JP2019128159A - エンコーダ、モータ及びロボット - Google Patents

Abstract

【課題】検出精度の向上を可能としたエンコーダを提供する。【解決手段】第１の方向に磁化された状態で、回転体の回転軸Ｒと同軸に取り付けられるマグネット２と、マグネット２を内側に収容した状態で、マグネット２からの磁界の一部を遮蔽するヨーク３と、マグネット２から第３の方向に離間して配置されて、マグネット２からの磁界を検出する磁気センサ４とを備え、ヨーク３は、底壁部３ａと、底壁部３ａの外周から立ち上がる周壁部３ｂとを含む有底円筒形状を有し、マグネット２の外径は、周壁部３ａの内径よりも小さく、マグネット２の前記第３の方向における長さは、周壁部３ａの第３の方向における長さより小さく、マグネット２は、径方向において周壁部３ａとの間に隙間Ｃと、第３の方向において周壁部３ａとの間に高低差Ｔとを有して、ヨーク３の内側に収容されている。【選択図】図１

Description

本発明は、エンコーダ、そのようなエンコーダを備えたモータ、並びに、そのようなモータを備えたロボットに関する。

従来より、モータなどの回転体の回転方向の変位（例えば、回転角度や回転位置、回転速度、回転数など。）を検出するエンコーダがある。また、エンコーダの中には、回転体の回転軸と一体に回転するマグネットの磁界の変化を磁気センサにより検出することによって、回転体の回転角度を磁気的に検出するものがある（例えば、下記特許文献１を参照。）。

このようなエンコーダでは、回転体の回転軸に対して直交する面内の一方向（以下、磁化方向という。）に磁化された円柱又は円筒状のマグネット（永久磁石）を用いている。このマグネットは、回転体の回転軸と同軸に取り付けられる。一方、磁気センサは、マグネットから離間して配置されて、このマグネットからの磁界を検出する。

国際公開第２００５／１２４２８５号

従来のエンコーダでは、軟磁性体からなる有底円筒状のヨークの内側にマグネットを収容した状態で、このマグネットからの磁界の一部を遮蔽（シールド）することが行われている。しかしながら、ヨークやマグネットの形状や配置によっては、検出精度が悪化することがあった。

本発明の一つの態様は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、検出精度の向上を可能としたエンコーダ、そのようなエンコーダを備えたモータ、並びに、そのようなモータを備えたロボットを提供することを目的の一つとする。

本発明の第１の態様に従えば、回転体の回転方向の変位を検出するエンコーダであって、前記回転体の回転軸に対して直交する面内における一の方向を第１の方向とし、前記面内における前記第１の方向と直交する方向を第２の方向とし、前記回転軸に対して平行な方向を第３の方向としたときに、前記第１の方向に磁化された状態で、前記回転体の回転軸と同軸に取り付けられるマグネットと、前記マグネットを内側に収容した状態で、前記マグネットからの磁界の一部を遮蔽するヨークと、前記マグネットから前記第３の方向に離間して配置されて、前記マグネットからの磁界を検出する磁気センサとを備え、前記ヨークは、底壁部と、前記底壁部の外周から立ち上がる周壁部とを含む有底円筒形状を有し、前記マグネットの外径は、前記周壁部の内径よりも小さく、前記マグネットの前記第３の方向における長さは、前記周壁部の前記第３の方向における長さより小さく、前記マグネットは、径方向において前記周壁部との間に隙間と、前記第３の方向において前記周壁部との間に高低差とを有して、前記ヨークの内側に収容されていることを特徴とするエンコーダが提供される。

前記第１の態様によれば、磁気センサにより検出されるマグネットの磁化方向の角度誤差（検出誤差）を小さくし、エンコーダの検出精度を向上させることが可能である。

前記第１の態様において、前記隙間及び前記高低差は、前記マグネットとの間隔によって決まる前記磁気センサによる磁界の検出感度と、前記マグネットの前記ヨークに対する偏心とに基づいて、それぞれ設定されている構成としてもよい。

この構成によれば、エンコーダの検出精度を向上させるために必要な隙間及び高低差を設定することが可能である。

前記第１の態様において、前記隙間を前記マグネットの外径で除した値をｃとし、前記高低差を前記マグネットの外径で除した値をｔとしたときに、ｔ≦２．３５ｃ−０．２５、ｔ≦−３．８１ｃ＋４．４７を満たす範囲にある構成としてもよい。

