JPH02151251A - ロータリエンコーダ内蔵型モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ０発明の目的 （１）産業上の利用分野 本発明は、例えば分光光度計などの光学機械における光
学素子を秒角単位で微小回転駆動させる場合に使用され
るモータに関し、特に、回転軸の回転量検出手段を備え
たモータに関する。

（２）従来の技術 −ｉに分光光度計などの光学機械において回折格子、プ
リズム、反射鏡等の光学素子は秒角単位（１０〜０．５
秒）の精度で４０〜６０度回転させる必要がある。その
光学素子の微小回転駆動は通常はモータにより行われる
が、モータと光学素子との連結機構として第１１図に示
すようにモータＯ１を用いて回折格子等の光学素子０２
に微小回転を行わせるに際し、サインバー機構０３を介
して行うサインバ一方式、第１２図に示すようにパルス
モータ等のモータ０１と減速機０４を組み合わせた方式
及び第１３図に示すようにマイクロステップ駆動される
パルスモータ０１の回転を特殊なベルト等を用いた減速
機構０５を介して駆動する方式等が使用されている。

第１１図に示したサインバ一方式は、大型で精密な機械
加工部品が多く高価であり、また調整が複雑で高価格化
の原因となるとともに、作動速度が遅く分光に時間を要
するなどの欠点があった。

また、第１２図に示したモータ０１と減速機構０４を組
み合わせた方式は、回転角度を大きくとれる反面、減速
機構０４のバックラッシュのため精度が低く、また減速
比を大きくしなければ精度が出すそのために作動速度が
遅くなり分光に時間を要する欠点があった。

この欠点を解消するために、減速比を幾分小さくし、マ
イクロステンプ駆動されるパルスモータで駆動する方式
も考えられるが減速機の歯車の歯形に起因する微小な不
等角速度運動のため分光精度の低下を招いていた。

また第１３図に示すようなモータ０１の回転を、特殊な
ヘルドａ速機構０５を介して駆動する方式は、安価な反
面、温度膨脂に起因するベルトの長さの変動により精度
が低下し易いという問題点があった。また、この第１３
図に示すものは、構造上減速比を大きくとれないため一
般にマイクロステップ駆動されるパルスモータが使用さ
れるが、このマイクロステップ駆動時の励磁電流の０点
付近の反転時に正確なマイクロステップ駆動ができず例
えば公称１００分割のモータでも実質３０〜５０分割で
しか使用できない欠点があった。

ところで、モータにロータリエンコーダを連結し回転角
をコード化された（３号として取り出して回転角の検出
、制御を正確に行うことが従来より一般的に行われてい
る。

そして、−船釣にモータにロータリエンコーダを連結す
る際構造上いくつかのものが考えられている。

第１４図はモータ０１とロータリエンコーダ０６とをカ
ップリング０７で連結した通常の形のものであり、カッ
プリング０７としては金属ベローズ形や精密ダイヤフラ
ム形が用いられるがヘアリングの摩擦とカップリングの
剛性に起因する微小な精度の低下があった。

第１５図はモータ３２にロータリエンコーダ３６を固定
したものであり、両者の軸芯間のずれを避けるこ・とが
できる。

第１６図は特開昭６２−２９０３３４号公報に記載され
ているもので、固定子０８に発光部および受光部を有す
るエンコーダセンサ部０９が設けられるとともに磁石の
回転子０１０にパターン仮０１１が設けられたものであ
り、また第１７図は特開昭５８−２２５７０号公報に記
載されたもので、巻線の回転子０１２の外側表面に反射
パターン０１３が設けられるとともにその反射パターン
０１３に対向する位置に発光部および受光部を有するエ
ンコーダセンサ部０１４が設けられたものである。

（３）発明が解決しようとする課題 前述のモータとロータリエンコーダの連結構造において
は、いずれも小型化、構造の簡易化、祖み立ての容易さ
に問題があった。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたもので、光学素
子等の微小回転駆動装置として使用されるモータに対す
るロータリエンコーダの組み込み構造を工夫し、構造を
簡易化して組み立てを容易にするとともに全体的に薄型
化を可能にすることを課題とする。

