JP7299565B2 - エンコーダ及び駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンコーダ及びエンコーダを備えた駆動装置に関する。

産業用ロボット又は工作機械等の駆動部に用いられるモータの回転角の制御を高精度に行うために、モータの回転軸にはエンコーダ（例えばロータリーエンコーダ）が取り付けられている。そして、モータの制御は、エンコーダの検出結果に基づいて行われている。モータは、一般にコイルからの熱を排熱するために、樹脂で覆われている。その樹脂は、モータの停止時に空気中の水分を吸収（吸湿）し、運転時に樹脂中の水分を放出する。そのため、モータの運転時には、コイルが急速に昇温し、モータの樹脂も高温になり、樹脂に含まれていた水分が空気中に放出され、放出された水蒸気がエンコーダ側にも流れることになる。このとき、エンコーダはまだ加熱されていないため、その水蒸気がエンコーダ内で結露する恐れがあった。このような結露を防止するために、エンコーダ内に吸湿剤を配置することが提案されている（例えば、引用文献１参照）。

最近では、エンコーダが取り付けられたモータはより様々な環境下で使用されるようになっており、さらにエンコーダの検出精度を常に高精度に維持することも求められている。このため、エンコーダ内での結露の防止、又は結露の抑制をより効果的に行うことが求められている。

特開２０１７－１５５２１号公報

本発明の第１の態様によれば、第１回転軸の回転情報を検出するエンコーダであって、その第１回転軸に設けられたパターンを検出する第１検出器と、その第１回転軸に設けられたパターン及びその第１検出器を収容する第１収容ケースと、その第１回転軸のうち、そのパターンが設けられた部分とは異なる軸部の少なくとも一部を収容する第２収容ケースと、その第１回転軸を駆動するモータ部の運転が開始してからそのモータ部の温度が飽和するまでの間、その第１収容ケース内の気圧と温度との少なくとも一方と、その第２収容ケース内の気圧と温度と少なくとも一方とを互いに等しく、もしくはその第１収容ケース内の気圧と温度との少なくとも一方をその第２収容ケース内の気圧と温度との少なくとも一方よりも高く調整する調整機構と、を備えるエンコーダが提供される。

第２の態様によれば、第１の態様のエンコーダと、その第１回転軸を駆動するモータ部と、そのエンコーダの検出結果を用いてそのモータ部を制御する制御部と、を備える駆動装置が提供される。
第３の態様によれば、第１回転軸の回転情報を検出する第１エンコーダと、その第１エンコーダを収容する第１収容ケースと、その第１回転軸を駆動するモータ部と、そのモータ部を収容する第２収容ケースと、そのモータ部の運転を開始してからそのモータ部の温度が飽和するまでの間、その第１収容ケース内の気圧と温度との少なくとも一方と、その第２収容ケース内の気圧と温度との少なくとも一方とを互いに等しく、もしくはその第１収容ケース内の気圧と温度との少なくとも一方をその第２収容ケース内の気圧と温度との少なくとも一方よりも高く調整する調整機構と、を備える駆動装置が提供される。

（Ａ）は本発明の第１の実施形態に係る駆動装置を示す断面図、（Ｂ）は第１変形例の駆動装置を示す断面図である。 （Ａ）は第２変形例の駆動装置を示す断面図、（Ｂ）は第２の実施形態に係る駆動装置を示す断面図である。 （Ａ）は第２の実施形態の変形例の駆動装置を示す断面図、（Ｂ）は第３の実施形態に係る駆動装置を示す断面図である。 （Ａ）は第４の実施形態に係る駆動装置を示す断面図、（Ｂ）はその変形例の駆動装置を示す断面図である。 （Ａ）は第５の実施形態に係る駆動装置を示す断面図、（Ｂ）は第６の実施形態に係る駆動装置を示す断面図である。 第７の実施形態に係る駆動装置を示す断面図である。 第８の実施形態に係る駆動装置を示す断面図である。

以下、第１の実施形態につき図１（Ａ）を参照して説明する。
図１（Ａ）は、本実施形態に係る駆動装置１０の概略構成を示す。図１（Ａ）において、駆動装置１０は、エンコーダ部１２と、モータ部１４と、エンコーダ部１２の検出結果に基づいてモータ部１４の動作を制御する制御装置１６とを備えている。モータ部１４は、互いに対向する２つの開口が形成された箱状のモータケース３０と、モータケース３０に形成された２つの開口の側面部（内側面）に設けられた１対の回転軸受２８Ａ及び２８Ｂと、この１対の回転軸受２８Ａ及び２８Ｂを介して回転可能に支持された細長い棒状の回転軸１８と、回転軸１８の中央の軸部１８ｃの外面に装着された複数のマグネット２０と、マグネット２０を囲むようにモータケース３０の内面に配置された複数のコイル２２と、コイル２２に複数の信号ライン２６を介して接続された駆動回路２４とを有する。マグネット２０及びコイル２２の少なくとも一部は合成樹脂等の樹脂（不図示）によって覆われ、モータ部１４の停止中には、その樹脂は周囲の空気中の水分を吸収し、モータ部１４の運転中（コイル２２に電流を供給する期間）には、その樹脂は水分を周囲の空気中に放出する。以下では、回転軸１８の中心軸に平行にＺ軸を取って説明する。回転軸１８はＺ軸に平行な軸の回りに回転可能である。

一例として、モータ部１４は３相交流モータであるが、モータ部１４としては直流モータ等も使用できる。本実施形態では、回転軸１８の軸部１８ｃの一部、マグネット２０、及びコイル２２はモータケース３０内に収容されている。一方、回転軸１８の軸部１８ｃよりも細い＋Ｚ方向の一端部１８ａ及び軸部１８ｃと同じ外径の－Ｚ方向の他端部１８ｂはそれぞれモータケース３０の＋Ｚ方向及び－Ｚ方向の側面の外側に突き出ている。

