JP6968265B2 - エンコーダの組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転角を検出するエンコーダの組立方法に関する。

モータの回転角を検出するエンコーダは、モータのシャフトに接続される円盤と、円盤の回転角を検出する電子部品が実装されたエンコーダ基板とをエンコーダカバーで覆って構成される。エンコーダは、外部に延びる配線本数を低減する省配線化と小型化とが求められている。エンコーダを一体化したモータでは、エンコーダの内部にてモータリード線とエンコーダリード線とを引き回してまとめ、エンコーダから１本のケーブルを引き出すことによりエンコーダの省配線化を実現している。ここで、モータリード線はモータへ電力を伝える電線であり、エンコーダリード線は、エンコーダへ電力及び信号を伝える電線である。

特許文献１には、モータリード線をエンコーダ基板に接続し、モータリード線及びエンコーダリード線を兼ねるリード線をエンコーダ基板から引き出す構造のエンコーダが開示されている。

特開平８−２５１８５２号公報

特許文献１に開示される構造のエンコーダは、エンコーダ基板の径方向外側に新たに配線を引き回す構造を設ける必要があり、エンコーダ基板の拡大によるエンコーダカバー径の拡大を招いている。すなわち、特許文献１に開示されるエンコーダは、省配線化と小型化とがトレードオフの関係にあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、省配線化と小型化とを両立可能なエンコーダの組立方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、モータのシャフトに接続される円盤と、円盤の回転角を検出する回転角検出部が設けられたエンコーダ基板と、エンコーダ基板を円盤と対向した状態で保持するエンコーダ基板保持部材と、エンコーダ基板及びエンコーダ基板保持部材を覆い、リード線取り出し口が形成されているエンコーダカバーと、リード線取り出し口に設置されるコネクタと、エンコーダ基板保持部材及びエンコーダカバーが設置されるベース部とを有するエンコーダの組立方法であって、モータに電力を伝えるモータリード線をベース部の上に引き込む工程と、エンコーダ基板及びエンコーダ基板保持部材をベース部に取り付ける工程と、回転角検出部に電力及び信号を供給するエンコーダリード線をエンコーダ基板に接続する工程と、エンコーダリード線及びモータリード線をリード線取り出し口に通す工程と、エンコーダカバーをエンコーダ基板及びエンコーダ基板保持部材に被せる工程と、エンコーダカバーをベース部に固定する工程と、エンコーダリード線及びモータリード線をコネクタに接続する工程と、リード線取り出し口にコネクタを設置する工程と、を有する。エンコーダカバーをエンコーダ基板及びエンコーダ基板保持部材に被せる工程では、エンコーダ基板及びエンコーダ基板保持部材の少なくとも一方の外縁部に形成された欠損部にモータリード線又はエンコーダリード線を配置する。

本発明によれば、省配線化と小型化とを両立したエンコーダの組立方法を提供できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係るエンコーダの分解斜視図 実施の形態１に係るエンコーダの断面図 実施の形態１に係るエンコーダ基板、エンコーダ基板保持部材及びエンコーダブラケットの拡大図 実施の形態１に係るエンコーダの組立方法の流れを示すフローチャート 実施の形態１に係るエンコーダのエンコーダブラケットにエンコーダ基板及びエンコーダ基板保持部材を取り付ける前の状態を示す図 実施の形態１に係るエンコーダのエンコーダブラケットにエンコーダ基板及びエンコーダ基板保持部材を取り付ける作業を示す斜視図 実施の形態１に係るエンコーダのエンコーダブラケットにエンコーダ基板及びエンコーダ基板保持部材を取り付ける作業を示す上面図 実施の形態１に係るエンコーダのエンコーダブラケットにエンコーダ基板及びエンコーダ基板保持部材を取り付けた状態を示す図 実施の形態１に係るエンコーダのエンコーダ基板にエンコーダリード線を接続した状態を示す斜視図 実施の形態１に係るエンコーダのリード線取り出し口にエンコーダリード線及びモータリード線を通した状態を示す斜視図 実施の形態１に係るエンコーダのエンコーダカバーをエンコーダブラケットに固定した状態を示す斜視図 実施の形態１に係るエンコーダのエンコーダカバーをエンコーダブラケットに固定した状態を示す断面図 実施の形態１に係るエンコーダのエンコーダリード線及びモータリード線をコネクタに接続した状態を示す斜視図 実施の形態１に係るエンコーダのエンコーダカバーにコネクタを固定した状態を示す図 本発明の実施の形態２に係るエンコーダの斜視図 実施の形態２に係るエンコーダ基板、エンコーダ基板保持部材及びエンコーダブラケットの拡大図 本発明の実施の形態３に係るエンコーダの斜視図 本発明の実施の形態４に係るエンコーダの断面図 本発明の実施の形態５に係るエンコーダの断面図 本発明の実施の形態６に係るモータの断面図

