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JP7156686B2 - optical encoder - Google Patents

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JP7156686B2
JP7156686B2 JP2018211350A JP2018211350A JP7156686B2 JP 7156686 B2 JP7156686 B2 JP 7156686B2 JP 2018211350 A JP2018211350 A JP 2018211350A JP 2018211350 A JP2018211350 A JP 2018211350A JP 7156686 B2 JP7156686 B2 JP 7156686B2
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light
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和雄 小金平
俊司 内藤
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帝国通信工業株式会社
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Description

本発明は、光を用いて電気的出力信号を変化させる光学式エンコーダに関するものである。 The present invention relates to optical encoders that use light to change electrical output signals.

従来、光学式エンコーダに用いる回転体は、例えば特許文献1の図1に示す回転体(11)のように、円板(13)の下面に形成されたスケール部(14)の下面に、反射部(15a)と非反射部(15b)とを交互に円周状に配列するように形成され、このスケール部(14)に照射した光の反射の状態を光センサ(16)で検出し、これによって、回転体(11)の回転の状態を検出するように構成されていた。 Conventionally, a rotating body used in an optical encoder, such as the rotating body (11) shown in FIG. The scale portion (14) is formed by alternately arranging the portions (15a) and the non-reflecting portions (15b) in a circumferential manner, and the optical sensor (16) detects the state of reflection of the light irradiated to the scale portion (14), Thus, it is configured to detect the state of rotation of the rotating body (11).

そして、上記回転体(11)への反射部(15a)と非反射部(15b)の形成は、円板(13)の下面にアルミなどの金属材料を蒸着によってスケール部(14)を形成し、このスケール部(14)の下面をフォトエッチングすることによって行われていた。 The reflecting portion (15a) and the non-reflecting portion (15b) are formed on the rotating body (11) by forming the scale portion (14) by depositing a metal material such as aluminum on the lower surface of the disk (13). , by photo-etching the lower surface of the scale portion (14).

また従来、反射部と非反射部の形成方法は、上記方法に限られず、反射面となる回転体の下面に金属板を貼り付け、またはメッキによって金属層を形成し、その後これらをエッチングする方法などもあった。 Conventionally, the method of forming the reflecting portion and the non-reflecting portion is not limited to the above method, but a method of attaching a metal plate to the lower surface of the rotating body that serves as a reflecting surface, or forming a metal layer by plating, and then etching these. And so on.

特開平07-209023号公報JP-A-07-209023

しかし、上述のように、回転体の反射面に反射部と非反射部を形成するために、反射面に金属層や金属板を形成したり、これをエッチングしたりする作業は煩雑であり、また製造設備も大掛かりになり、製造コストの増大を招いていた。 However, as described above, in order to form the reflective portion and the non-reflective portion on the reflective surface of the rotating body, the work of forming a metal layer or metal plate on the reflective surface and etching it is complicated. In addition, the manufacturing equipment has become large-scaled, leading to an increase in manufacturing costs.

本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、製造が容易で、且つ正確な信号が得られる光学式エンコーダを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an optical encoder which is easy to manufacture and which can obtain an accurate signal.

本発明は、回転軸を中心に回転自在に軸支され且つ光反射面を設けた回転体と、前記回転体の光反射面に向けて光を発射する発光素子と、前記回転体の光反射面で反射された光を受光する受光素子と、前記回転体の下側に配置され、上面に前記発光素子と前記受光素子を設置してなる回路基板と、を有し、且つ、前記回転体の光反射面に、前記発光素子から受けた光を反射する高反射部及び低反射部を形成し、これら高反射部と低反射部によって反射された光を前記受光素子が受光する受光量に応じて前記回転体の回転状態を検出する光学式エンコーダにおいて、前記高反射部は、光反射面上に印刷によって形成され、前記低反射部は、前記回転体を構成する合成樹脂自体の面を露出して形成され、前記回路基板の上面から軸部を立設し、前記回転体の光反射面には凹部からなる軸受け部を設け、前記回転体の軸受け部に、前記回路基板から立設する軸部を回転自在に挿入して当該軸部の上面を当該軸受け部の底面に当接させることを特徴としている。
本発明によれば、高反射部を印刷によって形成し、且つ、低反射部を回転体となる合成樹脂自体の露出面によって形成したので、回転体となる合成樹脂の材料(色彩)として反射しにくい材料(色彩)を用い、且つ高反射部を印刷によって形成するだけで、容易に高反射部と低反射部を形成することができる。また印刷に用いる設備は、蒸着やエッチングなどに用いる設備に比べて安価な設備とすることができる。これらのことから、製造コストの削減化を図ることができる。
また本発明は、上記特徴に加え、前記回路基板の下面側に位置する底部と、前記回路基板の周囲を囲むように立設する側壁部とを有することで、前記回路基板の上面側に収納部を形成したケースと、前記ケースの収納部を覆うと共に、中央に貫通孔を有する軸受部を形成してなるカバーと、を有し、前記回転体は、下面を前記光反射面とした本体部と、当該本体部の上面から突出するつまみ部とを具備し、前記回転体のつまみ部を、前記カバーの軸受部に挿入して回転自在に軸支することを特徴としている。
The present invention provides a rotating body rotatably supported about a rotating shaft and provided with a light reflecting surface, a light emitting element emitting light toward the light reflecting surface of the rotating body, and a light reflecting body of the rotating body. a light-receiving element for receiving light reflected by a surface; and a circuit board arranged below the rotating body and having the light-emitting element and the light-receiving element installed on the upper surface of the rotating body. a high reflection portion and a low reflection portion for reflecting the light received from the light emitting element are formed on the light reflection surface of the light receiving element, and the amount of light received by the light receiving element is adjusted to In the optical encoder for detecting the rotating state of the rotating body according to the above, the high reflecting portion is formed by printing on a light reflecting surface, and the low reflecting portion is formed on the surface of the synthetic resin itself constituting the rotating body. A shaft portion is formed to be exposed, and a shaft portion is provided upright from the upper surface of the circuit board. The shaft is rotatably inserted to bring the upper surface of the shaft into contact with the bottom surface of the bearing .
According to the present invention, the high-reflection portion is formed by printing, and the low-reflection portion is formed by the exposed surface of the synthetic resin itself, which is the rotating body. The high reflective portion and the low reflective portion can be easily formed simply by using a material (color) that is difficult to reflect and forming the high reflective portion by printing. In addition, equipment used for printing can be cheaper than equipment used for vapor deposition, etching, and the like. For these reasons, the manufacturing cost can be reduced.
In addition to the above characteristics, the present invention has a bottom portion located on the lower surface side of the circuit board and a side wall portion erected so as to surround the periphery of the circuit board. and a cover covering the housing portion of the case and formed with a bearing portion having a through hole in the center, wherein the rotating body has the light reflecting surface as the lower surface. and a knob projecting from the upper surface of the main body, and the knob of the rotating body is inserted into the bearing of the cover and rotatably supported.

