JP6401034B2 - 中空モータ - Google Patents

Description

本発明は、中空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。また、モータシャフトを中空シャフトとして構成し、中空シャフトの内部にケーブルやチューブ等を通せるようにすることで、ケーブルやチューブ等の配索スペースを省スペース化したモータが用いられることも多い（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

この種のモータでは、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環状カップ型のエンコーダカバーが取り付けられている。また、エンコーダカバーの内部（エンコーダを収容したカバー内部空間）に外部から塵埃などの異物が侵入しないようにする対策が必要であり、特許文献１及び特許文献２に、その対策が講じられたエンコーダ付きモータが開示されている。

図１０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である。
図１０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１０中の右側）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、ステータ５３４を内装した中空環状のモータケーシング５３０に、外周にロータマグネット５１８を装着した中空シャフト５１０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。

モータケーシング５３０は、円筒状の中央部ハウジング５３１と、その中央部ハウジング５３１の軸方向両端開口を塞ぐように連結された負荷側と反負荷側の一対の環状の側部ハウジング５３２、５３３とからなる。モータケーシング５３０を貫通する中空シャフト５１０は、負荷側と反負荷側の側部ハウジング５３２、５３３の中央開口部（貫通孔）の内周に嵌合された２つの軸受５４１、５４２により回転自在に支持されている。

ステータ５３４は、円筒状の中央部ハウジング５３１の内周に嵌合されたステータコア５３５と、ステータコア５３５の各ティースにインシュレータ５３６を介して巻回されたコイル５３７とからなる。リングマグネットであるロータマグネット５１８は、中空シャフト５１０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。

このように構成されたモータ本体部５０２の反負荷側の側部に、エンコーダ部５０３の主要素であるエンコーダ６００が配置されている。エンコーダ６００は、中空シャフト５１０の反負荷側の端部外周にハブ部６１１が嵌合されたエンコーダディスク部材６１０と、エンコーダディスク部材６１０のディスク本体部６１３のコード形成面６１４に対し空隙を介して対向配置されたコード読み取り用の光学素子６０２及びその支持部材（例えば基板）６０１とからなる。

モータ本体部５０２の反負荷側には、環状カップ型のエンコーダカバー（モータカバー）５７０が装着されており、そのカバー内部空間５８０にエンコーダ６００が収容されている。また、エンコーダカバー５７０の径方向中央部には、中空シャフト５１０の内部に非接触で挿入されるカバーパイプ５２０が一体に形成されている。カバーパイプ５２０は、反負荷側から負荷側まで延びており、このカバーパイプ６２０の内部にケーブル等を挿通させることにより、ケーブル等が、回転する中空シャフト５１０に干渉しないようにすることができる。

また、カバーパイプ５２０が、中空シャフト５１０の内部に反負荷側から負荷側に向かって挿入されていることにより、カバーパイプ５２０の外周と中空シャフト５１０の内周との間に、軸方向に沿った長い環状の隙間２１０が確保されている。これにより、カバー内部空間５８０に外部から塵埃を伴う空気の流れが侵入するには、前記の長い隙間２１０を通らなくてはならなくなる。そのため、カバーパイプ５２０があることによって、外部からカバー内部空間５８０への塵埃等の侵入を防ぐことができる。その結果、ディスク本体部６１３に塵埃等が付着して、エンコーダ６００の検出精度が落ちたり、それにより、モータが誤作動したりするのを防ぐことができる。

図１１は、特許文献２に記載されたエンコーダ付きモータの要部断面図である。
図１１に示すように、このエンコーダ付きモータ７０１では、図示しないモータ本体部の反負荷側の側方にエンコーダ部７０３が配置されている。エンコーダ部７０３には、エンコーダ８００を覆うようにエンコーダカバー（モータカバー）７７０が配置されている。エンコーダ８００は、中空シャフト７１０側に固定されたエンコーダディスク８１０と、モータケーシング及びエンコーダカバー７７０側に固定された光学素子８０２及びその支持部８０１とから構成されている。

エンコーダディスク８１０は、ハブ７１１を介して、モータ本体部及びエンコーダ部７０３を貫通する中空シャフト７１０の反負荷側の端部外周に固定されている。エンコーダディスク８１０にはコード形成部が設けられており、そのコード形成部に対応して、光学的にコードを読み取る光学素子８０２及びその支持部８０１が設けられている。

エンコーダ８００はエンコーダカバー７７０のカバー内部空間７８０に収容されており、エンコーダカバー７７０の側壁部の径方向中央には、内周が非接触で、中空シャフト７１０の反負荷側の端部外周に微小隙間を介して対向するシャフト貫通孔７７４が設けられている。そして、このシャフト貫通孔７７４の内周と中空シャフト７１０の端部の外周との隙間からカバー内部空間７８０に塵埃等が侵入するのを防止する対策として、ハブ７１１の反負荷側の端面と、エンコーダカバー７７０のシャフト貫通孔７７４の周縁部とを微小隙間を介して軸方向に対向させ、且つ、その対向面に、互いに非接触で嵌まり合う凹部７７６と凸部７５０とを形成して、両者の対向面間にラビリンスを確保している。

特開２００９−２７３２９２号公報 特開２００６−２６２６４８号公報

ところで、図１０に示したエンコーダ付きモータ５０１では、エンコーダカバー５７０に、中空シャフト５１０の内部に挿入されるカバーパイプ５２０を一体に設けている。従って、エンコーダカバー５７０のカバー内部空間５８０に外部の空気が侵入する経路は、中空シャフト５１０とカバーパイプ５２０との間の長く狭い隙間となり、侵入経路が長くなる分だけ、カバー内部空間５８０への塵埃等の侵入防止効果を高めることができる。しかし、中空シャフト５１０とカバーパイプ５２０との間の隙間を狭くするには限度があり、その隙間を通って塵埃等が侵入するおそれが依然としてあった。また、エンコーダカバー５７０にカバーパイプ５２０が一体に付いていると、組立時の取り扱いがしづらいという問題もあった。

