JP4401366B2 - エンコーダ - Google Patents

Description

本発明はモータ等の回転体の回転軸に取り付けられ、回転体の回転数および/または回転角度位置を検出するエンコーダのカバーに装着されるコネクタ取り付け構造に関する。

従来、この種のエンコーダでは、出力信号取り出しや、制御信号の入出力のためにコネクタを介してエンコーダと外部の制御回路等とを接続していた。このようなコネクタの取り出し構造としては、例えば図４、図５で示されるものが代表的なものである。ここで、図４に示す構造のものは、エンコーダ本体１装着されるエンコーダカバー２の後部にコネクタ４が取り付けられている。つまりこの構造では、紙面上方からコネクタが接続される。このコネクタ４は、取り付けネジ４１により、本体内部の機密性を保つガスケット４２を介して、カバー２に取り付けられている。カバー２の形状としては、通常エンコーダ本体の形状に即したものであり、一方が閉じた円筒形や四角い箱状のもの等がある。

ここで、エンコーダ本体１は、サーボモータなどの回転体の回転数や回転角度を検出するための構造部材を有するものである。具体的には、本体１の凸部１ａに配置された回転軸１ｂと、この回転軸１ｂに取り付けられ、所定のパターンで透光領域と遮光領域とが形成された符号板と、この符号版の前記パターン形成部に光を照射する光源と、符号板を挟んで光源に対向して配置され、符号板を透過した光を受光する光センサと、光センサからの信号により、回転角に対応した電気信号を出力する電子回路とを有している。なお、前記回転軸１ｂは、公知の手段により被測定物である回転体の回転軸に取り付けられ、回転体の回転動作が回転軸１ｂに伝達されるようになる。

一方、図５に示す構造のものは、エンコーダカバー２の側部にコネクタ４が取り付けられるタイプのものである。つまり、この構造では紙面横（右）方向からコネクタが接続される。その他の構成は図４のものとほぼ同様であり、同一構成要素には同一符号を付して説明を省略する。

なお、エンコーダの出力信号を電気部材上に直接固定したコネクタを介して出力するエンコーダとしては、例えば特開０９−２４３４０９号公報に記載されたものが知られている。また、コネクタとカバーとを一体化したものとしては特開２００２−１５１１９２号公報に記載されているエンコーダが知られている。

このように、コネクタを図４に示す後部取り出しとするか、図５に示す側部取り出しとするか、あるいは図示しない斜め後方等の他の取り出し方向とするかは、エンコーダの取り付けられる装置や、客先の仕様により決められる。このため、１つのエンコーダでも、取り付けられる装置や客先の仕様に合わせて複数種のカバー２を用意しなければならず、極めて不経済であり、コスト削減の障害となっていた。また、新たな需要に応じる場合にも、せっかくエンコーダ本体の仕様が適合しても、カバーの仕様が適合しないばかりに、カバーを再設計しなければならなくなり、納期の著しい遅滞を生じたり、最悪の場合には競合他社に顧客を奪われてしまうこともあった。このような問題は特に近年の装置技術、制御機器の急速な発展と共に、新旧装置の世代交代速度も早まり、より大きな問題となっていた。
特開２００２−１５１１９２号公報 特開０９−２４３４０９号公報

本発明の目的は、上記問題点を解決するために、１種類のカバーでも複数方向へのコネクタ取り出しを可能とする構造のエンコーダを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明はコネクタとカバーとの間にアダプターを設けたことを特徴とする。より具体的には、以下に示す構成とした。

（１） 被測定物の回転を検出するエンコーダ本体と、このエンコーダ本体後部を覆うカバーと、このカバーに結合ないし嵌合するアダプター３を有し、前記カバーの被結合部２ａには斜めに切り欠かれたような切欠部とこの切欠面に形成された開口部を有し、前記アダプター３の前部には被結合部２ａに結合するための切欠部が形成された結合部３ａを有し、アダプター３の後部にはエンコーダの回路と外部の制御回路との間でエンコーダ出力信号や制御信号の入出力を媒介するコネクタ４を有し、このコネクタ４に接続される配線は前記開口部を介してエンコーダの回路と接続されているエンコーダ。
（２） アダプター３は、前記カバーにネジ止めされている上記（１）のエンコーダ。
（３） 前記カバーとアダプター３は、キー溝に凸部が収納される構造により固定され、かつこのキー溝と凸部は前記開口部の中心に対して回転対称位置に形成されている上記（１）または（２）のエンコーダ。

