JP4695287B2 - 回転駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転駆動装置、特に、被動装置を回転駆動するとともに、出力回転速度を検出して駆動回転速度をフィードバック制御可能な回転駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機等の画像形成装置や印刷機械等においては、感光体ドラムやフィルムの送りのためのローラを比較的低速度かつ高精度で回転するための回転駆動装置が必要となる。特開平１０−１６１７５２号に開示された回転駆動装置は、モータと、モータの回転を減速する遊星方式の減速装置と、伝動手段と、速度検出機構と、フィードバック制御手段とを備えている。
【０００３】
そして、遊星方式の減速装置としては、歯車式の減速装置と、トラクションすなわち摩擦伝達方式による減速装置とがある。減速装置は、モータの出力軸に形成された太陽ローラ、遊星ローラと及びキャリアからなる。伝動手段は、主に、減速機側から被動装置側に延びる出力軸を有している。この出力軸はボールベアリング等の軸受を介してハウジングに回転自在に支持されている。
【０００４】
速度検出機構は、例えば、パルス板とパルス板を検出する光検出器とからなるロータリーエンコーダから構成されている。フィードバック制御手段は、速度検出機構によって検出された回転速度に基づいて、モータの制御を行う。
【０００５】
ここで、速度検出機構は、減速装置のハウジングの出力側に配置されることになるが、そのため回転駆動装置の軸方向の寸法が長くなっている。ところが、例えば、カラーコピー装置に回転駆動装置を使用した場合、省スペース化要求が強くなり、軸方向に短い回転駆動装置の要求が強くなった。そこで、本願出願人は、特願２０００−２６２５３９号において速度検出機構を減速装置のハウジング内に配置し、かつ減速装置の付勢部材をモータ側の壁面に移動した。これによって従来にない軸方向に短縮された回転駆動装置が実現された。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
回転駆動装置への要求は、軸方向への短縮化のみではない。他の用途、つまりスペースよりコスト低減と長期間の安定動作を求める要求もあり、これに対応できる回転駆動装置も必要となる。
【０００７】
そこで、本願出願人は、特願２０００−２６２５４０号において、速度検出機構を減速装置のハウジング内に配置するとともに、キャリアと遊星ローラとの間にシール部材を設ける構造を発明した。この減速装置では、減速装置のハウジング内の潤滑油や摩耗粉等が速度検出機構側に侵入してパルス板や光検出器が汚染するのを防止している。これにより、この回転駆動装置の軸方向の短縮化に加えて、正確な回転速度の検出が行え、長期間にわたる安定動作が実現された。
【０００８】
しかし、速度検出機構と減速装置が同じハウジング内に収納されることで、速度検出機構やシール部材を配置するために構造的に複雑になり、部品点数が多くなっている。
【０００９】
本発明の課題は、軸方向への短縮化を犠牲にしてでも、従来より部品点数及び加工工数が少なく、かつ長期間安定に動作する回転駆動装置を実現することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
回転駆動装置は、回転駆動源としてモータを使用し、被動装置を回転駆動するとともに、出力回転速度を検出して、モータの駆動回転速度をフィードバック制御する回転駆動装置であって、減速装置と伝動手段と速度検出機構とハウジングと第１軸受と第２軸受とを備えている。減速装置はモータによって駆動される。伝動手段は、減速装置から被動装置側に延びる出力軸を有し、減速装置の出力を被動装置に伝える。速度検出機構は、減速装置の被動装置側に配置され、出力軸の回転速度を検出するための機構である。ハウジングは、出力軸及び速度検出機構の周囲を覆う外壁部と、外壁部の被動装置側に一体に形成され出力軸が貫通する第１隔壁部と、外壁部の減速装置側に一体に形成され出力軸が貫通する第２隔壁部とを有する。第１軸受は第１隔壁部の内周面と出力軸との間に配置されている。第２軸受は第２隔壁部の内周面と出力軸との間に配置されている。第２隔壁部は、第１隔壁部及び外壁部とともに速度検出機構が設置される収容空間部を形成し、減速装置と速度検出機構とを軸方向に分離している。
【００１１】
この回転駆動装置では、モータの回転が減速装置によって減速され、伝動手段の出力軸から出力されて被動装置が駆動される。このとき、減速装置の出力回転速度は速度検出機構によって検出され、この検出結果に基づいて、出力回転速度が所望の設定速度になるようにモータの回転速度がフィードバック制御される。
【００１２】
この回転駆動装置では、従来、複数の部品で構成していたハウジングを一体成形により構成すること、第２隔壁部と第２軸受により速度検出機構への不純物を防止するためだけの部材（シール部材）が不要となることで、全体としての部品点数及び加工工数を低減でき、加えてハウジングの剛性及び組立精度の向上が図れる。さらに、第２隔壁部及び第２軸受が減速装置と速度検出機構とを軸方向に分離しているため、速度検出機構部分にグリス等の潤滑剤や減速機構部分で発生した摩耗粉等が侵入するのが防止でき、正確な速度検出によって長期間安定に動作することができる。
【００１３】