一方、図１１に示したエンコーダ付きモータ７０１では、ハブ７１１の端面とエンコーダカバー７７０のシャフト貫通孔７７４の周縁部とを微小隙間を介して軸方向に対向させ、且つ、その対向面に、互いに非接触で嵌合する凹部７７６と凸部７５０を形成して、両者の対向面間にラビリンスを確保している。しかし、凹部７７６と凸部７５０を対向面に形成してラビリンスを確保するだけでは、外部からカバー内部空間７８０への塵埃等の侵入を充分に防ぐことはできない可能性がある。また、ハブ７１１やエンコーダカバー７７０に凹部７７６と凸部７５０を微細加工する面倒もある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、加工上の面倒や組立時の取り扱い難さを解消しつつ、モータカバー内部への塵埃等の侵入をより確実に防ぐことのできる中空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、本発明に係る中空モータは、ステータを内装した中空環状のモータケーシングに、外周にロータマグネットを装着した中空シャフトを回転自在に貫通させ、前記モータケーシングの両端から突出した前記中空シャフトの軸方向両端のうち一端側を負荷側とすると共に他端側を反負荷側とし、前記ステータのコイルに通電することで、前記中空シャフトを前記モータケーシングに対して回転させるモータ本体部と、前記モータケーシングの前記反負荷側の端部に配置され、径方向中央の開口の周縁を前記中空シャフトの前記反負荷側の端部に微小隙間を持って対向させ、その状態で前記モータケーシングに固定されることで、前記モータケーシングの前記反負荷側の端部を外部から覆う環状のモータカバーと、前記モータカバーに、前記中空シャフトの前記反負荷側の端部を包囲するように気密に連結され、前記中空シャフトの内部に非接触で挿通されることで、前記負荷側においては、前記中空シャフトの内周と前記カバーパイプの外周との間に環状のスペースが形成されて、前記中空シャフトの露出を制限するカバーパイプと、を備え、互いに相対回転する前記モータカバー及びカバーパイプと前記中空シャフトの前記反負荷側の端部との間に、前記中空シャフトの前記内周と前記カバーパイプの前記外周との間の隙間を通って前記負荷側から前記反負荷側に流入し、その上で前記モータカバーのカバー内部空間へ侵入しようとする空気の流通を抑制する屈曲形状を有すると共に前記中空シャフトの前記内周と前記カバーパイプの前記外周との間の前記隙間より狭く形成され、前記モータケーシングの外部と連通する狭流路を確保したことを特徴とする。

このように構成することで、モータカバーのカバー内部空間への塵埃等の侵入をより確実に防ぐことができる。このため、カバー内部空間に塵埃等が侵入してモータ動作に不具合が生じることを防ぐことができる。さらに、例えば、カバー内部空間にエンコーダ等を配置した場合であっても、エンコーダに塵埃等が付着して検出精度が落ちたり、その結果、モータの誤動作が起きたりするのを防ぐことができる。
また、モータカバー及びカバーパイプと中空シャフトの反負荷側の端部との間に、塵埃等の流入を阻止する屈曲形状の狭流路を確保しているので、中空シャフトの内周とカバーパイプの外周との間の隙間を全長に渡って極力狭くする必要がなくなる。このため、特に負荷側において中空シャフトの内周とカバーパイプの外周との間の隙間を、余裕を持って設定することができる。よって、寸法管理が容易になると共に、片持ち支持するカバーパイプの長さを長くしたりすることも容易になる。
また、互いに相対回転するモータカバー及びカバーパイプと中空シャフトの反負荷側の端部との間に狭流路を確保するので、特に部品同士の対向面に凹部や凸部を設ける面倒を要することなく、部品の外形形状の単純な組み合わせで狭流路を構成することができる。従って、凹部や凸部を形成するような面倒な微細加工が不要となり、加工コストの低減を図ることができると共に、組立時の取り扱い難さを解消できる。

本発明に係る中空モータでは、前記モータカバーは、前記径方向中央の開口の周縁壁として、前記負荷側に向けて延在し且つ内周面が前記中空シャフトの前記反負荷側の端部の外周面に隙間を持って対向する円筒状の袖筒部を有し、前記カバーパイプは、前記モータカバーに連結する際に、前記モータカバーの前記袖筒部の内周面に外周面が嵌合するボス部と、該ボス部から径方向外方へ延出し前記モータカバーの外側面に当接した状態で該モータカバーの外側面に結合されるフランジ部と、前記ボス部から軸方向に沿って前記負荷側に向けて延在し前記中空シャフトの内部に非接触で挿通される直線パイプ部と、を有し、前記狭流路は、前記中空シャフトの前記反負荷側の端面と、該端面に対して軸方向に対向する前記カバーパイプの前記ボス部の端面との間に確保された径方向に沿う第１の狭流路と、該第１の狭流路に連続し且つ前記モータカバーの前記袖筒部の内周面と前記中空シャフトの前記反負荷側の端部の外周面との間に確保された軸方向に沿う第２の狭流路と、を備えており、前記中空シャフトと前記カバーパイプの直線パイプ部との間の隙間から前記第１の狭流路にかけて直角に流路が屈曲し、前記第１の狭流路から第２の狭流路にかけて流路が屈曲していることを特徴とする。