Ｂ１発明の構成 （１）課題を解決するための手段 前記課題を解決するために、本発明のロータリエンコー
ダ内蔵型モータは、印刷巻線パターンを有する円板状の
巻線回転子とこの巻線回転子よりも大きな半径を有する
とともに巻線回転子の半径よりも大きな半径部分に回転
量検出用のパターンを形成されたロータリエンコーダ円
板とを互いに隣接させた状態でモータ回転軸に固定し、
前記円板状の巻線回転子の板面に対向して磁力線発生用
のステータを配設し、前記ロータリエンコーダ円板の前
記パターンに対向する位置にエンコーダセンサ部を配設
したことを特徴とする。

（２）作　用 前述の構成を備えた本発明によるロータリエンコーダ内
蔵型モータは、円板状の回転子とロータリエンコーダ円
板とを隣接させた状態で回転軸に固定したので、組み立
てが容易である。また、モータ全体の軸方向の厚さは、
ロータリエンコーダ円板を組み込まない場合に比べて同
円板の厚さ分が増加するが、その厚さの増加分はきわめ
てわずかである。

（３）実施例 以下、図面にもとすいて本発明によるロータリエンコー
ダ内蔵型モータの第１実施例を説明する。

第１図は同第１実施例であるロータリエンコーダ内蔵型
直流モータＭとその回転軸に分光分析装置の光学素子を
装着したものの正断面図、第２図は第１図の矢視■から
見た図、第３図は同実施例の直流モータの巻線回転子の
表面の平面図、第４図は同巻線回転子の裏面の平面図、
第５図は同実施例のロータリエンコーダ円板の平面図、
第６図は同第１実施例のロータリエンコーダ内蔵型直流
モータを用いた分光分析装置の一例を示す図、である。

第１．２図において、周囲に固定用の複数の螺子孔１ａ
を形成されたベースｌは平面図で円形をしており、その
中央部には下側軸受２が支持されている。前記ベースｌ
の上面は、中央部に上側軸受３を支持する円板状頂壁４
ａおよびその外周部の円筒状側壁４ｂを備えた磁性体の
ケーシング４によって被覆されている。

前記下側軸受２および上側軸受３によって回転柚５が支
持されており、この回転軸５の中央部には大径のロータ
支持部５ａが形成されている。このロータ支持部５ａに
は円板状の巻線回転子６および、それより半径が大きな
ロータリエンコーダ円板７が隣接して固定されている。

前記円板状の巻線回転子６は、その表面および裏面に第
３図および第４図に示すような導体パターンを有するプ
リント板により構成されている。

第３．４図に示すように巻線回転子６の左側部分６Ｌお
よび右側部分６．には半径方向に延びる配線部分が印刷
配線されており、この巻線回転子６において、電流はそ
の表面ではプラス端子６ａからスルーホール端子６ｂに
流れ、裏面ではスルーホール端子６ｂからマイナス端子
６Ｃに流れる。

したがって、前記巻線回転子６の半径方向に延びる配線
部分のうちの、左側部分６Ｌでは内側から外側へ電流ｉ
が流れ、右側部分６Ｒでは外側から内側へ電流ｉが流れ
る。

第１．２図において前記ベースｌおよびケーシング４に
は、モータＭのステータを構成する第２図で弓型の磁石
９ａ、９ｂおよびｌＯａ、１０ｂがそれぞれ互いに上下
４ご対向する位置に支持されている。これらの互いに対
向して配置された磁石９ａ、１０ａおよび９ｂ、１０ｂ
間に挟まれた状態で前記巻線回転子６およびロータリエ
ンコーダ円板７が配置されている。そして、磁石９ａ、
１０ａは、それらの間に前記巻線回転子６の左側部分６
Ｌを挟む位置に配置され、その磁力線ＨＡの向きは第１
図に示すように下から上向きであり、また、磁石９ｂ、
１０ｂは、それらの間に前記巻線回転子６の右側部分６
ＲＪを挟む位置に配置され、その磁力線Ｈ８の向きは第
１図に示すように上から下向きである。

また、前記ロータリエンコーダ円板７はガラス板により
構成されており、前記巻線回転子６よりも半径の大きな
部分すなわち外周部にパターン７ａ（第５図参照）が形
成されている。このパターン７ａは、たとえば全周（３
６０”）を２１６００程度に分割するパターンであり、
そのパターン７ａは約６０°〜９０°のｉｎ囲（使用時
に実際に肩転噛５を回転させる範囲）だけ設けられてい
る。

前記ヘースＩには、発光部１１ａおよび受光部１１ｂを
有するエンコーダセンサ部ＩＩが螺子により固定支持さ
れている。そして、前記発光部１１ａおよび受光部１１
ｂは、前記ロータリエンコーダ円板７のパターン７ａを
形成された外周部分を挟む位置に配置されている。前記
ロータリエンコーダ円板７およびエンコーダセンサ部１
１からロータリエンコーダＲが構成されている。

