JP7270395B2 - 磁石組立体の製造方法、ならびにエンコーダおよびエンコーダ付きモータ - Google Patents
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Description
モータ3は、ロータおよびステータ(図示省略)を収容するモータケース4を備える。ロータは回転軸2と一体に回転し、ステータはモータケース4に固定される。モータケース4から外部へ突出する回転軸2の端部には、被駆動部材が連結される。本明細書において、モータケース4から回転軸2が突出する方向を出力側L1とし、出力側L1の反対側を反出力側L2とする。エンコーダ10は、モータ3の反出力側L2の端部に固定される。
図2~図5に示すように、エンコーダ10は、第1軸受ホルダ42Aに固定されるエンコーダケース11と、エンコーダケース11の内側に配置されるエンコーダカバー12と、エンコーダカバー12の内側に配置される回路基板組13と、回路基板組13が固定さ
れるエンコーダホルダ14と、エンコーダホルダ14の内周側に配置される磁石組立体15と、エンコーダケース11とエンコーダカバー12の間に配置されるケーブル案内部材20を備える。
エンコーダケース11は、中心軸線L方向に見た場合に略矩形の端板部111と、端板部111の外周縁から出力側L1へ延びる筒状の側板部112を備える。図1に示すように、側板部112のX1側を向く側面には、エンコーダケーブル5を通すための配線取り出し部113が設けられている。図4、図5に示すように、配線取り出し部113は、側板部112に形成された切り欠き部117と、切り欠き部117に取り付けられる保持部材118と、保持部材118および切り欠き部117を覆うエンコーダケーブルホルダ119を備える。
図4、図5に示すように、エンコーダホルダ14は、円形の磁石配置孔141が形成された胴部140と、胴部140から外周側に突出する3本の脚部150を備える。図5に示すように、脚部150の出力側L1の端面は、胴部140の出力側L1の端面よりも出力側L1に突出している。脚部150は、第1軸受ホルダ42Aの円形凹部44の内側に配置され、プレート47の外周縁に形成された切り欠き471に配置されて、円形凹部44の底面に当接する。脚部150には、ホルダ固定ねじ145を通す固定孔147が設けられている。エンコーダホルダ14は、3本のホルダ固定ねじ145によって脚部150が円形凹部44の底面にねじ止めされることにより、第1軸受ホルダ42Aに固定される。エンコーダホルダ14を第1軸受ホルダ42Aに固定すると、磁石配置孔141の中央に、回転軸2および磁石組立体15が配置される。
立体15を固定する際、第1軸受ホルダ42Aに固定されたエンコーダホルダ14の外周側から、磁石配置孔141にドライバなどの固定用工具を用いてアクセスすることができる。
図6は、エンコーダケース11を取り外したエンコーダ10および第1軸受ホルダ42Aの斜視図である。図7は、エンコーダケース11を取り外したエンコーダ10および第1軸受ホルダ42Aの分解斜視図である。図2~図7に示すように、エンコーダカバー12は、回路基板組13に対して磁石16とは反対側(反出力側L2)から対向する端板部121と、端板部121の外周縁から出力側L1へ延びる側板部122を備える。図2、図3に示すように、エンコーダカバー12は、回路基板組13を磁石16とは反対側(反出力側L2)から覆っている。側板部122は回路基板組13の外周側を囲んでおり、回路基板組13に搭載された感磁素子17の外周側を囲んでいる。側板部122の先端は、回路基板組13よりも出力側L1まで延びている。図3、図6に示すように、エンコーダカバー12は、側板部122の先端がエンコーダホルダ14の環状面143に当接することにより、中心軸線L方向に位置決めされる。
