JP7272075B2 - エンコーダー、モーター及びロボット - Google Patents

Description

本発明は、エンコーダー、モーター及びロボットに関するものである。

主軸歯車と従軸歯車とを備え、主軸歯車の位相及び副軸歯車それぞれの位相の検出結果に基づいて、モーター回転軸に接続された主軸歯車の回転数を算出するバッテリーレス型のエンコーダーが知られている（例えば、下記特許文献１参照）。このエンコーダーでは、副軸歯車と、副軸歯車に設けられる磁石と、を備え、副軸歯車は軸受を介して支持されている。

特開２０１４－１１５２３４号公報

上記エンコーダーでは、副軸歯車、磁石、及び軸受がモーター回転軸に沿う方向に並んで配置されているため、副軸歯車、磁石、及び軸受を設けるためのスペースが必要となる。そのため、上記エンコーダーでは小型化が難しかった。

上記課題を解決するために、本発明の第一態様に係るエンコーダーは、ベース部と、回動する軸部に取り付けられる主軸歯車と、前記主軸歯車と噛み合う、円筒状の歯車部を有する副軸歯車と、前記副軸歯車に設けられる磁石と、前記ベース部に設けられて前記副軸歯車を支持する、環状の軸受部材と、を備え、前記軸部に沿って延びる直線を第１軸とし、前記第１軸と直交する直線を第２軸とした場合において、前記第２軸が延びる方向から平面視したときに、前記磁石は前記軸受部材と重なるように配置されることを特徴とする。

本発明の第二態様に係るエンコーダーでは、ベース部と、回動する軸部に取り付けられる主軸歯車と、前記主軸歯車と噛み合う、円筒状の歯車部を有する副軸歯車と、前記副軸歯車に設けられる磁石と、前記ベース部に設けられて前記副軸歯車を支持する、環状の軸受部材と、を備え、前記軸部に沿って延びる直線を第１軸とし、前記第１軸と直交する直線を第２軸とした場合において、前記第２軸が延びる方向から平面視したときに、前記磁石は前記歯車部と重なるように配置されることを特徴とする。

上記態様に係るエンコーダーでは、前記副軸歯車は、前記第２軸が延びる方向から平面視したときに、前記軸受部材と重なる位置に凹部を有し、前記磁石は、前記凹部に配置されていることが好ましい。

上記態様に係るエンコーダーでは、前記副軸歯車は、前記第２軸が延びる方向から平面視したときに、前記歯車部と重なる位置に凹部を有し、前記磁石は、前記凹部に配置されていることが好ましい。

上記態様に係るエンコーダーでは、前記磁石による磁界の変化を検出する磁気検出基板をさらに備え、前記磁気検出基板は前記ベース部に設けられていることが好ましい。

上記態様に係るエンコーダーでは、前記ベース部は壁部を有し、前記壁部は、前記磁気検出基板と前記副軸歯車との間に配置されることが好ましい。

本発明の第三態様に係るモーターは、第一態様又は第二態様に係るエンコーダーを備えることを特徴とする。

本発明の第四態様に係るロボットは、第三態様に係るモーターを備えることを特徴とする。

第一実施形態のロボットの構成の一例を示す図である。 駆動部に用いられるモーターの概略構成を示す斜視図である。 モーターの要部構成を示す断面図である。 エンコーダーの要部構成を示す平面図である。 エンコーダーの取り付け方法を示す図である。 エンコーダーの取り付け方法を示す図である。 第一実施形態の変形例に係る構成を示す図である。 第一実施形態の変形例に係る構成を示す図である。 第二実施形態のモーターの要部構成を示す断面図である。 第二実施形態の変形例に係る構成を示す図である。 第二実施形態の変形例に係る構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度や角度を実際とは異ならせている。

まず、本実施形態に係るロボットの構成について説明する。本実施形態では、ロボットがスカラロボットである場合について説明する。スカラロボットは、水平多関節ロボットとも称される。なお、ロボット１は、スカラロボットに代えて、垂直多関節ロボット等の他の種類のロボットであってもよい。ここで、垂直多関節ロボットは、１つの腕を備える単腕ロボットであってもよく、２つ以上の腕を備える複腕ロボットであってもよい。２つの腕を備える複腕ロボットは、双腕ロボットとも称される。

（第一実施形態）
図１は本実施形態のロボットの構成の一例を示す図である。
図１に示すように、ロボット１は、基台２と、可動部３と、制御装置４と、を備える。
基台２は、可動部３支持する。基台２は所定の設置面１００に設けられている。設置面１００は、例えば、ロボット１に作業を行わせる部屋の床面である。なお、設置面１００は、当該床面に代えて、当該部屋の壁面、当該部屋の天井面、テーブルの上面、治具が有する面、台が有する面等の他の面であってもよい。