以下に、本発明の実施の形態に係るエンコーダの組立方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るエンコーダの分解斜視図である。図２は、実施の形態１に係るエンコーダの断面図である。図３は、実施の形態１に係るエンコーダ基板、エンコーダ基板保持部材及びエンコーダブラケットの拡大図である。実施の形態１に係るエンコーダ５１は、モータ２０のシャフト２１に接続される円盤１ａと、円盤１ａの回転角を検出する回転角検出部をなす電子部品１ｂが実装されたエンコーダ基板１と、エンコーダ基板１を円盤１ａと対向した状態に保持するエンコーダ基板保持部材２と、エンコーダ基板１及びエンコーダ基板保持部材２を覆うエンコーダカバー３と、エンコーダ基板１上の電子部品１ｂへ電力及び信号を伝えるエンコーダリード線４と、エンコーダ基板保持部材２及びエンコーダカバー３が設置されるベース部であるエンコーダブラケット６とを有する。

円盤１ａは、エンコーダブラケット６に回転可能に支持されている。エンコーダブラケット６は、モータ２０のモータブラケット２２に取り付けられる。エンコーダブラケット６には、モータ２０へ電力を伝える電線であるモータリード線５を通すモータリード線引き込み口１１が設けられている。モータリード線５は、エンコーダブラケット６のモータリード線引き込み口１１からエンコーダカバー３内に引き込まれ、エンコーダリード線４とともにエンコーダカバー３の側面のリード線取り出し口３ａからエンコーダカバー３の外に引き出される。モータリード線５は、切欠き９を介してエンコーダ基板１の一方の面側から他方の面側へ引き回されている。なお、図３においては、モータリード線５の図示は省略している。エンコーダカバー３の側面のリード線取り出し口３ａにはコネクタ３１が設置される。エンコーダリード線４及びモータリード線５は、コネクタ３１に接続されている。コネクタ３１には、エンコーダリード線４及びモータリード線５の両方に繋がるケーブル３２が接続される。

配線の結線を容易にするために、モータリード線引き込み口１１に、コネクタを使用してもよい。モータリード線引き込み口１１は、穴形状でなくてもよい。また、モータリード線引き込み口１１の位置は、特定の位置に限定はされない。

エンコーダ基板１からエンコーダリード線４を引き出す部分は、コネクタ１ｃが用いられており、エンコーダ基板１とエンコーダリード線４との結線は容易に行える。

エンコーダ基板保持部材２は、エンコーダ基板１をエンコーダブラケット６に対し固定するための部品である。エンコーダ基板保持部材２は、樹脂成型品とすることで複雑な形状を安価に製作可能である。エンコーダ基板１とエンコーダ基板保持部材２とは接着固定されており、エンコーダブラケット６とエンコーダ基板保持部材２とは、締結部材であるねじ７によって着脱可能に固定されている。