る。図4に示すように、エンコーダカバー12には、端板部121を貫通する固定孔124が2箇所に設けられている。また、回路基板組13には、エンコーダカバー12の固定孔124と対向する2箇所に、固定孔132が設けられている。2本の固定部材125の一端を固定孔132に嵌め込み、他端をエンコーダカバー12の固定孔124に嵌め込むことにより、エンコーダカバー12が回路基板組13に対して固定される。固定孔124、132は、周方向に離間した2箇所に設けられている。固定部材125はスプリングピンであり、固定部材125の端部は、固定孔124、132に圧入される。固定部材125としてスプリングピンを用いることにより、エンコーダカバー12の周方向のがたつきが防止される。従って、固定部材125により、エンコーダカバー12の周方向の位置決めを行うことができる。
図2に示すように、エンコーダカバー12と基板60との間には、開口部123を塞ぐ防塵部材126が配置される。防塵部材126は弾性部材からなり、回路基板組13に対してエンコーダカバー12を固定した状態では、エンコーダカバー12の端板部121と基板60との間で圧縮されている。図5~図7に示すように、防塵部材126は直線状の部材であり、開口部123の縁に沿って直線状に延びている。開口部123に防塵部材126を配置することにより、導電性の異物が基板60上へ侵入することを抑制することができる。
の中心に搭載された第1感磁素子171と、基板ホルダ50のX1側の縁に配置された第2感磁素子172を備える。2つの感磁素子のうち、最もコネクタ18側に配置される感磁素子は第1感磁素子171であり、防塵部材126は、第1感磁素子171の中心に対して開口部123側(X2側)に位置する。第2感磁素子172は、基板60の中心に対して防塵部材126が配置される側とは反対側の端部に配置され、反出力側L2から見て防塵部材126と全く重ならない位置に配置されている。
図2~図5に示すように、エンコーダケース11とエンコーダカバー12の間には、同一形状の2個のケーブル案内部材20が配置される。ケーブル案内部材20は、XZ面と平行な案内面21と、案内面21とは反対側を向く円弧面22を備える。2個のケーブル案内部材20は、円弧面22が同一円上に位置し、且つ、案内面21がY方向に対向するように位置決めされて、エンコーダケース11に固定される。エンコーダケース11の端板部111には、2個のケーブル案内部材20を図2、図3に示す配置で位置決めするための位置決め部が設けられている。
り返す形状に屈曲させられ、ケーブル通路23を通って配線取り出し部113へ引き回される。従って、エンコーダケーブル5は、コネクタ18から配線取り出し部113とは反対側へ引き出されて配線取り出し部113の側へ折り返される第1部分5Aと、ケーブル案内部材20に沿って配線取り出し部113の側へ直線状に延びる第2部分5Bを備える。
図8は回路基板組13を反出力側L2から見た分解斜視図であり、図9は回路基板組13を出力側L1から見た分解斜視図である。図8、図9に示すように、回路基板組13は、基板ホルダ50と、基板ホルダ50に対して反出力側L2から当接する基板60と、基板ホルダ50に対して基板60を固定する導電性の固定部材70と、基板ホルダ50に出力側L1から固定されるシールド部材80を備える。基板60は、中心軸線L方向に見て略円形であり、X2側の縁にコネクタ18が搭載されている。コネクタ18は、基板60の縁を直線状に切り欠いた直線部61に沿って配置されている。基板ホルダ50は、中心軸線L方向に見て基板60と略同一形状であり、基板60と基板ホルダ50は、中心軸線L方向に当接する。
ることにより、エンコーダホルダ14に固定される。エンコーダホルダ14は樹脂などの絶縁材からなる。従って、エンコーダホルダ14を介して第1軸受ホルダ42Aに回路基板組13を固定すると、基板ホルダ50は第1軸受ホルダ42Aから絶縁される。
シールド部材80は、基板ホルダ50の段差部57に出力側L1から取り付けられている。シールド部材80は可撓性のシート材であり、段差部57に形成された貫通孔56および貫通孔58を完全に塞ぐ大きさである。段差部57は出力側L1を向くシールド取付面59を備えており、シールド部材80は、導電性接着剤を介してシールド取付面59に