このように構成することで、単純な構造でモータカバーの内部に塵埃等がより侵入しにくくなる。

本発明に係る中空モータでは、前記モータケーシングの前記反負荷側の外部に配置され、前記モータケーシングに対する前記中空シャフトの回転角度を検出するエンコーダを備え、前記モータカバーは、前記モータケーシングの前記反負荷側の端部及び前記エンコーダを外部から覆うように形成されており、前記エンコーダは、前記中空シャフトの前記反負荷側の端部の外周に該中空シャフトと一体回転するように嵌合されたハブ部を有するエンコーダディスク部材を備え、前記エンコーダディスク部材のハブ部に形成された凹部に、前記モータカバーの前記袖筒部の先端が挿入されることで、前記袖筒部の外面と前記凹部の内面との間に、前記狭流路の一部として、前記第２の狭流路に連続する第３の狭流路が確保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、狭流路がさらに複雑に屈曲されることになり、モータカバーの内部に塵埃等がより一層侵入しにくくなる。

本発明に係る中空モータでは、前記カバーパイプのフランジ部と、該フランジ部が結合される前記モータカバーの外側面との間に、前記ボス部の外周を前記袖筒部の内周に嵌合させながら、前記フランジ部を所定の回転位置で前記モータカバーの外側面に当接させ、その状態で、前記フランジ部を所定方向に回転させることで、前記カバーパイプを前記モータカバーに対して軸方向に抜け止めロックし且つ周方向に回転止めロックする回転スライド式ロック機構が設けられ、これにより、前記モータカバーに対して前記カバーパイプを着脱自在としたことを特徴とする。

このように構成することで、モータカバーに対するカバーパイプの脱着が容易にできるようになり、長いカバーパイプの場合であっても、モータカバーやカバーパイプの取り扱いがやりやすくなる。
また、ボス部の外周をエンコーダカバーの袖筒部の内周に嵌合させた状態でロックするので、片持ちであってもカバーパイプを安定支持することができる。

本発明に係る中空モータでは、前記回転スライド式ロック機構は、前記フランジ部の外周縁に周方向に間隔をおいて配置され且つそれぞれが径方向外向きに突設された複数のロック板と、前記モータカバーの外側面に前記ロック板に対応して突設された複数のロック枠との組み合わせとして構成され、前記フランジ部に設けられた各ロック板は、前記フランジ部の外周縁から径方向外向きに突出し外周縁が円弧状に形成された基部と、該基部の周方向一端から周方向一方側に延設され、外周縁が前記基部の外周縁と連続した円弧状に形成され、径方向に撓み可能とされたロックアームと、該ロックアームの先端部の外周縁に突設されロック突起と、を有し、前記モータカバーに設けられた各ロック枠は、前記ロック板が前記モータカバーの外側面に当接した状態で周方向他方側に回転したとき、前記ロック板の前記基部を受け入れる溝部を背後に有すると共に、該溝部に前記ロック板の前記基部を受け入れているときに前記ロック板の軸方向への抜けを阻止する係止壁と、前記ロック板が周方向他方側に回転して、前記ロック板の前記基部が前記溝部に受け入れられる際に前記ロックアームの外周縁が摺接し、且つ、前記ロックアームのロック突起が摺接することにより、前記ロックアームを撓ませるガイド壁と、該ガイド壁の内周に形成され、前記ロックアームのロック突起と係合することで、前記ロック板を周方向に係止するロック凹部と、を有していることを特徴とする。

このように構成することで、ロック板とロック枠の組み合わせにより、エンコーダカバーに対するカバーパイプの脱着が容易にできるようになる。

本発明に係る中空モータでは、前記回転スライド式ロック機構は、前記フランジ部の外周縁に周方向に間隔をおいて配置され且つそれぞれが径方向外向きに突設された複数のストッパ片と、前記ロック板を前記モータカバーの外側面に当接させた状態で前記ロック枠に係合させるために前記フランジ部を周方向他方側に回転させる際に、前記ストッパ片と係合することで、前記フランジ部の周方向一方側への回転を阻止し、且つ、前記フランジ部を周方向他方側に回転させて、前記ロック板を前記ロック枠に係合させたとき、前記ロック板の前記基部と係合することで、前記フランジ部の周方向一方側へのそれ以上の回転を阻止するストッパ凸部と、を含むことを特徴とする。

このように構成することで、ロックのための回転方向を間違わずに組立作業が容易にできるようになる。また、ロック状態になったところで、フランジ部が回転阻止されるので、ロック作業が容易にできるようになる。

本発明に係る中空モータは、前記狭流路の途中に、該狭流路の断面積を制限する流路制限部材が介装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、エンコーダカバーの内部に塵埃等がより一層侵入しにくくなる。

本発明によれば、モータカバーのカバー内部空間への塵埃等の侵入をより確実に防ぐことができる。このため、カバー内部空間に塵埃等が侵入してモータ動作に不具合が生じることを防ぐことができる。さらに、例えば、カバー内部空間にエンコーダ等を配置した場合であっても、エンコーダに塵埃等が付着して検出精度が落ちたり、その結果、モータの誤動作が起きたりするのを防ぐことができる。

また、モータカバー及びカバーパイプと中空シャフトの反負荷側の端部との間に、塵埃等の流入を阻止する屈曲形状の狭流路を確保しているので、中空シャフトの内周とカバーパイプの外周との間の隙間を全長に渡って極力狭くする必要がなくなる。このため、特に負荷側において中空シャフトの内周とカバーパイプの外周との間の隙間を、余裕を持って設定することができる。よって、寸法管理が容易になると共に、片持ち支持するカバーパイプの長さを長くしたりすることも容易になる。