また、エンコーダ部１２は、回転軸１８の一端部側に配置される。エンコーダ部１２は、回転軸１８の一端部１８ａの先端に取り付けられて、回転方向の位置を検出するための反射型のパターンＰＡ（以下、回転型の検出パターンとも称する）が形成された円板状の回転板３４と、回転板３４のパターンＰＡに検出光を照射する光源４０と、パターンＰＡからの反射光を受光する受光素子４２と、受光素子４２の検出信号を処理して回転板３４（及び回転軸１８）の回転方向の位置（角度及び／又は角速度）の情報（以下、エンコーダ情報という）Ｓ１を求める処理回路４４とを含む検出部３３を有する。エンコーダ情報Ｓ１は、駆動回路２４及び制御装置１６に供給される。回転板３４は、回転型のスケール又はディスクとも呼ぶことができる。なお、回転板３４に形成される検出パターンＰＡは、アブソリュート型又はインクリメンタル型等のどのようなパターンであってもよい。また、回転板３４は反射型であるが、回転板３４には透過型のパターンが形成されていてもよい。

制御装置１６は、回転軸１８の目標回転角及び／又は目標回転速度の情報と、エンコーダ情報Ｓ１とを用いて回転軸１８の回転角等の情報を含む回転指令情報Ｓ２を生成し、その回転指令情報Ｓ２を駆動回路２４に供給する。駆動回路２４は、回転指令情報Ｓ２及びエンコーダ情報Ｓ１を用いて、コイル２２に供給する電流を調整して回転軸１８の回転角及び／又は回転速度を制御する。さらに、駆動回路２４は、コイル２２に供給する電流値を含む電流情報Ｓ３を制御装置１６に供給する。

モータケース３０の＋Ｚ方向の端面に複数の支持部材３６を介して平板状の基板３８が支持され、基板３８に光源４０、受光素子４２、及び処理回路４４が取り付けられている。また、モータケース３０の＋Ｚ方向の端面に、回転軸１８の一端部１８ａ、検出部３３、基板３８、及び支持部材３６を覆う（収容する）ように、箱状のエンコーダケース３２が気密状態で取り付けられている。さらに、エンコーダケース３２の内面のほぼ全面に、可撓性を持つシート状のヒータ４６が設けられている。ヒータ４６は、一例として、可撓性及び耐熱性を有する絶縁体（例えばシリコンゴムなど）の２枚のシートの間に金属等のシート状の発熱体を挟んで構成されている。制御装置１６が加熱量を示す加熱指令情報Ｓ４を電源部４８に供給し、それに応じて電源部４８がヒータ４６に供給する電流を制御することで、ヒータ４６の温度が制御される。エンコーダケース３２、検出部３３、基板３８，ヒータ４６、及び電源部４８を含んでエンコーダ部１２が構成されている。本実施形態では、モータケース３０に対してエンコーダケース３２は隣接しており、モータケース３０内の空間３０Ｓと、エンコーダケース３２内の空間３２Ｓとは、回転軸受２８Ａ内の隙間を介してわずかに連通している。また、空間３２Ｓは回転軸受２８Ｂ内の隙間を介して外気とわずかに連通している。なお、モータケース３０とエンコーダケース３２とは離れていてもよい。

本実施形態の駆動装置１０の動作の一例につき説明する。まず、エンコーダ部１２の処理回路４４は、所定の周期で求めた回転板３４（及び回転軸１８）の角度等のエンコーダ情報Ｓ１を駆動回路２４及び制御装置１６に供給する。そして、制御装置１６が、エンコーダ情報Ｓ１等を用いて生成した回転指令情報Ｓ２をモータ部１４の駆動回路２４に供給し、それに応じて駆動回路２４がコイル２２に供給する電流値を制御する。この動作によって回転軸１８の回転角等が目標値に制御される。

また、駆動回路２４は、所定の周期で、コイル２２に供給する電流値を含む電流情報Ｓ３を制御装置１６に供給する。予め、モータ部１４のコイル２２に流れる電流を経過時間に応じて積算した値（積分値）と、モータケース３０内の空間３０Ｓの温度との関係を示す関数（以下、第１温度関数という）と、エンコーダケース３２内のヒータ４６に流す電流を積算した値と、エンコーダケース３２内の空間３２Ｓの温度との関係を示す関数（以下、第２温度関数という）とが求められており、その第１及び第２温度関数が制御装置１６内の記憶部に記憶されている。制御装置１６は、駆動回路２４から供給される電流情報Ｓ３を用いて、コイル２２に流れる電流を積算した値を求め、この値とその温度関数とから空間３０Ｓの温度Ｔ３０を予測する。そして、制御装置１６は、ヒータ４６に流れる電流（加熱量）の積算値からその第２温度関数を用いて予測される空間３２Ｓの温度Ｔ３２がその温度Ｔ３０よりも大きくなるように、電源部４８に加熱指令情報Ｓ４を供給して、ヒータ４６の加熱量を制御する。

これによって、エンコーダケース３２内の空間３２Ｓの温度はモータケース３０内の空間３０Ｓの温度よりも高くなり、熱膨張によって、空間３２Ｓ内の気圧は、空間３０Ｓ内の気圧よりも高くなる。そして、空間３２Ｓの気体（空気）は、回転軸受２８Ａを介して空間３０Ｓに流入し、空間３０Ｓの気体は回転軸受２８Ｂを介して外部（外気）に流出する。このため、モータ部１４の運転中にモータ部１４の樹脂から水蒸気が発生しても、その水蒸気を含む空気（高湿度の空気）はエンコーダケース３２内にほとんど流入しないため、エンコーダケース３２内で結露が生じる恐れはなくなる。また、エンコーダケース３２内に高湿度の空気がわずかに流入しても、ヒータ４６によってエンコーダケース３２内の空間３０Ｓの温度が高くなり、エンコーダケース３２内の検出部３３の構成部材（回転板３４、光源４０、受光素子４２）の表面の温度が露点よりも高くなるため、エンコーダケース３２内で結露が生じる恐れはさらに小さくなる。したがって、モータ部１４の運転を継続しても、エンコーダケース３２内で結露が生じないため、エンコーダ部１２によって常に高精度に回転板３４（回転軸１８）の回転角等を検出でき、この検出結果を用いてモータ部１４によって回転軸１８の回転を高精度に制御できる。