エンコーダ基板保持部材２をエンコーダブラケット６にねじ７で固定するため、エンコーダ基板１には、ねじ又はねじ締めを行うドライバのビットとの干渉を防ぐための切欠き８が形成されている。切欠き８は、ねじ７を締結方向に沿って締結位置に供給する場合には、ねじ頭との干渉を回避できる大きさである必要があるが、ねじ７を締結方向に対し横から締結箇所に供給する場合は、ねじ頭ではなくドライバのビットとの干渉を避けられればよい。また、エンコーダ基板１の電子部品の実装可能な面積を拡大するため、及びエンコーダカバー３の小型化のために、切欠き８の部分及び後述する切欠き９の部分を除き、エンコーダ基板１とエンコーダカバー３との隙間はモータリード線５の直径よりも小さくなっている。

エンコーダ基板１は、位置決め及び位相合わせに使用する切欠き９が形成されている。切欠き９は、エンコーダ基板１の外縁部に形成された欠損部である。エンコーダ基板保持部材２は、位置決め及び位相合わせに使用する切欠き１０が形成されている。切欠き９，１０は、エンコーダ基板保持部材２をエンコーダブラケット６に固定する時に、エンコーダ基板１又はエンコーダ基板保持部材２とエンコーダブラケット６との位置決め及び位相合わせに使用される。なお、位相を合わせるとは、回転方向の位置を合わせることを意味する。切欠き９，１０の位相を合わせる方法は、位相合わせの相手となる部品又はエンコーダブラケット６に凸形状を設けて切欠き９，１０を係合させてもよいし、組立て用の治具の凸形状に切欠き９，１０を係合させてもよい。また、切欠き９，１０は、エンコーダ基板１とエンコーダ基板保持部材２とを固定するときに、エンコーダ基板１とエンコーダ基板保持部材２との位置決め及び位相合わせに使用してもよい。

また、切欠き９，１０は、モータリード線５の断面形状よりも大きい形状である。エンコーダ５１は、エンコーダ基板１とエンコーダ基板保持部材２とに設けられた切欠き９，１０に、モータリード線５を引き回している。図３に示したように、エンコーダ基板１の切欠き９と、エンコーダ基板保持部材２の切欠き１０と、エンコーダブラケット６のモータリード線引き込み口１１とは、位相が合わされているため、エンコーダブラケット６の上に引き込んだモータリード線５は、切欠き９，１０に容易に配置できる。なお、位相合わせの相手となる部品又はエンコーダブラケット６に凸形状を設けて位相合わせを行う場合には、切欠き９，１０よりも凸形状の断面形状を小さくしておき、切欠き９，１０に凸形状を係合させた時に隙間ができるようにすれば、隙間にモータリード線５を引き回すことができる。

実施の形態１に係るエンコーダ５１の組立方法について説明する。図４は、実施の形態１に係るエンコーダの組立方法の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１において、モータリード線引き込み口１１にモータリード線５を通してエンコーダブラケット６の上に引き込む。ステップＳ２において、エンコーダ基板１及びエンコーダ基板保持部材２をエンコーダブラケット６に取り付ける。

図５は、実施の形態１に係るエンコーダのエンコーダブラケットにエンコーダ基板及びエンコーダ基板保持部材を取り付ける前の状態を示す図である。図６は、実施の形態１に係るエンコーダのエンコーダブラケットにエンコーダ基板及びエンコーダ基板保持部材を取り付ける作業を示す斜視図である。図７は、実施の形態１に係るエンコーダのエンコーダブラケットにエンコーダ基板及びエンコーダ基板保持部材を取り付ける作業を示す上面図である。図８は、実施の形態１に係るエンコーダのエンコーダブラケットにエンコーダ基板及びエンコーダ基板保持部材を取り付けた状態を示す図である。エンコーダ基板１及びエンコーダ基板保持部材２をエンコーダブラケット６に取り付ける際に、切欠き９，１０に係合する凸形状８１を有する治具８０をエンコーダブラケット６上に配置した状態でエンコーダ基板保持部材２及びエンコーダ基板１を配置することにより、エンコーダブラケット６、エンコーダ基板保持部材２及びエンコーダ基板１の位置決め及び位相合わせを容易に行える。位置決め及び位相合わせとともにエンコーダ基板１をエンコーダ基板保持部材２に接着することにより、エンコーダ基板１が接着固定されたエンコーダ基板保持部材２をねじ７でエンコーダブラケット６に固定すれば、エンコーダ基板１がエンコーダ基板保持部材２とともにエンコーダブラケット６に固定される。