また、互いに相対回転するモータカバー及びカバーパイプと中空シャフトの反負荷側の端部との間に狭流路を確保するので、特に部品同士の対向面に凹部や凸部を設ける面倒を要することなく、部品の外形形状の単純な組み合わせで狭流路を構成することができる。従って、凹部や凸部を形成するような面倒な微細加工が不要となり、加工コストの低減を図ることができると共に、組立時の取り扱い難さを解消できる。

本発明の実施形態におけるエンコーダ付きモータの断面図である。 図１の部分拡大図である。 本発明の実施形態におけるエンコーダ付きモータの組立途中の状態を示す斜視図である。 図３の次の段階の斜視図である。 図４と同じ段階の正面図である。 本発明の実施形態における回転スライド式ロック機構の説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。 図５の次の段階の斜視図である。 図４と同じ段階の正面図である。 本発明の他の実施形態におけるエンコーダ付きモータの部分拡大図である。 従来のエンコーダ付きモータの断面図である。 別の従来のエンコーダ付きモータの要部断面図である。

以下、本発明の実施形態に係るエンコーダ付きモータ（中空モータ）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中の左側）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中空シャフト１０の軸方向両端のうち、一端側（図１中の右側）を負荷側とすると共に、他端側（図１中の左側）を反負荷側とする。

モータケーシング３０は、円筒状の中央部ハウジング３１と、その円筒状の中央部ハウジング３１の軸方向両端開口を塞ぐように連結された負荷側と反負荷側の一対の環状の側部ハウジング３２、３３と、からなる。モータケーシング３０を貫通する中空シャフト１０は、負荷側と反負荷側の側部ハウジング３２、３３の中央開口部（貫通孔）の内周に嵌合された２つのころがり軸受４１、４２により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、負荷側端部が中央部ハウジング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軸受ストッパ壁３３ｄが連設されている。

モータケーシング３０の内部に収容されたステータ３４は、円筒状の中央部ハウジング３１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、中空シャフト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、中空シャフト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。

（中空シャフト）
中空シャフト１０は、モータ本体部２に含まれる部分から負荷側に突出した部分までが、大径部１１として形成されている。また、モータ本体部２から反負荷側に突出した部分が、小径部１２として形成されている。大径部１１上には、軸方向の中央に、ロータマグネット１８を保持するマグネット保持部１３が設けられている。このマグネット保持部１３の負荷側には、負荷側のころがり軸受４１の嵌合支持部１５が設けられている。一方、マグネット保持部１３の反負荷側には、径大の軸受ストッパ部１４を介して、反負荷側のころがり軸受４２の嵌合支持部１６が設けられている。

（軸受）
負荷側のころがり軸受４１は、中空シャフト１０の外周に嵌合されたスリーブ１７によって軸方向の位置決めがなされている。
図２に示すように、反負荷側のころがり軸受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。内輪４２ａは、嵌合支持部１６に嵌合された状態で、中空シャフト１０の軸受ストッパ部１４の端面と中空シャフト１０の外周に圧入された軸受内輪固定リング４５の端面との間で軸方向に位置決めされている。また、外輪４２ｂは、モータケーシング３０の反負荷側の側部ハウジング３３の軸受ストッパ壁３３ｄと、側部ハウジング３３の内周円筒壁３３ｃに圧入された軸受外輪固定リング４６との間で軸方向に位置決めされている。

中空シャフト１０の小径部１２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（モータカバー）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の円板壁３３ｂの外面に設けられた取付座５１に、ボルト５２で固定されている。

（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の小径部１２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（後述する袖筒部７４の内周面７４ａで囲われた貫通孔）の周縁を、中空シャフト１０における小径部１２の反負荷側の端部１２ａ（以下、単に小径部１２の端部１２ａという）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７４ａが、小径部１２の端部１２ａの外周面に微小隙間を持って径方向に対向している。

（カバーパイプ）
エンコーダカバー７０には、小径部１２の端部１２ａを包囲するように気密に且つ着脱自在にカバーパイプ２０が連結されている。カバーパイプ２０には、エンコーダカバー７０に連結する際に、エンコーダカバー７０の袖筒部７４の内周面７４ａに外周面２３ａが嵌合するボス部２３が設けられている。このボス部２３には、径方向外方へ延出し、エンコーダカバー７０の側壁７３の外側面に当接した状態で、該外側面に着脱自在に結合されるフランジ部２２が設けられている。また、ボス部２３には、軸方向に沿って負荷側に向けて延在し、中空シャフト１０の内部に非接触で挿通される長い直線パイプ部２１が設けられている。

直線パイプ部２１は、反負荷側から負荷側まで延びており、中空シャフト１０の内部に非接触で挿通されることにより、中空シャフト１０の内方への露出を制限している。直線パイプ部２１の内部は、ケーブル等を挿通させる空間として有効利用できるように、負荷側から反負荷側まで貫通して開放されている。このカバーパイプ２１の内部にケーブル等を挿通させることにより、ケーブル等が、回転する中空シャフト１０に触れないようにすることができる。

また、直線パイプ部２１の外周面２１ｂは、中空シャフト１０の内周面と対向している。この場合、中空シャフト１０の大径部１１の内径は、直線パイプ部２１の外径に対してかなり大きめに形成されている。従って、負荷側においては、中空シャフト１０の内周面と直線パイプ部２１の外周面２１ｂとの間に大きな環状のスペースがあいている。