また本発明は、上記特徴に加え、前記高反射部を形成するために印刷するインクの明度は、前記回転体を構成する合成樹脂材料の明度よりも高いことを特徴としている。
本発明によれば、高反射部で反射する反射光の光量と、低反射部で反射する反射光の光量との差を大きくすることができ、確実(正確)なオンオフ信号を得ることができる。
In addition to the above characteristics, the present invention is characterized in that the lightness of the ink printed to form the high reflection portion is higher than the lightness of the synthetic resin material forming the rotating body.
According to the present invention, it is possible to increase the difference between the amount of reflected light reflected by the high-reflection portion and the amount of reflected light reflected by the low-reflection portion, so that a reliable (accurate) ON/OFF signal can be obtained. .

本発明によれば、光学式エンコーダの製造を容易に行え、また反射部(高反射部と低反射部)による正確な信号を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to easily manufacture an optical encoder and obtain an accurate signal from the reflecting portions (high reflecting portion and low reflecting portion).

光学式エンコーダ1の斜視図である。1 is a perspective view of an optical encoder 1; FIG. エンコーダ1の分解斜視図である。2 is an exploded perspective view of the encoder 1; FIG. 図1のA-A概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1; 回路基板30を示す斜視図である。3 is a perspective view showing a circuit board 30; FIG. 回転体60を下側から見た斜視図である。4 is a perspective view of the rotating body 60 as seen from below; FIG. 回転体60の側断面図である。6 is a side cross-sectional view of the rotating body 60. FIG. 回転体60の底面図である。4 is a bottom view of the rotating body 60. FIG. フォトセンサ33(又は35)と、高反射部615a及び低反射部615bの関係を示す概略説明図である。FIG. 4 is a schematic explanatory diagram showing the relationship between a photosensor 33 (or 35), a high reflection portion 615a, and a low reflection portion 615b;

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の1実施形態に係る光学式エンコーダ(以下単に「エンコーダ」という)1の斜視図、図2はエンコーダ1の分解斜視図、図3は図1のA-A概略断面図である。これらの図に示すように、エンコーダ1は、回路基板30を収納したケース10と、回転体60と、カバー80とを具備して構成されている。なお以下の説明において、「上」とは回路基板30から回転体60を見る方向をいい、「下」とはその反対方向をいうものとする。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of an optical encoder (hereinafter simply referred to as "encoder") 1 according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of the encoder 1, and FIG. 3 is a schematic sectional view taken along line AA of FIG. be. As shown in these figures, the encoder 1 comprises a case 10 housing a circuit board 30, a rotor 60, and a cover 80. As shown in FIG. In the following description, "up" refers to the direction in which the rotating body 60 is viewed from the circuit board 30, and "down" refers to the opposite direction.

図4は回路基板30を示す斜視図である。同図に示すように回路基板30は、硬質で略矩形状の絶縁基板31を有し、この絶縁基板31の中央に、貫通する位置決め孔313を形成し、その周囲を囲む位置に複数(この例では4つ)の貫通孔315を設けている。また絶縁基板31の上側の面(以下「上面」という)311の所定位置には、2つのフォトセンサ(受発光素子)33,35と、信号処理回路37とが設置され、また絶縁基板31の1辺近傍の上面には、複数本(この例では6本)の端子板39の一端が並列に当接されている。 FIG. 4 is a perspective view showing the circuit board 30. FIG. As shown in the figure, the circuit board 30 has a hard and substantially rectangular insulating substrate 31. A positioning hole 313 is formed through the center of this insulating substrate 31, and a plurality of (this Four through holes 315 are provided in the example. Two photosensors (light emitting/receiving elements) 33 and 35 and a signal processing circuit 37 are installed at predetermined positions on an upper surface (hereinafter referred to as “upper surface”) 311 of the insulating substrate 31 . One ends of a plurality of (six in this example) terminal plates 39 are in parallel contact with the upper surface near one side.

