コード板の外径・内径・厚さはどう決めるか

コード板の寸法は、ケースの空きスペースから適当に逆算するものではありません。より合理的な順序は、まずスリット数とピッチから読取り半径を決め、トラックと縁の余裕を加えて外径を求め、軸と組立方法で内径を、基材・剛性・重量で厚さを決め、最後にパターン面と同心基準を明記することです。本稿ではこの順に一つずつ解説します。

新しいエンコーダを設計するとき、コード板図面の外径・内径・厚さはどう記入すればよいでしょうか。よくあるのは、ケース内にどれだけスペースが残っているかを見て外径を逆算する方法です。しかし実際には「読取り半径」から始め、内側から外側へ一項目ずつ決めていく方が筋が通ります。順序は図1のとおりです。

ステップ1：読取り半径

読取り半径はトラック中心の半径で、読取りヘッドはここに向いています。スリット数とピッチで決まります：p = 2πr ÷ N、逆に r = N × p ÷ 2π。

たとえば2500本、ピッチ約50 μmのコード板なら、r ≈ 2500 × 50 μm ÷ 6.283 ≈ 19.9 mmで、20 mm前後とします。読取りヘッド内のインデックス格子も特定の読取り半径に合わせて設計されていることが多く、両者を合わせる必要があります。

半径が大きいことにはもう一つ利点があります。偏心の影響を受けにくいことです。同じ5 μmの偏心でも、半径20 mmでは誤差約52″、半径10 mmでは約103″になります（Δθ ≈ e ÷ r）。

ステップ2：外径

外径ΦD = 2 ×（読取り半径 + トラック幅の半分 + 縁の余裕）。

• トラック幅：読取り窓の高さをカバーし、さらに組立偏心と半径方向の振れの余裕を見込む；
• 縁の余裕：切断と端面研削で縁に微小な欠けが残り、取扱いや保持も縁で行うため、目盛線を縁に近づけすぎてはいけない。

計算例（数値は説明用）：読取り半径20 mm、トラック幅2 mm、縁の余裕1.5 mmなら、外径は約 2 ×（20 + 1 + 1.5）= 45 mmです。

外径をむやみに大きくすべきではありません。中実円板の慣性モーメントは J = ½mR²で、質量も R²に比例するため、同じ厚さで外径を2倍にすると慣性モーメントは16倍になり、小型モータの動特性に不利です。

ステップ3：内径

内径は軸径と組立方法で決まります：

• ハブに接着する場合：内径はハブの位置決め段より少し大きくし、接着層の隙間を残す。組立時は芯出しリングを使い顕微鏡下で調心し、穴のはめあいで芯出ししない；
• 中空軸構造：内径は軸のスペースを確保する必要があり、非常に大きくなることが多い。そのぶんトラックと内径の間の環状部は狭くなる；
• 内径で位置決めする場合：組立で内径を直接芯出し基準にするなら、内径とトラックの同心度を明確に要求する必要がある。

内径とトラックの間には接着面も確保し、接着剤がトラックにはみ出さないようにします。

ステップ4：厚さ

厚さは剛性、重量、スペースのバランスで決めます。ガラスコード板は厚いほど丈夫で欠けにくい一方、重くなり慣性モーメントも大きくなります。金属コード板は非常に薄く作れます。外径が大きく厚さが小さいコード板では、平面度により注意が必要です。

透過式コード板ではさらに、目盛線をどちらの面に形成するかで、目盛線からインデックス格子までの距離が変わる点にも注意します。パターン面を読取りヘッド側に向ければ、読取りギャップはガラス厚さの影響を受けません。

ステップ5：パターン面と基準

寸法が決まったら、図面には次の点も明記します：

まとめ

コード板寸法を決める順序は、読取り半径 → 外径 → 内径 → 厚さ → パターン面と基準です。読取り半径はスリット数とピッチから算出し、外径はそれにトラックと縁の余裕を加え、内径は組立方法、厚さは基材と剛性で決めます。この順序で考え抜き、コード板メーカーと工程上の実現性を確認すれば、図面の手戻りは起きにくくなります。

中国語原文記事の翻訳 (0019). ENC7 コード板メーカー（お問い合わせ） · 技術記事 · https://enc7.com

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