WO1987000620A1 - Motor equipped with pulse encoder - Google Patents

Description

明 細 ノ、'ルスエンコ ーダをそなえたモータ m分 r

本発明はパルスェ ンコ ーダをそなえたモータに関し、 特に 該モ ー タの速度も し く は位置 （回転角） 検出用と してパルス エ ンコ ーダを搭載したモータに関する もので、 ロボッ 卜 の腕 の動きの制御、 工作機械のテ一ブルの送り の制御などのほか ワイ ヤカ ツ ト放電加工装置におけるワイ ャの位置決め用のモ ―タなどに利用される。 背景技術 _ 従来からのこの種のパルスエ ンコ ーダは、 発光ダイ ォー ド などの発光部、 該発光部からの光を受光する P N型フ ォ トダ ィ ォー ド等の受光素子を有する受光素子部、 該発光部から該 受光素子部へ送出される光を透過あるいは遮断する信号バタ ー ンを有する回転符号板および固定符号板、 該固定符号板お よび該受光素子部が固定される固定ス リ ッ ト台、 該固定ス リ ッ ト台が固定される筐体、 および該受光素子部からの出力信 号が接続線を通して入力される信号処理回路 （コ ンパ レータ ドラ イ バ、 T T Lなど） が形成されるプリ ン ト板等により構 成されている。

ところでこの種のパルスエンコ ーダにおいては、 該受光素 子部からの出力信号は高々数 100 m Vのオーダーであるため 該受光素子から該プリ ン ト扳上のア ンプ （例えばコ ンパ レ一 タ） に入るまでの信号は特にノ イ ズに弱く 、 そのためパルス ェンコーダの外部出力信号が正しいものとならず、 それによ つて誤動作を起すことがたびたびあり問題となっていた。 ところでかかるノ ィ ズが受光素子部から出力さる出力信号 に乗り易い主な要因は、 該受光素子部を固定している固定ス リ ッ ト台が金属 （通常は該固定スリ ッ ト台が固定される筐体 と同一の金属） でできており、 したがってモータへの電力供 給回路、 特にチヨ ッ ビングにより制御される回路からの高周 波ノ ィ ズが、 該モータのケース、 該モータケ一スの一端部に 当接され該モータの回転軸を支承する軸受が内部に装着され る筐体を介して該筐体に固定された固定スリ ッ ト台に伝わり、 結局該固定ス リ ッ ト台がノ ィ ズ源となっているこ と.にある。

そこで従来よりかかるノ イ ズを低減させる対策と しては例 えば第 1図に示されるよう に受光素子 82 , 83が設けられる受 光素子部 8から接続線 103 を介してプリ ン ト板 1 0上の信号 処理回路 （コ ンパ レータ 105 、 ドライバ 106 などからなる） に入力される部分 （第 1 図ではコ ンパ レータ 105 の入力回路） にコ ンデンサ 104 を接続し、 該コ ンデンサ 104 によって該受 光素子部 8 からの出力信号に舍まれるノ ィ ズを吸収する手段 が採用されている。

しかしながらかかるコ ンデンサ 104 による と、 該ノ イ ズと 併せて正規の出力信号をも吸収してしまい、 例えばモータが 高速で回転している場合とか回転符号板に形成された信号バ ターン用のスリ ッ トが細かく なつている場合 （つま りパルス 数が多い場合） など、 該出力信号の周波数が高く なるときに は特に該コ ンデンサの影響によって該出力信号のなま りが顕 著となり、 コ ンパレータ出力側の矩形波信号として正しい信 号がえられな く なるおそれがあるという問題点があった。

また固定ス リ ッ ト台自体を金属で構成する代り にこれを铯 緣物で構成したと してもこれを金属で構成した場合とほぼ同 様に、 該絶縁物を通して該高周波ノ イ ズにもとづく 電界が受 光素子部側に形成されてしまい、 この種のノ イ ズ低減対策と して十分な効果がえられないという問題点があつた。

