(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、従来の回転エンコーダでは、ロータと規制部材が摺動すると、ロータ材料および/または規制部材の摩耗粉が発生する。そして、摩耗粉はエンコーダ基板へと侵入し、電極パターンと摺動子との接触を阻害し、電気特性を悪化させる場合がある。
【0006】
そこで、本発明の課題は、シャフトの回転角度を規制する規制部材で摩耗粉が発生しても、電気特性の悪化を防止することの可能な回転式電子部品および回転エンコーダを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記の課題を解決するため、本発明の回転式電子部品は、
シャフトと、
前記シャフトを回転可能および上下移動可能に挿通状態で保持するとともに、前記シャフトの回転方向および回転角度を検知するシャフト回転検知機構であって、前記シャフトと一体的に回転可能に前記シャフトに取り付けられたロータと、該ロータに取り付けられた摺動子と、該摺動子が摺接する固定接点部材を有する該シャフト回転検知機構と、
少なくとも1つの隔離壁を挟んで前記
固定接点部材とは反対側に設けられ、前記シャフトの回転角度を規制する規制部材と、
前記シャフト回転検知機構に挿通された前記シャフトの端部により押圧されるスイッチ機構とを有することを特徴とする。
【0008】
本発明の回転式電子部品によれば、シャフトの回転角度を規制する規制部材から摩耗粉が発生したとしても、規制部材が、少なくとも1つの隔離壁を挟んで前記
固定接点部材とは反対側に設けられているので、隔離壁が摩耗粉の侵入を防止することができる。これにより、摩耗粉が電極パターンと摺動子との接触を阻害することを防止できるので、回転式電子部品の電気特性の悪化を防止することができる。
【0009】
また、本発明の回転エンコーダは、
シャフトと、
前記シャフトを回転可能および上下移動可能に挿通状態で保持するとともに、前記シャフトの回転方向および回転角度を検知するエンコーダ機構であって、前記シャフトと一体的に回転可能に前記シャフトに取り付けられたロータと、該ロータに取り付けられた摺動子と、該摺動子が摺接する固定接点部材を有する該エンコーダ機構と、
少なくとも1つの隔離壁を挟んで前記
固定接点部材とは反対側に設けられ、前記シャフトの回転角度を規制する規制部材と、
前記エンコーダ機構に挿通された前記シャフトの端部により押圧されるスイッチ機構とを有することを特徴とする。
【0010】
本発明の回転エンコーダによれば、シャフトの回転角度を規制する規制部材から摩耗粉が発生したとしても、規制部材が、少なくとも1つの隔離壁を挟んで前記
固定接点部材とは反対側に設けられているので、隔離壁が摩耗粉の侵入を防止することができる。これにより、摩耗粉が電極パターンと摺動子との接触を阻害することを防止できるので、エンコーダの電気特性の悪化を防止することができる。
【0011】
また、一実施形態として、前記エンコーダ機構が基板を有し、前記固定接点部材が前記基板上に設けられた抵抗体パターンであり、前記基板が前記少なくとも1つの隔離壁の1つを兼ねてもよい。
【0012】
前記一実施形態によれば、基板が隔離壁を兼ねることで、別途エンコーダ機構に隔離壁を設ける必要がないので、エンコーダ機構を小型化して、回転エンコーダをさらに小型化することが可能となる。
【発明の効果】
【0013】
本発明の回転式電子部品および回転エンコーダによれば、規制部材で摩耗粉が発生しても、電気特性の悪化を防止することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明を図面を参照してより詳細に説明する。
本発明の回転式電子部品は、シャフトと、前記シャフトを回転可能および上下移動可能に挿通状態で保持するとともに、前記シャフトの回転方向および回転角度を検知するシャフト回転検知機構であって、前記シャフトと一体的に回転可能に前記シャフトに取り付けられたロータと、該ロータに取り付けられた摺動子と、該摺動子が摺接する固定接点部材を有する該シャフト回転検知機構と、少なくとも1つの隔離壁を挟んで前記
固定接点部材とは反対側に設けられ、前記シャフトの回転角度を規制する規制部材と、前記シャフト回転検知機構に挿通された前記シャフトの端部により押圧されるスイッチ機構とを有することを特徴とするものである。
【0016】
