光学式编码器以及带光学式编码器的马达的制作方法
【专利摘要】本实用新型的光学式编码器以及带光学式编码器的马达，构造简单、易于组装。带光学式编码器的马达具备:马达（101），该马达（101）具备轴（102）；编码盘（112），该编码盘（112）安装于轴（102）；以及光电断路器（200），该光电断路器（200）具有使所述编码盘以非接触的状态（112）夹在发光部（201）与感光部（202）之间的构造，供编码盘（112）的轴（102）贯通的安装孔（132）为长孔形状并具有向离开轴中心的方向延伸的形状。
【专利说明】光学式编码器以及带光学式编码器的马达
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及在编码盘的构造上具有特征的光学式编码器以及带光学式编码器的马达。
【背景技术】
[0002]在使马达与光学式编码器一体化的情况下，采用如下构造，即:在马达的轴向的端面安装有光学式编码器以及搭载有相关电路的电子基板。在该构造中需要考虑各部件的干涉的组装顺序或构造。专利文献I中公开有如下的编码器的组装方法，即:将搭载有编码器传感器模块的电路基板从与旋转轴垂直的方向插入(滑动)的编码器的组装方法。专利文献2中公开有感光元件模块与发光元件模块由一对单独的部件构成的构造。专利文献3中公开有如下构造，即:在马达的侧面固定电路基板，并将电路基板上的传感器模块的开口部设置为与基板垂直的方向，由此能够易于安装编码盘。
[0003]专利文献1:日本特开2002-357457号公报
[0004]专利文献2:日本特开2007-202382号公报
[0005]专利文献3:日本特开2008-206244号公报
实用新型内容
[0006]上述的现有技术存在组装顺序繁杂或构造复杂化的问题。在这样的背景下，本实用新型的目的在于提供一种构造简单、易于组装的光学式编码器、带光学式编码器的马达及其制造方法。
[0007]技术方案I所述的实用新型是一种光学式编码器，其特征在于，具备:编码盘，该编码盘安装于旋转的轴；光电断路器，该光电断路器具有使所述编码盘以非接触的状态夹在对置配置的发光部与感光部之间的构造，所述编码盘具有供所述轴贯通的安装孔，所述安装孔具有向离开轴中心的方向延伸的长孔形状。
[0008]根据技术方案I所述的实用新型，在使轴通过编码盘时，长孔部分的向离开轴中心的方向延伸的部分为间隙量，从而在将编码盘组装于轴的工序中能够使编码盘与光电断路器不相互干涉。因此能够避免由于编码盘与光电断路器的干涉而引起的难以将编码盘安装于轴的问题。另外，技术方案I中的轴也可以是马达的轴，还可以是借助齿轮机构等的某个传递机构而与马达连接的轴。
[0009]根据技术方案2所述的实用新型是在技术方案I所述的实用新型的基础上，其特征在于，所述编码盘以被盘托和盖夹持的状态被保持，其中所述盘托固定于所述轴，所述盖从所述编码盘的上方按压编码盘，在所述编码盘上形成有:相对于所述盘托定位的多个定位孔、和供所述盖的卡合部贯通的多个盖通孔。根据技术方案2所述的实用新型，能够以更简单的操作来进行编码盘的对位以及安装。
[0010]技术方案3所述的实用新型是在技术方案I或2所述的实用新型的基础上，其特征在于，所述安装孔的最外周部分与所述编码盘的外周之间的径向的距离，短于所述轴的外周与所述光电断路器之间的径向的距离。根据技术方案3所述的实用新型，在将编码盘组装于轴的工序中，能够使编码盘与光电断路器不相互干涉。
[0011]技术方案4所述的实用新型是在技术方案2所述的实用新型的基础上，其特征在于，所述编码盘由使所述感光部检测出的光透过的材料构成，并且在所述编码盘的一面形成有由圆环状的图案所形成的遮光图案，多个所述定位孔形成于相对于轴中心非对称的位置。根据技术方案4所述的实用新型，能够容易地制成编码盘，并防止编码盘的正反弄错的缺陷。