この構成によれば、エンコーダの検出精度を向上させるための隙間及び高低差の範囲を求めることが可能である。

前記第１の態様において、前記マグネットは、前記底壁部に接着剤を介して固定されており、前記底壁部には、前記接着剤が流れ込む凹部又は孔部が設けられている構成としてもよい。

この構成によれば、マグネットをヨークの底壁部に接着剤を介して適切に固定することが可能である。

前記第１の態様において、前記隙間に対応した位置には、前記周壁部から前記底壁部に向かって傾斜する傾斜面が設けられている構成としてもよい。

この構成によれば、マグネットをヨークの底壁部に容易に位置決めすることが可能である。

前記第１の態様において、前記隙間に対応して前記マグネットと前記周壁部との間に配置されるスペーサを備え、前記スペーサは、非磁性体からなる構成としてもよい。

この構成によれば、マグネットからの磁界をスペーサにより遮蔽することなく、マグネットと周壁部との間に良好な隙間を設定することが可能である。

本発明の第２の態様に従えば、前記第１の態様のエンコーダを備えることを特徴とするモータが提供される。

前記第２の態様によれば、モータの回転制御を高精度に行うことが可能である。

本発明の第３の態様に従えば、前記第２の態様のモータを備えることを特徴とするロボットが提供される。

前記第３の態様によれば、ロボットの駆動制御を高精度に行うことが可能である。

本発明の一実施形態に係るエンコーダの概略構成を示す断面図である。 図１に示すエンコーダのマグネット及びヨークの構成を示す平面図である。 図２中に示す線分Ｘ−Ｘ’によるマグネット及びヨークの断面図である。 磁気センサにより検出されるマグネットの磁化方向の角度誤差に対する隙間及び高低差の許容範囲を示すグラフである。 ヨークの内側に収容されたマグネットの鉛直面内における磁力線の流れを示す模式図である。 ヨークの内側に収容されたマグネットの水平面内における磁界の向きを示す模式図である。 ヨークの底壁部に設けられた凹部の変形例を示す平面図である。 マグネットと周壁部との間にスペーサが配置された状態を示す断面図である。 傾斜面が設けられたヨークの一部を切り欠いて示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るモータを備えるロボットの一例を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るモータを備える別のロボットの一例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らないものとする。また、以下の説明において例示される寸法や材料等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

（エンコーダ）
先ず、本発明の一実施形態（第１の実施形態）として、例えば図１〜図３に示すエンコーダ１について説明する。なお、図１は、エンコーダ１の概略構成を示す断面図である。図２は、エンコーダ１のマグネット２及びヨーク３の構成を示す平面図である。図３は、図２中に示す線分Ｘ−Ｘ’によるマグネット及びヨークの断面図である。

また、以下に示す図面では、ＸＹＺ直交座標系を設定し、Ｘ軸方向を回転体の回転軸Ｒと直交する面内における一の方向である第１の方向とし、Ｙ軸方向を回転軸Ｒと直交する面内における第１の方向と直交する第２の方向とし、Ｚ軸方向を回転軸Ｒに対して平行な方向である第３の方向として、それぞれ示すものとする。

本実施形態のエンコーダ１は、例えばモータなどの回転体の回転方向の変位（本実施形態では回転角度）を検出するものである。なお、回転体の回転方向の変位については、上述した回転角度以外にも、回転位置や回転速度、回転数などを挙げることができる。

具体的に、このエンコーダ１は、図１〜図３に示すように、第１の方向（以下、磁化方向という。）に磁化された状態で、回転体の回転軸Ｒと同軸に取り付けられるマグネット２と、マグネット２を内側に収容した状態で、マグネット２からの磁界の一部を遮蔽するヨーク３と、マグネット２から第３の方向に離間して配置されて、マグネット２からの磁界を検出する磁気センサ４とを備えている。

マグネット２は、円柱状又は円筒状（本実施形態では円柱状）の永久磁石からなる。また、マグネット２の磁化方向は、マグネット２の径方向と一致している。ヨーク３は、円形状の底壁部３ａと、底壁部３ａの外周から軸線方向（第３の方向）に立ち上がる円筒状の周壁部３ｂとを有して、有底円筒状に形成された軟磁性体からなる。