そして、前記回転軸５の上端にはホルダ１２が固定され
ており、ホルダ１２にはたとえばグレーティングミラー
のような光学素子１３が支持されている。

また、第１図に示すように、複数の外部との接続コード
１．の中の２本！＋および１２はケーシング４の開口を
貫通して、回転軸５の周囲を余裕を持って巻回されてか
ら回転軸の接続端子Ｔ、、Ｔ（Ｔ、のみ図示）にハンダ
付けされている。そしてその接続端子Ｔｒ、Ｔｔは前記
巻線回転子６のプラス端子６ａおよびマイナス端子６ｂ
と接続されている。前述のように巻線回転子６への給電
をブラシおよびスリップリングを用いずに行うと、回転
軸５の摩擦抵抗力が減少して直流モータＭの回転制御を
より高積度で行うことが可能となる。

また、他の複数の接続コード２．はエンコーダセンサ部
１１に接続されている。

次に、第６図により、前記ロータリエンコーダ内蔵型直
流モータＭを使用した分光分析装置の一例について説明
する。この分光分析装置では直流モータＭをダイレクト
制御方式で駆動している。

モータドライバ２１は、人力信号ｅ、に比例した出力電
圧ｅ、を出力する。この出力電圧ｅ、により直流モータ
Ｍは駆動される。そして、その直流モータＭの回転軸５
の回転角速度（すなわち、巻線回転子６およびロータリ
エンコーダ円板７の回転角速度）は前記入力信号ｅ、に
ほぼ比例する。

このときの、前記光学素子１３の角度位置はロータリエ
ンコーダＲおよびパルスカウンタ２２で読み取られコン
ピュータ２３に入力される。

このとき、分光分析装置の発光及び受光装置２４から出
射して前記光学素子１３から反射した光は発光及び受光
装置２４で検出され、コンピュータ２３に入力されてい
る。

このように、コンピュータ２３には光学素子１２の角度
位置信号（パルスカウンタ２２の出力信号）と、その角
度位置における光学素子Ｉ３からの反射光量が同時にコ
ンピュータ２３に入力されており、前記角度位置信号は
そのときコンピュータ２３に入力されている光学素子１
３からの反射光の波長を表している。

したがって、発光及び受光装置２４が当方する光の分光
スペクトルをコンピュータ２３が出力する。

次に、第７図により、前記ロータリエンコーダ内蔵型直
流モータＭを使用した分光分析装置の他の一例について
説明する。この分光分析装置では直流モータＭをデジタ
ルフィードバック制御方式で駆動している。なお、この
第７図において前記第６図と同一機能の構成要素には同
一の符号を付して重複する説明は省略する。

制御回路２５には、所望回転角度に対応するデジタルパ
ルス数Ｎ、とパルスカウンタ２２で読み取ったパルス数
Ｎｊ　（すなわち、光学素子１２の角度位置）が入力さ
れる。そして、制御回路２５はＮ！　　ＮＪに比例する
アナログ信号ｅ！をモータドライバ２１に出力する。モ
ータドライバ２１は、入力信号ｅ、に比例した出力電圧
ｅ、を出力する。この出力電圧ｅ、により直流モータＭ
は駆動される。そして、その直流モータＭの回転軸５の
角度位置すなわち前記光学素子１３の角度位置はロータ
リエンコーダＲおよびパルスカウンタ２２で読み取られ
コンピュータ２３に入力されるとともに前述の制御回路
２５にフィードバック信号ＮＪとしてフィードバックさ
れる。したがって、直流モータＭは入力信号Ｎ、に対応
した角度位置で停止する。

この第７図に示した分光分析装置の実施例も、前記第６
図に示した分光分析装置と同様にして、発光及び受光装
置２４が出力する光の分光スペクトルをコンピュータ２
３が出力する。

次に、第８図および第９，１０図により本発明のロータ
リエンコーダ内蔵型直流モータＭの第２実施例を説明す
る。なお、この第８図および第９゜１０図において、前
記第１図および第３．４図と同一機能を有する構成要素
には同一の符号を付して重複する詳細な説明は省略する
。

