エンコーダ、エンコーダの取り付け方法及びモータ装置
【課題】短時間で所期の検出精度が得られるように取り付けることができるエンコーダ、エンコーダの取り付け方法及びモータ装置を提供すること。
【解決手段】パターンを有し、測定対象の回転子に固定される回転部と、パターンを検出する検出部と、回転子を基準とした位置規制面を有し、回転子を回転可能に保持するベアリング部と、位置規制面に当接させた当接部が設けられた本体部とを備える。
【解決手段】パターンを有し、測定対象の回転子に固定される回転部と、パターンを検出する検出部と、回転子を基準とした位置規制面を有し、回転子を回転可能に保持するベアリング部と、位置規制面に当接させた当接部が設けられた本体部とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダ、エンコーダの取り付け方法及びモータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの回転軸などを含む回転体の回転数、回転角度、回転位置といった回転情報を検出する装置として、エンコーダが知られている（特許文献１）。エンコーダは、例えばモータの回転軸などに取り付けられて用いられる。エンコーダの一例として、例えば所定の光反射パターン及び磁気パターンが形成された回転部（円板）を回転軸と一体的に回転させ、例えば光反射パターンに光を照射して反射光を読み取ると共に、例えば磁気パターンの変化を検出することで、モータの回転軸の回転情報を検出できるようになっている。
【０００３】
上記のような構成のエンコーダにおいては、上記回転部と、例えば反射光や磁気パターンの変化を検出する検出部などを有する本体部とが別々に形成される。このため、エンコーダをモータの回転軸などに取り付ける際には、回転部と本体部とを別々に取り付けるようにしている。この場合、例えば取り付け位置にずれなどが生じると、検出精度が低下してしまう可能性があるため、所定の検出精度が得られるように例えば各部を取り付けた後に回転部と検出部との間で位置調整などの位置合わせ工程を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０５４８号公報
【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、上記の回転部と検出部との間の位置調整は、例えば特殊な工具や信号調整装置などを用いるため、煩雑な作業となってしまい、時間が掛かってしまう。
【０００６】
上記のような事情に鑑み、本発明は、短時間で所期の検出精度が得られるように測定対象に取り付けることができるエンコーダ、エンコーダの取り付け方法及びモータ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第一の態様に従えば、パターンを有し、測定対象の回転子に固定される回転部と、パターンを検出する検出部と、回転子を基準とした位置規制面を有し、回転子を回転可能に保持するベアリング部と、位置規制面に当接させた当接部が設けられた本体部とを備えるエンコーダが提供される。
【０００８】
本発明の第二の態様に従えば、パターンを有する回転部を、測定対象の回転子に固定する回転部固定工程と、回転子を回転可能に保持するベアリング部を測定対象の非回転部分に固定される本体部に取り付けるベアリング部取り付け工程と、回転子を基準にベアリング部を用いて位置決めさせつつ、測定対象に本体部を固定する本体部固定工程と、パターンを検出する検出部を本体部に固定する検出部固定工程とを含むエンコーダの取り付け方法が提供される。
本発明の第三の態様に従えば、回転子と、回転子を回転させる駆動部と、回転子に固定され、回転子の位置情報を検出するエンコーダと、を備え、当該エンコーダとして、本発明の第一の態様のエンコーダが用いられている、モータ装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の態様によれば、短時間で所期の検出精度が得られるように取り付けることができるエンコーダ、エンコーダの取り付け方法及びモータ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係るエンコーダ及びモータの構成を示す断面図。
【図２】本実施形態に係るエンコーダの一部の構成を示す平面図。
【図３】本実施形態に係るエンコーダの一部の構成を示す平面図。
【図４】本実施形態に係るエンコーダの一部の構成を示す分解斜視図。
【図５】本実施形態に係るエンコーダの取り付け工程を示す図。
【図６】本実施形態に係るエンコーダの取り付け工程を示す図。
【図７】本実施形態に係るエンコーダの取り付け工程を示す図。
【図８】本実施形態に係るエンコーダの取り付け工程を示す図。
【図９】本実施形態に係るエンコーダの他の取り付け工程を示す図。
【図１０】本実施形態に係るエンコーダの他の取り付け工程を示す図。
【図１１】本実施形態に係るエンコーダの他の取り付け工程を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本実施形態に係るエンコーダＥＣを有するモータ装置ＭＴＲの構成を示す断面図である。
図１に示すように、エンコーダＥＣは、例えばモータ装置ＭＴＲ（測定対象）の回転軸４０などの回転体の回転数や回転角度、回転位置などの回転情報を検出する装置である。モータ装置ＭＴＲは、駆動機構４３によって回転駆動される回転軸４０と、当該回転軸４０を支持する非回転部分としての筐体４１とを有している。
【００１２】
本実施形態に係るエンコーダＥＣは、光反射パターンに光を照射して反射光を検出すると共に、磁気パターンによって発生する磁気の変化を検出することで、回転軸４０の回転情報を検出できるようになっている。本実施形態のエンコーダＥＣは、回転部Ｒ、本体部Ｄ及びベアリング部６０を有している。図２は、回転部Ｒ、本体部Ｄ及びモータ装置ＭＴＲの平面視での構成を示す図である。以下、図１及び図２を参照して、エンコーダＥＣの構成を説明する。
【００１３】
なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。具体的には、モータ装置ＭＴＲの回転軸４０の軸方向をＺ軸方向、回転軸４０の軸方向に直交する平面上の所定方向をＸ軸方向、当該平面上においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。例えば、回転軸４０の回転方向はθＺ方向である。
【００１４】
回転部Ｒは、例えば固定部材５０（例えば、ネジなど）を用いてモータ装置ＭＴＲの回転軸４０に固定されており、回転軸４０と一体的に回転させる部分である。回転部Ｒは、円盤部材１０及び磁石部材２０を有している。回転部Ｒは、ネジなどの不図示の固定機構によって回転軸４０に一体的に固定されている。
【００１５】
円盤部材１０は、回転軸４０に直接取り付けられる部分である。円盤部材１０は、Ｚ方向視での中心が回転軸４０のＺ方向視での中心に一致するように回転軸４０に取り付けられている。円盤部材１０は、回転軸４０の回転に伴ってθＺ方向に回転するようになっている。円盤部材１０は、例えばＳＵＳなどの剛性の高い材料で構成されており、耐変形性などに優れている。円盤部材１０の構成材料として、他の材料を用いても構わない。
【００１６】
円盤部材１０は、取付部１１及びパターン形成部１２を有している。取付部１１は、例えば円盤部材１０の下面１０ｂ側に突出して設けられている。取付部１１には、平面視中央部に挿入穴１１ａが形成されている。挿入穴１１ａには、上記モータ装置ＭＴＲの回転軸４０が挿入されている。モータ装置ＭＴＲの回転軸４０は、挿入穴１１ａに挿入された状態で、上記の不図示の固定機構などによって固定されている。
【００１７】
パターン形成部１２は、取付部１１の周囲に設けられる円板状の部分である。パターン形成部１２には、光反射パターン１２ａが形成されている。光反射パターン１２ａは、円盤部材１０の上面１０ａのうち、円盤部材１０の外周に沿った円環状の領域に形成されている。光反射パターン１２ａは、例えば所定の波長の光を反射する光反射部材を用いて形成されている。
