特許 6200469 液密構造を有するエンコーダ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6200469

(24)【登録日】2017年9月1日

(45)【発行日】2017年9月20日

(54)【発明の名称】液密構造を有するエンコーダ

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/245 20060101AFI20170911BHJP

【ＦＩ】

   G01D5/245 110C

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2015-169124(P2015-169124)

(22)【出願日】2015年8月28日

(65)【公開番号】特開2017-44639(P2017-44639A)

(43)【公開日】2017年3月2日

【審査請求日】2016年10月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100102819

【弁理士】

【氏名又は名称】島田 哲郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100159684

【弁理士】

【氏名又は名称】田原 正宏

(74)【代理人】

【識別番号】100112357

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 繁樹

(74)【代理人】

【識別番号】100157211

【弁理士】

【氏名又は名称】前島 一夫

(72)【発明者】

【氏名】大竹 伸幸

(72)【発明者】

【氏名】今井 圭介

【審査官】 菅藤 政明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−１７８５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１８７３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０１１６７０７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｄ ５／２４５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

開口部を有するハウジングと、
前記開口部を閉塞するように前記ハウジングに取付けられるカバーと、
前記ハウジングおよび前記カバーによって形成される筐体内に収容されていて回転軸の角度位置を検出する検出部と、
前記ハウジングと前記カバーとの境界部において、前記開口部を包囲するように設置される環状の封止部材と、
前記封止部材よりも半径方向外側に位置する前記境界部において、前記ハウジングおよび前記カバーのうちの一方に形成された環状の案内溝と、
前記案内溝に連通していて半径方向外側に向かって開口した排出溝と、
前記案内溝に対応する位置において前記ハウジングおよび前記カバーのうちの他方に形成されていて前記案内溝に向かって突出する環状の案内突起と、
を備えるロータリエンコーダ。

【請求項2】

前記排出溝が鉛直方向下方に向かって開口するように形成される、請求項１に記載のロータリエンコーダ。

【請求項3】

前記案内溝および前記排出溝は、半径方向外側に向かって溝の深さが徐々に大きくなるように形成される、請求項１に記載のロータリエンコーダ。

【請求項4】

前記案内突起の、半径方向外側に向けられた面が、鈍角を形成するように傾斜している、請求項１から３のいずれか１項に記載のロータリエンコーダ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動機とともに使用されるエンコーダに関する。

【背景技術】

【0002】

エンコーダは、電動機によって直接的または間接的に駆動される回転体の角度位置を検出するために使用される。異物の進入を防止するため、エンコーダの構成部品は、封止部材を備えた筐体の内部に収容される（特許文献１参照）。

【0003】

電動機が工作機械の主軸または移動軸を駆動するために使用される場合、エンコーダは、切削液または洗浄液にさらされる。エンコーダの構成部品を収容する筐体は、それら構成部品を切削液などから保護する液密構造を有している。特に、筐体を形成するハウジングとカバーとの境界部には、Ｏリングなどの封止部材が設けられる。

【0004】

しかしながら、アタック性が強い切削液または洗浄液がハウジングとカバーとの間の隙間に付着して滞留した場合、ハウジングまたはカバーが徐々に腐食し、液密性が損なわれる虞がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】実用新案登録第３１８８６７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

長期間にわたって液密性を維持できるエンコーダが求められている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本願の１番目の発明によれば、開口部を有するハウジングと、前記開口部を閉塞するように前記ハウジングに取付けられるカバーと、前記ハウジングおよび前記カバーによって形成される筐体内に収容されていて回転軸の角度位置を検出する検出部と、前記ハウジングと前記カバーとの境界部において、前記開口部を包囲するように設置される環状の封止部材と、前記封止部材よりも半径方向外側に位置する前記境界部において、前記ハウジングおよび前記カバーのうちの一方に形成された環状の案内溝と、前記案内溝に連通していて半径方向外側に向かって開口した排出溝と、前記案内溝に対応する位置において前記ハウジングおよび前記カバーのうちの他方に形成されていて前記案内溝に向かって突出する環状の案内突起と、を備えるロータリエンコーダが提供される。
本願の２番目の発明によれば、１番目の発明に係るロータリエンコーダにおいて、前記排出溝が鉛直方向下方に向かって開口するように形成される。
本願の３番目の発明によれば、１番目の発明に係るロータリエンコーダにおいて、前記案内溝および前記排出溝は、半径方向外側に向かって溝の深さが徐々に大きくなるように形成される。
本願の４番目の発明によれば、１番目から３番目のいずれかの発明に係るロータリエンコーダにおいて、前記案内突起の、半径方向外側に向けられた面が、鈍角を形成するように傾斜している。

