CN116940806A - 绝对编码器 - Google Patents

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Abstract

即使位于磁铁附近的构件由磁性材料形成，也抑制磁铁的旋转角度的检测精度的降低。绝对编码器(2)具备：第一副轴齿轮(40)，基于主轴(1a)的旋转而旋转；轴承部(43)，将第一副轴齿轮(40)支承为可绕轴线A旋转；支承轴(42)，支承轴承部(43)；和间隔件(46)，设于第一副轴齿轮(40)与轴承部(43)之间。间隔件(46)的至少一部分由磁性材料形成，间隔件(46)形成为在与轴线A交叉的方向扩展。

Description

绝对编码器
技术领域
本发明涉及一种绝对编码器，尤其涉及副轴部的结构。
背景技术
以往，作为用于在各种控制机械装置中检测可动元件的位置、角度的旋转编码器，已知一种检测绝对的位置或角度的绝对式的绝对编码器(以下，称为“绝对编码器”)。
绝对编码器中具有基于副轴的旋转角度来测量主轴的旋转量的编码器。这种绝对编码器基于磁铁的磁场的变化来检测磁铁的旋转角度，并检测副轴的旋转角度，其中，该磁铁装配在被轴承支承的副轴或装配于该副轴的齿轮等旋转体的顶端。磁铁的旋转角度通过设置在磁铁对向的角度传感器来检测(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-24572号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在这种检测磁铁的旋转角度的绝对编码器中，在旋转轴旋转时，角度传感器所感测的磁铁的磁通周期性变化，基于旋转轴的规定旋转周期内的该磁通的变化来检测磁铁的旋转角度。因此，当规定旋转周期内的由角度传感器感测的磁通的变化出现差异时，无法准确地检测磁铁的旋转角度，也无法准确地检测旋转轴的旋转角度。例如，在配置于旋转轴附近的构件由磁性材料形成的情况下，该构件形成来自磁铁的磁通的磁路，有时会在由角度传感器感测的来自磁铁的磁通分布中产生紊乱。因该磁通分布的紊乱，规定旋转周期内的由角度传感器感测的磁通的变化出现差异，无法准确地检测磁铁的旋转角度。由此，有时会影响主轴的旋转量的检测精度。
如上所述，绝对编码器中具有由轴承支承着轴的编码器，在这种绝对编码器中，接近磁铁设置有轴承。在这种轴承中，从强度、耐久性等观点出发，存在由磁性材料这样的材料形成的轴承。如上所述，由磁性材料形成的轴承形成磁路，有时会在由角度传感器感测的来自磁铁的磁通分布中产生紊乱。因该磁通的紊乱，规定旋转周期内的由角度传感器感测的磁通的变化出现差异，无法准确地检测磁铁的旋转角度。因此，在这种绝对编码器中，为了提高检测精度，谋求一种即使支承轴的轴承等位于磁铁附近的构件由磁性材料形成，也能抑制磁铁的旋转角度的检测精度的降低的结构。
本发明是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于提供一种即使位于磁铁附近的构件由磁性材料形成，也能抑制磁铁的旋转角度的检测精度的降低的绝对编码器。
用于解决问题的方案
为了实现上述目的，本发明的绝对编码器的特征在于，所述绝对编码器具备：副轴齿轮，基于主轴的旋转而旋转；轴承部，将所述副轴齿轮支承为可绕轴线旋转；轴部，支承所述轴承部；和间隔件，设于所述副轴齿轮与所述轴承部之间，所述间隔件的至少一部分由磁性材料形成，所述间隔件形成为在与所述轴线交叉的方向扩展。
发明效果
根据本发明的绝对编码器，即使位于磁铁附近的构件由磁性材料形成，也能抑制磁铁的旋转角度的检测精度的降低。
附图说明
图1是概略地表示本发明的实施方式的绝对编码器的构成的立体图。
图2是在去掉屏蔽板的状态下概略地表示图1所示的绝对编码器的构成的立体图。
图3是在去掉壳体的状态下概略地表示图2所示的绝对编码器的构成的立体图。
图4是在去掉基板的状态下概略地表示图3所示的绝对编码器的构成的俯视图。
图5是从下表面侧观察图3所示的角度传感器支承基板的图。
图6是图4所示的绝对编码器的A-A剖视图。
图7是图4所示的绝对编码器的B-B剖视图。
图8是图4所示的绝对编码器的C-C剖视图。
图9是图4所示的绝对编码器的D-D剖视图。
图10是图9所示的绝对编码器的第一副轴齿轮及其附近的构件的剖视图。
图11是图10所示的间隔件的立体图。
图12是概略地表示图1所示的绝对编码器的功能的构成的框图。
图13是图9所示的绝对编码器的间隔件的变形例的立体图。
具体实施方式
本发明人们发现：在绝对编码器中，能通过获取随主轴旋转而减速旋转的旋转体的旋转角度来确定主轴经过多次的旋转(以下，也称为“多次旋转”)的旋转量(以下，也称为“主轴的旋转量”)。即，能通过将旋转体的旋转角度乘以减速比来确定主轴的旋转量。在此，能确定的主轴的旋转量的范围与减速比成比例地增加。例如，若减速比为50，则能确定主轴每旋转50圈的旋转量。
另一方面，所需的旋转体的分辨率与减速比成比例地减小。例如，若减速比为100，则在主轴每旋转1圈时旋转体所需的分辨率为360°/100＝3.6°，要求±1.8°的检测精度。另一方面，在减速比为50的情况下，主轴每旋转1圈时旋转体所需的分辨率为360°/50＝7.2°，要求±3.6°的检测精度。