可動部３は、第１アームＡ１と、第２アームＡ２と、駆動軸部Ｓとを備える。第１アームＡ１は基台２に対して第１回動軸ＡＸ１周りに回動可能に支持される。また、第１アームＡ１は設置面に平行な方向にも移動可能である。なお、回動とは、軸の周囲を回転する運動を意味し、回転角が３６０度未満である場合も、回転角が３６０度以上である場合も含む。また、一方向に回転する運動に限らず、両方向に回転する運動も含む。

第１アームＡ１は、基台２に設けられた第１駆動部Ｍ１によって第１回動軸ＡＸ１周りに回動させられる。第１駆動部Ｍ１は、第１アームＡ１を第１回動軸ＡＸ１周りに回動させるアクチュエーターである。すなわち、本実施形態では、第１回動軸ＡＸ１は、第１駆動部Ｍ１の回動軸と一致する仮想的な軸のことである。

第２アームＡ２は、第１アームＡ１に対して第２回動軸ＡＸ２周りに回動可能に支持される。第２アームＡ２は設置面に平行な方向にも移動可能である。第２アームＡ２は、第２アームＡ２に設けられた第２駆動部Ｍ２によって第２回動軸ＡＸ２周りに回動させられる。本実施形態において、第２回動軸ＡＸ２は、第２駆動部Ｍ２の回動軸と一致する仮想的な軸のことである。

また、第２アームＡ２は、第３駆動部Ｍ３及び第４駆動部Ｍ４を備え、駆動軸部Ｓを支持する。駆動軸部Ｓは、第２アームＡ２に対して第３回動軸ＡＸ３周りに回動可能且つ第３回動軸ＡＸ３の軸方向に並進可能に支持される。本実施形態において、第３回動軸ＡＸ３は、駆動軸部Ｓの中心軸と一致する仮想的な軸のことである。

駆動軸部Ｓは、円柱形状の軸体である。駆動軸部Ｓの外周面には、図示しないボールねじ溝と、図示しないスプライン溝とがそれぞれ設けられている。図１に示した例では、駆動軸部Ｓは、第２アームＡ２の端部のうちの第１アームＡ１と反対側の端部を貫通した状態に設けられている。

駆動軸部Ｓの先端Ｓ１には、例えば、エンドエフェクター等の外部装置を取り付け可能である。ここで、駆動軸部Ｓの先端Ｓ１とは、駆動軸部Ｓが有する２つの端部のうちの軸方向の一方側の端部である。エンドエフェクターは、例えば、指部によって物体を保持することが可能なエンドエフェクターである。なお、エンドエフェクターは、例えば、空気による吸着、磁気による吸着等によって物体を保持可能なエンドエフェクターであってもよい。また、エンドエフェクターは、物体を保持不可能なエンドエフェクターであってもよい。ここで、物体を保持するとは、物体の状態を、持ち上げることが可能な状態にすることを意味する。

第３駆動部Ｍ３は、例えば、駆動軸部Ｓのボールねじ溝の外周部に設けられたボールねじナットを、タイミングベルト等を介して回動させる。これにより、第３駆動部Ｍ３は、駆動軸部Ｓを軸方向に移動可能である。

第４駆動部Ｍ４は、例えば、駆動軸部Ｓのスプライン溝の外周部に設けられたボールスプラインナットを、タイミングベルト等を介して回動させる。これにより、第４駆動部Ｍ４は、駆動軸部Ｓを第３回動軸ＡＸ３周りに回動させる。

本実施形態において、第１駆動部Ｍ１～第４駆動部Ｍ４それぞれは同じ構成を有している。以下、第１駆動部Ｍ１～第４駆動部Ｍ４をまとめて単に駆動部Ｍと称する。駆動部Ｍの少なくとも一つはモーターで構成されている。また、第１回動軸ＡＸ１～第３回動軸ＡＸ３をまとめて単に回動軸ＡＸと称する。

以下のモーター構成の説明で使用する図面ではＸＹＺ座標系を用いる。ＸＹＺ座標系において、Ｘ軸とＹ軸とを含む平面が水平となっており、Ｚ軸が鉛直となっている。つまり、Ｚ軸は、重力に引かれる向きに延びる直線すなわち鉛直線と、平行な直線であり、Ｘ軸とＹ軸とは、鉛直線に垂直な直線すなわち水平線と、平行な直線である。以下の説明においては、Ｚ軸の正の側を「上側」と呼び、Ｚ軸の負の側を「下側」と呼ぶ。なお、上側および下側とは、単に各部の相対位置関係を説明するための名称であり、実際の配置関係や使用態様を限定しない。