一方、中空シャフト１０の小径部１２の内径は、直線パイプ部２１の外径に対して僅かに大きめに形成されているだけである。そのため、反負荷側においては、中空シャフト１０の内周面と直線パイプ部２１の外周面２１ｂとの間に僅かな環状の隙間しかあいていない。そして、この中空シャフト１０の小径部１２の内周面と直線パイプ部２１の外周面２１ｂとの間に確保された環状の僅かな隙間２０１が、後述する狭流路２００の入口となっている。

このように、カバーパイプ２０が中空シャフト１０の内部に反負荷側から負荷側に向かって挿入されていることにより、カバーパイプ２０の外周と中空シャフト１０の内周との間に、軸方向に沿った長い環状の隙間が確保されている。これにより、カバー内部空間８０に向けて外部から空気が侵入するには、前記の長い隙間を通らなくてはならなくなる。そのため、侵入経路が長くなる分だけ、外部からカバー内部空間８０への塵埃等の侵入を防ぐことができる。

しかし、それだけだと、カバーパイプ２０と中空シャフト１０の間の隙間を通って、塵埃がカバー内部空間８０側に運ばれる可能性が依然としてある。特に、中空シャフト１０の大径部１１側は前記の隙間が大きくなっているので、塵埃等が侵入しやすくなる。

そこで、互いに相対回転するエンコーダカバー７０及びカバーパイプ２０と中空シャフト１０の小径部１２との間に、ラビリンス効果の高い屈曲形状の狭流路２００を確保している。即ち、この狭流路２００を設けることによって、中空シャフト１０とカバーパイプ２０との間の隙間２０１を通って負荷側から反負荷側に流入し、その上でカバー内部空間８０へ侵入しようとする空気の流通を抑制することができるようにしている。

（狭流路）
次に狭流路２００の詳細について述べる。
エンコーダカバー７０及びカバーパイプ２０と中空シャフト１０の小径部１２との間に確保された狭流路２００は、第１の狭流路２０２と、この第１の狭流路２０２に連続する第２の狭流路２０３と、この第２の狭流路２０３に連続する第３の狭流路２０４、２０５とから構成されている。

第１の狭流路２０２は、小径部１２の端部１２ａと、この端部１２ａに対して軸方向に対向するカバーパイプ２０のボス部２３の端面との間に確保された径方向に沿う流路である。第１の狭流路２０２は、中空シャフト１０の小径部１２の内周とカバーパイプ２０と外周との間の隙間２０１に連通している。

また、第２の狭流路２０３は、第１の狭流路２０２に連通し、且つエンコーダカバー７０の袖筒部７４の内周面と小径部１２の端部１２ａの外周面との間に確保された軸方向に沿う流路である。従って、中空シャフト１０の小径部１２の内周とカバーパイプ２０の直線パイプ部２１の外周との間の隙間２０１から第１の狭流路２０２にかけての範囲では、直角に流路が屈曲している。また、第１の狭流路２０２から第２の狭流路２０３にかけての範囲でも、直角に流路が屈曲している。

また、第２の狭流路２０３に連通する第３の狭流路２０４、２０５は、エンコーダディスク部材１１０のハブ部１１１の反負荷側の端面に形成されたＬ型の凹部１１１ａに、エンコーダカバー７０の袖筒部７４の先端７４ｂが挿入されることで、袖筒部７４の外面と凹部１１１ａの内面との間に形成されている。

（ロック機構）
次に、エンコーダカバー７０とエンコーダカバー７０に着脱自在に結合されるカバーパイプ２０のフランジ部２２との間に設けられたロック機構について、図３〜図８を参照して説明する。

ロック機構は、カバーパイプ２０をエンコーダカバー７０の側壁７３の外側面に対して軸方向に抜け止めロックし且つ周方向に回転止めロックする回転スライド式ロック機構９０として構成されている。この回転スライド式ロック機構９０は、ボス部２３の外周を袖筒部７４の内周７４ａに嵌合させながら、フランジ部２２を所定の回転位置でエンコーダカバー７０の側壁７３の外側面に当接させ、その状態で、フランジ部２２を所定方向に回転させることで、カバーパイプ２０をエンコーダカバー７０に対して軸方向に抜け止めロックし且つ周方向に回転止めロックするものである。

具体的に説明すると、図３〜図８に示すように、この回転スライド式ロック機構９０は、フランジ部２２の外周縁に周方向に間隔をおいて一定ピッチで配置され、且つそれぞれが径方向外向きに突設された複数のロック板２４と、エンコーダカバー７０の側壁７３の外側面に前記ロック板２４に対応して突設された複数のロック枠７６との組み合わせとして構成されている。

フランジ部２２に設けられた各ロック板２４は、図６に拡大して示すように、フランジ部２２の外周縁から径方向外向きに突出し外周縁が円弧状に形成された基部２４ａと、該基部２４ａの周方向一端（カバーパイプ２０（ロック板２４）の回転方向と反対側端）から周方向一方側（カバーパイプ２０（ロック板２４）の回転方向と反対側）に延設されているロックアーム２４ｂと、ロックアーム２４ｂの内周縁とフランジ部２２の外周縁との間に確保された撓み空間２４ｃと、ロックアーム２４ｂの先端部の外周縁に突設されロック突起２４ｄと、を備えている。
ロックアーム２４ｂは、外周縁が基部２４ａの外周縁と連続した円弧状に形成され、径方向に撓み可能とされている。撓み空間２４ｃは、ロックアーム２４ｂの撓みを許容するための空間である。