ステップＳ３において、エンコーダ基板１にエンコーダリード線４を接続する。図９は、実施の形態１に係るエンコーダのエンコーダ基板にエンコーダリード線を接続した状態を示す斜視図である。エンコーダ基板１にコネクタ１ｃを実装することにより、エンコーダ基板１とエンコーダリード線４とを接続する作業を容易に行える。ステップＳ４において、エンコーダカバー３のリード線取り出し口３ａにエンコーダリード線４及びモータリード線５を通す。図１０は、実施の形態１に係るエンコーダのリード線取り出し口にエンコーダリード線及びモータリード線を通した状態を示す斜視図である。

ステップＳ５において、エンコーダカバー３を、エンコーダ基板１及びエンコーダ基板保持部材２に被せる。ステップＳ６において、エンコーダカバー３をエンコーダブラケット６に固定する。図１１は、実施の形態１に係るエンコーダのエンコーダカバーをエンコーダブラケットに固定した状態を示す斜視図である。図１２は、実施の形態１に係るエンコーダのエンコーダカバーをエンコーダブラケットに固定した状態を示す断面図である。エンコーダ基板１とエンコーダカバー３との隙間はモータリード線５の直径よりも小さいが、切欠き９は、モータリード線５の断面形状よりも大きい形状であるため、切欠き９にモータリード線５を配置することができる。ステップＳ７において、エンコーダリード線４及びモータリード線５をコネクタ３１に接続する。図１３は、実施の形態１に係るエンコーダのエンコーダリード線及びモータリード線をコネクタに接続した状態を示す斜視図である。ステップＳ８において、リード線取り出し口３ａにコネクタ３１を設置し、エンコーダカバー３に固定する。図１４は、実施の形態１に係るエンコーダのエンコーダカバーにコネクタを固定した状態を示す図である。以上の手順によって、エンコーダ５１が組み立てられる。

実施の形態１に係るエンコーダ５１は、エンコーダリード線４及びモータリード線５の両方に接続されるケーブル３２をコネクタ３１に接続することで、省配線化を図ることができる。また、エンコーダ基板１の切欠き９及びエンコーダ基板保持部材２の切欠き１０の部分にモータリード線５を引き回すことにより、エンコーダ５１の小型化を図れる。すなわち、実施の形態１に係るエンコーダ５１は、省配線化と小型化とを両立できる。

実施の形態１に係るエンコーダ５１は、モータリード線５をエンコーダ基板１に接続しないため、エンコーダ基板１とモータリード線５とを離すことが可能であり、ノイズの影響を低減するとともに、イオンマイグレーションに起因するエンコーダ基板１上の回路における短絡の発生を防ぐことができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係るエンコーダ５２について説明する。なお、実施の形態１に係るエンコーダ５１と共通する部分には同じ符号を付して重複する説明は省略する。図１５は、本発明の実施の形態２に係るエンコーダの斜視図である。図１６は、実施の形態２に係るエンコーダ基板、エンコーダ基板保持部材及びエンコーダブラケットの拡大図である。実施の形態２に係るエンコーダ５２は、エンコーダ基板１に位相合わせ用の切欠き９が形成されていない点で実施の形態１に係るエンコーダ５１と相違する。

実施の形態２に係るエンコーダ５２において、ねじ７と同軸に形成されている切欠き８にモータリード線５を引き回している。

モータリード線引き込み口１１からエンコーダカバー３内に引き込まれたモータリード線５は、エンコーダ基板１の切欠き８の部分を介してエンコーダカバー３のリード線取り出し口３ａまで引き回されている。

