JP2016057215A - エンコーダ、駆動装置、及びロボット装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の高い検出ができるエンコーダ、駆動装置、及びロボット装置を提供する。
【解決手段】エンコーダは、磁気パターンが形成され、所定の軸線周りに回転可能な回転部と、磁気パターンで発生した第一磁場を検出する第一検出部と、第一磁場とは異なる第二磁場を検出する第二検出部と、第二磁場に基づいて、異常情報を出力する出力部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンコーダ、駆動装置、及びロボット装置に関するものである。

例えば産業ロボットに代表されるようなＡＣサーボモータ等のアクチュエータ（駆動装置）用の位置センサとして、エンコーダが用いられている。エンコーダとしては、例えば、特許文献１に記載されるように、磁気式のものが知られている。

磁気式エンコーダでは、回転軸に設けられた磁石からの磁場を精度良く検出すべく、エンコーダ自体を磁性材で覆うことでノイズの原因となる磁石以外で生じた磁場の影響を低減している。

特開平９−２４３４００号公報

しかしながら、上述したような磁性材又は別材質の部材で覆われた磁気式エンコーダにおいても、ノイズを完全に排除することが難しいため、磁気式エンコーダが精度良く位置情報を検出できないおそれがあった。

本発明は、上記の事情に鑑み成されたものであって、信頼性の高い検出ができるエンコーダ、駆動装置、及びロボット装置を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様に従えば、磁気パターンが形成され、所定の軸線周りに回転可能な回転部と、前記磁気パターンで発生した第一磁場を検出する第一検出部と、前記第一磁場とは異なる第二磁場を検出する第二検出部と、前記第二磁場に基づいて、異常情報を出力する出力部とを備えるエンコーダが提供される。

本発明の第二の態様に従えば、駆動部と、前記駆動部の駆動によって所定の軸線周りに回転する回転軸と、前記回転軸の回転情報を検出するエンコーダとを備え、前記エンコーダとして、本発明の第一の態様に従うエンコーダが用いられている駆動装置が提供される。

本発明の第三の態様に従えば、アームと、前記アームを駆動する駆動装置とを備え、前記駆動装置として、本発明の第二の態様に従う駆動装置が用いられているロボット装置が提供される。

本発明によれば、信頼性の高い検出を行うことができる。

本実施形態に係る駆動装置の構成を示す断面図である。 本実施形態に係る駆動装置の電気的構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る駆動装置の平面視での構成を示す図である。 本実施形態に係る磁気式エンコーダの動作を説明するための断面図である。 本実施形態に係る磁気式エンコーダの動作を説明するための平面図である。 本実施形態に係る駆動装置の制御フローを示す図である。 本実施形態に係る多回転式エンコーダの構成を示す断面図である。 本実施形態に係る駆動装置を備えるロボット装置の一部（の構成を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

（第一実施形態）
図１は、本実施形態に係る駆動装置の構成を示す断面図である。図２は駆動装置の電気的構成を示すブロック図である。図３は駆動装置の平面視での構成を示す図である。本実施形態に係る駆動装置は、例えばモータ装置或いはアクチュエータであり、本実施形態ではモータ装置から構成されている。また、本実施形態に係る駆動装置は、後述する第二実施形態のロボット装置に用いられる。

なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。具体的には、モータ９０の回転軸９１の軸方向をＺ軸方向、回転軸９１の軸方向に直交する平面上の所定方向をＸ軸方向、当該平面上においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。例えば、θＺ方向は、回転軸９１の回転方向である。

図１に示すように、駆動装置１００は、制御装置７０と、磁気式エンコーダ（エンコーダ装置）８０と、モータ９０とを備えている。磁気式エンコーダ８０は、測定対象となるモータ９０の回転軸９１に取り付けられている。

磁気式エンコーダ８０は、モータ９０（回転軸９１）などの回転体の回転数や回転角度、回転位置などの回転情報を検出する装置である。磁気式エンコーダ８０は、磁気パターンによって発生する磁気の変化を検出することで回転軸９１の回転情報を検出する。
モータ９０は、駆動機構９２によって回転駆動される回転軸９１と、当該回転軸９１を支持する非回転部分としての筐体９３とを有している。