2つのフォトセンサ33,35は、同一形式の反射型フォトセンサ(フォトリフレクタ)であって、それぞれ発光素子331,351と受光素子333,353とを有している。発光素子331から発射された光を受光素子333が受光することで、出力電圧が発生する。同様に、発光素子351から発射された光を受光素子353が受光することで、出力電圧が発生する。 The two photosensors 33 and 35 are reflective photosensors (photoreflectors) of the same type, and have light emitting elements 331 and 351 and light receiving elements 333 and 353, respectively. When the light emitted from the light emitting element 331 is received by the light receiving element 333, an output voltage is generated. Similarly, when light emitted from the light emitting element 351 is received by the light receiving element 353, an output voltage is generated.

信号処理回路37は、前記両フォトセンサ33,35からの出力信号を入力し、これらの入力信号(電気信号)を矩形状の電気信号(オンオフ信号)に変換し且つその電流値を増幅して出力する回路(波形整形回路)である。この信号処理回路は、IC回路や、その他の各種半導体回路などによって構成することができる。この例の場合、フォトセンサ33,35からの信号の入力波形の電圧値が所定値を超えるとスイッチがオンし、前記所定値を下回るとスイッチがオフし且つ電流値を増幅するスイッチング回路を設置している。このスイッチング回路は出力信号の電流増幅を行うので、より正確な出力信号を得ることができる。そして、信号処理回路37の出力信号は、回路基板30の1辺に並列に設けた図示しない接続パターンに引き出され、その上に当接する各端子板39に電気的に接続される。 A signal processing circuit 37 receives the output signals from the photo sensors 33 and 35, converts these input signals (electrical signals) into rectangular electric signals (on/off signals), and amplifies the current value. This is the output circuit (waveform shaping circuit). This signal processing circuit can be configured by an IC circuit or other various semiconductor circuits. In this example, when the voltage value of the input waveform of the signals from the photosensors 33 and 35 exceeds a predetermined value, the switch is turned on, and when it falls below the predetermined value, the switch is turned off and a switching circuit is provided to amplify the current value. is doing. Since this switching circuit performs current amplification of the output signal, a more accurate output signal can be obtained. An output signal from the signal processing circuit 37 is led out to a connection pattern (not shown) provided in parallel on one side of the circuit board 30, and electrically connected to each terminal plate 39 abutting thereon.

ケース10は、図2,図3に示すように、合成樹脂を上面が開放された箱形に成形して構成されている。ケース10の上面側には、矩形凹状の収納部11が形成されている。収納部11の底面には、このケース10内にインサート成形した前記回路基板30の上面が露出し、さらに回路基板30の上面中央には、ケース10の一部を構成する円形で柱状の軸部13が立設している。軸部13の中央には円形の貫通する孔14が形成されている。言い換えれば、ケース10は、略矩形状の底部15と、底部15の周囲を囲むように立設する側壁部17と、底部15の中央から回路基板30を貫通してその上面側に突出する軸部13とを具備して構成されており、ケース10の一つの側壁部17からは、6本の端子板39の先端側部分をその外方に向けて突出している。各端子板39の回路基板30に当接した部分は、ケース10を構成する合成樹脂によって固定され、回路基板30の各接続パターンとの接続状態を良好に保持している。また、側壁部17の2つの角部の上面からは小突起状の位置決め部19が突出している。 As shown in FIGS. 2 and 3, the case 10 is formed by molding synthetic resin into a box shape with an open top. A rectangular recessed storage portion 11 is formed on the upper surface side of the case 10 . The upper surface of the circuit board 30 insert-molded in the case 10 is exposed on the bottom surface of the housing portion 11, and a circular columnar shaft portion forming a part of the case 10 is provided at the center of the upper surface of the circuit board 30. 13 are erected. A circular through hole 14 is formed in the center of the shaft portion 13 . In other words, the case 10 includes a substantially rectangular bottom portion 15, a side wall portion 17 extending upright around the bottom portion 15, and an axis projecting from the center of the bottom portion 15 through the circuit board 30 to the upper surface side thereof. From one side wall portion 17 of the case 10, tip end portions of six terminal plates 39 protrude outward. The portion of each terminal plate 39 that abuts on the circuit board 30 is fixed by the synthetic resin forming the case 10, and maintains a good connection state with each connection pattern of the circuit board 30. FIG. Small protruding positioning portions 19 protrude from the upper surfaces of the two corners of the side wall portion 17 .

