CN113631893A - 绝对编码器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适合小型化的绝对编码器。该绝对编码器包括:主轴齿轮(1A),其固定于电动机轴(201)；永久磁铁(9),其设于主轴齿轮(1A)；以及第一从动齿轮,其中心轴线与蜗杆部(181)的中心轴线正交,并且与蜗杆部(181)啮合。绝对编码器包括:第二驱动齿轮,其与第一从动齿轮同轴设置,并且随着第一从动齿轮的旋转而旋转；以及第二从动齿轮,其中心轴线与第一从动齿轮的中心轴线正交,并且与第二驱动齿轮啮合。主轴齿轮(1A)包括:磁体保持件(170),其以与电动机轴(201)同轴的方式嵌合于电动机轴(201)的顶端部；以及树脂齿轮部(180),其在径向外侧设置蜗杆部(181)。

Description

绝对编码器

技术领域

本发明涉及绝对编码器。

背景技术

以往,公知有在各种的控制机械装置中,用于检测可动元件的位置、角度的旋转编码器。在这样的编码器中,存在用于检测相对位置或角度的增量式的编码器、以及用于检测绝对位置或角度的绝对式的编码器。例如在专利文献1中,记载了一种绝对式的旋转编码器,其包括利用磁性对主轴以及副轴的角度位置进行检测的多个磁性编码器部,并且用于通过该检测结果来测量主轴的绝对位置。

<现有技术文献>

<专利文献>

专利文献1:日本国特开2013-24572号公报

发明内容

<本发明要解决的问题>

在专利文献1中记载的绝对编码器中,在副轴的一端设置磁性产生元件(磁铁),由磁性产生元件产生的磁性被磁性检测元件检测。此时,在磁性产生元件的中心、副轴的中心以及磁性检测元件的中心错位的情况下,在产生磁性产生元件与副轴的旋转的同步偏差的情况下等,存在磁性检测元件不能对主轴的恰当的角度位置进行检测的担心。

本发明鉴于上述而成,其目的在于,提供一种能够更可靠地对磁铁进行保持的绝对编码器。

<用于解决问题的手段>

本发明的实施方式的绝对编码器包括:第一驱动齿轮,其以与主轴同轴的方式固定于上述主轴,并且随着上述主轴的旋转而旋转；磁铁,其设于上述第一驱动齿轮；第一从动齿轮,其中心轴线与上述第一驱动齿轮的中心轴线正交,并且与上述第一驱动齿轮啮合；第二驱动齿轮,其与上述第一从动齿轮同轴设置,并且随着上述第一从动齿轮的旋转而旋转；以及第二从动齿轮,其中心轴线与上述第一从动齿轮的中心轴线正交,并且与上述第二驱动齿轮啮合,上述第一驱动齿轮包括：筒状部，其以与上述主轴同轴的方式嵌合于上述主轴的顶端部；以及环状部，其在径向外侧设置与第一从动齿轮啮合的齿部,上述环状部以与上述主轴同轴的方式与上述筒状部相邻设置。

<发明的效果>

本发明的绝对编码器起到能够更可靠地对磁铁进行保持的效果。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1的绝对编码器100-1安装于电动机200的状态的立体图。

图2是示出自图1所示盒体115取下盖部116的状态的立体图。

图3是示出自图2所示绝对编码器100-1取下基板120以及基板安装螺钉122的状态的立体图。

图4是基板120的仰视图。

图5是图3所示绝对编码器100-1的俯视图。

图6是用通过电动机轴201的中心且与X-Z平面平行的面将绝对编码器100-1切割后的状态的剖视图。但是,示出了第二副轴齿轮138以及磁性传感器90。

图7是用与第一中间齿轮102的中心线垂直且通过第一副轴齿轮105的中心的平面将绝对编码器100-1切割后的剖视图。

图8是自大致右侧方观察用通过第二副轴齿轮138的中心以及第二中间齿轮133的中心的与Z轴方向平行的平面将绝对编码器100-1切割后的状态的剖视图。

图9是示出本发明的实施方式1的绝对编码器100-1包括的微型计算机121的功能构成的图。

图10是示出本发明的实施方式2的绝对编码器100-2安装于电动机200的状态的立体图。

图11是示出自图10所示绝对编码器100-2取下盒体15以及安装螺钉16的状态的立体图。

图12是示出自图11所示绝对编码器100-2取下基板20以及基板安装螺钉13的状态的立体图。

图13是示出自图12所示绝对编码器100-2安装于电动机200的状态的立体图取下电动机200以及螺钉14的状态的立体图。

图14是示出俯视图13所示主基座10、中间齿轮2的状态的图。

图15是用通过中间齿轮2的中心且与X-Y平面平行的面将图14所示绝对编码器100-2切割后的剖视图。

图16是示出图15所示轴承3自中间齿轮2脱离的状态的放大部分剖视图

图17是用通过图14所示主轴齿轮1的中心且与中间齿轮2的中心线垂直的平面将图11所示绝对编码器100-2切割后的剖视图。但是,在剖面中未对基板20和磁性传感器40进行剖视。

图18是用通过图15所示副轴齿轮5的中心且与中间齿轮2的中心线垂直的平面将图11所示绝对编码器100-2切割后的剖视图。但是,未对基板20和磁性传感器50进行剖视。

图19是示出图12所示多个部件中的、中间齿轮2被去除的状态的立体图。

图20是示出自图19所示壁部70取下螺钉12的状态、螺钉12被取下后的板簧11的状态、以及设有与板簧11相对的板簧安装面10e的壁部70的立体图。但是,未示出电动机200和主轴齿轮1。

图21是用通过图14所示基板定位销10g的中心和基板定位销10j的中心且与Z轴方向平行的面将图11所示绝对编码器100-2切割后的剖视图。但是,未对磁性传感器40进行剖视。

图22是自下表面20-1侧观察图11所示基板20的图。

图23是自图10的状态去除电动机200,并且自主基座10的下表面10-2侧观察的图。

图24是图10所示盒体15的立体图。

图25是用通过图12所示基板定位销10g的中心和基板定位销10j的中心的与Z轴方向平行的面将图10所示绝对编码器100-2切割后的剖视图。但是,未对电动机200和主轴齿轮1进行剖视。

图26是图18所示永久磁铁8、磁体保持件6、副轴齿轮5以及轴承7的分解立体图。

图27是图17所示永久磁铁9、主轴齿轮1以及电动机轴201的分解立体图。

图28是示出通过磁性传感器40对设于主轴齿轮101(主轴齿轮1)的永久磁铁9的磁通量进行检测的波形(A)、通过磁性传感器50对设于第一副轴齿轮105(副轴齿轮5)的永久磁铁8的磁通量进行检测的波形(B)、以及通过磁性传感器40对永久磁铁8的一部分的磁通量作为漏磁通而与永久磁铁9的磁通量重叠的状态进行检测的磁干扰波形(C)的概念的图。

图29是示出通过磁性传感器50对设于第一副轴齿轮105(副轴齿轮5)的永久磁铁8的磁通量进行检测的波形(A)、通过磁性传感器40对设于主轴齿轮101(主轴齿轮1)的永久磁铁9的磁通量进行检测的波形(B)、以及通过磁性传感器50对永久磁铁9的一部分的磁通量作为漏磁通而与永久磁铁8的磁通量重叠的状态进行检测的磁干扰波形(C)的概念的图。

图30是示出本发明的实施方式2的绝对编码器100-2包括的微型计算机21的功能构成的图。

图31是实施方式2的第一变形例的绝对编码器100-2包括的主轴齿轮1A的立体图。

图32是图31所示主轴齿轮1A的剖视图。

图33是实施方式2的第二变形例的绝对编码器100-2包括的主轴齿轮1B的立体图。

图34是图33所示主轴齿轮1B的剖视图。

图35是示出能够应用于实施方式1、2的绝对编码器100-1、100-2的永久磁铁9A的图。

图36是示出能够应用于实施方式1、2的绝对编码器100-1、100-2的永久磁铁9B的图。

具体实施方式

以下,基于附图对本发明的实施方式的绝对编码器的构成进行详细说明。需要说明的是,本发明不限于该实施方式。

<实施方式1>

图1是示出本发明的实施方式1的绝对编码器100-1安装于电动机200的状态的立体图。以下,基于XYZ正交坐标系进行说明。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轴方向以及Z轴方向分别与X轴方向正交。有时X轴方向表述为左方向或右方向,Y轴方向表述为前方向或后方向,Z轴方向表述为上方向或下方向。在图1中,将在Z轴方向自上观察的状态称为俯视,将在Y轴方向自前观察的状态称为主视,将子在X轴方向自左右观察的状态称为侧视。这样的方向的表述不限制绝对编码器100-1的使用姿势,绝对编码器100-1可以以任意的姿势使用。需要说明的是,在附图中省略了齿部形状。

图2是示出自图1所示盒体115取下盖部116的状态的立体图。图3是示出自图2所示绝对编码器100-1取下基板120以及基板安装螺钉122的状态的立体图。图4是基板120的仰视图。图5是图3所示绝对编码器100-1的俯视图。图6是用通过电动机轴201的中心且与X-Z平面平行的面将绝对编码器100-1切割后的状态的剖视图。但是,示出了第二副轴齿轮138以及磁性传感器90。图7是用与第一中间齿轮102的中心线垂直且通过第一副轴齿轮105的中心的平面将绝对编码器100-1切割后的剖视图。在图7中省略了盒体115以及盖部116的记载。自大致右侧方观察用通过第二副轴齿轮138的中心以及第二中间齿轮133的中心的与Z轴方向平行的平面将绝对编码器100-1切割后的状态的剖视图。另外在图8中,省略了盒体115以及盖部116的记载。

以下,参照图1至图8对绝对编码器100-1的构成进行详细说明。绝对编码器100-1是用于确定电动机200的主轴的多次旋转的旋转量而进行输出的绝对式的编码器。电动机200作为一个例子为步进式电动机,也可以为DC无刷电动机。作为一个例子,电动机200可以用作通过波动齿轮装置等的减速机构对工业用等的机器人进行驱动的驱动源。电动机200的电动机轴201在电动机200的Z轴方向的两侧突出。绝对编码器100-1将电动机轴201的旋转量作为数字信号输出。需要说明的是,电动机轴201是主轴的一个例子。

绝对编码器100-1设于电动机200的Z轴方向的端部。绝对编码器100-1的形状不特别限定,在实施方式中,绝对编码器100-1俯视时具有大致矩形,其在主视以及侧视时在主轴的延伸方向(以下,称为轴向。在实施方式1中,轴向是与Z轴方向平行的方向。)具有较薄的横长的矩形。也就是说,绝对编码器100-1在Z轴方向具有扁平的长方体形状。

绝对编码器100-1包括用于容纳内部构造的中空方筒状的盒体115。盒体115包括至少包围主轴和中间旋转体的多个(例如四个)外壁部115a、外壁部115b、外壁部115c以及外壁部115d。在盒体115的外壁部115a、外壁部115b、外壁部115c以及外壁部115d的端部固定有盖部116。盖部116俯视时具有大致矩形,其为在轴向较薄的板状的部件。

外壁部115a、外壁部115b、外壁部115c以及外壁部115d依次分别连结。外壁部115a以及外壁部115c彼此平行设置。外壁部115b以及外壁部115d架设于外壁部115a以及外壁部115c的侧端部,并且彼此平行。在该例子中,外壁部115a以及外壁部115c在俯视中在X轴方向延伸,外壁部115b以及外壁部115d在俯视中在Y轴方向延伸。

绝对编码器100-1包括主基座110、盒体115、盖部116、基板120、板簧111、以及多个螺钉164。主基座110是轴支承各旋转体以及各齿轮的基座。主基座110包括基部110a、多个(例如四个)支柱141、轴106、轴134、以及轴139。

主基座110的基部110a是绝对编码器100-1的面向电动机200侧的板状的部分,其在X轴方向以及Y轴方向延伸。中空方筒状的盒体115通过多个(例如三个)螺钉164固定于主基座110的基部110a。

设置于主基座110的支柱141是自基部110a在于轴向远离电动机200的方向突出的大致圆柱状的部分,用于支承基板120。基板120使用基板安装螺钉122固定于支柱141的突出端。在图2中,示出了基板120以覆盖编码器内部的方式设置的式样。基板120俯视时具有大致矩形,其为在轴向较薄的板状的印刷电路板。在基板120上主要安装有磁性传感器50、磁性传感器40、磁性传感器90以及微型计算机121。

另外,绝对编码器100-1包括主轴齿轮101、蜗杆部101c、蜗轮部102a、第一中间齿轮102、第一蜗杆部102b、蜗轮部105a、第一副轴齿轮105、第二蜗杆部102h、以及蜗轮部133a。另外,绝对编码器100-1包括第二中间齿轮133、第四驱动齿轮部133d、第四从动齿轮部138a、第二副轴齿轮138、永久磁铁8、永久磁铁9、永久磁铁17、磁性传感器50、磁性传感器40、磁性传感器90、以及微型计算机121。

主轴齿轮101随着电动机轴201的旋转而旋转,电动机轴201的旋转传递至蜗杆部101c。如图6所示,主轴齿轮101包括嵌合于电动机轴201的外周的第一筒状部101a、用于形成蜗杆部101c的圆盘部101b、以及用于保持永久磁铁9的磁铁保持部101d。磁铁保持部101d具有设于圆盘部101b的中央部、第一筒状部101a的上端面的圆筒状的凹部形状。第一筒状部101a、圆盘部101b、以及磁铁保持部101d以各中心轴线大致一致的方式一体形成。主轴齿轮101可以由树脂材料、金属材料等各种材料形成。主轴齿轮101例如由聚甲醛树脂形成。

蜗杆部101c是用于驱动蜗轮部102a的第一驱动齿轮的一个例子。特别是,蜗杆部101c是在圆盘部101b的外周形成的条数＝1的蜗杆。蜗杆部101c的旋转轴线在电动机轴201的轴向延伸。