例えば、ハウジングには、速度検出機構を収容空間部に設置するための窓部が形成されている。ハウジングに形成された窓部を利用して速度検出機構の設置を行うことができるため、ハウジングが一体成形されていても組立作業が容易である。
【００１４】
例えば、窓部は外壁部を出力軸の径方向に貫通している。窓部の中心軸は貫通方向に延びて出力軸に直交している。
【００１５】
例えば、速度検出機構は、検出手段と、出力軸と一体回転し検出手段によって検出される被検出部材とからなる。窓部は、被検出部材を収容空間部内に設置するための第１窓部と、検出手段が配設される第２窓部とを有する。
【００１６】
例えば、第１窓部は外壁部を出力軸の第１径方向に貫通している。第１窓部の中心軸は第１径方向に延びて出力軸に直交している。第２窓部は外壁部を出力軸の第２径方向に貫通している。第２窓部の中心軸は第２径方向に延びて出力軸に直交している。
【００１７】
例えば、ハウジングには、検出手段を配設する際に取付位置を調節するための調整用窓部が設けられている。
【００１８】
この回転駆動装置では、調整用窓部があることによって、ハウジングが一体成形されていても検出手段を所望の位置に精度良く取り付けることができる。調整用窓部は第１隔壁部を出力軸の軸方向に貫通している。調整用窓部の中心軸は貫通方向に延びて出力軸に平行である。
【００１９】
例えば、速度検出機構は磁気センサである。検出手段は磁束の変化を検出する少なくとも１つの磁気的検出手段であり、被検出部材は着磁部を有する被磁気的検出部材である。
【００２０】
例えば、速度検出機構は光学センサである。検出手段は光学的な変化を検出する少なくとも１つの光学的検出手段であり、被検出部材は被光学的検出部材である。
【００２１】
例えば、被検出部材は、出力軸に対して軸方向に移動可能に嵌合する中心孔を有する略円板状である。出力軸は第１係合部を有している。被検出部材は、第１係合部に対して相対回転不能に係合しかつ軸方向に着脱自在である第２係合部を有している。回転駆動装置は、第１係合部と第２係合部が互いに係合するように被検出部材を軸方向に付勢する弾性部材をさらに備えている。
【００２２】
この回転駆動装置では、軸方向に着脱自在な第１係合部と第２係合部とを弾性部材の付勢力によって係合させているため、被検出部材の取付が簡単である。例えば、第２係合部は被検出部材の減速装置側の面に形成され、弾性部材は第１軸受と被検出部材との間に配置されている。
【００２３】
この回転駆動層装置では、弾性部材を支持する部材として第１軸受を利用しているため、特別な部材が不要となり、部品点数が少なくなる。例えば、減速装置は、モータの回転が入力される太陽車と、太陽車と同心に配置されたインタナルリングと、太陽車に当接し、インタナルリングから付勢力を受けながら当接する複数の遊星車と、複数の遊星車を支持し出力軸に連結されたキャリアとを有している。
【００２４】
この回転駆動装置では、減速装置は、インタナルリングから遊星車が圧接され、摩擦（トラクション）によるトルク伝達を行う。例えば、モータの出力軸は、減速装置の太陽車を構成する。
【００２５】
例えば、第２隔壁の減速装置側の面には付勢部材を収容する凹部が形成されている。凹部の底面は、第２軸受の減速装置側端面よりさらに被動装置側に位置している。
【００２６】
この回転駆動装置では、第２隔壁部に凹部を設けることで、付勢部材と第２軸受が径方向に重なる軸方向寸法だけ、回転駆動装置の軸方向寸法を短縮できる。例えば、ハウジングは、外壁部から一体に形成され減速装置の周囲を覆う第２外壁部をさらに有している。
【００２７】
この回転駆動装置では、ハウジングは、伝動手段及び減速装置の両方を覆う一体の部材として機能しているため、構造が簡単になっている。
【００２８】
例えば、速度検出機構からの検出に基づいて、モータの駆動速度をフィードバック制御するフィードバック制御手段をさらに備えている。そして、例えば、第１窓部の幅寸法は、被検出部材の外形寸法よりも大きく形成されている。第１窓部を通じて被検出部材が収容空間部に配置される。その状態で出力軸をハウジング内に挿入することにより、出力軸が、第２隔壁部の中心孔、被検出部材の中心孔、及び第１隔壁部の中心孔を貫通している。
【００２９】
【発明の実施の形態】
１．第１実施形態
（１）構成
図１は本発明の一実施形態による回転駆動装置１を示したものである。この回転駆動装置１は例えば画像形成装置に用いられる。回転駆動装置１は、モータ２と、モータ２からの回転を減速して出力する遊星方式の減速装置３と、減速装置３の出力を被動装置としての画像形成装置に出力するための伝動手段４とから構成されている。伝動手段４は、出力軸７や、その出力回転速度を検出するための速度検出機構８を有している。またこの回転駆動装置１は、速度検出機構８からの出力が入力されるコントローラ５と、コントローラ５からの制御信号に従ってモータ２の回転速度を制御するドライブ装置６とをさらに有している。
【００３０】
なお、図１に示すＯ−Ｏが回転駆動装置１の回転軸線である。以後、説明の便宜のため、回転軸線が延びる方向を軸方向として、図１右側を軸方向入力側とし、図１左側を軸方向出力側とする。回転軸線に対して回転する方向を回転方向又は円周方向とする。回転軸線を中心に描く円半径の方向を径方向とする。
【００３１】
