている。
Note that the positions of the rotating
発光部15B内の発光ダイオード(LED)は、プリント基板14に接続されたケーブル16を介して、外部から駆動電圧が印加され、また、受光部15C内のフォトダイオード(PD)或いはフォトトランジスタの電圧も、同様にケーブル16を介して外部に出力されるようになっている。
A driving voltage is applied to the light emitting diode (LED) in the
受光部15Cは、光学式エンコーダ1がインクリメンタル型をなすように、3種類の信号(A相,B相,Z相)を出力するように構成された受光素子であってもよく、この場合、回転ディスク13は、LEDからの光を3相に分ける遮光部を備えている。また、ケーブル16は、プリント基板14との接続箇所に近接した位置で、タイラップ17によって束ねられてモータ11に添設されている。
The light receiving unit 15C may be a light receiving element configured to output three types of signals (A phase, B phase, and Z phase) so that the
以上の構成は従来の光学式エンコーダ10の構成と同じであるが、本発明の実施形態に係る光学式エンコーダ1は、回転ディスク13を取り付けたモータシャフト12が突出するモータ端面11Aと、回転ディスク13との間に、油返し部材2を配設したことを特徴としている。
The above configuration is the same as the configuration of the conventional
油返し部材2は、図2(A)に示すように、中心に軸通孔2Aを有する平板として形成され、この軸通孔2Aにモータシャフト12を貫通且つ圧入することにより、油返し部材2をモータシャフト12に固定している。なお、油返し部材2として、好ましくは、図2(B)に示すように、軸通孔2Aまわりの基部2Bから下方に行くにしたがって外方向に拡開した、逆すり鉢状に形成されたものを用いるのがよい。
As shown in FIG. 2 (A), the
この油返し部材2は、金属により形成されてもよいが、製造コストの安価なプラスチックを用いれば有利である。プラスチックとしては、耐溶剤性を有する樹脂を用いるのが良い。例えば、モータ11の経年使用に伴ってモータ外に滲み出す油(エステルベース)に耐性が極めて高い樹脂として、ポリアセタール樹脂(polyacetal,略称POM),ポリアミド樹脂(polyamide, 略称PA) 及びポリフェニレンサルファイド樹脂(polyphenylene sulfide, 略称PPS)の何れかを用いれば好ましい。
The
このように構成された光学式エンコーダ1によれば、モータ1の経年使用に伴って、モータ11内の軸受に含浸している油が滲み出て、モータシャフト12の回転に伴ってモータシャフト表面に沿って油がシャフト先端方向に移動したとしても、油返し部材2が、この油の進行を遮る。
また、油返し部材2が、図2(B)に示すように、モータ端面11A側が凹設して逆すり鉢状に形成されていれば、モータ内から滲み出た油が、油返し部材2の凹面2Cによって画成される領域、即ち凹部に滞留する。
According to the
Further, as shown in FIG. 2B, if the
このように本発明の実施形態に係る光学式エンコーダ1によれば、モータ内から滲み出た油が、ポリカーボネート樹脂で成型された回転ディスク13に、付着することが防止される。これにより、ポリカーボネート樹脂よりなる回転ディスク13のモータシャフト嵌入部に、即ち、モータシャフト12の圧入により常に応力が加わっている樹脂部分に対する油の付着を防止できるので、環境応力割れの発生を回避することができる。
As described above, according to the
以上説明したが、本発明は、発明の主旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施できる。即ち、モータから滲み出す油に耐性を有する樹脂を用いて油返し部材を成形し、前述のように回転ディスク13とモータ端面との間に介装すればよい。
また、上記説明では、発光部15Bと受光部15Cをフォトセンサ15とし一体構成されたものを例示したが、発光部15Bと受光部15Cとが、回転ディスク13を挟んで対向配置されている他のモータ直結型の光学式エンコーダにも、前述の油返し部材2を適用することができるのは勿論である。
As described above, the present invention can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention. That is, the oil return member may be formed using a resin resistant to the oil that oozes out from the motor, and interposed between the
In the above description, the
1 光学式エンコーダ
2 油返し部材
2A 油返し部材の軸通孔
2B 油返し部材の基部
2C 油返し部材の凹面
11 モータ
12 モータシャフト
13 回転ディスク
13A 回転ディスクの孔
14 プリント基板
15 フォトセンサ
15A 間隙
15B 発光部
15C 受光部
16 ケーブル
17 タイラップ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
モータシャフトに取り付けられていて、上記発光部からの光を透過する透光部と上記発光部からの光を遮る遮光部とを交互に複数配列した樹脂製の回転ディスクと、を備え、モータに直結した光学式エンコーダであって、
上記回転ディスクを取り付けたモータシャフトが突出するモータ端面と、上記回転ディスクとの間に、油返し部材を配設したことを特徴とする、光学式エンコーダ。 A light emitting portion and a light receiving portion arranged opposite to each other with the optical axes aligned, and
A motor rotating shaft, which is attached to a motor shaft and includes a resin-made rotating disk in which a plurality of light-transmitting portions that transmit light from the light-emitting portion and light-shielding portions that block light from the light-emitting portion are alternately arranged. A directly connected optical encoder,
An optical encoder, wherein an oil return member is disposed between a motor end surface from which a motor shaft to which the rotating disk is mounted projects and the rotating disk.
モータシャフトに取り付けられていて、回転に伴って上記光軸上を横切る遮光部と透光部とを交互に複数配列した樹脂製の回転ディスクと、を備え、モータに直結した光学式エンコーダであって、
上記回転ディスクを取り付けた上記モータシャフトが突出するモータ端面と、上記回転ディスクとの間に、油返し部材を配設したことを特徴とする、光学式エンコーダ。 A photosensor having a light-emitting portion and a light-receiving portion that are arranged to face each other with a gap with the optical axes aligned,
An optical encoder that is attached to a motor shaft and includes a resin-made rotating disk in which a plurality of light-shielding portions and light-transmitting portions that alternately cross the optical axis is rotated, and is directly connected to the motor. And
An optical encoder, wherein an oil return member is disposed between a motor end surface from which the motor shaft on which the rotating disk is mounted protrudes and the rotating disk.
この油返し部材の凹部側を前記モータ端面に向けて、前記モータシャフトに取り付けたことを特徴とする、請求項1又は2に記載の光学式エンコーダ。 The oil return member is formed in an inverted mortar shape having a recess, which is expanded outwardly from the base portion around the shaft through hole.
3. The optical encoder according to claim 1, wherein the oil return member is attached to the motor shaft with a concave portion side of the oil return member facing the motor end surface. 4.
The optical encoder according to claim 1, wherein the oil return member is molded using polyphenylene sulfide resin.
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