[0012]技术方案5所述的实用新型的带光学式编码器的马达，其特征在于，具备:马达，该马达具备旋转的轴；编码盘，该编码盘安装于所述轴；光电断路器，该光电断路器具有使所述编码盘以非接触的状态夹在对置配置的发光部与感光部之间的构造，所述编码盘具有供所述轴贯通的安装孔，所述安装孔具有向离开轴中心的方向延伸的长孔形状。
[0013]技术方案6所述的实用新型是在技术方案5所述的实用新型的基础上，其特征在于，所述编码盘以被盘托和盖夹持的状态被保持，其中所述盘托固定于所述轴，所述盖从所述编码盘的上方按压编码盘，在所述编码盘上形成有:相对于所述盘托定位的多个定位孔、和供所述盖的卡合部贯通的多个盖通孔。
[0014]技术方案7所述的实用新型是在技术方案5或6所述的实用新型的基础上，其特征在于，所述安装孔的最外周部分与所述编码盘的外周之间的径向的距离，短于所述轴的外周与所述光电断路器之间的径向的距离。
[0015]技术方案8所述的实用新型是在技术方案7所记载的实用新型中，其特征在于，所述安装孔为如下的孔，即:在将安装有所述光电断路器的电子基板安装于所述马达的状态下，能够在使所述编码盘偏心的状态下使所述轴穿过所述安装孔。
[0016]技术方案9所述的实用新型是在技术方案6所述的实用新型的基础上，其特征在于，所述编码盘由使所述感光部检测出的光透过的材料构成，并且在所述编码盘的一面形成有由的图案所形成的遮光图案，多个所述定位孔形成于相对于轴中心非对称的位置。
[0017]技术方案10所述的实用新型是在技术方案6至9中任意一项所述的实用新型的基础上，其特征在于，以时间序列观察，按照如下工序的顺序进行组装:(I)将安装有所述光电断路器的电子基板安装于所述马达的端面的工序，(2)在使所述编码盘偏心的状态下使轴通过所述安装孔，并将所述编码盘安装于所述轴的工序，(3)利用所述盖固定所述编码盘的工序。
[0018]技术方案11所述的实用新型是一种带光学式编码器的马达的制造方法，编码盘的安装孔形成为长孔，其特征在于，按照如下工序的顺序进行组装:(I)将安装有所述光电断路器的电子基板安装于所述马达的端面的工序，(2)在使所述编码盘偏心的状态下使轴通过所述安装孔，并将所述编码盘安装于所述轴的工序，(3)利用所述盖固定所述编码盘的工序。
[0019]根据本实用新型，提供一种构造简单、易于组装的光学式编码器、带光学式编码器的马达及其制造方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是实施方式的带光学式编码器的马达的立体图。[0021]图2是实施方式的带光学式编码器的马达的侧视图。
[0022]图3是实施方式的带光学式编码器的马达的分解立体图。
[0023]图4A是实施方式的部件的俯视图。
[0024]图4B是图4A的实施方式的部件的侧视图。
[0025]图5A是实施方式的部件的俯视图。
[0026]图5B是图5A的局部放大图。
[0027]图6A是实施方式的部件的侧视图。
[0028]图6B是图6A的实施方式的部件的俯视图。
[0029]附图标记说明:100...带编码器的马达；101...马达；102...轴；103...齿轮；104...螺钉；105...电子基板；105a...孔；106...连接器；107...供电端子；108...供电端子；109….焊接垫；110...焊接垫；111...盘托；112...编码盘；113...盖；121...贯通孔；122a...突起；122b...突起；122c...突起；123a...槽；123b...槽；123c...槽；131...遮光图案；132...安装孔(长孔)；132a...轴贯通部；132b...长孔的外周部；132c...安装孔132的最外周部分；133a...定位孔；133b...定位孔；133c...定位孔；134a...盖通孔；134b...盖通孔；141...凸部；141a...轴孔；142a...卡合销；142b...卡合销；142c...卡合销；143...爪；200...光电断路器；201...发光部；202...感光部。