マグネット２は、周壁部３ｂの内径よりも小さい外径と、周壁部３ｂの高さよりも小さい高さとを有している。マグネット２は、ヨーク３の開口部３ｃからヨーク３の内側へと挿入され、底壁部３ａに接着剤（図示せず。）を介して接着（固定）される。なお、接着剤には、熱硬化性樹脂を用いることができる。

これにより、マグネット２は、ヨーク３の底壁部３ａと互いの中心軸を一致させた状態で、ヨーク３の周壁部３ｂの内側に同心円状に配置されている。すなわち、このマグネット２は、径方向において周壁部３ｂとの間に隙間Ｃと、高さ方向（第３の方向）において周壁部３ｂとの間に高低差Ｔとを有して、ヨーク３の内側に収容されている。

なお、「隙間Ｃ」については、（周壁部３ｂの内径−マグネット２の外径）／２で求まる値である。一方、「高低差Ｔ」については、（周壁部３ｂの底壁部３ａからの高さ−マグネット２の底壁部３ａからの高さ）で求まる値である。

マグネット２を内側に収容されたヨーク３は、開口部３ｃを回転軸Ｒとは反対側に向けた状態で、回転軸Ｒの一端側に設けられたハブ５を介して回転軸Ｒと同軸に取り付けられている。本実施形態のエンコーダ１では、上述したヨーク３よりも内側にマグネット２を収容することで、ヨーク３をハブ５に取り付ける際に、マグネット２が損傷することを防ぐことが可能である。

磁気センサ４は、ヨーク３の開口部３ｃから外方に臨むマグネット２との間に一定の間隔Ｇを有して、マグネット２と対向する回路基板６上に配置されている。磁気センサ４には、例えばホール素子や磁気抵抗素子などを用いることができる。

以上のような構成を有する本実施形態のエンコーダ１では、回転体の回転軸Ｒと一体に回転するマグネット２の磁界の変化を磁気センサ４により検出することによって、回転体の回転角度を磁気的に検出することが可能となっている。

本実施形態のエンコーダ１では、ヨーク３の内側に収容されたマグネット２と周壁部３ｂとの間に、上述した隙間Ｃ及び高低差Ｔを有することによって、磁気センサ４により検出されるマグネット２の磁化方向の角度誤差（検出誤差）を小さくすることが可能である。

具体的に、エンコーダ１の検出精度を向上させるために必要な隙間Ｃ及び高低差Ｔについては、マグネット２との間隔Ｇによって決まる磁気センサ４による磁界の検出感度と、マグネット２のヨーク３に対する偏心とに基づいて、それぞれ設定することが好ましい。

ここで、ヨーク３の内側にマグネット２を収容する場合には、ヨーク３の周壁部３ｂとマグネット２との間に、マグネット２から磁気センサ４に向かう磁界（磁場）を形成するための隙間Ｃを設ける必要がある。また、マグネット２からの磁界は、マグネット２から上方（磁気センサ４側）に向かうほど、磁化方向の角度誤差が大きくなる。

一方、隙間Ｃを小さくすると、マグネット２からの磁界がヨーク３により流れ込み易くなるため、マグネット２から上方に向かう磁界の強度（磁束密度）が小さくなる。したがって、マグネット２と磁気センサ４との間隔Ｇを小さくすることで、磁気センサ４により検出されるマグネット２の磁化方向の角度誤差（検出誤差）を小さくすることができる。

一方、マグネット２のヨーク３に対する軸ずれ（偏心）は、隙間Ｃの変動する割合が大きくなるため、マグネット２から上方に向かう磁界（磁場）に乱れを生じさせる。したがって、隙間Ｃを小さくすると、磁気センサ４により検出されるマグネット２の磁化方向の角度誤差（検出誤差）が大きくなる。

高低差Ｔについても同様であり、高低差Ｔを大きくすると、マグネット２からの磁界がヨーク３により流れ込み込み易くなるため、マグネット２から上方に向かう磁界の強度（磁束密度）が小さくなる。これにより、磁気センサ４により検出されるマグネット２の磁化方向の角度誤差（検出誤差）を小さくすることができる。