なお、制御装置１６は、モータ部１４の運転によって、エンコーダケース３２内の検出部３３の各構成部材の表面の温度が露点よりも高くなり、ヒータ４６を加熱する必要がなくなったと判断できる場合には、電源部４８にヒータ４６に供給する電流をオフにする指令情報を供給してもよい。
言い換えると、電源を投入した後、モータ４６の温度が一定の温度に落ち着くまでの間、またはモータ部１４の運転開始後、モータ４６の温度が上昇し、モータ４６の温度が飽和状態（定常）になるまでの間は、電源部４８にヒータ４６に電流を供給する指令情報が供給される。

上述のように本実施形態の回転軸１８の回転情報（エンコーダ情報Ｓ１）を検出するエンコーダ部１２は、回転軸１８の一端部１８ａ側に配置され、回転軸１８に設けられたパターンＰＡを検出する検出部３３（以下、第１検出器ともいう）と、パターンＰＡ及び検出部３３を収容するエンコーダケース３２（以下、第１収容ケースともいう）と、回転軸１８の一端部１８ａとは異なる軸部１８ｃの少なくとも一部を収容するモータケース３０（以下、第２収容ケースともいう）と、エンコーダケース３２内の空間の温度と気圧との少なくとも一方をモータケース３０内の空間の温度と気圧との少なくとも一方よりも高くする調整機構としてのヒータ４６とを備えている。

エンコーダ部１２によれば、ヒータ４６でエンコーダケース３２内の空気を加熱して、その気圧をモータケース３０内の気圧よりも高くすることで、モータケース３０内の高湿度の気体がエンコーダケース３２内に流入しない。また、ヒータ４６の加熱によって、エンコーダケース３２内の検出部３３の表面の温度を露点よりも高くできるため、エンコーダケース３２内での結露を防止できる。このため、エンコーダ部１２によって常に高精度に回転軸１８の回転情報を検出できる。
また、その調整機構は、モータ部１４の運転を開始してからモータ部１４の温度が飽和するまでの間、エンコーダケース３２内の空間の温度と気圧との少なくとも一方をモータケース３０内の空間の温度と気圧との少なくとも一方よりも高くしてもよい。

次に、上述の実施形態の変形例及び他の実施形態につき説明する。なお、以下で参照する図１（Ｂ）～図７において、図１（Ａ）に対応する部分には同一又は類似の符号を付してその詳細な説明を省略する。ただし、図１（Ｂ）～図６では図１（Ａ）のパターンＰＡの図示を省略している。
まず、上述の実施形態では検出部３３として反射型又は透過型の光学式の検出器が使用されている。その他に、検出部として磁気方式又は静電容量方式等の検出器を使用してもよい。さらに、検出部３３は回転板３４を有するが、回転軸１８の一端部１８ａ等を回転板として使用してもよい。すなわち、その一端部１８ａの表面に回転方向の位置を示す着磁パターン又は反射パターン等を形成しておき、その回転情報を磁気センサ又は受光素子等を含む検出部で検出してもよい。また、スケール（回転板３４）の取付位置としては、回転軸１８の一端部１８ａ以外の位置、例えば、他端部１８ｂ、又は一端部１８ａ及び他端部１８ｂから離れた位置でも良い。

また、上述の実施形態では、ヒータ４６はエンコーダケース３２の内面に設けられているが、シート状のヒータ４６をエンコーダケース３２の外面に貼着し、その外面からエンコーダケース３２内の空気の温度を高くしてもよい。さらに、ヒータ４６の代わりに、エンコーダケース３２内に赤外線ヒータを設置し、この赤外線ヒータでエンコーダケース３２内の空気の温度を高くしてもよい。また、その赤外線ヒータをエンコーダケース３２の外部に設置し、外部からエンコーダケース３２及びその内部の空気の温度を高めるようにしてもよい。

また、制御装置１６は、空間３２Ｓの温度と、空間３０Ｓの温度とが実質的に同じになるように、ヒータ４６の加熱量を制御しても良い。実質的に同じとは、例えばモータケース３０内からエンコーダケース３２内に気体が侵入しない程度であれば、それらの温度が完全に一致していなくても良いことを意味する。この構成によれば、空間３０Ｓの気体が軸受２８Ａを介して空間３２Ｓに流入することを抑制することができる。

また、上述の実施形態ではモータ部１４のコイル２２に供給する電流からモータケース３０内の空間の温度を予測しているが、図１（Ｂ）の第１変形例の駆動装置１０Ａのエンコーダ部１２Ａで示すように、モータケース３０内の空間の温度を温度センサ５０で直接計測してもよい。図１（Ｂ）において、モータケース３０の側面に設けた貫通穴３０ａに、サーミスタ、熱電対、又は白金抵抗測温体等の温度センサ５０が配置され、温度センサ５０の測温部は、モータケース３０内の空間３０Ｓに突き出ている。貫通穴３０ａの周囲は封止されている。この変形例では、温度センサ５０で計測される空間３０Ｓの空気の温度を含む温度情報Ｓ５が駆動回路２４及び制御装置１６に供給され、制御装置１６では、その温度情報Ｓ５を用いて、エンコーダケース３２内の空間３２Ｓの温度が空間３０Ｓの温度よりも高くなるように、加熱指令情報Ｓ４を電源部４８に出力する。このため、より正確に空間３２Ｓの温度を空間３０Ｓの温度よりも高く制御することができ、より確実にエンコーダケース３２内での結露を防止できる。