【具体实施方式】
[0030](构成)`
[0031]图1~图3示出了实施方式的带光学式编码器的马达100。带光学式编码器的马达100具备马达101。在该例中，马达101是有刷DC马达。作为马达101可以是供给电流而使轴旋转的形式的马达，也可以是无刷马达或步进马达等其他形式的马达。
[0032]马达101具备成为旋转轴的轴102。轴102从马达101的轴向(图中Z轴方向)的两端朝向外侧突出。在突出至图中下方的轴102 (该侧为输出轴)安装有齿轮103。图中的齿轮103虽然未详细描绘，但通常沿周向形成有槽，并经由齿轮103而将轴102的旋转传递至未图示的驱动对象。
[0033]在马达101的轴向的另一侧的端面(与安装有齿轮103的端面相反的一侧)利用导电性的螺钉104而固定有电子基板105。螺钉104除了具有固定马达101与电子基板105的功能以外，通过使用导电性的螺钉而将电子基板105接地(框架接地)。在电子基板105上设有供轴102贯通的孔105a (参照图3)，轴102从孔105突出至电子基板105上方。在电子基板105上形成有省略图示的布线图(电路图)，并以电连接的方式安装有光电断路器200、连接器106以及其他省略图示的电子器件。
[0034]光学式编码器具备光电断路器200和编码盘112。光电断路器200以将发光部201与感光部202对置的状态形成为一体，其中，发光部201具备发光二极管等的发光元件，感光部202具备光电二极管或光电晶体管等感光元件。发光部201和感光部202配置在相互分开的位置，编码盘112的外周部配置在发光部201与感光部202之间，从而构成透过型的光学式编码器。
[0035]连接器106具备:用于向发光部201供给电源电压的端子、用于将来自感光部202的检测信号输出至外部的端子、以及用于驱动马达101的端子等。[0036]在电子基板105上设置有供设在马达101的端面的供电端子107、108贯通的端子孔，在该端子孔的周围设有焊接垫109、110。虽然图1中没有示出，但供电端子107被钎焊连接于焊接垫109，供电端子108被钎焊连接于焊接垫110。焊接垫109、110借助未图示的布线图而与连接器106电连接。
[0037]在突出至电子基板105上方的轴102上以被盘托111和盖113夹持的状态安装有编码盘112。对于该盘托111、编码盘112以及盖113详见后述。通过该构造使编码盘112与轴102 —起旋转。编码盘112的外周部位于电子基板105上的光电断路器200的发光部201与感光部202之间，并以不与发光部201以及感光部202接触的状态旋转。此时，产生感光部202检测的来自发光部201的光的检测的有无，根据其检测时刻来检测轴102的旋转位置(旋转角)或旋转速度。
[0038](盘托)
[0039]图4A示出从轴向观察的盘托111的俯视图，图4B示出盘托111的侧视图。盘托111是用于将编码盘112安装于轴102的部件。盘托111具有轴长较短的大致圆柱形状(鼓形状)。在盘托111的轴中心设有供轴102压入的贯通孔121。
[0040]在盘托111的轴向的端面设置有突起122a、122b以及122c。突起122a与编码盘112的下述的定位孔133a嵌合,突起122b与编码盘112的下述的定位孔133b嵌合,突起122c与编码盘112的下述的定位孔133c嵌合。在盘托111的外周面设有沿轴向延伸的槽123a、123b以及123c。槽123a、123b以及123c是用于引导盖113的下述的卡合销(卡合部)142a、142b以及142c所设置的。并且在槽23a、123b以及123c设有用于使下述的卡合销142a、142b以及142c的卡合变得容易的倾斜部。
[0041](编码盘)