図２に示すように制御装置７０は、磁気式エンコーダ８０及びモータ９０と電気的に接続されている。磁気式エンコーダ８０は、検出した回転軸９１に関する位置情報を制御装置７０の処理回路７０ａに送信する。処理回路７０ａは、磁気式エンコーダ８０から送信された回転軸９１の位置情報に関する検出信号を処理し、処理結果に基づいてモータ９０の駆動条件（例えば回転数、回転速度、回転停止など）を制御する。

磁気式エンコーダ８０は、回転部１０及び本体部２０を有している。
回転部１０は、回転軸９１に直接取り付けられる部分であり、例えば固定部材１１（例えば、ネジなど）を用いて回転軸９１に固定されている。これにより、回転部１０は、回転軸９１と一体的に回転することが可能である。回転部１０は、円盤部材１２と、該円盤部材１２に設けられた磁石部材１３とを有している。

円盤部材１２は、Ｚ方向視での中心が回転軸９１のＺ方向視での中心に一致するように回転軸９１に取り付けられている。円盤部材１２は、回転軸９１の回転に伴ってθＺ方向に回転するようになっている。円盤部材１２は、例えばＳＵＳなどの剛性の高い材料で構成されており、耐変形性などに優れている。円盤部材１２の構成材料として、他の材料を用いても構わない。

円盤部材１２は、取付部１４を有している。取付部１４は、例えば円盤部材１２の下面１２ｂ側に突出して設けられている。取付部１４には、平面視中央部に挿入穴１４ａが形成されている。挿入穴１４ａには、上記モータ９０の回転軸９１が挿入されている。モータ９０の回転軸９１は、挿入穴１４ａに挿入された状態で、上記の固定部材１１により円盤部材１２に固定されている。

磁石部材１３は、円環状に形成された永久磁石である。磁石部材１３は、円盤部材１２の上面に例えば不図示の接着剤などを介して固定されている。磁石部材１３のＺ方向視での中心位置は、回転軸９１及び円盤部材１２のＺ方向視での中心位置に一致している。磁石部材１３には、所定の磁気パターン１３ａが形成されている。

磁石部材１３の磁気パターン１３ａとして、例えば図３に示すように、Ｚ方向視で磁石部材１３の半分の領域（例えば図３の−Ｘ側）について、外周側の領域はＮ極に着磁され、内周側の領域はＳ極に着磁されていると共に、磁石部材１３の他の半分の領域（例えば図３の＋Ｘ側）については、外周側の領域はＳ極に着磁され、内周側の領域はＮ極に着磁されているような構成が挙げられる。勿論、磁気パターン１３ａとして他の形態を採用しても構わない。

本体部２０は、モータ９０の非回転部分である筐体９３に不図示の領域において固定部材を介して固定されている。本体部２０は、検出基板３０及び上記制御装置７０を有している。

検出基板３０は、例えば平面視円形に形成された板状の基材３０ａと、第１磁気センサ（第一検出部）３１と、第２磁気センサ（第二検出部）３２とを有している。基材３０ａは、例えばねじ等の固定部材によってモータ９０に固定されている。第１磁気センサ３１及び第２磁気センサ３２は、基材３０ａにおける円盤部材１２と対向する側の面に配置されている。

基材３０ａがモータ９０に固定されているため、回転軸９１が回転しても、基材３０ａとモータ９０との間の相対位置は変化しないようになっている。上記固定部材としては、例えばネジなどが用いられている。固定部材は、例えば基材３０ａを不図示の領域において貫通し、モータ９０の＋Ｚ側の面にくい込むようにして取り付けられている。

第１磁気センサ３１は、回転部１０の位置又は角度を検出する位置情報検出用センサであり、磁石部材１３の磁気パターン１３ａで発生した磁場（第一磁場）Ｇ１を検出するためのものである。第１磁気センサ３１は、Ｚ方向視で基材３０ａの中央部に２つ設けられている。２つの第１磁気センサ３１は、それぞれ位置検出用磁気抵抗素子３１ａ及びバイアス磁石３１ｂを有している。第１磁気センサ３１は、例えばθＺ方向に９０°ずれる位置に配置されている。