なお、この変形例において、さらにエンコーダケース３２内の空間３２Ｓの温度を検出する温度センサ（不図示）を設けてもよい。この温度センサの計測結果を用いることで、より高精度に空間３２Ｓの温度を制御できる。
また、図２（Ａ）の第２変形例の駆動装置１０Ｂのエンコーダ部１２Ｂで示すように、モータケース３０内の気圧を圧力計５２Ａで直接計測してもよい。図２（Ａ）において、モータケース３０の側面に設けた貫通穴３０ａを覆うように半導体方式又は歪みゲージ方式の圧力センサ等の圧力計５２Ａが設置されている。圧力計５２Ａで計測される空間３０Ｓの気圧を含む気圧情報Ｓ６が駆動回路２４及び制御装置１６に供給され、制御装置１６では、その気圧情報Ｓ６を用いて、エンコーダケース３２内の空間３２Ｓの気圧が空間３０Ｓの気圧よりも高くなるように、加熱指令情報Ｓ４を電源部４８に出力する。このため、より正確に空間３２Ｓの気圧を空間３０Ｓの気圧よりも高く制御することができ、より確実に空間３０Ｓからの高湿度の空気の空間３２Ｓへの流入を防止でき、エンコーダケース３２内での結露をより確実に防止できる。

なお、この変形例において、点線で示すように、さらにエンコーダケース３２の側面に設けた貫通穴３２ａを覆うように、空間３２Ｓの気圧を検出する圧力計５２Ｂを設けてもよい。圧力計５２Ａ及び５２Ｂの計測結果を用いることで、より確実に空間３２Ｓの気圧を空間３０Ｓの気圧よりも高めることができる。
また、上述の第１の実施形態及びその第１、第２の変形例において、モータケース３０及びエンコーダケース３２が設置される環境の気圧を外気圧、その環境の温度を外気温と呼ぶ場合、制御装置１６は、エンコーダケース３２内の空間３２Ｓの気圧又は温度が、それぞれ外気圧又は外気温よりも高くなるように制御してもよい。又は、空間３２Ｓの気圧又は温度が、それぞれモータケース３０内の空間３０Ｓの気圧又は温度よりも高くなるように制御してもよい。

次に、第２の実施形態につき図２（Ｂ）を参照して説明する。
本実施形態のエンコーダ部１２Ｃを備える駆動装置１０Ｃを示す図２（Ｂ）において、モータケース３０の側面に、モータケース３０内の空間３０Ｓの気圧を計測する圧力計５２Ａが設けられ、圧力計５２Ａの気圧情報Ｓ６が駆動回路２４及び制御装置１６に供給されている。また、エンコーダケース３２にはヒータは設けられていない。その代わりに、配管５４を介してエンコーダケース３２内の空間３２Ｓに気体（空気、窒素等の不活性ガス）を供給して、空間３２Ｓの気圧を高くできる加圧装置５６が設けられている。制御装置１６は、気圧情報Ｓ６に含まれる空間３０Ｓの気圧よりも高い気圧の設定値の情報を含む加圧指令情報Ｓ４Ａを加圧装置５６に供給する。これに応じて、加圧装置５６は、空間３２Ｓの気圧が空間３０Ｓの気圧よりも高くなるように空間３２Ｓに気体を供給する。

この他の構成は第１の実施形態と同様である。本実施形態によれば、空間３２Ｓの気圧を空間３０Ｓの気圧よりも高くする調整機構として加圧装置５６が設けられている。このため、より確実に空間３０Ｓからの高湿度の空気の空間３２Ｓへの流入を防止でき、エンコーダケース３２内での結露をより確実に防止できる。
なお、図３（Ａ）の変形例の駆動装置１０Ｄのエンコーダ部１２Ｄで示すように、さらにエンコーダケース３２の側面に空間３２Ｓの気圧を検出する圧力計５２Ｂを設け、圧力計５２Ｂで計測される空間３２Ｓの気圧の情報を含む気圧情報Ｓ６Ａを駆動回路２４及び制御装置１６に供給してもよい。圧力計５２Ａ及び５２Ｂの計測結果を用いて加圧装置５６を作動させることで、より確実に空間３２Ｓの気圧を空間３０Ｓの気圧よりも高めることができる。
また、上述の第２の実施形態及びその変形例において、制御装置１６は、エンコーダケース３２内の空間３２Ｓの気圧又は温度が、それぞれ外気圧又は外気温よりも高くなるように制御してもよい。又は、空間３２Ｓの気圧又は温度が、それぞれモータケース３０内の空間３０Ｓの気圧又は温度よりも高くなるように制御してもよい。

次に、第３の実施形態につき図３（Ｂ）を参照して説明する。
本実施形態のエンコーダ部１２Ｅを備える駆動装置１０Ｅを示す図３（Ｂ）において、モータケース３０及びエンコーダケース３２の側面に、それぞれ空間３０Ｓ及び３２Ｓの気圧を計測する圧力計５２Ａ，５２Ｂが設けられ、圧力計５２Ａ，５２Ｂの気圧情報Ｓ６，Ｓ６Ａが駆動回路２４及び制御装置１６に供給されている。配管５４Ａを介してモータケース３０内の空間３０Ｓの空気を排気して、空間３０Ｓの気圧を下げる減圧装置５８が設けられている。制御装置１６は、気圧情報Ｓ６に含まれる空間３０Ｓの気圧よりも、気圧情報Ｓ６Ａに含まれる空間３２Ｓの気圧が高くなるように、減圧指令情報Ｓ４Ｂを減圧装置５８に供給する。これに応じて、減圧装置５８は、空間３２Ｓの気圧が空間３０Ｓの気圧よりも高くなるように空間３０Ｓの空気を排気する。

この他の構成は第２の実施形態と同様である。本実施形態によれば、空間３２Ｓの気圧を空間３０Ｓの気圧よりも高くする調整機構として減圧装置５８が設けられている。このため、より確実に空間３０Ｓからの高湿度の空気の空間３２Ｓへの流入を防止でき、エンコーダケース３２内での結露をより確実に防止できる。なお、この実施形態において、圧力計５２Ｂを省略することも可能である。なお、上述の第１～第３の実施形態の調整機構を併用してもよい。
なお、上述の第２の実施形態又は第３の実施形態において、制御装置１６は、空間３２Ｓの気圧と、空間３０Ｓの気圧とが実質的に同じになるように、加圧装置５６による気体の供給量、あるいは減圧装置５８による空気の排気量を制御しても良い。実質的に同じとは、例えばモータケース３０内からエンコーダケース３２内に気体が侵入しない程度であれば、それらの気圧が完全に一致していなくても良いことを意味する。これらの構成によれば、空間３０Ｓの気体が軸受２８Ａを介して空間３２Ｓに流入することを抑制することができる。