固定される。上記のように、シールド部材80は、基板ホルダ50と同様に、導電性の非磁性金属、例えばアルミで形成されている。このため、シールド部材80は、基板ホルダ50を介して、基板60に搭載されたエンコーダ回路のシグナルグランドと電気的に接続される。
図10は、磁石組立体の分解斜視図である。磁石組立体15は、磁石ホルダ19と、磁石ホルダ19に保持される磁石16を備える。図10に示すように、磁石ホルダ19は、略円板状の磁石保持部191と、磁石保持部191の中心から出力側L1へ突出する筒状の軸部192を備える。軸部192には、回転軸2の先端が圧入、接着剤、および止めねじの何れか、あるいは、これらを併用して固定される。図2、図3に示すように、本形態では、軸部192を径方向に貫通するねじ孔195に止めねじ196が締め込まれ、軸部192の中心を通る軸孔197に配置される回転軸2を側面から固定する。図10に示すように、磁石16は、磁石保持部191の中央に形成された凹部に嵌合する円形の第1磁石161、および、磁石保持部191の外周縁に形成された段部に嵌合する環状の第2磁石162を備える。
とS極が周方向に交互に並ぶと共に、N極とS極が径方向に交互に並んでいる。すなわち、第2磁石162は、N極とS極が周方向に交互に並ぶ第1磁極群と、第1磁極群の内周側でN極とS極が周方向に交互に並ぶ第2磁極群を備えており、第1磁極群におけるN極の角度位置は、第2磁極群におけるS極の角度位置と一致し、第1磁極群におけるS極の角度位置は、第2磁極群におけるN極の角度位置と一致する。言い換えれば、第2磁石162は、N極とS極が千鳥状に並ぶように着磁されている。
図12は、磁石組立体15の製造方法のフローチャートである。磁石組立体15は、着磁分極線M1、M2の角度位置が一致しない位置関係となるように第1磁石161と第2磁石162の磁極の目標位置を設定して製造される。図11に示すように、第1磁石161の目標位置は、着磁分極線M1とケガキ線198(位置基準となる目印)の角度位置が一致する位置である。また、第2磁石162の目標位置は、N極領域もしくはS極領域の周方向の中央(周方向で隣り合う着磁分極線M2の中間点)とケガキ線198の角度位置とが一致する位置である。
、M2の位置精度を高めることができる。
図13は、磁石組立体15および回路基板組13の位置決め構造を示す部分分解断面図であり、図6のD-D位置で切断した部分分解断面図である。エンコーダ10は、感磁素子17と磁石16とのギャップを精度良く管理するため、エンコーダホルダ14に設けられた基準面Pを基準として、磁石組立体15と回路基板組13が組み立てられている。上記のように、基準面Pは、回路基板組13が当接するボス部144の先端面である。図7に示すように、基準面Pは、周方向に離間した3箇所に設けられている。
エンコーダケーブル5は、複数の信号線を金属製の網状のシールドで覆ったシールドケーブルである。エンコーダケーブル5の端部には、信号線から絶縁されて信号線を覆うシールドと接続されたフレームグランド線が複数の信号線と並んで引き出されている。フレームグランド線は、基板60上にエンコーダ回路と絶縁されて設けられたパターンおよびターミナル部材9を介して、モータ3のフレームグランド電位と電気的に接続される。
ンド7aと端子接続部182bとを接続するパターンは、エンコーダ回路および他の端子接続部182aからは絶縁され、エンコーダ回路のシグナルグランドとは絶縁されている。なお、第1貫通孔7は、パターンと電気的に接続されたスルーホールであってもよい。
以上のように、本形態のエンコーダ10は、磁石組立体15と、第1感磁素子171および第2感磁素子172を備える回路基板組13と、エンコーダホルダ14を有する。磁石組立体15は、回転軸2と一体に回転する磁石ホルダ19と、磁石ホルダ19に固定される第1磁石161および第2磁石162と、を有し、第1磁石161は、周方向にN極とS極が1極ずつ着磁され、且つ、第1感磁素子171に対向し、第2磁石162は、N極とS極が周方向に交互に複数着磁され、且つ、第2感磁素子172に対向する。磁石ホルダ19は、径方向に離間した第1磁石161と第2磁石162の間に位置するシールド部193を備えた磁性材からなり、第1磁石161の着磁面161aは、シールド部193の先端面193aよりも凹んだ位置にある。