一方、マグネット２のヨーク３に対する軸ずれ（偏心）が生じた場合、マグネット２から上方に向かう磁界（磁場）に乱れを生じさせるため、磁気センサ４により検出されるマグネット２の磁化方向の角度誤差（検出誤差）が大きくなる。

したがって、本実施形態のエンコーダ１では、このような知見に基づいて、エンコーダ１の検出精度を向上させるために必要な隙間Ｃ及び高低差Ｔを設定することにした。具体的に、本実施形態では、マグネット２の磁化方向の角度誤差（検出誤差）を許容する隙間Ｃ及び高低差Ｔの範囲について、ＣＡＥ(Computer Aided Engineering)解析により求めた。

その結果、隙間Ｃをマグネット２の外径（直径）で除した値（以下、隙間値という。）をｃ（ｃ＞０）とし、高低差Ｔをマグネット２の外径（直径）で除した値（以下、高低差値という。）をｔ（ｔ＞０）としたときに、下記式（１），（２）を満たす範囲にあることを見出した。
ｔ≦２．３５ｃ−０．２５ …（１）
ｔ≦−３．８１ｃ＋４．４７ …（２）

また、上記式（１），（２）により求まる隙間値ｃ及び高低差値ｔの許容範囲を図４中のグラフに示す。なお、図４中に示すグラフでは、上記式（１），（２）を満たす範囲を網掛けにより示している。

上記式（１）は、マグネット２との間隔Ｇによって決まる磁気センサ４による磁界の検出感度がマグネット２の磁化方向の角度誤差（検出誤差）を許容する範囲を示している。一方、上記式（２）は、マグネット２のヨーク３に対する偏心がマグネット２の磁化方向の角度誤差（検出誤差）を許容する範囲を示している。

したがって、本実施形態では、上記式（１），（２）から、磁気センサ４により検出されるマグネット２の磁化方向の角度誤差（検出誤差）に対する隙間Ｃ及び高低差Ｔの許容範囲を求めることが可能である。

また、本実施形態では、ＣＡＥ解析によって、マグネット２に対する磁気センサ４の軸ずれの許容範囲については、回路基板６の組み付け誤差を水平面内で０．３ｍｍ以内とすることが好ましいことを見出した。

なお、本実施形態のエンコーダ１では、上記ＣＡＥ解析の結果から、マグネット２として、外径５ｍｍ、高さ２ｍｍのサマリウムコバルト磁石ＳＳ２８を用い、ヨーク３として、内径６．６ｍｍ、高さ２．１ｍｍの炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）を用いて、隙間Ｃを０．８ｍｍ、高低差Ｔを０．１としてマグネット２及びヨーク３の設計を行った。また、マグネット２と磁気センサ４との間隔Ｇについては、０．４〜２．０ｍｍに設定した。なお、間隔Ｇは、樹脂パーケージにより封止された磁気センサ４自体の表面（磁気センサ４の計測面）からマグネット２の表面までの距離である。

この場合、ヨーク３の内側に収容されたマグネット２の鉛直面内における磁力線（磁界）の流れを図５（ａ）に模式的に示す。また、参考例として、隙間Ｃを２ｍｍ、高低差Ｔを０．１ｍｍとした場合を図５（ｂ）に模式的に示す。また、隙間Ｃを２ｍｍ、高低差Ｔを１ｍｍとした場合を図５（ｃ）に模式的に示す。

また、ヨーク３の内側に収容されたマグネット２の水平面内における磁界の向きを図６（ａ），（ｂ）に模式的に示す。なお、図６（ａ）では、マグネット２の軸線方向（高さ方向）の中央位置での磁界の向きを表し、図６（ｂ）では、マグネット２から１ｍｍ上方での磁界の向きを表している。

なお、図５及び図６では、マグネット２の磁化方向として、第１の方向（Ｘ軸方向）の一端（＋Ｘ）側をＮ極とし、第１の方向（Ｘ軸方向）の他端（−Ｘ）側をＳ極として分極している場合を例示している。

以上のようにして、本実施形態のエンコーダ１では、上記式（１），（２）を満たす範囲で、マグネット２と周壁部３ｂとの隙間Ｃ及び高低差Ｔを設定することが好ましい。これにより、磁気センサ４により検出されるマグネット２の磁化方向の角度誤差（検出誤差）を小さくし、このエンコーダ１の検出精度を向上させることが可能である。