ここで、本発明の回転式電子部品に用いる固定接点部材は、固定された接点部材であり、シャフトとともに回転する摺動子が摺接する接点部材である。固定接点部材は、基板等の支持体上に設けた種々の形状を有する導電性部材である形態、例えば抵抗体パターンであってもよく、あるいは、固定接点部材自身が支持体を兼ねる形態でもよい。以下の実施形態では、固定接点部材に抵抗体パターンを用いた例について説明する。
【0017】
図1は、本発明の一実施形態の回転式電子部品の一例としての回転エンコーダの上方からみた斜視図である。
図2は、回転エンコーダの下方からみた斜視図である。
図3は、回転エンコーダの上方からみた分解斜視図である。
図4は、回転エンコーダの下方からみた分解斜視図である。
図5は、回転エンコーダの断面図である。
【0018】
各図において、回転エンコーダの幅方向をX方向とし、回転エンコーダの長さ方向をY方向とする。回転エンコーダの高さ方向をZ方向とする。Z方向の正方向を上側とし、Z方向の負方向を下側とする。
【0019】
図1から
図5に示すように、回転エンコーダ1は、ケーシング2と、回転軸を有しかつ該回転軸に沿って移動可能なシャフト3と、シャフト3の回転角度を規制する規制部材5と、シャフト3の回転方向および回転角度を検知するエンコーダ機構6と、シャフト3の回転軸に沿った移動によりシャフト3に押圧されるスイッチ機構7とを有する。規制部材5とエンコーダ機構6とスイッチ機構7とは、シャフト3の軸に沿って、上側から下側に順に配置されている。
【0020】
ケーシング2は、例えば、金属から構成される。ケーシング2は、シャフト3と規制部材5とエンコーダ機構6とスイッチ機構7とを一体に組み付ける。
【0021】
ケーシング2は、上壁21と、上壁21のX方向の両側に設けられ下方に延在する側壁22,22と、上壁21のY方向の正方向に設けられ下方に延在する突壁23と、上壁21のY方向の負方向に設けられ下方に延在する突片24とを有する。上壁21は、孔部21aを有する。側壁22は、下側に孔部22aと上側に溝部22bとを有する。孔部22aの内面には、ケーシング2の内側に突出する係止部22cが設けられている。突壁23は、上壁21のX方向の全長にわたって延在している。突片24は、上壁21のX方向の中央部に設けられている。
【0022】
シャフト3は、例えば、樹脂から構成される。シャフト3は、操作部35と歯車状の外周面30と端部36とを有する。操作部35と歯車状の外周面30と端部36とは、回転軸に沿って、上側から下側に順に配置されている。操作部35は、シャフト3の回転の目印となる切欠を有する。歯車状の外周面30は、複数の凸部31および凹部32を含む。複数の凸部31および凹部32は、周方向に交互に配列されている。操作部35は、ケーシング2の上壁21の孔部21aを貫通しており、使用者は、ケーシング2の外側から操作部35を操作することができる。
【0023】
規制部材5は、例えば、金属から構成される。規制部材5は、例えば、板バネである。規制部材5は、シャフト3の外周面30に接触可能となる第1接点部51および第2接点部52を有する。第1接点部51および第2接点部52は、シャフト3の外周面30の凸部31に弾発付勢して接触する一方、シャフト3の外周面30の凹部32に嵌まってシャフト3の回転角度を規制する。第1接点部51および第2接点部52は、折り曲げられて構成されている。第1接点部51および第2接点部52は、ほぼ対向する位置にある。すなわち、第1接点部51および第2接点部52は、シャフト3の回転中心を含む同一の直線上に位置している。ここで、規制部材は、少なくとも1つの隔離壁を挟んで抵抗体パターンとは反対側に設けられ、シャフトの回転角度を規制している。隔離壁は、抵抗体パターンと規制材料を隔離して、摩耗粉が抵抗体パターン側に侵入することを防止する機能を有する。本実施形態では、少なくとも1つの隔離壁として、後述のエンコーダ基板を用いた例を説明するが、種々の絶縁材料、例えば後述の絶縁シートを1枚または複数枚用いることもできる。
【0024】