そこでかかる問題点を解決するために、 本出願人は先に、 第 2図および第 3図に示されるよ う に、 発光部 （例えば発光 ダイ ォー ド 101 )、 該発光部からの光を受光する受光素子部 8 - 該発光部から該受光素子部 8 へ送出される光を透過あるいは 遮断する信号パター ンを有する回転符号板 9 および固定符号 板了 2 、 該固定符号板 Ί 2 および該受光素子部 8 が固定され る固定ス リ ッ ト台 7 、 該固定ス リ ッ ト台 7 が固定される筐体 6 1 、 該受光素子部 8 からの出力信号が接続線 103 を通して 入力される信号処理回路が形成されるプリ ン ト板 1 0 をそな えたパルスエ ンコ ーダにおいて、 該固定ス リ ッ ト台 7 は例え ば絶緣スぺーサ 7 1 を介して該筐体 6 1 に電気的に絶緣され た状態で固定され、 該固定ス リ ッ ト台 7 と該受光素子部 8 に 形成されたアー スパター ンとが該受光素子部 8 の固定ねじ 8 2 によ って電気的に接続され、 該受光素子部 8 のアースパ ター ンは接続線 103 によって該ブリ ン ト板 1 0 の 0 端子に 電気的に接続されているパルスエ ンコ ーダを提案した。 （特 願昭 59 - 249757号、 特開昭 61 - 128122号） なお該第 2図および第 3図中、 6 2 はモータシャ フ ト に結 合されるパルスエ ンコーダのシャ フ 卜であって、 該筐体 6 1 内に装着された軸受に支承された該シャ フ ト端部が筐体上面 から突出している状態が示されており、 その上端部 6 3 には 回転符号板 9 が接着固定されている。 また Ί 6 は該固定ス リ "ノ ト台 7を該絶緣スぺーサ 7 1 を介して該筐体 6 1 上に固定 するための止めねじであって、 該固定ス リ ッ ト台 7 と該止め ねじ 7 6 との間には絶緣ブッ シュ 7 5が介在される。 また 102 は該プリ ン ト板 1 0 を該筐体 6 1 に取付けるための取付 ねじである。

かかる構成によれば、 金属製の固定ス リ ッ ト台の電位は零 電位で安定し、 該固定ス リ 'ン ト台は筐体側から伝えられる高 周波ノ ィ ズにもとづく 影響をいわば電気的にシール ドする (筐体側から流入する電気力線を吸収する） 機能を奏する こ とになり、 したがって該固定ス リ ッ ト台に固定された受光素 子部からの出力信号が該高周波ノ ィ ズの影響をう けないよう になるというすぐれた効果を奏し、 主としてサ一ボモータの 回転角、 回転速度などを検出してロボッ 卜の腕の位置、 動き . 又は工作機械のテ一ブルの送り などを読み出すよう にパルス ェ ンコ ーダにおける耐ノ ィ ズ性を十分に強化する こ とができ る。

しかしながら上述したよう なパルスェ ンコ ーダをそなえた モータを例えばワイ ヤカ ツ ト放電加工装置におけるワイ ヤの 位置決めなどに利用するよう な場合には、 該モータへの電力 供耠回路のみならず、 該ワイ ヤに流れる電流に基因する高周 波ノ イ ズをも生ずるよう になり、 このよう にして該高周波ノ ィ ズによる影響が強く 現れる。

したがって上述したパルスェンコ ーダをかかる放電加工装 置の位置決め用と して用いるよう な場合には、 該筐体と該固 定ス リ ッ ト台との間に介在される絶縁スぺーサをかなり厚く しないと該受光素子部側における該高周波ノ イ ズの影響を十 分に低減させる こ とが困難となり、 更にまた該絶縁スぺーサ によって被覆されていない筐体部分 （例えば第 3図に示され る筐体 6 1 の下半部） から受ける該高周波ノ ィ ズの影響も無 視するこ とができな く なって く る。 発明の開示

本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので、 該パルスェ ンコ ーダをそなえるモータの後部ハウ ジ ングを絶 緣物で形成し、 かかる絶緣物製の後部ハウ ジ ング上に該パル スエ ンコ ーダの固定ス リ ッ ト台を直接固定する とともに、 該 固定ス リ ッ ト台を該受光素子部に形成れたアースパタ ー ンお よび接続線を介して該プリ ン ト板の 0 _v 端子に電気的に接铙 し、 更に該プリ ン ト板の 0 端子に電気的に接続されたカバ 一によつて該パルスエ ンコ ーダを覆う という着想にもとづい て、 該受光素子部からの出力信号に含まれるノ イ ズを、 より 一層低減させるよう にしたものである。

上記問題点を解決するために、 本発明においては、 パルス エ ンコ ーダをそなえたモータであって、 該モータの後部ハウ ジングは铯緣物で形成されており、 該パルスエンコーダは、 発光部、 該発光部からの光を受光 する受光素子部、 該発光部から該受光素子部へ送出される光 を透過あるいば遮断する信号パタ一ンを有する回転符号板お よび固定符号板、 該固定符号板および該受光素子部が固定さ れる固定ス リ ッ ト台、 および該受光素子部からの出力信号が 接続線を通して入力される信号処理回路が形成されるプリ ン ト板をそなえていて、 該固定スリ ッ ト台が該モータの後部ハ ウジングに固定されており、