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下所说明的实施方式、变形例中，对相同或等同的构成要素、构件标注相同的附图标记，适当省略重复的说明。此外，为了便于理解而适当放大、缩小地示出各附图中的构件的尺寸。此外，在各附图中，对于在实施方式进行说明方面不重要的构件的一部分省略表示。此外，在附图中，以省略齿部形状的方式表示齿轮。此外，虽然包括第一、第二等序数的术语用于说明各种各样的构成要素，但该术语仅以使一个构成要素区别于其他构成要素的目的而被使用，构成要素不受该术语限定。需要说明的是，本发明不受本实施方式限定。
图1是概略地表示本发明的实施方式的绝对编码器2的构成的立体图。图2是在去掉屏蔽板7的状态下概略地表示绝对编码器2的构成的立体图。在图2中，以透过绝对编码器2的壳体4和角度传感器支承基板5的方式示出。图3是在去掉壳体4的状态下概略地表示绝对编码器2的构成的立体图。在图3中，以透过绝对编码器2的角度传感器支承基板5的方式示出。图4是在去掉角度传感器支承基板5的状态下概略地表示绝对编码器2的构成的俯视图。图5是从下侧观察角度传感器支承基板5的图。图6是绝对编码器2的A-A剖视图。图7是绝对编码器2的B-B剖视图。图8是绝对编码器2的C-C剖视图。图9是绝对编码器2的D-D剖视图。图10是图9所示的绝对编码器2中的第一副轴齿轮40及其附近的构件的剖视图。
如图9、图10所示，本发明的实施方式的绝对编码器2具备：作为副轴齿轮的第一副轴齿轮40，基于主轴1a的旋转而旋转；轴承部43，将第一副轴齿轮40支承为可绕轴线A旋转；作为轴部的支承轴42，支承轴承部43；和间隔件46，设于第一副轴齿轮40与轴承部43之间。间隔件46的至少一部分由磁性材料形成，间隔件46形成为在与轴线A交叉的方向扩展。以下，对绝对编码器2的结构进行具体说明。
如图1至图9所示，本发明的实施方式的绝对编码器2具备第一副轴齿轮40、支承轴42、磁铁Mq以及角度传感器Sq，其中，第一副轴齿轮40具备第一蜗杆部11、第一蜗轮部21、第二蜗杆部22、以及第二蜗轮部41。第一蜗杆部11作为第一驱动齿轮，随着主轴1a的旋转而旋转。第一蜗轮部21作为第一从动齿轮，其中心轴与第一蜗杆部11的中心轴正交，第一蜗轮部21与第一蜗杆部11啮合。第二蜗杆部22作为第二驱动齿轮，设置在与第一蜗轮部21同轴上，随着第一蜗轮部21的旋转而旋转。第一副轴齿轮40的第二蜗轮部41作为第二从动齿轮，其中心轴与第一蜗轮部21的中心轴正交，所述第二蜗轮部41与第二蜗杆部22啮合。支承轴42将第一副轴齿轮40支承为可旋转。磁铁Mq作为永久磁铁，在第一副轴齿轮40中设置在支承轴42的轴线A上。角度传感器Sq设于能对磁铁Mq的磁通的变化进行检测的范围即磁铁Mq的附近，例如轴线A上或其附近，作为角度传感器，对与由磁铁Mq产生的磁通的变化对应的第一副轴齿轮40的旋转角度进行检测。
在本实施方式中，为了方便说明，基于XYZ正交坐标系对绝对编码器2进行说明。X轴方向与水平的左右方向对应，Y轴方向与水平的前后方向对应，Z轴方向与铅垂的上下方向对应。Y轴方向和Z轴方向分别与X轴方向正交。在本说明中，也将X轴方向称为左侧或右侧、将Y轴方向称为前侧或后侧、将Z轴方向称为上侧或下侧。在图1、图2所示的绝对编码器2的姿势下，X轴方向上的左侧为左侧，X轴方向上的右侧为右侧。此外，在图1、图2所示的绝对编码器2的姿势下，Y轴方向上的跟前侧为前侧，Y轴方向上的进深侧为后侧。此外，在图1、图2所示的绝对编码器2的姿势下，Z轴方向上的上侧为上侧，Z轴方向上的下侧为下侧。将在Z轴方向上从上侧观察的状态称为俯视、将在Y轴方向上从前侧观察的状态称为主视、将在X轴方向上从左侧观察的状态称为侧视。这样的方向的表记并非限制绝对编码器2的使用姿势，绝对编码器2能以任意姿势来使用。
如图1、图2所示，如前文所述，绝对编码器2是确定并输出马达1的主轴1a经多次旋转的旋转量的绝对式的编码器。在本发明的实施方式中，绝对编码器2设于马达1的Z轴方向的上侧的端部。在本发明的实施方式中，绝对编码器2在俯视下具有大致矩形状，在主视和侧视下具有在作为主轴1a的延伸方向的上下方向上薄的横长的矩形状。就是说，绝对编码器2具有在水平方向上比上下方向长的扁平的长方体形状。
绝对编码器2具备容纳内部结构的中空方筒状的壳体4。壳体4包括至少将马达1的主轴1a的一部分、主轴齿轮10、第一中间齿轮20、第二中间齿轮30、第一副轴齿轮40以及第二副轴齿轮50等包围的多个(例如四个)的外壁部4a，上侧的端部开盖。壳体4中，在开盖了的四个外壁部4a的上侧的端部固定有作为矩形的板状构件的、作为磁通屏蔽构件的屏蔽板7，该屏蔽板7由基板安装螺钉8a固定于壳体4和齿轮基座部3。
屏蔽板7是在轴线方向(Z轴方向)上设于角度传感器Sp、Sq、Sr与绝对编码器2的外部之间的板状构件。屏蔽板7为了防止由设于壳体4的内部的角度传感器Sp、Sq、Sr在绝对编码器2的外部产生的磁通导致的磁干扰，而由磁性体形成。
作为一个例子，马达1可以是步进马达或DC无刷马达。作为一个例子，马达1可以是被应用为通过波动齿轮装置等减速机构来驱动工业用等的机器人的驱动源的马达。马达1的主轴1a的上下方向的两侧从马达的壳体突出。绝对编码器2将马达1的主轴1a的旋转量作为数字信号输出。
马达1的形状在俯视下具有大致矩形状，在上下方向上也具有大致矩形状。就是说，马达1具有大致立方体形状。在俯视下构成马达1的外形的四个外壁部各自的长度例如为25mm，即马达1的外形在俯视下为25mm四边形。此外，设于马达1的绝对编码器2例如与马达1的外形形状相配合而为25mm见方。