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記エンコーダ１では、ヨーク３の底壁部３ａに接着剤が流れ込む凹部又は孔部が設けた構成としてもよい。具体的に、本実施形態のヨーク３では、底壁部３ａの内面中央部に逆円錐状の凹部７が設けられている。

この構成の場合、マグネット２とヨーク３の周壁部３ｂとの間に隙間Ｃ及び高低差Ｔを設けた状態で、マグネット２をヨーク３の底壁部３ａに接着剤を介して適切に接着（固定）することが可能である。

また、上記エンコーダ１では、上述した凹部７を設けた構成に限らず、底壁部３ａの中央部を貫通する孔部（図示せず。）を設けた構成としてもよい。この場合も、マグネット２をヨーク３の底壁部３ａに接着剤を介して適切に接着（固定）することが可能である。

また、上記エンコーダ１では、凹部の変形例として、例えば、図７（ａ）に示すように、線状の溝部（凹部）８ａを放射状に複数並べて配置した構成や、図７（ｂ）に示すように、リング状の溝部（凹部）８ｂを同心円状に複数並べて配置した構成としてもよい。なお、図７（ａ），（ｂ）は、ヨーク３の底壁部３ａに設けられた凹部の変形例を示す平面図である。

何れの場合も、上記凹部７を設けた場合と同様に、マグネット２をヨーク３の底壁部３ａに接着剤を介して適切に接着（固定）することが可能である。

また、上記エンコーダ１では、底壁部３ａの内面中央部に、台座（凸部）（図示せず。）を設けた構成としてもよい。この構成の場合も、マグネット２を台座に接着剤を介して適切に接着（固定）することが可能である。

一方、底壁部３ａにマグネット２が嵌め込まれる嵌合凹部を設けた場合には、マグネット２の側面からの磁界が嵌合凹部により吸収されるため、この部分に隙間Ｃが無い状態となり、好ましくない。

また、上記エンコーダ１では、図８に示すように、隙間Ｃに対応してマグネット２と周壁部３ｂとの間にスペーサ９を配置した構成としてもよい。なお、図８は、マグネット２と周壁部３ｂとの間にスペーサ９が配置された状態を示す断面図である。

スペーサ９は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）などの非磁性体からなり、隙間Ｃに対応した円筒形状を有している。なお、スペーサ９のサイズ（内径及び外径）については、マグネット２を内側に挿脱できる程度に嵌め込むことが可能な内径とし、周壁部３ｂの内側に挿脱できる程度に嵌め込むことが可能な外径とすることが好ましい。一方、スペーサ９の高さについては、周壁部３ｂの高さよりも小さいことが好ましい。

この構成の場合、マグネット２からの磁界をスペーサ９により遮蔽することなく、マグネット２と周壁部３ｂとの間に良好な隙間Ｃを設定することが可能である。

なお、スペーサ９については、複数に分割可能な構成としたり、周方向において対称な位置に複数の孔部を設けたりすることも可能である。

また、スペーサ９については、マグネット２を底壁部３ａに接着剤を介して固定した後に、マグネット２と周壁部３ｂとの間から取り外すことも可能である。この場合、スペーサ９をヨーク３に対するマグネット２の位置決め治具として用いることが可能である。

また、上記エンコーダ１では、図９に示すように、隙間Ｃに対応した位置に、周壁部３ｂから底壁部３ａに向かって傾斜する傾斜面３ｄが設けられた構成としてもよい。なお、図９は、傾斜面８ｄが設けられたヨーク３の一部を切り欠いて示す断面図である。

この構成の場合、マグネット２をヨーク３の底壁部３ａに容易に位置決めすることができる。なお且つ、マグネット２と周壁部３ｂとの間に良好な隙間Ｃを設定することが可能である。

また、上記ヨーク３では、このような傾斜面３ｄを設けた構成に限らず、例えば、周壁部３ｂの内周面を底壁部３ａから開口部３ｃに向かって漸次拡径された形状（広口形状）としてもよい。