実施の形態２に係るエンコーダ５２は、切欠き８にモータリード線５を配置しているため、実施の形態１に係るエンコーダ５１と同様に、省配線化と小型化とを両立できる。また、エンコーダ基板１に位相合わせ用の切欠き９を形成しないため、実施の形態１に係るエンコーダ５１よりも電子部品の実装スペースを大きくとることができる。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係るエンコーダ５３について説明する。なお、実施の形態１に係るエンコーダ５１と共通する部分には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。図１７は、本発明の実施の形態３に係るエンコーダの斜視図である。実施の形態３に係るエンコーダ５３は、リード線取り出し口３ａがエンコーダ基板１よりも下側まで達している。なお、図１７では、リード線取り出し口３ａを見やすくするためにコネクタ３１の図示は省略している。

実施の形態３に係るエンコーダ５３は、リード線取り出し口３ａがエンコーダ基板１よりも下まで達しているため、エンコーダカバー３をエンコーダ基板１及びエンコーダ基板保持部材２に被せる際には切欠き９にモータリード線５を配置するが、エンコーダカバー３をエンコーダブラケット６に固定した後は、切欠き９にモータリード線５を配置する必要がない。よって、エンコーダカバー３をエンコーダブラケット６に固定した後は、エンコーダ基板１とモータリード線５とを離すことが可能であり、ノイズの影響を低減するとともに、イオンマイグレーションに起因するエンコーダ基板１上の回路における短絡の発生を防ぐことができる。

実施の形態３に係るエンコーダ５３は、エンコーダカバー３をエンコーダ基板１及びエンコーダ基板保持部材２に被せる際には、切欠き９にモータリード線５を配置するため、実施の形態１に係るエンコーダ５１と同様に、省配線化と小型化とを両立できる。

実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係るエンコーダ５４について説明する。なお、実施の形態１に係るエンコーダ５１と共通する部分には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。図１８は、本発明の実施の形態４に係るエンコーダの断面図である。実施の形態４に係るエンコーダ５４は、リード線取り出し口３ａが、エンコーダ基板１よりも下方に設けられている。エンコーダリード線４は、エンコーダ基板１に形成された切欠き９を介してエンコーダ基板１の一方の面側から他方の面側に引き回され、コネクタ３１とコネクタ１ｃとを接続している。また、エンコーダ基板１の電子部品の実装可能な面積を拡大するため、及びエンコーダカバー３の小型化のために、切欠き８の部分及び切欠き９の部分を除き、エンコーダ基板１とエンコーダカバー３との隙間は、エンコーダリード線４の直径よりも小さくなっている。

実施の形態４に係るエンコーダ５４は、エンコーダ基板１の切欠き９及びエンコーダ基板保持部材２の切欠き１０の部分にエンコーダリード線４を引き回すことにより、小型化を図れる。すなわち、実施の形態４に係るエンコーダ５４は、省配線化と小型化とを両立できる。

実施の形態５．
本発明の実施の形態５に係るエンコーダ５５について説明する。なお、実施の形態１に係るエンコーダ５１と共通する部分には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。図１９は、本発明の実施の形態５に係るエンコーダの断面図である。実施の形態５に係るエンコーダ５５は、エンコーダ基板保持部材２がエンコーダ基板１の周縁を囲っており、エンコーダ基板保持部材２は、エンコーダ基板１よりも大径となっている。実施の形態１に係るエンコーダ５１とは異なり、エンコーダ基板１に切欠き９は形成されていない。

実施の形態５に係るエンコーダ５５は、エンコーダ基板保持部材２がエンコーダ基板１の周縁を囲っているため、エンコーダ基板１をエンコーダブラケット６に強固に固定できる。したがって、強い振動が発生する環境下での使用に適している。

実施の形態５に係るエンコーダ５５は、エンコーダ基板保持部材２に形成された切欠き１０にエンコーダリード線４及びモータリード線５を配置することにより、エンコーダ基板１上の電子部品の実装スペースを減らすことなく、省配線化及び小型化を実現できる。