在图1、图2中，角度传感器支承基板5设置为与壳体4和屏蔽板7一同覆盖绝对编码器2的内部。
如图5所示，角度传感器支承基板5在俯视下具有大致矩形状，是在上下方向上薄的板状的印刷电路板。此外，连接器6与角度传感器支承基板5连接，是用于连接绝对编码器2与外部装置(未图示)的构件。
如图2、图3、图4所示，绝对编码器2包括：主轴齿轮10，具有第一蜗杆部11(第一驱动齿轮)；和第一中间齿轮20，具有第一蜗轮部21(第一从动齿轮)、第二蜗杆部22(第二驱动齿轮)以及第三蜗杆部28(第三驱动齿轮)。此外，绝对编码器2包括：第二中间齿轮30，具有第三蜗轮部31(第三从动齿轮)和第一正齿轮部32(第四驱动齿轮)；第一副轴齿轮体，具有形成有第二蜗轮部41的第一副轴齿轮40(第二从动齿轮)和支承轴42(参照图9)；和第一副轴齿轮体，具有第二正齿轮部51(第三从动齿轮)。此外，绝对编码器2包括磁铁Mp、与磁铁Mp对应的角度传感器Sp、磁铁Mq、与磁铁Mq对应的角度传感器Sq、磁铁Mr、与磁铁Mr对应的角度传感器Sr以及微型计算机121。
如图4、图6所示，马达1的主轴1a是马达1的输出轴，并且是向绝对编码器2传递旋转力的输入轴。主轴齿轮10固定于马达1的主轴1a，与主轴1a一体地由马达1的轴承构件支承为可旋转。第一蜗杆部11以随着马达1的主轴1a的旋转而旋转的方式设于主轴齿轮10的外周。在主轴齿轮10中，第一蜗杆部11被设置为其中心轴与主轴1a的中心轴一致或大致一致。主轴齿轮10可以由树脂材料、金属材料等各种材料形成。主轴齿轮10例如由聚缩醛(Polyacetal)树脂形成。
如图3、图4所示，第一中间齿轮20是将主轴齿轮10的旋转传递至第一副轴齿轮40和第二中间齿轮30的齿轮部。第一中间齿轮20由轴23轴支撑于与基部3b大致平行地延伸的旋转轴线的周围。第一中间齿轮20是沿其旋转轴线的方向延伸的大致圆筒形状的构件。第一中间齿轮20包括第一蜗轮部21、第二蜗杆部22以及第三蜗杆部28，在内部形成有贯通孔，在该贯通孔插通有轴23。通过将该轴23插通于设于齿轮基座部3的基部3b的第一中间齿轮轴支撑部3g，来对第一中间齿轮20进行轴支撑。第一蜗轮部21、第二蜗杆部22以及第三蜗杆部28按这样的顺序配置于彼此远离的位置。第一中间齿轮20可以由树脂材料、金属材料等各种材料形成。第一中间齿轮20例如由聚缩醛树脂形成。
如图4、图7所示，第一蜗轮部21设于第一中间齿轮20的外周。第一蜗轮部21被设置为与第一蜗杆部11啮合，随着第一蜗杆部11的旋转而旋转。第一蜗轮部21与第一蜗杆部11的轴交角被设定为90°或大致90°。
对第一蜗轮部21的外径没有特别的限制，但在图示的例子中，第一蜗轮部21的外径被设定为比第一蜗杆部11的外径小，第一蜗轮部21的外径较小。由此，在绝对编码器2中，谋求了上下方向的尺寸的小型化。
第二蜗杆部22设于第一中间齿轮20的外周。第二蜗杆部22构成为随着第一蜗轮部21的旋转而旋转。第二蜗杆部22与第一副轴齿轮40的第二蜗轮部41啮合来使第一副轴齿轮40旋转。在第一中间齿轮20中，第二蜗杆部22被设置为其中心轴与第一蜗轮部21的中心轴一致或大致一致。
如图4、图8所示，第三蜗杆部28设于第一中间齿轮20的外周。第三蜗杆部28构成为随着第一蜗轮部21的旋转而旋转。第三蜗杆部28与第二中间齿轮30的第三蜗轮部31啮合而使第二中间齿轮30旋转。在第一中间齿轮20中，第三蜗杆部28被设置为其中心轴与第一蜗轮部21的中心轴一致或大致一致。
如图4、图9所示，第一副轴齿轮40随着主轴1a的旋转，被第一中间齿轮20减速而与磁铁Mq一体地旋转。第一副轴齿轮40被支承于支承轴42的轴承部43支承为可绕轴线A旋转。如图10所示，第一副轴齿轮40是沿轴线A延伸的圆筒状或大致圆筒状的构件。第一副轴齿轮40可以由树脂材料、金属材料等各种材料形成。第一副轴齿轮40例如由聚缩醛树脂形成。第一副轴齿轮40具备第二蜗轮部41、作为容纳部的轴承容纳部411、磁铁保持部412以及台阶部413。
第二蜗轮部41设于第一副轴齿轮40的外周，设置为与第二蜗杆部22啮合，并随着第二蜗杆部22的旋转而旋转。第二蜗轮部41与第二蜗杆部22的轴交角被设定为90°或大致90°。第二蜗轮部41的旋转轴线(轴线A)设为与第一蜗杆部11的旋转轴线平行或大致平行。
轴承容纳部411形成可容纳轴承部43的空间，轴承容纳部411所形成的该空间具有沿轴线A延伸的圆柱状或大致圆柱状的形状。轴承容纳部411中，轴线A方向的一侧，具体而言在图9、图10中的Z轴方向下侧开放。作为轴承容纳部411的内周面的内周部4111的径向(与轴线A垂直的方向、X轴方向、Y轴方向)的尺寸是能供轴承部43压入嵌合而嵌装那样的尺寸。需要说明的是，内周部4111是沿轴承容纳部411的轴线A延伸的部分，是圆筒面状或大致圆筒面状的部分。轴承容纳部411的轴线A方向(Z轴方向)的尺寸是能在轴线A方向上容纳轴承部43那样的尺寸。此外，轴承容纳部411中，在轴线A方向的另一侧，具体而言图9、图10中的Z轴方向上侧设有台阶部413，该台阶部413为以与X轴和Y轴平行或大致平行的轴线A为中心的环状的面。需要说明的是，第一副轴齿轮40例如在磁铁Mq的直径与轴承部43的直径相同或大致相同的情况下，也可以不具备台阶部413。