【００１８】
磁石部材２０は、円環状に形成された永久磁石である。磁石部材２０は、円盤部材１０の上面１０ａに例えば不図示の接着剤などを介して固定されている。磁石部材２０のＺ方向視での中心位置は、回転軸４０及び円盤部材１０のＺ方向視での中心位置に一致している。磁石部材２０には、所定の磁気パターン２０ａが形成されている。
【００１９】
磁石部材２０の磁気パターン２０ａとして、例えば図２に示すように、Ｚ方向視で磁石部材２０の半分の領域（例えば図２の−Ｘ側）について、外周側の領域はＮ極に着磁され、内周側の領域はＳ極に着磁されていると共に、磁石部材２０の他の半分の領域（例えば図２の＋Ｘ側）については、外周側の領域はＳ極に着磁され、内周側の領域はＮ極に着磁されているような構成が挙げられる。勿論、磁気パターン２０ａとして他の形態を採用しても構わない。
【００２０】
本体部Ｄは、モータ装置ＭＴＲの非回転部分である筐体４１に固定されている。本体部Ｄは、検出基板３０、第１円筒部材（第１部分）３３、第２円筒部材（第２部分）３４及び制御部ＣＯＮＴを有している。
【００２１】
制御部ＣＯＮＴは、光センサ３１からの出力に基づいて回転軸４０の回転情報を求めると共に、磁気センサ３２からの出力に基づいて回転軸４０の回転情報を求める処理を行う。この回転情報としては、例えば回転軸４０の回転数、回転方向、回転角度、や回転位置などの情報が含まれる。
【００２２】
検出基板３０は、例えば平面視円形に形成された板状の基材３０ａと、光センサ（検出部）３１及び磁気センサ（検出部）３２とを有している。基材３０ａは、例えば３つの固定部材５１によって第１円筒部材３３、第２円筒部材３４及びモータ装置ＭＴＲに固定されている。基材３０ａがモータ装置ＭＴＲに固定されているため、回転軸４０が回転しても、基材３０ａとモータ装置ＭＴＲとの間の相対位置は変化しないようになっている。固定部材５１としては、例えばネジなどが用いられる。固定部材５１は、基材３０ａ、第２円筒部材３４及び第１円筒部材３３を貫通してモータ装置ＭＴＲの＋Ｚ側の面にくい込むように取り付けられている。
【００２３】
光センサ３１は、例えばＺ方向視で光反射パターン１２ａ（光学パターン）に重なる位置に配置されている。光センサ３１は、不図示の発光部及び受光部を有している。光センサ３１は、基材３０ａの例えば−Ｚ側の面に取り付けられている。光センサ３１は、光反射パターン１２ａへ向けて発光部から光を射出し、受光部において反射光を読み取ることで光反射パターン１２ａを検出する部分である。検出結果は、電気信号として制御部ＣＯＮＴに送信されるようになっている。
【００２４】
磁気センサ３２は、例えばＺ方向視で基材３０ａの中央部に２つ設けられている。２つの磁気センサ３２は、それぞれバイアス磁石（不図示）及び磁気抵抗素子（不図示）を有している。磁気センサ３２は、例えばθＺ方向に９０°ずれる位置に配置されている。
【００２５】
バイアス磁石は、磁石部材２０の磁場との間で合成磁場を形成する。バイアス磁石を構成する材料として、例えばサマリウム・コバルトなどの磁力の大きい希土類磁石などが挙げられる。バイアス磁石は、磁気抵抗素子に接触せず、また、当該磁気抵抗素子に隣接しない位置に配置されている。
【００２６】
磁気抵抗素子は、例えば金属配線などによって形成された直交する２つの繰り返しパターンを有している。磁気抵抗素子は、磁場の方向が当該繰り返しパターンに流れる電流の方向の垂直方向に近くなると電気抵抗が低下するようになっている。磁気抵抗素子は、この電気抵抗の低下を利用して磁場の方向を電気信号に変換するようになっている。磁気抵抗素子は、磁石部材２０の磁場及びバイアス磁石の磁場による合成磁場を検出するようになっている。検出結果は、電気信号として制御部ＣＯＮＴに送信されるようになっている。
【００２７】
第１円筒部材３３は、モータ装置ＭＴＲの筐体４１に取り付けられる部分である。第１円筒部材３３は、回転部Ｒを囲うように形成されている。第１円筒部材３３の内壁は、少なくともエンコーダＥＣをモータ装置ＭＴＲの回転軸４０に取り付けた状態においては、回転部Ｒに接触しないように形成されている。第１円筒部材３３は、例えば固定部材５２によって筐体４１の固定面４１ａに固定されている。
【００２８】
第２円筒部材３４は、検出基板３０を支持する支持部材である。第２円筒部材３４は、例えば第１円筒部材３３にＺ方向に重なるように配置されている。第２円筒部材３４は、回転部Ｒを囲うように形成されている。第２円筒部材の外径、内径及び高さ（Ｚ方向の寸法）は、例えば第１円筒部材３３の外径、内径及び高さとそれぞれ等しい寸法に形成されている。第２円筒部材３４の内壁は、少なくとも、エンコーダＥＣをモータ装置ＭＴＲの回転軸４０に取り付けた状態においては、回転部Ｒには接触しないように形成されている。第１円筒部材３３の＋Ｚ側の端面３３ｓは、第２円筒部材３４の−Ｚ側の端面３４ｓに接触するように構成されている。
【００２９】
図３は、第１円筒部材３３及び第２円筒部材３４の構成を示す分解斜視図である。図４は、第一円筒部材３３、ベアリング部６０及び回転軸４０の位置関係を示す図である。
図３に示すように、第１円筒部材３３の端面３３ｓには凸部３３ａが形成されている。凸部３３ａは、例えば端面３３ｓのうちＸ方向の両端に１つずつ形成されている。一方、図４に示すように、第２円筒部材３４の端面３４ｓには、凹部３４ａが形成されている。凹部３４ａは、上記凸部３３ａとの間でＺ方向において重なる位置に形成されている。第１円筒部材３３の端面３３ｓと第２円筒部材３４の端面３４ｓとが接触した状態において、第１円筒部材３３の凸部３３ａが第２円筒部材３４の凹部３４ａに嵌まった状態となる。このため、第１円筒部材３３と第２円筒部材３４とが凸部３３ａ及び凹部３４ａの間で係止されることになる。
【００３０】
第１円筒部材３３の端面３３ｓには、例えば３箇所に固定用貫通部３３ｂが形成されている。一方、第２円筒部材３４の端面３４ｓには、例えば３箇所に固定用貫通部３４ｂが形成されている。固定用貫通部３３ｂ及び固定用貫通部３４ｂは、第１円筒部材３３と第２円筒部材３４とを重ねた状態で連通される位置にそれぞれ形成されている。固定用貫通部３３ｂ及び固定用貫通部３４ｂには、上記の固定部材５１が挿入される。
【００３１】
第１円筒部材３３の端面３３ｓには、上記の固定用貫通部３３ｂとは別に、固定用貫通部３３ｃが形成されている。固定用貫通部３３ｃは、例えば円筒の中心を挟んだ２箇所に配置されている。なお、当該固定用貫通部３３ｃは、第１円筒部材３３にのみ形成されている。固定用貫通部３３ｃには、例えば上記の固定部材５２が挿入される。
【００３２】
図１、図２及び図４に示すように、ベアリング部６０は、回転軸４０を回転可能に支持する。ベアリング部６０としては、例えば滑り軸受や転がり軸受などを用いることができる。
【００３３】
ベアリング部６０は、Ｚ方向について筐体４１と回転部Ｒとの間に配置されている。また、ベアリング部６０は、筐体４１の固定面４１ａ上に設けられており、回転部Ｒとの間に隙間を空けて配置されている。したがって、ベアリング部６０は、筐体４１とは接触しているが、回転部Ｒとは非接触となっている。また、ベアリング部６０は、回転軸４０の径方向について当該回転軸４０と第一円筒部材３３との間に配置されている。
【００３４】
ベアリング部６０は、外形が円環状に形成されている。ベアリング部６０は、円筒面である外周面６０ａ及び内周面６０ｂを有している。外周面６０ａの径は、第一円筒部材３３の内周面３３ｅの径とほぼ等しくなっている。このため、外周面６０ａは、第一円筒部材３３の内周面３３ｅに接している。すなわち、外周面６０ａは、一周に亘って、内周面３３ｅに当接された状態となっている。
【００３５】
内周面６０ｂの径は、回転軸４０の外周面４０ａの径とほぼ等しくなっている。このため、内周面６０ｂは、回転軸４０の外周面４０ａに接している。すなわち、内周面６０ｂは、一周に亘って、外周面４０ａに当接された状態となっている。