モータ２は、ドライブ装置６からのドライブ信号により駆動され、回転駆動装置１の回転駆動源として機能する。モータ２は、ブラケット１０と、ステータ１１と、ロータ１２とから主に構成されている。
【００３２】
ブラケット１０は、筒状部１０ａと、その一端から外周側に延びるフランジ１０ｂとから構成されている。さらに、フランジ１０ｂの一方の側面には、ベース基板１０ｃが取り付けられ、他方の側面にはベース基板１０ｃを支持する支持部材１０ｄが取り付けられている。なお、モータ２は減速装置３の側面に固定されており、具体的には支持部材１０ｄがボルト９によって伝動手段４のハウジング３１（後述）に固定されている。
【００３３】
ステータ１１は、複数枚の磁性板を積層してなる鉄心コアにコイルが巻設されてなり、ブラケット１０の筒状部１０ａの外周に固定されている。ロータ１２は、ロータヨーク１５と、ロータマグネット１６とから構成されている。ロータヨーク１５は、磁性材料からなる薄板形状であり、均一の厚みを有している。具体的には、ロータヨーク１５は、円板状の垂直壁１５ａと、その外周縁から減速装置３側に延びる筒状の環状壁１５ｂとから構成されている。
【００３４】
ロータマグネット１６は、円周方向に並んだ複数の極を有する円筒状の部材であり、環状壁１５ｂの内周面に固定されている。このようにして、ロータマグネット１６はステータ１１に径方向に対向してかつ同心に配置されている。
【００３５】
回転駆動軸１４は、モータ２の出力軸であり、ブラケット１０の筒状部１０ａ内を延び、軸方向に並んだ複数の軸受１８，１９によって筒状部１０ａに回転自在に支持されている。なお、軸受１８，１９はそれぞれシール機能付きの軸受であり、減速装置３からの潤滑剤がモータ２側に漏れ出ること、及び当該軸受の潤滑剤が減速装置３側へ浸入することを防止している。回転駆動軸１４の先端（減速装置３側）は、減速装置３内に進入して、減速装置３の入力軸である太陽ローラ２０を構成している。回転駆動軸１４の端部（減速装置３の反対側）はロータヨーク１５の垂直壁１５ａの内周部に固定されている。
【００３６】
減速装置３は、１段系であり、さらには差動遊星方式を採用している。さらに具体的には、減速装置３は、金属ローラを圧接駆動するトラクション式であり、歯車を使った減速装置に比べて、角速度変動が少なく、さらには低騒音・低振動・低バックラッシといった優れた機能を有している。
【００３７】
減速装置３は、モータ２の回転を例えば１回転／秒程度に減速するものであり、前述の太陽ローラ２０と、インタナルリング２１と、複数の（本実施形態では、３個）遊星ローラ２２と、遊星ローラ２２を支持するキャリア２３とを有している。そして、太陽ローラ２０、インタナルリング２１、複数の遊星ローラ２２及びキャリア２３は、潤滑剤としてのグリスが充填されたハウジング（後述）内に収納されている。なお、減速装置３を構成する各部材の材質あるいは仕様によっては、潤滑剤なしのドライタイプで使用される場合もある。
【００３８】
インタナルリング２１はそれぞれ円環状の固定リング２１ａ及び可動リング２１ｂを有しており、両リング２１ａ及び２１ｂは遊星ローラ２２を挟むように対向して設けられている。固定リング２１ａは支持部材１０ｄに対して軸方向及び回転方向に移動不能に固定されている。また、可動リング２１ｂは、ハウジングに対して軸方向に移動自在で、かつ相対回転不能に装着されている。そして、両リング２１ａ，２１ｂの内周部の対向する面は、それぞれテーパ状に形成されている。
【００３９】
遊星ローラ２２は、ロッド２３ａによりキャリア２３に対して片持ちで回転自在に支持されており、大径ローラ部２２ａと小径ローラ部２２ｂとから構成されている。大径ローラ部２２ａの外周面は太陽ローラ２０の外周面に当接している。小径ローラ部２２ｂは、大径ローラ部２２ａの両側面中央部から大径ローラ部２２ａと同心でかつ円錐台状に突出して形成されている。そして、この小径ローラ部２２ｂのテーパ面に固定リング２１ａ及び可動リング２１ｂの内周面に形成されたテーパ面が当接している。このような構成によって、各遊星ローラ２２は太陽ローラ２０の回りを公転しながら自転することが可能である。キャリア２３は、リング状の部材であり、中心部の孔には出力軸７が挿入されて互いに相対回転不能に固定されている。なお、キャリア２３と出力軸７とは一体に形成することも可能である。
【００４０】
次に、伝動手段４について説明する。伝動手段４は、ハウジング３１、出力軸７、速度検出機構８等を有している。ハウジング３１は、主に、出力軸７の周りに配置された外壁部３２と、その内部に形成された第１隔壁部３３及び第２隔壁部３４とから構成されている。図２及び図３に示すように、外壁部３２は概ね四角筒形状である。外壁部３２の軸方向出力側（被動装置側）には、磁気ホイル２５をハウジング３１内部に収容するための被検出部材挿入用窓部３２ａと、センサ２６を取り付けるための２つの検出手段挿入用窓部３２ｂが形成されている。なお、磁気ホイル２５及びセンサ２６は速度検出機構８を構成する部材であり、詳細は後述する。
【００４１】
被検出部材挿入用窓部３２ａは外壁部３２の一壁面に円周方向に長く形成された矩形形状である。検出手段挿入用窓部３２ｂは、外壁部３２の被検出部材挿入用窓部３２ａが形成された壁面とは別の壁面で互いに対向する二壁面にそれぞれ円周方向に長く形成された矩形形状である。被検出部材挿入用窓部３２ａの開口幅寸法は、磁気ホイル２５が挿通しやすいように磁気ホイル２５の外形寸法より幾分大きい。検出部材挿入用窓部３２ｂの開口幅寸法は、センサ２６を取り付けるためにセンサ２６の外形寸法とほぼ同一である。各検出手段挿入用窓部３２ｂは、被検出部材挿入用窓部３２ａに比べれば円周方向に短くなっている。なお、被検出部材挿入用窓部３２ａと検出手段挿入用窓部３２ｂとは、ともに、径方向に開口している。
