JP5200587B2

JP5200587B2 - Motor with rotary encoder and motor

Info

Publication number: JP5200587B2
Application number: JP2008052095A
Authority: JP
Inventors: 理人高山
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2008-03-03
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2028-03-03
Also published as: JP2009210326A

Description

本発明は、ロータリーエンコーダ付きモータ、すなわちモータの出力軸にロータリーエンコーダが装着されたものに関する。 The present invention relates to a motor with a rotary encoder, that is, a motor in which a rotary encoder is mounted on an output shaft of the motor.

従来、モータ（電動機）の出力軸の回転量を検出する際には、符号パターンが形成された回転符号板をモータの出力軸に締結してエンコーダを構成し、このエンコーダを用いて出力軸の回転量を検出していた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１２１５９３号公報（段落〔０００８〕の欄、図１） Conventionally, when detecting the amount of rotation of the output shaft of a motor (electric motor), a rotary code plate on which a code pattern is formed is fastened to the output shaft of the motor, and an encoder is configured. The amount of rotation was detected (for example, refer to Patent Document 1).
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-121593 (paragraph [0008] column, FIG. 1)

しかしながら、これでは、ロータリーエンコーダとして機能させるべく、符号パターンのパターン中心と出力軸の回転中心との同心度を確保するために、２工程の中心合わせ作業を実施しなければならない。すなわち、符号パターンのパターン中心を回転符号板の中心に一致させ、かつ、この回転符号板の中心を出力軸の回転中心に一致させる必要がある。したがって、符号パターンのパターン中心と出力軸の回転中心との同心度を確保するのに困難を伴う。 However, in this case, in order to function as a rotary encoder, in order to ensure the concentricity between the pattern center of the code pattern and the rotation center of the output shaft, a centering operation in two steps must be performed. That is, it is necessary to make the pattern center of the code pattern coincide with the center of the rotary code plate and make the center of the rotary code plate coincide with the rotation center of the output shaft. Therefore, it is difficult to ensure the concentricity between the pattern center of the code pattern and the rotation center of the output shaft.

本発明は、このような事情に鑑み、符号パターンのパターン中心と出力軸の回転中心との同心度を容易に確保することが可能なロータリーエンコーダ付きモータおよびモータを提供することを目的とする。 In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a motor with a rotary encoder and a motor capable of easily ensuring the concentricity between the pattern center of the code pattern and the rotation center of the output shaft.

本発明に係る第１のロータリーエンコーダ付きモータ（１）は、発光素子（１１）から出射された光が符号パターン（５）を経由して受光素子（１２）に入射することにより、出力軸（３）の回転量が検出されるロータリーエンコーダ付きモータであって、前記符号パターンは、そのパターン中心が前記出力軸の回転中心に一致するように当該出力軸に形成されているロータリーエンコーダ付きモータとしたことを特徴とする。 In the first motor (1) with a rotary encoder according to the present invention, the light emitted from the light emitting element (11) is incident on the light receiving element (12) via the code pattern (5). 3) A motor with a rotary encoder in which the amount of rotation is detected, wherein the code pattern includes a motor with a rotary encoder formed on the output shaft such that the pattern center coincides with the rotation center of the output shaft; It is characterized by that.

本発明に係るモータ（４）は、出力軸（３）を有するモータであって、発光素子（１１）から出射された光を反射または透過して受光素子（１２）に入射させる符号パターン（５）が、そのパターン中心を前記出力軸の回転中心に一致させる形で当該出力軸に形成されているモータとしたことを特徴とする。 The motor (4) according to the present invention is a motor having an output shaft (3), and reflects or transmits light emitted from the light emitting element (11) to enter the light receiving element (12). ) Is a motor formed on the output shaft so that the pattern center coincides with the rotation center of the output shaft.

なお、ここでは、本発明をわかりやすく説明するため、実施の形態を表す図面の符号に対応づけて説明したが、本発明が実施の形態に限定されるものでないことは言及するまでもない。 Here, in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, the description has been made in association with the reference numerals of the drawings representing the embodiments. However, it goes without saying that the present invention is not limited to the embodiments.

