JP2569775Y2 - エンコーダ本体の弾性支持構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、モータシャフト剛結合されるエンコーダの
本体を弾性板により支持する弾性支持構造に関するもの
である。

［従来の技術］ 最近のモータにより作動される機械では、正確な位置
決めが重要な制御項目となることが多い。このため、モ
ータの回転子にロータリエンコーダを接続し、回転子の
相対あるいは絶対回転角度をこのエンコーダにより検出
するようにしている。

この場合、モータシャフトとエンコーダ側のスリット
板とは剛結合とする必要がある。それは、モータシャフ
トの回転を正確にエンコーダに伝えるためである。

一方、エンコーダ本体は、モータのケースなどに弾性
的に支持固定する必要がある。これは、エンコーダ本体
の支持を完全な剛結合によることとすると、次のような
問題が生ずるからである。一つは、エンコーダは精密な
機械であるため、この本体の剛結合部分から、モータ作
動時の回転子のずれや振動がエンコーダに伝わると誤動
作や故障を起こす可能性があることである。第二には、
モータとエンコーダとの回転中心が完全に一致するよう
に両者を組み付けることは困難であり、組み付けの際に
僅かなズレが残ると、モータあるいはエンコーダに無理
な負荷がかかって、いずれかを損傷する可能性があるこ
とである。第三の問題として、モータが急激に起動・停
止を繰り返した場合には、剛結合では疲労により破壊す
る可能性があることである。

このような問題を避けるため、エンコーダ本体の弾性
支持構造として、従来様々な提案がなされている。実開
昭56−166517号公報には、エンコーダ本体とモータ取り
付け盤との間の多少の傾きを許容するため、円盤状弾性
体を用いた構造が開示されている。また、特開昭59−19
809号公報には、モータ回転軸とエンコーダ回転軸とが
テーパにより結合され、モータ本体とエンコーダ本体と
がリング形板バネにより結合されるというカップリング
構造が開示されている。更に、実開昭61−157820号公報
には、モータ本体とエンコーダ本体との結合を波形の薄
板バネで行った例が示されている。

［考案が解決しようとする課題］ 上記従来の技術ではいずれも、モータ本体とエンコー
ダ本体との結合に用いる板バネの形状については、特別
な考慮をしていない。

モータとエンコーダとを柔結合とするのは、上でも述
べたように、モータの振動をエンコーダに伝達しないよ
うにするためである。しかし、両者の本体同士を単に板
バネを介して結合したのみでは、この目的は達せられな
い。例えば、板バネの剛性が高すぎる場合には、振動は
ほとんどそのまま伝達されてしまう。逆に低すぎる場合
には、モータ回転中にエンコーダの本体が動いてしま
い、正確な角度（速度）検出が不可能となる。たとえ剛
性が中間的な値であったとしても、その板バネの固有振
動数がモータの回転速度と一致した場合には、モータと
エンコーダに大きな振動が発生する。

そこで、本考案は、振動吸収能力が高く、かつ回転方
向に対する支持強度が高く、その上に共振を防止するこ
とができるエンコーダ本体の弾性支持構造を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために成された本考案では、 モータシャフトと剛結合されるエンコーダの本体を弾
性板により支持するエンコーダ本体の弾性支持構造にお
いて、 前記弾性板には、 弾性板をエンコーダ本体にネジ止めするための第１の
小孔群と、同くじ弾性板を支持部材にネジ止めするため
の第２の小孔群とが、同心円上で、かつ、第１の小孔群
第２の小孔群とが円周方向に角度をずらすようにして配
置され、 さらに、第１の小孔群と第２の小孔群との間に外縁か
ら滑らかに凹入し、モータの回転速度に対して弾性板が
共振を起こさない様に調整する共振回避用の切り欠きを
設けてあること を特徴とする。

［作用］ 本考案によれば、切り欠きを設けて弾性板の固有振動
数を調整し、モータの回転速度に対して弾性板が共振を
起こさない様にされているので、共振による破損等の生
じるおそれがない。

しかも、この切り欠きは、弾性板の外側から凹入する
ように設けられているので、第１の小孔群も第２の小孔
群も、共に軸心から離して配置できる。このため、エン
コーダとの取付径を大きくとることができる。よって、
モータシャフトからの大きな回転トルクに耐えて、エン
コーダをしっかりと支持することができる。

また、第１の小孔群と第２の小孔群とが円周方向に角
度をずらすようにして配置されているので、第１の小孔
群を半径方向で見たときに第２の小孔群に近く配置して
いるにもかかわらず、十分な間隔とすることができる。
このこともまた、エンコーダに加わる回転力に対して大
きな支持力を発揮する作用に寄与している。

加えて、切り欠きは、滑らかに形成されているので、
応力集中を起こし難く、弾性板自体の耐久性を落とすこ
とがない。

また、外縁からの切り欠きにより、弾性板と支持体
（例えばモータケース）との結合部分は幅の狭い帯状弾
性板による結合となり、軸線方向の振動を吸収する能力
が上昇する。

この様に、本考案によれば、切り欠きによる共振防止
を達成するばかりでなく、第１、第２の小孔群の配置角
度をずらし、切り欠きを外からの凹入として形成し、し
かも滑らかなものとしているので、弾性板に元々期待し
ている回転方向の力に対する強度を損なうことがない。
しかも、弾性板による軸線方向の振動については、単な
る円板を用いるよりもその振動吸収能力が上昇する。

［実施例］ 本考案の実施例を第１、２図により説明する。ACサー
ボモータ２のケース４にベアリング６を介して支持され
た中空のシャフト８は、モータ２の本体の外側（第２図
では右側）に突出している。