実施の形態６．
本発明の実施の形態６に係るモータ６０について説明する。実施の形態１に係るエンコーダ５１と共通する部分には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。実施の形態５に係るモータ６０は、シャフト２１を回転駆動する駆動部６２とエンコーダ部６１とを備えたエンコーダ一体型である。図２０は、本発明の実施の形態６に係るモータの断面図である。駆動部６２の構造は、実施の形態１においてエンコーダ５１を取り付けたモータ２０と同様である。エンコーダ部６１の構造は、実施の形態１に係るエンコーダ５１と同様であるが、エンコーダブラケット６は備えておらず、エンコーダ基板保持部材２は、エンコーダブラケット６ではなくモータブラケット２２に固定されている。すなわち、エンコーダ部６１のベース部はモータブラケット２２である。また、円盤１ａはエンコーダブラケット６に支持されてはいない。モータリード線５は、モータブラケット２２に形成されているモータリード線引き込み口２３を通じてエンコーダ部６１に引き込まれている。

上記のように、実施の形態６に係るモータ６０のエンコーダ部６１は、実施の形態１に係るエンコーダ５１と基本的な構造が同じであるため、実施の形態６に係るモータ６０は、実施の形態１に係るエンコーダ５１を備えているとみなすことができる。なお、エンコーダ部６１は、実施の形態２から実施の形態５のいずれかに係るエンコーダ５２，５３，５４，５５と同様の構造であってもよい。

実施の形態６に係るモータ６０は、エンコーダ部６１の省配線化及び小型化を両立することができる。したがって、モータ６０全体の小型化を図ることができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ エンコーダ基板、１ａ 円盤、１ｂ 電子部品、１ｃ，３１ コネクタ、２ エンコーダ基板保持部材、３ エンコーダカバー、３ａ リード線取り出し口、４ エンコーダリード線、５ モータリード線、６ エンコーダブラケット、７ ねじ、８，９，１０ 切欠き、１１，２３ モータリード線引き込み口、２０，６０ モータ、２１ シャフト、２２ モータブラケット、３２ ケーブル、５１，５２，５３，５４，５５ エンコーダ、６１ エンコーダ部、６２ 駆動部、８０ 治具、８１ 凸形状。

Claims (2)

1. モータのシャフトに接続される円盤と、前記円盤の回転角を検出する回転角検出部が設けられたエンコーダ基板と、前記エンコーダ基板を前記円盤と対向した状態で保持するエンコーダ基板保持部材と、前記エンコーダ基板及び前記エンコーダ基板保持部材を覆い、リード線取り出し口が形成されているエンコーダカバーと、前記リード線取り出し口に設置されるコネクタと、前記エンコーダ基板保持部材及び前記エンコーダカバーが設置されるベース部とを有するエンコーダの組立方法であって、
   前記モータに電力を伝えるモータリード線を前記ベース部の上に引き込む工程と、
   前記エンコーダ基板及び前記エンコーダ基板保持部材を前記ベース部に取り付ける工程と、
   前記回転角検出部に電力及び信号を供給するエンコーダリード線を前記エンコーダ基板に接続する工程と、
   前記エンコーダリード線及び前記モータリード線を前記リード線取り出し口に通す工程と、
   前記エンコーダカバーを前記エンコーダ基板及び前記エンコーダ基板保持部材に被せる工程と、
   前記エンコーダカバーを前記ベース部に固定する工程と、
   前記エンコーダリード線及び前記モータリード線を前記コネクタに接続する工程と、
   前記リード線取り出し口に前記コネクタを設置する工程と、を有し、
   前記エンコーダカバーを前記エンコーダ基板及び前記エンコーダ基板保持部材に被せる工程では、前記エンコーダ基板及び前記エンコーダ基板保持部材の少なくとも一方の外縁部に形成された欠損部に前記モータリード線又は前記エンコーダリード線を配置することを特徴とするエンコーダの組立方法。
2. 少なくとも前記エンコーダ基板に前記欠損部を形成し、
   前記エンコーダカバーをベース部に固定する工程では、前記欠損部と前記リード線取り出し口とを対向させて前記エンコーダカバーを前記ベース部に固定したのち、前記エンコーダ基板の前記欠損部から前記モータリード線を取り出すことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダの組立方法。

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