如图5所示,第一中间齿轮102是将主轴齿轮101的旋转传递至蜗轮部105a以及第二中间齿轮133的齿轮部。第一中间齿轮102通过轴104绕与基部110a大致平行地延伸的旋转轴线La而被轴支承。第一中间齿轮102是在该旋转轴线La的方向上延伸的大致圆筒形状的部件。第一中间齿轮102包括基部102c、形成蜗轮部102a的第一筒部102d、形成第一蜗杆部102b的第二筒部102e、以及形成第二蜗杆部102h的第三筒部102f,在其内部形成贯通孔,并且在该贯通孔中插入轴104。通过将该轴104插入设于主基座110的基部110a的支承部110b以及支承部110c中形成的孔中,从而对第一中间齿轮102进行轴支承。另外,在轴104的比支承部110b以及支承部110c向外侧突出的两端附近分别设置槽,在该槽中嵌合用于防止轴104脱落的挡圈107、以及挡圈108,从而防止轴104脱落。

外壁部115a设于第一中间齿轮102的与电动机轴201相反侧。外壁部115c以与外壁部115a平行的方式设于第一中间齿轮102的配置电动机轴201一侧。第一中间齿轮102可以配置为其旋转轴线La朝向任意的方向。第一中间齿轮102的旋转轴线La在俯视中可以设置为相对于在第一中间齿轮102的与电动机轴201相反侧设置的外壁部115a的延伸方向在5°至30°的范围内倾斜。在图5的例子中,第一中间齿轮102的旋转轴线La相对于外壁部115a的延伸方向倾斜20°。换言之,盒体115包括在俯视中相对于第一中间齿轮102的旋转轴线La于在5°至30°的范围内倾斜的方向上延伸的外壁部115a。在图5的例子中,外壁部115a的延伸方向与第一中间齿轮102的旋转轴线La的倾斜Ds设定为20°。

在实施方式1中,第一中间齿轮102的基部102c具有圆筒形状,第一筒部102d、第二筒部102e、以及第三筒部102f具有直径比基部102c大的圆筒形状。另外,在第一中间齿轮102的中央形成有贯通孔。基部102c、第一筒部102d、第二筒部102e、第三筒部102f、以及贯通孔以各中心轴线大致一致的方式一体形成。第二筒部102e、第一筒部102d、以及第三筒部102f依次配置于彼此离开的位置。第一中间齿轮102可以由树脂材料、金属材料等各种材料形成。在实施方式1中,第一中间齿轮102由聚甲醛树脂形成。

支承部110b以及支承部110c分别是通过切起主基座110的基部110a的一部分而自基部110a在Z轴正方向突出的突形状的部件,并且形成有供第一中间齿轮102的轴104插入的孔。另外,在轴104的比支承部110b以及支承部110c伸出的两端附近设置槽,在该槽中嵌合用于防止轴104脱落的挡圈107、以及挡圈108,从而防止轴104脱落。通过这样构成,第一中间齿轮102被支承为能够在旋转轴线La中旋转。

对板簧111进行说明。对于第一中间齿轮102,由于第一蜗杆部102b以及第二蜗杆部102h对各蜗轮进行驱动,从而反作用力作用于第一中间齿轮102的轴向Td,有时其轴向Td的位置改变。于是,在实施方式1中,设有对第一中间齿轮102施加作用力的板簧111。板簧111通过将第一中间齿轮102的旋转轴线La方向的作用力施加于第一中间齿轮102,从而抑制轴向Td的位置改变。板簧111包括安装于主基座110的基部110a的安装部111b、以及自安装部111b延伸出而与半球型突起102g接触的滑动部111a。安装部111b和滑动部111a由薄板状的弹簧材料形成,滑动部111a的根部在中途相对于安装部111b弯折成大致直角。如此通过板簧111直接抵接于第一中间齿轮102的半球型突起102g而进行按压,从而在轴向Td对第一中间齿轮102施力。另外,第一中间齿轮102的滑动部102i抵接于主基座110的支承部110c而进行滑动。由此,能够抑制第一中间齿轮102的轴向Td的位置的改变。

在实施方式1中,第一中间齿轮102因与第一副轴齿轮105的蜗轮部105a啮合的第一蜗杆部102b旋转而自第一副轴齿轮105的蜗轮部105a受到的反作用力的朝向与第一中间齿轮102因与第二中间齿轮133的蜗轮部133a啮合的第二蜗杆部102h旋转而自第二中间齿轮133的蜗轮部133a受到的反作用力的朝向被设定为相反。也就是说,以各反作用力的第一中间齿轮102的轴向Td的成分彼此朝向相反的方式设定各蜗杆的齿形。具体而言,各蜗杆中的齿的倾斜方向分别以施加于第一中间齿轮102的反作用力的轴向Td的成分的朝向彼此相反的方式进行设定。在该情况下,由于与第一中间齿轮102自各蜗杆受到的反作用力的轴向Td成分的方向相同的情况相比轴向Td的合成反作用力变小,因此能够与其相应地将板簧111的作用力设定为较小。由此,能够减少第一中间齿轮102的旋转阻力,从而能够顺利进行旋转。

上述方法在基于主轴齿轮101的蜗杆部101c与第一中间齿轮102的蜗轮部102a的啮合的滑动阻力较小,并且因主轴齿轮101的旋转施加于第一中间齿轮102的轴向Td的力与第一中间齿轮102自第一副轴齿轮105的蜗轮部105a以及第二中间齿轮133的蜗轮部133a受到的反作用力相比较小的情况下是有效的,但是在主轴齿轮101的蜗杆部101c与第一中间齿轮102的蜗轮部102a的啮合的滑动阻力较大的情况下,下述方法有效。

在图5中,在主轴齿轮101右旋转的情况下,在基于主轴齿轮101的蜗杆部101c与第一中间齿轮102的蜗轮部102a的啮合的滑动阻力的作用下,相对于轴向Td向右的力作用于第一中间齿轮102,第一中间齿轮102欲向右方向移动。此时,在通过上述手法以通过第一中间齿轮102的两端的蜗杆产生的轴向Td的力抵消的方式进行设定的情况下,在上述基于主轴齿轮101的蜗杆部101c与第一中间齿轮102的蜗轮部102a的啮合的滑动阻力作用下,作用于第一中间齿轮102的右方向的力相对变大。为了抗衡该作用于第一中间齿轮102的右方向的力,阻止第一中间齿轮102向右方向移动,必须将板簧111的押压力设定为较大。因此,板簧111的滑动部111a与和滑动部111a抵接而被按压的第一中间齿轮102的半球型突起102g的滑动阻力、以及位于半球型突起102g的第一中间齿轮102的相反方向端部的滑动部102i与支承部110c的滑动阻力增大,从而第一中间齿轮102的旋转阻力增大。

主轴齿轮101右旋转时,将第一中间齿轮102因与第一副轴齿轮105的蜗轮部105a啮合的第一蜗杆部102b旋转而自第一副轴齿轮105的蜗轮部105a受到的反作用力的朝向、以及第一中间齿轮102因与第二中间齿轮133的蜗轮部133a啮合的第二蜗杆部102h旋转而自第二中间齿轮133的蜗轮部133a受到的反作用力的朝向均设定为使第一中间齿轮102相对于轴向Td向左移动的方向的力,从而能够使上述在基于主轴齿轮101的蜗杆部101c与第一中间齿轮102的蜗轮部102a的啮合的滑动阻力的作用下作用于第一中间齿轮102的右方向的力变小。由此,能够将通过板簧111施加于第一中间齿轮102的作用力设定为较小。由此,第一中间齿轮102的旋转阻力减小,从而能够顺利进行旋转。

另一方面,主轴齿轮101左旋转的情况下,在基于主轴齿轮101的蜗杆部101c与第一中间齿轮102的蜗轮部102a的啮合的滑动阻力作用下,相对于轴向Td向左的力作用于第一中间齿轮102,第一中间齿轮102欲向左移动。此时,位于第一中间齿轮102的两端的第一蜗杆部102b以及第二蜗杆部102h受到的反作用力均成为使第一中间齿轮102向右移动的力。因此,在该情况下,能够将作用于第一中间齿轮102的左方向的力设定为较小。由于通过板簧111施加于第一中间齿轮102的作用力总是相对于轴向Td向左的力,因此通过基于上述三处齿轮的啮合的作用于第一中间齿轮102的左方向的力变小,施加于第一中间齿轮102的综合的向左的力也变小。由此,能够将基于第一中间齿轮102的图中左端的滑动部102i、以及设于主基座110的基部110a的支承部110c的滑动的旋转阻力设定为较小。

在图5中,蜗轮部102a是与主轴齿轮101的蜗杆部101c啮合的第一从动齿轮的一个例子。蜗轮部102a是形成于第一筒部102d的外周的齿数＝20的蜗轮。蜗杆部101c以及蜗轮部102a构成第一蜗轮减速机构。蜗轮部102a的旋转轴线在与电动机轴201的轴向垂直的方向延伸。

在主轴齿轮101的蜗杆部101c的条数为1,第一中间齿轮102的蜗轮部102a的齿数为20的情况下,减速比为20。即,若主轴齿轮101旋转20圈,则第一中间齿轮102旋转1(20÷20＝1)圈。

第一蜗杆部102b是用于驱动蜗轮部105a的第二驱动齿轮的一个例子,并且,其是第一中间齿轮102的齿轮部。特别是,第一蜗杆部102b是形成于第二筒部102e的外周的条数＝5的蜗杆。第一蜗杆部102b的旋转轴线在与电动机轴201的轴向垂直的方向延伸。

在图5以及图7中,第一副轴齿轮105随着电动机轴201的旋转被减速而与永久磁铁8一体旋转。第一副轴齿轮105是俯视时大致圆形的部件,其包括:圆筒形状的轴承部105b,其通过自主基座110的基部110a大致垂直突出的轴106而被轴支承；圆盘部105c,其形成蜗轮部105a；以及保持部105d,其用于保持永久磁铁8。

在图7中,圆盘部105c具有自轴承部105b的外周在半径方向伸出的圆板形状。在实施方式1中,圆盘部105c设于接近轴承部105b的距基部110a较远的端部的位置。保持部105d具有设于圆盘部105c的在轴向距基部110a较远的端面的圆筒状的凹部形状。轴承部105b、圆盘部105c、以及保持部105d以各中心轴线大致一致的方式一体形成。第一副轴齿轮105可以由树脂材料、金属材料等各种材料形成。在实施方式1中,第一副轴齿轮105由聚甲醛树脂形成。

蜗轮部105a是第一蜗杆部102b进行啮合的第二从动齿轮的一个例子。特别是,蜗轮部105a是形成于圆盘部105c的外周的齿数＝25的齿轮。第一蜗杆部102b以及蜗轮部105a构成第二蜗轮减速机构。蜗轮部105a的旋转轴线在与电动机轴201的轴向平行的方向延伸。

在第一中间齿轮102的第一蜗杆部102b的条数为5,第一副轴齿轮105的蜗轮部105a的齿数为25的情况下,减速比为5。即,若第一中间齿轮102旋转5圈,则第一副轴齿轮105旋转1圈。因此,若主轴齿轮101旋转100圈,则第一中间齿轮102旋转5(100÷20＝5)圈,第一副轴齿轮105旋转1(5÷5＝1)圈。由于第一副轴齿轮105与永久磁铁8一体旋转,因此若主轴齿轮101旋转100圈,则永久磁铁8旋转1圈。也就是说,磁性传感器50能够确定主轴齿轮101的选旋100圈的旋转量。

如此构成的绝对编码器100-1能够确定主轴齿轮101的旋转量。作为一个例子,在主轴齿轮101旋转1圈时,第一副轴齿轮105以及永久磁铁8旋转1/100圈,即旋转3.6°。因此,若第一副轴齿轮105的旋转角度为3.6°以下,则能够确定主轴齿轮101为旋转1圈之内的旋转量。

在图5中,第二蜗杆部102h是用于与驱动蜗轮部133a的第三驱动齿轮的一个例子,并且,其是第一中间齿轮102的齿轮部。特别是,第二蜗杆部102h是形成于第三筒部102f的外周的条数＝1的蜗杆。第二蜗杆部102h的旋转轴线在与电动机轴201的轴向垂直的方向延伸。

在图5中,第二中间齿轮133随着电动机轴201的旋转而旋转,其是对电动机轴201的旋转进行减速而传递至第二副轴齿轮138的圆盘状的齿轮部。第二中间齿轮133设于第二蜗杆部102h和设于第二副轴齿轮138的第四从动齿轮部138a之间。第四从动齿轮部138a与第四驱动齿轮部133d啮合。第二中间齿轮133具有与第三驱动齿轮的第二蜗杆部102h啮合的蜗轮部133a、以及用于驱动第四从动齿轮部138a的第四驱动齿轮部133d。第二中间齿轮133例如由聚甲醛树脂形成。第二中间齿轮133为俯视时大致圆形的部件。第二中间齿轮133包括轴支承于主基座110的基部110a的轴承部133b、以及形成蜗轮部133a的伸出部133c。

在图5中,通过具备第二中间齿轮133,相应地,可以将后述第二副轴齿轮138配置于自第二蜗杆部102h离开的位置。因此,能够将永久磁铁9、永久磁铁17之间的距离设定为较长,从而能够减少彼此的漏磁通的影响。另外,通过具备第二中间齿轮133,相应地能够设定减速比的范围扩大,设计的自由度提高。

在图8中,伸出部133c具有自轴承部133b的外周在半径方向伸出的圆板形状。在实施方式1中,伸出部133c设于接近轴承部133b距主基座110的基部110a较远的端部的位置。第四驱动齿轮部133d形成于比轴承部133b的伸出部133c靠基部110a侧的区域的外周。轴承部133b和伸出部133c以各中心轴线大致一致的方式一体形成。

蜗轮部133a是与第二蜗杆部102h啮合的第二中间齿轮133的齿轮部。特别是,蜗轮部133a是形成于伸出部133c的外周的齿数＝30的蜗轮。第二蜗杆部102h以及蜗轮部133a构成第三蜗轮减速机构。蜗轮部133a的旋转轴线在与电动机轴201的轴向平行的方向延伸。

在第一中间齿轮102的第二蜗杆部102h的条数为1,第二中间齿轮133的蜗轮部133a的齿数为30的情况下,减速比为30。即,若第一中间齿轮102旋转30圈,则第二中间齿轮133旋转1圈。因此,若主轴齿轮101旋转600圈,则第一中间齿轮102旋转30(600÷20＝30)圈,第二中间齿轮133旋转1(30÷30＝1)圈。

第四驱动齿轮部133d是用于驱动第四从动齿轮部138a的传递元件。第四驱动齿轮部133d设于主轴齿轮101与第一副轴齿轮105侧相反一侧,并且随着蜗轮部133a的旋转而旋转。第四驱动齿轮部133d是形成于轴承部133b的外周的齿数＝24的正齿轮。