ケース10を製造するには、ケース10の形状のキャビティーを有する金型内に、回路基板30と端子板39とを収納し、その際、各端子板39の一端側の部分を回路基板30の図示しない各接続パターンに当接しておく。そしてこの状態でキャビティー内に溶融した合成樹脂を注入し、合成樹脂が固化した後に金型を取り外せば、回路基板30と端子板39をインサート成形したケース10が完成する。このときケース10の軸部13と底部15は、回路基板30に設けた4つの貫通孔315を通して接続されている。また、孔14は、回路基板30の位置決め孔313を介してケース10の底部15の上下面に貫通するように形成されているが、その理由は以下のとおりである。即ち、上述のように、金型内に回路基板30などを収納した際、金型から突出する図示しない位置決め突起を回路基板30の位置決め孔313に挿入して回路基板30を位置決めするが、例えばそのときの金型内の回路基板30の向きを、図3に示す水平な回路基板30を紙面に向かって90度回転して垂直になるような向きとしたような場合でも、この回路基板30を確実に位置決めできるように(位置決め突起から回路基板30が外れないように)、金型のキャビティー内を貫通する(即ち、孔14が貫通孔になる)位置決め突起を設けたのである。 In order to manufacture the case 10, the circuit board 30 and the terminal board 39 are placed in a mold having a cavity shaped like the case 10. are in contact with each connection pattern (not shown). In this state, molten synthetic resin is injected into the cavity, and after the synthetic resin has solidified, the mold is removed to complete the case 10 in which the circuit board 30 and the terminal plate 39 are insert-molded. At this time, the shaft portion 13 and the bottom portion 15 of the case 10 are connected through four through holes 315 provided in the circuit board 30 . Moreover, the hole 14 is formed so as to penetrate through the upper and lower surfaces of the bottom portion 15 of the case 10 through the positioning hole 313 of the circuit board 30. The reason for this is as follows. That is, as described above, when the circuit board 30 and the like are accommodated in the mold, the circuit board 30 is positioned by inserting positioning projections (not shown) protruding from the mold into the positioning holes 313 of the circuit board 30. For example, Even if the orientation of the circuit board 30 in the mold at that time is such that the horizontal circuit board 30 shown in FIG. (so that the circuit board 30 does not come off from the positioning projection), the positioning projection that penetrates the inside of the mold cavity (that is, the hole 14 becomes a through hole) is provided.

図5は回転体60を下側から見た斜視図、図6は回転体60の側断面図(図3の断面より回転方向に90度回転した位置での断面図)、図7は回転体60の底面図である。これらの図及び図1~図3に示すように、回転体60は合成樹脂製(この例ではポリカーボネート樹脂)であり、円板状の本体部61と、本体部61の上面中央から突出する円形柱状のつまみ部(シャフト)63とを一体に成形して構成されている。この回転体60を構成する合成樹脂の色彩は、黒色、即ち光を反射しにくい色彩の合成樹脂で構成されている。本体部61の下面は、光反射面62となっている。本体部61の外径寸法は、前記ケース10の収納部11に収納される寸法に形成されている。本体部61下面の光反射面62の中央には、円形の凹部からなる軸受け部611が形成されている。光反射面62の軸受け部611の周囲を囲む位置には、円周状の反射部615が形成されている。 5 is a perspective view of the rotating body 60 as seen from below, FIG. 6 is a side cross-sectional view of the rotating body 60 (a cross-sectional view at a position rotated 90 degrees from the cross section of FIG. 3), and FIG. 7 is a rotating body. 60 is a bottom view of 60. FIG. As shown in these figures and FIGS. 1 to 3, the rotating body 60 is made of synthetic resin (polycarbonate resin in this example), and includes a disk-shaped main body 61 and a circular body protruding from the center of the upper surface of the main body 61. It is formed integrally with a columnar knob (shaft) 63 . The color of the synthetic resin that constitutes the rotor 60 is black, that is, the synthetic resin is of a color that does not easily reflect light. A lower surface of the body portion 61 serves as a light reflecting surface 62 . The main body portion 61 has an outer diameter dimension to be accommodated in the accommodating portion 11 of the case 10 . At the center of the light reflecting surface 62 on the lower surface of the body portion 61, a bearing portion 611 having a circular concave portion is formed. A circular reflecting portion 615 is formed at a position surrounding the bearing portion 611 of the light reflecting surface 62 .

反射部615は、複数組の高反射部615aと低反射部615bを、連続して円周状に等間隔に、エンドレスに交互に形成して構成されており、円周状の反射軌跡面(反射トラック面)となっている。低反射部615bは、黒色の合成樹脂自体の表面を露出することによって形成されている。高反射部615aは、光反射面62の表面に白色の塗料を印刷することによって形成されている。即ち、反射部615は、回転体60を構成する合成樹脂自体の色彩(黒色)によって形成される低反射部615bと、その表面に白色の印刷インク(塗料)を印刷することによって形成される高反射部615aと、を交互に形成することで構成されている。高反射部615aと低反射部615bは何れも扇形状であり、回転体60の回転軸L1(図6,図7参照)から放射状に伸びる線上に高反射部615aと低反射部615bの左右両側辺が位置するように形成されている。 The reflecting portion 615 is configured by forming a plurality of sets of high reflecting portions 615a and low reflecting portions 615b continuously and alternately at equal intervals in an endless manner. reflective track surface). The low reflection portion 615b is formed by exposing the surface of the black synthetic resin itself. The highly reflective portion 615a is formed by printing white paint on the surface of the light reflecting surface 62 . That is, the reflective portion 615 consists of a low reflective portion 615b formed by the color (black) of the synthetic resin itself forming the rotating body 60, and a high reflective portion 615b formed by printing white printing ink (paint) on its surface. It is configured by alternately forming reflective portions 615a. Both the high reflection portion 615a and the low reflection portion 615b are sector-shaped, and the left and right sides of the high reflection portion 615a and the low reflection portion 615b are arranged on a line radially extending from the rotation axis L1 of the rotating body 60 (see FIGS. 6 and 7). It is formed so that the sides are positioned.