本発明によれば、ロータリーエンコーダとして機能させるのに必要な中心合わせ作業が１工程で足りることから、符号パターンのパターン中心と出力軸の回転中心との同心度を容易に確保することができる。 According to the present invention, since the centering operation required to function as a rotary encoder is sufficient in one step, the concentricity between the pattern center of the code pattern and the rotation center of the output shaft can be easily ensured.

以下、本発明の実施の形態について説明する。
［発明の実施の形態１］ Embodiments of the present invention will be described below.
Embodiment 1 of the Invention

図１および図２は、本発明の実施の形態１に係る図である。 1 and 2 are diagrams according to Embodiment 1 of the present invention.

まず、構成を説明する。 First, the configuration will be described.

ロータリーエンコーダ付きモータ１は、図１に示すように、モータ４を有しており、モータ４は、円筒状のハウジング２および円柱状の出力軸３などから構成されている。ここで、ハウジング２内には円柱状の出力軸３が、軸心ＣＴ１を中心として正逆方向に回転自在に支持されており、この出力軸３の上端部はハウジング２の端面２ａから突出している。そして、出力軸３の端面３ａには、図２に示すように、円環状の符号パターン５が直接（一体に）形成されており、符号パターン５のパターン中心は出力軸３の回転中心、つまり軸心ＣＴ１に一致している。この符号パターン５は、インクリメンタルパターン８およびアブソリュートパターン９から構成されている。 As shown in FIG. 1, the motor 1 with a rotary encoder includes a motor 4, and the motor 4 includes a cylindrical housing 2 and a columnar output shaft 3. Here, a cylindrical output shaft 3 is supported in the housing 2 so as to be rotatable in the forward and reverse directions about the axis CT1, and the upper end portion of the output shaft 3 projects from the end face 2a of the housing 2. Yes. As shown in FIG. 2, an annular code pattern 5 is formed directly (integrally) on the end surface 3a of the output shaft 3, and the pattern center of the code pattern 5 is the rotation center of the output shaft 3, that is, It coincides with the axis CT1. The code pattern 5 includes an incremental pattern 8 and an absolute pattern 9.

また、ハウジング２の端面２ａには、図１に示すように、樹脂モールド６を介して円板状のエンコーダ基板７が固定されており、エンコーダ基板７の中央部には、検出ユニット１０が、符号パターン５に対向する形で装着されている。検出ユニット１０は、エンコーダ基板７の裏面に貼設されたシリコン基板１３を有しており、シリコン基板１３上には、発光素子１１および受光素子１２が配設されている。 Further, as shown in FIG. 1, a disc-shaped encoder board 7 is fixed to the end surface 2 a of the housing 2 via a resin mold 6. A detection unit 10 is provided at the center of the encoder board 7. It is mounted so as to face the code pattern 5. The detection unit 10 includes a silicon substrate 13 attached to the back surface of the encoder substrate 7, and the light emitting element 11 and the light receiving element 12 are disposed on the silicon substrate 13.

そして、ロータリーエンコーダ付きモータ１は、図１に示すように、検出ユニット１０と符号パターン５との組合せにより、光電式反射型のロータリーエンコーダ１５として機能するように構成されている。 As shown in FIG. 1, the motor 1 with a rotary encoder is configured to function as a photoelectric reflection type rotary encoder 15 by a combination of the detection unit 10 and the code pattern 5.

次に、作用について説明する。 Next, the operation will be described.

ロータリーエンコーダ付きモータ１は以上のような構成を有するので、このロータリーエンコーダ付きモータ１を組み立てる際には次の手順による。 Since the motor 1 with a rotary encoder has the above-described configuration, the following procedure is used when assembling the motor 1 with a rotary encoder.