第８図において、ケーシング４は（■件部材から構成さ
れており、このケーシング４には、回転軸５が貫通する
貫通孔４Ｃが設けられている。また、ケーシング４には
、ベースｌに支持された磁石９ａおよび９ｂに対向する
位置に磁力線強化用の突出部４ｄおよび４ｅが形成され
ている。

また、ケーシング４上面には上側軸受支持部材１４が支
持されており、この上側軸受支持部材１４に支持された
上側ピボット軸受３と前記ベース１に支持された下側ピ
ボット軸受２とによって回・転油５が回転自在に支持さ
れている。

第９．１０図に示した円板状の巻線回転子６は、その表
面および裏面に第９図および第１０図に示すような導体
パターンを有するプリント板により構成されている。こ
の巻線回転子６において、電流はその表面ではプラス端
子６ａからスルーホール・端子６ｂ、６ｂに流れ、裏面
ではスルーホール端子６ｂ、６ｂからマイナス端子６Ｃ
に流れる。

したがって、第９，１０図において巻線回転子６の左側
部分６Ｌおよび右側部分６６に半径方向に延びる導体部
分が形成されているうちの、左側部分６Ｌでは内側から
外側へ電流ｉが流れ、右側部分６Ｒでは外側から内側へ
電流ｉが流れる。

前述の第８〜１０図で示したロータリエンコーダ内蔵型
直流モータＭの第２実施例も、前記第１〜５図で示した
第１実施例と同様に、前記第６図または第７図に示した
分光分析装置に使用される。

以上、本発明によるロータリエンコーダ内蔵型モータの
実施例を詳述したが、本発明は、前述の実施例に限定さ
れるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明
を逸脱することなく、種々の設計変更を行うことが可能
である。

たとえば、ロータリエンコーダ円板７上のパターン７ａ
は、インクリメンタル式またはアブソリュート式のいず
れをも採用することができ、また、巻線回転子６の導電
パターンも回転力の発生可能な種々のパターンまたは巻
線方法を採用することができる。さらに、ブラシおよび
スリンプリングを用いて適当な巻線パターンを有する巻
線回転子６へ給電することによりモータを連続回転させ
ることも可能となる。

Ｃ９発明の効果 前述の本発明のロータリエンコーダ内蔵型直流モータＭ
によれば、円板状の回転子とロータリエンコーダ円板と
を隣接させた状態で回転軸に固定したので、組み立てが
容易である。また、モータ全体の軸方向の厚さは、ロー
タリエンコーダ円板を組み込まない場合に比べて同円板
の厚さ分が増加するが、その厚さの増加分はきわめてわ
ずかである。

したがって、薄型で組み立ての容易なロータリエンコー
ダ内蔵型モータを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるロータリエンコーダ内蔵型モータ
の第１実施例の回転軸に光学素子を装着したものの正断
面図、第２回はその平面図で第１−図の矢視■から見た
図、第３図は同実施例の巻線回転子６の表面図、第４図
はその裏面図、第５図は同実施例のロータリエンコーダ
円板の平面図、第６図は前記第１実施例のロータリエン
コーダ内蔵型直流モータを用いた分光分析装置の一例を
示す図、第７図は同第１実施例のロータリエンコーダ内
蔵型モータを用いた分光分析装置の他の一例を示す図、
第８図は本発明によるロータリエンコーダ内蔵型モータ
の第２実施例の回転軸に光学素子を装着したものの正断
面図、第９図は同第２実施例の巻線回転子の表面図、第
１０図はその表面図、第１１〜１３図は従来の光学素子
の回転駆動装置の説明図、第１．１〜１７図は従来のモ
ータとロータリエンコーダとの連結構造の説明図、であ
る。 ４ｄ、４ｅ、９ａ、９ｂ　　ｌｏａ　　ＬＯｂ−１テー
タ、５・・・回転軸、６・・・巻線回転子、７・・・ロ
ータリエンコーダ円板、７ａ・・・パターン〜１・・・
モータ 第１図 持許出’９１人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 印刷巻線パターンを有する円板状の巻線回転子とこの巻
   線回転子よりも大きな半径を有するとともに巻線回転子
   の半径よりも大きな半径部分に回転量検出用のパターン
   を形成されたロータリエンコーダ円板とを互いに隣接さ
   せた状態でモータ回転軸に固定し、前記円板状の巻線回
   転子の板面に対向して磁力線発生用のステータを配設し
   、前記ロータリエンコーダ円板の前記パターンに対向す
   る位置にエンコーダセンサ部を配設したことを特徴とす
   るロータリエンコーダ内蔵型モータ。