WO2020110901A1 - アブソリュートエンコーダ - Google Patents

Abstract

アブソリュートエンコーダは、主軸の回転に従って回転する第１駆動歯車（ウォームギア部１ｄ）と、前記第１駆動歯車にかみ合う第１従動歯車（ウォームホイール部２ａ）と、前記第１従動歯車と同軸上に設けられ、前記第１従動歯車の回転に従って回転する第２駆動歯車（ウォームギア部２ｂ）と、平面視で前記第１従動歯車及び前記第２駆動歯車に対して前記第１駆動歯車とは反対側に設けられ、前記第２駆動歯車にかみ合う第２従動歯車と、前記第２従動歯車の回転に従って回転する回転体の回転角を検知する角度センサとを備える。

Description

アブソリュートエンコーダ

　本発明は、アブソリュートエンコーダに関する。

　従来より、各種の制御機械装置において、可動要素の位置や角度を検出するために用いられるロータリーエンコーダが知られている。このようなエンコーダには、相対的な位置又は角度を検出するインクリメンタル型のエンコーダと、絶対的な位置又は角度を検出するアブソリュート型のエンコーダとが存在する。例えば特許文献１には、自動制御装置、ロボット装置などの装置に設けられる運動制御用の回転軸の回転量、又は当該装置に設けられるバルブの開閉に用いる動力伝達用の回転軸の回転量を、絶対量としてデジタル的に計測するためのアブソリュート型のロータリーエンコーダが記載されている。

日本国実開平４－９６０１９号公報

　特許文献１に記載のアブソリュートエンコーダは、回転ディスク、スリット、投光素子、受光素子などの部品をシャフトの軸方向（高さ方向）に積み上げて構成される。このように、特許文献１に記載のアブソリュートエンコーダでは、複数の部品のそれぞれの軸方向寸法が、軸方向に積み重ねられているため、アブソリュートエンコーダの軸方向の寸法が大きくなり、軸方向の寸法を小さくすること、すなわちアブソリュートエンコーダの薄型化が難しいという問題がある。アブソリュートエンコーダを薄型化するために、上記の複数の部品のそれぞれを薄く形成することも考えられるが、複数の部品のそれぞれが薄くなると、部品の強度が低下し、部品が振動や衝撃を受けた際に破損しやすくなるおそれがある。

　また、アブソリュートエンコーダの軸方向の寸法を小さくすると共に、アブソリュートエンコーダの軸方向と直交する方向の寸法を小さくする場合、軸方向の寸法が小さくなる場合と同様に、部品の強度低下などの問題が生じうる。このため、特許文献１に記載の技術では、アブソリュートエンコーダの軸方向の寸法を小さくすると共に、軸方向と直交する方向へのアブソリュートエンコーダの寸法を小さくことが困難である。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型化に好適なアブソリュートエンコーダを提供することを目的とする。

　本発明の実施の形態のアブソリュートエンコーダは、主軸の回転に従って回転する第１駆動歯車と、前記第１駆動歯車にかみ合う第１従動歯車と、前記第１従動歯車と同軸上に設けられ、前記第１従動歯車の回転に従って回転する第２駆動歯車とを備える。アブソリュートエンコーダは、平面視で前記第１従動歯車及び前記第２駆動歯車に対して前記第１駆動歯車とは反対側に設けられ、前記第２駆動歯車にかみ合う第２従動歯車を備える。アブソリュートエンコーダは、前記第２従動歯車の回転に従って回転する回転体の回転角を検知する角度センサを備える。