在图8中,第二副轴齿轮138是随着电动机轴201的旋转而旋转,并且对电动机轴201的旋转进行减速而传递至永久磁铁17的俯视呈圆形的齿轮部。第二副轴齿轮138绕自主基座110的基部110a大致垂直延伸的旋转轴线被轴支承。第二副轴齿轮138包括轴支承于主基座110的基部110a的轴承部138b、形成第四从动齿轮部138a的伸出部138c、以及用于保持永久磁铁17的磁铁保持部138d。轴承部138b具有隔着间隙环绕自主基座110的基部110a突出的轴139的圆筒形状。

伸出部138c具有自轴承部138b的外周在半径方向伸出的圆板形状。在实施方式1中,伸出部138c设于靠近轴承部138b的主基座110的基部110a的位置。磁铁保持部138d具有设于轴承部138b的在轴向距基部110a较远的端面的圆筒状的凹部形状。轴承部138b、伸出部138c、以及磁铁保持部138d以各中心轴线大致一致的方式一体形成。第二副轴齿轮138可以由树脂材料、金属材料等各种材料形成。在实施方式1中,第二副轴齿轮138由聚甲醛树脂形成。

第四从动齿轮部138a是被第四驱动齿轮部133d驱动的传递元件。第四从动齿轮部138a以及第四驱动齿轮部133d构成减速机构。特别是,第四从动齿轮部138a是形成于伸出部138c的外周的齿数＝40的正齿轮。

在第四驱动齿轮部133d的齿数为24,第四从动齿轮部138a的齿数为40的情况下,减速比为40/24＝5/3。若主轴齿轮101旋转1000圈,则第一中间齿轮102旋转50(1000÷20＝50)圈,第二中间齿轮133旋转5/3(50÷30＝5/3)圈。因此,第二副轴齿轮138旋转1(5/3÷5/3＝1)圈。由于第二副轴齿轮138与永久磁铁17一体旋转,因此若主轴齿轮101旋转1000圈,则永久磁铁17旋转1圈。也就是说,磁性传感器90能够确定主轴齿轮101的旋转1000圈的旋转量。

在图5～图8,永久磁铁9是第一永久磁铁,永久磁铁8是第二永久磁铁,永久磁铁17是第三永久磁铁。永久磁铁8、永久磁铁9以及永久磁铁17各自(以下,表述为各永久磁铁)具有在轴向扁平的大致圆柱形状。各永久磁铁例如由铁酸盐类、Nd(钕)-Fe(铁)-B(硼)类等的磁性材料形成。各永久磁铁例如为包括树脂粘合剂的橡胶磁铁、或者粘结磁铁。在各永久磁铁中设置磁极。各永久磁铁的磁化方向不限定,但是在实施方式1中,如图35、图36所示,两极的磁极设于各永久磁铁的与磁性传感器相对的端面。各永久磁铁的旋转方向的磁通量密度分布可以为梯形波形状,也可以为正弦波状、矩形波形状。

各永久磁铁的一部分或全部容纳于形成在各旋转体的端部的凹部中,并且通过例如粘接和/或铆接、压入等被固定。永久磁铁8粘接固定于第一副轴齿轮105的保持部105d。永久磁铁9粘接固定于主轴齿轮101的磁铁保持部101d。永久磁铁17粘接固定于第二副轴齿轮138的磁铁保持部138d。

若各永久磁铁之间的距离较短,则在彼此相邻的磁铁的漏磁通的影响下磁性传感器的检测误差变大。因此在图5的例子中,在俯视中,永久磁铁9和永久磁铁8在相对于盒体115的外壁部115a倾斜的视线Lm之上分离配置。视线Lm相当于连结永久磁铁8和永久磁铁9的假想线。永久磁铁9和永久磁铁17在相对于盒体115的外壁部115a倾斜的视线Ln之上分离配置。视线Ln相当于连结永久磁铁17和永久磁铁9的假想线。在实施例1中,由于使视线Lm、Ln相对于外壁部115a倾斜设置,因此与视线Lm、Ln和外壁部115a平行的情况相比,能够将各永久磁铁之间的距离设定为较长。

磁性传感器50、磁性传感器40以及磁性传感器90分别(以下,表述为各磁性传感器)是对与各旋转体的旋转1圈对应的0°～360°的范围的绝对旋转角进行检测的传感器。各磁性传感器将检测的与旋转角对应的信号(例如数字信号)输出至微型计算机121。各磁性传感器即使在暂时停止通电且再次通电的情况下,也输出与停止通电前相同的旋转角。因此不具备后备电源的构成是可能的。

如图4所示,各磁性传感器在基板120的主基座110的基部110a侧的面上通过焊接、粘接等的方法固定于同一平面之上。磁性传感器40以成为与设于主轴齿轮101的永久磁铁9的端面隔开恒定的间隙相对的位置的方式固定于基板120。磁性传感器40是用于检测与自永久磁铁9产生的磁通量的变化对应的主轴齿轮101的旋转角度的第一角度传感器。磁性传感器50以成为与设于第一副轴齿轮105的永久磁铁8的端面隔开恒定的间隙相对的位置的方式固定于基板120。磁性传感器50是用于检测与自永久磁铁8产生的磁通量的变化对应的第一副轴齿轮105的旋转角度的第二角度传感器。磁性传感器90以成为与设于第二副轴齿轮138的永久磁铁17的端面隔开恒定的间隙相对的位置的方式固定于基板120。磁性传感器90是用于检测与自永久磁铁17产生的磁通量的变化对应的第二副轴齿轮138的旋转角度的第三角度传感器。

各磁性传感器中可以使用分辨率相对较高的磁性角度传感器。磁性角度传感器在各个旋转体的轴向与各永久磁铁的包括磁极的端面隔着恒定的间隙相对配置,并且基于这些磁极的旋转来确定相对的旋转体的旋转角并输出数字信号。作为一个例子,磁性角度传感器包括用于检测磁极的检测元件、以及基于该检测元件的输出而输出数字信号的运算电路。检测元件可以包括多个(例如四个)例如霍尔元件、GMR(Giant Magneto Resistive)元件等的磁场检测元件。

运算电路可以设定为将例如多个检测元件的输出的差、比作为关键字(key),使用查找表通过表处理来确定旋转角。该检测元件和运算电路可以集成于一个IC芯片之上。该IC芯片可以埋设于具有薄型的长方体形状的外形的树脂中。各磁性传感器经由未图示的布线部件将检测到的与各旋转体的旋转角对应的数字信号即角度信号输出至微型计算机121。例如,各磁性传感器将各旋转体的旋转角作为多个比特(例如7比特)的数字信号进行输出。

图9是示出本发明的实施方式1的绝对编码器100-1具备的微型计算机121的功能构成的图。微型计算机121通过焊接、粘接等的方法固定于基板120的主基座110的基部110a侧的面上。微型计算机121由CPU构成,其取得自磁性传感器40、磁性传感器50以及磁性传感器90各自输出的表示旋转角度的数字信号,从而计算主轴齿轮101的旋转量。图9所示微型计算机121的各块表示作为微型计算机121的CPU通过执行程序而实现的功能(function)。虽然微型计算机121的各块在硬件上来说能够通过以计算机的CPU(central processingunit)为首的元件、机械装置实现,在软件上来说能够通过计算机程序等实现,但是在此,描述了通过其协作而实现的功能块。因此,接触本说明书的本领域技术人员应理解这些功能块可以通过硬件、软件的组合以各种形式实现。

微型计算机121包括旋转角取得部121p、旋转角取得部121q、旋转角取得部121r、表处理部121b、旋转量确定部121c、以及输出部121e。旋转角取得部121q基于自磁性传感器40输出的信号取得表示主轴齿轮101的旋转角度的角度信息即旋转角度Aq。旋转角取得部121p基于自磁性传感器50输出的信号取得表示第一副轴齿轮105的旋转角度的角度信息即旋转角度Ap。旋转角取得部121r取得通过磁性传感器90检测的表示第二副轴齿轮138的旋转角度的角度信息即旋转角度Ar。

表处理部121b参照储存有旋转角度Ap和与旋转角度Ap对应的主轴齿轮101的转速的第一对应关系表,确定与取得的旋转角度Ap对应的主轴齿轮101的转速。另外,表处理部121b参照储存有旋转角度Ar和与旋转角度Ar对应的主轴齿轮101的转速的第二对应关系表,确定与取得的旋转角度Ar对应的主轴齿轮101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101的转速、以及取得的旋转角度Aq,确定主轴齿轮101的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101的多次旋转的旋转量转换为表示该旋转量的信息而进行输出。

对如此构成的实施方式1的绝对编码器100-1的作用·效果进行说明。

实施方式1的绝对编码器100-1是用于确定电动机轴201的多次旋转的旋转量的绝对编码器,包括:随着电动机轴201的旋转而旋转的蜗杆部101c；与蜗杆部101c啮合的蜗轮部102a；随着蜗轮部102a的旋转而旋转的第一蜗杆部102b；与第一蜗杆部102b啮合的蜗轮部105a；随着蜗轮部105a的旋转而旋转的第一副轴齿轮105；与第一副轴齿轮105一体旋转的永久磁铁8；以及用于对永久磁铁8的旋转角进行检测的磁性传感器50。根据该构成,根据磁性传感器50的检测结果能够确定电动机轴201的多次旋转的旋转量。由于具有包括蜗杆部101c和与蜗杆部101c啮合的蜗轮部102a的第一蜗轮减速机构、以及包括第一蜗杆部102b和与第一蜗杆部102b啮合的蜗轮部105a的第二蜗轮减速机构,因此绝对编码器100-1构成弯曲的传递路径,从而能够薄型化。

实施方式1的绝对编码器100-1是用于确定电动机轴201的多次旋转的旋转量的绝对编码器,其包括:随着电动机轴201的旋转而以第一减速比旋转的第一中间齿轮102；随着第一中间齿轮102的旋转而以第二减速比旋转的第一副轴齿轮105；与第一副轴齿轮105一体旋转的永久磁铁8；以及用于检测永久磁铁8的旋转角的磁性传感器50,电动机轴201的旋转轴线相对于第一中间齿轮102的旋转轴线位于扭转的位置,其设定为与第一副轴齿轮105的旋转轴线平行。根据该构成,能够根据磁性传感器50的检测结果确定电动机轴201的多次旋转的旋转量。由于第一中间齿轮102的旋转轴线相对于电动机轴201以及第一副轴齿轮105的旋转轴线位于扭转的位置且在主视时正交,因此绝对编码器100-1构成弯曲的传递路径,从而能够薄型化。

实施方式1的绝对编码器100-1是用于确定电动机轴201的多次旋转的旋转量的绝对编码器,其包括:减速机构,其包括第一蜗轮减速机构,并且随着电动机轴201的旋转而使永久磁铁8旋转；以及磁性传感器50,其根据永久磁铁的磁极对永久磁铁8的旋转角进行检测,电动机轴201的旋转轴线设定为与永久磁铁8的旋转轴线平行。根据该构成,能够根据磁性传感器50的检测结果确定电动机轴201的多次旋转的旋转量。由于包括第一蜗轮减速机构,并且电动机轴201的旋转轴线和永久磁铁8的旋转轴线平行设定,因此绝对编码器100-1构成弯曲的传递路径,从而能够薄型化。

实施方式1的绝对编码器100-1包括用于检测电动机轴201的旋转角的磁性传感器40。根据该构成,能够根据磁性传感器40的检测结果确定电动机轴201的旋转角。与不包括磁性传感器40的情况相比,能够使绝对编码器100-1能够确定的电动机轴201的旋转角的分辨率提高。

在实施方式1的绝对编码器100-1中,包括随着蜗轮部102a的旋转而旋转的第二蜗杆部102h、与第二蜗杆部102h啮合的蜗轮部133a、随着蜗轮部133a的旋转而旋转的第二副轴齿轮138、与第二副轴齿轮138一体旋转的永久磁铁17、以及用于检测永久磁铁17的旋转角的磁性传感器90。根据该构成,能够根据磁性传感器90的检测结果确定电动机轴201的多次旋转的旋转量。与不具备磁性传感器90的情况相比,能够将绝对编码器100-1能够确定的电动机轴201的旋转量的范围设定为较大。

在实施方式1的绝对编码器100-1中,包括设有第一蜗杆部102b以及第二蜗杆部102h的第一中间齿轮102,并且第一中间齿轮102因第一蜗杆部102b旋转而受到的反作用力的朝向与第一中间齿轮102因第二蜗杆部102h旋转而受到的反作用力的朝向被设定为相反。根据该构成,与反作用力的方向相同的情况相比,能够将两反作用力的合成反作用力设定为较小。

在实施方式1的绝对编码器100-1中,蜗轮部102a的外径被设定为比蜗杆部101c的外径小。根据该构成,与蜗轮部102a的外径较大的情况相比,容易薄型化。

这里,例如,对于在主轴齿轮101和第一副轴齿轮105彼此相邻配置的情况下,在永久磁铁8以及永久磁铁9各自中产生的磁通量的一部分对永久磁铁8以及永久磁铁9各自非对应的磁性传感器产生影响、即磁干扰进行说明。

图28是表示通过磁性传感器40对设于主轴齿轮101(主轴齿轮1)的永久磁铁9的磁通量进行检测的波形(A)、通过磁性传感器50对设于第一副轴齿轮105(副轴齿轮5)的永久磁铁8的磁通量进行检测的波形(B)、以及通过磁性传感器40对永久磁铁8的一部分的磁通量作为漏磁通而与永久磁铁9的磁通量重叠的状态进行检测的磁干扰波形(C)的概念的图。纵轴表示磁通量,横轴表示主轴齿轮101的旋转角度。如此,在磁性传感器40中,虽然期望检测(A)的波形,但是在产生磁干扰的情况下,成为(C)所示波形,从而不能检测正确的波形。

同样,图29是表示通过磁性传感器50对设于第一副轴齿轮105(副轴齿轮5)的永久磁铁8的磁通量进行检测的波形(A)、通过磁性传感器40对设于主轴齿轮101(主轴齿轮1)的永久磁铁9的磁通量进行检测的波形(B)、以及通过磁性传感器50对永久磁铁9的一部分的磁通量作为漏磁通与永久磁铁8的磁通量重叠的状态进行检测的磁干扰波形(C)的概念的图。纵轴表示磁通量,横轴表示第一副轴齿轮105的旋转角度。如此,在磁性传感器50中,虽然期望检测(A)的波形,但是在产生磁干扰的情况下,成为(C)所示波形,从而不能检测正确的波形。另外,在主轴齿轮101和第二副轴齿轮138中,也存在与图29(C)相同地产生磁干扰的担心。