図２は駆動部Ｍに用いられるモーターの概略構成を示す斜視図である。図２に示すように、モーター１０は、サーボモーターからなるモーター本体９と、モーター本体９の上面９ａに取り付けられたエンコーダー１１とを有している。モーター本体９は上下方向に延びるシャフト（軸部）５を含む。なお、シャフト５の中心は、駆動部Ｍにおける回動軸ＡＸの中心と一致している。

このとき、Ｚ軸は、シャフト５に沿って延びる直線（第１軸）である。また、Ｘ軸またはＹ軸は、Ｚ軸と直交する直線（第２軸）である。なお、第１軸はＺ軸に限定されることはなくシャフト５に沿って延びる直線であればよく、例えばＺ軸と平行な直線であってもよい。また、第２軸はＸ軸またはＹ軸に限定されることはなく第１軸と直交する直線であればよく、例えばＸ軸と平行な直線またはＹ軸と平行な直線であってもよい。

エンコーダー１１はモーター本体９におけるシャフト５の回転数を検出する。エンコーダー１１は、例えば、不図示のねじ部材を介してモーター本体９の上側の面である上面９ａに固定される。エンコーダー１１はモーター本体９の上面９ａに突出するシャフト５の一部の回転数を検出する。

モーター１０は図１に示した制御装置４によって制御される。制御装置４はモーター本体９及びエンコーダー１１と電気的に接続されている。制御装置４は、エンコーダー１１から送信された情報に基づいてモーター本体９におけるシャフト５の回転数を算出し、該回転数に基づいてモーター本体９の駆動を制御する。

図３はモーターの要部構成を示す断面図である。図４はエンコーダー１１の要部構成を示す平面図である。図４は、エンコーダー１１を構成する各部材の平面的な配置関係を示す図であり、エンコーダー１１を下側から上側に向かって視た図である。なお、図３及び図４では、図を見易くするため、説明に関係のない部材については図示を省略している。

図３又は図４に示されるように、エンコーダー１１は、ベース部２０と、主軸歯車２１と、複数の副軸歯車２２、２３、２４と、複数の磁石３２、３３、３４と、複数のベアリング（軸受部材）４２、４３、４４と、シャフト用ベアリング４５と、を備えている。本実施形態のエンコーダー１１は、磁気検出基板１２と、光学センサー基板１３と、エンコーダホイール１４とをさらに備えている。

本実施形態のエンコーダー１１は一部ユニット化された構造を有する。具体的に、エンコーダー１１において、ベース部２０と、複数の副軸歯車２２、２３、２４と、複数の磁石３２、３３、３４と、複数のベアリング４２、４３、４４とはユニット化されている。このようにエンコーダー１１の一部をユニット化することで、後述するエンコーダー１１のモーター１０への取り付け作業が容易となる。

また、本実施形態のエンコーダー１１は電力の供給が停止された場合でも、その後再び電力が供給されたときに各歯車２１～２４の回転角度を検出することで、モーター１０の回転数や駆動部Ｍの回動軸ＡＸの絶対位置を算出可能である。本実施形態のエンコーダー１１は、所謂、バッテリーレス方式のエンコーダーである。

ベース部２０は、例えば、プラスチックや金属など、所定の剛性を有する材料で構成されている。ベース部２０は、複数の副軸歯車２２、２３、２４と、複数の磁石３２、３３、３４と、複数のベアリング４２、４３、４４と、シャフト用ベアリング４５と、磁気検出基板１２と、光学センサー基板１３とを保持する部材である。

ベース部２０は、保持部２５と、周壁部２６と、を有する。保持部２５は、回動軸ＡＸと直交するように設けられ、複数の副軸歯車２２、２３、２４と、複数の磁石３２、３３、３４と、複数のベアリング４２、４３、４４と、シャフト用ベアリング４５と、磁気検出基板１２とを保持する部材である。

主軸歯車２１は、モーター本体９の上面９ａに突出するシャフト５の根元部分５ａに取り付けられている。複数の副軸歯車２２、２３、２４は主軸歯車２１と噛み合う。主軸歯車２１及び副軸歯車２２、２３、２４各々の歯数は互いに異なるように設定されている。

複数の磁石３２、３３、３４は永久磁石である。複数の磁石３２、３３、３４は複数の副軸歯車２２、２３、２４各々に対応して設けられている。すなわち、磁石３２は副軸歯車２２に設けられ、磁石３３は副軸歯車２３に設けられ、磁石３３は副軸歯車２３に設けられている。そのため、磁石３２、３３、３４は対応する磁石３２、３３、３４とともに回転する。