　本発明に係るアブソリュートエンコーダは、小型化できる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態のアブソリュートエンコーダ１００がモータ２００に取り付けられた状態を示す斜視図 図１に示されるアブソリュートエンコーダ１００からケース１５及び取付ねじ１６が取り外された状態を示す斜視図 図２に示されるアブソリュートエンコーダ１００から基板２０及び基板取付ねじ１３が取り外された状態を示す斜視図 図３に示されるアブソリュートエンコーダ１００がモータ２００に取り付けられた状態の斜視図からモータ２００及びねじ１４が取り外された状態を示す斜視図 図４に示されるメインベース１０、中間ギア２などを平面視した状態を示す図 図５に示されるアブソリュートエンコーダ１００を、中間ギア２の中心を通り、かつ、Ｘ－Ｙ平面に平行な面で切断した断面図 図６に示されるベアリング３が中間ギア２から外された状態を示す拡大部分断面図 図５に示される主軸ギア１の中心を通り、中間ギア２の中心線に垂直な平面で図２に示すアブソリュートエンコーダ１００を切断した断面図。ただし、基板２０と磁気センサ４０は断面にしていない。 図６に示される副軸ギア５の中心を通り、中間ギア２の中心線に垂直な平面で図２に示すアブソリュートエンコーダ１００を切断した断面図。ただし、基板２０と磁気センサ５０は断面にしていない。 図３に示される複数の部品の内、中間ギア２が除かれた状態を示す斜視図 図１０に示される壁部７０からねじ１２が取り外された状態と、ねじ１２が取り外された後の板バネ１１の状態と、板バネ１１に向き合う板バネ取付面１０ｅが設けられた壁部７０とを示す斜視図。ただし、モータ２００と主軸ギア１は表示していない。 図５に示される基板位置決めピン１０ｇの中心と、基板位置決めピン１０ｊの中心とを通り、Ｚ軸方向に平行な面で図２に示すアブソリュートエンコーダ１００を切断した断面図。ただし、磁気センサ４０は断面にしていない。 図２に示される基板２０を下面２０－１側から見た図 図１の状態からモータ２００を取り除き、メインベース１０の下面１０－２側から見た図 図１に示されるケース１５の斜視図 図３に示される基板位置決めピン１０ｇの中心と、基板位置決めピン１０ｊの中心とを通る、Ｚ軸方向に平行な面で図１に示されるアブソリュートエンコーダ１００を切断した断面図。ただし、モータ２００と主軸ギア１は断面にしていない。 図９に示される永久磁石８、マグネットホルダ６、副軸ギア５及びベアリング７の分解斜視図 図８に示される永久磁石９、主軸ギア１及びモータ軸２０１の分解斜視図 主軸ギア１に設けられた永久磁石９で発生した磁束の波形（Ａ）と、副軸ギア５に設けられた永久磁石８で発生した磁束の波形（Ｂ）と、永久磁石８の一部の磁束が漏れ磁束として永久磁石９の磁束に重畳した場合の磁気干渉波形（Ｃ）との概念を表した図 副軸ギア５に設けられた永久磁石８で発生した磁束の波形（Ａ）と、主軸ギア１に設けられた永久磁石９で発生した磁束の波形（Ｂ）と、永久磁石９の一部の磁束が漏れ磁束として永久磁石８の磁束に重畳した場合の磁気干渉波形（Ｃ）との概念を表した図 マイコン２１の機能構成を示す図

　以下に、本発明の実施の形態に係るアブソリュートエンコーダを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。なお、図面において歯部形状は省略している。

　＜実施の形態＞
　図１は、本発明の実施の形態のアブソリュートエンコーダ１００がモータ２００に取り付けられた状態を示す斜視図である。図１では、アブソリュートエンコーダ１００のケース１５の内側に設けられる部品が透過的に示される。また、図１では、ＸＹＺ座標系において、Ｚ軸正方向を上方向とし、Ｚ軸負方向を下方向として説明するが、Ｚ軸正方向及びＺ軸負方向は、普遍的な上下方向を意味するものではない。Ｚ軸方向は、後述する主軸が伸びる方向に等しい。Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向に直交する方向の内、例えば、後述する基板位置決めピン１０ｊ及び柱１０ｍの配列方向に等しい。Ｙ軸方向は、Ｚ軸方向及びＸ軸方向の双方に直交する方向に等しい。これらの各軸の方向の表記及び定義は、図１以降の各図においても同様である。なお、本実施の形態では、Ｚ軸に向かってアブソリュートエンコーダ１００を見ることを、平面視と称する。

　図２は、図１に示されるアブソリュートエンコーダ１００からケース１５及び取付ねじ１６が取り外された状態を示す斜視図である。図２では、基板２０の下面２０－１に設けられる複数の部品が透過的に示される。図３は、図２に示されるアブソリュートエンコーダ１００から基板２０及び基板取付ねじ１３が取り外された状態を示す斜視図である。図４は、図３に示されるアブソリュートエンコーダ１００がモータ２００に取り付けられた状態の斜視図からモータ２００及びねじ１４が取り外された状態を示す斜視図である。図５は、図４に示されるメインベース１０、中間ギア２などを平面視した状態を示す図である。図５には、アブソリュートエンコーダ１００が備える複数の部品の内、主要な部品の配置が示される。図６は、図５に示されるアブソリュートエンコーダ１００を、中間ギア２の中心を通り、かつ、Ｘ－Ｙ平面に平行な面で切断した断面図である。