該固定ス リ ッ ト台は該受光素子部に形成されたアースバタ 一ンおよび接続線を介して該プリ ン ト板の O _v 端子に電気的 に接続されており、

更に該プリ ン ト板の 0 _v 端子に電気的に接続された力バ― によって該パルスエ ンコーダが覆われていることを特徴とす るパルスエ ンコーダをそなえたモータが提供される。

上記構成によれば、 該固定ス リ ッ ト台に装着された受光素 子部をモータ側から完全に絶緣する （完全に浮かす） ととも に、 該受光素子部および該受光素子部とプリ ン ト板とを接铙 する接続線を包囲する固定ス リ ッ ト台とカバ—とを、 ともに 該プリ ン ト板の 0 V 端子に接続することによって該受光素子- 部および該接続線の周囲をほぼ完全に零電位の金属体で包囲 し、 これら零電位の金属体によってモータ側から伝えられる 高周波ノ ィ ズの影響をほぼ完全にシール ドすることによって、 受光素子部からの出力信号が受ける該高周波ノ イ ズの影響を より一層低減させることができる。 図面の簡単な説明

第 1図は、 先行技術の 1例としてのパルスエ ンコーダの信 号処理回路を示す図、

第 2図は、 先行技術の他の例としてのこの種パルスヱ ンコ —ダの全体構成を示す図、

第 3図は、 第 2図に示されるパルスエ ンコーダにおいて、 固定符号板から下面をみた平面図、

第 4図は、 本発明にかかるパルスエ ンコーダをそなえたモ 一タの全体構成を示す図、

第 5図は、 第 4図に示されるパルスエ ンコーダをそなえた モ ータ において、 受光素子部とプリ ン ト板とを接続する接続 線を取除いた状態を示す図、 '

第 6図は、 第 4図に示されるパルスエ ンコーダをそなえた モータにおいて、 固定符号板から下面をみた平面図、

第 7図は、 第 4図に示されるパルスエ ンコーダに設けられ る受光素子部の平面図、

第 8図は、 第 7図に示される受光素子部の断面を概略的に 示す図、

第 9図は、 第 4図に示されるパルスエ ンコーダに設けられ る固定ス リ ッ ト台の平面図である。 発明を実施するための最良の形態

以下第 4図乃至第 9図を参照して本発明にかかるパルスェ ンコーダをそなえたモータ の 1実施例について説明する。 第 4図は該パルスェンコーダをそなえたモ一タの全体構成 を示す概略図であり、 第 5図は、 該第 4図において受光素子 部 3からの出力信号をブリ ン ト板 5 上に形成される信号処理 回路 （コ ンパレータ、 ドライ バ、 T T Lなど） に供給するた めの接続線 5 5 を取除いた状態が示されている。

11 , 12 , 13はモータハウジングを構成する後部、 中央部、 および前部ハウ ジングであって該後部ハゥジング 1 1 と前部 ハウ ジ ング 1 3 にはモ ータ シャ フ ト 1 5 を支承する軸受が装 着されており、 中央ハウ ジング 1 2 にはステータが装着され ている。 該モータ シャ フ ト 1 5 の一端は後部ハウ ジ ング 1 1 上面から突出し、 固定ス リ ッ ト台 2 およびその上部中央に設 けられたリ ング状突起部 2 3 (第 9図参照） を貫通し、 その 上端部 1 6 には回転符号板 （回転板の円周に ¾つて所定形状 のス リ ッ トが形成される） 4が接着固定される。

なお該後部ハゥジング 1 1 は铯縁物で形成されており、 例 えばフヱノ ール樹脂、 ベーク ラ イ トなどが用いられる。 2 は 該後部ハウ ジ ング 1 1 上に設けられる固定ス リ ッ ト台であつ て、 その対角線上に設けられた 2個のねじ穴 2 4 にそれぞれ 間隔ボル ト 5 2 をねじ止めする こ とによ って該後部ハウ ジ ン グ 1 1 上に固定される。 なお第 9図は、 該固定ス リ ッ ト台 2 · の平面図を示すもので、 該第 9図に示すよう に、 該固定ス リ ッ ト台 2 の上面には、 その両側に 2個の突出部 2 2 が設けら れるとともに、 その中央には上記リ ング状の突起部 2 3 が設 けられ、 上述したようにモ一タ シャフ ト 1 5 の一端が該リ ン グ状の突起部 2 3 内を貫通するようにされる。