て、磁石組立体15の位置決めを行うことができる。よって、第2磁石162と第2感磁素子172とのギャップを精度良く管理できるため、角度検出の精度を高めることができる。
(1)上記形態では、回路基板組13が基板60と基板ホルダ50を備えており、第1感磁素子171は基板60に搭載され、第2感磁素子172は基板ホルダ50に固定されてフレキシブル配線基板174によって基板60に接続されているが、回路基板組13は、基板ホルダ50を備えていない構成であってもよい。例えば、第1感磁素子171および第2感磁素子172を基板60に搭載し、エンコーダホルダ14に基板60を当接させて固定する構造を採用してもよい。
Claims (9)
- 回転軸と一体に回転する磁石ホルダと、前記磁石ホルダに固定される第1磁石および第2磁石と、を備える磁石組立体と、
前記第1磁石に対向する第1感磁素子および前記第2磁石に対向する第2感磁素子、ならびに、前記第1感磁素子および前記第2感磁素子の信号が入力されるエンコーダ回路が設けられた基板を備える回路基板組と、
前記回路基板組が載る基準面、および、前記磁石組立体が配置される磁石配置孔を備えたエンコーダホルダと、を有し、
前記第1磁石は、周方向にN極とS極が1極ずつ着磁され、
前記第2磁石は、N極とS極が周方向に交互に複数着磁され、
前記第1磁石と前記第2磁石は、径方向に離間し、
前記磁石ホルダは、前記第1磁石と前記第2磁石の間に位置するシールド部を備えた磁性材からなり、
前記第1磁石の着磁面は、前記シールド部の先端面よりも凹んだ位置にあり、
前記基準面と前記第2磁石の着磁面とが同一面上に位置し、
前記回路基板組は、前記基板に対して前記磁石と同じ側に配置される基板ホルダを備え、前記基板ホルダが前記基準面に当接する当接面を備え、
前記第2感磁素子は、前記磁石と対向するセンサ面を備え、前記センサ面と前記基板ホルダに設けられたセンサ基準面とが同一面上に位置することを特徴とするエンコーダ。 - 前記第2磁石の着磁面は、前記シールド部の先端面と同一面上、もしくは、前記先端面よりも突出した位置にあることを特徴とする請求項1に記載のエンコーダ。
- 前記磁石ホルダは、前記第2磁石に対して前記第2感磁素子とは反対側に位置するヨーク部を備えることを特徴とする請求項2に記載のエンコーダ。
- 前記シールド部は、前記回転軸の軸線方向の高さが径方向の幅より小さいことを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載のエンコーダ。
- 前記シールド部は、前記第1磁石および前記第2磁石と径方向に接していることを特徴とする請求項4に記載のエンコーダ。
- 前記磁石ホルダは、前記回転軸が配置される軸孔と、前記軸孔を囲む部分を貫通する孔を備え、
前記エンコーダホルダは、前記磁石配置孔を囲む部分を径方向に貫通する貫通部を備えることを特徴とする請求項1に記載のエンコーダ。 - 前記エンコーダホルダは、前記磁石配置孔を囲む胴部と、前記胴部の端面から前記回路基板組の側に突出するボス部を備え、前記回路基板組は、前記ボス部にねじ止めされ、
前記基準面は、前記ボス部の先端面であることを特徴とする請求項1に記載のエンコーダ。 - 前記基板ホルダは、前記第2感磁素子が配置される貫通孔を備え、
前記貫通孔は、前記センサ基準面に開口しており、
前記当接面は、前記センサ基準面よりも前記エンコーダホルダの側に突出した位置にあることを特徴とする請求項7に記載のエンコーダ。 - 請求項1から8の何れか一項に記載のエンコーダと、
前記回転軸を備えたモータと、を有することを特徴とするエンコーダ付きモータ。
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