バイアス磁石３１ｂは、磁石部材１３の磁場との間で合成磁場を形成する。バイアス磁石３１ｂを構成する材料として、例えばサマリウム・コバルトなどの磁力の大きい希土類磁石などが挙げられる。バイアス磁石３１ｂは、磁気抵抗素子３１ａに接触せず、また、当該磁気抵抗素子３１ａに隣接しない位置に配置されている。

ところで、本実施形態に係る駆動装置１００は、後述するような産業用ロボット（第二実施形態に係る溶接ロボット）の駆動部に用いられるものである。例えば、ロボット装置が溶接ロボットの場合、溶接するために電源ケーブルに例えば数万Ａの大電流が流れる。そのため、電流が流れる所定の周囲（例、該電源ケーブルが近接する周囲）には大きな磁場（外乱磁場）が発生する。

本来、駆動装置１００において、磁気式エンコーダ８０の第１磁気センサ３１は、回転軸９１に設けられた回転部１０の磁石部材１３で発生した磁場のみを検出することが好ましい。しかしながら、溶接ロボットにおいては、設置スペース等の都合から電源用ケーブルが駆動装置１００に近接して配置されることがある。この場合、第１磁気センサ３１はロボット装置による溶接時に電源用ケーブルに流す電流により発生した外乱磁場である他の磁場（上記第二磁場）も検出してしまうおそれがある。第１磁気センサ３１が上記他の磁場を検出した場合、回転軸９１に設けられた回転部１０の磁石部材１３で発生した磁場を精度良く検出することができなくなってしまうおそれがある。すると、回転軸９１の位置情報を検出できず、駆動装置１００の位置制御ができず、誤動作を招いてしまうおそれがある。すなわち、電源用ケーブルの周辺に発生した磁場は、第１磁気センサ３１にとって外乱、まさにノイズそのものとなる。

上述の外乱を防止する手段として、本実施形態に係る磁気式エンコーダ８０は、第２磁気センサ３２を備えた構成を採用している。第２磁気センサ３２は、外乱磁場検出用センサであり、磁気パターン１３ａとは異なる磁場（第二磁場）Ｇ２を検出するためのものである。ここで、磁気パターン１３ａとは異なる磁場とは、磁気パターン１３ａとは異なる部分で発生した磁場、具体的には上述した電源用ケーブルの周囲で発生し、外乱となる磁場を含む。第２磁気センサ３２は、第１磁気センサが検出する第一磁場と上記第二磁場とのうち第二磁場を検出する。

第２磁気センサ３２は、Ｚ方向視で基材３０ａの回転の径方向において第１磁気センサ３１よりも外側に配置されている。本実施形態において、複数（８個）の第２磁気センサ３２が基材３０ａの周縁部に配置されている。これにより、第１磁気センサ３１及び第２磁気センサ３２は、互いが十分に離間した状態に配置されている。なお、第２磁気センサ３２は、例えば、基材３０ａの外周部又は周辺部に配置されている。また、第２磁気センサ３２は、基材３０ａ（検出基板３０）のうち円盤部材１２（回転部１０）と対向する側の面、反対側の面又は異なる面の少なくともいずれか一方の面に配置される。また、例えば、第２磁気センサ３２は、基材３０ａのうち第１磁気センサ３１が配置される面と同じ側の面（例、表面、第１面）、反対側の面（例、裏面、第２面）又は異なる面（例、側面、第３面）の少なくともいずれか一方の面に配置される。

例えば、図３に示したように第１磁気センサ３１は、基材３０ａ上における、Ｚ方向視で磁石部材１３（磁気パターン１３ａ）に重なる位置に設けられ、第２磁気センサ３２は、基材３０ａ上における、Ｚ方向視で磁石部材１３（磁気パターン１３ａ）から外れた位置（例、基材３０ａの周囲部）に設けられている。