磁铁保持部412形成在第一副轴齿轮40中能容纳磁铁Mq的空间，磁铁保持部412所形成的该空间具有沿轴线A延伸的圆柱状或大致圆柱状的形状。磁铁保持部412所形成的空间与轴承容纳部411所形成的空间连通。磁铁保持部412设于比台阶部413靠轴线A方向的另一侧，具体而言图9、10中的Z轴方向上侧。磁铁保持部412形成为在其形成的空腔部分保持磁铁Mq。此外，第一副轴齿轮40中形成有贯通孔414，该贯通孔414在轴线A方向贯通第一副轴齿轮40而与磁铁保持部412连通。贯通孔414形成供装配于第一副轴齿轮40的磁铁Mq的磁通在角度传感器Sq侧穿过的空间。
支承轴42经由轴承部43将第一副轴齿轮40支承为可旋转。支承轴42从齿轮基座部3的基部3b垂直或大致垂直地突出。
轴承部43具有至少一个轴承，在绝对编码器2中，如图10所述，轴承部43具有第一轴承44和第二轴承45这两个滚动轴承。需要说明的是，轴承部43可以具有一个轴承，也可以具有三个以上的轴承。
第一轴承44具有内圈441、外圈442以及转动体443。内圈441是具有能嵌装于作为支承轴42的外周面的外周部421的内周部4411的环状的构件。需要说明的是，内周部4411是面向内圈441的内周侧的面。外圈442设于内圈441的外周侧。外圈442是与内圈441同轴或大致同轴且比内圈441大径的环状的构件。转动体443是在内圈441与外圈442之间配置多个的球状的构件。通过将内圈441压入支承轴42的外周部421，构成为第一轴承44被固定于支承轴42。通过将外圈442的圆筒部4422压入第一副轴齿轮40的轴承容纳部411的内周部4111，构成为第一轴承44被固定于第二副轴齿轮50。需要说明的是，圆筒部4422是面向外圈442的外周侧的面。第一轴承44构成为，在绝对编码器2中，外圈442的轴线A方向(Z轴方向)上侧的圆盘部4421如后续所述那样与间隔件46接触。需要说明的是，圆盘部4421是面向外圈442的上侧的面。如此一来，第一轴承44构成为在轴线A方向和径向上被高精度地固定于第一副轴齿轮40和支承轴42。
第二轴承45具有内圈451、外圈452以及转动体453。内圈451是具有能嵌装于支承轴42的外周部421的内周部4511的环状的构件。需要说明的是，内周部4511是面向内圈451的内周侧的面。外圈452设于内圈451的外周侧。外圈452是与内圈451同轴或大致同轴且比内圈451大径的环状的构件。转动体453是在内圈451与外圈452之间配置多个的球状的构件。通过将内圈451压入支承轴42的外周部421，构成为第二轴承45被固定于支承轴42。在第二轴承45中，外圈452的轴线A方向(Z轴方向)上侧的圆盘部4521构成为与第一轴承44的外圈442的下侧的圆盘部4423接触。需要说明的是，圆盘部4521是面向外圈452的上侧的面，圆盘部4423是面向第一轴承44的外圈442的下侧的面。此外，通过将外圈452的圆筒部4522压入第一副轴齿轮40的轴承容纳部411的内周部4111，构成为第二轴承45被固定于第二副轴齿轮50。需要说明的是，圆筒部4522是面向外圈442的外周侧的面。
如上所述，间隔件46的至少一部分由磁性材料形成，在绝对编码器2中，间隔件46的整体由磁性材料形成。形成间隔件46的磁性材料例如为碳素钢、马氏体类SUS(不锈钢：Steel Use Stainless)、铁氧体类SUS等。形成间隔件46的磁性材料也可以是其他磁性材料。
如上所述，间隔件46具有在与轴线A交叉的方向扩展，例如是板状的构件。具体而言，如图10、图11所示，间隔件46是大致圆盘状的构件。此外，间隔件46具有板状部47和环部48。板状部47是沿平面扩展的部分，具有一对表面(上表面47a和下表面47b)。一对上表面47a和下表面47b例如是彼此平行或大致平行的面。环部48是环状的部分，从板状部47的一对上表面47a和下表面47b一方突出。在图示的例子中，环部48从板状部47的下表面47b向下侧突出。
具体而言，如图10、图11所示，板状部47呈平板状，彼此背向的上表面47a和下表面47b在绝对编码器2中沿与轴线A正交的平面延伸，例如构成为与正交于轴线A的平面平行或大致平行地延伸。此外，板状部47呈圆盘状或大致圆盘状，作为面向外周侧的面的外周面47c呈圆筒面或大致圆筒面，在绝对编码器2中，构成为呈沿轴线A延伸的圆筒面或大致圆筒面。
具体而言，如图10、图11所示，环部48呈圆筒状或大致圆筒状。环部48具有：作为面向外周侧的面的外周面48a；作为面向内周侧的面的内周面48b；以及作为面向环部48的延伸方向的面的下端面48c。下端面48c将外周面48a与内周面48b在下侧的一端彼此连接。下端面48c沿板状部47的上表面47a延伸，例如与板状部47的上表面47a平行或大致平行地延伸。环部48的下端面48c为在绝对编码器2中与第一轴承44的外圈442的圆盘部4421接触，而不与第一轴承44的内圈441接触的大小。
如上所述，间隔件46的整体由磁性材料形成，板状部47与环部48为一体。就是说，板状部47和环部48是由相同的磁性件材料一体形成的间隔件46的一部分。
如图10、图11所示，板状部47的外周面47c与环部48的外周面48a在一个平面上，板状部47的外周面47c与环部48的外周面48a之间不形成台阶。需要说明的是，也可以是板状部47的外周面47c与环部48的外周面48a不在一个平面上，在板状部47的外周面47c与环部48的外周面48a之间形成台阶。在该情况下，板状部47的外周面47c可以位于比环部48的外周面48a靠内周侧，此外，板状部47的外周面47c也可以位于环部48的外周面48a外周侧。
