JP2016111739A - エンコーダ付きモータ - Google Patents

Abstract

【課題】高いラビリンス効果を発揮できて軸受で発生する油性気体を効率良く捕捉することができると共に、軸受に余分なラジアル荷重が働かないようにして軸受寿命を延ばすことのできる、高信頼性のエンコーダ付きモータを提供する。【解決手段】モータシャフト１０の外周面におけるエンコーダディスク部材１１０のハブ部１１１と転がり軸受４１の内輪との間に、スペーサリング２０の内周が圧入され、モータケーシング３０の内周円筒壁３３ｃに、ストッパ壁３３ｄと協働して転がり軸受４２の外輪の位置規制する軸受固定リング３８が圧入され、スペーサリング２０と軸受固定リング３８の対向面間に、転がり軸受４１から発生する油性気体の捕捉用のラビリンスが設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、モータシャフトの回転位置や回転速度などを精度良く検出することのできるエンコーダを備えたエンコーダ付きモータに関するものである。

例えば、産業用機械の駆動源として用いられるモータの場合、モータシャフトの回転角度検出を高精度に行う必要があり、高精度の回転角度検出手段として光学式のエンコーダが用いられることが多い。

この種のエンコーダ付きモータでは、通常、モータの反負荷側（モータシャフトから回転出力を取り出す負荷側に対しその反対側）にエンコーダが配置され、そのエンコーダを覆うようにエンコーダカバーが取り付けられている。

ところで、エンコーダを用いる場合、外部からエンコーダ部分に侵入しようとする塵埃等に対する防御の他に、エンコーダに近接配置された軸受から発生するグリスの蒸発成分に対する防御を講じる必要がある。軸受から蒸発する油分がエンコーダディスクに付着すると、エンコーダディスクの情報の読み取り精度が落ちるからである。この油分は、モータ駆動時の発熱によって暖められて蒸発し、エンコーダディスクなどに接触して冷やされて付着することが知られている。

この種の軸受から発生した油分に対する防御対策として、特許文献１に記載された技術が知られている。図１２は特許文献１に記載されたエンコーダ付きモータの断面図、図１３はその要部拡大図である。

図１２に示すように、このエンコーダ付きモータ５０１は、モータ本体部５０２と、モータ本体部５０２の反負荷側（図１２中の左側）に配置されたエンコーダ部５０３と、からなる。

モータ本体部５０２は、モータケーシング５３０の内部に、両端を軸受５４１、５４２によって回転自在に支持したモータシャフト５１０を配置したもので、モータケーシング５３０の軸方向の反負荷側の端部壁５３３の内周に反負荷側の軸受５４２が配置されている。そして、軸受５４２よりも反負荷側にエンコーダ６００が配置され、それを覆うようにエンコーダカバー５７０が配置され、エンコーダ６００はカバー内部空間５８０に収容されている。

図１３に示すように、エンコーダ６００は、モータシャフト５１０側に固定されたエンコーダディスク６１０と、ＬＥＤやフォトセンサ等の固定側の読み取り用光学手段６０２とから構成されている。エンコーダディスク６１０は、モータシャフト５１０の反負荷側の端部に嵌合固定したハブ６０８に固定されており、ハブ６０８は調整用のシム６２０を介して、反負荷側の軸受５４２の内輪を位置規制している。また、軸受５４２の外輪を固定しているモータケーシング５３０の反負荷側の端部壁５３３の内周には、ハブ６０８の外周に設けた環状鍔６０８ａとの間にラビリンス６５０を形成する環状壁５３３ａが設けられている。そして、このラビリンス６５０があることによって、軸受５４２側で発生する油性気体が、エンコーダ６００側に侵入しないように防御している。

特許第５３０４４６４号公報

ところで、特許文献１に記載された図１２及び図１３に示すエンコーダ付きモータ５０１の場合、軸受５４２の外輪のスラスト方向の片側を、モータケーシング５３０の端部壁５３３に設けた反負荷側の環状壁５３３ａで軸方向に位置規制しているだけなので、モータシャフト５１０に負荷側への引張力が作用した場合、軸受５４２が負荷側に動いてしまうおそれがあった。また、そのように軸受５４２が動いてしまうことを防ぐために、モータケーシング５３０の端部壁５３３の貫通孔の内周に軸受５４２の外輪を圧入嵌合することが考えられるが、そうすると、モータシャフト５１０の外周に軸受５４２の内輪を圧入嵌合した場合は、内輪と外輪が両圧入嵌合された状態となり、軸受５４２に余計なラジアル荷重が常時働くことになり、軸受寿命を短くする原因となる。