複数の第２磁気センサ３２は、それぞれ外乱磁界検出用磁気抵抗素子３２ａを有している。複数の第２磁気センサ３２は、基材３０ａの中心部から概略放射状であり、且つ基材３０ａの回転方向の一周に亘って等ピッチとなるように周縁部に配置されている。

上記位置検出用磁気抵抗素子３１ａ及び外乱磁界検出用磁気抵抗素子３２ａ（以下、これらを総称して磁気抵抗素子３１ａ，３２ａと称すこともある）は、それぞれ同一の構造であり、例えばガラス基板と、該ガラス基板に蒸着された金属（Ｆｅ−Ｎｅ等）からなる互いが直交する一対の繰り返しパターンとを有している。

磁気抵抗素子３１ａ，３２ａは、磁場の方向が当該繰り返しパターンに流れる電流の方向の垂直方向に近くなると電気抵抗が低下する特性を有する。磁気抵抗素子３１ａ，３２ａは、この電気抵抗の低下を利用して磁場の方向を電気信号に変換する。本実施形態においては、第１磁気センサ３１及び第２磁気センサ３２がそれぞれ磁気抵抗素子３１ａ，３２ａをそれぞれ採用することで低消費電力化を実現している。

なお、上記磁気抵抗素子３１ａ，３２ａは、上述のように磁界の変化に対して抵抗値が変化する関係は一定であることから、抵抗値の変化は電圧の変化と等価とであると言える。そのため、磁気抵抗素子３１ａ，３２ａは、電圧閾値の設定次第では感度調整をすることが可能である。磁気抵抗素子３１ａ，３２ａは、例えば電圧閾値を低めに設定することで感度を良くすることができ、電圧閾値を高めに設定することで感度を鈍くすることができる。

位置検出用磁気抵抗素子３１ａは、磁石部材１３の磁場及びバイアス磁石３１ｂの磁場による合成磁場を検出する。位置検出用磁気抵抗素子３１ａは、検出結果を電気信号として制御装置７０（処理回路７０ａ）に送信する。

このとき、処理回路７０ａは、第１磁気センサ３１（位置検出用磁気抵抗素子３１ａ）から取得した検出結果に基づいて、回転軸９１の回転情報を求める処理を行う。この回転情報としては、例えば回転軸９１の回転数、回転方向、回転角度、や回転位置などの情報が含まれる。そして、制御装置７０は、処理回路７０ａの処理結果に基づいて、モータ９０の駆動状態（例えば回転数、回転速度、回転停止など）を制御する。

外乱磁界検出用磁気抵抗素子３２ａは、電源用ケーブルの周囲で発生した第二磁場を検出する。外乱磁界検出用磁気抵抗素子３２ａは、検出結果を電気信号として制御装置７０（処理回路７０ａ）に送信する。

本実施形態において、第２磁気センサ３２（外乱磁界検出用磁気抵抗素子３２ａ）は、通常、基材３０ａの中央部で発生している磁場Ｇ１も一定検出している。ここで、磁場Ｇ１での磁界の向き及び磁力は一定であるため、処理回路７０ａにおいては、第２磁気センサ３２が磁場Ｇ１のみを検出した場合に対応する検出信号を閾値として記憶している。

このような構成に基づき、処理回路７０ａは、第２磁気センサ３２から取得した検出結果が所定の閾値を超えた場合、すなわち磁場Ｇ１以外の磁場である外乱の磁場Ｇ２を検出した場合に異常情報を出力する処理を行う。処理回路７０ａは、異常情報を出力する出力部として機能する。
制御装置７０は、処理回路７０ａから異常情報が出力された場合、モータ９０の駆動を停止する制御を行う。

第２磁気センサ３２の数は上記数（８個）に限定されることはなく、第２磁気センサ３２は少なくとも１つ設けられていればよい。本実施形態のように第２磁気センサ３２を複数（２個以上）配置すれば、異なる２方向以上で発生した第二磁場を検出できるため、第二磁場の検出精度を向上させる点で有効である。例えば、基材３０ａに対する外部からの第二磁場の発生方向が一方向に特定できる場合は、その方向のみに第２磁気センサ３２を１個のみ配置するようにしてもよい。