【００４２】
より詳細に説明すると、被検出部材挿入用窓部３２ａは外壁部３２を出力軸７の第１径方向に貫通している孔であり、この孔の中心軸（孔の円周方向及び軸方向の中心を第１径方向に延びる軸）は出力軸７に直交している。また、検出手段挿入用窓部３２ｂは外壁部３２を出力軸７の第２径方向に貫通している孔であり、この孔の中心軸（孔の円周方向及び軸方向の中心を第２径方向に延びる軸）は出力軸７に直交している。
【００４３】
外壁部３２の被動装置側端には第１隔壁部３３が一体的に形成されている。第１隔壁部３３は、略矩形で、出力軸７が貫通する円形の中心孔３３ａが形成されている。第１隔壁部３３の各角部には、その取付孔は被動装置に固定するための取付孔が形成されている。第１隔壁部３３の中心孔３３ａ内周面には、出力軸７を回転自在に支持する第１軸受２７が設けられている。第１軸受２７は、当該軸受内から外へ潤滑剤が流出すること、及び当該軸受外から内へ異物が侵入するのを防止するシール機能を有するボールベアリングである。また、第１軸受２７は、そのアウターレースが中心孔３３ａに嵌合され、軸方向入力側が中心孔３３ａに形成されたフランジ３３ｃによって支持されている。そして、第１軸受２７のインナーレースには、これの軸方向出力側に出力軸７に装着されたスナップリング４２が係止しており、これによりインナレースの軸方向出力側への移動が禁止されている。
【００４４】
さらに、第１隔壁部３３において、中心孔３３ａの両側には一対のセンサ調整用窓部３３ｂが形成されている。各センサ調整用窓部３３ｂは、外壁部３２に形成された２つの検出手段挿入用窓部３２ｂにそれぞれ近接している。センサ調整用窓部３３ｂは、第１隔壁部３３を出力軸７の軸方向に貫通する孔であり、その孔の中心軸は出力軸７に平行である。この調整用窓部３３ｂは、その中に位置決め用治具を挿入し、磁気ホイル２５に対するセンサ２６を正確に位置決めするために使用される。
【００４５】
第２隔壁部３４は、外壁部３２に一体的に形成されているが、第１隔壁部３３から軸方向入力側（減速装置側）に離れている。したがって、第１隔壁部３３と第２隔壁部３４との軸方向間には、外壁部３２に覆われた矩形の収容空間部３５が確保されている。前述の被検出部材挿入用窓部３２ａ，検出手段挿入用窓部３２ｂ及び調整用窓部３３ｂは、収容空間部３５に連通しており、その意味でそれら窓部は収容空間部３５の一部を構成していると考えても良い。
【００４６】
第２隔壁部３４は、略矩形で出力軸７が貫通する円形の中心孔３４ａが形成されている。第２隔壁部３４の中心孔３４ａの内周面には、出力軸７を回転自在に支持する第２軸受２８が設けられている。第２軸受２８も第１軸受２７と同じシール機能を有するボールベアリングである。第２軸受２８は、そのアウターレースが中心孔３４ａによって支持され、軸方向出力側が中心孔３４ａに形成されたフランジ３４ｃにウェーブワッシャ３６を介して支持されている。また、第２軸受２８のインナーレースは軸方向入力側がキャリア２３に当接しており、これによりインナーレースの軸方向入力側への移動が規制されている。
【００４７】
以上に述べたように、第２隔壁部３４及び第２軸受２８によって収容空間部３５と減速装置３側の空間とを軸方向に分離し、さらに第２軸受２８にシール機能を持たせている。したがって、減速装置３内部にグリス等の潤滑剤が充填されている場合には、この潤滑剤が速度検出機構８側に侵入するのを抑えることができる。また、減速装置３内で発生したダスト（ドライタイプの場合）や摩耗粉が速度検出機構８側に侵入するのを抑えることができる。したがって速度検出を精度良く行うことが可能になる。
【００４８】
前述のように、第１軸受２７と第２軸受２８とは、それぞれ、第１隔壁部３３と第２隔壁部３４の内周面に装着され、出力軸７を回転自在に支持している。ここで、第１軸受２７と第２軸受２８は、磁気ホイル２５等（後述）を軸方向に挟んでいるため、軸方向に互いに離れている。そのため、同じ２個の軸受が軸方向に近接して配置された構造に比べて、出力軸７のラジアル剛性が高くなる。
【００４９】
第２隔壁部３４の減速装置３側には、円周方向に等間隔で並んだ複数（本実施形態では、６個）の収納用凹部３４ｂが形成されている。収納用凹部３４ｂは軸方向出力側に長く延びている。収納用凹部３４ｂにはコイルスプリング２９が配置されている。コイルスプリング２９は、ワッシャ２９ａを介して可動リング２１ｂを常に固定リング２１ａ側に付勢している。これにより、各遊星ローラ２２の大径ローラ部２２ａと太陽ローラ２０との各接触面と、各小径ローラ部２２ｂと固定リング２１ａ及び可動リング２１ｂとの各接触面とに、所定の圧接力を与えることができる。したがって、各当接部はトラクション方式によってトルク伝達され、各遊星ローラ２２は太陽ローラ２０の回りを自転しながら公転することが可能である。
【００５０】