また、このエンコーダ付きモータ５０１の場合、モータケーシング５３０の端部壁５３３に直接形成された環状壁５３３ａでラビリンス６５０を構成するため、相手側の環状鍔６０８ａとの寸法管理が難しくなる。このため、ラビリンス６５０の間隙を大きく取らざるを得ない可能性があった。また、エンコーダディスク６１０の位置調整のためのシム６２０によって、ラビリンス６２０の間隙の調整も自動的に行われてしまうため、ラビリンス独自の調整ができず、最適なラビリンス効果を持たせることが難しかった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、高いラビリンス効果を発揮できて軸受で発生する油性気体を効率良く捕捉することができると共に、軸受に余分なラジアル荷重が働かないようにして軸受寿命を延ばすことのできる、高信頼性のエンコーダ付きモータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のエンコーダ付きモータは、モータケーシングの軸方向の一端側に、モータシャフトの回転角度を検出するエンコーダを備えたエンコーダ付きモータにおいて、前記モータケーシングの前記軸方向の一端に設けられ、内周側に前記モータシャフトが挿通される円筒壁と、前記円筒壁の内周面に外輪が嵌合されると共に、前記モータシャフトの外周面に内輪が嵌合され、前記モータケーシングに対して前記モータシャフトを回転自在に支持する転がり軸受と、前記モータシャフトの前記転がり軸受よりも前記軸方向の一端側に、前記モータシャフトと一体に回転するように設けられ、前記エンコーダを構成するハブ部と、前記モータシャフトの外周面における前記転がり軸受と前記ハブ部との間に圧入され、前記転がり軸受の内輪を前記軸方向に位置規制すると共に、前記ハブ部を前記軸方向に位置決めするスペーサリングと、前記円筒壁の内周面における前記転がり軸受の前記軸方向の他端に対応する位置に設けられたストッパ壁と、前記円筒壁の内周面における前記転がり軸受の前記軸方向の一端に対応する位置に圧入され、前記ストッパ壁と協働して前記転がり軸受の外輪を前記軸方向に位置規制する軸受固定リングと、を備え、前記スペーサリングと前記軸受固定リングとの対向面間に、前記転がり軸受から前記エンコーダに向けて侵入しようとする油性気体を捕捉するラビリンスを設けたことを特徴とする。

このように構成することで、スペーサリングと軸受固定リングとにより形成されるラビリンスを空気流が通過する際に、転がり軸受から発生する油性気体を効果的に捕捉することができる。即ち、ラビリンスがあることにより、油性気体がエンコーダ側に侵入するまでの距離が長くなると共に圧力損失が増して空気が流れにくくなる。このため、エンコーダに油性分が到達しにくくなり、エンコーダの不具合の発生確率を抑制することができる。

また、転がり軸受の外輪は、軸受固定リングとストッパ壁により軸方向の両側へ位置規制されているので、モータケーシングの円筒壁に圧入する必要がない。つまり、内輪をモータシャフトに圧入嵌合した場合でも、外輪をモータハウジングに圧入嵌合する必要がないので、内輪と外輪の両圧入嵌合の場合に生じるラジアル荷重を軽減することができ、軸受の長寿命化に貢献することができる。従って、ラビリンス効果と相まって、信頼性の高いエンコーダ付きモータを実現することが可能となる。

さらに、ラビリンスは、モータシャフトの外周に圧入嵌合したスペーサリングと、モータケーシングの円筒壁に別部品として圧入嵌合した軸受固定リングとの２つの部品間に形成されるので、寸法確保のためのシム等の余計な寸法調整部材が不要であり且つラビリンス寸法を精度良く設定することができる。これにより、ラビリンスの隙間を小さく設定することが可能になり、油分の捕捉効果を高めることができる。

本発明に係るエンコーダ付きモータは、前記スペーサリング及び前記軸受固定リングを、金属により形成したことを特徴とする。

このように構成することで、ラビリンスを通過する際に油性気体が、金属製のスペーサリングや軸受固定リングの表面に接することで冷やされて凝結しやすくなる。例えば、回転するフランジ部に空気が接触すると、空気はフランジ部によって回転方向に力を受ける。そのため、回転力を受けた空気によって空気の流れが複雑になり、周囲の壁に空気が接触する機会が増えて油性気体の凝結が促進される。その結果、エンコーダに油性分が到達しにくくなり、エンコーダの不具合の発生確率を抑制することができる。

本発明に係るエンコーダ付きモータでは、前記スペーサリングは、前記モータシャフトの外周面に圧入されるリング本体と、該リング本体における前記軸受固定リングよりも前記軸方向の一端側に形成され、径方向外方に延在するフランジ部と、を有する断面Ｌ字形の環状体とされ、前記リング本体の外周面は、前記リング本体の内周面と平行な第１のラビリンス形成面として構成され、前記転がり軸受の内輪に当接する前記リング本体の端面は、前記リング本体の外周面及び内周面と直交するスペーサ位置規制面として構成され、前記フランジ部の前記軸受固定リング側の側面は、前記スペーサ位置規制面と平行な第２のラビリンス形成面として構成され、一方、前記軸受固定リングは、矩形断面の環状体とされ、前記軸受固定リングの内周面は、前記軸受固定リングの外周面と平行な第１のラビリンス形成面として構成され、前記転がり軸受の外輪に当接する前記軸受固定リングの端面は、前記軸受固定リングの内周面及び外周面と直交する固定リング位置規制面として構成され、前記軸受固定リングにおける前記軸方向の一端側の端面は、前記固定リング位置規制面と平行な第２のラビリンス形成面として構成され、前記スペーサリングの第１のラビリンス形成面と前記軸受固定リングの第１のラビリンス形成面とが互いに径方向の微小間隔をおいて平行に対向することで、それらの間に第１の狭流路が形成され、前記スペーサリングの第２のラビリンス形成面と前記軸受固定リングの第２のラビリンス形成面とが互いに前記軸方向の微小間隔をおいて平行に対向することで、それらの間に第２の狭流路が形成され、前記第１の狭流路と前記第２の狭流路とが直角に屈曲した連続する狭流路を形成することで、その狭流路により前記ラビリンスが形成されていることを特徴とする。