反射部615を形成するには、光反射面62上に、前記回転体60を構成する合成樹脂の明度よりも高い明度の印刷インク、具体的には上記白色の印刷インク(塗料)を、前記高反射部615aの形状に印刷(塗布)して着色することによって行われる。この例では、パッド印刷によって印刷が行われている。 In order to form the reflecting portion 615, a printing ink having a brightness higher than the brightness of the synthetic resin forming the rotating body 60, specifically, the white printing ink (paint) is applied onto the light reflecting surface 62 as described above. This is done by printing (applying) the shape of the high reflection portion 615a and coloring it. In this example, printing is performed by pad printing.

また、この回転体60によれば、この回転体60の下側を軸支するための突出する軸の代わりに軸受け部611となる凹部を設けたので、光反射面62から突出する部分が無くなる。このため、光反射面62への上記印刷作業を容易に行うことが可能になる。なお、回転体60の上側はつまみ部63によって軸支される。 Further, according to this rotating body 60, instead of the protruding shaft for supporting the lower side of this rotating body 60, a concave portion serving as the bearing portion 611 is provided, so that there is no portion protruding from the light reflecting surface 62. . Therefore, the above-described printing work on the light reflecting surface 62 can be easily performed. Note that the upper side of the rotating body 60 is pivotally supported by a knob portion 63 .

カバー80は、金属板製であって、略矩形状で前記ケース10の収納部11を覆う寸法形状のカバー本体部81と、カバー本体部81の対向する一対の両側辺に接続されて略直角に下方向に折り曲げられる側面部83,83とを有して構成されている。カバー本体部81の中央には、円筒状の軸受部811が形成され、その中央は貫通孔となっている。また、カバー本体部81の2つの角部近傍には、前記ケース10の位置決め部19を挿入する小孔からなる位置決め部813が形成されている。各側面部83の下辺の中央部分には、下方向に向かって突出する他部材取付部831が形成され、また他部材取付部831の両側には、下方向に向かって突出するケース取付部833が形成されている。 The cover 80 is made of a metal plate and is connected to a pair of opposite sides of the cover main body 81, which is substantially rectangular and has a shape that covers the storage part 11 of the case 10, and which is substantially perpendicular to the cover main body 81. , and side portions 83, 83 that are bent downward. A cylindrical bearing portion 811 is formed in the center of the cover body portion 81, and the center thereof serves as a through hole. Further, in the vicinity of the two corners of the cover main body 81, a positioning portion 813 consisting of a small hole into which the positioning portion 19 of the case 10 is inserted is formed. At the center portion of the lower side of each side surface portion 83, another member mounting portion 831 is formed which protrudes downward. is formed.

次に、このエンコーダ1を組み立てるには、前記ケース10の収納部11内に回転体60の本体部61を収納する。このとき、ケース10の軸部13を、回転体60の軸受け部611に挿入し、これによって回転体60を回転自在に支持すると同時に、本体部61の下面と、2つのフォトセンサ33,35の発光素子331,351及び受光素子333,353との間の離間距離を所定の離間距離とする。つまりケース10の軸部13と回転体60の軸受け部611によって、回転体60の回転動作と、発光素子331,351及び受光素子333,353と反射部615間の離間距離の正確な設定と、を同時に行っている。 Next, in order to assemble this encoder 1, the body portion 61 of the rotating body 60 is housed in the housing portion 11 of the case 10. As shown in FIG. At this time, the shaft portion 13 of the case 10 is inserted into the bearing portion 611 of the rotating body 60 to rotatably support the rotating body 60 . The distance between the light emitting elements 331 and 351 and the light receiving elements 333 and 353 is set as a predetermined distance. That is, by the shaft portion 13 of the case 10 and the bearing portion 611 of the rotating body 60, the rotating operation of the rotating body 60, the accurate setting of the separation distance between the light emitting elements 331 and 351 and the light receiving elements 333 and 353, and the reflecting portion 615, at the same time.