例えば、本実施形態では、複数の第２磁気センサ３２が基材３０ａの周縁部の一周に亘って等ピッチで配置された構成を採用するため、基材３０ａに対して様々な方向から上記第二磁場が入り込んだ場合であっても、第２磁気センサ３２のいずれかによって第二磁場を確実に検出することができる。

次に、駆動装置１００に取り付けられた磁気式エンコーダ８０の動作について図４、５を参照しながら説明する。図４は磁気式エンコーダ８０の動作を説明するための断面図であり、図５は磁気式エンコーダの動作を説明するための平面図である。図６は制御装置７０における駆動装置１００の制御フローを示す図である。

駆動装置１００（ロボット装置２００）の動作に伴ってモータ９０の回転軸９１が回転すると、当該回転軸９１に固定された回転部１０が回転軸９１と一体的に回転する。本体部２０については、回転軸９１には接続又は接触されていないため、回転せずに静止した状態を維持する。

回転部１０が回転すると、当該回転部１０に接着された磁石部材１３も回転する。磁石部材１３が回転すると、当該磁石部材１３の磁気パターン１３ａによって形成される磁場とバイアス磁石３１ｂによって形成される磁場との合成された磁場Ｇ１が周期的に変化する。合成磁場は、図４、５に示すように磁石部材１３の磁気パターン１３ａのＮ極に着磁された領域からＳ極に着磁された領域に向かって生じる。

回転部１０が回転し始めると、制御装置７０は、図６のステップＳ１に示すように、磁気式エンコーダ８０の検出結果に基づく駆動装置１００（モータ９０）の駆動状態の制御を開始する。第１磁気センサ３１及び第２磁気センサ３２は、当該磁場Ｇ１の変化を検出し、検出結果を制御装置７０へ送信する。なお、第２磁気センサ３２は、上述したように通常状態においては磁場Ｇ１の検出をしている。

続いて、図６のステップＳ２に示すように、制御装置７０の処理回路７０ａは、第２磁気センサ３２から取得した検出結果（例、磁場を示す電流値又は電圧値などの検出信号）が所定の閾値を超えているか否かを判定する。

本実施形態に係る駆動装置１００は、後述する溶接ロボット（第二実施形態に係るロボット装置２００）に用いられる。そのため、ロボット装置２００の溶接動作時には、溶接アーム部２０１に接続された電源用ケーブル２０５に大電流が流れることで電源用ケーブル２０５の周辺に外乱となる磁場（第二磁場）Ｇ２を生じる。すると、電源用ケーブル２０５の引き回し位置によっては、磁場Ｇ２が駆動装置１００の磁気式エンコーダ８０に影響を及ぼす可能性があるからである。

処理回路７０ａは、第２磁気センサ３２から取得した検出値が閾値を超えていないと判定した場合（ステップＳ２のＮｏの場合）、第１磁気センサ３１の送信結果に基づいて磁石部材１３（回転軸９１）に基づく回転情報（例、多回転情報）を取得し、モータ９０の駆動状態（例えば回転数、回転速度、回転停止など）を制御するステップＳ３に移る。ステップＳ３に移行した後、処理回路７０ａは検出値が閾値を超えるまでの間、ステップＳ２、Ｓ３を繰り返す。

一方、処理回路７０ａは、第２磁気センサ３２から取得した検出値が閾値を超えたと判定した場合（ステップＳ２のＹｅｓの場合）、すなわち第２磁気センサ３２が磁場Ｇ１及び磁場Ｇ２を検出した場合、外乱となる磁場Ｇ２が生じていると判断し、異常情報を出力するステップＳ４に移る。

ステップＳ４において、制御装置７０は、処理回路７０ａから異常情報が出力された場合、モータ９０の駆動を停止する制御を行う。これにより、制御装置７０は、駆動装置１００の駆動を停止する処理を行う。よって、駆動装置１００は、外乱である磁場Ｇ２の検出に基づいた誤動作を生じることなく、安全に、その駆動状態が停止される。