このように構成することで、スペーサリングの径方向の第１のラビリンス形成面と軸受固定リングの径方向の第１のラビリンス形成面とを、それぞれ互いに平行な関係にある各圧入面（リング本体の内周面及び軸受固定リングの外周面）を基準にして精度良く同軸加工することができる。
また、スペーサリングの軸方向の第２のラビリンス形成面と軸受固定リングの軸方向の第２のラビリンス形成面とを、それぞれ同じ転がり軸受の側面に当接する各端面（スペーサ位置規制面及び固定リング位置規制面）を基準にして精度良く加工することができる。
従って、スペーサリングの第１のラビリンス形成面と軸受固定リングの第１のラビリンス形成面との間に形成される第１の狭流路を精度良く確保することができると共に、スペーサリングの第２のラビリンス形成面と軸受固定リングの第２のラビリンス形成面との間に形成される第２の狭流路を精度良く確保することができる。その結果、ラビリンスの寸法確保を特別なシム調整などを行わずに精度良く行うことができ、ラビリンスの間隙を小さく設定することで、高いラビリンス効果を発揮することが可能になる。

本発明に係るエンコーダ付きモータは、前記スペーサリングの前記フランジ部の表面に、表面積を増大するための凹凸が形成されていることを特徴とする。

このように構成することで、フランジ部に接触する油性気体を冷やして効果的に凝結させることができる。また、フランジ部が冷却されることで、熱伝導により転がり軸受が冷やされて、グリス油分の蒸発が低減する。そして結果的に、エンコーダ側に侵入しようとする油性分を抑制することができる。

本発明に係るエンコーダ付きモータは、前記スペーサリングの前記フランジ部の表面に、該フランジ部の肉厚を減じる方向の凹部が形成されていることを特徴とする。

このように構成することで、フランジ部の熱マスが減って熱抵抗が大きくなるため、モータシャフト側からの熱伝導が小さくなる。そのため、径が大きいフランジ部がモータシャフトに比べて温度が低くなる。その結果、飛散グリス油分の冷却に貢献する効果が高まり、油性気体の捕捉率が高くなる。

本発明に係るエンコーダ付きモータは、前記スペーサリングの前記フランジ部またはその近傍に、前記ラビリンスを通過中または通過後の空気流に前記フランジ部の回転によって渦流を発生させる渦流発生手段が設けられていることを特徴とする。

このように構成することで、空気流が周囲の壁に接触する機会を増やすことができ、油性気体を冷やして効果的に凝結させることができる。

本発明に係るエンコーダ付きモータは、前記スペーサリングの前記リング本体及び前記フランジ部の少なくとも何れか一方には、前記ラビリンスを形成する面に、前記ラビリンスを通過中または通過後の油性気体の凝結成分を捕集する油溜まりが設けられていることを特徴とする。

このように構成することで、油分の動きを制限することができ、エンコーダ側への侵入率を減らすことができる。

本発明に係るエンコーダ付きモータは、前記スペーサリングの前記フランジ部の外周端部に、該フランジ部の内周側より肉厚の増大した肉厚増大部が設けられていることを特徴とする。

このように構成することで、フランジ部の熱マスが大きくなり、モータシャフト側からの熱伝導が有る場合にも、フランジ部の温度上昇を抑制できる。従って、グリス油分の冷却効果を高めることができる。

本発明によれば、高いラビリンス効果を発揮できて、軸受で発生する油性気体を効率良く捕捉することができる。また、軸受に余分なラジアル荷重が働かないようにすることができて、軸受寿命を延ばすことができる。その結果、高信頼性を得ることができる。

本発明の第１実施形態におけるエンコーダ付きモータの全体断面図である。 本発明の第１実施形態におけるエンコーダ付きモータの部分拡大断面図である。 本発明の第１実施形態におけるエンコーダ付きモータの部分拡大断面図である。 本発明の第１実施形態におけるエンコーダ付きモータの部分拡大断面図である。 本発明の第２実施形態におけるエンコーダ付きモータの部分拡大断面図である。 本発明の第３実施形態におけるエンコーダ付きモータの部分拡大断面図である。 本発明の第４実施形態におけるエンコーダ付きモータの部分拡大断面図である。 本発明の第５実施形態におけるエンコーダ付きモータの部分拡大断面図である。 本発明の第６実施形態におけるエンコーダ付きモータの部分拡大断面図である。 本発明の第７実施形態におけるエンコーダ付きモータの部分拡大断面図である。 本発明の第８実施形態におけるエンコーダ付きモータの部分拡大断面図である。 従来例として示すエンコーダ付きモータの全体断面図である。 従来例として示すエンコーダ付きモータの部分拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態に係るエンコーダ付きモータを、図面を参照して説明する。
図１は、実施形態におけるエンコーダ付きモータの断面図、図２〜図４は、図１の部分拡大図である。

図１に示すように、このエンコーダ付きモータ１は、モータ本体部２と、モータ本体部２の反負荷側（図１中の上側）の外部に配置されたエンコーダ部３と、からなる。

（モータ本体部）
モータ本体部２は、ステータ３４を内装した中空環状のモータケーシング３０に、外周にロータマグネット１８を装着した中空のモータシャフト１０を回転自在に貫通させたブラシレスモータとして構成されている。
なお、モータケーシング３０の両端から突出したモータシャフト１０の軸方向両端のうち一端側（図１中の下側）を負荷側とすると共に他端側（図１中の上側）を反負荷側とする。