まず、公知の成膜手法により、モータ４の出力軸３の端面３ａに符号パターン５を形成する。このとき、符号パターン５のパターン中心を出力軸３の回転中心に一致させる。 First, the code pattern 5 is formed on the end surface 3a of the output shaft 3 of the motor 4 by a known film forming method. At this time, the pattern center of the code pattern 5 is made to coincide with the rotation center of the output shaft 3.

次に、検出ユニット１０をエンコーダ基板７に取り付けた後、このエンコーダ基板７をハウジング２に取り付ける。このとき、検出ユニット１０を符号パターン５に対向させる。 Next, after the detection unit 10 is attached to the encoder board 7, the encoder board 7 is attached to the housing 2. At this time, the detection unit 10 is opposed to the code pattern 5.

ここで、ロータリーエンコーダ付きモータ１の組立作業が終了する。 Here, the assembly work of the motor 1 with a rotary encoder is completed.

こうして組み立てられたロータリーエンコーダ付きモータ１においては、発光素子１１から発散光が出射され、符号パターン５で反射された後、受光素子１２に入射することにより、モータ４の出力軸３の回転量が検出される。このとき、符号パターン５のパターン中心が出力軸３の回転中心に一致しているので、出力軸３の回転量の検出動作を円滑に行うことができる。 In the motor 1 with a rotary encoder thus assembled, divergent light is emitted from the light emitting element 11, reflected by the code pattern 5, and then incident on the light receiving element 12, whereby the rotation amount of the output shaft 3 of the motor 4 is increased. Detected. At this time, since the pattern center of the code pattern 5 coincides with the rotation center of the output shaft 3, the operation for detecting the rotation amount of the output shaft 3 can be performed smoothly.

このように、ロータリーエンコーダ付きモータ１では、符号パターン５がモータ４の出力軸３に直接形成されているため、ロータリーエンコーダ１５として機能させるために必要な中心合わせ作業が１工程の中心合わせ作業（符号パターン５のパターン中心を出力軸３の回転中心に一致させる作業）で足りる。したがって、２工程の中心合わせ作業（符号パターン５のパターン中心を回転符号板の中心に一致させる作業と、この回転符号板の中心を出力軸３の回転中心に一致させる作業）を必要とする従来法と比べて、符号パターン５のパターン中心と出力軸３の回転中心との同心度を容易に確保することができる。 Thus, in the motor 1 with a rotary encoder, since the code pattern 5 is directly formed on the output shaft 3 of the motor 4, the centering operation necessary for functioning as the rotary encoder 15 is a one-step centering operation ( The operation of matching the pattern center of the code pattern 5 with the rotation center of the output shaft 3 is sufficient. Therefore, the conventional two-step centering work (work for matching the pattern center of the code pattern 5 with the center of the rotary code plate and work for matching the center of the rotary code plate with the center of rotation of the output shaft 3) is required. Compared with the method, the concentricity between the pattern center of the code pattern 5 and the rotation center of the output shaft 3 can be easily ensured.

また、ロータリーエンコーダ付きモータ１のロータリーエンコーダ１５は、光電式であるため、磁気式と異なり、磁界（磁場）の影響を受けない。したがって、磁界の強い環境下でモータ４の出力軸３の回転量を検出する場合でも高い信頼性を発揮する。 Moreover, since the rotary encoder 15 of the motor 1 with a rotary encoder is a photoelectric type, it is not influenced by a magnetic field (magnetic field) unlike a magnetic type. Therefore, even when the amount of rotation of the output shaft 3 of the motor 4 is detected in an environment with a strong magnetic field, high reliability is exhibited.

さらに、ロータリーエンコーダ付きモータ１では、出力軸３を利用して符号パターン５を形成しており、従来の必須部品だった回転符号板を省くことができるので、ロータリーエンコーダ付きモータ１の部品点数を削減し、ロータリーエンコーダ付きモータ１を小型化することが可能となる。
［発明の実施の形態２］ Furthermore, in the motor 1 with a rotary encoder, the code pattern 5 is formed by using the output shaft 3, and the rotary code plate, which is a conventional essential component, can be omitted. It becomes possible to reduce the size of the motor 1 with a rotary encoder.
[Embodiment 2 of the Invention]

図３は、本発明の実施の形態２に係る図である。 FIG. 3 is a diagram according to Embodiment 2 of the present invention.