次に、第４の実施形態につき図４（Ａ）を参照して説明する。
本実施形態のエンコーダ部１２Ｆを備える駆動装置１０Ｆを示す図４（Ａ）において、モータケース３０Ａの断面形状は、エンコーダケース３２の断面形状よりも大きく形成されている。また、エンコーダケース３２内にはヒータは設けられておらず、エンコーダケース３２及びモータケース３０Ａには加圧装置及び減圧装置は連結されていない。

本実施形態のモータケース３０Ａのエンコーダケース３２が設置された端面には、モータケース３０Ａ内の空間３０ＡＳの空気を外部に流出させるための排気穴３０Ａａが設けられている。この場合、空間３０ＡＳから矢印Ａ１で示すように回転軸受２８Ａを介して空間３２Ｓに流入する空気の量よりも、空間３０ＡＳから矢印Ａ２で示すように排気穴３０Ａａを介して外部に流出する空気の量が多くなるように、排気穴３０Ａａの大きさが設定されている。

この他の構成は第１の実施形態と同様である。本実施形態によれば、空間３２Ｓの気圧を空間３０ＡＳの気圧よりも高くする調整機構として排気穴３０Ａａが設けられている。このため、空間３０ＡＳからの高湿度の空気の空間３２Ｓへの流入量は少なくなり、簡単な構成で、エンコーダケース３２内での結露の発生を抑制できる。なお、本実施形態において、排気穴３０Ａａをモータケース３０Ａの複数箇所に設けてもよい。

なお、本実施形態において、上述の第１～第３の実施形態の調整機構を併用してもよい。すなわち、エンコーダケース３２内にヒータを設け、さらにエンコーダケース３２に加圧装置を接続してもよい。または、エンコーダケース３２内にヒータを設け、さらにモータケース３０Ａに減圧装置を接続してもよい。または、エンコーダケース３２に加圧装置を接続し、さらにモータケース３０Ａに減圧装置を接続してもよい。
また、図４（Ｂ）の変形例で示すように、さらにエンコーダケース３２の側面に空間３２Ｓの空気を外部に流出させるための複数（１つでもよい）の排気穴３２ｂ，３２ｃを設けてもよい。排気穴３２ｂ，３２ｃの断面形状の面積の合計は、一例として排気穴３０Ａａの断面形状の面積よりも小さく設定され、排気穴３２ｂ，３２ｃから流出する気体の量は、排気穴３０Ａａから流出する気体の量よりも少ない。この変形例では、空間３０ＡＳから回転軸受２８Ａを介して空間３２ＡＳに流入する高湿度の空気は、排気穴３２ｂ，３２ｃから外部に排気されるため、エンコーダケース３２内での結露をより確実に防止できる。

次に、第５の実施形態につき図５（Ａ）を参照して説明する。
本実施形態のエンコーダ部１２Ｇを備える駆動装置１０Ｇを示す図５（Ａ）において、モータケース３０Ａには排気穴は設けられていない。また、エンコーダケース３２の内部において、回転軸１８の一端部１８ａの回転板３４に近い領域を囲むように円筒状の金属製の冷却部材６０が配置され、冷却部材６０は支持部材３６に支持されている。冷却部材６０の熱容量は回転板３４の熱容量よりも大きく設定されている。これ以外の構成は、第４の実施形態と同様である。

本実施形態のエンコーダ部１２Ｇによれば、モータ部１４のコイル２２への通電による発熱の影響によってエンコーダケース３２内の回転板３４（スケール）の温度が所定温度だけ上昇しても、冷却部材６０の温度はその所定温度ほどは上昇しない。このため、モータケース３０Ａ内の空間３０ＡＳからエンコーダケース３２内の空間３２Ｓに高湿度の空気が流入した場合、その空気は冷却部材６０と回転軸１８の一端部１８ａとの間の空間を通過する際に、より温度の低い冷却部材６０の表面で結露して、回転板３４の表面での結露は抑制される。このため、エンコーダ部１２Ｇによって高精度に回転軸１８の回転情報を検出できる。この実施形態においても、上述の第１～第４の実施形態の調整機構を併用してもよい。

次に、第６の実施形態につき図５（Ｂ）を参照して説明する。
本実施形態のエンコーダ部１２Ｈを備える駆動装置１０Ｈを示す図５（Ｂ）において、エンコーダケース３２の内部の基板３８に防湿剤６２が設けられている。そして、検出部３３の処理回路４４Ａは、例えば防湿剤６２の抵抗値を計測することによって、防湿剤６２の湿度（水分）の吸収量を示す情報Ｓ７を求め、この情報Ｓ７を駆動回路２４及び制御装置１６に供給する。この他の構成は第１の実施形態と同様である。

本実施形態のエンコーダ部１２Ｈによれば、防湿剤６２が効率的に湿度を吸収している期間では、エンコーダケース３２内での結露の発生が防止できる。また、制御装置１６は、防湿剤６２の湿度の吸収量を示す情報Ｓ７から、防湿剤６２の湿度の吸収作用が許容範囲より低下したかどうかを判定する。そして、防湿剤６２の湿度の吸収作用が許容範囲より低下したときには、制御装置１６は、加熱指令情報Ｓ４を電源部４８に供給して、エンコーダケース３２内のヒータ４６を加熱させて、モータケース３０内の空間３０Ｓからエンコーダケース３２内の空間３２Ｓへの高湿度の空気の流入を抑制する。これによって、防湿剤６２の吸湿作用が低下しても、エンコーダケース３２内での結露の発生を防止できる。