このように、コイルスプリング２９をモータ２側ではなく第２隔壁３４側に配置し、さらに第２隔壁３４内に配置しているため、回転駆動装置１の軸線方向寸法が短くなっている。より具体的に説明すると、収納用凹部３４ｂの底面は、第２軸受２８の減速装置３側端面よりさらに軸方向出力側に長く延びている。このことは、第２軸受２８と凹部３４ｂは少なくともその一部同士が同一の軸方向位置にあり、両者が径方向に重なっていることを意味する。つまり、コイルスプリング２９と第２軸受２８が径方向に重なる軸方向寸法分だけ、回転駆動装置１の軸方向寸法を短縮することができる。
【００５１】
なお、付勢部材としてコイルスプリングを用いているため、常に安定した圧接力が得られる。付勢部材としてはウェーブスプリングを用いても良く、その場合はコイルスプリングに比較して軸方向寸法が更に短くなる。また、付勢部材を省略して、インタナルリング自体が遊星ローラ２２に付勢力を作用するような構成であってもよく、例えば、コの字断面のリングが遊星ローラを付勢力を作用しながら挟持する構成や、遊星ローラの外径部に径方向内方に付勢力を作用するリング部材にてなる構成等をあげることができる。
【００５２】
ハウジング３１は、さらに、外壁部３２から軸方向入力側に延びる筒状の第２外壁部３９を有している。第２外壁部３９は外壁部３２と一体に形成され、減速装置３の周囲を覆っている。つまり、第２外壁部３９は減速装置３のハウジングを構成している。第２壁部３９の外壁面は、外壁部３２と同じ四角筒形状で、その内壁面は減速装置３の遊星ローラ２２の公転軌道に沿った大径の円筒形状と、キャリア２３の外径に沿った小径の円筒形状とからなる。第２外壁部３９の先端（モータ２側）は、ブラケット１０の支持部材１０ｄに当接し、前述のボルト９によって互いに固定されている。以上のように、伝動手段４のハウジングと減速装置３のハウジングが一体形成されているため、部品点数が少なくなるとともに構成が簡単になる。
【００５３】
出力軸７は、減速装置３から被動装置側に延びる軸であり、減速装置３側端にはキャリア２３が固定されている。出力軸７はモータ２の回転駆動軸１４と同心に配置されている。出力軸７は、前述のように、ハウジング３１内で第１隔壁部３３及び第２隔壁部３４を貫通している。より詳細には、出力軸７は、第１隔壁部３３においては中心孔３３ａに装着された第１軸受２７によって回転自在に支持され、第２隔壁部３４においては中心孔３４ａに装着された第２軸受２８によって回転自在に支持されている。
【００５４】
速度検出機構８は、ハウジング３１の収容空間部３５内に配置され、減速装置３の出力回転速度を検出するための機構である。速度検出機構８は、磁気式ロータリー形エンコーダであり、出力軸７の外周面に回転不能に係止された磁気ホイル２５と、磁気ホイル２５の外周面と径方向に所定の間隙をあけて配置された１対の磁気センサ２６とを有している。磁気ホイル２５は、概ね円板状のプラスチックマグネットであり、出力軸７が貫通する中心孔２５ａを有している。磁気ホイル２５の外周部には、円周方向に例えば６５０個程度のＮ極、Ｓ極が交互にかつ等間隔に着磁されて形成されている。
【００５５】
磁気ホイル２５と出力軸７の係止構造について説明する。図４に示すように、磁気ホイル２５のモータ２側面には、中心孔２５ａの径方向に対向する２箇所に径方向に直線で延びる１対の溝２５ｂが形成されている。また、出力軸７の軸方向中間付近には径方向に貫通する孔７ａが形成され、その中に回り止めピン３０が嵌められている。回り止めピン３０の両端は、出力軸７の外側に突出し、１対の溝２５ｂにはまり込んでいる。そのため、係合状態では磁気ホイル２５は出力軸７と一体回転するようになっている。また、回り止めピン３０の長さは、１対の溝２５ｂの径方向外側端同士の間の長さより短く、また、第２隔壁部３４の中心孔３４ａの径より短くなっている。
【００５６】
回り止めピン３０と１対の溝２５ｂとは軸方向に容易に係合及び離脱が可能であり、取付性が向上している。また、第１軸受２７と磁気ホイル２５との間にはウェーブワッシャ４１が配置され、ウェーブワッシャ４１は磁気ホイル２５を回り止めピン３０側に付勢している。このため、磁気ホイル２５は回り止めピン３０に係合した状態を維持している。
【００５７】
なお、磁気ホイル２５を出力軸７に一体回転不能に固定する方法としは、セットボルトを用いて磁気ホイルを出力軸にネジ止めすることもできる。その場合には、ネジ孔を確保するために一定の軸方向寸法を有する肉厚部分を確保することが必要となってしまう。そのため、軸方向寸法が限定されている場合にはネジ孔の形成が困難になるという問題が生じる。また、回り止めピン３０と溝２５ｂを互いに係合させる部材としてウェーブワッシャの代わりにスナップリングを用いることもできる。しかし、その場合には、磁気ホイルに掛ける予圧が安定せず、磁気ホイルの幅公差を精密に設定しなければならない。また、部材が熱膨張しても、ウェーブワッシャは磁気ホイル２５に常時所定の予圧が付与されるので取付精度に歪みが生じにくい。以上の点において、本実施形態の構造は優れている。
【００５８】
１対の磁気センサ２６は、それぞれ磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）からなるものであり、互いに対向する位置（１８０°間隔）に配置されている。より詳細には、各磁気センサ２６は、各検出手段挿入用窓部３２ｂに配設されている。各磁気センサ２６のＭＲ素子は磁気ホイル２５に近接しており、その近接部分はセンサ調整用窓部３３ｂに対応している。