まず、構成を説明する。 First, the configuration will be described.

この実施の形態２では、上述した実施の形態１とほぼ同じ構成を有している。 The second embodiment has almost the same configuration as the first embodiment described above.

ただし、モータ４の出力軸３の上端部には、図３に示すように、円板状のフランジ３ｂが円柱状の軸本体３ｄと一体に形成されており、フランジ３ｂの周縁部には８本のスリット３ｃが、円周上に等角度間隔（つまり、４５°間隔）で配置されて軸方向に貫通する形で穿設されている。そして、これらのスリット３ｃによって円環状の符号パターン５が構成されており、符号パターン５のパターン中心はモータ４の出力軸３の回転中心、つまり軸心ＣＴ１に一致している。また、フランジ３ｂの周縁部の下方には、図３（ｂ）に示すように、発光素子１１が配設されているとともに、フランジ３ｂの周縁部の上方には、符号パターン５を挟んで発光素子１１と対向するように受光素子１２が配設されている。 However, as shown in FIG. 3, a disc-shaped flange 3b is formed integrally with a cylindrical shaft body 3d at the upper end of the output shaft 3 of the motor 4, and the peripheral edge of the flange 3b has 8 The slits 3c are formed on the circumference at regular angular intervals (that is, 45 ° intervals) and penetrate in the axial direction. An annular code pattern 5 is constituted by these slits 3c, and the pattern center of the code pattern 5 coincides with the rotation center of the output shaft 3 of the motor 4, that is, the axial center CT1. Further, as shown in FIG. 3B, the light emitting element 11 is disposed below the peripheral edge of the flange 3b, and light is emitted with the code pattern 5 sandwiched above the peripheral edge of the flange 3b. A light receiving element 12 is disposed so as to face the element 11.

そして、ロータリーエンコーダ付きモータ１は、図３（ｂ）に示すように、発光素子１１と受光素子１２と符号パターン５との組合せにより、光電式透過型のロータリーエンコーダ１５として機能するように構成されている。 The motor 1 with a rotary encoder is configured to function as a photoelectric transmission type rotary encoder 15 by a combination of the light emitting element 11, the light receiving element 12, and the code pattern 5, as shown in FIG. ing.

以上のような構成を有するロータリーエンコーダ付きモータ１においては、発光素子１１から発散光が出射され、符号パターン５のスリット３ｃを透過した後、受光素子１２に入射することにより、モータ４の出力軸３の回転量が検出される。このとき、符号パターン５のパターン中心が出力軸３の回転中心に一致しているので、モータ４の出力軸３の回転量の検出動作を円滑に行うことができる。 In the motor 1 with a rotary encoder having the above-described configuration, divergent light is emitted from the light emitting element 11, passes through the slit 3 c of the code pattern 5, and then enters the light receiving element 12. A rotation amount of 3 is detected. At this time, since the pattern center of the code pattern 5 coincides with the rotation center of the output shaft 3, the operation of detecting the rotation amount of the output shaft 3 of the motor 4 can be performed smoothly.

したがって、この実施の形態２においても、上述した実施の形態１と同じ作用効果を奏する。 Therefore, this second embodiment also has the same effects as the first embodiment described above.

これに加えて、このロータリーエンコーダ付きモータ１では、出力軸３の各スリット３ｃが軸本体３ｄの周面より外側に位置しているので、出力軸３の回転量を精度よく検出することができる。 In addition, in this motor 1 with a rotary encoder, since each slit 3c of the output shaft 3 is located outside the peripheral surface of the shaft body 3d, the rotation amount of the output shaft 3 can be detected with high accuracy. .