　図７は、図６に示されるベアリング３が中間ギア２から外された状態を示す拡大部分断面図である。図７では、ベアリング３と中間ギア２に形成される圧入部２ｄとの配置関係を分かり易くするため、ベアリング３が、中間ギア２の圧入部２ｄから離れている。また図７では、ベアリング３とメインベース１０の基部６０に設けられる壁部８０との配置関係を分かり易くするため、ベアリング３が、壁部８０から離れている。

　図８は、図５に示される主軸ギア１の中心を通り、中間ギア２の中心線に垂直な平面で図２に示すアブソリュートエンコーダ１００を切断した断面図である。ただし、基板２０と磁気センサ４０は断面にしていない。図８には、主軸ギア１への永久磁石９の取り付け状態と、モータ軸２０１への主軸ギア１の取り付け状態とが示される。また図８には、主軸ギア１のウォームギア部１ｄと中間ギア２のウォームホイール部２ａとがかみ合っている状態が示される。図８によれば、主軸ギア１に設けられた永久磁石９の上面９ａが、磁気センサ４０からＺ軸方向に一定距離離れた位置に存在していることが分かる。

　図９は、図６に示される副軸ギア５の中心を通り、中間ギア２の中心線に垂直な平面で図２に示すアブソリュートエンコーダ１００を切断した断面図である。ただし、基板２０と磁気センサ５０は断面にしていない。図９には、ウォームホイール部５ａとウォームギア部２ｂとがかみ合っている状態が示される。また図９には、マグネットホルダ６の軸部６ｂが２つのベアリング７で保持された状態と、マグネットホルダ６への永久磁石８の保持状態とが示される。また図９には、マグネットホルダ６に設けられるヘッド６ｃの径方向外側の表面が、ウォームギア部２ｂの歯先円から離れている状態が示される。また図９によれば、マグネットホルダ６に設けられた永久磁石８の表面８ａが、磁気センサ５０からＺ軸方向に一定距離離れた位置に存在していることが分かる。また図９には、メインベース１０のベアリングホルダー部１０ｄの断面形状が示される。

　図１０は、図３に示される複数の部品の内、中間ギア２が除かれた状態を示す斜視図である。図１１は、図１０に示される壁部７０からねじ１２が取り外された状態と、ねじ１２が取り外された後の板バネ１１の状態と、板バネ１１に向き合う板バネ取付面１０ｅが設けられた壁部７０とを示す斜視図である。ただし、モータ２００と主軸ギア１は表示していない。

　図１２は、図５に示される基板位置決めピン１０ｇの中心と、基板位置決めピン１０ｊの中心とを通り、Ｚ軸方向に平行な面で図２に示すアブソリュートエンコーダ１００を切断した断面図である。ただし、磁気センサ４０は断面にしていない。

　図１３は、図２に示される基板２０を下面２０－１側から見た図である。図１４は、図１の状態からモータ２００を取り除き、メインベース１０の下面１０－２側から見た図である。メインベース１０の下面１０－２は、図１１に示されるメインベース１０の上面側とは反対側の面である。メインベース１０の下面１０－２は、モータ２００と向き合う面でもある。図１５は、図１に示されるケース１５の斜視図である。

　図１６は、図３に示される基板位置決めピン１０ｇの中心と、基板位置決めピン１０ｊの中心とを通る、Ｚ軸方向に平行な面で図１に示されるアブソリュートエンコーダ１００を切断した断面図である。ただし、モータ２００と主軸ギア１、及び磁気センサ４０は断面にしていない。図１６では、ケース１５に設けられたツメ１５ａが、メインベース１０に設けられた凹部１０ａａに掛け合わされた状態と、ケース１５に設けられたツメ１５ｂが、メインベース１０に設けられた凹部１０ａｂに掛け合わされた状態とが示される。図１７は、図９に示される永久磁石８、マグネットホルダ６、副軸ギア５及びベアリング７の分解斜視図である。図１８は、図８に示される永久磁石９、主軸ギア１及びモータ軸２０１の分解斜視図である。

　以下では、図１から図１８を参照してアブソリュートエンコーダ１００の構成について詳細に説明する。アブソリュートエンコーダ１００は、主軸ギア１、中間ギア２、ベアリング３、軸４、副軸ギア５、マグネットホルダ６、ベアリング７、永久磁石８、永久磁石９、メインベース１０、板バネ１１、ねじ１２、基板取付ねじ１３、及びねじ１４、ケース１５、取付ねじ１６、基板２０、マイコン２１、双方向性ドライバ２２、ラインドライバ２３、コネクタ２４、磁気センサ４０、及び磁気センサ５０を備える。