【0008】

これら並びに他の本発明の目的、特徴および利点は、添付図面に示される本発明の例示的な実施形態に係る詳細な説明を参照することによって、より明らかになるであろう。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係るエンコーダによれば、ハウジングおよびカバーのうちの一方に案内溝および排出溝が形成されるとともに、それらの他方には案内突起が形成される。それにより、切削液または洗浄液などの液体が、案内溝および排出溝を通ってエンコーダの外部に排出される。液体がハウジングとカバーとの間の隙間に滞留するのを防止できるので、長期間にわたって筐体の液密性を維持できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】一実施形態に係るエンコーダの構成例を示す概略図である。

【図2】ハウジングの構成例を示す図である。

【図3】カバーの構成例を示す図である。

【図4】ハウジングとカバーとの境界部を示す拡大図である。

【図5】ハウジングとカバーとの境界部を示す拡大図である。

【図6】別の実施形態に係るエンコーダにおいて、ハウジングとカバーとの境界部を示す拡大図である。

【図7】別の実施形態に係るエンコーダにおいて、ハウジングとカバーとの境界部を示す拡大図である。

【図8】比較例に係るエンコーダにおいて、ハウジングとカバーとの境界部を示す拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図示される実施形態の構成要素は、本発明の理解を助けるために縮尺が適宜変更されている。また、同一または対応する構成要素には、同一の参照符号が使用される。

【0012】

図１〜図５を参照して、一実施形態に係るエンコーダ１０について説明する。図１は、エンコーダ１０の全体構成を概略的に示している。以下、透過型光学式エンコーダとして構成されたエンコーダ１０について説明するものの、本発明は、特定のタイプのエンコーダに限定されず、反射型光学式エンコーダまたは磁気式エンコーダにも適用可能である。

【0013】

エンコーダ１０は、筐体１、回転軸２、回転スリット板３、固定スリット板４、発光部５、および受光部６を備えている。エンコーダ１０は、図示されない電動機から直接的または間接的に動力を受けて回転する回転軸２の角度位置を検出するロータリエンコーダである。エンコーダ１０は、回転軸２が水平方向に向けられた状態で使用される。すなわち、図１の上下方向は、エンコーダ１０の使用状態における実際の上下方向に対応している。

【0014】

筐体１は、ハウジング１１およびカバー１２を組立てることによって形成される中空の部材である。ハウジング１１は、回転軸２を挿通するための中心穴１３が形成された基部１４と、基部１４から概ね垂直に延在する周壁１５と、を有している。ハウジング１１は、周壁１５によって形成される概ね円形の開口部を有している。カバー１２は、開口部を閉塞する板状の部材であり、ボルトなどの公知の固定手段によってハウジング１１の周壁１５に取付けられる。

【0015】

回転スリット板３、固定スリット板４、発光部５、および受光部６は、筐体１によって形成される内部空間１６に収容されている。ハウジング１１とカバー１２との境界部には、環状の封止部材、例えばＯリング３０が、ハウジング１１の開口部を包囲するように設置されている。Ｏリング３０は、異物が筐体１の内部空間１６に進入するのを防止する封止部材として作用する。

【0016】

回転軸２は、ハウジング１１の基部１４を貫通する中心穴１３に取付けられた軸受２１によって軸線Ｘの回りに回転可能に支持されている。回転軸２は、中心穴１３を通って筐体１の内部空間１６まで延びている。回転軸２の端部には、回転スリット板３が固定されており、回転スリット板３は、回転軸２に連動して軸線Ｘの回りに回転するようになっている。

【0017】

ハウジング１１の基部１４には、発光部５を設置するための凹部２２が形成されている。発光部５は、発光ダイオードなどの光源を備えていて、回転スリット板３に向かって光を放出する。固定スリット板４は、発光部５と回転スリット板３との間に設置されている。固定スリット板４には、少なくとも１つのスリットが形成されており、発光部５から放出される光の一部を遮蔽して平行光を生成する。