[0042]图5A中示出从轴向观察的编码盘112的俯视图，图5B中示出将图5A的一部分放大后的状态。编码盘112具有由以下材质构成的圆盘形状，即:在光电断路器200的发光部201发光时使感光部202所接受的光通过的材质。在该情况下，光电断路器200所使用的光的波长为950nm，作为编码盘112可以使用以使该波长的光透过的PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)为材料的薄板，但也可以使用以玻璃为材料的薄板。
[0043]在编码盘112的一面的外周附近，沿周向形成有圆环状的遮光图案131。该遮光图案131是通过对PET感光进行显色而形成的，但并不限于此，遮光图案131也可以通过印刷油墨等而形成。遮光图案131利用向离开旋转中心的方向延伸的黑色线状的图案，以等间隔而形成有沿周向以特定的间隔反复配置的图案。在图5A以及图5B中虽然记载为好像在周向的一部分形成有图案131，但实际上是沿周向无间断地形成图案131。以具有遮光图案131的部分遮挡光、而没有遮光图案131的部分使光透过的构造，发挥作为光学狭缝的功能。狭缝的数量根据光电断路器200的性能而定，例如遍及圆周方向的整周，以等间距形成大约300个。另外，编码盘112也可以使用通常众所周知的金属制的圆板，在该情况下，为了导通/截止光而开设有光学式的窗。
[0044]如果安装有编码盘112的轴102旋转，则编码盘112旋转，且上述遮光图案和狭缝在发光部201与感光部202之间通过。此时，产生来自发光部201的光在感光部202有无检测出的光(感光)，并根据该检测时刻来检测轴102的旋转位置(旋转角)或旋转速度。
[0045]在编码盘112的圆环状的遮光图案131的内侧(中心侧)设有用于安装轴102的安装孔132，安装孔132形成为长孔的形状，并在编码盘112的轴中心的部分具有轴贯通部132a，该轴贯通部132a供轴102的中心以钻挖状态贯通，并且安装孔132向离开该轴贯通部132a的一个方向延伸。该安装孔132也可以是将圆拉长而形成的大致椭圆形状的长孔，如图5A所示，还可以形成使安装孔132的外周部132b朝向离开中心的方向展开为扇形的大致扇形形状。该情况详见后述，能够使轴102通过编码盘112时的操作变得容易。
[0046]安装孔132的形状优选满足以下条件。即，将安装孔132的最外周部分132c与编码盘的外周之间的径向的距离设为a (参照图5A)，并将轴102的外周与光电断路器200的感光部202之间的径向的距离设为b(参照图2)，在该情况下，优选为a〈b。根据该条件，在下述的组装编码盘112的工序中，能够形成为编码盘112与光电断路器200不互相干涉的构造。
[0047]在编码盘112的中心轴的周围形成有定位孔133a、133b以及133c。通过使盘托111的定位用突起122a、122b以及122c与定位孔133a、133b以及133c嵌合，从而使编码盘112的中心对准编码盘112相对于盘托111的位置、即旋转中心位置。即，由于编码盘112的相对的对位是使用该定位孔133，因此轴102与编码盘112的位置关系优选以非接触的方式多少留有些间隙(gap)。换言之，虽然在图5中描绘出使用曲线的安装孔132，但自然会明白也可以采用使用直线的方形形状的安装孔。
[0048]定位孔133a形成为长孔,定位孔133b与133c形成为圆孔。定位孔133b与133c形成在相对于中心(轴中心)非对称的位置。于是，编码盘112相对于盘托111的正反的方向成为特定的方向。即，即便使预先决定好的方向颠倒地将编码盘112安装于盘托，但盘托111侧的定位用突起122b、122c与定位孔133、133c的位置对不上，从而使得该情况下的安装无法进行。
[0049]此外，在编码盘112的中心的周围形成有盖通孔134a、134b。盖通孔134a以及134b是用于使盖113的后述的卡合销142a、142b以及142c中的两根贯通而设置的。剩余的一根卡合销贯通安装孔132。
[0050](盖)