図に示すように、規制部材5は、エンコーダ基板60を挟んで抵抗体パターン61,62,63とは反対側に設けられている。これにより、規制部材5とシャフト3の外周面30との接触により、シャフト3の外周面30から摩耗粉が発生しても、摩耗粉は、エンコーダ基板60に阻止されて、抵抗体パターン61,62,63側に侵入しない。したがって、摩耗粉によるエンコーダ機構6の電気特性の悪化を防止することができる。なお、本実施形態では、第1接点部51および第2接点部52が、ほぼ対向する位置にあるので、規制部材5とシャフト3の外周面30との接触による摩擦力は、第1接点部51および第2接点部52が対向しない場合に比べ、より均等に発生する。これにより、第1接点部51および第2接点部52が対向しない場合に比べて摩耗粉の発生を抑制できる。
【0025】
エンコーダ機構6は、シャフト3を回転可能および上下移動可能に挿通状態で保持し、シャフト3の回転方向および回転角度を検知するものであり、抵抗体パターン61,62,63と該抵抗体パターン61,62,63に電気的に接続されるエンコーダ端子601,602,603を有するエンコーダ基板60と、シャフト3とともに回転可能となるようにシャフト3に取り付けられたロータ65と、ロータ65に取り付けられ抵抗体パターン61,62,63と摺接する摺動子66とを有する。
【0026】
エンコーダ基板60は、例えば、樹脂から構成される。エンコーダ基板60の上面には、凹部60aが設けられ、凹部60aに、規制部材5が嵌め込まれている。エンコーダ基板60のX方向の両側には、突部60bが設けられている。突部60bは、ケーシング2の側壁22の溝部22bに嵌め込まれている。エンコーダ基板60のY方向の両側は、突壁23と突片24によって挟まれている。このように、エンコーダ基板60は、側壁22の溝部22bと突壁23と突片24とによって、ケーシング2に固定されている。言い換えると、側壁22の溝部22bと突壁23と突片24とは、エンコーダ基板60を固定するエンコーダ固定部を構成する。エンコーダ基板60の中央には、シャフト3を挿通状態で保持する挿通孔となる孔部64が形成されている。
【0027】
抵抗体パターン61,62,63は、エンコーダ基板60の下面に設けられている。抵抗体パターン61,62,63は、シャフト3の回転方向および回転角度を検知するためのものである。第1抵抗体パターン61と第2抵抗体パターン62と第3抵抗体パターン63とは、環状に形成され、同心状に配置されている。第1抵抗体パターン61と第2抵抗体パターン62と第3抵抗体パターン63とは、径方向の外側から内側に順に配置されている。第1抵抗体パターン61と第2抵抗体パターン62とは、それぞれ、周方向に間隔を設けて形成されている。第3抵抗体パターン63は、連続的に形成されている。
【0028】
エンコーダ端子601,602,603は、エンコーダ基板60にインサート成形されている。第1エンコーダ端子601は、第1抵抗体パターン61に電気的に接続され、第2エンコーダ端子602は、第2抵抗体パターン62に電気的に接続され、第3エンコーダ端子603は、第3抵抗体パターン63に電気的に接続されている。
【0029】
ロータ65は、シャフト3に対して、周方向に位置決めされ、かつ、軸方向に移動可能となる。具体的に述べると、ロータ65は、D形状の孔部65aを有する。シャフト3の端部36の外周面は、D形状に形成されている。D形状の端部36が、D形状の孔部65aに嵌合されて、ロータ65は、シャフト3に対して周方向に固定され軸方向に固定されない。
【0030】
ロータ65は、略長円形状に形成されている。ロータ65は、ロータ65の外径が長径となる長径部651と、ロータ65の外径が短径となる短径部652とを有する。長径部651の長さは、対向する側壁22の係止部22cの間の隙間よりも大きく、短径部652の長さは、対向する側壁22の係止部22cの間の隙間よりも小さい。言い換えると、係止部22cは、短径部652が係止しないで離脱され、かつ、長径部651がロータ65の回転により係脱可能となるように、構成されている。
【0031】
摺動子
66は、例えば、金属から構成される。摺動子66は、ロータ65の上面の2つの突部65bに固定される。摺動子66は、環状に形成される。摺動子66は、第1接点部661と第2接点部662と第3接点部663とを有する。第1接点部661と第2接点部662と第3接点部663とは、径方向の外側から内側に順に配置されている。第1接点部661と第2接点部662と第3接点部663とは、導通している。第1接点部661は、第1抵抗体パターン61に接触可能となり、第2接点部662は、第2抵抗体パターン62に接触可能となり、第3接点部663は、第3抵抗体パターン63に接触可能となる。
【0032】