本発明によれば、１つのカバーでも複数方向へのコネクタの取り付けを可能とする構造のエンコーダを提供することができる。

特に、エンコーダカバーを変更することなく、アダプターによりコネクタの取り付け方向が変更できるので、部品の共通化を図ることができ、コスト削減に寄与できる。

また、エンコーダカバーに切り欠き部を設け、この切欠部へアダプターを装着するので、極めて容易にコネクタの取り付け方向が変更できる。

また、アダプターの取り付け方向を変更するだけでコネクタの取り付け方向が変更できるので、より少ない部品で種々の態様に対応することができ、極めて経済的である。

本発明のエンコーダは、被測定物の回転を検出するエンコーダ本体と、このエンコーダ本体後部を覆うカバーと、このカバーに結合ないし嵌合するアダプター３を有し、前記カバーの被結合部２ａには斜めに切り欠かれたような切欠部とこの切欠面に形成された開口部を有し、前記アダプター３の前部には切欠部が形成された被結合部２ａに結合するための結合部３ａを有し、アダプター３の後部にはエンコーダの回路と外部の制御回路との間でエンコーダ出力信号や制御信号の入出力を媒介するコネクタ４を有し、このコネクタ４に接続される配線は前記開口部を介してエンコーダの回路と接続されているものである。

次に、図を参照しつつ本発明を実施するための最良の形態について詳述する。図１は本発明エンコーダの最良の一形態を示す正面図である。

図において、本発明のエンコーダは、凸部１ａに配置された回転軸１ｂを有する本体１と、この本体１の後部、つまりエンコーダ構造部材が配置されている部分を覆うカバー２とを有する。また、前記カバー２にはアダプター３を介してコネクタ４が取り付けられる。なお、この例ではインロー構造による取り付けに適した、凸部１ａを有するエンコーダを例に説明するが、この凸部１ａは必ずしも必要ではなく、エンコーダの用途や仕様に適した形状のものとしてもよい。

エンコーダの本体１後部には、サーボモータなどの回転体の回転数や回転角度を検出するための構造部材を有する。具体的には、前記回転軸１ｂに係合し、所定のパターンで透光領域と遮光領域とが形成されたパターン形成部を有する符号板と、この符号版の前記パターン形成部に光を照射する光源と、符号板を挟んで光源に対向して配置され、符号板を透過した光を受光する光センサと、光センサからの信号により、回転角に対応した電気信号を出力する電子回路とを有している。なお、回転軸１ｂは、公知の手段により被測定物である回転体の回転軸に取り付けられ、回転体の回転動作が回転軸１ｂに伝達されるようになる。

また、同様な機能を有するものとして、回転体の回転により所定の磁気パターンを生じる磁気パターン発生手段と、磁気検出素子等により回転体の回転にともなう前記磁気パターン発生手段の磁場の変化を検出し、回転角に応じた電気信号を出力するものであってもよい。あるいは、これらの複合体や、他の検出素子、例えば静電気、機械的接触による導通などにより、回転角に応じたパターン変化を読みとるものであってもよい。

エンコーダカバー２には、前記アダプター３が結合するための被結合部２ａを有し、この部分にコネクタ４が取り付けられるアダプター３が結合ないし嵌合できるようになっている。この被結合部２ａは、図示例では斜めに切り欠かれたような切欠部となっている。このような切欠部を形成することで、アダプター３による方向変換が容易になる。切欠部の角度としては、特に規制されるものではないが、略直角方向にコネクタの取り付け方向を変化させるのであれば、その１／２の角度、つまり図示例のような回転軸１ｂまたはエンコーダ取り付け面１ｃに対して４５°程度の角度が望ましい。もっともこの例は直角方向に角度を変化させる場合であり、例えば６０°程度変化させるのであれば、やはりその１／２の角度である３０°程度に形成することが望ましい。つまり切欠部２ａは、アダプターにより変更できるコネクタ４の取り付け角度の変化分の１／２の角度とすることが望ましいが、任意の角度としてもよい。

切欠部の形状としては、図示例のように直線的に切り欠いた平面形状のものである必要はなく、断面が円弧を描く曲面であってもよい。

アダプター３の前部には、前記カバー２の被結合部２ａに結合するための結合部３ａを有する。この結合部３ａも、カバー同様切欠部となっているとよい。この場合の切欠部の角度は上記と同様であり、説明を省略する。なお、前記被結合部２ａまたは結合部３ａに、内部の気密を保ったり、埃や液体の侵入を防止するためのガスケットないしパッキンを設けてもよい。

アダプター３の後部には、望ましくは内部の気密を保ったり、埃や液体の侵入を防止するためのガスケットないしパッキン４２を介して、取り付けネジ４１によりコネクタ４が備え付けられている。コネクタ４は、前記エンコーダ本体構造部材内の回路と、外部の制御回路との間で、エンコーダ出力信号や、制御信号の入出力を媒介する。つまり、エンコーダ内部の回路と、外部の回路とを接続する役割を有するものである。コネクタの形状や極数は、エンコーダの仕様や外部の制御回路の仕様により最適なものとすればよい。