複数のベアリング４２、４３、４４は、ベース部２０に設けられ、複数の副軸歯車２２、２３、２４各々を支持する。複数のベアリング４２、４３、４４は複数の副軸歯車２２、２３、２４各々に対応して設けられている。複数のベアリング４２、４３、４４は複数の副軸歯車２２、２３、２４をベース部２０に回動可能に取り付ける。すなわち、ベアリング４２は、環状の形状であり、副軸歯車２２をベース部２０に対して回動可能に取り付け、ベアリング４３は、環状の形状であり、副軸歯車２３をベース部２０に対して回動可能に取り付け、ベアリング４３は、環状の形状であり、副軸歯車２３をベース部２０に対して回動可能に取り付ける。

本実施形態において、複数の副軸歯車２２、２３、２４は歯数によって外径が異なる以外は同様の構成を有する。また、複数の磁石３２、３３、３４は同様の構成を有する。また、複数のベアリング４２、４３、４４は同様の構成を有する。なお、複数の磁石３２、３３、３４は、対応する副軸歯車２２、２３、２４によって大きさが異なってもよい。また、複数のベアリング４２、４３、４４は、対応する副軸歯車２２、２３、２４によって大きさが異なってもよい。

本実施形態において、副軸歯車２２、２３、２４のうちのいずれか一つが「副軸歯車」に相当する。例えば、副軸歯車２２が副軸歯車に相当する場合、ベアリング４２が副軸歯車２２に対応した「軸受部材」に相当し、磁石３２が副軸歯車２２に対応した「磁石」に相当することとなる。

ベース部２０の保持部２５は、第１ベアリング保持部２５ａと第２ベアリング保持部２５ｂとを有する。第１ベアリング保持部２５ａは保持部２５の上面側に設けられる。第２ベアリング保持部２５ｂは保持部２５の下面側に設けられる。

第１ベアリング保持部２５ａはシャフト用ベアリング４５を保持するための凹部である。第２ベアリング保持部２５ｂはベアリング４２、４３、４４を保持するための凹部である。

第１ベアリング保持部２５ａにはモーター１０のシャフト５を挿入させるための貫通孔２５ａ１が形成されている。貫通孔２５ａ１の内径はシャフト５の外径よりも大きい。シャフト用ベアリング４５は、貫通孔２５ａ１における上側の端部に嵌め込まれる、すなわち圧入されることで保持される。シャフト用ベアリング４５は、貫通孔２５ａ１の内面とシャフト５の外面との間に生じる隙間を埋めるように設けられる。なお、貫通孔２５ａ１の内面とシャフト５の外面との間に生じる隙間を埋める部材は、シャフト用ベアリング４５に限定されず、例えばオイルシールなどでもよい。

本実施形態において、第１ベアリング保持部２５ａの外周面の一部は磁気検出基板１２を支持する支持部材としても機能する。磁気検出基板１２は、例えば第１ベアリング保持部２５ａの外周面に嵌め込まれて固定される。本実施形態のエンコーダー１１によれば、副軸歯車２２、２３、２４及び磁気検出基板１２がベース部２０に固定されるため、これらを別部材に支持する構造に比べて公差や熱膨張の影響を受け難くなる。よって、エンコーダー１１の組み立て精度が向上するので、磁気検出基板１２は高い検出精度を得ることができる。

磁気検出基板１２は複数の磁気センサー５２、５３、５４を含む。磁気センサー５２は、副軸歯車２２の回転によって生じる磁石３２による磁界の変化を検出する。磁気検出基板１２は、磁気センサー５２によって検出された磁界の変化から副軸歯車２２の回転角度を検出する。

また、磁気センサー５３は、副軸歯車２３の回転によって磁石３３による磁界の変化を検出する。磁気検出基板１２は、磁気センサー５３によって検出された磁界の変化から副軸歯車２３の回転角度を検出する。

また、磁気センサー５４は、副軸歯車２４の回転によって磁石３４による磁界の変化を検出する。磁気検出基板１２は、磁気センサー５４によって検出された磁界の変化から副軸歯車２４の回転角度を検出する。

磁気検出基板１２は制御装置４と電気的に接続されている。磁気検出基板１２は各磁気センサー５２、５３、５４の検出結果、すなわち、副軸歯車２２、２３、２４の回転角度を制御装置４に送信する。

ベース部２０の周壁部２６は、保持部２５の外縁部に接続された筒状の部位である。保持部２５は、周壁部２６の下側端面２６ａよりも上側かつ周壁部２６の上側端面２６ｂよりも下側に位置している。すなわち、保持部２５は、周壁部２６の下側端面２６ａよりも上側に窪み、周壁部２６の上側端面２６ｂよりも下側に窪んでいる。周壁部２６の上側端面２６ｂに光学センサー基板１３が取り付けられている。光学センサー基板１３はねじ部材１７を介して上側端面２６ｂに取り付けられている。