【００３６】
このように、ベアリング部６０は、外周面６０ａが第一円筒部材３３の内周面３３ｅに当接されており、内周面６０ｂが回転軸４０の外周面４０ａに当接されている。また、ベアリング部６０は、回転軸４０と第一円筒部材３３との間に形成される隙間を埋めるように配置されている。このため、筐体４１から回転軸４０を伝わる流体のグリスや塵などは、ベアリング部６０によって回転部Ｒ側への流れが規制されるようになっている。
【００３７】
また、回転軸４０の径方向における移動は、ベアリング部６０と、当該ベアリング部材６０に当接する第一円筒部材３３とによって規制された状態となっている。このようにベアリング部６０は、回転軸４０を回転可能に支持すると共に、回転軸４０の径方向の位置を規制する。
【００３８】
次に、上記のように構成されたエンコーダＥＣをモータ装置ＭＴＲに取り付ける工程を説明する。
まず、図５に示すように、第一円筒部材３３の内部にベアリング部６０を装着させる。ベアリング部６０の外周面６０ａと第一円筒部材３３の内周面３３ｅとが一周に亘って接触するように、ベアリング部６０を第一円筒部材３３の内部に挿入し、ベアリング部６０と第一円筒部材３３とを一体化する。
【００３９】
その後、一体化されたベアリング部６０及び第一円筒部材３３を筐体４１の固定面４１ａに配置させる。このとき、ベアリング部６０の内周面６０ｂと回転軸４０の外周面４０ａとが一周に亘って接触するように、ベアリング部６０の内部に回転軸４０を挿入する。これにより、筐体４１に対してベアリング部６０及び第一円筒部材３３が取り付けられる（ベアリング部取り付け工程）。
【００４０】
当該ベアリング部取り付け工程では、例えば先にベアリング部６０を回転軸４０に嵌めた状態とし、その後、当該ベアリング部６０に第１円筒部材３３を嵌めるようにしても構わない。また、例えば第１円筒部材３３を先に固定面４１ａ上に配置させてから、回転軸４０と第一円筒部材３３との間にベアリング部６０を配置させるようにしても構わない。
【００４１】
ベアリング部取り付け工程においては、ベアリング部６０が回転軸４０に支持された状態となる。この状態で、第１円筒部材３３の内周面３３ｅとベアリング部６０の外周面６０ａとが一周に亘って当接することにより、固定面４１ａ上における第１円筒部材３３の位置が規制される。
【００４２】
このように、ベアリング部６０の外周面６０ａは、第１円筒部材３３の位置を規制する位置規制面として用いられる。ベアリング部６０は、内周面６０ｂにおいて回転軸４０に支持されるため、位置規制面である外周面６０ａによって規制される第１円筒部材３３の位置は、回転軸４０を基準とした位置となる。
【００４３】
また、第１円筒部材３３の内周面３３ｅは、例えば一周に亘って、ベアリング部６０の位置規制面である外周面６０ａに当接される当接部として用いられる。本実施形態において、第１円筒部材３３は、例えば当該第１円筒部材３３の中心軸と回転軸４０の中心軸とがほぼ一致する位置に配置されることになる。
【００４４】
第１円筒部材３３の位置決めを行った後、第１円筒部材３３の固定を行う（本体部固定工程）。例えば図６に示すように、第１円筒部材３３の端面３３ｓのうち２箇所に設けられた固定用貫通部３３ｃに固定部材５２を挿入し、第１円筒部材３３と筐体４１とを固定させる。
【００４５】
第１円筒部材３３の固定を行った後、回転軸４０に回転部Ｒを固定させる（回転部固定工程）。回転部固定工程では、例えば図７に示すように、回転軸４０が円盤部材１０の挿入穴１１ａに挿入されるように円盤部材１０を回転軸４０に取り付け、固定部材５０を用いて円盤部材１０と回転軸４０とを固定する。
【００４６】
回転部Ｒを固定させた後、検出基板３０を第１円筒部材３３に取り付ける（検出部固定工程）。図８に示すように、例えば予め検出基板３０と第２円筒部材３４とを一体化させた状態としておく。この場合、検出基板３０を第２円筒部材３４に固定させておいても構わない。また、検出基板３０の固定用貫通部３０ｂと第２円筒部材３４の固定用貫通部３４ｂとを固定部材５１によって貫通させた状態とし、検出基板３０と第２円筒部材３４との間を固定させずに位置決めが行われた状態としても構わない。
【００４７】
検出部固定工程では、図８に示すように、検出基板３０と第２円筒部材３４とが一体化した状態で、第２円筒部材３４が第１円筒部材３３に取り付けられる。このとき、第２円筒部材３４の凹部３４ａに第１円筒部材３３の凸部３３ａを嵌め込むことで第１円筒部材３３と第２円筒部材３４との間の位置決めを行うことができる。第２円筒部材３４を第１円筒部材３３に取り付けた後、固定部材５１によって検出基板３０及び第２円筒部材３４が第１円筒部材３３に固定されると共に、これら検出基板３０、第２円筒部材３４、第１円筒部材３３が筐体４１に固定される。
以上の各工程を経て、エンコーダＥＣがモータ装置ＭＴＲに容易に高精度で取り付けられる。
【００４８】
次に、モータ装置ＭＴＲに取り付けられたエンコーダＥＣの動作を説明する。
モータ装置ＭＴＲの回転軸４０が回転すると、当該回転軸４０に固定された回転部Ｒが回転軸４０と一体的に回転する。本体部Ｄについては、回転軸４０には接続ないしは接触されていないため、回転せずに静止した状態を維持する。
【００４９】
回転部Ｒが回転すると、当該回転部Ｒに形成された光反射パターン１２ａが回転方向に移動する。光センサ３１は、移動する光反射パターン１２ａへ光を射出し、反射光を読み取ることで光反射パターン１２ａに基づく回転情報（例、回転角度）を検出する。
【００５０】
また、回転部Ｒが回転すると、当該回転部Ｒに接着された磁石部材２０も回転する。磁石部材２０が回転すると、当該磁石部材２０の磁気パターン２０ａによって形成される磁場とバイアス磁石によって形成される磁場との合成磁場が周期的に変化する。磁気センサ３２は、当該合成磁場の変化を検出することにより、磁石部材２０（回転軸）に基づく回転情報（例、多回転情報）を検出する。
【００５１】
以上のように、本実施形態に係るエンコーダＥＣは、光反射パターン１２ａ及び磁気パターン２０ａを有し、モータ装置ＭＴＲの回転軸４０に固定される回転部Ｒと、光反射パターン１２ａ及び磁気パターン２０ａを検出する光センサ３１及び磁気センサ３２と、回転軸４０を基準とした外周面６０ａ（位置規制面）を有し、回転軸４０を回転可能に保持するベアリング部６０と、外周面６０ａ（位置規制面）に当接させた内周面３３ｅ（当接部）が設けられた第一円筒部材３３（本体部）とを有する構成となっているので、エンコーダＥＣの取り付けの際にはベアリング部６０を用いて回転部Ｒと本体部Ｄとの間の位置決めが可能になる。これにより、短時間で所期の検出精度が得られるように取り付けが可能なエンコーダＥＣを提供することができる。
【００５２】
また、上記構成において、ベアリング部６０が設けられているため、回転軸４０を安定して回転させることができると共に、モータ装置ＭＴＲから流体のグリスや塵が回転部Ｒに流れるのを防ぐことができる。このため、ベアリング部６０一部品によって、回転部Ｒ及び本体部Ｄの位置決めと、回転軸４０の安定回転と、グリスの影響の低減と、を図ることができる。これにより、本実施形態に係るエンコーダＥＣは、部品コストを低減することができる。
【００５３】
また、本実施形態に係るエンコーダＥＣの取り付け方法は、光反射パターン１２ａ及び磁気パターン２０ａを有する回転部Ｒを、モータ装置ＭＴＲの回転軸４０に固定する回転部固定工程と、回転軸４０を回転可能に保持するベアリング部６０をモータ装置ＭＴＲの筐体４１に固定される本体部Ｄに取り付けるベアリング部取り付け工程と、回転軸４０を基準にベアリング部６０を用いて位置決めさせつつ、モータ装置ＭＴＲに本体部Ｄを固定する本体部固定工程と、光反射パターン１２ａ及び磁気パターン２０ａを検出する光センサ３１及び磁気センサ３２を本体部Ｄに固定する検出部固定工程とを含むこととしたので、エンコーダＥＣの取り付けの過程では、ベアリング部６０により回転部Ｒと本体部Ｄとの間の位置決めが行われることになる。このため、回転部Ｒと本体部Ｄとを位置決めするために用いる信号調整などを行わなくても済むことになる。このため、本実施形態に係るエンコーダＥＣは、回転部Ｒと本体部Ｄとを位置決めするために用いる信号調整などを行わなくても済むことになる。これにより、本実施形態に係るエンコーダＥＣは、効率的なメンテナンスが可能となる。