【００５９】
コントローラ５は、水晶発振器、分周器、位相差検出手段、駆動パルス出力手段等を含む制御回路であり、２つの磁気センサ２６からの検出出力に基づいて、出力回転速度が所望の設定値になるようにモータ駆動パルスを出力する回路である。また、ドライブ装置６は、コントローラ５からの駆動パルスに基づいてモータ２を駆動するための装置である。コントローラ５及びドライブ装置６を構成する部品等はベース基板１０ｃに実装されている。
【００６０】
上述したコントローラ５及びドライブ装置６は、速度検出機構８の速度検出結果に基づいてモータ２の駆動状態を制御する機能を実現するためのフィードバック制御手段である。
【００６１】
（２）動作
モータ２において、ステータ１１に所用電力が通電されると、ステータ１１とロータ１２のロータマグネット１６との電磁的作用により、ロータ１２が回転駆動される。この結果、回転駆動軸１４が回転し、この回転は減速装置３に入力される。この回転は、太陽ローラ２０、遊星ローラ２２及びインタナルリング２１のそれぞれの外径、内径によって決まる減速比によって減速され、キャリア２３及び出力軸７を介して出力される。
【００６２】
磁気ホイル２５及び１対の磁気センサ２６によって出力軸７の回転速度がパルス信号として検出され、このパルス信号はコントローラ５に入力される。コントローラ５では、２つの磁気センサ２６の検出信号を比較演算することにより、磁気ホイル２５が正しく取り付けられている状態での出力軸７の回転信号を合成する。そしてこの合成信号と、回転基準パルス（出力軸７の均一回転に対応するパルス）との位相差を検出し、この位相差がなくなるような制御信号がドライブ装置６に入力される。なお、この制御に関しては、特開平１１−３４１８５４号公報に詳しく記述されている。そして、ドライブ装置６からの駆動信号によってモータ２の回転速度が増減される。
【００６３】
このようなフィードバック制御によって、減速装置３の出力回転速度が所望の設定速度になるようにモータ２の回転速度が制御される。
（３）組立
次に、図３を用いて、伝動手段４の組立動作について説明する。なお、図３は各部材の関係を説明するための概略図であり、形状等を単純化している。
【００６４】
出力軸７には、あらかじめ第２軸受２８及びウェーブワッシャ３６を組み付け、さらに回り止めピン３０を嵌入しておく。次に、磁気ホイル２５を被検出部材挿入用窓部３２ａから矢印Ｙの方向に案内し収容空間部３５に仮配置する。そして、出力軸７をハウジング３１内に第２隔壁部３４から第１隔壁部３３に向けて挿入していく。出力軸７の先端は、第２隔壁部３４の中心孔３４ａを貫通し、次に磁気ホイル２５の中心孔２５ａ内を貫通し、さらに、第１隔壁部３３の中心孔３３ａ内を貫通し、第１隔壁部３３の外部に突出する。このとき、回り止めピン３０は、第２隔壁部３４の中心孔３４ａを通過し、磁気ホイル２５の溝２５ｂ内に入り込む。次に、ウェーブワッシャ４１を出力軸７の先端からはめ込んで第１隔壁部３３の中心孔３３ａ内に挿入する。さらに、第１軸受２７を出力軸７の先端からはめ込んで、中心孔３３ａのフランジ３４ｃに当接するまで押し込んで、スナップリング４２を出力軸７の外周面に取り付ける。なお、ウェーブワッシャ４１は、第１軸受２７のインナーレースと、磁気ホイル２５の内周部との間で軸方向に圧縮されている。そのため、磁気ホイル２５は、回り止めピン３０に回転方向の移動が規制され、しかも、回り止めピン３０とウェーブワッシャ４１とに挟まれて軸方向移動が規制されて、出力軸７に固定されている。
【００６５】
続いて、磁気センサ２６を検出手段挿入用窓部３２ｂに取り付ける。その際に、磁気センサ２６のＭＲ素子と磁気ホイル２５外周面との間の距離を正確に設定する必要がある。そこで、調整用窓部３３ｂから位置決め用治具（その微小間隙幅と同寸法の肉厚の隙間ゲージ）を挿入し、磁気ホイル２５とＭＲ素子との間に治具を挟み付けるように磁気センサ２６を第２径方向に移動させる。磁気センサ２６がその治具に当接した状態でこの磁気センサ２６を固定し、治具を抜き取ると、磁気ホイル２５とＭＲ素子との間に所望の微小隙間が確保されている。この結果、一体成形されたハウジング３１の内部に速度検出機構８を収容することとなっても磁気センサ２６の取付を極めて高い精度で、かつ、簡単に行うことができる。なお、磁気ホイル２５とＭＲ素子との間は例えば数十μｍである。この後、被検出部材挿入用窓部３２ａ、検出部材挿入用窓部３２ｂ及び調整用窓部３３ｂは、収容空間部３３内に埃等が浸入するのを防止するために封止用テープ（図示なし）が貼り着けられる
（４）作用効果
本願発明の特徴は「ハウジングが一体成形されていること」であり、これにより以下の効果が生じる。
【００６６】
〈１〉部品点数の低減
従来、複数の部品で構成していたハウジングを一体成形により構成すること、第２隔壁部と第２軸受により速度検出機構への不純物を防止するためだけの部材（シール部材）が不要となることで、全体としての部品点数を低減できた。
【００６７】
〈２〉ハウジング製造コストの低減
一体成形であるため、高精度の複雑な形状を短い工数で製造できるようになり、製造コストが低減できた。
【００６８】
〈３〉部品取付の容易化
一体成形で比較的複雑な形状のハウジングとなり、速度検出機構や軸受等の取付性を損なう恐れがあるが、本願発明で各窓部を適切に配置することで、速度検出機構や軸受等の部品の取付性を損なうことなく容易にすることができた。