一方、エンコーダカバー７０に設けられた各ロック枠７６は、前記ロック板２４がエンコーダカバー７０の側壁７３の外側面に当接した状態で周方向他方側に回転したとき、ロック板２４の基部２４ａを受け入れる溝部７６ｂを背後に有するように、断面略Ｌ字状に形成されている。すなわち、各ロック枠７６は、エンコーダカバー７０の側壁７３から立ち上がるガイド壁７６ｃと、このガイド壁７６ｃの先端における周方向他方側から直交する方向に延出する係止壁７６ａとが一体成形されたものである。そして、エンコーダカバー７０の側壁７３、係止壁７６ａ及びガイド壁７６ｃによって、ロック板２４の基部２４ａを受け入れる溝部７６ｂが形成される。

係止壁７６ａは、溝部７６ｂにロック板２４の基部２４ａを受け入れているときにロック板２４の軸方向への抜けを阻止する役割を有する。
ガイド壁７６ｃは、ロック板２４が周方向他方側に回転して、ロック板２４の基部２４ａが溝部７６ｂに受け入れられる際にロックアーム２４ｂの外周縁が摺接し、且つ、ロックアーム２４ｂのロック突起２４ｄが摺接することにより、ロックアーム２４ｂを撓ませる。また、ガイド壁７６ｃの内周には、周方向一端側にロック凹部７６ｄが形成されている。ロック凹部７６ｄは、ロックアーム２４ｂのロック突起２４ｄと係合することで、ロック板２４を周方向に係止する。

また、回転スライド式ロック機構９０は、図４や図７に示すように、フランジ部２２の外周縁に周方向に間隔をおいて配置され、且つそれぞれが径方向外向きに突設された複数のストッパ片２５と、エンコーダカバー７０の側壁７３の外側面に突設されたストッパ凸部７８と、を備えている。

ストッパ凸部７８は、ロック板２４をエンコーダカバー７０の側壁７３に当接させた状態でロック枠７６に係合させるためにフランジ部２２を周方向他方側（図７中矢印Ｒ側）に回転させる際に、ストッパ片２５と係合することで、フランジ部２２の周方向一方側（図７中矢印Ｒと反対側）への回転を阻止する。また、ストッパ凸部７８は、フランジ部２２を周方向他方側に回転させて、ロック板２４をロック枠７６に係合させたとき、ロック板２４の基部２４ａと係合することで、フランジ部２２の周方向一方側へのそれ以上の回転を阻止する。

（ロック機構の作用）
カバーパイプ２０を、モータ本体部２に装着したエンコーダカバー７０に取り付ける際には、図３に示すように、カバーパイプ２０を矢印Ｘ方向に移動して、直線パイプ部２１の先端をエンコーダカバー７０の中央開口に挿入し、モータ本体部２の中空シャフト１０の内部に貫通させる。

その際、図２に示すように、カバーパイプ２０のボス部２３の外周面２３ａを、エンコーダカバー７０の袖筒部７４の内周面７４ａに嵌合させながら、直線パイプ部２１の先端をエンコーダカバー７の中央開口に挿入する。そして、図４及び図５に示すように、カバーパイプ２０のフランジ部２２をエンコーダカバー７０の側壁７３の外側面に当接させる。このとき、カバーパイプ２０側のロック板２４とエンコーダカバー７０側のロック枠７６とが重ならない回転位置でフランジ部２２をエンコーダカバー７０の側壁７３の外側面に当接させる。

次に、その状態で、フランジ部２２を図７の矢印Ｒ方向に回転させる。この際、矢印Ｒ方向と反対方向にフランジ部２２を回転させようとすると、図５に示すように、ストッパ凸部７８にストッパ片２５が衝突するので、ロックのための回転方向を間違わずに組立作業を行うことができる。

フランジ部２２を図７の矢印Ｒ方向に回転させると、図８にも示すように、フランジ部２２側のロック板２４の基部２４ａが、エンコーダカバー７０側のロック枠７６の溝部７６ｂに入り込む。それと同時に、ロック板２４のロックアーム２４ｂの外周縁がガイド壁７６ｃの内周縁に摺動し、ロック突起２４ｄがガイド壁７６ｃの内周縁に摺動するようになった段階で、ロックアーム２４ｂが径方向内方に撓む。

そして、更にフランジ部２２を同じ方向に回転させると、ロックアーム２４ｂが撓みから復帰しながら、ロック突起２４ｄが、ガイド壁７６ｃのロック凹部７６ｄに係合する。これにより、ロック突起２４ｄとロック凹部７６ｄの係合される（ロック枠７６とロック板２４とがスナップフィット固定される）ことによって、フランジ部２２が回転ロックされる。同時に、係止壁７６ａにロック板２４の基部２４ａが係止されることで、フランジ部２２が軸方向に抜け止めロックされる。

また、このロック状態になったところで、フランジ部２２に設けたロック板２４の基部２４ａがストッパ片２５に当たることで、フランジ部２２が余計に回転しないように止められるので、ロック作業が容易にできるようになる。
以上のように、カバーパイプ２０の脱着ができるので、長いカバーパイプ２０の場合であっても、エンコーダカバー７０やカバーパイプ２０の取り扱いがやりやすくなる。

（狭流路の作用）
次に、外部からエンコーダカバー７０のカバー内部空間８０に塵埃が入り込みにくくなる点について説明する。

まず、外部から異物がエンコーダカバー７０の内部に入り込む経路は、カバーパイプ２０と中空シャフト１０との間の隙間を通って狭流路２００に至り、狭流路２００を通ってカバー内部空間８０に到達する経路である。しかし、狭流路２００の入口にまで至ったとしても、狭流路２００が屈曲したラビリンスとして存在するので、カバー内部空間８０への塵埃等の侵入が確実に防止される。従って、エンコーダ１００の特にディスク本体部１１３に塵埃等が付着して検出精度が落ちたり、その結果、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に油分が付着したりする等、モータ本体部２の誤動作が起きたりするのを防ぐことができる。