[0051]图6A示出从侧面观察盖113的侧视图。图6B示出以图6A的箭头A的方向观察的俯视图。盖113具备:凸部141、和从凸部141的前端沿轴向突出的卡合销(卡合部)142a、142b以及142c。卡合销142a、142b以及142c在前端具备与盘托111卡合的爪143。并且，在凸部141的中心设置有供轴102贯通的轴孔141a。
[0052](组装工序)
[0053]以下，参照图3对带编码器的马达100的组装工序的一个例子进行说明。首先，准备马达101，将齿轮103压入至规定位置而固定于输出轴一侧的轴102。并且，将光电断路器200、连接器106以及其他电子器件安装于电子基板105，该电子基板105具有在其他工序中形成有省略图示的布线图。接下来，利用螺钉104将安装有电子器件的电子基板105固定于马达101的与输出轴相反的一侧(图3的上侧)，并通过钎焊连接将马达101的供电端子107、108与电子基板105的端子孔周围的焊接垫109、110固定。
[0054]接下来，将轴102压入到盘托111的孔121的规定的位置。然后，确认编码盘112的正反，并使轴102通过安装孔132。此时，以使轴102通过安装孔132的外周部132b (鼓成扇形的部分)的方式，使轴102在编码盘112相对于轴102偏心的状态下通过。于是，能够以编码盘112与光电断路器200不相互干涉的状态而容易地进行操作。
[0055]其中，通过将图5A的尺寸a与图2的尺寸b的关系设定为a〈b，从而在以下工序中，即:以使轴102通过上述安装孔132的外周部132b的方式，在使编码盘112相对于轴102偏心的状态下使轴102通过的工序中，能够使编码盘112与光电断路器200不相互干涉。
[0056]在使轴102通过编码盘112的安装孔132之后，在编码盘112的中心与轴102的中心对齐的状态下，使编码盘112与盘托111的上表面接触。此时，使突起122a嵌合于定位孔133a、使突起122b嵌合于定位孔133b，并且使突起122c嵌合于定位孔133c。如果各个定位孔133a、133b、133c与各个突起122a、122b、122c不在相同位置的情况下，则表明编码盘112正反颠倒。具体而言，在使突起122a嵌合于定位孔133a时，在突起122b的上方有定位孔133的情况下，即便要嵌合也无法嵌合。
[0057]接下来，安装盖113。此时，使图6A以及图6B所示的盖113的卡合销142a、142b以及142c通过盖通孔134a、134b以及安装孔132，进而通过盘托111的槽123a、123b以及123c (参照图4A以及图4B)，从而使卡合销的前端的爪143卡挂于盘托111的下侧边缘的部分而卡合。并且，此时，轴102插入到轴孔141a中。于是，盖113卡挂于盘托111而卡合，编码盘112以被盖113与盘托111夹持的形态而相对于轴102固定。如上所述，获得图1所示的状态。
[0058](动作)
[0059]通过经由连接器106而从未图示的外部的驱动电路供给驱动信号，由此驱动马达101，使轴102旋转。此时，编码盘112伴随轴102的旋转而旋转，并由光电断路器200检测该动作。来自光电断路器200的检测信号经由连接器106而输出至外部。
[0060](优越性)
[0061]通过采用利用编码盘112的长孔的安装孔132而使轴102通过的构造，使得编码盘112不与光电断路器200接触，并且无需使电子基板105滑动等的操作，因此使构造简单，并使各部件的对位变得容易。特别是使光电断路器200的光轴对位、电子基板105与马达101的对位变得容易。因此能够获得构造简单，组装容易的带光学式编码器的马达100。
[0062]并且，由于能够不会弄错编码盘112的正反地进行组装，因此能够防止由于弄错编码盘112的正反而引起的读取精度的降低。另外，由于能够仅仅从轴向按压盖113来进行安装，因此使组装作业简单。
[0063](其他)