（モータ及びロボット）
次に、本発明の一実施形態（第２の実施形態）として、例えば図１０に示すモータ１００を備えたロボット２００について説明する。なお、図１０は、モータ１００を備えたロボット２００の構成を示す斜視図である。また、図１０では、ＸＹＺ直交座標系を設定し、Ｘ軸方向をロボット２００の水平面内における第１の方向、Ｙ軸方向をロボット２００の水平面内における第１の方向と直交する第２の方向、Ｚ軸方向をロボット２００の水平面内と直交する高さ方向（鉛直方向）として、それぞれ示すものとする。

本実施形態のロボット２００は、天吊り用の６軸垂直多関節型の単腕ロボットである。具体的に、このロボット２００は、図１０に示すように、基台１０１と、第１のアーム１０２ａと、第２のアーム１０２ｂと、第３のアーム１０２ｃと、第４のアーム１０２ｄと、第５のアーム１０２ｅと、第６のアーム１０２ｆと、エンドエフェクタ１０３と、制御部１０４と、モータ１００とを備えている。

第１〜第６のアーム１０２ａ〜１０２ｆは、それぞれの間に設けられた関節を介して順次連結されている。第１のアーム１０２ａは、基台１０１に固定されている。エンドエフェクタ１０３は、第６のアーム１０２ｆに取り付けられている。制御部１０４は、基台２の内部に設けられて、ロボット２００の各部の動作を制御する。

モータ１００は、第１〜第６のアーム１０２ａ〜１０２ｆの各関節に組み込まれている。ロボット２００では、モータ１００の回転駆動により第１〜第６のアーム１０２ａ〜１０２ｆの各関節の間で一方のアームに対して他方のアームを折り曲げたり、回転させたりすることが可能である。

本実施形態のモータ１００では、上記エンコーダ１を備えることで、このモータ１００の回転制御を高精度に行うことが可能である。また、本実施形態のロボット２００では、上記モータ１００を備えることで、このロボット２００の駆動制御を高精度に行うことが可能である。

なお、本発明が適用可能な垂直多関節型のロボットについては、上記ロボット２００の構成に特に限定されるものではなく、例えば、天吊り用以外の垂直多関節型のロボットであってもよく、自由度が５軸以下又は７軸以上のロボットであってもよい。さらに、単腕ロボットに限らず、双腕ロボットであってもよい。

次に、本発明の一実施形態（第３の実施形態）として、例えば図１１に示すモータ３００ａ〜３００ｄを備えた別のロボット４００について説明する。なお、図１１は、モータ３００ａ〜３００ｄを備えた別のロボット４００の一例を示す斜視図である。また、図１１では、ＸＹＺ直交座標系を設定し、Ｘ軸方向をロボット４００の水平面内における第１の方向、Ｙ軸方向をロボット４００の水平面内における第１の方向と直交する第２の方向、Ｚ軸方向をロボット４００の水平面内と直交する高さ方向（鉛直方向）として、それぞれ示すものとする。

本実施形態のロボット４００は、３軸の水平多関節型の単腕ロボット（スカラーロボット）である。具体的に、このロボット４００は、図３に示すように、基台３０１と、第１のアーム３０２ａと、第２のアーム３０２ｂと、シャフト３０３と、制御部３０４と、第１のモータ３００ａ〜３００ｄとを備えている。

第１のアーム３０２ａは、第１の軸ＡＸ１を中心に基台３０１に対して回動自在に取り付けられている。第２のアーム３０２ｂは、第１の軸ＡＸ２を中心に第１のアーム３０２に対して回動自在に取り付けられている。シャフト３０３は、第３の軸ＡＸ３を中心に第２のアームに対して回動自在且つ軸線方向にスライド自在に取り付けられている。また、シャフト３０３の先端にエンドエフェクタ（図示せず。）が取り付けられる。

第１のモータ３００ａは、基台３０１に対して第１のアーム３０２ａを第１の軸ＡＸ１回りに回転駆動する。第２のモータ３００ｂは、第１のアーム３０２ｂに対して第２のアーム３０２ｂを第２の軸ＡＸ２回りに回転駆動する。第３のモータ３００ｃは、第２のアーム３０２ｂに対してシャフト３０３を第３の軸ＡＸ３回りに回転駆動する。第４のモータ３００ｄは、ボールスプライン（図示せず。）を介して回転駆動を直線駆動に変換し、第２のアーム３０２ｂに対してシャフト３０３を軸線方向にスライド駆動する。