【0018】

回転スリット板３には、軸線Ｘの周りの周方向において所定のピッチでスリットが形成されており、それにより、光を遮蔽する遮蔽部と、光を通過させる透過部とが互い違いに形成されている。

【0019】

受光部６は、回路基板２３に実装されたフォトダイオードまたはフォトトランジスタなどの受光素子を備えていて、回転スリット板３を通過した光に応じて電気信号を出力する。エンコーダ１０は、受光部６から出力される電気信号に基づいて回転軸２の角度位置を検出する検出部として作用する。

【0020】

図２は、ハウジング１１を図１の矢印Ａ１から見た図である。ハウジング１１は、正方形の四隅を矩形状に切除して形成される輪郭を概ね有している。ハウジング１１の周縁には、カバー１２をネジ留めするためのネジ穴３１と、エンコーダ１０を電動機などに固定するためのボルトを通すための貫通穴３２と、が形成されている。

【0021】

図２には、Ｏリング３０の設置位置が破線で示されている。Ｏリング３０よりも半径方向外側には、環状の案内溝３３が、ハウジング１１の軸線Ｘ周りの全周にわたって形成されている。また、ハウジング１１の下端部には、案内溝３３に連通していて鉛直方向下方に向かって開口する排出溝３４が形成されている。図２において、案内溝３３および排出溝３４には、ハッチングが施されている。

【0022】

図３は、カバー１２を図１の矢印Ａ２から見た図である。カバー１２は、ハウジング１１に対応した輪郭を有している。カバー１２には、ハウジング１１のネジ穴３１に対応する位置に貫通穴４１が形成されるとともに、ハウジング１１の貫通穴３２に対応する位置に貫通穴４２が形成されている。

【0023】

カバー１２には、Ｏリング３０を設置するために環状溝４３が形成されている。環状溝４３よりも半径方向外側には、ハウジング１１の案内溝３３および排出溝３４と協働して切削液または洗浄液などの液体を外部に排出するための環状の案内突起４４が形成されている。案内突起４４は、ハウジング１１の案内溝３３に対応する位置に形成されていて、案内溝３３に向かって突出するように形成されている。

【0024】

図４は、図１において破線で囲まれた領域ＩＶを拡大して示している。すなわち、図４は、鉛直方向上方部におけるハウジング１１とカバー１２との境界部を示している。図４に示されるように、カバー１２の案内突起４４は、カバー１２の内面１２ａからハウジング１１側に向かって突出していて案内溝３３の内部まで延びている。さらに、半径方向外側に向けられた案内突起４４の外周面４４ａは、案内突起４４よりも半径方向外側に位置するカバー１２の内面１２ａ１に対して鈍角を形成するよう傾斜している。

【0025】

半径方向内側に向けられた案内突起４４の内周面４４ｂは、案内溝３３の対向面に密接するようにカバー１２の内面に対して概ね直角に延びている。

【0026】

ハウジング１１とカバー１２との間の隙間４５に進入する液体は、図４において矢印で示されるように、案内突起４４によって案内溝３３に案内される。案内溝３３は、図２に示されるようにハウジング１１の全周にわたって形成されているので、液体は、重力の作用を受けて環状の案内溝３３を通って鉛直方向下方に移動する。

【0027】

図５は、図１において破線で囲まれた領域Ｖを拡大して示している。すなわち、図５は、鉛直方向下方部におけるハウジング１１とカバー１２との境界部を示している。案内溝３３は、図示されるように排出溝３４に連通するとともに、鉛直方向下方に向かって開口している。したがって、隙間４５および案内溝３３を通って移動してきた液体は、重力の作用を受けて排出溝３４を通ってエンコーダ１０の外部に排出される。

【0028】

それに対し、図８に示されるような比較例に係るエンコーダの場合、ハウジング１００とカバー１０２との間の隙間１０４に進入した液体は、Ｏリング１１０によって筐体内部に進入することは防止されるものの、Ｏリング１１０の近傍に滞留することがある。例えば、液体が水で希釈された切削液である場合、水分が時間経過とともに蒸発することによって、高濃度の切削液が隙間１０４に滞留することになる。このように、アタック性を有する液体が隙間１０４に長時間にわたって滞留すれば、ハウジング１００またはカバー１０２が徐々に腐食して隙間１０４が局所的に大きくなり、所期の液密性が損なわれる虞がある。