通过环部48和板状部47，在间隔件46中形成有作为圆柱状或大致圆柱状的空间的凹部49。具体而言，凹部49是由环部48的内周面48b和板状部47的下表面47b划分出的空间，朝向下侧开放，环部48的下端面48c形成凹部49的开口。如上所述，环部48的下端面48c为在绝对编码器2中与第一轴承44的外圈442的圆盘部4421接触，不与第一轴承44的内圈441接触的大小，在绝对编码器2中，凹部49构成为在轴线A方向与内圈441对置。
此外，间隔件46能嵌装于轴承容纳部411。就是说，在轴承容纳部411中，形成为间隔件46的板状部47的外周面47c与环部48的外周面48a被按压于轴承容纳部411的内周部4111，而使间隔件46被固定于轴承容纳部411。在板状部47的外周面47c与环部48的外周面48a之间形成有台阶的情况下，在轴承容纳部411中，形成为间隔件46的板状部47的外周面47c或环部48的外周面48a被按压于轴承容纳部411的内周部4111，而使间隔件46被固定于轴承容纳部411。需要说明的是，间隔件46可以在与轴承容纳部411的内周部4111之间隔开间隙，从而能容纳于轴承容纳部411。
通过以如上方式构成，在绝对编码器2中，轴承部43所具有的多个轴承(第一轴承44和第二轴承45)被压入轴承容纳部411而被固定，由此，第一副轴齿轮40在轴线A方向和径向上相对于支承轴42被高精度地固定。
磁铁Mq是在第一副轴齿轮40的顶端侧(Z轴方向上侧)设于支承轴42的轴线A上的永久磁铁。磁铁Mq容纳于磁铁保持部412，而在径向与磁铁保持部412嵌合。磁铁保持部412也可以不形成为供磁铁Mq嵌合。磁铁Mq在绝对编码器2中保持于间隔件46的板状部47的上表面47a，在轴线A方向固定于第一副轴齿轮40。角度传感器Sq在绝对编码器2中与磁铁Mq同样地设置在轴线A上。角度传感器Sq对由磁铁Mq产生的磁通的变化进行检测。
在图4、图8中，第二中间齿轮30为随着主轴1a的旋转而旋转并将主轴1a的旋转减速地传向第二副轴齿轮50的圆盘状的齿轮部。第二中间齿轮30设于第二蜗杆部22与设于第二副轴齿轮50的第二正齿轮部51之间。第二正齿轮部51与第一正齿轮部32啮合。第二中间齿轮30具有：第三蜗轮部31，与第一中间齿轮20的第三蜗杆部28啮合；和第一正齿轮部32，驱动第二正齿轮部51。第二中间齿轮30例如由聚缩醛树脂形成。第二中间齿轮30为在俯视下为大致圆形的构件。第二中间齿轮30被轴支撑于齿轮基座部3的基部3b。
通过具备第二中间齿轮30，与之相应地，能将后述的第二副轴齿轮50配置于远离第三蜗杆部28的位置。因此，能使磁铁Mp、Mq之间的距离变长，从而减少相互的漏磁通的影响。此外，通过具备第二中间齿轮30，与之相应地，可设定减速比的范围扩宽，设计的自由度提高。
第三蜗轮部31设于第二中间齿轮30的外周，被设置为与第三蜗杆部28啮合，随着第三蜗杆部28的旋转而旋转。第一正齿轮部32设于第二中间齿轮30的外周，被设置为其中心轴与第三蜗轮部31的中心轴一致或大致一致。第一正齿轮部32被设置为与第二正齿轮部51啮合，随第三蜗轮部31的旋转而旋转。第三蜗轮部31和第一正齿轮部32的旋转轴线被设置为与第一蜗杆部11的旋转轴线平行或大致平行。
在图8中，第二副轴齿轮50为随着主轴1a的旋转而旋转并将主轴1a的旋转减速地传向磁铁Mr的、在俯视下为圆形的齿轮部。第二副轴齿轮50被轴支撑于从齿轮基座部3的基部3b起大致垂直地伸长的旋转轴线周围。第二副轴齿轮50包括第二正齿轮部51和保持磁铁Mr的磁铁保持部。
第二正齿轮部51设于第二副轴齿轮50的外周。第二正齿轮部51被设置为与第一正齿轮部32啮合，随着第三蜗轮部31的旋转而旋转。第二正齿轮部51的旋转轴线被设置为与第一正齿轮部32的旋转轴线平行或大致平行。第二副轴齿轮50可以由树脂材料、金属材料等各种材料形成。第二副轴齿轮50例如由聚缩醛树脂形成。
在此，将为了供第一蜗轮部21与第一蜗杆部11啮合而使第一蜗轮部21朝向第一蜗杆部11的方向设为第一啮合方向P1(图4的箭头P1方向)。同样，将为了供第二蜗杆部22与第二蜗轮部41啮合而使第二蜗杆部22朝向第二蜗轮部41的方向设为第二啮合方向P2(图4的箭头P2方向)。而且，将为了供第三蜗杆部28与第三蜗轮部31啮合而使第三蜗杆部28朝向第三蜗轮部31的方向设为第三啮合方向P3(图4的箭头P3方向)。在本实施方式中，第一啮合方向P1、第二啮合方向P2以及第三啮合方向P3均为沿水平面(XY平面)的方向。
磁铁Mp在主轴齿轮10的上表面以双方的中心轴一致或大致一致的方式固定。磁铁Mp通过保持架部16支承于设于主轴齿轮10的中心轴的磁铁支承部17。保持架部16由铝合金等非磁性体形成。保持架部16的内周面与磁铁Mp的外径、外周面的形状对应地形成为例如环状，以使保持架部16的内周面与磁铁Mp的径向上的外周面相接来保持该外周面。此外，磁铁支承部17的内周面与保持架部16的外径、外周面的形状对应地形成为例如环状，以使磁铁支承部17的内周面与保持架部16的外周面相接。磁铁Mp具有在与主轴齿轮10的旋转轴线垂直的方向上排列的两极磁极。角度传感器Sp为了感测主轴齿轮10的旋转角度，以其下表面隔着间隙与磁铁Mp的上表面在上下方向上对置的方式设于角度传感器支承基板5的下表面5a。