【００５４】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態では、本体部Ｄが２つの円筒部材（第１円筒部材３３及び第２円筒部材３４）を有する構成としたが、これに限られることは無く、例えば１つの円筒部材のみを有する構成であっても構わない。例えば、図９に示すように、検出基板固定工程において、検出基板３０を第１円筒部材３３に直接固定させるようにしても構わない。検出基板固定工程を行う前は、上記実施形態と同一の工程を行うようにする。
【００５５】
例えば、第１円筒部材３３に形成される凸部３３ａに対応するように、検出基板３０の基材３０ａに凹部３０ｃを形成しておくようにする。検出基板固定工程においては、検出基板３０の凹部３９ｃに凸部３３ａを嵌め込むように検出基板３０と第１円筒部材３３との間で位置決めを行い、その後、固定部材５１を用いて検出基板３０と第１円筒部材３３とを固定させれば良い。このような構成によれば、本実施形態に係るエンコーダＥＣは、検出基板３０を交換する際、第１円筒部材３３を固定させた状態で検出基板３０のみについて取り外し、取り付けを行うことができるため、効率的なメンテナンスを行うことができる。
【００５６】
また、上記説明においては、第１円筒部材３３と第２円筒部材３４（又は検出基板３０）とを位置決めするための構成として、例えば第１円筒部材３３形成された凸部３３ａを、第２円筒部材３４に形成された凹部３４ａ（又は検出基板３０に形成された凹部３０ｃ）に嵌め込むことで第１円筒部材３３と第２円筒部材３４とを係止させる構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば第１円筒部材３３に凹部を形成し、第２円筒部材３４（又は検出基板３０）に凸部を形成しても構わない。
【００５７】
また、図１０に示すように、例えば第１円筒部材３３が、円周方向に沿った環状の係合部３３ｆを有する構成としても構わない。この係合部３３ｆの外周面は、例えば第２円筒部材３４の内周面と等しい径を有するように形成しておく。これにより、本実施形態に係るエンコーダＥＣは、第１円筒部材３３と第２円筒部材３４との間を径方向において位置決めすることができる。
【００５８】
なお、円周方向の位置決めについては、例えば第２円筒部材３４に固定部材５１を挿入し、第２円筒部材３４の端面３４ｓから固定部材５１を突出させた状態とする。例えば第２円筒部材３４を円周方向に回転させながら第１円筒部材３３に嵌め込むと、固定部材５１が第１円筒部材３３の固定用貫通部３３ｂに挿入されることになる。このように、本実施形態に係るエンコーダＥＣは、回転方向の位置決めも容易に行うことができる。
【００５９】
また、図１１に示すように、本実施形態に係るエンコーダＥＣは、位置決め部を第２円筒部材３４に設ける構成であっても構わない。図１１に示すように、第２円筒部材３４の内周面に沿った位置に環状の係合部３４ｆが設けられている。係合部３４ｆの外周面は、第１円筒部材３３の内周面３３ｅとほぼ同一の径を有するように形成されている。この場合であっても、第１円筒部材３３と第２円筒部材３４との間で容易に位置決めを行うことができる。第２円筒部材３４に係合部３４ｆを設ける場合には、係合部３４ｆの−Ｚ側端部がベアリング部６０を圧迫しないように、当該係合部３４ｆのＺ方向の寸法を設定しておく。
【００６０】
なお、係合部３３ｆの構成としては、第２円筒部材３４の内周面に当接して位置決めが可能であれば、上記のような環状の構成に限られず、他の構成であっても構わない。例えば、第１円筒部材３３の内周面３３ｅに沿って間隔を空けて配置される構成であっても構わない。係合部３４ｆの構成についても、同様の説明が可能である。また、本実施形態に係るエンコーダＥＣやモータ装置ＭＴＲは、例えば、ベアリング部６０と第１円筒部材３３との間の隙間、又はベアリング部６０と回転軸４０との間の隙間などを、ゴム系やシリコン系の弾性型接着剤を用いて密閉することができる。この密閉により、本実施形態に係るエンコーダＥＣやモータ装置ＭＴＲは、流体のグリスや塵が回転部Ｒ側などに進入するのを低減できるし、回転軸４０による振動を低減することができる。
【符号の説明】
【００６１】
ＥＣ…エンコーダ ＭＴＲ…モータ装置 Ｒ…回転部 Ｄ…本体部 １０…円盤部材 ３０…検出基板 ３３…第１円筒部材 ３３ｓ…端面 ３３ａ…凸部 ３３ｂ…固定用貫通部 ３３ｃ…固定用貫通部 ３３ｅ…内周面 ３３ｆ…係合部 ３４…第２円筒部材 ４０…回転軸 ６０…ベアリング部 ６０ａ…外周面 ６０ｂ…内周面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダ、エンコーダの取り付け方法及びモータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの回転軸などを含む回転体の回転数、回転角度、回転位置といった回転情報を検出する装置として、エンコーダが知られている（特許文献１）。エンコーダは、例えばモータの回転軸などに取り付けられて用いられる。エンコーダの一例として、例えば所定の光反射パターン及び磁気パターンが形成された回転部（円板）を回転軸と一体的に回転させ、例えば光反射パターンに光を照射して反射光を読み取ると共に、例えば磁気パターンの変化を検出することで、モータの回転軸の回転情報を検出できるようになっている。
【０００３】
上記のような構成のエンコーダにおいては、上記回転部と、例えば反射光や磁気パターンの変化を検出する検出部などを有する本体部とが別々に形成される。このため、エンコーダをモータの回転軸などに取り付ける際には、回転部と本体部とを別々に取り付けるようにしている。この場合、例えば取り付け位置にずれなどが生じると、検出精度が低下してしまう可能性があるため、所定の検出精度が得られるように例えば各部を取り付けた後に回転部と検出部との間で位置調整などの位置合わせ工程を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０５４８号公報
【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、上記の回転部と検出部との間の位置調整は、例えば特殊な工具や信号調整装置などを用いるため、煩雑な作業となってしまい、時間が掛かってしまう。
【０００６】
上記のような事情に鑑み、本発明は、短時間で所期の検出精度が得られるように測定対象に取り付けることができるエンコーダ、エンコーダの取り付け方法及びモータ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第一の態様に従えば、パターンを有し、測定対象の回転子に固定される回転部と、パターンを検出する検出部と、回転子を基準とした位置規制面を有し、回転子を回転可能に保持するベアリング部と、位置規制面に当接させた当接部が設けられた本体部とを備えるエンコーダが提供される。
【０００８】
本発明の第二の態様に従えば、パターンを有する回転部を、測定対象の回転子に固定する回転部固定工程と、回転子を回転可能に保持するベアリング部を測定対象の非回転部分に固定される本体部に取り付けるベアリング部取り付け工程と、回転子を基準にベアリング部を用いて位置決めさせつつ、測定対象に本体部を固定する本体部固定工程と、パターンを検出する検出部を本体部に固定する検出部固定工程とを含むエンコーダの取り付け方法が提供される。