エンコーダー１１がモーター本体９に取り付けられた状態において、光学センサー基板１３と周壁部２６と保持部２５とシャフト用ベアリング４５とで囲まれる第１空間Ｋ１と、周壁部２６と保持部２５とモーター１０の上面９ａとで囲まれる第２空間Ｋ２とが構成される。すなわち、第１空間Ｋ１及び第２空間Ｋ２は、少なくともベース部２０の保持部２５によって隔てられている。この保持部２５が「壁部」に相当する。

本実施形態において、第１空間Ｋ１は磁気検出基板１２またはエンコーダホイール１４が配置される空間であり、第２空間Ｋ２は主軸歯車２１及び複数の副軸歯車２２、２３、２４が配置される空間である。これら第１空間Ｋ１及び第２空間Ｋ２は分離されているため、例えば、歯車に塗布されたグリスや、主軸歯車２１及び副軸歯車２２、２３、２４の噛み合いで生じた摩耗粉、等の異物を第２空間Ｋ２内に留めることで異物が第１空間Ｋ１内に入り込んでしまうことを抑制することができる。よって、第１空間Ｋ１に配置される磁気検出基板１２またはエンコーダホイール１４への異物の付着が抑制されるので、磁気検出基板１２による検出精度の低下や、エンコーダホイール１４が光を透過し難くなることによる検出精度の低下といった不具合の発生を抑制することができる。

なお、エンコーダホイール１４への異物の付着のみを抑制したい場合は、エンコーダホイール１４と複数の副軸歯車２２、２３、２４との間にベース部２０の保持部２５を配置してもよい。また、第１空間Ｋ１及び第２空間Ｋ２を隔てる部材は、ベース部２０の保持部２５のみに限定されず、例えば、保持部２５とシャフト用ベアリング４５とによって隔ててもよく、保持部２５とベアリング４２とによって隔ててもよく、保持部２５とシャフト用ベアリング４５とベアリング４２とによって隔ててもよい。

また、第１空間Ｋ１及び第２空間Ｋ２を、保持部２５に代えて、別の部材によって隔ててもよい。別の部材を用いる場合には、例えば、磁気検出基板１２によって隔ててもよく、磁気検出基板１２とシャフト用ベアリング４５とによって隔ててもよく、磁気検出基板１２とベアリング４２とによって隔ててもよく、磁気検出基板１２とシャフト用ベアリング４５とベアリング４２とによって隔ててもよい。このように磁気検出基盤１２を用いて隔てる場合には、エンコーダホイール１４への異物の付着を抑制することができる。

磁気検出基板１２は光源１６を有する。光源１６は例えばＬＥＤから構成される。光源１６はエンコーダホイール１４に向けて光を照射する。本実施形態において、エンコーダホイール１４はシャフト５の先端部分５ｂに取り付けられている。エンコーダホイール１４は光源１６から射出された光を透過させるホイールである。エンコーダホイール１４を透過した光は光学センサー基板１３に入射する。

光学センサー基板１３は、エンコーダホイール１４を透過した透過光を検出する光学センサー１５を有している。光学センサー１５は、シャフト５とともに回転するエンコーダホイール１４を透過した透過光の変化を検出することでシャフト５に取り付けられた主軸歯車２１の回転角度（０°以上３６０°未満）を高精度に検出する。

光学センサー基板１３は制御装置４と電気的に接続されている。光学センサー基板１３は光学センサー１５の検出結果、すなわち、主軸歯車２１の回転角度を制御装置４に送信する。

このようにして制御装置４は、主軸歯車２１の回転角度と副軸歯車２２、２３、２４の各回転角度とを取得する。上述したように主軸歯車２１の回転角度に対する個々の副軸歯車２２、２３、２４の回転角度はそれぞれ異なるため、制御装置４は上記回転角度の組み合わせから主軸歯車２１の回転数を算出する。すなわち、制御装置４は、主軸歯車２１及び副軸歯車２２、２３、２４の回転角度の組み合わせからモーター１０のシャフト５の回転数を算出する。制御装置４は算出したシャフト５の回転数を利用してモーター１０の駆動を制御する。

保持部２５の第２ベアリング保持部２５ｂは、ベアリング４２、４３、４４を保持するための複数の凹部を有する。図３では、第２ベアリング保持部２５ｂを構成する複数の凹部のうちベアリング４２を保持するための凹部のみが図示されているが、保持部２５における不図示の領域にはベアリング４３、４４を保持する凹部も形成されている。