作为一个例子，角度传感器Sp固定于角度传感器支承基板5，该角度传感器支承基板5由配设于绝对编码器2的齿轮基座部3的基板支柱110支承。角度传感器Sp感测磁铁Mp的磁极，将感测信息输出至微型计算机121。微型计算机121基于被输入的与磁极有关的感测信息来确定磁铁Mp的旋转角度，由此，确定主轴齿轮10的旋转角度、即主轴1a的旋转角度。主轴1a的旋转角度的分辨率与角度传感器Sp的分辨率对应。如后所述，微型计算机121基于确定出的第一副轴齿轮40的旋转角度和确定出的主轴1a的旋转角度来确定主轴1a的旋转量并将其输出。作为一个例子，也可以是微型计算机121将马达1的主轴1a的旋转量作为数字信号输出。
角度传感器Sq感测第二蜗轮部41的旋转角度，即第一副轴齿轮40的旋转角度。磁铁Mq在第一副轴齿轮40的上表面以双方的中心轴一致或大致一致的方式固定。磁铁Mq具有在与第一副轴齿轮40的旋转轴线(轴线A)垂直的方向上排列的两极磁极。如图3所示，角度传感器Sq为了感测第一副轴齿轮40的旋转角度而被设置为其下表面隔着间隙与磁铁Mq的上表面在上下方向对置。
作为一个例子，角度传感器Sq在与固定角度传感器Sp的面同一面上固定于角度传感器支承基板5，在该角度传感器支承基板5固定有角度传感器Sp。角度传感器Sq感测磁铁Mq的磁极，将感测信息输出至微型计算机121。微型计算机121基于被输入的与磁极有关的感测信息来确定磁铁Mq的旋转角度，即第一副轴齿轮40的旋转角度。
角度传感器Sr感测第二正齿轮部51的旋转角度，即第二副轴齿轮50的旋转角度。磁铁Mr在第二副轴齿轮50的上表面以双方的中心轴一致或大致一致的方式固定。磁铁Mr具有在与第二副轴齿轮50的旋转轴线垂直的方向上排列的两极磁极。如图3所示，角度传感器Sr为了感测第二副轴齿轮50的旋转角度而被设置为其下表面隔着间隙与磁铁Mr的上表面在上下方向上对置。
作为一个例子，角度传感器Sr固定于角度传感器支承基板5，该角度传感器支承基板5由配设于绝对编码器2的齿轮基座部3的基板支柱110支承。角度传感器Sr感测磁铁Mr的磁极，向微型计算机121输出感测信息。微型计算机121基于被输入的与磁极有关的感测信息来确定磁铁Mr的旋转角度，即第二副轴齿轮50的旋转角度。
也可以在各磁传感器中使用分辨率较高的磁式角度传感器。磁式角度传感器在各旋转体的轴向上，与包括各永久磁铁的磁极的端面隔着一定的间隙对置配置，基于这些磁极的旋转来确定对置的旋转体的旋转角并输出数字信号。作为一个例子，磁式角度传感器包括感测磁极的感测元件和基于该感测元件的输出而输出数字信号的运算电路。感测元件例如可以包括多个(例如四个)霍尔元件、GMR(Giant Magneto Resistive：巨磁阻)元件等磁场感测元件。
也可以是运算电路例如将多个感测元件的输出的差、比作为关键字，使用查找表，通过表处理来确定旋转角。该感测元件和该运算电路可以集成于一个IC芯片上。该IC芯片可以嵌入到薄型的具有长方体形状的外形的树脂中。各磁传感器通过未图示的布线构件，向微型计算机121输出与感测到的各旋转体的旋转角对应的作为数字信号的角度信号。例如，各磁传感器将各旋转体的旋转角作为多个比特(例如7比特)的数字信号输出。
图12是概略地表示绝对编码器的功能构成的框图。如图12所示，微型计算机121通过焊接、粘接等方法固定于角度传感器支承基板5的齿轮基座部3的基部3b侧的面。微型计算机121由CPU构成，获取分别从角度传感器Sp、Sq、Sr输出的表示旋转角度的数字信号，运算主轴齿轮10的旋转量。图12所示的微型计算机121的各模块为表现由作为微型计算机121的CPU执行程序而实现的功能(function：功能)的构成。就微型计算机121的各模块而言，在硬件上，能通过以计算机的CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、RAM(RandomAccess Memory：随机存取存储器)为代表的元件、机械装置来实现，在软件上，通过计算机程序等来实现，但在此描绘了通过它们的协作而实现的功能模块。因此，接触到本说明书的本领域技术人员应该会理解，这些功能模块可以通过硬件、软件的组合来以各种各样的形式实现。
微型计算机121具备旋转角获取部121p、旋转角获取部121q、旋转角获取部121r、表处理部121b、旋转量确定部121c以及输出部121e。旋转角获取部121p基于从角度传感器Sp输出的信号来获取作为表示主轴齿轮10，即主轴1a的旋转角度的角度信息的旋转角度Ap。旋转角获取部121q基于从角度传感器Sq输出的信号，获取作为表示第一副轴齿轮40的旋转角度的角度信息的旋转角度Aq。旋转角获取部121r获取由角度传感器Sr感测到的作为表示第二副轴齿轮50的旋转角度的角度信息的旋转角度Ar。
表处理部121b参照储存有旋转角度Aq、与旋转角度Aq对应的主轴齿轮10的转速的第一对应关系表，来确定与获取到的旋转角度Aq对应的主轴齿轮10的转速。此外，表处理部121b参照储存有旋转角度Ar、与旋转角度Ar对应的主轴齿轮10的转速的第二对应关系，来确定与获取到的旋转角度Ar对应的主轴齿轮10的转速。
旋转量确定部121c根据由表处理部121b确定的主轴齿轮10的转速和获取到的旋转角度Ap，来确定主轴齿轮10经多次旋转的第一旋转量。输出部121e将由旋转量确定部121c确定的主轴齿轮10经多次旋转的旋转量转换为表示该旋转量的信息并输出。