モータケーシング３０は、負荷側のメインハウジング３１と、メインハウジング３１の円筒壁の反負荷側端の開口を塞ぐように連結された側部ハウジング（軸方向反負荷側端部壁）３３とからなる。モータケーシング３０を貫通するモータシャフト１０は、メインハウジング３１と側部ハウジング３３の径方向中央の貫通孔３１ｅ、３３ｅの内周に嵌合された２つの転がり軸受４１、４２によって回転自在に支持されている。

反負荷側の側部ハウジング３３には、メインハウジング３１の反負荷側端部に結合された外周円筒壁３３ａが設けられている。外周円筒壁３３ａの反負荷側端部には、径方向内方に垂直に延在する円板壁３３ｂが連設されている。円板壁３３ｂの内周端には、軸方向に平行に負荷側に延在する内周円筒壁３３ｃが連設されている。内周円筒壁３３ｃの負荷側端部には、径方向内方に垂直に折れ曲がるストッパ壁３３ｄが連設されている。
反負荷側の転がり軸受４２を嵌合する貫通孔３３ｅは、内周円筒壁３３ｃの内側の空間として形成されており、内周円筒壁３３ｃは、貫通孔３３ｅの周壁として形成されている。

モータケーシング３０の内部に収容されたステータ３４は、メインハウジング３１の円筒壁の内周に嵌合されたステータコア３５と、ステータコア３５の各ティースにインシュレータ３６を介して巻回されたコイル３７と、からなる。ロータマグネット１８としてのリングマグネットは、モータシャフト１０の外周上の各ティースに対応する位置に保持されている。そして、このように構成されたモータ本体部２は、ステータ３４のコイル３７に通電することで、モータシャフト１０をモータケーシング３０に対して回転させることができるようになっている。

（軸受）
負荷側の転がり軸受４１は、モータシャフト１０の外周にロータマグネット１８に隣接して嵌合された固定リング４４とスペーサリング２０とによって挟まれることで、軸方向に位置規制されている。図２に示すように、反負荷側の転がり軸受４２は、内輪４２ａと、外輪４２ｂと、内輪４２ａ及び外輪４２ｂ間に挟まれた転動体（玉）４２ｃよりなる。転がり軸受４２には、潤滑のためのグリスが注入されている。

内輪４２ａは、モータシャフト１０の外周に圧入嵌合された状態で、モータシャフト１０の外周に嵌合された固定リング４４と、モータシャフト１０の外周に圧入嵌合されたスペーサリング２０の負荷側の端面との間に挟まれることで、軸方向に位置規制されている。また、外輪４２ｂは、モータケーシング３０の側部ハウジング３３の内周円筒壁３３ｃの内周に突設された軸受ストッパ壁３３ｄと、内周円筒壁３３ｃの内周に圧入嵌合された軸受固定リング３８との間に挟まれることで、軸方向に位置規制されている。

モータシャフト１０の反負荷側の端部は、エンコーダ部３の内部に挿入されている。エンコーダ部３には、エンコーダ１００と、モータ本体部２を制御する回路基板５０と、それらを覆うようにモータケーシング３０の側部ハウジング３３にボルトで固定されたエンコーダカバー７０とが設けられている。回路基板５０は、ステータ３４のコイル３７に制御信号を与えるためのもので、側部ハウジング３３にボルト固定されている。

（エンコーダ）
図１、図２に示すように、エンコーダ１００は、中空シャフト１０の回転角度検出用の光学式エンコーダである。
エンコーダ１００は、中空シャフト１０の外周に取り付けられたエンコーダディスク部材１１０を備えている。エンコーダディスク部材１１０は、中空シャフト１０の小径部１２の外周に、スプライン１１２を介して嵌合された円筒状のハブ部１１１を有している。ハブ部１１１の外周面には、ディスク本体部１１３が一体成形されている。

ディスク本体部１１３は、円筒状のハブ部１１１に対して垂直に設けられた厚肉円板部１１５の外周側に環状の薄肉部として設けられている。ディスク本体部１１３の負荷側の面、つまり、回路基板５０と軸方向で対向する面は、コード形成面１１４とされている。
回路基板５０には、ディスク本体部１１３と対向する面で、且つコード形成面１１４に対応する位置に、発光手段・受光手段を備えたコード読み取り用の光学素子（光学読み取り手段）１０２が実装されている。

（エンコーダカバー）
エンコーダカバー７０は、径方向中央の開口の周縁を、モータシャフト１０の反負荷側の端部に微小隙間を持って対向させた環状カップ型のカバー部材である。エンコーダカバー７０は、モータケーシング３０に固定されることで、エンコーダ１００を収容したカバー内部空間８０を外部から覆っている。

エンコーダカバー７０の外周部には、側部ハウジング３３に固定するための固定フランジ７１が設けられている。固定フランジ７１の内周側には、反負荷側に膨らんだ円錐状のカップ壁７２が連設されている。そのカップ壁７２の内周側には軸方向に垂直な側壁７３が設けられ、その側壁７３の径方向の中央に、軸線方向に沿って平行に延在する袖筒部７４が連設されている。この袖筒部７４は、径方向中央の開口の周縁壁として負荷側に向けて延在しており、その先端側の内周面が、モータシャフト１０の反負荷側の端部の外周面に微小隙間を持って径方向に対向している。