以下、図３に示される副軸歯車２２、磁石３２及びベアリング４２を例に挙げて、これら副軸歯車２２、磁石３２及びベアリング４２のベース部２０に対する取り付け構造を説明する。

副軸歯車２２は、ベアリング４２に挿入される支持部分２２ａと、円筒状であって、その外周に歯が形成された歯車部分２２ｂとを含む。ベアリング４２は第２ベアリング保持部２５ｂを構成する凹部に嵌め込まれている。なお、ベアリング４２は凹部２９内に接着により保持されていてもよい。

本実施形態において、ベアリング４２及び磁石３２はＸ軸またはＹ軸が延びる方向から平面視したときにおいてベアリング４２の少なくとも一部及び磁石３２の少なくとも一部は、重なるように配置される。換言すれば、磁石３２は、環状のベアリング４２の中に配置される。具体的に、磁石３２は、副軸歯車２２の支持部分２２ａの上面２２ａ１に設けられた凹部２２ａ２に設けられている。なお、Ｘ軸またはＹ軸が延びる方向から平面視するとは、Ｘ軸またはＹ軸に沿った方向にエンコーダー１１から離れた位置から、エンコーダー１１を平面視することを意味する。

磁石３２の全体が副軸歯車２２の支持部分２２ａに取り付けられたベアリング４２と重なっている。磁石３２の上面３２ａはベアリング４２の上面４２ａと面一となっている。また、磁石３２の上面３２ａは支持部分２２ａの上面２２ａ１と面一となっている。すなわち、磁石３２の上面３２ａと、支持部分２２ａの上面２２ａ１と、ベアリング４２の上面４２ａとは、それぞれ上下方向において面一となっている。
本実施形態において、凹部２２ａ２は「凹部」に相当する。

なお、副軸歯車２３、磁石３３及びベアリング４３におけるベース部２０に対する取り付け構造についても同様のことが言える。すなわち、本実施形態において、ベアリング４３及び磁石３３はＸ軸またはＹ軸が延びる方向から平面視したときにおいて少なくとも一部同士が重なるように配置されている。

また、副軸歯車２４、磁石３４及びベアリング４４におけるベース部２０に対する取り付け構造についても同様のことが言える。すなわち、本実施形態において、ベアリング４４及び磁石３４はＸ軸またはＹ軸が延びる方向から平面視したときにおいて少なくとも一部同士が重なるように配置されている。

続いて、本実施形態のモーター１０の組み立て方法について説明する。すなわち、モーター本体９に対するエンコーダー１１の取り付け方法について説明する。図５Ａ及び図５Ｂはエンコーダー１１の取り付け方法を示す図である。

図５Ａに示すように、ベース部２０に複数の副軸歯車２２、２３、２４と、複数の磁石３２、３３、３４と、複数のベアリング４２、４３、４４とを取り付けたユニット体２０Ｕをモーター本体９の上面９ａに取り付ける。具体的に、ベース部２０の第１ベアリング保持部２５ａに設けられた貫通孔２５ａ１内にモーター本体９から延びるシャフト５を挿入させることで上記ユニット体２０Ｕをモーター本体９の上面９ａに取り付ける。

上記ユニット体２０Ｕをモーター本体９に取り付ける際、複数の副軸歯車２２、２３、２４とシャフト５に取り付けられた主軸歯車２１とを噛合わせる必要が生じる。しかしながら、複数の副軸歯車２２、２３、２４はユニット体２０Ｕの下側に取り付けられているため、ユニット体２０Ｕを取り付ける際、複数の副軸歯車２２、２３、２４を目視することができない。

例えば、貫通孔２５ａ１の内径とシャフト５の外径とが略一致していたとする。この場合、すなわち、シャフト用ベアリング４５を設けない場合、貫通孔２５ａ１内にシャフト５を挿入したユニット体２０Ｕをシャフト５の径方向に移動させることができないため、複数の副軸歯車２２、２３、２４と主軸歯車２１とを目視で確認することなく噛合わせることは非常に困難となる。したがって、モーター本体９に対するエンコーダー１１の取り付け作業が非常に煩雑となってしまう。

これに対し、本実施形態のモーター１０では、図５Ａに示すように、貫通孔２５ａ１の内径がシャフト５の外径よりも大きいため、貫通孔２５ａ１内にシャフト５を挿入した状態でユニット体２０Ｕがシャフト５の径方向に移動可能となっている。