本発明の第三の態様に従えば、回転子と、回転子を回転させる駆動部と、回転子に固定され、回転子の位置情報を検出するエンコーダと、を備え、当該エンコーダとして、本発明の第一の態様のエンコーダが用いられている、モータ装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の態様によれば、短時間で所期の検出精度が得られるように取り付けることができるエンコーダ、エンコーダの取り付け方法及びモータ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係るエンコーダ及びモータの構成を示す断面図。
【図２】本実施形態に係るエンコーダの一部の構成を示す平面図。
【図３】本実施形態に係るエンコーダの一部の構成を示す平面図。
【図４】本実施形態に係るエンコーダの一部の構成を示す分解斜視図。
【図５】本実施形態に係るエンコーダの取り付け工程を示す図。
【図６】本実施形態に係るエンコーダの取り付け工程を示す図。
【図７】本実施形態に係るエンコーダの取り付け工程を示す図。
【図８】本実施形態に係るエンコーダの取り付け工程を示す図。
【図９】本実施形態に係るエンコーダの他の取り付け工程を示す図。
【図１０】本実施形態に係るエンコーダの他の取り付け工程を示す図。
【図１１】本実施形態に係るエンコーダの他の取り付け工程を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本実施形態に係るエンコーダＥＣを有するモータ装置ＭＴＲの構成を示す断面図である。
図１に示すように、エンコーダＥＣは、例えばモータ装置ＭＴＲ（測定対象）の回転軸４０などの回転体の回転数や回転角度、回転位置などの回転情報を検出する装置である。モータ装置ＭＴＲは、駆動機構４３によって回転駆動される回転軸４０と、当該回転軸４０を支持する非回転部分としての筐体４１とを有している。
【００１２】
本実施形態に係るエンコーダＥＣは、光反射パターンに光を照射して反射光を検出すると共に、磁気パターンによって発生する磁気の変化を検出することで、回転軸４０の回転情報を検出できるようになっている。本実施形態のエンコーダＥＣは、回転部Ｒ、本体部Ｄ及びベアリング部６０を有している。図２は、回転部Ｒ、本体部Ｄ及びモータ装置ＭＴＲの平面視での構成を示す図である。以下、図１及び図２を参照して、エンコーダＥＣの構成を説明する。
【００１３】
なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。具体的には、モータ装置ＭＴＲの回転軸４０の軸方向をＺ軸方向、回転軸４０の軸方向に直交する平面上の所定方向をＸ軸方向、当該平面上においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。例えば、回転軸４０の回転方向はθＺ方向である。
【００１４】
回転部Ｒは、例えば固定部材５０（例えば、ネジなど）を用いてモータ装置ＭＴＲの回転軸４０に固定されており、回転軸４０と一体的に回転させる部分である。回転部Ｒは、円盤部材１０及び磁石部材２０を有している。回転部Ｒは、ネジなどの不図示の固定機構によって回転軸４０に一体的に固定されている。
【００１５】
円盤部材１０は、回転軸４０に直接取り付けられる部分である。円盤部材１０は、Ｚ方向視での中心が回転軸４０のＺ方向視での中心に一致するように回転軸４０に取り付けられている。円盤部材１０は、回転軸４０の回転に伴ってθＺ方向に回転するようになっている。円盤部材１０は、例えばＳＵＳなどの剛性の高い材料で構成されており、耐変形性などに優れている。円盤部材１０の構成材料として、他の材料を用いても構わない。
【００１６】
円盤部材１０は、取付部１１及びパターン形成部１２を有している。取付部１１は、例えば円盤部材１０の下面１０ｂ側に突出して設けられている。取付部１１には、平面視中央部に挿入穴１１ａが形成されている。挿入穴１１ａには、上記モータ装置ＭＴＲの回転軸４０が挿入されている。モータ装置ＭＴＲの回転軸４０は、挿入穴１１ａに挿入された状態で、上記の不図示の固定機構などによって固定されている。
【００１７】
パターン形成部１２は、取付部１１の周囲に設けられる円板状の部分である。パターン形成部１２には、光反射パターン１２ａが形成されている。光反射パターン１２ａは、円盤部材１０の上面１０ａのうち、円盤部材１０の外周に沿った円環状の領域に形成されている。光反射パターン１２ａは、例えば所定の波長の光を反射する光反射部材を用いて形成されている。
【００１８】
磁石部材２０は、円環状に形成された永久磁石である。磁石部材２０は、円盤部材１０の上面１０ａに例えば不図示の接着剤などを介して固定されている。磁石部材２０のＺ方向視での中心位置は、回転軸４０及び円盤部材１０のＺ方向視での中心位置に一致している。磁石部材２０には、所定の磁気パターン２０ａが形成されている。
【００１９】
磁石部材２０の磁気パターン２０ａとして、例えば図２に示すように、Ｚ方向視で磁石部材２０の半分の領域（例えば図２の−Ｘ側）について、外周側の領域はＮ極に着磁され、内周側の領域はＳ極に着磁されていると共に、磁石部材２０の他の半分の領域（例えば図２の＋Ｘ側）については、外周側の領域はＳ極に着磁され、内周側の領域はＮ極に着磁されているような構成が挙げられる。勿論、磁気パターン２０ａとして他の形態を採用しても構わない。
【００２０】
本体部Ｄは、モータ装置ＭＴＲの非回転部分である筐体４１に固定されている。本体部Ｄは、検出基板３０、第１円筒部材（第１部分）３３、第２円筒部材（第２部分）３４及び制御部ＣＯＮＴを有している。
【００２１】
制御部ＣＯＮＴは、光センサ３１からの出力に基づいて回転軸４０の回転情報を求めると共に、磁気センサ３２からの出力に基づいて回転軸４０の回転情報を求める処理を行う。この回転情報としては、例えば回転軸４０の回転数、回転方向、回転角度、や回転位置などの情報が含まれる。
【００２２】
検出基板３０は、例えば平面視円形に形成された板状の基材３０ａと、光センサ（検出部）３１及び磁気センサ（検出部）３２とを有している。基材３０ａは、例えば３つの固定部材５１によって第１円筒部材３３、第２円筒部材３４及びモータ装置ＭＴＲに固定されている。基材３０ａがモータ装置ＭＴＲに固定されているため、回転軸４０が回転しても、基材３０ａとモータ装置ＭＴＲとの間の相対位置は変化しないようになっている。固定部材５１としては、例えばネジなどが用いられる。固定部材５１は、基材３０ａ、第２円筒部材３４及び第１円筒部材３３を貫通してモータ装置ＭＴＲの＋Ｚ側の面にくい込むように取り付けられている。
【００２３】
光センサ３１は、例えばＺ方向視で光反射パターン１２ａ（光学パターン）に重なる位置に配置されている。光センサ３１は、不図示の発光部及び受光部を有している。光センサ３１は、基材３０ａの例えば−Ｚ側の面に取り付けられている。光センサ３１は、光反射パターン１２ａへ向けて発光部から光を射出し、受光部において反射光を読み取ることで光反射パターン１２ａを検出する部分である。検出結果は、電気信号として制御部ＣＯＮＴに送信されるようになっている。
【００２４】
磁気センサ３２は、例えばＺ方向視で基材３０ａの中央部に２つ設けられている。２つの磁気センサ３２は、それぞれバイアス磁石（不図示）及び磁気抵抗素子（不図示）を有している。磁気センサ３２は、例えばθＺ方向に９０°ずれる位置に配置されている。
【００２５】
バイアス磁石は、磁石部材２０の磁場との間で合成磁場を形成する。バイアス磁石を構成する材料として、例えばサマリウム・コバルトなどの磁力の大きい希土類磁石などが挙げられる。バイアス磁石は、磁気抵抗素子に接触せず、また、当該磁気抵抗素子に隣接しない位置に配置されている。
【００２６】
磁気抵抗素子は、例えば金属配線などによって形成された直交する２つの繰り返しパターンを有している。磁気抵抗素子は、磁場の方向が当該繰り返しパターンに流れる電流の方向の垂直方向に近くなると電気抵抗が低下するようになっている。磁気抵抗素子は、この電気抵抗の低下を利用して磁場の方向を電気信号に変換するようになっている。磁気抵抗素子は、磁石部材２０の磁場及びバイアス磁石の磁場による合成磁場を検出するようになっている。検出結果は、電気信号として制御部ＣＯＮＴに送信されるようになっている。