（スペーサリング）
スペーサリング２０は、エンコーダディスク部材１１０のハブ部１１１と転がり軸受４２の内輪４２ａとの間のモータシャフト１０の外周に圧入嵌合されている。スペーサリング２０は、転がり軸受４２の内輪４２ａを軸方向に位置規制すると共に、エンコーダディスク部材１１０を軸方向に位置決めする役目を果たしている。
また、図３に示すように、スペーサリング２０は、モータシャフト１０の外周に圧入嵌合されるリング本体２１と、リング本体２１の反負荷側に形成された径方向外方に延在するフランジ部２２と、を有する断面Ｌ字形の環状体として形成されている。

スペーサリング２０のリング本体２１の外周面は、リング本体２１の内周のモータシャフト１０に対するスペーサリング２０の圧入嵌合面２０ａと平行な第１のラビリンス形成面２１ａとされている。また、転がり軸受４２の内輪４２ａの反負荷側の側面に当接するスペーサリング２０のリング本体２１の負荷側の端面２１ｂは、圧入嵌合面２０ａと直交するスペーサ位置規制面とされている。なお、スペーサ位置規制面とは、転がり軸受４２の内輪４２ａの側面に当接することにより、スペーサリング２０の軸方向の位置が規制される面のことである。

さらに、スペーサリング２０のフランジ部２２の軸方向を向いた反負荷側と負荷側の両側面２２ａ、２２ｂのうち、負荷側の側面２２ｂは、リング本体２１の負荷側の端面２１ｂに平行な第２のラビリンス形成面２２ｂ（負荷側の側面２２ｂとも言うこともある）としされている。なお、スペーサリング２０は、熱伝導性の良い金属材（例えば、アルミニウムあるいはアルミニウム合金など）で構成されている。

（軸受固定リング）
一方、軸受固定リング３８は、側部ハウジング３３の内周円筒壁３３ｃの転がり軸受４２よりも軸方向反負荷側の内周に圧入嵌合されている。軸受固定リング３８は、転がり軸受４２の外輪４２ｂを、内周円筒壁３３ｃの内周に突設されたストッパ壁３３ｄとの間に軸方向に挟んで、外輪４２ｂを軸方向に位置規制する役目を果たしている。換言すれば、軸受固定リング３８は、ストッパ壁３３ｄと協働して転がり軸受４２の外輪４２ｂの軸方向の位置を規制している。

また、軸受固定リング３８は、スペーサリング２０のリング本体２１の外周側且つフランジ部２２の負荷側に配置された矩形断面の環状体とされている。軸受固定リング３８の内周面は、内周円筒壁３３ｃの内周に対する軸受固定リング３８の圧入嵌合面３８ａと平行な第１のラビリンス形成面３８ｂとされている。
さらに、転がり軸受４２の外輪４２ｂの側面に当接する軸受固定リング３８の負荷側の端面３８ｃは、圧入嵌合面３８ａと直交する固定リング位置規制面とされている。なお、固定リング位置規制面とは、転がり軸受４２の外輪４２ｂの側面に当接することにより、軸受固定リング３８の軸方向の位置が規制される面のことである。

また、軸受固定リング３８の反負荷側の端面は、負荷側の端面３８ｃに平行な第２のラビリンス形成面３８ｄとされている。なお、軸受固定リング３８と、この軸受固定リング３８を圧入嵌合する側部ハウジング３３も、熱伝導性の良い金属材（例えば、アルミニウムあるいはアルミニウム合金など）で構成されている。

スペーサリング２０の第１のラビリンス形成面２１ａと軸受固定リング３８の第１のラビリンス形成面３８ｂとは、互いに径方向の微小間隔をおいて平行に対向することで、それらの間に第１の狭流路２０１を形成している。また、スペーサリング２０の第２のラビリンス形成面２２ｂと軸受固定リング３８の第２のラビリンス形成面３８ｂとは、互いに軸方向の微小間隔をおいて平行に対向することで、それらの間に第２の狭流路２０２を形成している。

これら互いに相対回転するスペーサリング２０と軸受固定リング３８は、共に金属で構成されており、それら両者の対向面間に、転がり軸受４２からエンコーダディスク部材１１０に向けて侵入しようとする油性気体を捕捉するラビリンス２００が設けられている。即ち、第１の狭流路２０１と第２の狭流路２０２とが直角に屈曲した連続する狭流路を形成することで、その狭流路によりラビリンス２００が形成されている。

（作用）
次に作用を述べる。
このエンコーダ付きモータ１は、上述のように構成してあることで、図３に示すように、スペーサリング２０の径方向の第１のラビリンス形成面２１ａと、軸受固定リング３８の径方向の第１のラビリンス形成面３８ｂとを、互いに平行な関係にある各圧入嵌合面２０ａ、３８ａを基準にして、精度良く同軸加工することができる。
つまり、スペーサリング２０の第１のラビリンス形成面２１ａの外径Ｄ２は、圧入嵌合面２０ａの内径Ｄ１と同軸加工することができるので、精度良く仕上げることができる。同様に、軸受固定リング３８の第１のラビリンス形成面３８ｂの内径Ｄ３は、圧入嵌合面３８ａの外径Ｄ４と同軸加工することができるので、精度良く仕上げることができる。

また、スペーサリング２０の第２のラビリンス形成面２２ｂと、軸受固定リング３８の第２のラビリンス形成面３８ｄは、同じ転がり軸受４２の側面に当接する各端面２１ｂ、３８ｃを基準Ｋにして寸法Ｓ１、Ｓ２を出すことができるので、精度良く加工することができる。