【0029】

本実施形態によれば、切削液または洗浄液などの液体が、ハウジング１１とカバー１２との間の隙間４５に進入したとしても、液体は、案内突起４４によって案内溝３３に導入され、さらに案内溝３３を通って鉛直方向下方の排出溝３４から外部に排出される。したがって、強いアタック性を有する液体が隙間４５に滞留するのを防止できる。結果的に、ハウジング１１またはカバー１２の腐食を防止でき、長期間にわたって液密性を維持できる信頼性の高いエンコーダを提供できる。

【0030】

なお、案内溝３３および排出溝３４と、案内突起４４とは、互いに相補的な関係にある。したがって、図示される実施形態とは反対に、ハウジング１１に環状溝４３および案内突起４４が形成されるとともに、カバー１２に案内溝３３および排出溝３４が形成されてもよい。

【0031】

図６および図７を参照して、別の実施形態に係るエンコーダについて説明する。前述した実施形態においては、鉛直方向下方に形成された排出溝３４を介して液体をエンコーダの外部に排出する構成を採用していた。しかしながら、エンコーダの設置態様は、必要に応じて変更されることがある。例えば、回転軸２が鉛直方向を向くようにエンコーダが設置される場合がある。以下、前述した実施形態と相違する点について説明する。

【0032】

図６および図７は、図４および図５にそれぞれ対応する図である。しかしながら、本実施形態においては、ハウジング１１およびカバー１２が上下方向に重なり合うように互いに組立てられる。

【0033】

その場合、案内溝３３が水平方向に整列されることになるので、液体が排出溝３４まで案内されずに、案内溝３３に滞留するおそれがある。したがって、本実施形態では、ハウジング１１に形成された案内溝３３の深さを変更することによって、液体を排出溝３４まで案内する。

【0034】

具体的には、図６に示されるように、案内溝３３の深さ（鉛直方向に沿った寸法）が半径方向の内側から外側に向かって徐々に大きくなるように、案内溝３３の底面３５が傾斜している。したがって、図６において矢印で示されるように隙間４５を通って進入した液体は、案内突起４４によって案内溝３３に案内され、さらに案内溝３３の半径方向外側に収集される。

【0035】

さらに、図７を参照すれば、排出溝３４は、半径方向の内側から外側に向かって深さが大きくなるよう傾斜する底面３６を有している。したがって、隙間４５を通って進入した液体は、案内溝３３に案内された後、半径方向外側に向かって開口した排出溝３４を通ってエンコーダ１０の外部に排出される。本実施形態の場合、複数の排出溝３４が、軸線Ｘの周りの周方向に所定のピッチで形成されていてもよい。例えば、９０度の角度ごとに合計４つの排出溝３４が形成されていてもよい。

【0036】

本実施形態によれば、ハウジング１１およびカバー１２が鉛直方向に重なり合うように設置される場合であっても、隙間４５を通って進入した液体をエンコーダ１０の外部に排出できる。したがって、長期間にわたって液密性を維持できる信頼性の高いエンコーダ１０を提供できる。

【0037】

以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、当業者であれば、他の実施形態によっても本発明の意図する作用効果を実現できることを認識するであろう。特に、本発明の範囲を逸脱することなく、前述した実施形態の構成要素を削除または置換することができるし、或いは公知の手段をさらに付加することができる。また、本明細書において明示的または暗示的に開示される複数の実施形態の特徴を任意に組合せることによっても本発明を実施できることは当業者に自明である。

【符号の説明】

【0038】

１ 筐体
２ 回転軸
３ 回転スリット板
４ 固定スリット板
５ 発光部
６ 受光部
１０ エンコーダ
１１ ハウジング
１２ カバー
１３ 中心穴
１６ 内部空間
３０ Ｏリング（封止部材）
３３ 案内溝
３４ 排出溝
３５ 底面
３６ 底面
４３ 環状溝
４４ 案内突起
４５ 隙間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】