アダプター３にコネクタ４が取り付けられ、このコネクタの付いたアダプター１４がカバー２に取り付けられる。そして、アダプター３の取り付け方向を変更することにより、コネクタ４の取り付け方向を変更することができる。図示例では、コネクタの付いたアダプター１４Ａが横方向の取り出し方向の例を示し、コネクタの付いたアダプター１４Ｂが縦方向の取り出し例を示している。このようにコネクタの付いたアダプター１４Ａ、１４Ｂ、つまりアダプター３の取り付け方向を変えることで、コネクタ４の取り出し方向を直角（９０°）に変更することができる。なお、前記被結合部２ａおよび結合部３ａの形状は、このような異なる取り付け方向にも対応できるような対称性を有していることが望ましい。

さらに、異なる形状、特に切り欠き部の角度が異なるアダプター３を複数用意して、種々の取り付け方向に対応できるようにしてもよい。

なお、本発明の最も好ましい態様においては、上記図示例や以下の実施例に示すように、少なくとも１つの方向変換アダプターにより、コネクタの取り出し方向を少なくとも横方向と縦方向とに変更できるものが推奨される。

次に、本発明のより具体的な実施例について、図を参照しつつ説明する。図２は、本発明のエンコーダの一実施例を示す外観斜視図、図３は図２のエンコーダの要部断面図であって、コネクタ４を横方向から装着した状態のときの回転軸１ｂと、コネクタ４およびアダプター３の中心線を含む断面と、凸部３３ａ（３３ｂ）の断面を含む図である。

なお、図２，３において主要構成要素は図１と同様であり、重複部分については同一符号を付して説明を省略する。この例では、エンコーダ本体１に装着されるカバー２およびアダプター３の形状にさらに有用な特徴を有する。カバー２は、本体１の外形に則した周縁部と、この周縁部から円弧を描くようにして閉じている後端部とを有する。また、この周縁部から後端部の一部にかけて、アダプター３を接続する被結合部２ａを形成するためにエンコーダ取り付け面に対して約４５°の角度を有する切欠部が形成されている。また周縁部から切り欠き部２ａにかけて直線状の傾斜面となって、結合したアダプターとデザイン的に一体化されるように配慮されている。

前記被結合部２ａの切欠面には、四隅にアールを持たせた（四隅が丸められた）概ね矩形の開口部２４を有する。この開口部２４は、エンコーダ１本体の構造部材の回路からアダプター３に装着されているコネクタ４に接続される配線を通したり、調整時に本体内のトリマー等に手が加えられるといった機能を有する。開口部２４の周囲にはエンコーダ内部の気密を保ったり、埃や液体の侵入を防止するガスケットやパッキン（Ｏリング）を装着するための溝が設けられている。

また、開口部２４の上下中央部付近には、アダプター３を固定するためのネジ孔２１ａ，２１ｂが設けられている。このネジ孔２１ａ，２１ｂは、後述するように、アダプターの取り付け方向により、それぞれ１カ所使用される。さらに、開口部２４の上方から後端部にかけて、一対のキー溝２３ａ，２３ｂが形成されている。また、これと開口部の中心に対して回転対称位置である開口部２４の下側にも同様のキー溝２３ｃ，２３ｄを有している。

アダプター３は概ね四角い筒状の胴部を有し、その前方の結合部３ａは前記被結合部２ａの切欠面と同様な、胴部中心軸に対して略４５°の切欠面を有している。また、胴部上の両端は、後端部から前端部にかけて、切り込みが深くなるような面取りがなされ、前記カバー２の形状と統一が図られるように配慮されている。

アダプター３の結合部３ａ切欠面にも、前記カバー２と同様の形状の開口部３４が設けられ、アダプター３を装着したときに、カバー２開口部２４と、この開口部３４とが一致するようになっている。また、開口部３４の下側には、前記キー溝２３ａ，２３ｂおよび凸部２２の対応する位置に、一対のインデックス凸部３３ａ，３３ｂが形成されている。さらに、アダプター３後部には、ガスケット４２を介してコネクタ４が、ネジ４１によりネジ止めされている。

ここで、アダプター３にコネクタ４が取り付けられたコネクタの取り付けられたアダプタ１４が、エンコーダ側部、つまり横方向から取り付ける様態を示したものがコネクタの取り付けられたアダプタ１４Ａ、エンコーダ後部、つまり上方（縦方向）から取り付ける状態を示したものがコネクタの取り付けられたアダプタ１４Ｂ（コネクタ部分の記載を省略している）である。図中２つのコネクタの取り付けられたアダプタが示されているのは、このように横方向と上方からの取り付けの様子を示すためであり、実際にはいずれか一方のコネクタの取り付けられたアダプタのみが装着される。また、コネクタの取り付けられたアダプタ１４Ａ、１４Ｂは取り付け方向が異なるだけで同じ構成のものである。