【００６９】
〈４〉
組立工数の低減従来に比べ部品点数が少なくなったこと、及び部品取付を容易にする窓等の追加形状をハウジングに用意したことから、全体としての組立工数が少なくなった。
【００７０】
〈５〉組立精度の向上
従来の複数部品の構成では、個々の部品誤差に加えて組立誤差が蓄積され全体として精度向上は困難であったが、ハウジングを一体成形することで組立誤差がなくなった。これによりハウジング面を基準に組み立てることが容易にでき、組立精度が向上した。
【００７１】
〈６〉部品自体の性能向上
ハウジングの表面精度と剛性の向上により、組立精度と強度が向上した。その結果高い回転精度及び長期間の運転に耐えうる強度を実現できた。加えて速度検出機構への防塵性が向上し、長期間の安定運転が可能になった。
【００７２】
〈７〉ラジアル荷重の強化
速度検出機構を出力側に設けたため、出力軸を支える一対のベアリング間隔を広くすることができた。これにより先行例に比較して高いラジアル荷重性が実現できた。
【００７３】
〈８〉
本願発明では軸方向に短くする狙いは少ないと考えられる。
２．第２実施形態
前記実施形態では磁気センサは２つ設けられていたが、図５に示すように一方の磁気センサを省略し、磁気センサ２６を１つとしてもよい。これに伴い、一方の検出手段挿入用窓部３２ｂ及び一方の調整用窓部３３ｂも省略できるが、その他の基本的な構造は前記実施形態と同様である。
【００７４】
３．第３実施形態
前記実施形態では、何れも、被検出部材挿入用窓部３２ａ及び検出手段挿入用窓部３２ｂが別々に設けられていたが、図６及び図７に示すように、磁気センサ２６を被検出部材挿入用窓部３２ａに取り付けて、検出手段挿入用窓部３２ｂを省略しても良い。従って、被検出部材挿入用窓部３２ａは、磁気ホイル２５を収容空間部３５内に挿入する機能と、磁気センサ２６を配設する機能とを有していることになる。また、調整用窓部３３ｄは、磁気センサ２６に対応させて第１隔壁部３３の上部に設けられている。この場合、被検出部材挿入用窓部３２ａは磁気センサ２６に比べて十分大きい寸法なので、磁気センサ２６の取付には、窓部３２ａとの間にスペーサ等を介在させるなどするとよい。
【００７５】
４．第４実施形態
前記実施形態では何れも検出手段用窓部３３ｅが外壁部３２に設けられていたが、図８に示すように、ハウジング３１の第１隔壁部３３に磁気センサを取り付けるための検出手段挿入用窓部３３ｅを設けても良い。検出手段挿入用窓部３３ｅはこの孔の中心軸が出力軸７に対して平行となるよう開口している。調整用窓部を設ける場合は外壁部に設けるとよい。勿論、磁気センサを一対設けて検出精度の向上を図ってもよい。
【００７６】
５．第５実施形態
前記実施形態の磁気的検出機構の代わりに、光学的検出機構を用いても良い。図９に示すように、速度検出機構５１は、光学式ロータリー形エンコーダであって、パルス円板５２と、投光器及び受光器を含む光検出器５３とを有している。パルス円板５２の外周部には、複数のスリット等の光透過部が円周方向に等間隔に並べて配置されている。光検出器５３はコ字状であり、その隙間にパルス円板５２の光透過部が形成された部分が侵入している。パルス円板５２はホイル５５に固定されている。ホイル５５の構造及び他の部材との関係は前記実施形態の磁気ホイルと外形寸法が小さい以外は同様であるのでここでは説明を省略する。光検出器５３は被検出部材挿入用窓部３２ａに固定され、装置内部に入り込むように組み込まれている。
【００７７】
６．他の実施形態
ハウジングの外壁部は、概ね四角筒形状に限定されず円筒形状であってもよい。
【００７８】
窓部の形状は、矩形に限定されず、円形等各種形状であってよい。前記実施形態では、減速装置を構成する部材をローラ等の摩擦車とし、太陽ローラと各遊星ローラとの間、各遊星ローラとインタナルリングとの間をトラクション方式としたが、トラクション方式はその一部でもよい。さらに、親子型と呼ばれる減速装置や特願２０００−３０７４９６号で開示された減速装置でもよい。
【００７９】
【発明の効果】
本発明に係る回転駆動装置では、従来、複数の部品で構成していたハウジングを一体成形により構成すること、第２隔壁部と第２軸受により速度検出機構への不純物を防止するためだけの部材（シール部材）が不要となることで、全体としての部品点数及び加工工数を低減でき、加えてハウジングの剛性及び組立精度の向上が図られ、更に速度検出機構が汚染されないため長期間安定に動作することができる。また、速度検出機構の配置に絡む各種窓部をハウジングに設けることで、一体成形されたハウジングであっても速度検出機構を高精度かつ簡単に取付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による回転駆動装置の断面構成図。
【図２】図１のII矢視図で、当該回転駆動装置の正面図。
【図３】伝動手段の分解斜視図。
【図４】磁気ホイルと出力軸の係合状態を示す図。
【図５】第２実施形態による回転駆動装置の正面図。
【図６】第３実施形態による回転駆動装置の断面構成図。
【図７】図６のVII矢視図。
【図８】第４実施形態による回転駆動装置の正面図。
【図９】第５実施形態による回転駆動装置の断面構成図。
【符号の説明】
１ 回転駆動装置
２ モータ
３ 減速装置
４ 伝動手段
５ コントローラ
６ ドライブ装置
７ 出力軸
８ 速度検出機構