实施方式1的绝对编码器100-1具备包括配置于第一中间齿轮102的与电动机轴201反对侧的外壁部115a的盒体115,并且在俯视中,第一中间齿轮102的旋转轴线La相对于外壁部115a的延伸方向以20°倾斜。根据该构成,与第一中间齿轮102的旋转轴线La不倾斜的情况相比,能够将各永久磁铁的配置直线相对于外壁部115a的倾斜设定为较大。因此,能够将各永久磁铁之间的距离设定为较大。如此,通过将各个永久磁铁间的距离设定为较大,能够降低在永久磁铁8、永久磁铁9以及永久磁铁17各自中产生的磁通量的一部分对与永久磁铁8、永久磁铁9以及永久磁铁17各自非对应的磁性传感器产生影响的磁干扰的产生。例如,能够减轻由设于主轴齿轮101的永久磁铁9产生的磁通量的一部分作为漏磁通而干涉本来目的在于检测由设于第一副轴齿轮105的永久磁铁8产生的磁通量的变化而设置的磁性传感器50。另外,能够减轻由设于第一副轴齿轮105的永久磁铁8产生的磁通量的一部分作为漏磁通而干涉本来目的在于检测由永久磁铁9产生的磁通量的变化而设置的磁性传感器40。因此,能够降低相邻的磁铁的漏磁通的影响。

另外,在实施方式1的绝对编码器100-1中,在第二角度传感器和电动机200之间,或者在第三角度传感器与电动机200之间,设有由铁等的磁性体构成的板状的部件即主基座110的基部110a。即相对于自电动机200漏出的磁通量,基部110a作为磁屏蔽件起作用。因此,自电动机200漏出的磁通量难以到达磁性传感器40等。其结果,与基部110a由例如导磁率较低的、铝等的非磁性体构成的情况相比,能够减轻基于磁性传感器的齿轮的旋转角度或旋转量的检测精度的降低。

<实施方式2>

图10是示出本发明的实施方式2的绝对编码器100-2安装于电动机200的状态的立体图。以下,与实施方式1相同,基于XYZ正交坐标系进行说明。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轴方向以及Z轴方向分别与X轴方向正交。有时将X轴方向表述为左方向或右方向,将Y轴方向表述为前方向或后方向,将Z轴方向表述为上方向或下方向。在图10中,将在Z轴方向自上观察的状态称为俯视,将在Y轴方向自前观察的状态称为主视,将在X轴方向自左右观察的状态称为侧视。如此的方向的表述不限定绝对编码器100-2的使用姿势,绝对编码器100-2可以以任意的姿势进行使用。在图10中,设于绝对编码器100-2的盒体15的内侧的部件以穿透方式示出。需要说明的是,在附图中省略了齿部形状。

图11是示出自图10所示绝对编码器100-2取下盒体15以及安装螺钉16的状态的立体图。在图11中,穿透示出设于基板20的下表面20-1的多个部件。图12是示出自图11所示绝对编码器100-2取下基板20以及基板安装螺钉13的状态的立体图。图13是示出自图12所示绝对编码器100-2安装于电动机200的状态的立体图取下电动机200以及螺钉14的状态的立体图。图14是示出俯视图13所示主基座10、中间齿轮2等的状态的图。在图14中,示出了绝对编码器100-2包括的多个部件之中的主要部件的配置。图15是用通过中间齿轮2的中心且与X-Y平面平行的面将图14所示绝对编码器100-2切割后的剖视图。

图16是示出图15所示轴承3自中间齿轮2脱离的状态的放大部分剖视图。在图16中,为了易于理解轴承3与形成于中间齿轮2的压入部2d的配置关系,轴承3自中间齿轮2的压入部2d脱离。另外在图16中,为了易于理解轴承3与设于主基座10的基部60的壁部80的配置关系,轴承3自壁部80离开。

图17是用通过图14所示主轴齿轮1的中心且与中间齿轮2的中心线垂直的平面将图11所示绝对编码器100-2切割后的剖视图。但是,未对基板20和磁性传感器40进行剖示。在图17中,示出了永久磁铁9向主轴齿轮1的安装状态、以及主轴齿轮1向电动机轴201的安装状态。另外,在图17中,示出了主轴齿轮1的蜗杆部1d与中间齿轮2的蜗轮部2a啮合的状态。根据图17,可知设于主轴齿轮1的永久磁铁9的上表面9a存在于自磁性传感器40在Z轴方向离开恒定距离的位置。

图18是用通过图15所示副轴齿轮5的中心且与中间齿轮2的中心线垂直的平面将图11所示绝对编码器100-2切割后的剖视图。但是,未对基板20和磁性传感器50进行剖示。在图18中,示出了蜗轮部5a和蜗杆部2b啮合的状态。另外在图18中,示出了磁体保持件6的轴部6b被两个轴承7保持的状态、以及永久磁铁8向磁体保持件6的保持状态。另外在图18中,示出了设于磁体保持件6的头部6c的径向外侧的表面自蜗杆部2b的齿顶圆离开的状态。另外根据图18,可知设于磁体保持件6的永久磁铁8的表面8a存在于在Z轴方向自磁性传感器50离开恒定距离的位置。另外在图18中,示出了主基座10的轴承座部10d的剖视形状。

图19是示出去除图12所示多个部件中的、中间齿轮2的状态的立体图。图20是示出自图19所示壁部70取下螺钉12的状态、螺钉12被取下后的板簧11的状态、以及设有与板簧11相对的板簧安装面10e的壁部70的立体图。但是,未示出电动机200和主轴齿轮1。

图21是用通过图14所示基板定位销10g的中心以及基板定位销10j的中心且与Z轴方向平行的面将图11所示绝对编码器100-2切割后的剖视图。但是,未对磁性传感器40进行剖示。

图22是自下表面20-1侧观察图11所示基板20的图。图23是自图10的状态除去电动机200,并且自主基座10的下表面10-2侧观察的图。主基座10的下表面10-2是与图20所示主基座10的上表面侧相反一侧的面。主基座10的下表面10-2也是与电动机200相对的面。图24是图10所示盒体15的立体图。

图25是用通过图12所示基板定位销10g的中心以及基板定位销10j的中心的与Z轴方向平行的面将图10所示绝对编码器100-2切割后的剖视图。但是,未对电动机200、主轴齿轮1以及磁性传感器40进行剖视。在图25中,示出了设于盒体15的爪部15a与设于主基座10的凹部10aa卡合的状态、以及设于盒体15的爪部15b与设于主基座10的凹部10ab卡合的状态。图26是图18所示永久磁铁8、磁体保持件6、副轴齿轮5以及轴承7的分解立体图。图27是图17所示永久磁铁9、主轴齿轮1以及电动机轴201的分解立体图。

以下,参照图10至图27对绝对编码器100-2的构成进行详细说明。绝对编码器100-2包括主轴齿轮1、中间齿轮2、轴承3、轴4、副轴齿轮5、磁体保持件6、轴承7、永久磁铁8、永久磁铁9、主基座10、板簧11、螺钉12、基板安装螺钉13、螺钉14、盒体15、安装螺钉16、基板20、微型计算机21、双向驱动器22、线路驱动器23、连接器24、磁性传感器40、以及磁性传感器50。

电动机200例如是步进式电动机、DC无刷电动机等。电动机200用作例如通过波动齿轮装置等的减速机构对工业用等的机器人进行驱动的驱动源。电动机200包括电动机轴201。如图17所示,电动机轴201的一端在Z轴正方向自电动机200的壳体202突出。另外,如图10所示,电动机轴201的另一端在Z轴负方向自电动机200的壳体202突出。另外,电动机轴201是主轴的一个例子。

俯视的电动机200的外形形状为例如正方形。构成电动机200的外形的四个边各自的长度为例如25mm。构成电动机200的外形的四个边中的、第一边和与第一边平行的第二边彼此与Y轴平行。另外,四个边中的、与第一边相邻的第三边以及与第三边平行的第四边彼此与X轴平行。另外,设于电动机200的绝对编码器100-2与俯视时25mm见方的四边形的电动机200的外形形状对应地为25mm见方的四边形。

接下来,对绝对编码器100-2包括的多个部件分别进行说明。

如图17所示,主轴齿轮1是与电动机轴201同轴设置的筒状部件。主轴齿轮1包括筒状的第一筒状部1a、以及在第一筒状部1a的Z轴正方向侧与第一筒状部1a同轴设置的筒状的第二筒状部1b。另外主轴齿轮1包括设于第二筒状部1b的径向内侧的连接第一筒状部1a和第二筒状部1b的连通部1c、以及设于第二筒状部1b的径向外侧的蜗杆部1d。通过如此形成连通部1c,连通部1c作为将主轴齿轮1压入电动机轴201时的空气的出路起作用。连通部1c的内径比第一筒状部1a的内径以及第二筒状部1b的内径小。被连通部1c的Z轴负方向的端面即底面1e以及第一筒状部1a的内周面围成的空间是用于将主轴齿轮1固定于电动机轴201的端部的压入部1f。压入部1f是自第一筒状部1a的Z轴负方向侧的端部朝向Z轴正方向侧凹陷的凹部。电动机轴201被压入至压入部1f中,从而轴齿轮1与电动机轴201一体旋转。蜗杆部1d是主轴齿轮1的齿轮部。

被连通部1c的Z轴正方向的端面即底面1g以及第二筒状部1b的内周面围成的空间是用于固定永久磁铁9的磁铁保持部1h。磁铁保持部1h是自第二筒状部1b的Z轴正方向侧的端部朝向Z轴负方向侧凹陷的凹部。永久磁铁9被压入磁铁保持部1h中。被压入磁铁保持部1h的永久磁铁9的外周面与第二筒状部1b的内周面相接,下表面9b与底面1g相接。由此,进行永久磁铁9的轴向的定位,并且进行与轴向正交的方向的定位。永久磁铁9的轴向等同于电动机轴201的中心轴向。

如图13至图15、以及图17所示,蜗杆部1d由形成为螺旋状的齿部构成,其与中间齿轮2的蜗轮部2a啮合。蜗轮部2a是中间齿轮2的齿轮部。在图17中省略了齿部的形状的图示。蜗杆部1d例如由聚甲醛树脂形成。蜗杆部1d是第一驱动齿轮的一个例子。

如图13至图16等所示,中间齿轮2在主基座10的上表面之上通过轴4被轴支承。中间齿轮2的中心轴线与X-Y平面平行。另外中间齿轮2的中心轴线在俯视时并不与X轴以及Y轴各自平行。即,中间齿轮2的中心轴向相对于X轴以及Y轴各自延伸的方向是倾斜的。中间齿轮2的中心轴向相对于X轴以及Y轴各自延伸的方向倾斜意味着中间齿轮2的中心轴线相对于主基座10的四边倾斜延伸。如图13以及图14所示,主基座10的四边由与Y-Z平面平行的第一边301、与第一边301平行的第二边302、与X-Z平面平行且与第一边301相邻的第三边303、以及与第三边303平行的第四边304构成。第一边301是设于主基座10的X轴正方向侧的边。第二边302是设于主基座10的X轴负方向侧的边。第三边303是设于主基座10的Y轴正方向侧的边。第四边304是设于主基座10的Y轴负方向侧的边。

作为一个例子,俯视绝对编码器100-2的尺寸与25mm见方的电动机200的尺寸对应。因此,通过与X-Y平面平行配置的中间齿轮2以相对于主基座10的四边倾斜延伸的方式设置,从而能够将在水平方向的绝对编码器100-2的尺寸设定为较小。水平方向等同于与电动机轴201的中心轴线正交的方向,或者等同于与X-Y平面平行的方向。

如图12至图16等所示,中间齿轮2具有蜗轮部2a、蜗杆部2b、轴承部2c、压入部2d、滑动部2e、底面2f、以及贯通孔2g。中间齿轮2是在沿中心轴线贯通的贯通孔2g的内部插入轴4的圆筒状的部件。贯通孔2g是由中间齿轮2的内周面围成的空间。中间齿轮2是由金属、树脂等一体成形的部件,这里作为一个例子,其有聚甲醛树脂形成。

蜗轮部2a是主轴齿轮1的蜗杆部1d啮合的齿轮。蜗轮部2a是第一从动齿轮的一个例子,并且其是中间齿轮2的齿轮部。蜗轮部2a在中间齿轮2的轴向中设于靠近中间齿轮2的轴向的中央的部位。另外蜗轮部2a有设于中间齿轮2的圆筒部的外周部的多个齿构成。

蜗轮部2a的外径比蜗杆部1d的外径小。由于蜗轮部2a的中心轴线与主基座10的上表面平行,因此蜗轮部2a的外径变小,从而绝对编码器100-2的Z轴方向(高度方向)的小型化成为可能。

蜗杆部2b由形成为螺旋状的齿部构成,并且其与蜗轮部2a在同轴上相邻设置。另外蜗杆部2b设于中间齿轮2的圆筒部的外周部。蜗杆部2b与设于副轴齿轮5的蜗轮部5a啮合,从而中间齿轮2的旋转力传递至副轴齿轮5。蜗杆部2b是第二驱动齿轮的一个例子且是中间齿轮2的齿轮部。蜗轮部5a是副轴齿轮5的齿轮部。在自与蜗轮部5a的中心线垂直且与蜗杆部2b的中心线垂直的方向观察时,蜗轮部5a的中心线与蜗杆部2b的中心线彼此正交。

为了使绝对编码器100-2的Z轴方向(高度方向)的小型化成为可能,蜗杆部2b的外径在可能的范围内设定为较小值。

如图15所示,轴承部2c在与中间齿轮2的压入部2d侧相反一侧、即中间齿轮2的滑动部2e侧中,设于中间齿轮2的径向内侧的内周面。轴4以能够滑动的方式插入轴承部2c中,中间齿轮2以能够旋转的方式被轴4支承。

压入部2d是在蜗杆部2b的内侧中自中间齿轮2的端面朝向中间齿轮2的轴向Td的中央凹陷的凹部,其与贯通孔2g连通。压入部2d也可以解释为将贯通孔2g的端部的开口径变大的部分。轴承3的外轮3a被压入、固定于压入部2d中。