また、エンコーダカバー７０及びカバーパイプ２０と中空シャフト１０の反負荷側の端部１２ａとの間に、塵埃等の流入を阻止する屈曲形状の狭流路２００を確保しているので、中空シャフト１０の内周とカバーパイプ２０の外周との間の隙間を全長に渡って極力狭くする必要がない。よって、本実施形態のように、特に負荷側において中空シャフト１０の内周とカバーパイプ２０の外周との間の隙間を余裕を持って設定することができる。それにより、寸法管理が容易になると共に、片持ち支持するカバーパイプ２０の長さを長くしたりすることも容易にできるようになる。

また、互いに相対回転するエンコーダカバー７０及びカバーパイプ２０と中空シャフト１０の反負荷側の端部１２ａとの間に狭流路２００を確保するので、特に部品同士の対向面に凹部や凸部を設ける面倒を要することがない。このため、部品の外形形状の単純な組み合わせで狭流路２００を構成することができる。従って、凹部や凸部を形成するような面倒な微細加工が不要となり、加工コストの低減を図ることができる。

このように構成することで、エンコーダカバーに対するカバーパイプの脱着が容易にできるようになる。また、ボス部の外周をエンコーダカバーの袖筒部の内周に嵌合させた状態でロックするので、片持ちであってもカバーパイプを安定支持することができる。

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、中空モータとしてエンコーダ付きモータ１を例に説明したが、これに限られるものではなく、エンコーダが取り付けられていない中空モータにも、同様の効果を奏することができる。すなわち、モータ内部への塵埃等の侵入を防ぐことにより、塵埃等によるコイル３７の短絡等を防ぎ、モータを安定動作させることができる。

また、上述の実施形態では、エンコーダカバー７０及びカバーパイプ２０に回転スライド式ロック機構９０を設け、エンコーダカバー７０にカバーパイプ２０を固定するにあたって、ロック枠７６とロック板２４とをスナップフィット固定させる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、エンコーダカバー７０にカバーパイプ２０を取り付けるためにさまざまな構造を適用することができる。
例えば、エンコーダカバー７０の側壁７３と係止壁７６ａとの間の溝部７６ｂの幅（図６（ｂ）参照）を、ロック板２４の板厚よりも若干狭く設定し、エンコーダカバー７０の側壁７３と係止壁７６ａとの間に、ロック板２４を圧入することにより、ロック板２４を周方向に係止するように構成してもよい。また、エンコーダカバー７０にカバーパイプ２０のフランジ部２２をボルト等を用いて締結固定してもよい。

（他の実施形態）
また、図９に示すように、狭流路２００の途中に、狭流路２００の断面積を制限する流路制限部材（例えば、Ｏリング２３０）を介装してもよい。このように構成することで、エンコーダカバー７０内部への塵埃等の侵入を、さらに確実に防ぐことができる。

１…エンコーダ付きモータ（中空モータ）
２…モータ本体部
３…エンコーダ部
１０…中空シャフト
１２ａ…反負荷側の端部
１８…ロータマグネット
２０…カバーパイプ
２１…直線パイプ部
２２…フランジ部
２３…ボス部
２３ａ…外周面
２４…ロック板
２４ａ…基部
２４ｂ…ロックアーム
２４ｄ…ロック突起
２５…ストッパ片
３０…モータケーシング
３４…ステータ
３７…コイル
７０…エンコーダカバー（モータカバー）
７３…側壁
７４…袖筒部
７４ａ…内周面
７４ｂ…先端
７６…ロック枠
７６ａ…係止壁
７６ｂ…溝部
７６ｃ…ガイド壁
７６ｄ…ロック凹部
７８…ストッパ凸部
８０…カバー内部空間
９０…回転スライド式ロック機構
１００…エンコーダ
１０２…光学素子（光学読み取り手段）
１１０…エンコーダディスク部材
１１１…ハブ部
１１１ａ…凹部
１１３…ディスク本体部
１１４…コード形成面
２００…狭流路
２０１…中空シャフトの内周と前記カバーパイプの外周との間の隙間
２０２…第１の狭流路
２０３…第２の狭流路
２０４，２０５…第３の狭流路
２３０…Ｏリング（流路制限部材）

Claims (7)