２５ 磁気ホイル（被検出部材）
２５ｂ 溝（第２係合部）
２６ 磁気センサ（検出手段）
２７ 第１軸受
２８ 第２軸受
２９ コイルスプリング（付勢部材）
３０ 回り止めピン（第１係合部）
３１ ハウジング
３２ 外壁部
３２ａ 被検出部材挿入用窓部（第１窓部）
３２ｂ 検出手段挿入用窓部（第２窓部）
３３ 第１隔壁部
３３ｂ 調整用窓部
３４ 第２隔壁部
３５ 収容空間部
３９ 第２外壁部
４１ ウェーブワッシャ（弾性部材）

Claims (14)

1. 回転駆動源としてモータを使用し、被動装置を回転駆動するとともに、出力回転速度を検出して、モータの駆動回転速度をフィードバック制御する回転駆動装置であって、
   前記モータによって駆動される減速装置と、
   前記減速装置から前記被動装置側に延びる出力軸を有し、前記減速装置の出力を前記被動装置に伝える伝動手段と、
   前記減速装置の前記被動装置側に配置され、前記出力軸の回転速度を検出するための速度検出機構と、
   前記出力軸及び前記速度検出機構の周囲を覆う外壁部と、前記外壁部の前記被動装置側に一体に形成され前記出力軸が貫通する中心孔が形成された第１隔壁部と、前記外壁部の前記減速装置側に一体に形成され前記出力軸が貫通する中心孔が形成された第２隔壁部とを有するハウジングと、
   前記第１隔壁部の中心孔の内周面と前記出力軸との間に配置された第１軸受と、
   前記第２隔壁部の中心孔の内周面と前記出力軸との間に配置された第２軸受と、
   を備え、
   前記速度検出機構は、検出手段と、前記検出手段によって検出される被検出部材とからなり、
   前記被検出部材は、前記出力軸に対して軸方向に移動可能に嵌合する中心孔を有する略円板状であり、
   前記第２隔壁部は、前記第１隔壁部及び前記外壁部とともに前記速度検出機構が設置される収容空間部を形成し、前記減速装置と前記速度検出機構とを軸方向に分離し、
   前記ハウジングには、前記外壁部を前記出力軸の径方向に貫通し、その中心軸が前記貫通方向に延びて前記出力軸に直交する第１窓部が形成され、
   前記第１窓部の幅寸法は、前記被検出部材の外形寸法よりも大きく形成され、
   前記第１窓部を通じて前記被検出部材が前記収容空間部に配置され、その状態で前記出力軸をハウジング内に挿入することにより、前記出力軸が、前記第２隔壁部の前記中心孔、前記被検出部材の前記中心孔、及び前記第１隔壁部の前記中心孔を貫通していることを特徴とする、回転駆動装置。
2. 前記検出手段が配設される第２窓部を有する、請求項１に記載の回転駆動装置。
3. 前記第２窓部は、前記外壁部を前記出力軸の径方向に貫通しており、前記第２窓部の中心軸は、前記貫通方向に延びて前記出力軸に直交している、請求項２に記載の回転駆動装置。
4. 前記ハウジングには、前記検出手段を配設する際に取付位置を調節するための調整用窓部が設けられている、請求項３に記載の回転駆動装置。
5. 前記調整用窓部は、前記第１隔壁部を前記出力軸の軸方向に貫通しており、前記調整用窓部の中心軸は、前記貫通方向に延びて前記出力軸に平行である、請求項４に記載の回転駆動装置。
6. 前記速度検出機構は磁気センサであり、前記検出手段は、磁束の変化を検出する少なくとも１つの磁気的検出手段であり、前記被検出部材は、着磁部を有する被磁気的検出部材である、請求項２〜５のいずれかに記載の回転駆動装置。
7. 前記速度検出機構は光学センサであり、前記検出手段は、光学的な変化を検出する少なくとも１つの光学的検出手段であり、前記被検出部材は被光学的検出部材である、請求項２〜５のいずれかに記載の回転駆動装置。
8. 前記出力軸は第１係合部を有し、前記被検出部材は、前記第１係合部に対して相対回転不能に係合しかつ軸方向に着脱自在である第２係合部を有し、前記第１係合部と前記第２係合部が互いに係合するように前記被検出部材を軸方向に付勢する弾性部材をさらに備えている、請求項２〜８のいずれかに記載の回転駆動装置。
9. 前記第２係合部は前記被検出部材の前記減速装置側の面に形成され、前記弾性部材は前記第１軸受と前記被検出部材との間に配置されている、請求項８に記載の回転駆動装置。
10. 前記減速装置は、前記モータの回転が入力される太陽車と、前記太陽車と同心に配置されたインタナルリングと、前記太陽車に当接し、前記インタナルリングからの付勢力を受けながら当接する複数の遊星車と、前記複数の遊星車を支持し、前記出力軸に連結されたキャリアと、を有している、請求項１〜９に記載の回転駆動装置。
11. 前記モータの出力軸は、前記減速装置の前記太陽車を構成する、請求項１０に記載の回転駆動装置。
12. 前記第２隔壁の前記減速装置側の面には前記付勢部材を収容する凹部が形成されており、前記凹部の底面は、前記第２軸受の前記減速装置側端面よりさらに前記被動装置側に位置している、請求項１０又は１１に記載の回転駆動装置。
13. 前記ハウジングは、前記外壁部から一体に形成され前記減速装置の周囲を覆う第２外壁部をさらに有している、請求項１〜１２のいずれかに記載の回転駆動装置。
14. 前記速度検出機構からの検出に基づいて、前記モータの駆動速度をフィードバック制御するフィードバック制御手段をさらに備えている、請求項１〜１３のいずれかに記載の回転駆動装置。

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