スイッチ機構7は、スイッチ基板70と、スイッチ基板70に設けられた第1から第3スイッチ端子701,702,703と、スイッチ基板70に設けられ、シャフト3の端部36に押圧される導電体71とを有する。導電体71は、第1、第2スイッチ端子701,702に電気的に接続される。導電体71は、シャフト3の端部36に押圧されて、第3スイッチ端子703に電気的に接続され、第1、第2スイッチ端子701,702と第3スイッチ端子703とを導通する。第1、第2スイッチ端子701,702と第3スイッチ端子703とが導通すると、スイッチ信号がオンとなる。例えば、スイッチ信号のオンにより、各機能が動作する。なお、第1、第2スイッチ端子701,702のうちの一方のスイッチ端子のみ設けてもよい。
【0033】
スイッチ基板70のX方向の両側には、突部70bが設けられている。突部70bは、ケーシング2の側壁22の孔部22aに嵌め込まれている。このように、スイッチ基板70は、側壁22の孔部22aによって、ケーシング2に固定されている。言い換えると、側壁22の孔部22aは、スイッチ基板70を固定するスイッチ固定部を構成する。
【0034】
スイッチ基板70の下面のX方向の一辺には、段部70cが設けられている。段部70cには、折り曲げられたエンコーダ端子601,602,603の端部が、係止している。つまり、エンコーダ基板60とスイッチ基板70とは、折り曲げられたエンコーダ端子601,602,603によって、一体に抱えられている。
【0035】
段部70cの深さは、エンコーダ端子601,602,603の厚みよりも深い。これにより、スイッチ基板70の下面を実装基板に設置したとき、エンコーダ端子601,602,603でなく、スイッチ基板70の下面を設置面とできる。
【0036】
第1から第3スイッチ端子701,702,703は、スイッチ基板70にインサート成形されている。第3スイッチ端子703は、第1スイッチ端子701と第2スイッチ端子702との間に、位置する。
【0037】
導電体71は、弾性を有する。導電体71は、ドーム状に形成されている。導電体71は、スイッチ基板70の上面の凹部70aに嵌め込まれている。
【0038】
導電体71の周縁部分71aは、第1、第2スイッチ端子701,702に電気的に接続されている。導電体71の天頂部分71bは、導電体71の自由状態で、第3スイッチ端子703から離隔する一方、エンコーダ機構
6を貫通したシャフト3の端部36に押圧されて第3スイッチ端子703に電気的に接続される。
【0039】
つまり、シャフト3を下側に押圧すると、シャフト3の端部36が、導電体71の天頂部分71bを押圧して、導電体71の天頂部分71bが、第3スイッチ端子703に電気的に接続される。これにより、第1、第2スイッチ端子701,702と第3スイッチ端子703とが、電気的に接続されて、スイッチ信号がオンとなる。
【0040】
一方、シャフト3の下側への押圧を解除すると、導電体71が自由状態に戻ることで、シャフト3が上側に移動し、導電体71の天頂部分71bが、第3スイッチ端子703から離隔する。これにより、第1、第2スイッチ端子701,702と第3スイッチ端子703とが、電気的に接続されず、スイッチ信号がオフとなる。
【0041】
ここで、ロータ65(摺動子66)は、抵抗体パターン61,62,63よりも、スイッチ機構7側(下側)に位置している。これにより、シャフト3をスイッチ機構7側に押圧したとき、ロータ65が下側に引っ張られても、摺動子66は、抵抗体パターン61,62,63から離れる方向に力を受ける。このため、摺動子66は、抵抗体パターン61,62,63に押圧されて変形することがなく、エンコーダ機構6の出力の信頼性を維持できる。
【0042】
図6は、エンコーダ機構6の下方からみた分解斜視図である。
図6に示すように、エンコーダ基板60の下面には、第1、第2、第3電極部671,672,673が設けられている。第1電極部671と第2電極部672と第3電極部673とは、環状に形成され、同心状に配置されている。第1電極部671と第2電極部672と第3電極部673とは、径方向の外側から内側に順に配置されている。第1電極部671は、第1エンコーダ端子601の端部601aに電気的に接続され、第2電極部672は、第2エンコーダ端子602の端部602aに電気的に接続され、第3電極部673は、第3エンコーダ端子603の端部603aに電気的に接続されている。
【0043】