また、８本のスリット３ｃは円周上に等角度間隔で配置されているため、モータ４は、出力軸３にスリット３ｃを設けたからといって、出力軸３の重心が回転中心、つまり軸心ＣＴ１からずれて回転時にバランスが崩れる恐れはない。
［発明の実施の形態３］ In addition, since the eight slits 3c are arranged at equal angular intervals on the circumference, the motor 4 has the center of rotation of the output shaft 3, that is, the shaft just because the output shaft 3 is provided with the slit 3c. There is no fear that the balance will be lost during rotation by deviating from the heart CT1.
Embodiment 3 of the Invention

図４は、本発明の実施の形態３に係る図である。 FIG. 4 is a diagram according to Embodiment 3 of the present invention.

まず、構成を説明する。 First, the configuration will be described.

この実施の形態３では、上述した実施の形態１とほぼ同じ構成を有している。 The third embodiment has almost the same configuration as the first embodiment described above.

ただし、モータ４の出力軸３の上端部には、図４に示すように、８本のスリット３ｃが、円周上に等角度間隔（つまり、４５°間隔）で配置された形で刻設されている。そして、これらのスリット３ｃによって円環状の符号パターン５が構成されており、符号パターン５のパターン中心はモータ４の出力軸３の回転中心、つまり軸心ＣＴ１に一致している。また、各スリット３ｃは、図４（ｂ）に示すように、その底面が出力軸３の軸心方向（図４の上下方向）に対して約４５°傾斜している。さらに、出力軸３の周面の近傍には、発光素子１１が配設されているとともに、出力軸３の端面３ａの近傍には、符号パターン５を挟んで発光素子１１と対向するように受光素子１２が配設されている。 However, at the upper end of the output shaft 3 of the motor 4, as shown in FIG. 4, eight slits 3 c are engraved on the circumference at regular angular intervals (that is, 45 ° intervals). Has been. An annular code pattern 5 is constituted by these slits 3c, and the pattern center of the code pattern 5 coincides with the rotation center of the output shaft 3 of the motor 4, that is, the axial center CT1. Further, as shown in FIG. 4B, the bottom surface of each slit 3 c is inclined by about 45 ° with respect to the axial center direction of the output shaft 3 (vertical direction in FIG. 4). Further, a light emitting element 11 is disposed in the vicinity of the peripheral surface of the output shaft 3, and light is received near the end surface 3 a of the output shaft 3 so as to face the light emitting element 11 with the code pattern 5 interposed therebetween. Element 12 is disposed.

そして、ロータリーエンコーダ付きモータ１は、図４（ｂ）に示すように、発光素子１１と受光素子１２と符号パターン５との組合せにより、光電式透過型のロータリーエンコーダ１５として機能するように構成されている。 The motor 1 with a rotary encoder is configured to function as a photoelectric transmission type rotary encoder 15 by a combination of the light emitting element 11, the light receiving element 12, and the code pattern 5, as shown in FIG. ing.

したがって、この実施の形態３においても、上述した実施の形態１と同じ作用効果を奏する。 Therefore, also in the third embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment described above can be obtained.

これに加えて、このロータリーエンコーダ付きモータ１では、符号パターン５を形成するのに、モータ４の出力軸３の端部にスリット３ｃを刻設するだけで済むので、符号パターン５の形成作業、ひいてはロータリーエンコーダ付きモータ１の製造が容易となる。 In addition to this, in this motor 1 with a rotary encoder, the formation of the code pattern 5 requires only the formation of the slit 3c at the end of the output shaft 3 of the motor 4, so As a result, manufacture of the motor 1 with a rotary encoder becomes easy.