需要说明的是，表处理部121b、旋转量确定部121c以及输出部121e也作为进行第一蜗杆部11的角度位置信息向外部控制装置(控制器)的输出的角度位置信息输出部发挥功能。此外，表处理部121b、旋转量确定部121c以及输出部121e也进行同样用于校正第一蜗杆部11的角度位置信息的角度误差信息向外部控制装置的输出。
以这种方式构成的绝对编码器2能根据基于角度传感器Sq、Sr的感测信息确定的第一副轴齿轮40和第二副轴齿轮50的旋转角度来确定主轴1a的转速，并且基于角度传感器Sp的感测信息来确定主轴1a的旋转角度。而且，微型计算机121基于确定出的主轴1a的转速和主轴1a的旋转角度，来确定主轴1a经多次旋转的旋转量。
设于主轴1a的主轴齿轮10的第一蜗杆部11的条数例如为1，第一蜗轮部21的齿数例如为20。就是说，第一蜗杆部11和第一蜗轮部21构成减速比为20/1＝20的第一变速机构(参照图4)。当第一蜗杆部11旋转20圈时，第一蜗轮部21旋转1圈。第一蜗轮部21和第二蜗杆部22设置为同轴，构成第一中间齿轮20，一体地旋转，因此，当第一蜗杆部11旋转20圈时，即主轴1a和主轴齿轮10旋转20圈时，第一中间齿轮20旋转1圈，第二蜗杆部22旋转1圈。
第二蜗杆部22的条数例如为5，第二蜗轮部41的齿数例如为25。就是说，第二蜗杆部22和第二蜗轮部41构成减速比为25/5＝5的第二变速机构(参照图4)。当第二蜗杆部22旋转5圈时，第二蜗轮部41旋转1圈。形成有第二蜗轮部41的第一副轴齿轮40与磁铁Mq一体地旋转，因此，当构成第一中间齿轮20的第二蜗杆部22旋转5圈时，磁铁Mq旋转1圈。综上，当主轴1a旋转100圈时，第一中间齿轮20旋转5圈，第一副轴齿轮40和磁铁Mq旋转1圈。就是说，能根据角度传感器Sq的与第一副轴齿轮40的旋转角度有关的感测信息来确定主轴1a旋转50圈的量的转速。
第三蜗杆部28的条数例如为1，第三蜗轮部31的齿数例如为30。就是说，第三蜗杆部28和第三蜗轮部31构成减速比为30/1＝30的第三变速机构(参照图4)。当第三蜗杆部28旋转30圈时，第三蜗轮部31旋转1圈。在形成有第三蜗轮部31的第二中间齿轮30中设有第一正齿轮部32，该第一正齿轮部32具有与第三蜗轮部31的中心轴一致或大致一致的中心轴。因此，当第三蜗轮部31旋转时，第一正齿轮部32也旋转。第一正齿轮部32与设于第二副轴齿轮50的第二正齿轮部51啮合，因此，当第二中间齿轮30旋转时，第二副轴齿轮50也旋转。
第二正齿轮部51的齿数例如为40，第一正齿轮部32的齿数例如为24。就是说，第一正齿轮部32和第二正齿轮部51构成减速比为40/24＝5/3的第四变速机构(参照图4)。当第一正齿轮部32旋转5圈时，第二正齿轮部51旋转3圈。形成有第二正齿轮部51的第二副轴齿轮50如后所述那样地与磁铁Mr一体地旋转，因此，当构成第一中间齿轮20的第三蜗杆部28旋转5圈时，磁铁Mr旋转1圈。综上，当主轴1a旋转1000圈时，第一中间齿轮20旋转50圈，第二中间齿轮30旋转5/3圈，第二副轴齿轮50和磁铁Mr旋转1圈。就是说，能根据角度传感器Sr的与第二副轴齿轮50的旋转角度有关的感测信息来确定主轴1a旋转1000圈的量的转速。
[绝对编码器的作用]
以下，对绝对编码器2的作用进行说明。
绝对编码器2具有上述的构成，如图10所示，在绝对编码器2中，第一副轴齿轮40将磁铁Mq、间隔件46以及轴承部43容纳于内部，经由轴承部43而被从齿轮基座部3的基部3b突出的支承轴42支承为可旋转。
具体而言，如图10所示，磁铁Mq容纳于第一副轴齿轮40的磁铁保持部412，以其中心轴线与轴线A重合或大致重合的方式装配于第一副轴齿轮40。间隔件46在磁铁Mq的下侧容纳于第一副轴齿轮40的轴承容纳部411，间隔件46的上表面47a与磁铁Mq的下侧的面接触，从而在轴线A方向上支承磁铁Mq。此外，间隔件46的上表面47a在外周侧的端部与形成于第一副轴齿轮40的轴承容纳部411的台阶部413隔开间隙地对置。也可以以使间隔件46的上表面47a与轴承容纳部411的台阶部413接触的方式形成台阶部413。
就轴承部43的第一轴承44和第二轴承45而言，各个外圈442、452被压入第一副轴齿轮40的轴承容纳部411，从而被固定于第一副轴齿轮40的轴承容纳部411。此外，就第一轴承44和第二轴承45而言，支承轴42被压入内圈441、451，被固定于支承轴42。此外，第一轴承44的外圈442的圆盘部4421与间隔件46的环部48的下端面48c接触，在轴线A方向上支承间隔件46。磁铁Mq和间隔件46被第一副轴齿轮40的磁铁保持部412的底面412a和轴承部43的第一轴承44的外圈442夹着而在轴线A方向上保持于第一副轴齿轮40内。
此外，第一轴承44的内圈441在轴线A方向上与间隔件46的凹部49对置。因此，第一轴承44的内圈441不会干扰间隔件46，可以谋求防止由第一副轴齿轮40与第一轴承44之间的相对旋转引起的干扰。