横方向からコネクタの取り付けられたアダプタ１４Ａを装着する場合、アダプター３のインデックス凸部３３ａ，３３ｂの間にカバー２の凸部２２が位置するようになる。そして、このインデックス凸部３３ａ，３３ｂは、図３に示すように、カバー開口部３４の下側に形成されている段差部２５により形成された凹部に潜り込むようにして収納される。このとき、２つの開口部２４，３４は一致し、アダプターのネジ孔３１と、カバー２上部のネジ孔２１ｂとが一致する。そして、アダプター３の凹部３２からネジ孔３１を介して、ネジ孔２１ｂにネジ止めすることで、つまり一カ所のみをネジ止めすることで、前記段差部２５へのインデックス凸部３３ａ，３３ｂ潜り込みが、ネジ３５による固定と同様な作用効果を生じ、コネクタの取り付けられたアダプタ１４Ａはカバー２に強固に固定することができる。なお、図３において、断面図中には本来ネジ孔２１ａの断面が含まれるが、ここでは理解を容易にするために、インデックス凸部３３ａ（３３）および段差部２５を表示している。

上方（縦方向）からコネクタの取り付けられたアダプタ１４Ｂを装着する場合、アダプター３のインデックス凸部３３ａ，３３ｂは、カバー２のキー溝２３ａ，２３ｂに収納されるようになる。このとき、２つの開口部は上下左右対称であるので２４，３４は一致し、アダプターのネジ孔３１と、カバー２下部のネジ孔２１ａとが一致する。そして、アダプター３の凹部３２からネジ孔３１を介して、ネジ孔２１ａにネジ止めすることで、つまり一カ所のみをネジ止めすることで、アッセンブリ１４Ｂはカバー２に強固に固定することができる。

以上のように、アダプター３を設けることで、エンコーダカバー２の形状を変更することなく、コネクタの取り付け方向を変更することができる。また、好ましくは結合部の形状を切欠部とし、より好ましくは方向変換角度の１／２の角度とすることで、１つの方向変換アダプターの取り付け方向を変更するだけでコネクタの取り出し方向を変更することができる。

光学式、磁気式等種々のタイプのエンコーダ、レゾルバの本体やカバーの形状を変更することなく、種々の形状や、仕様の装置にエンコーダを適合させることができ、設計上の労力を減少させ、開発コストを削減することができ、特に低価格競争の激しい近年においては極めて有用な技術である。

上記例では有軸タイプのエンコーダを例示して説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、軸形状が異なる貫通軸タイプのエンコーダ、構造が異なるベアリングを有しない組み立て式のタイプ、モータなどの他の機器に組み込み、それに装着するカバーなど、種々の態様のエンコーダに応用することができる。また、場合によってはモータ等の回転体に応用することも可能である。

本発明エンコーダの最良の一形態を示す正面図である。 本発明エンコーダの１実施例を示す外観斜視図である。 図２のエンコーダの要部断面図である。 従来のエンコーダの構成例を示した概略正面図で、エンコーダカバー後部からコネクタを取り出している状態を示した図である。 従来のエンコーダの構成例を示した概略正面図で、エンコーダカバー側部からコネクタを取り出している状態を示した図である。

符号の説明

１ エンコーダ本体
２ カバー
２ａ 被結合部（切欠部）
３ アダプター
３ａ 結合部（切欠部）
３５ ネジ
４ コネクタ
４１ ネジ
４２ ガスケット

Claims (3)

1. 被測定物の回転を検出するエンコーダ本体と、このエンコーダ本体後部を覆うカバーと、このカバーに結合ないし嵌合するアダプター（３）とを有し、
   前記カバーの被結合部（２ａ）には切欠部とこの切欠面に形成された開口部を有し、
   前記アダプター（３）の前部には被結合部（２ａ）に結合するための切欠部とこの切欠面に形成された開口部を有する結合部（３ａ）を有し、アダプター（３）の後部にはエンコーダの回路と外部の制御回路との間でエンコーダ出力信号や制御信号の入出力を媒介するコネクタ（４）を有し、
   このコネクタ（４）に接続される配線は前記開口部を介してエンコーダの回路と接続され、
   前記カバーとアダプター（３）は、キー溝に凸部が収納される構造とネジ止め構造により固定され、かつこのキー溝と凸部とネジ止め構造は前記開口部の中心に対して回転対称位置に形成されているエンコーダ。
2. 前記キー溝に凸部が収納される構造と、ネジ止め構造とはそれぞれ異なる回転対称位置で固定される請求項１のエンコーダ。
3. 前記キー溝に凸部が収納される構造は２カ所で、ネジ止め構造は１カ所で固定される請求項１または２のエンコーダ。

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