2 1 は、 該固定ス リ ッ 卜台 2 の両側部に設けられた上記突 出部 2 2上に接着固定された固定符号板であり、 3 は該固定 符号扳 2 1 の下方において該固定ス リ ッ ト台 2 の上面に設け られた受光素子部であつて、 その対角線上に設けられた 2個 のねじ穴 32 1 に止めねじ 3 2 をねじ止めする こ とによって該 固定ス リ ッ ト台 2 上に取付けられる。 なお該固定ス リ ッ ト台 2 と該受光素子部 3 との間には例えば金属ヮ ッ シ ャ 3 1 が介 挿される。 -

5 は上記 2個の間隔ボル ト 5 2上に、 それぞれ他の間隔ボ ル ト 5 3 をねじ止めする ことによって、 該間隔ボル ト 5 2 と 5 3 との間に取付けられたプリ ン ト板であって、 該プリ ン ト 扳 5 上には発光ダイ オー ド 5 1 が取付けられており、 更に該 発光ダイ オー ド 5 1 から放射された光が回転符号板 4、 固定 符号板 2 1 を通って受光素子部 3 で受光され、 それによる受 光素子からの出力信号が接続線 · 5 5 を通って該プリ ン ト扳 5 上に形成される信号処理回路 （コ ンパ レータ、 ドラ イ バ、 Τ Τ しなど） に供袷されるよう になっている。

また該モータの後部ハウ ジング 1 1 にはパルスェ ンコ一ダ 部の全体を覆う金属カバ— 1 4が設けられ、 該金属カバ— 1 4 は止めねじ 5 4によって該間隔ボル ト 5 3 に固定される なお 5 6 は該プリ ン ト板上の信号処理回路に外部から接続さ れるケーブルである。

以下、 本発明において該固定ス リ ッ ト台 2 および力バ一 1 4を該プリ ン ト板 5 における電源 0 _ν 端子に接続するため の具体的手段について説明する。 なお第 7図は受光素子部 3 の平面図を拡大して示すものであり、 第 8図はその断面図を 概略的に示している。

該第 7図に示すように、 該受光素子部 3 (受光素子部 3 8 を装着した基板からなる） の表面には導電性被膜によつて構 成されるアースパター ン 3 3 が形成されており、 該ァースパ ター ン 3 3 から隔離して所定数の受光素子 （例えば P N型フ ォ トダイ オー ド） 3 8 が設けられる。 更に該アー スパタ ー ン 3 3 と接続されているアー ス端子 3 7 と、 該アー スパタ ーン 3 3から隔離して設けられ該受光素子 3 8からとり出される 信号配線を接続線 5 5 と接続するための所定数の信号端子 3 6 とが設けられる。 なお中央部に設けられた孔 3 9 には、 上記固定ス リ ッ ト台 2 のリ ング状突起部 2 3 が貫通.する こ と になる。 （第 6図参照） ·

また該受光素子部 3 は、 第 8図に示すよう にその裏面にも アースパター ン 3 5 が形成されており、 該裏面のァ一スパタ — ン 3 5 は例えばスルーホールを介して該表面のア ー スパタ — ン 3 3 と接続される。 また 3 4 ば、 該受光素子 3 8 のそれ ぞれと所定の信号端子 3 6 とを接铳する信号配線のパター ン であって、 このよう に該信号配線パター ン 3 4 は該受光素子 部 3 における中間層として該表裏両面のアー スパター ン 3 3 と 3 5 との間にサ ン ドィ ツチ状に形成される。 すなわち各受 光素子 3 8からとり出される各信号配線はスルーホールを通 つて該中間層において所定のパター ン 3 4 として形成され、 再びスルーホールを通って例えばその表面に形成される各信 号端子 3 6 に導かれる。 このようにして該中間層と して形成 されている信号配線パター ン 3 4 は、 その表裏両面に形成さ れているアースパター ン 33 , 35によってもシール ドされるこ とになる。

かかる受光素子部 3 を金属ヮ フ シャ 3 1 を介して止めねじ 3 2 により固定ス リ ッ ト台 2上に固定すれば、 該固定スリ ッ ト台 2 と該受光素子部裏面のァースパター ン 3 5 とが電気的 に接続され、 したがって該固定ス リ ッ ト台 2 は、 該受光素子 部裏面に形成されたアースパタ ー ン 3 5 更にはスルーホ一 ルなどを通して上記受光素子部 3 のアースパターンと接続さ れたアース端子 3 7 と電気的に接続される。 更に、 該受光素 子部 3 の該アース端子 3 7 と上記プリ ン ト板 5 の電源 0 V 端 子とは接続線 5 5 の 1 つによって電気的に接続されており、 結局これによって該固'定ス リ ッ ト台 2 は該プリ ン ト板 5 の電 源 0 V 端子に接続される。