従って、スペーサリング２０の第１のラビリンス形成面２１ａと軸受固定リング３８の第１のラビリンス形成面３８ｂとの間に形成される第１の狭流路２０１の隙間Ｈ１を、精度良く確保することができる。また、スペーサリング２０の第２のラビリンス形成面２２ｂと軸受固定リング３８の第２のラビリンス形成面３８ｄとの間に形成される第２の狭流路２０２の隙間Ｈ２を、精度良く確保することができる。その結果、ラビリンス２００の寸法確保を特別なシム調整などを行わずに精度良く行うことができ、ラビリンス２００の間隙を小さく設定することで、高いラビリンス効果を発揮することが可能になる。

上述のようにラビリンス２００が確保されていることで、ラビリンス２００を空気流Ｆが通過する際に、転がり軸受４２から発生する油性気体を効果的に捕捉することができる。即ち、ラビリンス２００があることにより、油性気体がエンコーダ１００側に侵入するまでの距離が長くなると共に圧力損失が増して空気が流れにくくなる。

また、ラビリンス２００を通過する際に油性気体が、金属製のスペーサリング２０や軸受固定リング３８の表面に接することで冷やされて凝結しやすくなる。例えば、図４に示すように、回転するフランジ部２２に空気が接触すると、空気はフランジ部２２によって回転方向に力を受ける。そのため、回転力を受けた空気の流れＹ２と、例えば上昇流Ｙ１とが衝突することで、空気の流れが複雑になり、周囲の壁に空気が接触する機会が増えて油性気体の凝結が促進される。その結果、エンコーダ１００側に油性気体が到達しにくくなり、エンコーダディスク部材１１０のコード成形面１１４や光学素子１０２に油分が付着する等、エンコーダ１００の不具合の発生確率を抑制することができる。

また、転がり軸受４２の外輪４２ｂは、軸受固定リング３８とストッパ壁３３ｄとにより軸方向の両側へ位置規制されているので、モータケーシング３０の側部ハウジング３３の内周円筒壁３３ｃに圧入する必要がない。つまり、内輪４２ａをモータシャフト１０に圧入嵌合した場合であっても、外輪４２ｂをモータケーシング３０側に圧入嵌合する必要がないので、図１中の矢印ＲＫで示す、内輪４２ａと外輪４２ｂの両圧入嵌合の場合に生じるハウジング側（モータケーシング３０側）からのラジアル荷重を無くすことができる（図中×で示してある）。よって、転がり軸受４２の長寿命化に貢献することができる。従って、ラビリンス効果を相まって、信頼性の高いエンコーダ付きモータ１を実現することが可能となる。なお、モータシャフト１０側から転がり軸受４２に作用するスラスト荷重を図１中の矢印ＥＡで示すと、その反力や摩擦力ＥＢがそれに対向するものとして生じてスラスト荷重を支える。

また、ラビリンス２００は、モータシャフト１０の外周に圧入嵌合したスペーサリング２０と、モータケーシング３０の内周円筒壁３３ｃに別部品として圧入嵌合した軸受固定リング３８との２つの部品間に形成されている。このため、従来例のように、寸法確保のためのシム等の余計な寸法調整部材が不要であり、且つ、ラビリンス寸法を精度良く設定することができる。これにより、ラビリンス２００の隙間を小さく設定することが可能になり、油分の捕捉効果を高めることができる。

以上のように、本第１実施形態のエンコーダ付きモータ１によれば、高いラビリンス効果を発揮できて、転がり軸受４２で発生する油性気体を効率良く捕捉することができる。また、転がり軸受４２に余分なラジアル荷重が働かないようにすることができて、軸受寿命を延ばすことができる。その結果、高信頼性を得ることができる。

次にその他の実施形態について説明する。
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態におけるエンコーダ付きモータの部分拡大断面図である。
図５に示すように、第２実施形態のスペーサリング２０Ｂのフランジ部２２には、外周端の表面に表面積を増大するための凹凸状のフィン２３が設けられている。この点、前述の第１実施形態と相違する。

したがって、第２実施形態によれば、前述の第１実施形態と同様の効果に加え、フランジ部２２の放熱性を高めることができる。そのため、フランジ部２２に接触する油性気体を冷やして効果的に凝結させることができる。また、フランジ部２２が冷却されることで、熱伝導により転がり軸受４２が冷やされて、グリス油分の蒸発が低減する。そして結果的に、エンコーダ１００側に侵入しようとする油性分を抑制することができる。

（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態におけるエンコーダ付きモータの部分拡大断面図である。
図６に示すように、第３実施形態のスペーサリング２０Ｃのフランジ部２２には、第２のラビリンス形成面２２ｂにフランジ部２２の肉厚を減じる方向の凹部２４が形成されている。この点、前述の第１実施形態と相違する。

したがって、第３実施形態によれば、前述の第１実施形態と同様の効果に加え、フランジ部２２の熱マスを減らすことができ、熱抵抗を大きくすることができる。そのため、モータシャフト１０側からの熱伝導が小さくなり、径が大きいフランジ部２２がモータシャフト１０に比べて温度が低くなる。その結果、飛散グリス油分の冷却に貢献する効果が高まって、油性気体の捕捉率が高くなる。

（第４実施形態）
図７は、本発明の第４実施形態におけるエンコーダ付きモータの部分拡大断面図である。
図７に示すように、前述の第３実施形態とこの第４実施形態との相違点は、第３実施形態のスペーサリング２０Ｃには、第２のラビリンス形成面２２ｂに凹部２４が形成されているのに対し、第４実施形態のスペーサリング２０Ｄには、フランジ部２２の外面側の側面２２ａに凹部２４が設けられている点にある。
ここで、フランジ部２２における第２のラビリンス形成面２２ｂ側の雰囲気温度よりもフランジ部２２における外面側の側面２２ａ側の雰囲気温度が低くなる。このため、フランジ部２２における外面側の側面２２ａに凹部２４を設けることにより、フランジ部２２の放熱効果を高めることができる。