如图13至图15、图19、图20等所示,中间齿轮2的滑动部2e设于中间齿轮2的一端侧、即中间齿轮2的轴向Td中的与蜗杆部2b侧相反一侧。中间齿轮2的滑动部2e与板簧11的滑动部11a抵接。板簧11是弹性部件的一个例子,其例如为金属制。板簧11的滑动部11a由自板簧11的基部11d以两股状分开的两个分支体构成。板簧11的基部11d是在板簧11的整体中设于安装部11b与滑动部11a之间的板状的部件。

在构成板簧11的滑动部11a的分支体之间,形成有比轴4的直径大的间隙。因此,板簧11的安装部11b以两个分支体跨轴4且不与轴4接触的方式通过螺钉12固定于设于主基座10的壁部72的板簧安装面10e。

板簧11的滑动部11a设于中间齿轮2安装后与中间齿轮2的滑动部2e相对的位置。中间齿轮2的滑动部2e与板簧11的滑动部11a抵接而被按压,从而z在沿轴4的中心轴线自轴4的一端4a侧朝向轴4的另一端4b侧的方向被施力。在该状态下中间齿轮2旋转时,中间齿轮2的滑动部2e一边与板簧11的滑动部11a抵接一边滑动。

中间齿轮2的底面2f位于压入部2d的旁边,其与轴承3的外轮3a的侧面3c相接。外轮3a被压入压入部2d,直至外轮3a的侧面3c与底面2f相接。

中间齿轮2的贯通孔2g自轴承部2c朝向压入部2d沿中间齿轮2的中心轴线贯通,其与轴4同轴配置。由于贯通孔2g的内径比轴4的外径大,因此在贯通孔2g和轴4的外周面之间确保了空间。

如图15以及图16所示,轴承3具有外轮3a、内轮3b、侧面3c、以及侧面3d。轴承3的侧面3c是图15中箭头所示轴4的轴向Td中的外轮3a的侧面,轴承3的侧面3d是该方向中的内轮3b的侧面。需要说明的是,在本发明的实施方式中,中间齿轮2或轴4的(中心)轴向记作Td。

轴承3的外轮3a被压入固定于压入部2d中,侧面3c与底面2f相接而被固定。在内轮3b的内侧插入有轴4。如图15所示,内轮3b的侧面3d与主基座10的壁部80的抵接面10c抵接。抵接面10c限定了中间齿轮2的轴向Td的位置。如上所述,由于中间齿轮2在板簧11作用下在自轴4的一端4a朝向轴4的另一端4b侧的轴向Td被施力,因此与中间齿轮2的底面2f相接的轴承3的外轮3a的侧面3c也在相同方向被施力。由此,轴承3的内轮3b也在相同方向被施力,轴承3的内轮3b的侧面3d抵接于壁部80的抵接面10c。其结果,作用力传递至壁部80的抵接面10c,从而中间齿轮2在轴4的轴向Td被稳定支承。对于作用力详见后述。

轴承3的外轮3a设为相对于内轮3b旋转自如。因此,中间齿轮2在图15所示中间齿轮2的轴承部2c和轴承3这两处通过轴4以旋转自如的方式被支承。需要说明的是,轴4例如由不锈钢形成。

如图15所示,壁部70以及壁部80是通过轴4将中间齿轮2保持为旋转自如的保持部的一个例子。壁部80以与壁部70成对的方式在基部60的上表面一体设置,并且自基部60的上表面在Z轴正方向延伸。壁部80在俯视时设于基部60的上表面整体中的、比X轴方向的中央靠第二边302侧且比Y轴方向的中央靠第三边303侧的区域。另外,壁部80设于该区域中的、靠近第二边302的位置且设于靠近Y轴方向的中央。壁部70、壁部80以及轴4作为用于将中间齿轮2保持为旋转自如的保持部起作用。轴4是圆柱状的部件,具有一端4a和另一端4b。轴4的另一端4b被压入形成于主基座10的壁部80的孔10b内而被固定。另一方面,轴4的一端4a插入形成于壁部70的孔10a内而被定位即可,轴4的一端4a不需要压入孔10a内。如此轴4的一端4a不压入孔10a内而是插入孔10a内,从而与轴4的一端4a被压入孔10a内的情况相比,轴4的组装变得容易。

如图14等中所示,在绝对编码器100-2中,副轴齿轮5设于中间齿轮2的与主轴齿轮1侧相反一侧。例如,副轴齿轮5配置于被主基座10的四边围成的区域中的、接近主基座10的角部的区域。该角部例如为图14所示第二边302和第三边303相交的部分。如此,副轴齿轮5和主轴齿轮1利用主基座10之上的有限区域,以隔着中间齿轮2的方式配置。由此,与副轴齿轮5和主轴齿轮1不隔着中间齿轮2而彼此相邻配置的情况相比,能够扩大副轴齿轮5至主轴齿轮1的距离。

磁性传感器40通过检测基于与主轴齿轮1一同旋转的永久磁铁9的旋转而导致永久磁铁9产生的磁通量的变化,从而能够检测对应的主轴齿轮1的旋转角度。另一方面,磁性传感器50通过检测基于与副轴齿轮5一同旋转的永久磁铁8的旋转而导致永久磁铁8产生的磁通量的变化,从而能够检测对应的副轴齿轮5的旋转角度。

这里,对于例如在主轴齿轮1和副轴齿轮5彼此相邻配置的情况下,在永久磁铁8以及永久磁铁9各自产生的磁通量的一部分对与各个永久磁铁8以及永久磁铁9不对应的磁性传感器产生影响的、所谓磁干扰进行说明。

图28是表示在主轴齿轮1旋转时通过磁性传感器40对设于主轴齿轮1的永久磁铁9的磁通量进行检测的波形(A)、通过磁性传感器50对设于副轴齿轮5的永久磁铁8的磁通量进行检测的波形(B)、以及通过磁性传感器40对永久磁铁8的一部分的磁通量作为漏磁通而与永久磁铁9的磁通量重叠的状态进行检测的磁干扰波形(C)的概念的图。纵轴表示磁通量,横轴表示主轴齿轮1的旋转角度。如此,在磁性传感器40中,虽然期望检测(A)的波形,但是在产生磁干扰的情况下,成为(C)所示波形,从而不能检测正确的波形。

同样,图29是表示在主轴齿轮1旋转时通过磁性传感器50对设于副轴齿轮5的永久磁铁8的磁通量进行检测的波形(A)、通过磁性传感器40对设于主轴齿轮1的永久磁铁9的磁通量进行检测的波形(B)、以及通过磁性传感器50对永久磁铁9的一部分的磁通量作为漏磁通与永久磁铁8的磁通量重叠的状态进行检测的磁干扰波形(C)的概念的图。纵轴表示磁通量,横轴表示副轴齿轮5的旋转角度。如此,在磁性传感器50中,虽然期望检测(A)的波形,但是在产生磁干扰的情况下,成为(C)所示波形,从而不能检测正确的波形。

因此,根据实施方式2的绝对编码器100-2,由于主轴齿轮1和永久磁铁9与副轴齿轮5和永久磁铁8隔着中间齿轮2彼此隔开距离配置,因此能够减轻在各个永久磁铁8以及永久磁铁9中产生的磁通量的一部分对与各个永久磁铁8以及永久磁铁9非对应的磁性传感器产生影响的磁干扰的产生。例如,能够减轻设于主轴齿轮1的永久磁铁9中产生的磁通量的一部分作为漏磁通与本来目的在于检测设于副轴齿轮5的永久磁铁8产生的磁通量的变化而设置的磁性传感器50干涉。另外,能够减轻设于副轴齿轮5的永久磁铁8中产生的磁通量的一部分作为漏磁通与本来目的在于检测在永久磁铁9中产生的磁通量的变化而设置的磁性传感器40干渉。

如此,根据实施方式2的绝对编码器100-2,能够一边将俯视绝对编码器100-2时的尺寸设定为相对较小,一边防止基于磁性传感器50的副轴齿轮5的旋转角度或旋转量的检测精度降低。另外,根据绝对编码器100-2,能够一边将俯视绝对编码器100-2时的尺寸设定为相对较小,一边防止基于磁性传感器40的主轴齿轮1的旋转角度或旋转量的检测精度降低。

如图18所示,副轴齿轮5是压入且固定于磁体保持件6的轴部6b的圆筒状的部件。副轴齿轮5具有蜗轮部5a和贯通孔5b。副轴齿轮5是由金属或树脂一体成形的部件,这里作为一个例子,其由聚甲醛树脂形成。

蜗轮部5a是与蜗杆部2b啮合的齿轮。蜗轮部5a是第二从动齿轮的一个例子。蜗轮部5a由设于副轴齿轮5的圆筒部的外周部的多个齿构成。在图13中,通过中间齿轮2旋转,中间齿轮2的旋转力经由蜗杆部2b和蜗轮部5a传递至副轴齿轮5。

贯通孔5b是沿圆筒状的副轴齿轮5的中心轴线贯通的孔。在贯通孔5b中压入磁体保持件6的轴部6b,副轴齿轮5与磁体保持件6一体旋转。

如图18以及图26所示,磁体保持件6具有磁铁保持部6a、轴部6b、以及头部6c。磁体保持件6是由金属或树脂一体成形的部件,这里作为一个例子,其由非磁性的不锈钢形成。

在形成于主基座10的轴承座部10d的内周面10dc中压入有两个轴承7的外轮7a。需要说明的是,两个轴承7分别具有外轮7a以及内轮7b。

磁体保持件6的轴部6b是圆柱状的部件,其被压入副轴齿轮5的贯通孔5b内,轴部6b的下部插入两个轴承7的内轮7b中。因此,磁体保持件6通过两个轴承7而相对于主基座10被轴支承,从而与副轴齿轮5一体旋转。

另外,在磁体保持件6的上端设置头部6c。头部6c是有底圆筒状的部件。在头部6c中形成磁铁保持部6a。磁铁保持部6a是自头部6c的上端面朝向下方向侧凹陷的凹部。配置于磁铁保持部6a的永久磁铁8的外周面与头部6c的内周面相接。由此,永久磁铁8被固定于头部6c的磁铁保持部6a。

磁体保持件6的轴部6b通过在形成于主基座10的轴承座部10d中配置的两个轴承7而被轴支承,从而能够防止磁体保持件6的倾斜。由此,若两个轴承7在轴部6b的轴向尽可能离开距离进行配置,则更能够期待防止磁体保持件6的倾斜的效果。

如图18所示,轴承座部10d的上部10db是轴承座部10d整体中的、Z轴方向中的轴承座部10d的上侧区域。在轴承座部10d的上部10db的内侧设有一个轴承7。另外,轴承座部10d的下部10da是轴承座部10d整体中的、Z轴方向中的轴承座部10d的下侧区域。在轴承座部10d的下部10da的内侧设有一个轴承7。

如图18所示,电动机200的壳体202的一部分设有缺口部202a。缺口部202a是朝向Z轴负方向侧凹陷的凹部。在主基座10中,由于轴承座部10d的下部10da突出设置,因此通过在电动机200的壳体202设置缺口部202a,防止了彼此的干渉。轴承座部10d的下部10da是轴承座部10d整体中的、Z轴方向中的轴承座部10d的下侧区域。在轴承座部10d的下部10da的内侧设有一个轴承7。如此,通过在电动机200的壳体202设置缺口部202a,与不设置缺口部202a的情况相比,能够使两个轴承7在Z轴方向离开距离地进行设置。另外,轴承座部10d的上部10db是轴承座部10d整体中的、Z轴方向中的轴承座部10d的上侧区域。

在磁体保持件6的轴部6b的轴向中,若在更接近磁铁保持部6a以及永久磁铁8的位置设置轴承7,则能够减轻磁体保持件6以及永久磁铁8的旋转时的轴抖动。另一方面,由于轴承座部10d的上部10db的外径接近中间齿轮2,因此通过在轴承座部10d的上部10db形成斜面,能够避免与中间齿轮2的齿顶圆的干涉,并且能够在更接近磁铁保持部6a以及永久磁铁8的位置设置轴承7。

磁性传感器40通过检测基于与主轴齿轮1一同旋转的永久磁铁9的旋转而导致永久磁铁9产生的磁通量的变化,从而能够检测对应的主轴齿轮1的旋转角度。另一方面,磁性传感器50通过检测基于与副轴齿轮5一同旋转的永久磁铁8的旋转而导致永久磁铁8产生的磁通量的变化,从而能够检测对应的副轴齿轮5的旋转角度。

如图18、图26所示,永久磁铁8具有表面8a。永久磁铁8为大致圆柱状,永久磁铁8的中心轴线MC1(表示永久磁铁8的中心的轴线,或者通过磁极的边界的中心的轴线)与磁体保持件6的中心轴线HC1、副轴齿轮5的中心轴线GC1以及轴承7的中心轴线BC一致。永久磁铁8的表面8a以自磁性传感器50的表面50a隔开恒定距离的方式与其相对。如此,通过使各中心轴线一致,使进一步高精度地检测旋转角或旋转量成为可能。

需要说明的是,在本实施方式中,如图26所示,永久磁铁8的两个磁极(N/S)在与永久磁铁8的中心轴线MC1垂直的平面(X-Y平面)内相邻形成。即,在中心轴线MC1中,期望永久磁铁8的旋转中心与磁极的边界的中心一致。由此,旋转角或旋转量的检测精度进一步提高。

如图17、图27所示,永久磁铁9是压入主轴齿轮1的磁铁保持部1h的内部的大致圆柱状的永久磁铁,其具有上表面9a以及下表面9b。上表面9a以自磁性传感器40的表面40a隔开恒定距离的方式与其相对。下表面9b与主轴齿轮1的磁铁保持部1h的底面1g相接,从而限定主轴齿轮1的中心轴线GC2方向中的位置(Z轴方向中的位置)。永久磁铁9的中心轴线MC2(表示永久磁铁9的中心的轴线、或者通过磁极的边界的中心的轴线)与主轴齿轮1的中心轴线GC2以及电动机轴201的中心轴线RC一致。通过如此使各中心轴线一致,能够使进一步高精度地检测旋转角或旋转量成为可能。

需要说明的是,在本实施方式中,如图27所示,期望永久磁铁9的两个磁极(N/S)在与永久磁铁9的中心轴线MC2垂直的平面(X-Y平面)内相邻形成。由此,进一步提高旋转角或旋转量的检测精度。