また、上述の第６の実施形態において、制御装置１６は、エンコーダケース３２内の空間３２Ｓの気圧又は温度が、それぞれ外気圧又は外気温よりも高くなるように制御してもよい。又は、空間３２Ｓの気圧又は温度が、それぞれモータケース３０内の空間３０Ｓの気圧又は温度よりも高くなるように制御してもよい。
この実施形態においても、上述の第１～第４の実施形態の調整機構を併用してもよい。なお、この実施形態の防湿剤６２を上述の第１～第５の実施形態で併用してもよい。

次に、第７の実施形態につき図６を参照して説明する。本実施形態に係る駆動装置１０Ｉの概略構成を示す図６において、駆動装置１０Ｉは、いわゆるダブルエンコーダ型のエンコーダ部１２Ｉと、モータ部１４Ａと、エンコーダ部１２Ｉの検出結果に基づいてモータ部１４Ａの動作を制御する制御装置１６とを備えている。また、箱状のケース３０Ｃの＋Ｚ方向の端部を覆うように固定板３０Ｆが固定されている。固定板３０Ｆ及びケース３０Ｃには、１対の回転軸受２８Ａ及び２８Ｂを介して回転可能に細長い棒状で内部に貫通穴１８Ａｃが形成された第１回転軸１８Ａが支持されている。さらに、第１回転軸１８Ａの内部に、第１回転軸１８に比べて細長い棒状の第２回転軸１８Ｂが配置されている。

また、ケース３０Ｃの－Ｚ方向の端部がフランジ部３０Ｄに固定され、フランジ部３０Ｄの－Ｚ方向の面に円筒状の支持部材３０Ｅ及び回転軸受２８Ｄを介して減速機６６（速度変換部又は伝達部）が配置されている。第１回転軸１８Ａの一端部１８Ａａの先端に設けられた支持部材３６Ａに、反射型で回転型の検出パターンが形成された第１回転板３４Ａが取り付けられ、第２回転軸１８Ｂの一端部１８Ｂａに、反射型で回転型の検出パターンが形成された第２回転板３４Ｂが取り付けられている。第１回転軸１８Ａの他端部１８Ａｂに減速機６６の入力軸が連結され、減速機６６の出力軸が第２回転軸１８Ｂの他端部１８Ｂｂに連結されている。一例として、減速機６６は、第１回転軸１８Ａの回転数を１／３００程度に低下させて第２回転軸１８Ｂに伝達する。ケース３０Ｃ、固定板３０Ｆ、フランジ部３０Ｄ、及び支持部材３０Ｅからモータケース３０Ｂが構成されている。

本実施形態のモータ部１４Ａは、第１及び第２回転軸１８Ａ，１８Ｂと、第１回転軸１８Ａの中央の軸部１８Ａｃの外面に装着されたマグネット２０と、マグネット２０を囲むようにケース３０Ｃの内面に配置されたコイル２２と、コイル２２に複数の信号ライン２６を介して接続された駆動回路２４Ａとを有する。回転軸１８Ａ，１８ＢはそれぞれＺ軸に平行な軸の回りに回転可能である。

ケース３０Ｃの＋Ｚ方向の端部に段差を有する円筒状の支持部材３０Ｇが固定され、支持部材３０Ｇの＋Ｚ方向の面に固定された取り付け部材７０の内面に回転軸受２８Ｃを介して第２回転軸１８Ｂの一端部１８Ｂａが支持されている。支持部材３０Ｇの内面に支持部材３６を介して基板３８Ａが支持され、取り付け部材７０の＋Ｚ方向の面に基板３８Ｂが支持されている。

エンコーダ部１２Ｉは、第１回転板３４Ａと、第１回転板３４Ａのエンコーダ情報Ｓ１Ａを検出するための光源４０Ａ、受光素子４２Ａ、及び処理回路４４Ａを含む第１検出部３３Ａと、第２回転板３４Ｂと、第２回転板３４Ｂのエンコーダ情報Ｓ１Ｂを検出するための光源４０Ｂ、受光素子４２Ｂ、及び処理回路４４Ｂを含む第２検出部３３Ｂとを有する。検出部３３Ａ及び３３Ｂは基板３８Ａ及び３８Ｂに取り付けられている。エンコーダ情報Ｓ１Ａ，Ｓ１Ｂは、駆動回路２４Ａ及び制御装置１６に供給される。

また、支持部材３０Ｇの＋Ｚ方向の面に、回転軸１８Ａ，１８Ｂの一端部１８Ａａ，１８Ｂａ、検出部３３Ａ，３３Ｂ、基板３８Ａ，３８Ｂ、及び支持部材３６を覆う（収容する）ように、円筒状のエンコーダケース３２Ａが気密状態で取り付けられている。さらに、エンコーダケース３２Ａの内面のほぼ全面に、可撓性を持つシート状のヒータ４６Ａが設けられている。制御装置１６が加熱量を示す加熱指令情報を電源部（不図示）に供給し、それに応じて電源部がヒータ４６Ａに供給する電流を制御することで、ヒータ４６Ａの温度が制御される。これ以外の構成は第１の実施形態と同様である。

本実施形態の駆動装置１０Ｉによれば、エンコーダ部１２Ｉは、回転板３４Ａ，３４Ｂ（回転軸１８Ａ，１８Ｂ）のエンコーダ情報Ｓ１Ａ，Ｓ１Ｂを駆動回路２４Ａ及び制御装置１６に供給する。そして、制御装置１６が、エンコーダ情報Ｓ１Ａ，Ｓ１Ｂ等を用いて生成した回転指令情報Ｓ２をモータ部１４Ａの駆動回路２４Ａに供給し、それに応じて駆動回路２４Ａがコイル２２に供給する電流値を制御する。この動作によって第２回転軸１８Ｂの回転角等が目標値に制御される。