したがって、本実施形態によれば、貫通孔２５ａ１にシャフト５を挿入した状態においてユニット体２０Ｕをシャフト５の径方向に移動させることで、ユニット体２０Ｕに取り付けられた複数の副軸歯車２２、２３、２４とシャフト５に取り付けられた主軸歯車２１とを目視で確認することなく容易に噛合わせた状態にできる。したがって、モーター本体９に対するエンコーダー１１の取り付け作業が容易となる。

続いて、複数の副軸歯車２２、２３、２４と主軸歯車２１とを噛合わせた状態で、図５Ｂに示すように、シャフト５に挿入させたシャフト用ベアリング４５を第１ベアリング保持部２５ａに嵌め込む。これにより、シャフト５とベース部２０との位置が固定される。シャフト用ベアリング４５を取り付けた後、ユニット体２０Ｕを不図示のねじ部材を介してモーター本体９に固定する。

続いて、図３に示した磁気検出基板１２をベース部２０の第１ベアリング保持部２５ａに取り付ける。本実施形態によれば、ベース部２０に副軸歯車２２、２３、２４及び磁気検出基板１２が固定されるため、これらを別部材に支持する構造に比べて組み立て公差を抑制できる。

続いて、図３に示したエンコーダホイール１４をシャフト５の先端部分５ｂに取り付けた後、光学センサー基板１３をベース部２０（周壁部２６の上側端面２６ｂ）に取り付けることでモーター本体９に対するエンコーダー１１の取り付けが完了する。

本実施形態のエンコーダー１１によれば、磁石３２、３３、３４は、ベアリング４２、４３、４４の中に配置される。つまり、ベアリング４２、４３、４４及び磁石３２、３３、３４が、Ｘ軸またはＹ軸から視たときに重なるように配置される。そのため、磁石３２、３３、３４が、ベアリング４２、４３、４４の中に配置されない構造に比べて、シャフト５の延びるＺ軸（第１軸）における寸法を小型化できる。よって、このエンコーダー１１を含むモーター１０によれば、シャフト５が延びる方向に小型化される。

また、本実施形態のロボット１によれば、シャフト５が延びる方向に小型化されたモーター１０を駆動部Ｍとして用いるため、駆動部Ｍの設計自由度を向上させることができる。

なお、上記実施形態のモーター１０では、磁石３２の上面３２ａと支持部分２２ａの上面２２ａ１とが面一となるように磁石３２を凹部２２ａ２内に配置する場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。磁石３２の上面３２ａの位置は磁気検出基板１２との距離に応じて適宜変更可能である。

例えば、図６Ａに示すように、支持部分２２ａの上面２２ａ１から磁石３２の上面３２ａが突出した状態に配置されてもよい。また、図６Ｂに示すように、磁石３２は副軸歯車２２の支持部分２２ａ内に完全に埋め込まれた状態に設けられていてもよい。

また、凹部２２ａ２が歯車部分２２ｂに到達するまで形成されている場合、Ｘ軸またはＹ軸が延びる方向から平面視したときにおいて、磁石３２の一部が歯車部分２２ｂと重なっていてもよい。

（第二実施形態）
続いて、第二実施形態のモーターについて説明する。本実施形態と上記実施形態との違いはエンコーダーの構成であり、それ以外は共通である。そのため、以下では上記実施形態と共通の部材及び構成については同じ符号を付し、説明については省略する。

図７は本実施形態のモーターの要部構成を示す断面図である。図７は第一実施形態の図３に対応する図である。
本実施形態においても、図７に示される副軸歯車２２、磁石３２及びベアリング４２を例に挙げて、これら副軸歯車２２、磁石３２及びベアリング４２のベース部２０に対する取り付け構造を説明する。

図７に示すように、本実施形態のエンコーダー１１Ａは、磁石３２が副軸歯車２２の歯車部分２２ｂの下面２２ｂ１に設けられた凹部２２ｂ２に設けられている。磁石３２の全体は副軸歯車２２の歯車部分２２ｂと上下方向において重なっている。磁石３２の下面３２ｂは歯車部分２２ｂの上面４２ａと面一となっている。本実施形態において、凹部２２ｂ２は「凹部」に相当する。

なお、副軸歯車２３、磁石３３及びベアリング４３におけるベース部２０に対する取り付け構造についても同様のことが言える。すなわち、本実施形態において、副軸歯車２３の歯車部分及び磁石３３はＸ軸またはＹ軸が延びる方向から平面視したときにおいて、少なくとも一部同士が重なるように配置されている。

また、副軸歯車２４、磁石３４及びベアリング４４におけるベース部２０に対する取り付け構造についても同様のことが言える。すなわち、本実施形態において、副軸歯車２４の歯車部分及び磁石３４はＸ軸またはＹ軸が延びる方向から平面視したときにおいて、少なくとも一部同士が重なるように配置されている。