【００２７】
第１円筒部材３３は、モータ装置ＭＴＲの筐体４１に取り付けられる部分である。第１円筒部材３３は、回転部Ｒを囲うように形成されている。第１円筒部材３３の内壁は、少なくともエンコーダＥＣをモータ装置ＭＴＲの回転軸４０に取り付けた状態においては、回転部Ｒに接触しないように形成されている。第１円筒部材３３は、例えば固定部材５２によって筐体４１の固定面４１ａに固定されている。
【００２８】
第２円筒部材３４は、検出基板３０を支持する支持部材である。第２円筒部材３４は、例えば第１円筒部材３３にＺ方向に重なるように配置されている。第２円筒部材３４は、回転部Ｒを囲うように形成されている。第２円筒部材の外径、内径及び高さ（Ｚ方向の寸法）は、例えば第１円筒部材３３の外径、内径及び高さとそれぞれ等しい寸法に形成されている。第２円筒部材３４の内壁は、少なくとも、エンコーダＥＣをモータ装置ＭＴＲの回転軸４０に取り付けた状態においては、回転部Ｒには接触しないように形成されている。第１円筒部材３３の＋Ｚ側の端面３３ｓは、第２円筒部材３４の−Ｚ側の端面３４ｓに接触するように構成されている。
【００２９】
図３は、第１円筒部材３３及び第２円筒部材３４の構成を示す分解斜視図である。図４は、第一円筒部材３３、ベアリング部６０及び回転軸４０の位置関係を示す図である。
図３に示すように、第１円筒部材３３の端面３３ｓには凸部３３ａが形成されている。凸部３３ａは、例えば端面３３ｓのうちＸ方向の両端に１つずつ形成されている。一方、図４に示すように、第２円筒部材３４の端面３４ｓには、凹部３４ａが形成されている。凹部３４ａは、上記凸部３３ａとの間でＺ方向において重なる位置に形成されている。第１円筒部材３３の端面３３ｓと第２円筒部材３４の端面３４ｓとが接触した状態において、第１円筒部材３３の凸部３３ａが第２円筒部材３４の凹部３４ａに嵌まった状態となる。このため、第１円筒部材３３と第２円筒部材３４とが凸部３３ａ及び凹部３４ａの間で係止されることになる。
【００３０】
第１円筒部材３３の端面３３ｓには、例えば３箇所に固定用貫通部３３ｂが形成されている。一方、第２円筒部材３４の端面３４ｓには、例えば３箇所に固定用貫通部３４ｂが形成されている。固定用貫通部３３ｂ及び固定用貫通部３４ｂは、第１円筒部材３３と第２円筒部材３４とを重ねた状態で連通される位置にそれぞれ形成されている。固定用貫通部３３ｂ及び固定用貫通部３４ｂには、上記の固定部材５１が挿入される。
【００３１】
第１円筒部材３３の端面３３ｓには、上記の固定用貫通部３３ｂとは別に、固定用貫通部３３ｃが形成されている。固定用貫通部３３ｃは、例えば円筒の中心を挟んだ２箇所に配置されている。なお、当該固定用貫通部３３ｃは、第１円筒部材３３にのみ形成されている。固定用貫通部３３ｃには、例えば上記の固定部材５２が挿入される。
【００３２】
図１、図２及び図４に示すように、ベアリング部６０は、回転軸４０を回転可能に支持する。ベアリング部６０としては、例えば滑り軸受や転がり軸受などを用いることができる。
【００３３】
ベアリング部６０は、Ｚ方向について筐体４１と回転部Ｒとの間に配置されている。また、ベアリング部６０は、筐体４１の固定面４１ａ上に設けられており、回転部Ｒとの間に隙間を空けて配置されている。したがって、ベアリング部６０は、筐体４１とは接触しているが、回転部Ｒとは非接触となっている。また、ベアリング部６０は、回転軸４０の径方向について当該回転軸４０と第一円筒部材３３との間に配置されている。
【００３４】
ベアリング部６０は、外形が円環状に形成されている。ベアリング部６０は、円筒面である外周面６０ａ及び内周面６０ｂを有している。外周面６０ａの径は、第一円筒部材３３の内周面３３ｅの径とほぼ等しくなっている。このため、外周面６０ａは、第一円筒部材３３の内周面３３ｅに接している。すなわち、外周面６０ａは、一周に亘って、内周面３３ｅに当接された状態となっている。
【００３５】
内周面６０ｂの径は、回転軸４０の外周面４０ａの径とほぼ等しくなっている。このため、内周面６０ｂは、回転軸４０の外周面４０ａに接している。すなわち、内周面６０ｂは、一周に亘って、外周面４０ａに当接された状態となっている。
【００３６】
このように、ベアリング部６０は、外周面６０ａが第一円筒部材３３の内周面３３ｅに当接されており、内周面６０ｂが回転軸４０の外周面４０ａに当接されている。また、ベアリング部６０は、回転軸４０と第一円筒部材３３との間に形成される隙間を埋めるように配置されている。このため、筐体４１から回転軸４０を伝わる流体のグリスや塵などは、ベアリング部６０によって回転部Ｒ側への流れが規制されるようになっている。
【００３７】
また、回転軸４０の径方向における移動は、ベアリング部６０と、当該ベアリング部材６０に当接する第一円筒部材３３とによって規制された状態となっている。このようにベアリング部６０は、回転軸４０を回転可能に支持すると共に、回転軸４０の径方向の位置を規制する。
【００３８】
次に、上記のように構成されたエンコーダＥＣをモータ装置ＭＴＲに取り付ける工程を説明する。
まず、図５に示すように、第一円筒部材３３の内部にベアリング部６０を装着させる。ベアリング部６０の外周面６０ａと第一円筒部材３３の内周面３３ｅとが一周に亘って接触するように、ベアリング部６０を第一円筒部材３３の内部に挿入し、ベアリング部６０と第一円筒部材３３とを一体化する。
【００３９】
その後、一体化されたベアリング部６０及び第一円筒部材３３を筐体４１の固定面４１ａに配置させる。このとき、ベアリング部６０の内周面６０ｂと回転軸４０の外周面４０ａとが一周に亘って接触するように、ベアリング部６０の内部に回転軸４０を挿入する。これにより、筐体４１に対してベアリング部６０及び第一円筒部材３３が取り付けられる（ベアリング部取り付け工程）。
【００４０】
当該ベアリング部取り付け工程では、例えば先にベアリング部６０を回転軸４０に嵌めた状態とし、その後、当該ベアリング部６０に第１円筒部材３３を嵌めるようにしても構わない。また、例えば第１円筒部材３３を先に固定面４１ａ上に配置させてから、回転軸４０と第一円筒部材３３との間にベアリング部６０を配置させるようにしても構わない。
【００４１】
ベアリング部取り付け工程においては、ベアリング部６０が回転軸４０に支持された状態となる。この状態で、第１円筒部材３３の内周面３３ｅとベアリング部６０の外周面６０ａとが一周に亘って当接することにより、固定面４１ａ上における第１円筒部材３３の位置が規制される。
【００４２】
このように、ベアリング部６０の外周面６０ａは、第１円筒部材３３の位置を規制する位置規制面として用いられる。ベアリング部６０は、内周面６０ｂにおいて回転軸４０に支持されるため、位置規制面である外周面６０ａによって規制される第１円筒部材３３の位置は、回転軸４０を基準とした位置となる。
【００４３】
また、第１円筒部材３３の内周面３３ｅは、例えば一周に亘って、ベアリング部６０の位置規制面である外周面６０ａに当接される当接部として用いられる。本実施形態において、第１円筒部材３３は、例えば当該第１円筒部材３３の中心軸と回転軸４０の中心軸とがほぼ一致する位置に配置されることになる。
【００４４】
第１円筒部材３３の位置決めを行った後、第１円筒部材３３の固定を行う（本体部固定工程）。例えば図６に示すように、第１円筒部材３３の端面３３ｓのうち２箇所に設けられた固定用貫通部３３ｃに固定部材５２を挿入し、第１円筒部材３３と筐体４１とを固定させる。
【００４５】
第１円筒部材３３の固定を行った後、回転軸４０に回転部Ｒを固定させる（回転部固定工程）。回転部固定工程では、例えば図７に示すように、回転軸４０が円盤部材１０の挿入穴１１ａに挿入されるように円盤部材１０を回転軸４０に取り付け、固定部材５０を用いて円盤部材１０と回転軸４０とを固定する。
【００４６】