以上述べたように、本実施形態に係る駆動装置１００によれば、第２磁気センサ３２が外乱となる磁場Ｇ２を検出した場合に、その駆動を安全に停止させることができる。よって、駆動装置１００は、外乱の磁場Ｇ２を検出することによる誤作動の発生を確実に防止することで信頼性の高いものとなる。

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態について説明する。図７は、本実施形態に係る駆動装置の構成を示す断面図である。なお、上述した実施形態と同様な構成および機能については説明を省略する。図７に示すように、駆動装置１０１は、制御装置７１と、多回転式エンコーダ８１（エンコーダ装置）と、モータ９０とを備えている。多回転式エンコーダ８１は、測定対象となるモータ９０の回転軸９１に取り付けられている。また、本実施形態における多回転式エンコーダ８１は、上記の第一実施形態の磁気式エンコーダ８０と、絶対位置又は相対位置を示すパターンが回転部１０（円盤部材１２）に形成されたパターン部１５と、検出基板３０に設けられ該パターンを光学的に検出する光学ユニット３３（第三検出部）と、外乱ノイズ（外乱の磁場）又は／及び外乱因子（例、浮遊物などのゴミ）を低減させるシールド部５０とを備える。

多回転式エンコーダ８１は、モータ９０（回転軸９１）などの回転体の回転数や回転角度、回転位置などの回転情報を検出する装置である。パターン部１５は、アブソリュートパターン又は／及びインクリメンタルパターンであり、反射型のパターン（光検出用パターン）が形成されている。また、光学ユニット３３は、パターン部１５に光（検出光）を照射する光源と、パターン部１５を介した該光を受光する光センサ（例、アブソリュートパターン用センサ、インクリメンタルパターン用センサなど）と、を備える。なお、パターン部１５は、透過型の光検出用パターンであってもよい。第２磁気センサ３２は、第一実施形態の場合と同様に配置されている。例えば、第２磁気センサ３２は、Ｚ方向視で基材３０ａの回転の径方向において第１磁気センサ３１及び光学ユニット３３（光センサ等）よりも外側に配置されている。本実施形態において、複数（８個）の第２磁気センサ３２が基材３０ａの周縁部に配置されている。これにより、第１磁気センサ３１及び第２磁気センサ３２は、互いが十分に離間した状態に配置されている。

シールド部５０は、磁気パターン１３ａやパターン部１５を有する回転部１０と、第１磁気センサ、第２磁気センサや光学ユニット３３等を有する本体部２０とを覆うように構成され、モータ９０の筐体９３に固定されている。シールド部５０は磁性材で構成されているため、検出ノイズの原因となる外乱磁場の影響を低減することができる。また、シールド部５０は、樹脂材やアルミニウム材で構成されてもよい。このような樹脂やアルミニウムなどの場合、シールド部５０が軽量化されるため、エンコーダの軽量化につながる。

また、本実施形態における多回転式エンコーダ８１は、回転部１０が何回転したかの情報を含む多回転情報を検出する第１磁気センサ３１と、回転部１０の位置（角度）を示す位置情報を検出する光学ユニット３３（光センサ）とを備え、回転部１０の多回転情報及び位置情報の双方を検出することができる。この場合、磁石部材１３の磁気パターン１３ａは多回転情報用のパターンとして用いられ、パターン部１５の光検出用パターンは位置情報用のパターンとして用いられる。なお、磁気パターン１３ａが位置情報用のパターンと用いられ、光検出用パターンが多回転情報用のパターンとして用いてもよい。

例えば、制御装置７１は、多回転式エンコーダ８１及びモータ９０と電気的に接続されている。多回転式エンコーダ８１は、検出した回転軸９１に関する位置情報及び多回転情報を制御装置７１の処理回路７０ａに送信する。処理回路７０ａは、多回転式エンコーダ８１から送信された回転軸９１の位置情報及び多回転情報に関する検出信号を処理し、処理結果に基づいてモータ９０の駆動条件（例えば回転数、回転速度、回転停止など）を制御する。