需要说明的是,永久磁铁8以及永久磁铁9分别由例如铁酸盐系、Nd(钕)-Fe(铁)-B(硼)类等的磁性材料形成。永久磁铁8以及永久磁铁9分别可以为例如包括树脂粘合剂的橡胶磁铁、粘结磁铁等。

在图22中,示出了形成于基板20的多个贯通孔即定位孔20a、定位孔20b、孔20c、孔20d、以及孔20e。形成定位孔20a的壁面的形状例如为圆。形成定位孔20b的壁面的形状例如为椭圆。各个孔20c、孔20d、以及孔20e是用于通过图11所示基板安装螺钉13将基板20固定于主基座10的贯通孔。形成各个孔20c、孔20d以及孔20e的壁面的形状例如为圆。形成各个孔20c、孔20d以及孔20e的壁面的直径比基板安装螺钉13的外螺纹部的直径大且比基板安装螺钉13的头部的直径小。

如图12至图15、图19至图21等所示,主基座10具有孔10a、孔10b、抵接面10c、轴承座部10d、板簧安装面10e、基部60、壁部70、壁部80、开口部10-1、以及螺钉孔10f。主基座10具有基板定位销10g、基板定位销10j、顶端部10h、顶端部10k、柱10m、柱10q、柱10s、螺钉孔10u、螺钉孔10v、以及螺钉孔10w。基板定位销10g、基板定位销10j、柱10m、柱10q、以及柱10s是柱状部件的一个例子。在自主基座10向Z轴方向延伸基板定位销10g的顶端部10h与基板定位销10g的基部10g1之间,形成有阶梯部10i。在基板定位销10g的顶端部10h插入形成于基板20的定位孔20a时,在基板20的下表面20-1与阶梯部10i之间形成间隙。同样,在自主基座10向Z轴方向延伸的基板定位销10j的顶端部10k与基板定位销10j的基部10j1之间,形成有阶梯部10l。在基板定位销10j的顶端部10k插入形成于基板20的定位孔20b时,在基板20的下表面20-1与阶梯部10l之间形成间隙。如此,在使用两根基板定位销10g、10j的情况下,基板20的与Z轴方向正交的方向的位置被限定。但是,由于在自各个阶梯部10i以及阶梯部10l至基板20之间形成间隙,因此通过两根基板定位销10g、10j不限定基板20的Z轴方向的位置。

主基座10的基部60例如为一体成形的铝压铸的部件,其为在俯视时大致正方形的板状的部件。基部60是板部的一个例子。基部60安装于电动机200的上表面。

图12所示开口部10-1在厚度方向(Z轴方向)贯通基部60。主轴齿轮1插入开口部10-1。开口部10-1是第一贯通孔的一个例子。

如图13、图14、图19、图20等所示,壁部70具有壁部71以及壁部72。壁部70具有对轴4进行支承且对板簧11进行固定的功能。壁部71与基部60的上表面一体设置,其自基部60在Z轴正方向延伸。壁部70在俯视时设于基部60的上表面整体中的、比X轴方向的中央靠第一边301侧且比Y轴方向的中央靠第四边304侧的区域。壁部71具有位于X轴正方向侧的安装面10ad、以及在X轴方向贯通的螺钉孔10ae。如图10、图23、以及图24所示,安装螺钉16插入盒体15的孔15d,并且螺纹紧固于螺钉孔10ae,从而盒体15的内面抵接固定于壁部71的安装面10ad。

如图14所示,壁部72在俯视时设于基部60的上表面整体中的、比X轴方向的中央靠第一边301侧且比Y轴方向的中央靠第三边303侧的区域。壁部72与壁部71连接且自壁部71朝向第三边303的中央附近延伸。壁部72的第三边303侧的端部与柱10s连接。与壁部72连接的柱10s设于主基座10的靠X轴方向的中央的位置且设于主基座10的靠第三边303的位置。如此,壁部72自壁部71朝向柱10s延伸。即,壁部72在俯视时相对于X轴以及Y轴分别在斜向延伸。

如图20所示,螺钉12插入形成于板簧11的安装部11b的孔11c,并且螺纹紧固于在主基座10的壁部72形成的螺钉孔10f。由此,板簧11的安装部11b与形成于壁部72的板簧安装面10e抵接,板簧11被固定于壁部72。壁部72作为供板簧11固定的固定部起作用。此时,如图14以及图15所示,板簧11的滑动部11a抵接于插入有轴4的中间齿轮2的滑动部2e。

对图15所示安装角度θ进行说明。由于主轴齿轮1的蜗杆部1d与蜗轮部2a啮合,因此随着主轴齿轮1的蜗杆部1d的旋转,在中间齿轮2中,在自轴4的另一端4b朝向轴4的一端4a的方向、或者自轴4的一端4a朝向轴4的另一端4b的方向产生第一推力。而且,由于蜗杆部2b与副轴齿轮5的蜗轮部5a的啮合,在中间齿轮2中,也在自轴4的另一端4b朝向轴4的一端4a的方向、或者自轴4的一端4a朝向轴4的另一端4b的方向产生第二推力。如此,为了即使在产生第一推力以及第二推力的情况下,也将主轴齿轮1的蜗杆部1d的旋转量正确传递至副轴齿轮5的蜗轮部5a,需要抑制中间齿轮2向轴4的轴向Td的移动。板簧11在自轴4的一端4a朝向轴4的另一端4b的方向上,对中间齿轮2施加作用力。由板簧11产生的作用力设定为比自轴4的另一端4b朝向轴4的一端4a的方向的第一推力与第二推力的合力大的值。

在图15中,安装角度θ与在轴4中未插入中间齿轮2的状态下,固定于主基座10的壁部72的板簧11的基部11d与形成有供轴4的一端4a插入的壁部72的孔10a的面的中间齿轮2侧的侧面73所成角度相等。需要说明的是,本实施方式中的侧面73与轴4成为正交的角度,但是可以不限于此。该安装角度θ设定为将中间齿轮2组装于轴4时,通过板簧11的滑动部11a抵接于中间齿轮2的滑动部2e而板簧11弯曲规定量,从而对中间齿轮2恰当地施加向轴4的轴向Td的作用力的角度。由此,通过板簧11向自轴4的一端4a侧朝向轴4的另一端4b侧的方向对中间齿轮2施力,从而抑制自轴4的另一端4b朝向轴4的一端4a的方向的第一推力与第二推力的合力引起的中间齿轮2的移动。其结果,能够防止副轴齿轮5的旋转精度的降低。需要说明的是,作用力越大,图15所示中间齿轮2旋转时的滑动阻力越增加。因此,期望将安装角度θ设定为恰当的值,从而能够产生充分的作用力,使得中间齿轮2旋转时的滑动阻力为必须的最小限度,并且能够抑制推力引起的中间齿轮2的移动。如此为了将安装角度θ设定为恰当的值,需要提高板簧11安装的板簧安装面10e的面精度,并且减小壁部70向基部60的安装角度的误差。

在实施方式2的绝对编码器100-2中,由于主基座10由铝压铸形成,因此例如与通过金属板加工,将分别制作的基部60与壁部70彼此组合的情况相比,能够将向壁部70的基部60的安装角度的误差设定为较小,从而能够提高板簧安装面10e的面精度。其结果,向板簧11的壁部72的安装角度θ的误差变小,作用力的管理变得容易。

如图19所示,主基座10通过三根螺钉14插入形成于主基座10的三处的孔且螺纹紧固于在电动机200中形成的螺钉孔而被固定。在自主基座10向Z轴正方向延伸的柱10q、柱10m以及柱10s的Z轴正方向顶端侧分别形成螺钉孔10v、螺钉孔10u以及螺钉孔10w。在各个螺钉孔10v、螺钉孔10u以及螺钉孔10w中,分别螺纹紧固有图11所示向形成于基板20的孔20c、孔20e以及孔20d插入的基板安装螺钉13。由此,柱10q、柱10m以及柱10s各自的上端面10r、上端面10p以及上端面10t与图21所示基板20的下表面20-1相接。基板20的下表面20-1是基板20具有的Z轴方向的两个基板面中的、与主基座10相对的面。其结果,限定了基板20的Z轴方向的位置。

如图10、图23至图25等所示,盒体15包括上表面部15-1、第一侧面部15A、第二侧面部15B、第三侧面部15C、以及第四侧面部15D,是一面开口的箱形状的部件。盒体15为例如树脂制,是一体成形的部件。上表面部15-1相当于箱形状的部件的底部。上表面部15-1是与图11所示基板20的上表面20-2相对的面。基板20的上表面20-2是与基板20的下表面20-1侧相反一侧的基板面。第一侧面部15A是自上表面部15-1的X轴正方向侧的边部在Z轴负方向延伸的板状部件。第二侧面部15B是自上表面部15-1的X轴负方向侧的边部在Z轴负方向延伸的板状部件。第三侧面部15C是自上表面部15-1的Y轴负方向侧的边部在Z轴负方向延伸的板状部件。第四侧面部15D是自上表面部15-1的Y轴正方向侧的边部在Z轴负方向延伸的板状部件。俯视盒体15的形状为与俯视电动机200的形状对应的矩形。在盒体15的内侧的空间中容纳绝对编码器100-2具备的多个部件。

如图24所示,盒体15具有爪部15a、爪部15b、爪部15c、孔15d、凹部15e、凹部15f、凹部15g、连接器盒体部15h、以及开口部15i。爪部15a设于第四侧面部15D的靠Z轴负方向的端部。爪部15a以与第三侧面部15C相对的方式,自第四侧面部15D在Y轴负方向延伸。爪部15a与图23所示设于主基座10的凹部10aa卡合。爪部15b设于第三侧面部15C的靠Z轴负方向的端部。爪部15b以与第四侧面部15D相对的方式自第三侧面部15C在Y轴正方向延伸。爪部15b与图23所示设于主基座10的凹部10ab卡合。爪部15c设于第二侧面部15B的靠Z轴负方向的端部。爪部15c以与第一侧面部15A相对的方式,自第二侧面部15B在X轴负方向延伸。爪部15c与图23所示设于主基座10的凹部10ac卡合。

为了避免图24所示凹部15e、凹部15f以及凹部15g于图11所示三个基板安装螺钉13的各自的头部的干涉,盒体15的上表面5-1的一部分是以朝向Z轴正方向凹陷的方式形成的凹部。

连接器盒体部15h是盒体15的上表面5-1的一部分以覆盖图11所示连接器24的方式朝向Z轴正方向凹陷而形成的凹部。俯视时的连接器盒体部15h的底面的形状为长方形。连接器盒体部15h设于上表面5-1中的、比X轴方向的中央靠第一侧面部15A侧且Y轴方向的中央附近的区域。另外,连接器盒体部15h设于该区域中的、靠近第一侧面部15A的部分。

开口部15i形成于连接器盒体部15h的底面与第一侧面部15A之间。图11所示连接器24以与连接器盒体部15h的底面相对的方式进行配置。连接器24例如为阴性连接器,设于外部布线的一端的阳性连接器插入连接器24。该阳性连接器通过图24所示开口部15i插入配置于连接器盒体部15h的连接器24。由此,设于连接器24的导电性端子与设于外部布线的一端的阳性连接器的导电性端子电连接。其结果,与外部布线的另一端连接的外部装置与连接器24电连接,从而在绝对编码器100-2与外部装置之间信号的传递成为可能。

另外,由于连接器盒体部15h设于靠近第一侧面部15A的位置,从而如图11所示,俯视连接器24时的位置与俯视电动机200时的连接器400的位置相同。通过这样构成绝对编码器100-2,能够使与设于连接器24的导电销电连接的外部布线被引出的位置接近与设于连接器400的导电销电连接的外部布线被引出的位置。因此,能够将这些外部布线在绝对编码器100-2和电动机200的附近捆扎在一起,从而容易将这样被捆扎的布线组引绕到外部设备。

如图22所示,在基板20的下表面20-1设置磁性传感器40、磁性传感器50、微型计算机21、双向驱动器22、以及线路驱动器23。基板20的下表面20-1是磁性传感器40以及磁性传感器50的安装面。如上所述,柱10q的上端面10r、柱10m额上端面10p、以及柱10s的上端面10t与基板20的下表面20-1相接。并且,如图13所示,柱10q、柱10m以及柱10s以俯视主基座10时的彼此的离开距离的差变小的方式设于主基座10。例如,柱10q在主基座10的Y轴方向的中央附近设于靠第二边302处。柱10q与壁部80一体化。柱10m设于第一边301和第四边304相交的角部附近。柱10s在主基座10的X轴方向的中央附近设于靠第三边303处。柱10s与壁部70以及基板定位销10g一体化。如此,通过设置柱10q、柱10m以及柱10s,能够正确限定设于基板20的磁性传感器40以及磁性传感器50各自的Z轴方向的位置。需要说明的是,柱10q、柱10m以及柱10s若在主基座10中在X-Y平面方向中,在各自尽量离开的位置形成,则能够进一步稳定保持基板20的位置。

在实施方式2的绝对编码器100-2中,主基座10通过压铸形成。因此,例如与通过金属板加工制作主基座10的基部60,并且分别制作柱10q、柱10m、柱10s、基板定位销10g、基板定位销10j、壁部70、壁部80等而进行组装的情况相比,各部件间的位置精度提高。另外,通过减少制作时的部件数量,能够使绝对编码器100-2的构造简单化,组装变得容易能够缩短制造时间,能够提高绝对编码器100-2的可靠性。

磁性传感器40是主轴角度传感器的一个例子。磁性传感器40在永久磁铁9的正上隔开规定间隔地进行配置。磁性传感器40通过检测因与主轴齿轮1一同旋转的永久磁铁9的旋转而自永久磁铁9产生的磁通量的变化,从而检测以及确定对应的主轴齿轮1的旋转角度,并且将表示确定的旋转角度的角度信息作为数字信号进行输出。

磁性传感器50是角度传感器的一个例子。另外,副轴齿轮5是随着第二从动齿轮即蜗轮部5a的旋转而旋转的旋转体。磁性传感器50在永久磁铁8的正上隔开规定间隔进行配置。磁性传感器50通过检测因与副轴齿轮5一同旋转的永久磁铁8的旋转而自永久磁铁8产生的磁通量的变化,从而检测以及确定对应的副轴齿轮5的旋转角度,并且将表示确定的旋转角度的角度信息作为数字信号进行输出。