回転部Ｒを固定させた後、検出基板３０を第１円筒部材３３に取り付ける（検出部固定工程）。図８に示すように、例えば予め検出基板３０と第２円筒部材３４とを一体化させた状態としておく。この場合、検出基板３０を第２円筒部材３４に固定させておいても構わない。また、検出基板３０の固定用貫通部３０ｂと第２円筒部材３４の固定用貫通部３４ｂとを固定部材５１によって貫通させた状態とし、検出基板３０と第２円筒部材３４との間を固定させずに位置決めが行われた状態としても構わない。
【００４７】
検出部固定工程では、図８に示すように、検出基板３０と第２円筒部材３４とが一体化した状態で、第２円筒部材３４が第１円筒部材３３に取り付けられる。このとき、第２円筒部材３４の凹部３４ａに第１円筒部材３３の凸部３３ａを嵌め込むことで第１円筒部材３３と第２円筒部材３４との間の位置決めを行うことができる。第２円筒部材３４を第１円筒部材３３に取り付けた後、固定部材５１によって検出基板３０及び第２円筒部材３４が第１円筒部材３３に固定されると共に、これら検出基板３０、第２円筒部材３４、第１円筒部材３３が筐体４１に固定される。
以上の各工程を経て、エンコーダＥＣがモータ装置ＭＴＲに容易に高精度で取り付けられる。
【００４８】
次に、モータ装置ＭＴＲに取り付けられたエンコーダＥＣの動作を説明する。
モータ装置ＭＴＲの回転軸４０が回転すると、当該回転軸４０に固定された回転部Ｒが回転軸４０と一体的に回転する。本体部Ｄについては、回転軸４０には接続ないしは接触されていないため、回転せずに静止した状態を維持する。
【００４９】
回転部Ｒが回転すると、当該回転部Ｒに形成された光反射パターン１２ａが回転方向に移動する。光センサ３１は、移動する光反射パターン１２ａへ光を射出し、反射光を読み取ることで光反射パターン１２ａに基づく回転情報（例、回転角度）を検出する。
【００５０】
また、回転部Ｒが回転すると、当該回転部Ｒに接着された磁石部材２０も回転する。磁石部材２０が回転すると、当該磁石部材２０の磁気パターン２０ａによって形成される磁場とバイアス磁石によって形成される磁場との合成磁場が周期的に変化する。磁気センサ３２は、当該合成磁場の変化を検出することにより、磁石部材２０（回転軸）に基づく回転情報（例、多回転情報）を検出する。
【００５１】
以上のように、本実施形態に係るエンコーダＥＣは、光反射パターン１２ａ及び磁気パターン２０ａを有し、モータ装置ＭＴＲの回転軸４０に固定される回転部Ｒと、光反射パターン１２ａ及び磁気パターン２０ａを検出する光センサ３１及び磁気センサ３２と、回転軸４０を基準とした外周面６０ａ（位置規制面）を有し、回転軸４０を回転可能に保持するベアリング部６０と、外周面６０ａ（位置規制面）に当接させた内周面３３ｅ（当接部）が設けられた第一円筒部材３３（本体部）とを有する構成となっているので、エンコーダＥＣの取り付けの際にはベアリング部６０を用いて回転部Ｒと本体部Ｄとの間の位置決めが可能になる。これにより、短時間で所期の検出精度が得られるように取り付けが可能なエンコーダＥＣを提供することができる。
【００５２】
また、上記構成において、ベアリング部６０が設けられているため、回転軸４０を安定して回転させることができると共に、モータ装置ＭＴＲから流体のグリスや塵が回転部Ｒに流れるのを防ぐことができる。このため、ベアリング部６０一部品によって、回転部Ｒ及び本体部Ｄの位置決めと、回転軸４０の安定回転と、グリスの影響の低減と、を図ることができる。これにより、本実施形態に係るエンコーダＥＣは、部品コストを低減することができる。
【００５３】
また、本実施形態に係るエンコーダＥＣの取り付け方法は、光反射パターン１２ａ及び磁気パターン２０ａを有する回転部Ｒを、モータ装置ＭＴＲの回転軸４０に固定する回転部固定工程と、回転軸４０を回転可能に保持するベアリング部６０をモータ装置ＭＴＲの筐体４１に固定される本体部Ｄに取り付けるベアリング部取り付け工程と、回転軸４０を基準にベアリング部６０を用いて位置決めさせつつ、モータ装置ＭＴＲに本体部Ｄを固定する本体部固定工程と、光反射パターン１２ａ及び磁気パターン２０ａを検出する光センサ３１及び磁気センサ３２を本体部Ｄに固定する検出部固定工程とを含むこととしたので、エンコーダＥＣの取り付けの過程では、ベアリング部６０により回転部Ｒと本体部Ｄとの間の位置決めが行われることになる。このため、回転部Ｒと本体部Ｄとを位置決めするために用いる信号調整などを行わなくても済むことになる。このため、本実施形態に係るエンコーダＥＣは、回転部Ｒと本体部Ｄとを位置決めするために用いる信号調整などを行わなくても済むことになる。これにより、本実施形態に係るエンコーダＥＣは、効率的なメンテナンスが可能となる。
【００５４】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態では、本体部Ｄが２つの円筒部材（第１円筒部材３３及び第２円筒部材３４）を有する構成としたが、これに限られることは無く、例えば１つの円筒部材のみを有する構成であっても構わない。例えば、図９に示すように、検出基板固定工程において、検出基板３０を第１円筒部材３３に直接固定させるようにしても構わない。検出基板固定工程を行う前は、上記実施形態と同一の工程を行うようにする。
【００５５】
例えば、第１円筒部材３３に形成される凸部３３ａに対応するように、検出基板３０の基材３０ａに凹部３０ｃを形成しておくようにする。検出基板固定工程においては、検出基板３０の凹部３９ｃに凸部３３ａを嵌め込むように検出基板３０と第１円筒部材３３との間で位置決めを行い、その後、固定部材５１を用いて検出基板３０と第１円筒部材３３とを固定させれば良い。このような構成によれば、本実施形態に係るエンコーダＥＣは、検出基板３０を交換する際、第１円筒部材３３を固定させた状態で検出基板３０のみについて取り外し、取り付けを行うことができるため、効率的なメンテナンスを行うことができる。
【００５６】
また、上記説明においては、第１円筒部材３３と第２円筒部材３４（又は検出基板３０）とを位置決めするための構成として、例えば第１円筒部材３３形成された凸部３３ａを、第２円筒部材３４に形成された凹部３４ａ（又は検出基板３０に形成された凹部３０ｃ）に嵌め込むことで第１円筒部材３３と第２円筒部材３４とを係止させる構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば第１円筒部材３３に凹部を形成し、第２円筒部材３４（又は検出基板３０）に凸部を形成しても構わない。
【００５７】
また、図１０に示すように、例えば第１円筒部材３３が、円周方向に沿った環状の係合部３３ｆを有する構成としても構わない。この係合部３３ｆの外周面は、例えば第２円筒部材３４の内周面と等しい径を有するように形成しておく。これにより、本実施形態に係るエンコーダＥＣは、第１円筒部材３３と第２円筒部材３４との間を径方向において位置決めすることができる。
【００５８】
なお、円周方向の位置決めについては、例えば第２円筒部材３４に固定部材５１を挿入し、第２円筒部材３４の端面３４ｓから固定部材５１を突出させた状態とする。例えば第２円筒部材３４を円周方向に回転させながら第１円筒部材３３に嵌め込むと、固定部材５１が第１円筒部材３３の固定用貫通部３３ｂに挿入されることになる。このように、本実施形態に係るエンコーダＥＣは、回転方向の位置決めも容易に行うことができる。
【００５９】
また、図１１に示すように、本実施形態に係るエンコーダＥＣは、位置決め部を第２円筒部材３４に設ける構成であっても構わない。図１１に示すように、第２円筒部材３４の内周面に沿った位置に環状の係合部３４ｆが設けられている。係合部３４ｆの外周面は、第１円筒部材３３の内周面３３ｅとほぼ同一の径を有するように形成されている。この場合であっても、第１円筒部材３３と第２円筒部材３４との間で容易に位置決めを行うことができる。第２円筒部材３４に係合部３４ｆを設ける場合には、係合部３４ｆの−Ｚ側端部がベアリング部６０を圧迫しないように、当該係合部３４ｆのＺ方向の寸法を設定しておく。
【００６０】