本実施形態のエンコーダー１１Ａによれば、磁石３２、３３、３４は、副軸歯車２２、２３、２４の各歯車部分の中に配置される。つまり、副軸歯車２２、２３、２４の各歯車部分及び磁石３２、３３、３４が、Ｘ軸またはＹ軸が延びる方向から平面視したときに、重なるように配置される。そのため、磁石３２、３３、３４が、副軸歯車２２、２３、２４の各歯車部分の中に配置されない構造に比べて、シャフト５の延びるＺ軸（第１軸）における寸法を小型化できる。よって、このエンコーダー１１Ａを含むモーター１０Ａによれば、シャフト５が延びる方向に小型化される。

このモーター１０Ａをロボットの駆動部に用いることでロボットの駆動部における設計自由度を向上させることができる。

なお、本実施形態のモーター１０Ａでは、磁石３２の下面３２ｂと歯車部分２２ｂの下面２２ｂ１とが面一となるように磁石３２を凹部２２ｂ２内に配置する場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。磁石３２の下面３２ｂの位置は磁気検出基板１２との距離に応じて適宜変更可能である。

例えば、図８Ａに示すように、歯車部分２２ｂの下面２２ｂ１から磁石３２の下面３２ｂが突出した状態に配置されてもよい。また、図８Ｂに示すように、磁石３２は副軸歯車２２の歯車部分２２ｂ内に完全に埋め込まれた状態に設けられていてもよい。

また、凹部２２ｂ２が支持部分２２ａに到達するまで形成されている場合、Ｘ軸またはＹ軸が延びる方向から平面視したときにおいて、磁石３２の一部が支持部分２２ａと重なっていてもよい。

なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されることはなく、発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
上述した実施形態のエンコーダー１１，１１Ａでは、ベース部２０の保持部２５の下側に主軸歯車２１及び副軸歯車２２、２３、２４が配置される場合を例に挙げた。すなわち、主軸歯車２１及び副軸歯車２２、２３、２４が磁気検出基板１２よりも下側に配置される構成を説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明のエンコーダーは、ベース部２０の保持部２５の上側に主軸歯車２１及び副軸歯車２２、２３、２４が配置される場合、すなわち、主軸歯車２１及び副軸歯車２２、２３、２４が磁気検出基板１２よりも上側に配置される形態についても適用可能である。

１…ロボット、５…シャフト（軸部）、１０，１０Ａ…モーター、１１，１１Ａ…エンコーダー、１２…磁気検出基板、２０…ベース部、２１…歯車、２１…主軸歯車、２２，２３，２４…副軸歯車、２９，２２ａ２，２２ｂ２…凹部、３２，３３，３４…磁石、４２…ベアリング（軸受部材）。

Claims (6)

1. ベース部と、
   回動する軸部に取り付けられる主軸歯車と、
   前記主軸歯車と噛み合う歯車部分および支持部分を有する副軸歯車と、
   前記副軸歯車に設けられる磁石と、
   前記ベース部に設けられて前記軸部を支持する、環状の第１軸受部材と、
   前記ベース部に設けられて前記副軸歯車の前記支持部分を支持する、環状の第２軸受部材と、
   前記磁石による磁界の変化を検出する磁気検出基板と、を備え、
   前記軸部に沿って延びる直線を第１軸とし、前記第１軸と直交する直線を第２軸とした場合において、前記第２軸が延びる方向から平面視したときに、前記磁石は前記歯車部分および前記第２軸受部材の少なくとも一方と重なる部分を有して配置され、
   前記ベース部は、前記磁気検出基板と前記副軸歯車との間に配置された保持部と、前記保持部の前記第１軸に沿う方向の一方側である第１面側に設けられ前記第１軸受部材を支持する保持する第１凹部と、前記保持部の前記第１軸に沿う方向の他方側である第２面側に設けられ前記第２軸受部材を保持する第２凹部と、を有し、
   前記磁気検出基板が配置される第１空間と、前記主軸歯車および前記副軸歯車が配置される第２空間とは、少なくとも前記ベース部の前記保持部によって隔てられる
   エンコーダー。
2. 前記副軸歯車の前記支持部分は、凹部を有し、
   前記磁石は、前記凹部に配置されている
   請求項１に記載のエンコーダー。
3. 前記副軸歯車の前記歯車部分は、凹部を有し、
   前記磁石は、前記凹部に配置されている
   請求項１に記載のエンコーダー。
4. 前記磁気検出基板は前記ベース部に設けられている
   請求項１ないし３のいずれか一項に記載のエンコーダー。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載のエンコーダーを備える
   モーター。
6. 請求項５に記載のモーターを備える
   ロボット。

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