磁性传感器40以及磁性传感器50分别包括例如用于检测磁通量的变化的检测元件、以及基于该检测元件的输出对表示旋转角度的数字信号进行输出的运算电路。检测元件可以组合多个例如霍尔元件、GMR(Giant Magneto Resistive)元件等的磁场检测元件。磁场检测元件的数量例如为四个。

在主轴齿轮1的蜗杆部1d的条数为4,中间齿轮2的蜗轮部2a的齿数为20的情况下,减速比为5。即,若主轴齿轮1旋转5圈,则中间齿轮2旋转1圈。另外,在中间齿轮2的蜗杆部2b的条数为1,副轴齿轮5的蜗轮部5a的齿数为18的情况下,减速比为18。即,若中间齿轮2旋转18圈,则副轴齿轮5旋转1圈。因此,若主轴齿轮1旋转90圈,则中间齿轮2旋转18(90÷5＝18)圈,副轴齿轮5旋转1(18÷18＝1)圈。

在主轴齿轮1和副轴齿轮5中分别设有一体旋转的永久磁铁9以及永久磁铁8。因此,分别对应的磁性传感器40以及磁性传感器50通过检测主轴齿轮1和副轴齿轮5的旋转角度,从而能够确定电动机轴201的旋转量。若主轴齿轮1旋转1圈,则副轴齿轮5旋转1/90圈、即旋转4°。因此,在副轴齿轮5的旋转角度小于4度的情况下,主轴齿轮1的旋转量小于1圈,在副轴齿轮5的旋转角度为4度以上且小于8度时,主轴齿轮1的旋转量为1圈以上且小于2圈。如此在绝对编码器100-2中,能够根据副轴齿轮5的旋转角度确定主轴齿轮1的转速。特别是绝对编码器100-2通过利用蜗杆部1d与蜗轮部2a的减速比、以及蜗杆部2b与蜗轮部5a的减速比,即使主轴齿轮1的转速为多圈,也能够确定主轴齿轮1的转速。

微型计算机21、双向驱动器22、线路驱动器23、以及连接器24安装于基板20。微型计算机21、双向驱动器22、线路驱动器23、以及连接器24通过基板20之上的布线图案而被电连接。

微型计算机21由CPU(Central Processing Unit:中央运算处理装置)构成,其取得表示分别自磁性传感器40以及磁性传感器50输出的旋转角度的数字信号,并且计算主轴齿轮1的旋转量。

双向驱动器22在与连接于连接器24的外部装置之间进行双向通信。双向驱动器22将操作信号等的数据转换为差动信号而在与外部装置之间进行通信。线路驱动器23将表示旋转量的数据转换为差动信号,并且将差动信号实时输出至与连接器24连接的外部装置。外部装置的连接器与连接器24连接。

图30是示出本发明的实施方式2的绝对编码器100-2包括的微型计算机21的功能构成的图。图30所示微型计算机21的各块表示通过作为微型计算机21的CPU执行程序而实现的功能(function)。

微型计算机21包括旋转角取得部21p、旋转角取得部21q、表处理部21b、旋转量确定部21c、以及输出部21e。旋转角取得部21q基于自磁性传感器40输出的信号取得主轴齿轮1的旋转角度Aq。旋转角度Aq是示出主轴齿轮1的旋转角度的角度信息。旋转角取得部21p基于自磁性传感器50输出的信号取得副轴齿轮5的旋转角度Ap。旋转角度Ap是表示副轴齿轮5的旋转角度的角度信息。表处理部21b参照储存有旋转角度Ap、以及与旋转角度Ap对应的主轴齿轮1的转速的对应关系表,从而确定与取得的旋转角度Ap对应的主轴齿轮1的转速。旋转量确定部21c根据通过表处理部21b确定的主轴齿轮1的转速、以及取得的旋转角度Aq,确定主轴齿轮1的多次旋转的旋转量。输出部21e将确定的主轴齿轮1的多次旋转的旋转量转换为表示该旋转量的信息而进行输出。

如上所述,在实施方式2的绝对编码器100-2中,如图14等所示,由于副轴齿轮5设于中间齿轮2与主轴齿轮1侧相反一侧,从而能够减轻对与永久磁铁8以及永久磁铁9的各自非对应的磁性传感器产生影响的磁干扰的产生。如此,绝对编码器100-2通过采用能够减轻磁干扰的产生的构造,能够将俯视绝对编码器100-2时的尺寸设定为相对较小。因此,能够实现绝对编码器100-2的小型化,并且能够防止基于磁性传感器40以及磁性传感器50的各自的磁通量的检测精度的降低。

另外,在实施方式2的绝对编码器100-2中,与主基座10的上表面平行配置的中间齿轮2相对于主基座10的四边倾斜延伸,而且主轴齿轮1和副轴齿轮5相对于中间齿轮2彼此设于中间齿轮2的相反侧。因此,能够在主基座10的上表面的整体区域中的、一部分的狭小区域中配置主轴齿轮1、中间齿轮2、以及副轴齿轮5,从而能够将相对于水平方向的绝对编码器100-2的尺寸设定为较小。

另外,在实施方式2的绝对编码器100-2中,蜗轮部2a的外径以及蜗杆部2b的外径在可能的范围内设定为较小的值。由此,能够将绝对编码器100-2的Z轴方向(高度方向)中的尺寸设定为较小。

如此,根据实施方式2的绝对编码器100-2,起到能够防止主轴齿轮1的旋转量的检测精度的降低,并且能够将Z轴方向的尺寸、以及与Z轴方向正交的方向的尺寸设定为较小的效果。

另外,在实施方式2的绝对编码器100-2中,虽然相对于固定或插入各个壁部80以及壁部72的轴4,中间齿轮2被轴支承、即被支承为能够旋转,但是只要能够对中间齿轮2进行轴支承即可,中间齿轮2的支承方法不限于此。

例如,绝对编码器100-2以轴4的一端4a插入形成于壁部72的孔10a,轴4的另一端4b压入固定于在壁部80形成的孔10b的方式构成。而且,绝对编码器100-2可以以轴承3的外轮3a压入固定于在中间齿轮2中形成的压入部2d,并且轴4压入固定于轴承3的内轮3b的方式构成。由此,固定于轴4的中间齿轮2的向轴向Td的移动被限制。在如此构成绝对编码器100-2的情况下,中间齿轮2也被轴4轴支承。而且,通过壁部72以及壁部80限制轴4向轴向Td的移动,并且还通过固定于轴4的轴承3的内轮3b限制中间齿轮2向轴向的移动。因此,不需要板簧11。

除此之外,例如绝对编码器100-2可以不使用图15所示轴承3,而是以在中间齿轮2固定于轴4的状态下,通过设于壁部72以及壁部80的至少一者的未图示的轴承,对轴4进行轴支承的方式构成。

在未图示的轴承的外轮固定于壁部72或壁部80,并且轴4的一端4a或另一端4b插入内轮的情况下,由于中间齿轮2固定于轴4,轴4被未图示的轴承轴支承,因此轴4和中间齿轮2能够一体旋转。在该情况下,由于轴4不固定于轴承的内轮,而只是插入内轮中,因此轴4能够与中间齿轮2一同向轴向Td移动。因此,需要向轴向Td对中间齿轮2施力,用于限定位置的板簧11。

或者,可以将未图示的轴承的外轮固定于壁部72或壁部80,并且轴4的一端4a或另一端4b压入未图示的内轮。此时,固定于轴4的中间齿轮2的向轴向Td的移动被限制。因此,固定于轴4的中间齿轮2不仅通过未图示的轴承而以能够旋转的方式被支承,而且轴4的向轴向Td的移动被限制,因此中间齿轮2向轴向Td的移动也被限制。因此,不需要板簧11。

如图17所示,本来,磁性传感器40检测来自与主轴齿轮1一同旋转的永久磁铁9的磁通量的变化,从而检测以及确定主轴齿轮1的旋转角度。另外,如图18所示,磁性传感器50检测与副轴齿轮5一同旋转的永久磁铁8的磁通量的变化,从而检测以及确定副轴齿轮5的旋转角度。如上所述,实施方式2的绝对编码器100-2通过采用能够减轻磁干扰的产生的构造,从而能够减轻来自永久磁铁8的磁通量对磁性传感器40的影响。另外,能够减轻来自永久磁铁9的磁通量对磁性传感器50的影响。也就是说,能够防止主轴齿轮1与副轴齿轮5的彼此的磁干扰引起的旋转的检测精度的降低。

在图10中示出了绝对编码器100-2安装于电动机200的状态,但是在电动机200的内部内置有永久磁铁以及驱动用的线圈。因此,即使电动机200在电动机轴201不旋转的情况下也产生磁通量。另外,在自外部给予电动机200驱动信号而使电动机轴201旋转的情况下,产生的磁通量进一步增加。由于该自电动机200产生的磁通量,存在对设于绝对编码器100-2的内部的磁性传感器40以及磁性传感器50产生不利影响,从而引起检测精度降低的情况。在存在这样的来自电动机200的不需要的磁通量的影响的情况下,若使主基座10由铁等的强磁性体构成,则能够减轻来上述来自电动机200的磁通量的影响。

这里,图17所示主轴齿轮1是电动机轴201压入嵌合的第一筒状部1a、以及永久磁铁9压入嵌合的第二筒状部1b一体成形的筒状的部件,但是也可以以如下方式构成。轴偏移是指,俯视永久磁铁9时,永久磁铁9的径向中心部自与永久磁铁9对应的磁性传感器40的规定位置(例如磁通量检测区域的中心部)在与Z轴方向正交的方向离开的状态。

图31是实施方式2的第一变形例的绝对编码器100-2包括的主轴齿轮1A的立体图。图32是图31所示主轴齿轮1A的剖视图。主轴齿轮1A是与电动机轴201同轴设置,并且固定于电动机轴201的齿轮。主轴齿轮1A包括磁体保持件170以及树脂齿轮部180。

磁体保持件170是铜、铝、黄铜等的非磁性的金属材料形成为筒状的部件。磁体保持件170是与电动机轴201同轴设置,并且压入嵌合于电动机轴201的顶端部的筒状部。磁体保持件170包括与永久磁铁9的外周面相对的第一内径的第一内周面171、比第一内径小的第二内径的第二内周面172、以及第一阶梯部173。

第一内周面171的第一内径比永久磁铁9的外径稍大。该“稍”是指,在将永久磁铁9安装于被第一内周面171围成的空间时,不需要以压入的方式将永久磁铁9按入且相对于轴偏移的变化的磁性传感器40的角度误差为规定值以下的值。角度误差等同于主轴齿轮1A的旋转角度的实际的旋转角度与通过磁性传感器40检测的旋转角度的角度差。由于不需要以压入方式将永久磁铁9按入,因此将永久磁铁9安装于主轴齿轮1A的作业变得容易,并且能够抑制因向主轴齿轮1A的压入而引起的永久磁铁9的破裂。

在这样构成的情况下,由于粘接剂易附着于金属制的磁体保持件170,因此通过在永久磁铁9与磁体保持件170的第一内周面171之间设置粘接剂,能够确保永久磁铁9向磁体保持件170的粘接强度。因此,由于该粘接剂作为永久磁铁9的防脱部件起作用,因此在绝对编码器100-2的动作中,能够抑制永久磁铁9自主轴齿轮1A脱离。

第二内周面172形成在永久磁铁9与电动机轴201之间形成的开口部。永久磁铁9的轴向的端面与设于第二内周面172和第一内周面171的边界部分的第一阶梯部173相接。轴向是图32中箭头D2所示方向,等同于电动机轴201的轴向。

另外,磁体保持件170包括与电动机轴201的外周面相对且比第二内径大的第三内径的第三内周面174、以及设于第二内周面172和第三内周面174的边界部分的第二阶梯部175。为了将电动机轴201压入被第三内周面174围成的空间,第三内周面174的第三内径比电动机轴201的外径小。

树脂齿轮部180是例如将聚甲醛树脂形成为环状的部件。树脂齿轮部180以与电动机200同轴的方式与磁体保持件170相邻设置。树脂齿轮部180是内周面与磁体保持件170的外周面176相对且在径向外侧设置蜗杆部181的环状部。树脂齿轮部180包括与磁体保持件170的外周面176相对的内周面182、以及设于树脂齿轮部180的径向外侧的蜗杆部181。蜗杆部181相当于图17等所示蜗杆部1d。树脂齿轮部180的内周面182的内径比磁体保持件170的外周面176的外径稍小。该“稍”是指,能够将磁体保持件170压入由树脂齿轮部180的内周面182围成的空间的值。

在主轴齿轮1A安装于电动机轴201的情况下,首先,电动机轴201压入嵌合于由磁体保持件170的第三内周面174围成的空间。由此,在磁体保持件170与电动机轴201之间不存在间隙的状态下,磁体保持件170被固定于电动机轴201。

接下来,树脂齿轮部180压入嵌合于磁体保持件170的外周面176。此时,若树脂齿轮部180在轴向被按入至树脂齿轮部180的内周面182的整体与磁体保持件170的外周面176相接的状态,则树脂齿轮部180相对于磁体保持件170被牢固固定。

在如此构成的主轴齿轮1A中,与磁体保持件170分别制造的树脂齿轮部180被压入嵌合于磁体保持件170的外周面176。需要说明的是,如图32中由附图标记“PP”所示部位那样,若磁体保持件170向电动机轴201的接触部位、树脂齿轮部180、以及蜗杆部181在主轴齿轮1A的径向重叠排列,则进一步牢固固定。径向是图32中箭头D1所示方向。

因此,能够将永久磁铁9和主轴齿轮1A可靠固定于电动机轴201,减轻了自主轴齿轮1A向中间齿轮2的旋转角度不均,进一步,抑制了主轴齿轮1A和中间齿轮2之间的齿轮齿堵塞。另外,通过由非磁性的金属材料形成磁体保持件170,能够以比树脂成形品高的精度形成永久磁铁9的保持部,从而能够确保电动机轴201、蜗杆部181、以及永久磁铁9的中心轴的位置精度。

图33是实施方式2的第二变形例的绝对编码器100-2包括的主轴齿轮1B的立体图。图34是图33所示主轴齿轮1B的剖视图。主轴齿轮1B是与电动机轴201同轴设置且固定于电动机轴201的第一驱动齿轮。主轴齿轮1B包括磁体保持件170以及树脂齿轮部190。与图32所示主轴齿轮1A的不同点在于,在主轴齿轮1B中,磁体保持件170的轴向的尺寸较短,电动机轴201不仅压入嵌合于磁体保持件170,而且还压入嵌合于树脂齿轮部190。