エンコーダ10のケース12の内部には、エンコーダ本体
14が収容されているが、ケース12と本体14とは、次のよ
うな板バネ18により結合されている。

板バネ18は、第１図にその平面図を示す通り、中心に
エンコーダ14の軸を通すための大きな穴19を有し、周辺
に内外２つの同心円上に配列された２列のボルト穴を有
する。外側の同心円上には、エンコーダケース12への取
り付け用の３つのボルト穴20a、20b、20cがほぼ120°間
隔で配置され、内側の同心円上には、エンコーダ本体14
を取り付けるための４つのボルト穴22a、22b、22c、22d
がほぼ90°間隔で配置される。この板バネ18の外縁形状
は、本来は、ボルト穴20a、20b、20cが載る外側の同心
円のすぐ内側を外周とする円形（点線24で示した形状）
であるが、内側の４つのボルト穴22a、22b、22c、22dを
頂点とする正方形を残すように、周縁に切り欠き26a、2
6b、26c、26d、26eが設けられている。これらの切り欠
き26a、26b、26c、26d、26eの形状は、エンコーダ本体1
4の質量を考慮して、板バネ18の固有振動数がモータ２
の常用回転速度域から外れるように、予めCAD（Compute
r Aided Designing,コンピュータ設計）振動解析プログ
ラム等により計算されている。

エンコーダ本体14のケース12への取り付けは次のよう
に行われる。まず、ケース12の内部に張り出しているフ
ランジ28に板バネ18を３本のボルト29で、ボルト穴20
a、20b、20cにより取り付ける。次に、板バネ18の中心
穴19にエンコーダ本体14から突出しているシャフト30を
挿入し、エンコーダ本体14の取り付けフランジ32を４本
のボルト33で、ボルト穴22a、22b、22c、22dにより板バ
ネ18に取り付ける。

次に、モータ２とエンコーダ10との結合方法を説明す
る。まず、エンコーダ14本体から突出するシャフト30
を、中空のモータシャフト８の端部に圧入されたブラケ
ットスリーブ34の中心穴36に挿入する。そして、ブラケ
ットスリーブ34の外側からナット38を締め付けることに
より、テーパ40により、ブラケットスリーブ34とエンコ
ーダシャフト30とが摩擦結合される。一方、モータケー
ス４とエンコーダケース12とは、ボルト42により結合さ
れる。

以上のように、本実施例ではモータケース４とエンコ
ーダケース12とはボルト42により剛結合とされている
が、エンコーダ本体14はエンコーダケース12内に板バネ
18を介して結合されている。この板バネ18はモータシャ
フト８（およびエンコーダシャフト30）の回転方向に対
しては十分な剛性を有するため、モータ２の回転角度ま
たは速度は遅滞なく正確に、エンコーダ14により検出さ
れる。一方、板バネ18は、それらのシャフト８、30の軸
方向に対しては適度な弾性を有するため、モータシャフ
ト８の軸方向の振動はエンコーダ本体14とエンコーダケ
ース12との間で吸収され、モータ２およびエンコーダ10
の振動による損傷を防止すると共に、エンコーダ10によ
るモータ２の回転の正確な検出も保証する。また、板バ
ネ18の周囲の切り欠き26a、26b、26c、26d、26eの形状
は、予め計算により板バネ18の固有振動数がモータ２の
常用回転速度域外となるように決められているため、モ
ータ２の通常の回転では、両者の共振は生じない。

なお、このモータ２に、質量の異なる別のエンコーダ
本体14′を取り付けるとき、あるいは、モータ２の常用
回転速度域が変化した場合には、第３図に示すように、
板バネ18′の周辺に更に切り欠き27a、27b、27c、27d、
27eを設けることによりその固有振動数を変化させて、
同様に共振を防止することができる。

［考案の効果］ 本考案によれば、弾性支持構造本来の目的である「モ
ータからの振動を吸収する能力」、「モータとエンコー
ダとの取付誤差を吸収する能力」等を低下させることな
く、それらについてはむしろ向上させることができ、加
えて、モータとエンコーダとの間の共振を防止すること
ができる。従って、モータおよびエンコーダの損傷を防
止することができる。しかも、切り欠きの設け方及びエ
ンコーダ本体との取付孔及び支持体との取付孔の角度関
係を特有の構成とすることにより、回転方向の強度を低
下させることなく、上記の効果を達成することができ
る。また、これらの効果を達成するに当たり、応力集中
の発生等も抑えている。

この結果、本考案によれば、モータの回転速度を正確
に検出しつつ、耐久性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例で用いた板状バネの平面図、第
２図は実施例のモータとエンコーダとの結合状態を示す
断面図、第３図は板バネの別の切り欠き形成状態を示す
平面図である。 ２…モータ、４…モータケース、８…モータシャフト、
10…エンコーダ、12…エンコーダケース、14…エンコー
ダ本体、18…板バネ、26a、26b、26c、26d、26e;27a、2
7b、27c、27d、27e…切り欠き

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 佐藤 哲 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−196446（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−166517（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭45−24678（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】モータシャフトと剛結合されるエンコーダ
   の本体を弾性板により支持するエンコーダ本体の弾性支
   持構造において、 前記弾性板には、 弾性板をエンコーダ本体にネジ止めするための第１の小
   孔群と、同くじ弾性板を支持部材にネジ止めするための
   第２の小孔群とが、同心円上で、かつ、第１の小孔群と
   第２の小孔群とが円周方向に角度をずらすようにして配
   置され、 さらに、第１の小孔群と第２の小孔群との間に外縁から
   滑らかに凹入し、モータの回転速度に対して弾性板が共
   振を起こさない様に調整する共振回避用の切り欠きを設
   けてあること を特徴とするエンコーダ本体の弾性支持構造。