如上所述，在第一副轴齿轮40的内部，磁铁Mq经由由磁性材料形成的间隔件46与轴承部43邻接。因此，从磁铁Mq发出的磁通在间隔件46内通过，被间隔件46引导而在间隔件46内进入内周侧或外周侧。由此，即使第一轴承44、第二轴承45的材料为磁性材料，也可以谋求防止从磁铁Mq发出的磁通进入第一轴承44、第二轴承45。因此，可以谋求防止从磁铁Mq发出的磁通将具有复杂结构的第一轴承44、第二轴承45作为磁路，并且可以谋求防止磁铁Mq的磁通的磁路变成复杂的磁路。由此，角度传感器Sq侧的磁铁Mq的磁通分布稳定，规定旋转周期内的由角度传感器Sq感测的磁铁Mq的磁通的变化在每个周期都很稳定，角度传感器Sq的磁铁Mq的旋转角度的检测精度提高。因此，绝对编码器2的主轴1a的旋转量的检测精度提高。
如上所述，为了防止从磁铁Mq发出的磁通将由磁性材料形成的第一轴承44、第二轴承45作为磁路，优选间隔件46向径向的扩展与第一轴承44、第二轴承45的径向的扩展相同，或者间隔件46比第一轴承44、第二轴承45在径向扩展。
如此一来，根据本发明的实施方式的绝对编码器2，即使位于磁铁Mq附近的构件由磁性材料形成，也能抑制磁铁Mq的旋转角度的检测精度的降低。
[第一副轴齿轮的变形例]
接着，对以上进行了说明的绝对编码器2中的、第一副轴齿轮40的间隔件46的变形例进行说明。
如图13所示，本变形例的间隔件46B在板状部47与环部48不为一体而为分体这一点上与上述的间隔件46不同。在绝对编码器2中，板状部47容纳于第一副轴齿轮40的轴承容纳部411，环部48容纳于板状部47的下方，从而间隔件46B与上述的间隔件46同样地配置于第一副轴齿轮40的轴承容纳部411。
在间隔件46B中，板状部47由磁性材料形成，但环部48可以由磁性材料形成，也可以不由磁性材料形成。根据间隔件46B，能与第一轴承44的形状无关地确定板状部47的形状，能提高板状部47的形状的自由度。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述本发明的实施方式的绝对编码器2，包括本发明的概念和权利要求书中所包括的所有方案。此外，为了实现上述的问题和效果的至少一部分，可以适当地将各构成选择性地组合，也可以与公知的技术组合。例如，上述实施方式中的各构成要素的形状、材料、配置、尺寸等可以根据本发明的具体的使用方案进行适当变更。
例如，在绝对编码器2中，也可以将上述的第一副轴齿轮40、支承轴42、轴承部43以及间隔件46的构成应用于第二副轴齿轮50。
附图标记说明
1：马达；1a：主轴；2：绝对编码器；3：齿轮基座部；3b：基部；4：壳体；4a：外壁部；5：角度传感器支承基板；5a：下表面；6：连接器；7：屏蔽板；8a：基板安装螺钉；10：主轴齿轮；11：第一蜗杆部；16：保持架部；17：磁铁支承部；20：第一中间齿轮；21：第一蜗轮部；22：第二蜗杆部；23：轴；28：第三蜗杆部；30：第二中间齿轮；31：第三蜗轮部；32：第一正齿轮部；40：第一副轴齿轮；41：第二蜗轮部；42：支承轴；43：轴承部；44：第一轴承；45：第二轴承；46：间隔件；47：板状部；47a：上表面；47b：下表面；47c：外周面；48：环部；48a：外周面；48b：内周面；48c：下端面；49：凹部；50：第二副轴齿轮；51：第二正齿轮部；110：基板支柱；121：微型计算机；121b：表处理部；121c：旋转量确定部；121e：输出部；121p、121q、121r：旋转角获取部；411：轴承容纳部；412：磁铁保持部；412a：底面；413：台阶部；414：贯通孔；421：外周部；441：内圈；442：外圈；443：转动体；451：内圈；452：外圈；453：转动体；4111、4411、4511：内周部；4421、4521：圆盘部；4422、4522：圆筒部；Mp、Mq、Mr：磁铁；Sp、Sq、Sr：角度传感器。

Claims (7)

1.一种绝对编码器，其特征在于，所述绝对编码器具备：
副轴齿轮，基于主轴的旋转而旋转；
轴承部，将所述副轴齿轮支承为能绕轴线旋转；
轴部，支承所述轴承部；和
间隔件，设于所述副轴齿轮与所述轴承部之间，
所述间隔件的至少一部分由磁性材料形成，
所述间隔件形成为在与所述轴线交叉的方向扩展。
2.根据权利要求1所述的绝对编码器，其特征在于，
所述间隔件具有板状部和环部，
所述板状部是沿平面扩展的部分，具有一对表面，
所述环部是环状的部分，构成为从所述板状部的一对表面的一方突出。
3.根据权利要求2所述的绝对编码器，其特征在于，
所述环部与所述板状部为一体，
所述间隔件由所述磁性材料形成。
4.根据权利要求2所述的绝对编码器，其特征在于，
所述环部与所述板状部彼此为分体，
所述板状部由所述磁性材料形成。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的绝对编码器，其特征在于，
所述板状部形成为在所述轴线方向覆盖所述轴承部。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的绝对编码器，其特征在于，
所述轴承部具有至少一个轴承，
所述轴承具有外圈和内圈，
所述轴承的外圈固定于所述副轴齿轮，
所述轴承的内圈固定于所述轴部，
所述间隔件在所述轴线方向夹在所述副轴齿轮与所述轴承的外圈之间。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的绝对编码器，其特征在于，
所述副轴齿轮具有容纳部，该容纳部形成能容纳所述间隔件和所述轴承部的空间，所述容纳部构成为能嵌装所述轴承部。
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