树脂齿轮部190以与电动机轴201同轴的方式与磁体保持件170相邻设置。树脂齿轮部190是内周面与磁体保持件170的外周面176相对且在径向外侧设置蜗杆部191的环状部。树脂齿轮部190包括与电动机轴201的外周面相接的第一内径的第一内周面192、以及与磁体保持件170的外周面176相对且比第一内径大的第二内径的第二内周面193。

另外,树脂齿轮部190包括与磁体保持件170的外周面176相对且比第二内径大的第三内径的第三内周面194、以及设于树脂齿轮部190的径向外侧的蜗杆部191。蜗杆部191相当于图17等中所示蜗杆部1d。

第一内周面192、第二内周面193、以及第三内周面194在自电动机轴201朝向永久磁铁9的方向上以第一内周面192、第二内周面193、以及第三内周面194的顺序排列。

树脂齿轮部190的第一内径的第一内周面192压入电动机轴201,因此比电动机轴201的外周面的外径小。另外,由于树脂齿轮部190的第二内径的第二内周面193若与磁体保持件170的外周面176的外径接触则组装变得困难,因此以不接触的方式比外周面176的外径小。

在主轴齿轮1B安装于电动机轴201的情况下,首先,电动机轴201压入嵌合于由树脂齿轮部190的第一内周面192围成的空间。此时,电动机轴201以其顶端部201a配置于比设于第一内周面192和第二内周面193的边界部分的阶梯部195靠上侧的方式被按入。由此,树脂齿轮部190相对于电动机轴201被牢固固定。而且,能够在电动机轴201的靠近顶端部201a的外周面安装磁体保持件170。

接下来,磁体保持件170被压入嵌合于电动机轴201的靠近顶端部201a的外周面。由此,树脂齿轮部190相对于电动机轴201被牢固固定。

如此,在图34所示主轴齿轮1B中,分别制造的磁体保持件170以及树脂齿轮部190各自被压入嵌合于电动机轴201的外周面。因此,主轴齿轮1B的位置精度不受磁体保持件170的尺寸精度的影响,且不必担心在此基础上重叠主轴齿轮1B的尺寸精度的影响。因此,磁体保持件170的轴偏移量不与蜗杆部191的轴偏移量重叠,抑制了起因于轴偏移量的累积、即累积误差的旋转角度不均的产生,另外抑制了起因于该累积误差的主轴齿轮1B与中间齿轮2之间的齿轮齿堵塞的产生。

另外,在图34所示主轴齿轮1B中,由于与主轴齿轮1A同样使用金属制的磁体保持件170,因此粘接剂易附着于磁体保持件170。由于该该粘接剂作为永久磁铁9的防脱部件起作用,因此在绝对编码器100-2的动作中,能够抑制永久磁铁9自主轴齿轮1B脱离。

需要说明的是,在磁体保持件170为树脂成形品的情况下,其第一内周面171的面精度与磁体保持件170为金属制的情况相比存在降低的倾向。由于在第一变形例的主轴齿轮1A和第二变形例的主轴齿轮1B中使用金属制的磁体保持件170,因此抑制了各自的第一内周面171的面精度的降低,从而能够抑制安装于第一内周面171的永久磁铁9的中心轴相对于电动机轴201的中心轴错位的轴偏移量的增加。

因此,蜗杆部191相对于中心轴线的振幅比图17所示蜗杆部1d相对于中心轴线的振幅小。其结果,减轻了自主轴齿轮1B向中间齿轮2的旋转角度不均,而且,抑制了主轴齿轮1B与中间齿轮2之间的齿轮齿堵塞。另外,通过由非磁性的金属材料形成磁体保持件170,能够以比树脂成形品高的精度形成永久磁铁9的保持部,从而能够确保电动机轴201、蜗杆部191、以及永久磁铁9的中心轴线的位置精度。

需要说明的是,虽然在图34所示主轴齿轮1B中,磁体保持件170向电动机轴201的接触部位、树脂齿轮部190、以及蜗杆部191如图34中附图标记“PP”所示部位那样以在主轴齿轮1B的径向重叠的方式排列,但是主轴齿轮1B可以为圆盘状的部件。具体而言,该圆盘状的部件例如不包括图34所示第二内周面193以及第三内周面194,并且第一内周面192和蜗杆部191以包含于与主轴齿轮1B的径向平行的平面之上的方式排列。并且,该圆盘状的部件设于磁体保持件170的轴向的端部的下方。也就是说,磁体保持件170并非如图34那样配置于树脂齿轮部190的内部,即使设定为树脂齿轮部190与磁体保持件170在轴向排列配置的构成的情况下,由于分别制造的磁体保持件170以及树脂齿轮部190各自压入嵌合于电动机轴201的外周面,因此不产生上述累积误差。因此,抑制了起因于该累积误差的旋转角度不均的产生,另外抑制了起因于该累积误差的主轴齿轮1B与中间齿轮2之间的齿轮齿堵塞的产生。另外,通过利用如此构成的主轴齿轮1B,树脂齿轮部190的构造简单化,能够缩短树脂齿轮部190的制造时间。

需要说明的是,实施方式1的绝对编码器100-1的主轴齿轮1可以与实施方式2的第一变形例的主轴齿轮1A、或者第二变形例的主轴齿轮1B相同地构成。通过如此构成绝对编码器100-1,能够获得与第一变形例或第二变形例相同的效果。

图35是示出能够应用于实施方式1、2的绝对编码器100-1、100-2的永久磁铁9A的图。图36是示出能够应用于实施方式1、2的绝对编码器100-1、100-2的永久磁铁9B的图。在图35中,示出了第一构成例的永久磁铁9A。在永久磁铁9A中,第一极性的第一磁极部分N和与第一极性不同的第二极性的第二磁极部分S在永久磁铁9A的径向D1排列。在图36中,示出了第二构成例的永久磁铁9B。在永久磁铁9B中,以永久磁铁9B的中央为界,在图中左半部分中,第一磁极部分N和第二磁极部分S在永久磁铁9B的图中轴向D2排列,另一方面,在图中右半部分中,与左半部分上下相反,第一磁极部分N和第二磁极部分S在永久磁铁9的图中轴向D2排列。图35以及图36所示箭头“DM”表示磁化方向。

永久磁铁9A和永久磁铁9B均可用作实施方式1、2的绝对编码器100-1、100-2的永久磁铁9。但是,在永久磁铁9B中,由多个磁力线形成的磁场与永久磁铁9A产生的磁场相比在轴向D2扩展分布。与此相对,在永久磁铁9A中,由多个磁力线形成的磁场与永久磁铁9B产生的磁场相比在径向D1扩展分布。因此,在实施方式1、2的绝对编码器100-1、100-2中使用永久磁铁9A的情况下,在永久磁铁9A的在径向外侧扩展产生的磁场作用下,易于产生磁通量影响上述其他磁性传感器的磁干扰。

实施方式1、2的各变形例的绝对编码器100-1、100-2将永久磁铁9B用作永久磁铁9的情况下,与利用永久磁铁9A的情况相比,自永久磁铁9产生的漏磁通流入磁性传感器50的情况变少。另外,在永久磁铁9B用作永久磁铁8的情况下,与利用永久磁铁9A的情况相比,自永久磁铁8产生的漏磁通流入磁性传感器40的情况变少。其结果,能够减轻副轴齿轮5或主轴齿轮1的旋转角度或旋转量的检测精度的降低。另外,能够减轻旋转角度或旋转量的检测精度的降低,相应地,能够实现绝对编码器100-1、100-2的进一步小型化。

需要说明的是,实施方式1的绝对编码器100-1中,永久磁铁8以及磁体保持件6各自的中心轴线以与图26所示永久磁铁8以及磁体保持件6相同地彼此一致的方式构成。另外实施方式1的绝对编码器100-1中,永久磁铁17以及第二副轴齿轮138各自的中心轴线以与图26所示永久磁铁8以及磁体保持件6相同地彼此一致的方式构成。另外,实施方式1的绝对编码器100-1中,永久磁铁9以及主轴齿轮1各自的中心轴线以与图27所示永久磁铁9以及主轴齿轮1相同地彼此一致的方式构成。根据该构成,实施方式1的绝对编码器100-1能够更高精度地对旋转角或旋转量进行检测。

需要说明的是,以上实施方式所示构成示出了本发明的内容的一个例子,其可以与其他现有技术进行组合,也可以在不超出本发明的主旨的范围内,对构成的一部分进行省略、变更。

另外,本申请要求基于2019年3月28日申请的日本国专利申请2019-064970号的优先权,并且在本申请中以参照方式引用该日本国专利申请的全部内容。

附图标记说明

1 主轴齿轮、1A 主轴齿轮、1B 主轴齿轮、1a 第一筒状部、1b 第二筒状部、1c 连通部、1d 蜗杆部、1e 底面、1f 压入部、1g 底面、1h 磁铁保持部、2 中间齿轮、2a 蜗轮部、2b 蜗杆部、2c 轴承部、2d 压入部、2e 滑动部、2f 底面、2g 贯通孔、3 轴承、3a 外轮、3b内轮、3c 侧面、3d 侧面、4 轴、4a 一端、4b 另一端、5 副轴齿轮、5-1 上表面、5a 蜗轮部、5b 贯通孔、6 磁体保持件、6a 磁铁保持部、6b 轴部、6c 头部、7 轴承、7a 外轮、7b 内轮、8永久磁铁、8a 表面、9 永久磁铁、9A 永久磁铁、9B 永久磁铁、9a 上表面、9b 下表面、10 主基座、10-1 开口部、10-2 下表面、10a 孔、10aa 凹部、10ab 凹部、10ac 凹部、10ad 安装面、10ae 螺钉孔、10b 孔、10c 抵接面、10d 轴承座部、10da 下部、10db 上部、10dc 内周面、10e 板簧安装面、10f 螺钉孔、10g 基板定位销、10g1 基部、10h 顶端部、10i 阶梯部、10j 基板定位销、10j1 基部、10k 顶端部、10l 阶梯部、10m 柱、10p 上端面、10q 柱、10r上端面、10s 柱、10t 上端面、10u 螺钉孔、10v 螺钉孔、10w 螺钉孔、11 板簧、11a 滑动部、11b 安装部、11c 孔、11d 基部、12 螺钉、13 基板安装螺钉、14 螺钉、15 盒体、15-1 上表面部、15A 第一侧面部、15B 第二侧面部、15C 第三侧面部、15D 第四侧面部、15a 爪部、15b爪部、15c 爪部、15d 孔、15e 凹部、15f 凹部、15g 凹部、15h 连接器盒体部、15i 开口部、16 安装螺钉、17 永久磁铁、20 基板、20-1 下表面、20-2 上表面、20a 定位孔、20b 定位孔、20c 孔、20d 孔、20e 孔、21 微型计算机、21b 表处理部、21c 旋转量确定部、21e 输出部、21p 旋转角取得部、21q 旋转角取得部、22 双向驱动器、23 线路驱动器、24 连接器、40磁性传感器、40a 表面、50 磁性传感器、50a 表面、60 基部、70 壁部、71 壁部、72 壁部、73侧面、80 壁部、90 磁性传感器、100-1 绝对编码器、100-2 绝对编码器、101 主轴齿轮、101a 第一筒状部、101b 圆盘部、101c 蜗杆部、101d 磁铁保持部、102 第一中间齿轮、102a蜗轮部、102b 第一蜗杆部、102c 基部、102d 第一筒部、102e 第二筒部、102f 第三筒部、102g 半球型突起、102h 第二蜗杆部、102i 滑动部、104 轴、105 第一副轴齿轮、105a 蜗轮部、105b 轴承部、105c 圆盘部、105d 保持部、106轴、107 挡圈、108 挡圈、110 主基座、110a 基部、110b 支承部、110c 支承部、111 板簧、111a 滑动部、111b 安装部、115 盒体、115a 外壁部、115b 外壁部、115c 外壁部、115d 外壁部、116 盖部、120 基板、121 微型计算机、121b 表处理部、121c 旋转量确定部、121e 输出部、121p 旋转角取得部、121q 旋转角取得部、121r 旋转角取得部、122 基板安装螺钉、133 第二中间齿轮、133a 蜗轮部、133b轴承部、133c 伸出部、133d 第四驱动齿轮部、134 轴、138 第二副轴齿轮、138a 第四从动齿轮部、138b 轴承部、138c 伸出部、138d 磁铁保持部、139 轴、141 支柱、164 螺钉、170磁体保持件、171 第一内周面、172 第二内周面、173 第一阶梯部、174 第三内周面、175 第二阶梯部、176 外周面、180 树脂齿轮部、181 蜗杆部、182 内周面、190 树脂齿轮部、191蜗杆部、192 第一内周面、193 第二内周面、194 第三内周面、195 阶梯部、200 电动机、201电动机轴、201a 顶端部、202 壳体、202a 缺口部、301 第一边、302 第二边、303 第三边、304 第四边、400 连接器

Claims (5)

1.一种绝对编码器,包括:

第一驱动齿轮,其以与主轴同轴的方式固定于上述主轴,并且随着上述主轴的旋转而旋转；

磁铁,其设于上述第一驱动齿轮；

第一从动齿轮,其中心轴线与上述第一驱动齿轮的中心轴线正交,并且与上述第一驱动齿轮啮合；

第二驱动齿轮,其与上述第一从动齿轮同轴设置,并且随着上述第一从动齿轮的旋转而旋转；以及

第二从动齿轮,其中心轴线与上述第一从动齿轮的中心轴线正交,并且与上述第二驱动齿轮啮合,

上述第一驱动齿轮包括:

筒状部,其以与上述主轴同轴的方式嵌合于上述主轴的顶端部；以及

环状部,其在径向外侧设置与第一从动齿轮啮合的齿部,

上述环状部以与上述主轴同轴的方式与上述筒状部相邻设置。

2.根据权利要求1所述的绝对编码器,其中,

上述环状部的内周面嵌合于上述筒状部的外周面。

3.根据权利要求1所述的绝对编码器,其中,

上述环状部的内周面嵌合于上述主轴的外周面。

4.根据权利要求1所述的绝对编码器,其中,

上述筒状部向上述主轴的接触部位、上述环状部、以及上述第一驱动齿轮以在上述第一驱动齿轮的径向重叠的方式排列。

5.根据权利要求1所述的绝对编码器,其中,

上述磁铁通过粘接剂固定于由非磁性的金属材料构成的上述筒状部。

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