（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態を説明する。
図８は、一例として第一実施形態に記載の駆動装置１００を備えるロボット装置２００の一部（溶接ロボットの先端）の構成を示す図である。

図８示すように、ロボット装置２００は、溶接アーム部（アーム）２０１と、中節部２０２と、関節部２０３と、電源用ケーブル２０５と、電源２０６とを有し、溶接アーム部２０１と中節部２０２とが関節部２０３を介して接続された構成になっている。関節部２０３には軸支持部２０３ａ及び軸部２０３ｂが設けられている。軸支持部２０３ａは中節部２０２に固定されている。軸部２０３ｂは、軸支持部２０３ａによって固定された状態で支持されている。

溶接アーム部２０１は、接続部２０１ａ及び歯車２０１ｂを有している。接続部２０１ａには、関節部２０３の軸部２０３ｂが貫通した状態になっており、当該軸部２０３ｂを回転軸として溶接アーム部２０１が回転可能になっている。この歯車２０１ｂは、接続部２０１ａに固定されたベベルギアである。接続部２０１ａは、歯車２０１ｂと一体的に回転するようになっている。電源２０６は、溶接アーム部２０１に電源を供給するためのものであり、電源用ケーブル（配線部）２０５は溶接アーム部２０１と電源２０６とを電気的に接続するためのものである。これにより、電源２０６は、溶接アーム部２０１に電力を良好に供給することができる。

中節部２０２は、筐体２０２ａと、回転軸部材２０４ａと、駆動装置２１０と、を有している。駆動装置２１０は、上記実施形態に記載の駆動装置１００を用いることができる。
回転軸部材２０４ａは、駆動装置２１０の回転軸９１と連結されるもので、回転軸９１と一体に回転可能である。回転軸部材２０４ａの先端には、歯車２０４ｂが設けられている。この歯車２０４ｂは、回転軸部材２０４ａに固定されたベベルギアである。歯車２０４ｂは、上記の歯車２０１ｂとの間で噛み合った状態になっている。なお、回転軸部材２０４ａに直接ギアが形成された構成であっても構わない。

上記のように構成されたロボット装置２００は、駆動装置２１０の駆動によって回転軸部材２０４ａが回転し、当該回転軸部材２０４ａと一体的に歯車２０４ｂが回転する。
歯車２０４ｂの回転は、当該歯車２０４ｂと噛み合った歯車２０１ｂに伝達され、歯車２０１ｂが回転する。当該歯車２０１ｂが回転することで接続部２０１ａも回転し、これにより溶接アーム部２０１が軸部２０３ｂを中心に回転するとともに対象物に対して溶接動作を行う。

溶接アーム部２０１による溶接動作時において、溶接アーム部２０１に接続された電源用ケーブル２０５には大電流が流れる。これにより、電源用ケーブル２０５の周辺には、外乱となる大きな磁場Ｇ２が生じる。ここで、電源用ケーブル２０５の引き回し位置によっては、磁場Ｇ２が駆動装置１００の磁気式エンコーダ８０に影響を及ぼす可能性がある。

これに対し、本実施形態によれば、上述したように外乱（ノイズ）となる磁場Ｇ２に起因する誤作動の発生を防止した信頼性の高い駆動装置２１０を搭載することにより、信頼性の高い溶接作業を行うことができるロボット装置２００が提供される。

以上、本発明の一実施形態について図面を参照しながら詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

例えば、モータ９０の回転軸９１に減速機を設ける構成としても良い。減速機としては、遊星歯車式機構を例示できる。この場合、本実施形態における磁気式エンコーダ８０は、その減速機の出力軸に配置するようにしてもよいし、モータ９０の回転軸９１と減速機の出力軸との両方に配置するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、エンコーダとして、円盤部材１２に設けられた磁石部材１３の磁気パターン１３ａを第１磁気センサ３１によって検出する磁気式エンコーダ８０を例示したが、本発明はこれに限定されることはない。例えば、円盤部材１２に設けられた光反射パターンで反射した所定の波長の光を検出する光センサを組み合わせた構成とすることで上述の回転情報（例えば、回転位置、多回転情報）を得るエンコーダを採用してもよい。なお、本実施形態のエンコーダは、ロータリーエンコーダに限らず、リニアエンコーダであっても良い。