　モータ２００は、例えば、ステッピングモータ、ＤＣブラシレスモータなどである。モータ２００は、例えば、波動歯車装置などの減速機構を介して産業用などのロボットを駆動する駆動源として用いられるものである。モータ２００はモータ軸２０１を備える。図８に示すように、モータ軸２０１の一端は、モータ２００の筐体２０２からＺ軸正方向に突き出ている。図１に示すように、モータ軸２０１の他端は、モータ２００の筐体２０２からＺ軸負方向に突き出ている。

　平面視したモータ２００の外形形状は、例えば、正方形状である。モータ２００の外形を構成する４つの辺のそれぞれの長さは２５ｍｍである。モータ２００の外形を構成する４つの辺の内、第１辺と、第１辺と平行な第２辺とは、互いにＹ軸と平行である。また、４つの辺の内、第１辺に隣接する第３辺と、第３辺と平行な第４辺とは、互いにＸ軸と平行である。また、モータ２００に設けられるアブソリュートエンコーダ１００は、平面視で２５ｍｍ角のモータ２００の外形形状に合わせて、２５ｍｍ角である。

　次に、アブソリュートエンコーダ１００が備える複数の部品のそれぞれについて説明する。

　図８に示すように、主軸ギア１は、モータ軸２０１と同軸に設けられる筒状部材である。主軸ギア１は、筒状の第１筒状部１ａと、第１筒状部１ａと同軸に第１筒状部１ａのＺ軸正方向側に設けられる筒状の第２筒状部１ｂとを備える。また主軸ギア１は、第２筒状部１ｂの径方向内側に設けられる第１筒状部１ａと第２筒状部１ｂをつなぐ連通部１ｃと、第２筒状部１ｂの径方向外側に設けられるウォームギア部１ｄとを備える。このように連通部１ｃを形成することで、連通部１ｃが、モータ軸２０１へ主軸ギア１を圧入する際の空気の逃げ道として機能する。連通部１ｃの内径は、第１筒状部１ａの内径及び第２筒状部１ｂの内径よりも小さい。連通部１ｃのＺ軸負方向の端面である底面１ｅと、第１筒状部１ａの内周面とに囲まれる空間は、主軸ギア１をモータ軸２０１の端部に固定するための圧入部１ｆである。圧入部１ｆは、第１筒状部１ａのＺ軸負方向側の端部からＺ軸正方向側に向かって窪む窪みである。圧入部１ｆには、モータ軸２０１が圧入され、主軸ギア１はモータ軸２０１と一体となって回転する。ウォームギア部１ｄは、主軸ギア１のギア部である。

　連通部１ｃのＺ軸正方向の端面である底面１ｇと、第２筒状部１ｂの内周面とに囲まれる空間は、永久磁石９を固定するための磁石保持部１ｈである。磁石保持部１ｈは、第２筒状部１ｂのＺ軸正方向側の端部からＺ軸負方向側に向かって窪む窪みである。磁石保持部１ｈには、永久磁石９が圧入されている。磁石保持部１ｈに圧入された永久磁石９は、外周面が第２筒状部１ｂの内周面に接し、下面９ｂが底面１ｇに接する。これにより、永久磁石９の軸方向の位置決めがなされると共に、軸方向と直交する方向の位置決めがなされる。永久磁石９の軸方向は、モータ軸２０１の中心軸方向に等しい。

　図４から図６、及び図８に示すように、ウォームギア部１ｄは、螺旋状に形成された歯部により構成され、中間ギア２のウォームホイール部２ａとかみ合う。ウォームホイール部２ａは中間ギア２のギア部である。図８では歯部の形状の図示が省略されている。ウォームギア部１ｄは、例えば、ポリアセタール樹脂で形成されている。ウォームギア部１ｄは、第１駆動歯車の一例である。