次に、前記回転体60の本体部61を収納したケース10の上面にカバー80のカバー本体部81を被せてケース10の収納部11を塞ぐ。このとき同時に回転体60のつまみ部63をカバー80の軸受部811に挿入し、回転体60を回転自在に軸支する。そして、カバー80の各ケース取付部833を、ケース10の下面側に折り曲げれば、カバー80がケース10に固定され、図1に示すエンコーダ1が完成する。なお上記組立手順はその一例であり、他の各種異なる組立手順を用いて組み立てても良いことはいうまでもない。 Next, the cover main body portion 81 of the cover 80 is put on the upper surface of the case 10 housing the main body portion 61 of the rotating body 60 to close the housing portion 11 of the case 10 . At this time, the knob portion 63 of the rotating body 60 is simultaneously inserted into the bearing portion 811 of the cover 80 to rotatably support the rotating body 60 . Then, by bending the case mounting portions 833 of the cover 80 toward the lower surface of the case 10, the cover 80 is fixed to the case 10, and the encoder 1 shown in FIG. 1 is completed. The above assembly procedure is only an example, and it goes without saying that other various different assembly procedures may be used for assembly.

以上のように構成されたエンコーダ1において、まず何れかの端子板39に電圧を印可して回路基板30上の電気回路を起動しておく。ここで図8は、2つの内の一方のフォトセンサ33(又は35)と、高反射部615a及び低反射部615bの関係を示す概略説明図である。なお図示の都合上、回転体60の回転方向Eと、フォトセンサ33(又は35)に設けた一対の発光素子331(又は351)と受光素子333(又は353)の配列方向とを同一に示しているが、実際には両者の方向は直交している。同図に示すように、フォトセンサ33(又は35)の発光素子331(又は351)から回転体60下面の反射部615(615a,615b)に光が照射され、照射された部分が高反射部615aの場合は当該光の多くは反射されてフォトセンサ33(又は35)の受光素子333(又は353)に受光され、一方照射された部分が低反射部615bの場合は当該光の多くは反射されずフォトセンサ33(又は35)の受光素子333(又は353)に受光されない。従って、回転体60を回転すると、受光素子333(又は353)での受光状態に応じて、フォトセンサ33(又は35)からの出力信号が変化する。具体的には、高反射部615aと低反射部615bによる反射状態の相違に応じたオンオフ信号が得られる。 In the encoder 1 configured as described above, first, a voltage is applied to one of the terminal plates 39 to activate the electric circuit on the circuit board 30 . Here, FIG. 8 is a schematic explanatory diagram showing the relationship between one of the two photosensors 33 (or 35), the high reflection portion 615a, and the low reflection portion 615b. For convenience of illustration, the rotation direction E of the rotor 60 and the arrangement direction of the pair of light emitting element 331 (or 351) and light receiving element 333 (or 353) provided in the photosensor 33 (or 35) are shown to be the same. However, the two directions are actually perpendicular to each other. As shown in the figure, light is emitted from the light-emitting element 331 (or 351) of the photosensor 33 (or 35) to the reflecting portion 615 (615a, 615b) on the lower surface of the rotating body 60, and the irradiated portion becomes the high reflecting portion. In the case of 615a, most of the light is reflected and received by the light receiving element 333 (or 353) of the photosensor 33 (or 35). Therefore, the light is not received by the light receiving element 333 (or 353) of the photosensor 33 (or 35). Therefore, when the rotor 60 rotates, the output signal from the photosensor 33 (or 35) changes according to the light receiving state of the light receiving element 333 (or 353). Specifically, an on/off signal corresponding to the difference in the reflection state between the high reflection portion 615a and the low reflection portion 615b is obtained.

さらに両フォトセンサ33,35は、回転体60の回転軸L1を中心にした同一円周上に位置し、且つ2つのフォトセンサ33,35にそれぞれ対向する位置にある高反射部615a(または低反射部615b)に対して円周方向に少しずれた位置となるように配置されている。このため、回転体60が回転した際に一方のフォトセンサ33が対向する位置にある高反射部615a(または低反射部615b)を通過するタイミングと、他方のフォトセンサ35が対向する位置にある高反射部615a(または低反射部615b)を通過するタイミングとが少しずれる。そしてこの出力信号は、端子板39に出力される。このようにして得られた出力信号を用いれば、位相がずれた一対のオンオフ波形を解析することで、回転体60の回転方向や回転速度などを測定することができる。 Furthermore, both photosensors 33 and 35 are positioned on the same circumference around the rotation axis L1 of the rotating body 60, and are positioned to face the two photosensors 33 and 35, respectively. It is arranged so as to be slightly displaced in the circumferential direction with respect to the reflecting portion 615b). Therefore, when the rotating body 60 rotates, the timing at which one of the photosensors 33 passes through the high reflection portion 615a (or the low reflection portion 615b) at the position facing the other photosensor 35 is at the position at which the other photosensor 35 faces. The timing of passing through the high reflection portion 615a (or the low reflection portion 615b) is slightly shifted. This output signal is then output to the terminal board 39 . By using the output signal thus obtained, the rotational direction and rotational speed of the rotating body 60 can be measured by analyzing the pair of on-off waveforms that are out of phase.

なお、上記各実施形態では、何れも発光素子と受光素子を一体化したフォトセンサを用いた例を説明したが、発光素子と受光素子は別々の素子として構成し、これらをそれぞれ設置しても良い。 In each of the above-described embodiments, an example of using a photosensor in which a light emitting element and a light receiving element are integrated has been described. good.