また、上記実施形態では、第１磁気センサ３１及び第２磁気センサ３２がそれぞれ磁場を検出する素子として磁気抵抗素子３１ａ、３２ａを備えた構成を例に挙げたが、本発明はこれに限定されることはない。例えば、磁気抵抗素子３１ａ、３２ａに代えて、磁気を検出可能な素子、例えばホール素子を採用してもよい。

１０…回転部、１３ａ…磁気パターン、１５…パターン部、３０…検出基板、３１…第１磁気センサ（第一検出部）、３２…第２磁気センサ（第二検出部）、３３…光学ユニット、７０ａ…処理回路（出力部）、８０…磁気式エンコーダ、９１…回転軸、Ｇ１…磁場（第一磁場）、Ｇ２…磁場（第二磁場）、１００，１０１，２１０…駆動装置、２００…ロボット装置、２０５…電源用ケーブル、２０６…電源。

Claims (13)

1. 磁気パターンが形成され、所定の軸線周りに回転可能な回転部と、
   前記磁気パターンで発生した第一磁場を検出する第一検出部と、
   前記第一磁場とは異なる第二磁場を検出する第二検出部と、
   前記第二磁場に基づいて、異常情報を出力する出力部と
   を備えるエンコーダ。
2. 前記第二検出部は、前記回転部の回転の径方向において前記第一検出部よりも外側に配置されている
   請求項１に記載のエンコーダ。
3. 前記第一検出部は、前記回転部の回転の軸線方向において前記磁気パターンに重なる位置に設けられ、
   前記第二検出部は、前記軸線方向において前記磁気パターンから外れた位置に設けられる
   請求項１又は請求項２に記載のエンコーダ。
4. 前記回転部は、光検出用パターンを有し、
   前記光検出用パターンに光を照射して、前記光検出用パターンを介した光を検出する第三検出部を備える、
   請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のエンコーダ。
5. 前記回転部に対向して配置され、前記第一検出部及び前記第二検出部を支持する基板を備える
   請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のエンコーダ。
6. 前記基板は、円形に形成されており、
   前記第二検出部は、前記基板の周縁部に配置されている
   請求項５に記載のエンコーダ。
7. 前記第二検出部は、複数設けられ、
   複数の前記第二検出部は、前記第二磁場のうち互いに異なる方向の成分を検出可能である
   請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載のエンコーダ。
8. 複数の前記第二検出部は、前記回転部の回転方向に沿って配置されている
   請求項７に記載のエンコーダ。
9. 複数の前記第二検出部は、前記回転方向の一周に亘って等ピッチで配置されている
   請求項８に記載のエンコーダ。
10. 複数の前記第二検出部は、それぞれの位置において、前記第二磁場のうち前記回転部の回転の径方向に平行な成分を検出可能である
    請求項７から請求項９のうちいずれか一項に記載のエンコーダ。
11. 駆動部と、
    前記駆動部の駆動によって所定の軸線周りに回転する回転軸と、
    前記回転軸の回転情報を検出するエンコーダと
    を備え、
    前記エンコーダとして、請求項１から請求項１０のうちいずれか一項に記載のエンコーダが用いられている
    駆動装置。
12. アームと、
    前記アームを駆動する駆動装置と
    を備え、
    前記駆動装置として、請求項１１に記載の駆動装置が用いられている
    ロボット装置。
13. 前記アームに設けられる電力消費部に電力を供給する電源と、
    前記電源と前記電力消費部とを接続する配線部と
    を備え、
    前記駆動装置に用いられる前記エンコーダの前記第二検出部で検出される前記第二磁場は、前記配線部に電流が流れる場合に発生する磁場を含む
    請求項１２に記載のロボット装置。

Images