　図４から図７などに示すように、中間ギア２は、メインベース１０の上面上で、軸４によって回転自在に支持されている。中間ギア２の中心軸は、Ｘ－Ｙ平面に平行である。また中間ギア２の中心軸は、平面視でＸ軸及びＹ軸のそれぞれとは平行ではない。すなわち、中間ギア２の中心軸方向は、Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれが伸びる方向に対して斜めである。中間ギア２の中心軸方向が、Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれが伸びる方向に対して斜めであることは、中間ギア２の中心軸がメインベース１０の四辺に対して斜めに伸びていることを意味する。図４及び図５に示すように、メインベース１０の四辺は、Ｙ－Ｚ平面に平行な第１辺３０１と、第１辺３０１と平行な第２辺３０２と、Ｘ－Ｚ平面に平行で第１辺３０１に隣接する第３辺３０３と、第３辺３０３と平行な第４辺３０４とにより構成される。第１辺３０１は、メインベース１０のＸ軸正方向側に設けられる辺である。第２辺３０２は、メインベース１０のＸ軸負方向側に設けられる辺である。第３辺３０３は、メインベース１０のＹ軸正方向側に設けられる辺である。第４辺３０４は、メインベース１０のＹ軸負方向側に設けられる辺である。

　アブソリュートエンコーダ１００を平面視した寸法は、一例として２５ｍｍ角のモータ２００の寸法に合わせられている。そのため、Ｘ－Ｙ平面に平行に配置される中間ギア２が、メインベース１０の四辺に対して斜めに伸びるように設けられることによって、水平方向へのアブソリュートエンコーダ１００の寸法を、小さくすることができる。水平方向は、モータ軸２０１の中心軸と直交する方向に等しく、またＸ－Ｙ平面と平行な方向に等しい。

　図３から図７などに示すように、中間ギア２は、ウォームホイール部２ａ、ウォームギア部２ｂ、軸受部２ｃ、圧入部２ｄ、摺動部２ｅ、底面２ｆ、及び貫通孔２ｇを有する。中間ギア２は、中心軸に沿って貫通する貫通孔２ｇの内部に、軸４が挿通される円筒状の部材である。貫通孔２ｇは、中間ギア２の内周面によって囲まれる空間である。中間ギア２は、金属、樹脂などで一体的に成型された部材であり、ここでは一例として、ポリアセタール樹脂で形成されている。

　ウォームホイール部２ａは、主軸ギア１のウォームギア部１ｄがかみ合う歯車である。ウォームホイール部２ａは、第１従動歯車の一例であり、かつ、中間ギア２のギア部である。ウォームホイール部２ａは、図６に矢印で示す中間ギア２の軸方向Ｔｄにおいて中間ギア２の軸方向の中央寄りの箇所に設けられている。またウォームホイール部２ａは、中間ギア２の円筒部の外周部に設けられる複数の歯によって構成される。

　ウォームホイール部２ａの外径は、ウォームギア部１ｄの外径よりも小さい。ウォームホイール部２ａの中心軸は、メインベース１０の上面と平行であるため、ウォームホイール部２ａの外径が小さくなることにより、アブソリュートエンコーダ１００のＺ軸方向（高さ方向）における小型化が可能である。

　ウォームギア部２ｂは、螺旋状に形成された歯部によって構成され、ウォームホイール部２ａと同軸上に隣接して設けられる。またウォームギア部２ｂは、中間ギア２の円筒部の外周部に設けられている。ウォームギア部２ｂが、副軸ギア５に設けられたウォームホイール部５ａとかみ合うことによって、中間ギア２の回転力が副軸ギア５に伝達される。ウォームギア部２ｂは、第２駆動歯車の一例であり、かつ、中間ギア２のギア部である。ウォームホイール部５ａは、副軸ギア５のギア部である。ウォームホイール部５ａの中心線とウォームギア部２ｂの中心線とは、ウォームホイール部５ａの中心線に垂直、かつ、ウォームギア部２ｂの中心線に垂直な方向から見たとき、互いに直交している。

　ウォームギア部２ｂの外径は、アブソリュートエンコーダ１００のＺ軸方向（高さ方向）における小型化を可能にするために、可能な範囲で小さい値に設定されている。

　図６に示すように、軸受部２ｃは、中間ギア２の圧入部２ｄ側とは反対側、すなわち中間ギア２の摺動部２ｅ側において、中間ギア２の径方向内側の内周面に設けられている。軸受部２ｃには軸４が摺動可能に挿通され、中間ギア２は、軸４によって回転自在に支持される。

　圧入部２ｄは、ウォームギア部２ｂの内側において、中間ギア２の端面から中間ギア２の軸方向Ｔｄの中央に向かって窪む窪みであり、貫通孔２ｇに連通している。圧入部２ｄは、貫通孔２ｇの端部の開口径を大きくした部分と解釈することもできる。圧入部２ｄには、ベアリング３の外輪３ａが圧入され、固定されている。