また、駆動回路２４Ａは、コイル２２に供給する電流値を含む電流情報Ｓ３を制御装置１６に供給する。制御装置１６は、電流情報Ｓ３を用いて、エンコーダケース３２Ａ内の空間３２ＡＳの温度がモータケース３０Ｂ内の空間３０ＢＳの温度よりも高くなるように、ヒータ４６Ａの加熱量を制御する。
そして、空間３２ＡＳ，３０ＢＳ内の空気の熱膨張によって、空間３２ＡＳ内の気圧は、空間３０ＢＳ内の気圧よりも高くなる。このため、モータ部１４Ａの運転中にモータ部１４Ａの樹脂から水蒸気が発生しても、その水蒸気を含む空気（高湿度の空気）はエンコーダケース３２Ａ内にほとんど流入しないため、本実施形態においても、上述の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

なお、本実施形態において、空間３２ＡＳ内の気圧を空間３０ＢＳ内の気圧よりも高くする調整機構として、上述の第２～第５の実施形態の調整機構を使用、又は併用してもよい。
また、空間３２ＡＳ内の気圧を空間３０ＢＳ内の気圧よりも高くした状態で、空間３２ＡＳ内の気圧を駆動装置１０Ｉが設置される雰囲気圧よりも高くすることによって、第１回転軸１８Ａと第２回転軸１８Ｂとの隙間を介した空気の流入も抑制することができる。
また、本実施形態において、制御装置１６は、エンコーダケース３２Ａ内の空間の気圧又は温度が、それぞれ外気圧又は外気温よりも高くなるように制御してもよい。又は、エンコーダケース３２Ａ内の空間の気圧又は温度が、それぞれモータケース３０Ｂ内の空間の気圧又は温度よりも高くなるように制御してもよい。

次に、第８の実施形態につき図７を参照して説明する。
本実施形態のエンコーダ部１２Ｊを備える駆動装置１０Ｊを示す図７において、モータケース３０の側面の貫通穴３０ａに、モータケース３０内の空間３０Ｓの温度を計測する温度センサ５０Ａが設けられ、エンコーダケース３２の側面の貫通穴３２ｄに、エンコーダケース３２内の空間３２Ｓの温度を計測する温度センサ５０Ｂが設けられている。温度センサ５０Ａ，５０Ｂで計測される空間３０Ｓ，３２Ｓの空気の温度を含む温度情報Ｓ５Ａ，Ｓ５Ｂが駆動回路２４及び制御装置１６に供給されている。

また、本実施形態では、エンコーダケース３２にヒータは設けられていないが、モータケース３０の外面に、モータケース３０を冷却する冷却素子４９が設けられている。冷却素子４９としては、例えばペルチェ素子、又は冷却された液体をモータケース３０の側面に設けられた配管を通して循環させる機構などが使用できる。制御装置１６は吸熱量を示す吸熱指令情報Ｓ４Ｃを電源部４８Ａに供給し、それに応じて電源部４８Ａが冷却素子４９に供給する電流を制御することで、冷却素子４９が装着されたモータケース３０内の空間３０Ｓの温度が制御される。この他の構成は図１（Ｂ）の実施形態と同様である。

本実施形態において、制御装置１６は、温度センサ５０Ａ，５０Ｂで計測する空間３０Ｓ，３２Ｓの温度情報を用いて、一例として、エンコーダケース３２内の空間３２Ｓの温度がモータケース３０内の空間３０Ｓの温度よりも高くなるように、温度センサ５０Ａ，５０Ｂ及び冷却素子４９（調整機構）を用いてモータケース３０の温度を低下させる。このとき、空間３２Ｓの気圧が空間３０Ｓの気圧よりも高くなり、空間３０Ｓからの高湿度の空気の空間３２Ｓへの流入を防止でき、エンコーダケース３２内での結露を防止できる。

なお、本実施形態において、制御装置１６は、空間３２Ｓの温度と、空間３０Ｓの温度とが実質的に同じになるように、冷却素子４９の吸熱量を制御しても良い。実質的に同じとは、例えばモータケース３０内からエンコーダケース３２内に気体が侵入しない程度であれば、それらの温度が完全に一致していなくても良いことを意味する。この構成によれば、空間３０Ｓの気体が軸受２８Ａを介して空間３２Ｓに流入することを抑制することができる。

また、本実施形態において、制御装置１６は、エンコーダケース３２内の空間３２Ｓの気圧又は温度が、それぞれ外気圧又は外気温よりも高くなるように制御してもよい。又は、空間３２Ｓの気圧又は温度が、それぞれモータケース３０内の空間３０Ｓの気圧又は温度よりも高くなるように制御してもよい。
また、本実施形態において、上述の第１から第７の実施形態の気圧又は温度の調整機構を併用してもよい。
なお、上述の各実施形態及びその変形例の駆動装置１０～１０Ｊは各種工作機械又はロボット装置の駆動機構として使用できる。

１０，１０Ａ～１０Ｉ…駆動装置、１２，１２Ａ～１２Ｉ…エンコーダ部、１４…モータ部、１６…制御装置、１８…回転軸、１８Ａ…第１回転軸、１８Ｂ…第２回転軸、２２…コイル、２４…駆動回路、２８Ａ，２８Ｂ…回転軸受、３０，３０Ａ，３０Ｂ…モータケース、３２，３２Ａ…エンコーダケース、３４，３４Ａ，３４Ｂ…回転板、４０，４０Ａ，４０Ｂ…光源、４２，４２Ａ，４２Ｂ…受光素子、４４…処理回路、４６…ヒータ、４９…冷却素子、５０…温度センサ、５２Ａ，５２Ｂ…圧力計、５６…加圧装置、５８…減圧装置、６０…冷却部材、６６…減速機

Claims (23)