（第５実施形態）
図８は、本発明の第５実施形態におけるエンコーダ付きモータの部分拡大断面図である。
図８に示すように、第５実施形態のスペーサリング２０Ｅには、フランジ部２２またはその近傍に、ラビリンス２００を通過中または通過後の空気流にフランジ部２２の回転によって渦流を発生させる渦流発生手段が設けられている。この点、前述の第１実施形態と相違する。

渦流発生手段としては、例えば、フランジ部２２の外周端２２ｃの端面に螺線凸条２５を設けた構造を採用することができる。また、スペーサリング２０Ｅの第２のラビリンス形成面２２ｂに凸部２６を設けて、側部ハウジング３３Ｅの円板壁３３ｂ等に形成した凹部３３ｆに非接触で挿入する構造を採用することもできる。また、空気の流れを促すために、側部ハウジング３３Ｅの円板壁３３ｂに貫通孔３３ｋを設けた構造を採用することもできる。

したがって、上述の第５実施形態によれば、渦流発生手段（螺線凸条２５、凸部２６や凹部３３ｆ、あるいは、貫通孔３３ｇなど）を設けることで、空気流が周囲の壁に接触する機会を増やすことができ、油性気体を冷やして効果的に凝結させることができる。

（第６実施形態）
図９は、本発明の第６実施形態におけるエンコーダ付きモータの部分拡大断面図である。
図９に示すように、第６実施形態のスペーサリング２０Ｆには、第２のラビリンス形成面２２ｂに凹部２７ａが設けられていると共に、フランジ部２２の外周端２２ｃに負荷側から径方向内側に折り返すように形成されたフック形状部２７ｂが設けられている。これらの点が前述の第１実施形態と相違する。

そして、フック形状部２７ｂの懐部に、凹部２７ａに連続した油溜まり２７ｃを形成している。この油溜まり２７ｃを形成することにより、ラビリンス２００を通過中または通過後の油性気体の凝結成分を、油溜まり２７ｃで捕集できる。
また、フック形状部２７ｃに対向する側部ハウジング３３Ｆ側の壁面には、フック形状部２７ｃが非接触で収容される凹部３３ｇが形成されている。この凹部３３ｇを形成することにより、ラビリンス２００を通過する油性気体の流れに抵抗を与えることができる。

したがって、上述の第６実施形態によれば、フランジ部２２に付着した油分の動きを制限することができ、エンコーダ１００側に油成分が侵入してしまうことを確実に防止できる。

（第７実施形態）
図１０は、本発明の第７実施形態におけるエンコーダ付きモータの部分拡大断面図である。
図１０に示すように、第７実施形態のスペーサリング２０Ｇには、フランジ部２２の外周端２２ｃに、フランジ部２２の内周側よりも肉厚の増大した肉厚増大部２８が設けられている。また、その肉厚増大部２８に対向する側部ハウジング３３Ｇ側の壁面に、肉厚増大部２８の一部が非接触で入り込む凹部３３ｈが形成されており、油性気体の流れに抵抗を与えるようになっている。これらの点が前述の第１実施形態と相違する。

したがって、上述の第７実施形態によれば、肉厚増大部２８によってフランジ部２２の熱マスを大きくすることができる。このため、モータシャフト１０側からの熱伝導が有る場合にも、フランジ部２２の温度上昇を抑制できる。従って、グリス油分の冷却効果を高めることができる。

（第８実施形態）
図１１は、本発明の第８実施形態におけるエンコーダ付きモータの部分拡大断面図である。
図１１に示すように、第８実施形態のスペーサリング２０Ｈには、フランジ部２２とリング本体２１の内側の交差部に、ラビリンス２００を通過中または通過後の油性気体の凝結成分を捕集する油溜まり２９が設けられている。この点、前述の第１実施形態と相違する。

したがって、上述の第８実施形態によれば、油溜まり２９を設けることにより、フランジ部２２に付着した油分の動きを制限することができる。このため、エンコーダ１００側に油成分が侵入してしまうことを確実に防止できる。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、モータシャフト１０の回転角度を検出するエンコーダ１００として、光学式のエンコーダを採用した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、磁気式のエンコーダを採用してもよい。この場合、例えば、エンコーダディスク部材１１０のディスク本体部１１３に、リング状のマグネットを配置し、光学素子１０２に代わって磁気の変化を検出するホール素子等を設ければよい。

また、上述の実施形態では、モータシャフト１０として中空状のシャフトを採用した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、モータシャフト１０として、中空状のシャフトに代わって中実のシャフトを採用してもよい。