制御部３０４は、ケーブル３０５ａを介して基台３０１側に設けられた第１のモータ３００ａと電気的に接続され、基台３０１と第２のアーム３０２ｂとの間に設けられたケーブル３０５ｂを介して第２〜第４のモータ３００ｂ〜３００ｄと電気的に接続されている。制御部３０４は、これら第１〜第４のモータ３００ａ〜３００ｄの駆動を制御することによって、ロボット４００の各部の動作を制御する。

本実施形態の各モータ３００ａ〜３００ｄでは、上記エンコーダ１を備えることで、これら各モータ３００ａ〜３００ｄの回転制御を高精度に行うことが可能である。また、本実施形態のロボット４００では、上記各モータ３００ａ〜３００ｄを備えることで、このロボット４００の駆動制御を高精度に行うことが可能である。

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、本発明を適用したエンコーダを備えるモータの用途については、特に限定されるものではなく、上記ロボット以外の駆動機器に搭載することも可能である。その場合も、本発明を適用したエンコーダを備えることで、モータの回転制御を高精度に行うことが可能である。

１…エンコーダ ２…マグネット ３…ヨーク ３ａ…底壁部 ３ｂ…周壁部 ３ｃ…開口部 ３ｄ…傾斜面 ４…磁気センサ ５…ハブ ６…回路基板 ７…凹部 ８ａ，８ｂ…溝部（凹部） ９…スペーサ Ｇ…間隔 Ｃ…隙間 Ｔ…高低差 １００…モータ １０１…基台 １０２ａ〜１０２ｆ…第１〜第６のアーム １０３…エンドエフェクタ １０４…制御部 ２００…ロボット ３００ａ〜３００ｄ…第１〜第４のモータ ３０１…基台 ３０２ａ，３０２ｂ…第１〜第２のアーム ３０３…シャフト ３０４…制御部 ３０５ａ，３０５ｂ…ケーブル ４００…ロボット

Claims (8)

1. 回転体の回転方向の変位を検出するエンコーダであって、
   前記回転体の回転軸に対して直交する面内における一の方向を第１の方向とし、前記面内における前記第１の方向と直交する方向を第２の方向とし、前記回転軸に対して平行な方向を第３の方向としたときに、
   前記第１の方向に磁化された状態で、前記回転体の回転軸と同軸に取り付けられるマグネットと、
   前記マグネットを内側に収容した状態で、前記マグネットからの磁界の一部を遮蔽するヨークと、
   前記マグネットから前記第３の方向に離間して配置されて、前記マグネットからの磁界を検出する磁気センサとを備え、
   前記ヨークは、底壁部と、前記底壁部の外周から立ち上がる周壁部とを含む有底円筒形状を有し、
   前記マグネットの外径は、前記周壁部の内径よりも小さく、
   前記マグネットの前記第３の方向における長さは、前記周壁部の前記第３の方向における長さより小さく、
   前記マグネットは、径方向において前記周壁部との間に隙間と、前記第３の方向において前記周壁部との間に高低差とを有して、前記ヨークの内側に収容されていることを特徴とするエンコーダ。
2. 前記隙間及び前記高低差は、前記マグネットとの間隔によって決まる前記磁気センサによる磁界の検出感度と、前記マグネットの前記ヨークに対する偏心とに基づいて、それぞれ設定されていることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
3. 前記隙間を前記マグネットの外径で除した値をｃとし、前記高低差を前記マグネットの外径で除した値をｔとしたときに、
   ｔ≦２．３５ｃ−０．２５、
   ｔ≦−３．８１ｃ＋４．４７
   を満たす範囲にあることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンコーダ。
4. 前記マグネットは、前記底壁部に接着剤を介して固定されており、
   前記底壁部には、前記接着剤が流れ込む凹部又は孔部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のエンコーダ。
5. 前記隙間に対応した位置には、前記周壁部から前記底壁部に向かって傾斜する傾斜面が設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のエンコーダ。
6. 前記隙間に対応して前記マグネットと前記周壁部との間に配置されるスペーサを備え、
   前記スペーサは、非磁性体からなることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のエンコーダ。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載のエンコーダを備えることを特徴とするモータ。
8. 請求項７に記載のモータを備えることを特徴とするロボット。

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