以上説明したように、エンコーダ1は、回転軸L1を中心に回転自在に軸支され且つ光反射面62を設けた回転体60と、回転体60の光反射面62に向けて光を発射する発光素子331,351と、回転体60の光反射面62で反射された光を受光する受光素子333,353と、を有し、且つ、回転体60の光反射面62に、発光素子331,351から受けた光を反射する高反射部615a及び低反射部615bを形成し、これら高反射部615aと低反射部615bによって反射された光を受光素子333,353が受光する受光量に応じて回転体60の回転状態を検出するエンコーダ1において、前記高反射部615aは、光反射面62上に印刷によって形成され、前記低反射部615bは、回転体60を構成する合成樹脂自体の面を露出して形成されている。このように、高反射部615aを印刷によって形成し、且つ、低反射部615bを回転体60となる合成樹脂自体の露出面によって形成したので、回転体60となる合成樹脂の材料(色彩)として反射しにくい材料(色彩)を用い、且つ高反射部615aを印刷によって形成するだけで、容易に高反射部615aと低反射部615bを形成することができる。また印刷に用いる設備は、蒸着やエッチングなどに用いる設備に比べて安価な設備とすることができる。これらのことから、製造コストの削減化を図ることができる。 As described above, the encoder 1 emits light toward the rotating body 60 which is rotatably supported about the rotation axis L1 and has the light reflecting surface 62 and the light reflecting surface 62 of the rotating body 60. light emitting elements 331 and 351 and light receiving elements 333 and 353 for receiving light reflected by the light reflecting surface 62 of the rotating body 60, and the light emitting elements 331 and 353 are provided on the light reflecting surface 62 of the rotating body 60; A high reflection portion 615a and a low reflection portion 615b are formed to reflect the light received from 351, and the light reflected by these high reflection portion 615a and low reflection portion 615b is received by the light receiving elements 333 and 353 according to the amount of received light. In the encoder 1 that detects the rotation state of the rotating body 60, the high reflecting portion 615a is formed by printing on the light reflecting surface 62, and the low reflecting portion 615b is formed by printing the surface of the synthetic resin itself constituting the rotating body 60. formed exposed. In this way, the high reflection portion 615a is formed by printing, and the low reflection portion 615b is formed by the exposed surface of the synthetic resin itself that forms the rotating body 60. Therefore, the material (color) of the synthetic resin that forms the rotating body 60 is The high reflection portion 615a and the low reflection portion 615b can be easily formed simply by using a material (color) that is difficult to reflect and forming the high reflection portion 615a by printing. In addition, equipment used for printing can be cheaper than equipment used for vapor deposition, etching, and the like. For these reasons, the manufacturing cost can be reduced.

さらに言えば、エンコーダ1は、高反射部615aを形成するために印刷するインクの明度を、回転体60を構成する合成樹脂材料の明度よりも高くしたので、高反射部615aで反射する反射光の光量と、低反射部615bで反射する反射光の光量との差を大きくすることができ、確実(正確)なオンオフ信号を得ることができる。 Furthermore, since the encoder 1 sets the brightness of the ink printed to form the highly reflective portion 615a higher than the brightness of the synthetic resin material forming the rotating body 60, the reflected light reflected by the highly reflective portion 615a and the amount of reflected light reflected by the low reflection portion 615b can be increased, and a reliable (accurate) ON/OFF signal can be obtained.

特にこのエンコーダ1においては、回路基板30の上面中央から突出するケース10の軸部13が、回転体60の下面中央に設けた凹状の軸受け部611に回動自在に軸支されるが、両者の接触面積は小さいので、摩耗の少ない構造となっている。同時にこの軸部13の上面は軸受け部611の底面に当接することで回転体60を上下方向に支えるので、回路基板30の上面と回転体60の下面の間の隙間寸法を正確に所望の寸法とすることができる。これによって、フォトセンサ(発光素子)33,35の発光部331,351から発射された光を反射部615で反射してフォトセンサ(受光素子)33,35の受光部333,353に受光する機構を、精度よく構成することができ、精度のよい出力信号を得ることができる。 Especially in this encoder 1, the shaft portion 13 of the case 10 projecting from the center of the upper surface of the circuit board 30 is rotatably supported by the concave bearing portion 611 provided at the center of the lower surface of the rotating body 60. The contact area is small, so it has a structure with little wear. At the same time, the upper surface of the shaft portion 13 abuts against the bottom surface of the bearing portion 611 to support the rotating body 60 in the vertical direction. can be Thereby, the light emitted from the light emitting portions 331 and 351 of the photosensors (light emitting elements) 33 and 35 is reflected by the reflecting portion 615 and received by the light receiving portions 333 and 353 of the photosensors (light receiving elements) 33 and 35. can be configured with high precision, and a high-precision output signal can be obtained.

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば、上記例では、印刷による高反射部を白色、回転体自体の合成樹脂の露出面による低反射部を黒色で構成したが、要は、高反射部の明度が低反射部の明度よりも高いものであれば、どのような色彩であってもよい。例えば、高反射部の色彩として銀色や黄色などを用い、低反射部の色彩として濃い灰色や濃い青色や濃い緑色などを用いてもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical ideas described in the claims, specification and drawings. It is possible. Any shape, structure, or material that is not directly described in the specification and drawings is within the scope of the technical idea of the present invention as long as it produces the action and effect of the present invention. For example, in the above example, the high-reflection portion by printing is white, and the low-reflection portion by the exposed surface of the synthetic resin of the rotating body itself is black. It can be of any color as long as it is expensive. For example, silver or yellow may be used as the color of the high reflection portion, and dark gray, dark blue, or dark green may be used as the color of the low reflection portion.