１…エンコーダ付きモータ
２…モータ本体部
３…エンコーダ部
１０…モータシャフト
２０，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈ…スペーサリング
２０ａ…圧入嵌合面
２１…リング本体
２１ａ…第１のラビリンス形成面
２１ｂ…負荷側の端面（スペーサ位置規制面）
２２…フランジ部
２２ｂ…第２のラビリンス形成面
２２ｃ…外周端
２３…凹凸フィン
２４…凹部
２５…螺旋凸条（渦流発生手段）
２６…凸部（渦流発生手段）
２７ａ…凹部
２７ｂ…フック形状部
２７ｃ…油溜まり
２８…肉厚増大部
２９…油溜まり
３０…モータケーシング
３３，３３Ｅ，３３Ｆ，３３Ｇ…側部ハウジング
３３ｃ…内周円筒壁（円筒壁）
３３ｄ…ストッパ壁
３３ｅ…貫通孔
３３ｆ…凹部
３３ｇ…凹部
３３ｈ…凹部
３３ｋ…貫通孔（渦流発生手段）
３８…軸受固定リング
３８ａ…圧入嵌合面
３８ｂ…第１のラビリンス形成面
３８ｃ…負荷側の端面（固定リング位置規制面）
３８ｄ…第２のラビリンス形成面
４２…転がり軸受
４２ａ…内輪
４２ｂ…外輪
４２ｃ…玉（転動体）
１００…エンコーダ
１１０…エンコーダディスク部材
１１１…ハブ部
２００…ラビリンス
２０１…第１の狭流路
２０２…第２の狭流路

Claims (8)

1. モータケーシングの軸方向の一端側に、モータシャフトの回転角度を検出するエンコーダを備えたエンコーダ付きモータにおいて、
   前記モータケーシングの前記軸方向の一端に設けられ、内周側に前記モータシャフトが挿通される円筒壁と、
   前記円筒壁の内周面に外輪が嵌合されると共に、前記モータシャフトの外周面に内輪が嵌合され、前記モータケーシングに対して前記モータシャフトを回転自在に支持する転がり軸受と、
   前記モータシャフトの前記転がり軸受よりも前記軸方向の一端側に、前記モータシャフトと一体に回転するように設けられ、前記エンコーダを構成するハブ部と、
   前記モータシャフトの外周面における前記転がり軸受と前記ハブ部との間に圧入され、前記転がり軸受の内輪を前記軸方向に位置規制すると共に、前記ハブ部を前記軸方向に位置決めするスペーサリングと、
   前記円筒壁の内周面における前記転がり軸受の前記軸方向の他端に対応する位置に設けられたストッパ壁と、
   前記円筒壁の内周面における前記転がり軸受の前記軸方向の一端に対応する位置に圧入され、前記ストッパ壁と協働して前記転がり軸受の外輪を前記軸方向に位置規制する軸受固定リングと、を備え、
   前記スペーサリングと前記軸受固定リングとの対向面間に、前記転がり軸受から前記エンコーダに向けて侵入しようとする油性気体を捕捉するラビリンスを設けたことを特徴とするエンコーダ付きモータ。
2. 前記スペーサリング及び前記軸受固定リングを、金属により形成したことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ付きモータ。
3. 前記スペーサリングは、
   前記モータシャフトの外周面に圧入されるリング本体と、
   該リング本体における前記軸受固定リングよりも前記軸方向の一端側に形成され、径方向外方に延在するフランジ部と、を有する断面Ｌ字形の環状体とされ、
   前記リング本体の外周面は、前記リング本体の内周面と平行な第１のラビリンス形成面として構成され、
   前記転がり軸受の内輪に当接する前記リング本体の端面は、前記リング本体の外周面及び内周面と直交するスペーサ位置規制面として構成され、
   前記フランジ部の前記軸受固定リング側の側面は、前記スペーサ位置規制面と平行な第２のラビリンス形成面として構成され、
   一方、前記軸受固定リングは、矩形断面の環状体とされ、
   前記軸受固定リングの内周面は、前記軸受固定リングの外周面と平行な第１のラビリンス形成面として構成され、
   前記転がり軸受の外輪に当接する前記軸受固定リングの端面は、前記軸受固定リングの内周面及び外周面と直交する固定リング位置規制面として構成され、
   前記軸受固定リングにおける前記軸方向の一端側の端面は、前記固定リング位置規制面と平行な第２のラビリンス形成面として構成され、
   前記スペーサリングの第１のラビリンス形成面と前記軸受固定リングの第１のラビリンス形成面とが互いに径方向の微小間隔をおいて平行に対向することで、それらの間に第１の狭流路が形成され、
   前記スペーサリングの第２のラビリンス形成面と前記軸受固定リングの第２のラビリンス形成面とが互いに前記軸方向の微小間隔をおいて平行に対向することで、それらの間に第２の狭流路が形成され、
   前記第１の狭流路と前記第２の狭流路とが直角に屈曲した連続する狭流路を形成することで、その狭流路により前記ラビリンスが形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のエンコーダ付きモータ。
4. 前記スペーサリングの前記フランジ部の表面に、表面積を増大するための凹凸が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のエンコーダ付きモータ。
5. 前記スペーサリングの前記フランジ部の表面に、該フランジ部の肉厚を減じる方向の凹部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載のエンコーダ付きモータ。
6. 前記スペーサリングの前記フランジ部またはその近傍に、前記ラビリンスを通過中または通過後の空気流に前記フランジ部の回転によって渦流を発生させる渦流発生手段が設けられていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載のエンコーダ付きモータ。
7. 前記スペーサリングの前記リング本体及び前記フランジ部の少なくとも何れか一方には、前記ラビリンスを形成する面に、前記ラビリンスを通過中または通過後の油性気体の凝結成分を捕集する油溜まりが設けられていることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載のエンコーダ付きモータ。
8. 前記スペーサリングの前記フランジ部の外周端部に、該フランジ部の内周側より肉厚の増大した肉厚増大部が設けられていることを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載のエンコーダ付きモータ。

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