1. ステータを内装した中空環状のモータケーシングに、外周にロータマグネットを装着した中空シャフトを回転自在に貫通させ、前記モータケーシングの両端から突出した前記中空シャフトの軸方向両端のうち一端側を負荷側とすると共に他端側を反負荷側とし、前記ステータのコイルに通電することで、前記中空シャフトを前記モータケーシングに対して回転させるモータ本体部と、
   前記モータケーシングの前記反負荷側の端部に配置され、径方向中央の開口の周縁を前記中空シャフトの前記反負荷側の端部に微小隙間を持って対向させ、その状態で前記モータケーシングに固定されることで、前記モータケーシングの前記反負荷側の端部を外部から覆う環状のモータカバーと、
   前記モータカバーに、前記中空シャフトの前記反負荷側の端部を包囲するように気密に連結され、前記中空シャフトの内部に非接触で挿通されることで、前記負荷側においては、前記中空シャフトの内周と前記カバーパイプの外周との間に環状のスペースが形成されて、前記中空シャフトの露出を制限するカバーパイプと、を備え、
   互いに相対回転する前記モータカバー及びカバーパイプと前記中空シャフトの前記反負荷側の端部との間に、前記中空シャフトの前記内周と前記カバーパイプの前記外周との間の隙間を通って前記負荷側から前記反負荷側に流入し、その上で前記モータカバーのカバー内部空間へ侵入しようとする空気の流通を抑制する屈曲形状を有すると共に前記中空シャフトの前記内周と前記カバーパイプの前記外周との間の前記隙間より狭く形成され、前記モータケーシングの外部と連通する狭流路を確保したことを特徴とする中空モータ。
2. 前記モータカバーは、前記径方向中央の開口の周縁壁として、前記負荷側に向けて延在し且つ内周面が前記中空シャフトの前記反負荷側の端部の外周面に隙間を持って対向する円筒状の袖筒部を有し、
   前記カバーパイプは、
   前記モータカバーに連結する際に、前記モータカバーの前記袖筒部の内周面に外周面が嵌合するボス部と、
   該ボス部から径方向外方へ延出し前記モータカバーの外側面に当接した状態で該モータカバーの外側面に結合されるフランジ部と、
   前記ボス部から軸方向に沿って前記負荷側に向けて延在し前記中空シャフトの内部に非接触で挿通される直線パイプ部と、を有し、
   前記狭流路は、
   前記中空シャフトの前記反負荷側の端面と、該端面に対して軸方向に対向する前記カバーパイプの前記ボス部の端面との間に確保された径方向に沿う第１の狭流路と、
   該第１の狭流路に連続し且つ前記モータカバーの前記袖筒部の内周面と前記中空シャフトの前記反負荷側の端部の外周面との間に確保された軸方向に沿う第２の狭流路と、を備えており、
   前記中空シャフトと前記カバーパイプの直線パイプ部との間の隙間から前記第１の狭流路にかけて直角に流路が屈曲し、前記第１の狭流路から第２の狭流路にかけて流路が屈曲していることを特徴とする請求項１に記載の中空モータ。
3. 前記モータケーシングの前記反負荷側の外部に配置され、前記モータケーシングに対する前記中空シャフトの回転角度を検出するエンコーダを備え、
   前記モータカバーは、前記モータケーシングの前記反負荷側の端部及び前記エンコーダを外部から覆うように形成されており、
   前記エンコーダは、
   前記中空シャフトの前記反負荷側の端部の外周に該中空シャフトと一体回転するように嵌合されたハブ部を有するエンコーダディスク部材を備え、
   前記エンコーダディスク部材のハブ部に形成された凹部に、前記モータカバーの前記袖筒部の先端が挿入されることで、前記袖筒部の外面と前記凹部の内面との間に、前記狭流路の一部として、前記第２の狭流路に連続する第３の狭流路が確保されていることを特徴とする請求項２に記載の中空モータ。
4. 前記カバーパイプのフランジ部と、該フランジ部が結合される前記モータカバーの外側面との間に、前記ボス部の外周を前記袖筒部の内周に嵌合させながら、前記フランジ部を所定の回転位置で前記モータカバーの外側面に当接させ、その状態で、前記フランジ部を所定方向に回転させることで、前記カバーパイプを前記モータカバーに対して軸方向に抜け止めロックし且つ周方向に回転止めロックする回転スライド式ロック機構が設けられ、これにより、前記モータカバーに対して前記カバーパイプを着脱自在としたことを特徴とする請求項２または３に記載の中空モータ。
5. 前記回転スライド式ロック機構は、
   前記フランジ部の外周縁に周方向に間隔をおいて配置され且つそれぞれが径方向外向きに突設された複数のロック板と、前記モータカバーの外側面に前記ロック板に対応して突設された複数のロック枠との組み合わせとして構成され、
   前記フランジ部に設けられた各ロック板は、
   前記フランジ部の外周縁から径方向外向きに突出し外周縁が円弧状に形成された基部と、
   該基部の周方向一端から周方向一方側に延設され、外周縁が前記基部の外周縁と連続した円弧状に形成され、径方向に撓み可能とされたロックアームと、
   該ロックアームの先端部の外周縁に突設されロック突起と、を有し、
   前記モータカバーに設けられた各ロック枠は、
   前記ロック板が前記モータカバーの外側面に当接した状態で周方向他方側に回転したとき、前記ロック板の前記基部を受け入れる溝部を背後に有すると共に、該溝部に前記ロック板の前記基部を受け入れているときに前記ロック板の軸方向への抜けを阻止する係止壁と、
   前記ロック板が周方向他方側に回転して、前記ロック板の前記基部が前記溝部に受け入れられる際に前記ロックアームの外周縁が摺接し、且つ、前記ロックアームのロック突起が摺接することにより、前記ロックアームを撓ませるガイド壁と、
   該ガイド壁の内周に形成され、前記ロックアームのロック突起と係合することで、前記ロック板を周方向に係止するロック凹部と、を有していることを特徴とする請求項４に記載の中空モータ。
6. 前記回転スライド式ロック機構は、
   前記フランジ部の外周縁に周方向に間隔をおいて配置され且つそれぞれが径方向外向きに突設された複数のストッパ片と、
   前記ロック板を前記モータカバーの外側面に当接させた状態で前記ロック枠に係合させるために前記フランジ部を周方向他方側に回転させる際に、前記ストッパ片と係合することで、前記フランジ部の周方向一方側への回転を阻止し、且つ、前記フランジ部を周方向他方側に回転させて、前記ロック板を前記ロック枠に係合させたとき、前記ロック板の前記基部と係合することで、前記フランジ部の周方向一方側へのそれ以上の回転を阻止するストッパ凸部と、
   を含むことを特徴とする請求項５に記載の中空モータ。
7. 前記狭流路の途中に、該狭流路の断面積を制限する流路制限部材が介装されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の中空モータ。

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