1. 第１回転軸の回転情報を検出するエンコーダであって、
   前記第１回転軸に設けられたパターンを検出する第１検出器と、
   前記第１回転軸に設けられたパターン及び前記第１検出器を収容する第１収容ケースと、
   前記第１回転軸のうち、前記パターンが設けられた部分とは異なる軸部の少なくとも一部を収容する第２収容ケースと、
   前記第１回転軸を駆動するモータ部の運転が開始してから前記モータ部の温度が飽和するまでの間、前記第１収容ケース内の気圧と温度との少なくとも一方と、前記第２収容ケース内の気圧と温度と少なくとも一方とを互いに等しく、もしくは前記第１収容ケース内の気圧と温度との少なくとも一方を前記第２収容ケース内の気圧と温度との少なくとも一方よりも高く調整する調整機構と、を備えるエンコーダ。
2. 前記調整機構は、前記第２収容ケース内の気圧と温度との少なくとも一方に基づいて、前記第１収容ケース内の気圧と温度との少なくとも一方を調整する、請求項１に記載のエンコーダ。
3. 前記調整機構は、前記第１収容ケース内の気体を加熱する加熱部を有する、請求項１又は２に記載のエンコーダ。
4. 前記加熱部は、前記第１収容ケースに設けられる、請求項３に記載のエンコーダ。
5. 前記調整機構は、前記第２収容ケース内の気体の温度を検出する温度センサを有し、
   前記加熱部は、前記温度センサの検出結果を用いて加熱量を調整する請求項３又は請求項４に記載のエンコーダ。
6. 前記調整機構は、前記第２収容ケース内の気圧を検出する圧力センサを有し、
   前記加熱部は、前記圧力センサの検出結果を用いて加熱量を調整する請求項３から請求項５のいずれか一項に記載のエンコーダ。
7. 前記調整機構は、前記第１収容ケース内の気圧と前記第２収容ケース内の気圧との一方に基づいて、前記第１収容ケース内の気圧と前記第２収容ケース内の気圧との他方を調整する請求項１に記載のエンコーダ。
8. 前記調整機構は、前記第１収容ケース内に気体を供給し、前記第１収容ケース内を加圧する加圧部を有する、請求項７に記載のエンコーダ。
9. 前記調整機構は、前記第１及び第２収容ケース内の気圧をそれぞれ検出する第１圧力センサ及び第２圧力センサを有し、
   前記加圧部は、前記第１及び第２圧力センサの検出結果を用いて前記気体の供給量を調整する請求項８に記載のエンコーダ。
10. 前記調整機構は、前記第２収容ケース内の気体を排気する減圧部と、前記第１及び第２収容ケース内の気圧をそれぞれ検出する第１圧力センサ及び第２圧力センサとを有し、
    前記減圧部は、前記第１及び第２圧力センサの検出結果を用いて前記気体の排気量を調整する請求項７に記載のエンコーダ。
11. 前記調整機構は、前記第２収容ケースに設けられて、前記第２収容ケース内の気体を排気可能な通気孔を有する請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のエンコーダ。
12. 前記検出器は、前記第１回転軸の一端部に取り付けられたスケールと、前記スケールの変位を検出する変位検出部とを有し、
    前記パターンは、前記スケールに形成され、
    前記調整機構は、前記第１収容ケース内に設けられ、かつ前記スケールよりも熱容量の大きい冷却部を有する請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のエンコーダ。
13. 前記第１回転軸に形成された中空部に第２回転軸が挿入され、
    前記第２回転軸に設けられたパターンを検出する第２検出器を有し、
    前記第１収容ケースは、前記第２回転軸に設けられたパターン及び前記第２検出器を収容する、請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のエンコーダ。
14. 請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載のエンコーダと、
    前記第１回転軸を駆動するモータ部と、
    前記エンコーダの検出結果を用いて前記モータ部を制御する制御部と、を備え、
    前記第２収容ケースは、前記モータ部を収容する駆動装置。
15. 請求項１３に記載のエンコーダと、
    前記第１回転軸を駆動するモータ部と、
    前記第１回転軸の端部と前記第２回転軸の端部とを連結し、前記第１回転軸の回転を前記第２回転軸に伝達する伝達部と、
    前記エンコーダの検出結果を用いて前記モータ部を制御する制御部と、を備え、
    前記第２収容ケースは、前記モータ部を収容する駆動装置。
16. 第１回転軸の回転情報を検出する第１エンコーダと、
    前記第１エンコーダを収容する第１収容ケースと、
    前記第１回転軸を駆動するモータ部と、
    前記モータ部を収容する第２収容ケースと、
    前記モータ部の運転を開始してから前記モータ部の温度が飽和するまでの間、前記第１収容ケース内の気圧と温度との少なくとも一方と、前記第２収容ケース内の気圧と温度と少なくとも一方とを互いに等しく、もしくは前記第１収容ケース内の気圧と温度との少なくとも一方を前記第２収容ケース内の気圧と温度との少なくとも一方よりも高く調整する調整機構と、を備える駆動装置。
17. 前記調整機構は、前記第２収容ケース内の気圧と温度との少なくとも一方に基づいて、前記第１収容ケース内の気圧と温度との少なくとも一方を調整する、請求項１６に記載の駆動装置。
18. 前記調整機構は、前記第１収容ケース内の気体を加熱する加熱部を有する、請求項１６又は１７に記載の駆動装置。
19. 前記加熱部は、前記第１収容ケースに設けられる、請求項１８に記載の駆動装置。
20. 前記調整機構は、前記第２収容ケース内の気体の温度を検出する温度センサを有し、
    前記加熱部は、前記温度センサの検出結果を用いて加熱量を調整する請求項１８又は１９に記載の駆動装置。
21. 前記調整機構は、前記第２収容ケース内の気圧を検出する圧力センサを有し、
    前記加熱部は、前記圧力センサの検出結果を用いて加熱量を調整する請求項１８から請求項２０のいずれか一項に記載の駆動装置。
22. 前記調整機構は、前記第１収容ケース内に気体を供給し、前記第１収容ケース内を加圧する加圧部を有する、請求項１７又は１８に記載の駆動装置。
23. 前記調整機構は、前記第１及び第２収容ケース内の気圧をそれぞれ検出する第１圧力センサ及び第２圧力センサを有し、
    前記加圧部は、前記第１及び第２圧力センサの検出結果を用いて前記気体の供給量を調整する請求項２２に記載の駆動装置。

Images