また、８本のスリット３ｃは円周上に等角度間隔で配置されているため、モータ４は、出力軸３にスリット３ｃを設けたからといって、出力軸３の重心が回転中心、つまり軸心ＣＴ１からずれて回転時にバランスが崩れる恐れはない。
［発明のその他の実施の形態］ In addition, since the eight slits 3c are arranged at equal angular intervals on the circumference, the motor 4 has the center of rotation of the output shaft 3, that is, the shaft just because the output shaft 3 is provided with the slit 3c. There is no fear that the balance will be lost during rotation by deviating from the heart CT1.
[Other Embodiments of the Invention]

なお、上述した実施の形態２、３では、モータ４の出力軸３に８本のスリット３ｃが設けられたロータリーエンコーダ付きモータ１について説明したが、このスリット３ｃの本数は８個に限るわけではなく、ロータリーエンコーダ１５に要求される分解能に応じて適切な本数のスリット３ｃを設ければよい。 In the second and third embodiments described above, the motor 1 with a rotary encoder in which the output shaft 3 of the motor 4 is provided with the eight slits 3c has been described. However, the number of the slits 3c is not limited to eight. Instead, an appropriate number of slits 3c may be provided according to the resolution required for the rotary encoder 15.

本発明は、特に小型化の要請が強いロータリーエンコーダ付きモータに広く適用することができる。 The present invention can be widely applied to motors with a rotary encoder that are particularly demanded for miniaturization.

本発明の実施の形態１に係るロータリーエンコーダ付きモータの断面図である。It is sectional drawing of the motor with a rotary encoder which concerns on Embodiment 1 of this invention. 同実施の形態１に係るモータの出力軸を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing an output shaft of the motor according to the first embodiment. 本発明の実施の形態２に係るモータの出力軸を示す図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線による断面図である。It is a figure which shows the output shaft of the motor which concerns on Embodiment 2 of this invention, Comprising: (a) is the top view, (b) is sectional drawing by the BB line of (a). 本発明の実施の形態３に係るモータの出力軸を示す図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその正面図（半断面図）である。It is a figure which shows the output shaft of the motor which concerns on Embodiment 3 of this invention, Comprising: (a) is the top view, (b) is the front view (half sectional view).

Explanation of symbols

１……ロータリーエンコーダ付きモータ
２……ハウジング
２ａ……端面
３……出力軸
３ａ……端面
３ｂ……フランジ
３ｃ……スリット
４……モータ
５……符号パターン
６……樹脂モールド
７……エンコーダ基板
８……インクリメンタルパターン
９……アブソリュートパターン
１０……検出ユニット
１１……発光素子
１２……受光素子
１３……シリコン基板
１５……ロータリーエンコーダ
ＣＴ１……出力軸の軸心 1 …… Motor with rotary encoder 2 …… Housing 2a …… End face 3 …… Output shaft 3a …… End face 3b …… Flange 3c …… Slit 4 …… Motor 5 …… Code pattern 6 …… Resin mold 7 …… Encoder Substrate 8 …… Incremental pattern 9 …… Absolute pattern 10 …… Detection unit 11 …… Light emitting element 12 …… Light receiving element 13 …… Silicon substrate 15 …… Rotary encoder CT1 …… Axis of output shaft

Claims

A motor with a rotary encoder that detects the amount of rotation of the output shaft of the motor when light emitted from the light emitting element enters the light receiving element via a code pattern,
The code pattern has an incremental pattern and an absolute pattern,
The incremental pattern and the absolute pattern are formed directly on the end face of the output shaft such that the center of each pattern coincides with the rotation center of the output shaft of the motor.
A motor with a rotary encoder.

The incremental pattern and the absolute pattern are concentric with each other about the rotation center of the output shaft.
The motor with a rotary encoder according to claim 1.

The output shaft of the motor includes a flange at an end portion having the end surface on which the code pattern is formed.
The motor with a rotary encoder according to claim 1 or 2.

The code pattern is composed of a plurality of slits formed at the edge of the flange.
The motor with a rotary encoder according to claim 3.

The plurality of slits are formed such that bottom surfaces thereof are inclined with respect to the axial direction of the output shaft.
The motor with a rotary encoder according to claim 4.