[0064]在本实施方式中，将编码盘112与盘托111作为单独的个体进行了说明，但也可以形成为一体。在该情况下，盘托形成有用于从侧面方向与轴嵌合的切口部，该切口部与编码盘的长孔形状的安装孔形成为相同的方向。
[0065]另外，在本实施方式中，对直接将编码盘安装于马达的轴的构造进行了说明，但也可以经由安装于马达的轴的齿轮而将利用本实用新型的光学式编码器安装于齿轮前面的齿轮的轴。在该情况下，构成将盘托111、编码盘112以及盖113安装于与马达的轴不同的部件的轴的组件，该组件以能够对于具备光电断路器200以及连接器106的电子基板105自如旋转的状态被安装从而构成光学式编码器。该光学式编码器经由齿轮机构来检测马达等的轴的旋转。另外，该光学式编码器能够经由联轴器而与马达的轴等连接。[0066]本实用新型的方式不限定于上述的各个实施方式，也包含本领域技术人员所能想到的各种变形，本实用新型的效果也不限定于上述内容。即，在不脱离权利要求书所限定的内容以及从其等同物导出的本实用新型的概念上的思想和主旨的范围，则能够进行各种增力口、变更以及部分删除。
[0067]产业上的可利用性
[0068]本实用新型能够用于带光学式编码器的马达。
【权利要求】
1.一种光学式编码器，其特征在于，具备: 编码盘,该编码盘安装于旋转的轴；和 光电断路器，该光电断路器具有使所述编码盘以非接触的状态夹在对置配置的发光部与感光部之间的构造， 所述编码盘具有供所述轴贯通的安装孔， 所述安装孔具有向离开轴中心的方向延伸的长孔形状。
2.根据权利要求1所述的光学式编码器，其特征在于， 所述编码盘以被盘托和盖夹持的状态被保持，其中所述盘托固定于所述轴，所述盖从所述编码盘的上方按压编码盘， 在所述编码盘上形成有:相对于所述盘托定位的多个定位孔、和供所述盖的卡合部贯通的多个盖通孔。
3.根据权利要求1或2所述的光学式编码器，其特征在于， 所述安装孔的最外周部分与所述编码盘的外周之间的径向的距离，短于所述轴的外周与所述光电断路器之间的径向的距离。
4.根据权利要求2所述的光学式编码器，其特征在于， 所述编码盘由使所述感光部检测出的光透过的材料构成，并且在所述编码盘的一面形成有由圆环状的图案所形成的遮光图案， 多个所述定位孔形成于相对于轴中心非对称的位置。
5.一种带光学式编码器的马达，其特征在于，具备: 马达，该马达具备旋转的轴； 编码盘，该编码盘安装于所述轴；以及 光电断路器，该光电断路器具有使所述编码盘以非接触的状态夹在对置配置的发光部与感光部之间的构造， 所述编码盘具有供所述轴贯通的安装孔， 所述安装孔具有向离开轴中心的方向延伸的长孔形状。
6.根据权利要求5所述的带光学式编码器的马达，其特征在于， 所述编码盘以被盘托和盖夹持的状态被保持，其中所述盘托固定于所述轴，所述盖从所述编码盘的上方按压编码盘， 在所述编码盘上形成有:相对于所述盘托定位的多个定位孔、和供所述盖的卡合部贯通的多个盖通孔。
7.根据权利要求5或6所述的带光学式编码器的马达，其特征在于， 所述安装孔的最外周部分与所述编码盘的外周之间的径向的距离，短于所述轴的外周与所述光电断路器之间的径向的距离。
8.根据权利要求7所述的带光学式编码器的马达，其特征在于， 所述安装孔为如下的孔，即:在将安装有所述光电断路器的电子基板安装于所述马达的状态下，能够在使所述编码盘偏心的状态下使所述轴穿过所述安装孔。
9.根据权利要求6所述的带光学式编码器的马达，其特征在于， 所述编码盘由使所述感光部检测出的光透过的材料构成，并且在所述编码盘的一面形成有由圆环状的图案所形成的遮光图案，多个所述定 位孔形成于相对于轴中心非对称的位置。
【文档编号】G01B21/22GK203550973SQ201320429624
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年7月18日 优先权日:2012年11月22日
【发明者】生田明子 申请人:美蓓亚株式会社