第1、第2、第3電極部671,672,673上には、絶縁シート68が積層されている。絶縁シート68は、第1電極部671が周方向に間欠的に露出し、かつ、第2電極部672が周方向に間欠的に露出するように、第1電極部671および第2電極部672を覆う。つまり、絶縁シート68は、周方向に間欠的に配置される複数の孔部68aを有し、第1電極部671および第2電極部672が、絶縁シート68の孔部68aから、露出する。第3電極部673は、絶縁シート68に覆われていない。
【0044】
第1電極部671が絶縁シート68から露出している部分に第1抵抗体パターン61を設け、第2電極部672が絶縁シート68から露出している部分に第2抵抗体パターン62を設け、第3電極部673に第3抵抗体パターン63を設けている。
【0045】
これにより、第1抵抗体パターン61は、第1電極部671を介して、第1エンコーダ端子601に電気的に接続され、第2抵抗体パターン62は、第2電極部672を介して、第2エンコーダ端子602に電気的に接続され、第3抵抗体パターン63は、第3電極部673を介して、第3エンコーダ端子603に電気的に接続される。
【0046】
図7は、エンコーダ機構6の下方からみた斜視図である。
図7に示すように、摺動子66の第1接点部661は、第1抵抗体パターン61に対応した位置にあり、摺動子66の第2接点部662は、第2抵抗体パターン62に対応した位置にあり、摺動子66の第3接点部663は、第3抵抗体パターン63に対応した位置にある。
【0047】
そして、摺動子66の回転により、第1接点部661は、第1抵抗体パターン61と絶縁シート68とに交互に接触し、第2接点部662は、第2抵抗体パターン62と絶縁シート68とに交互に接触する。第3接点部663は、常時、第3抵抗体パターン63に接触している。つまり、摺動子66の回転により、第1エンコーダ端子601と第3エンコーダ端子603とが、間欠的に電気的に接続され、第2エンコーダ端子602と第3エンコーダ端子603とが、間欠的に電気的に接続される。
【0048】
図8は、エンコーダ機構6の等価回路を示す回路図である。
図9は、エンコーダ機構6の出力波形を示す波形図である。
図8と
図9に示すように、第1エンコーダ端子601と第3エンコーダ端子603とが、電気的に接続されると、A点とC点の間に電流が流れて、A信号がオンとなる。第2エンコーダ端子602と第3エンコーダ端子603とが、電気的に接続されると、B点とC点の間に電流が流れて、B信号がオンとなる。
【0049】
摺動子66の時計回り方向の回転において、A信号のオフの始まりから次のオフの始まりまでの摺動子66の回転角度は、60°となる。B信号についても同様である。また、A信号のオフの始まりとB信号のオフの始まりのずれは、摺動子66の回転角度において、15°となる。そして、摺動子66の1回転(つまり、摺動子66の回転角度は、360°である)において、A信号およびB信号のオンとオフの組み合わせの変化は、24に分けられる。つまり、摺動子66の1回転において、摺動子66の回転角度が15°ごとに変化することを判断できる。したがって、A信号とB信号の変化を判断することで、摺動子66の回転方向と回転角度(回転量)を判断できる。
【0050】
上述の実施形態では、固定接点部材に抵抗体パターンを用いた例について説明したが、固定接点部材自身が支持体を兼ねる形態でも、同様の効果を得ることができる。例えば、樹脂基材に導電性材料を含浸した部材、具体例を挙げるとフェノール系樹脂基材にカーボンブラックを含浸させた材料を、上述の実施形態で用いたエンコーダ基板に代えて用いることができる。
【0051】
また、上述の実施形態では、回転式電子部品の一例として、回転エンコーダとしたが、ポテンショメータやトリマーコンデンサなどの回転式電子部品としてもよい。このとき、エンコーダ機構の代わりに、シャフトの回転方向および回転角度を検知するシャフト回転検知機構を用いる。シャフト回転検知機構は、例えば、エンコーダ機構と同様の構成である。
【0052】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲で規定される本発明の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。例えば、ケーシングは上記の実施形態に記載したものに限定されず、種々の公知のケーシングを用いることができる。