また、上記記載及び各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に矛盾がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。また、上記記載及び各図の記載内容は、その一部であっても、それぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は上記記載及び各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。 Moreover, the embodiments shown in the above description and each drawing can be combined with each other as long as there is no contradiction in the purpose, configuration, and the like. In addition, even if only a part of the above description and the contents of each drawing can be independent embodiments, the embodiment of the present invention is one embodiment in which the above description and each drawing are combined. is not limited to

1 エンコーダ(光学式エンコーダ)
60 回転体
L1 回転軸
62 光反射面
611 軸受け部
615 反射部
615a 高反射部
615b 低反射部
30 回路基板
33,35 フォトセンサ
331,351 発光素子
333,353 受光素子
1 encoder (optical encoder)
60 rotating body L1 rotating shaft 62 light reflecting surface 611 bearing portion 615 reflecting portion 615a high reflecting portion 615b low reflecting portion 30 circuit board 33, 35 photosensor 331, 351 light emitting element 333, 353 light receiving element

Claims (3)

回転軸を中心に回転自在に軸支され且つ光反射面を設けた回転体と、
前記回転体の光反射面に向けて光を発射する発光素子と、
前記回転体の光反射面で反射された光を受光する受光素子と、
前記回転体の下側に配置され、上面に前記発光素子と前記受光素子を設置してなる回路基板と、
を有し、
且つ、前記回転体の光反射面に、前記発光素子から受けた光を反射する高反射部及び低反射部を形成し、これら高反射部と低反射部によって反射された光を前記受光素子が受光する受光量に応じて前記回転体の回転状態を検出する光学式エンコーダにおいて、
前記高反射部は、光反射面上に印刷によって形成され、
前記低反射部は、前記回転体を構成する合成樹脂自体の面を露出して形成され
前記回路基板の上面から軸部を立設し、
前記回転体の光反射面には凹部からなる軸受け部を設け、
前記回転体の軸受け部に、前記回路基板から立設する軸部を回転自在に挿入して当該軸部の上面を当該軸受け部の底面に当接させることを特徴とする光学式エンコーダ。
a rotating body rotatably supported about a rotating shaft and provided with a light reflecting surface;
a light emitting element that emits light toward the light reflecting surface of the rotating body;
a light receiving element for receiving light reflected by the light reflecting surface of the rotating body;
a circuit board arranged below the rotating body and having the light-emitting element and the light-receiving element installed on its upper surface;
has
A high reflection portion and a low reflection portion for reflecting light received from the light emitting element are formed on the light reflection surface of the rotating body, and the light reflected by the high reflection portion and the low reflection portion is received by the light receiving element. In an optical encoder that detects the rotation state of the rotating body according to the amount of light received,
The highly reflective portion is formed by printing on the light reflecting surface,
The low reflection part is formed by exposing the surface of the synthetic resin itself constituting the rotating body ,
A shaft portion is erected from the upper surface of the circuit board,
The light reflecting surface of the rotating body is provided with a bearing portion comprising a concave portion,
An optical encoder, wherein a shaft portion erected from the circuit board is rotatably inserted into a bearing portion of the rotating body so that an upper surface of the shaft portion is brought into contact with a bottom surface of the bearing portion .
請求項1に記載の光学式エンコーダであって、An optical encoder according to claim 1, comprising:
前記回路基板の下面側に位置する底部と、前記回路基板の周囲を囲むように立設する側壁部とを有することで、前記回路基板の上面側に収納部を形成したケースと、a case having a bottom positioned on the lower surface side of the circuit board and a side wall part erected so as to surround the circuit board so as to form a storage part on the upper surface side of the circuit board;
前記ケースの収納部を覆うと共に、中央に貫通孔を有する軸受部を形成してなるカバーと、a cover that covers the housing portion of the case and forms a bearing portion that has a through hole in the center;
を有し、has
前記回転体は、下面を前記光反射面とした本体部と、当該本体部の上面から突出するつまみ部とを具備し、The rotating body comprises a main body having a lower surface as the light reflecting surface, and a knob protruding from the upper surface of the main body,
前記回転体のつまみ部を、前記カバーの軸受部に挿入して回転自在に軸支することを特徴とする光学式エンコーダ。An optical encoder, wherein the knob portion of the rotating body is inserted into a bearing portion of the cover so as to be rotatably supported.
請求項1又は2に記載の光学式エンコーダであって、
前記高反射部を形成するために印刷するインクの明度は、前記回転体を構成する合成樹脂材料の明度よりも高いことを特徴とする光学式エンコーダ。
3. The optical encoder according to claim 1 or 2 ,
The optical encoder according to claim 1, wherein the lightness of the ink printed to form the high reflection portion is higher than the lightness of the synthetic resin material forming the rotating body.
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