一方、 パルスエ ンコ ーダ部全体を覆う カバー 1 4 は取付ね じ 5 4 によ って間隔ボル ト 5 3 に固定されており 、 したがつ て該間隔ボル ト 5 3 の端面を、 プ リ ン ト板 5 の表面に形成さ れたアー スパタ ー ン （電源 0 _v 端子と接镜される） に当接さ せる こ とによ って、 該カバー 1 4 も該プリ ン ト板 5 の電源 0 V 端子に接続される。

このようにして該受光素子部 3 をモータ側から完全に絶緣 する とともに、 該受光素子部および該受光素子部とプリ ン ト 板とを接続する接続線を包囲する固定ス リ ッ ト台とカバ—と を、 ともにプリ ン ト板上の電源 0 V 端子に接続するこ とによ つて該受光素子部および該接続線の周囲をほぼ完全に零電位 の金属体でシール ドし、 それによつて該受光素子部からの出 力信号が受ける高周波ノ ィ ズの影響をほぼ完全に除去する こ とができる。

更に上記実施例においては該受光素子部自体もその表裏両 面にアースパター ンが形成され、 受光素子からとり出される 信号配線は該表裏両面のアースパタ ー ン挟まれてサ ン ドィ ッ チ状に配置されているため、 該信号配線部は一層確実に外部 力、らシーノレ ドされる ことになる。 - なお、 上記実施例においては、 モータ シャ フ ト の端部も、 固定ス リ ッ ト台 2 の中央に設けられたリ ング状の突起部 2 3 で包囲されており 、 したがって該モータ シャ フ ト の端部が後 部ハウジング 1 1 の上面から突出していることによる影響も 殆んど無視しう る。

本発明によれば、 受光素子部および該受光素子部とプリ ン ト板とを接続する接続線の周囲をほぼ完全に零電位の金属体 で包囲し、 モータ側から伝えられる高周波ノ イ ズの影響をほ ぼ完全にシール ドするこ とができるため、 受光素子部からの 出力信号が受ける該高周波ノ ィ ズの影響をほぼ完全に除去す ることができる。

したがって例えば上述したワ イ ヤ力 ッ ト放電加工装置にお けるワイ ャの位置決め甩のモータなどに適用した場合にも該 高周波ノ ィ ズに基因するパルスェ ンコ ーダの誤動作を起すお それを全く な く すこ とができる。

ちなみに本発明によれば、 ノ、'ルスエ ンコ ーダの耐ノ ィ ズレ ベルが顕著に上昇し、 かかる耐ノ ィ ズ対策を全く講じていな かった従来形においては、 そのノ イ ズレベル （通常モータケ ース とプリ ン ト板 O v 端子との間で測定される） が 1 0 V程 度で誤動作していたエ ンコーダのノ ィ ズレベルを約 400 V程 度にまで上昇させることができた。

Claims

請求 の 範 囲

1. パルスエ ンコーダをそなえたモータであって該モータ の後部ハウジングは铯縁物で形成されており、

該パルスエ ンコ ーダは、 発光部、 該発光部からの光を受光 する受光素子部、 該発光部から該発光素子部へ送出される光 を透過あるいは遮断する信号パター ンを有する回転符号板お よび Ml定符号板、 該固定符号板および該受光素子部が固定さ れる固定ス リ ッ ト台、 および該受光素子部からの出力信号が 接続線を通して入力される信号処理回路が形成されるプリ ン ト扳をそなえていて、 該固定ス リ ッ ト台が該モ一タの後部ハ ウジングに固定されており、

該固定ス リ ッ ト台は該受光素子部に形成されたアースバタ

— ンおよび接続線を介して該プリ ン ト板の 0 端子に電気的 に接繞されており、

更に該プリ ン ト板の 0 _v 端子に電気的に接続された力バ一 によって該パルスエ ンコ ーダが覆われている ことを特徴とす' るノヽ'ルスエンコ ーダをそなえたモータ。

2. 該力バ一は、 該カバーと該プリ ン ト板との間に設けら れた間隔ボル トを介して該プリ ン ト扳の 0 端子に電気的に 接続されている、 請求の範囲第 1 項記載のパルスェ ンコ ーダ をそなえたモータ。 '

3. 該受光素子部はその表裏両面にァ一スパタ一ンが形成 されるとともに、 該アースパター ンに挾まれた中間層に信号 線の配線パターンが形成されている、 請求の範囲第 1項記載 のバルスェ ンコーダをそなえたモータ