なお、係合部３３ｆの構成としては、第２円筒部材３４の内周面に当接して位置決めが可能であれば、上記のような環状の構成に限られず、他の構成であっても構わない。例えば、第１円筒部材３３の内周面３３ｅに沿って間隔を空けて配置される構成であっても構わない。係合部３４ｆの構成についても、同様の説明が可能である。また、本実施形態に係るエンコーダＥＣやモータ装置ＭＴＲは、例えば、ベアリング部６０と第１円筒部材３３との間の隙間、又はベアリング部６０と回転軸４０との間の隙間などを、ゴム系やシリコン系の弾性型接着剤を用いて密閉することができる。この密閉により、本実施形態に係るエンコーダＥＣやモータ装置ＭＴＲは、流体のグリスや塵が回転部Ｒ側などに進入するのを低減できるし、回転軸４０による振動を低減することができる。
【符号の説明】
【００６１】
ＥＣ…エンコーダ ＭＴＲ…モータ装置 Ｒ…回転部 Ｄ…本体部 １０…円盤部材 ３０…検出基板 ３３…第１円筒部材 ３３ｓ…端面 ３３ａ…凸部 ３３ｂ…固定用貫通部 ３３ｃ…固定用貫通部 ３３ｅ…内周面 ３３ｆ…係合部 ３４…第２円筒部材 ４０…回転軸 ６０…ベアリング部 ６０ａ…外周面 ６０ｂ…内周面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンを有し、測定対象の回転子に固定される回転部と、
前記パターンを検出する検出部と、
前記回転子を基準とした位置規制面を有し、前記回転子を回転可能に保持するベアリング部と、
前記位置規制面に当接させた当接部が設けられた本体部と
を備えるエンコーダ。
【請求項２】
前記本体部は、前記測定対象の非回転部分に固定される第１部分と、前記第１部分と分離可能に接続された第２部分と、を有する
請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
前記第１部分又は前記第２部分に設けられ、前記本体部と前記検出部とを位置決めさせる位置決め部を備える
請求項２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
前記ベアリング部は、前記第１部分に保持されている
請求項３に記載のエンコーダ。
【請求項５】
前記検出部は、前記第２部分に固定されている
請求項４に記載のエンコーダ。
【請求項６】
前記第１部分及び第２部分のうち一方には、前記位置決め部として凹部が形成されており、
前記第１部分及び前記第２部分のうち他方には、前記位置決め部として前記凹部に対応する凸部が形成されており、
前記第１部分及び前記第２部分は、前記凹部に前記凸部が挿入された状態で接合されている
請求項３から請求項５のいずれか一項に記載のエンコーダ。
【請求項７】
パターンを有する回転部を、測定対象の回転子に固定する回転部固定工程と、
前記回転子を回転可能に保持するベアリング部を前記測定対象の非回転部分に固定される本体部に取り付けるベアリング部取り付け工程と、
前記回転子を基準に前記ベアリング部を用いて位置決めさせつつ、前記測定対象に前記本体部を固定する本体部固定工程と、
前記パターンを検出する検出部を前記本体部に固定する検出部固定工程と
を含むエンコーダの取り付け方法。
【請求項８】
前記ベアリング部取り付け工程は、前記ベアリング部の位置規制面を前記本体部に設けられた当接部に当接させることを含む
請求項７に記載のエンコーダの取り付け方法。
【請求項９】
前記本体部固定工程は、前記ベアリング部と一体的に設けられた前記本体部に前記回転子を挿入させることを含む
請求項７又は請求項８に記載のエンコーダの取り付け方法。
【請求項１０】
前記本体部は、前記測定対象の非回転部分に固定される第１部分と、前記第１部分と分離可能に接続された第２部分と、を有し、
前記本体部固定工程は、前記第１部分及び前記第２部分のうち一方に形成された凹部に、前記第１部分及び前記第２部分のうち他方に形成され前記凹部に対応する凸部を挿入することを含む
請求項７から請求項９のいずれか一項に記載のエンコーダの取り付け方法。
【請求項１１】
回転子と、
前記回転子を回転させる駆動部と、
前記回転子に固定され、前記回転子の位置情報を検出するエンコーダと、を備え、
前記エンコーダとして、請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載のエンコーダが用いられている
モータ装置。
【請求項１】
パターンを有し、測定対象の回転子に固定される回転部と、
前記パターンを検出する検出部と、
前記回転子を基準とした位置規制面を有し、前記回転子を回転可能に保持するベアリング部と、
前記位置規制面に当接させた当接部が設けられた本体部と
を備えるエンコーダ。
【請求項２】
前記本体部は、前記測定対象の非回転部分に固定される第１部分と、前記第１部分と分離可能に接続された第２部分と、を有する
請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
前記第１部分又は前記第２部分に設けられ、前記本体部と前記検出部とを位置決めさせる位置決め部を備える
請求項２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
前記ベアリング部は、前記第１部分に保持されている
請求項３に記載のエンコーダ。
【請求項５】
前記検出部は、前記第２部分に固定されている
請求項４に記載のエンコーダ。
【請求項６】
前記第１部分及び第２部分のうち一方には、前記位置決め部として凹部が形成されており、
前記第１部分及び前記第２部分のうち他方には、前記位置決め部として前記凹部に対応する凸部が形成されており、
前記第１部分及び前記第２部分は、前記凹部に前記凸部が挿入された状態で接合されている
請求項３から請求項５のいずれか一項に記載のエンコーダ。
【請求項７】
パターンを有する回転部を、測定対象の回転子に固定する回転部固定工程と、
前記回転子を回転可能に保持するベアリング部を前記測定対象の非回転部分に固定される本体部に取り付けるベアリング部取り付け工程と、
前記回転子を基準に前記ベアリング部を用いて位置決めさせつつ、前記測定対象に前記本体部を固定する本体部固定工程と、
前記パターンを検出する検出部を前記本体部に固定する検出部固定工程と
を含むエンコーダの取り付け方法。
【請求項８】
前記ベアリング部取り付け工程は、前記ベアリング部の位置規制面を前記本体部に設けられた当接部に当接させることを含む
請求項７に記載のエンコーダの取り付け方法。
【請求項９】
前記本体部固定工程は、前記ベアリング部と一体的に設けられた前記本体部に前記回転子を挿入させることを含む
請求項７又は請求項８に記載のエンコーダの取り付け方法。
【請求項１０】
前記本体部は、前記測定対象の非回転部分に固定される第１部分と、前記第１部分と分離可能に接続された第２部分と、を有し、
前記本体部固定工程は、前記第１部分及び前記第２部分のうち一方に形成された凹部に、前記第１部分及び前記第２部分のうち他方に形成され前記凹部に対応する凸部を挿入することを含む
請求項７から請求項９のいずれか一項に記載のエンコーダの取り付け方法。
【請求項１１】
回転子と、
前記回転子を回転させる駆動部と、
前記回転子に固定され、前記回転子の位置情報を検出するエンコーダと、を備え、
前記エンコーダとして、請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載のエンコーダが用いられている
モータ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−１９７７８（Ｐ２０１３−１９７７８Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５３６５６（Ｐ２０１１−１５３６５６）
【出願日】平成２３年７月１２日（２０１１．７．１２）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１２日（２０１１．７．１２）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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