　図４から図６、図１０、図１１などに示すように、中間ギア２の摺動部２ｅは、中間ギア２の一端側、すなわち中間ギア２の軸方向Ｔｄにおけるウォームギア部２ｂ側とは反対側に設けられる。中間ギア２の摺動部２ｅは、板バネ１１の摺動部１１ａに当接する。板バネ１１は、弾性部材の一例であり、例えば金属製である。板バネ１１の摺動部１１ａは、板バネ１１の基部１１ｄから二股状に分かれた２つの分岐体で構成される。板バネ１１の基部１１ｄは、板バネ１１の全体の内、取付部１１ｂと摺動部１１ａとの間に設けられる板状の部材である。

　板バネ１１の摺動部１１ａを構成する２つの分岐体の間には、軸４の直径より大きな隙間が形成されている。そのため、２つの分岐体は軸４を跨ぎ、軸４と接触しないように板バネ１１の取付部１１ｂが、メインベース１０の壁部７２に配設された板バネ取付面１０ｅへ、ねじ１２によって固定される。

　板バネ１１の摺動部１１ａは、中間ギア２が組み付けられた後に中間ギア２の摺動部２ｅと向き合う位置に設けられる。中間ギア２の摺動部２ｅは、板バネ１１の摺動部１１ａに当接し押圧されることによって、軸４の中心軸に沿って、軸４の一端４ａ側から軸４の他端４ｂ側に向かう方向に付勢される。この状態で中間ギア２が回転したとき、中間ギア２の摺動部２ｅは、板バネ１１の摺動部１１ａと当接しながら摺動する。

　中間ギア２の底面２ｆは、圧入部２ｄの隣に位置しており、ベアリング３の外輪３ａの側面３ｃと接する。外輪３ａは、外輪３ａの側面３ｃが底面２ｆに接するまで、圧入部２ｄに圧入される。

　中間ギア２の貫通孔２ｇは、軸受部２ｃから圧入部２ｄに向かって、中間ギア２の中心軸に沿って貫通しており、軸４と同軸上に配置されている。貫通孔２ｇの内径は、軸４の外径よりも大きいため、貫通孔２ｇと軸４の外周面との間には空間が確保されている。

　図６及び図７に示すように、ベアリング３は、外輪３ａ、内輪３ｂ、側面３ｃ、及び側面３ｄを有する。ベアリング３の側面３ｃは、図６に矢印で示す軸４の軸方向Ｔｄにおける外輪３ａの側面であり、ベアリング３の側面３ｄは、当該方向における内輪３ｂの側面である。なお、本発明の実施の形態においては、中間ギア２または軸４の（中心）軸方向についてＴｄと記す。

　ベアリング３の外輪３ａは、圧入部２ｄに圧入されて固定されており、側面３ｃは、底面２ｆに接して固定されている。内輪３ｂの内側には軸４が挿入されている。図６に示すように内輪３ｂの側面３ｄは、メインベース１０の壁部８０の当接面１０ｃに当接している。当接面１０ｃは、中間ギア２の軸方向Ｔｄの位置を規定している。前述のように、中間ギア２は、板バネ１１によって、軸４の一端４ａから軸４の他端４ｂ側に向かう軸方向Ｔｄに付勢されているため、中間ギア２の底面２ｆに接しているベアリング３の外輪３ａの側面３ｃも同方向に付勢されている。これにより、ベアリング３の内輪３ｂも同方向に付勢されて、ベアリング３の内輪３ｂの側面３ｄが壁部８０の当接面１０ｃに当接する。その結果、付勢力が壁部８０の当接面１０ｃに伝えられ、中間ギア２は、軸４の軸方向Ｔｄに安定して支持される。付勢力の詳細については後述する。

　ベアリング３の外輪３ａは、内輪３ｂに対して回転自在に設けられている。このため、中間ギア２は、図６に示される中間ギア２の軸受部２ｃとベアリング３との２箇所で、軸４によって回転自在に支持されている。なお軸４は、例えば、ステンレス鋼で形成される。

　図６に示すように、壁部７０及び壁部８０は、軸４を介して中間ギア２を回転自在に保持する保持部の一例である。壁部８０は、壁部７０と対をなすように、基部６０の上面に一体的に設けられ、基部６０の上面からＺ軸正方向に伸びる。壁部８０は、平面視で、基部６０の上面全体の内、Ｘ軸方向の中央よりも第２辺３０２側、かつ、Ｙ軸方向の中央よりも第３辺３０３側の領域に設けられる。また壁部８０は、当該領域の内、第２辺３０２寄りの位置に設けられると共に、Ｙ軸方向の中央寄りに設けられる。壁部７０、壁部８０及び軸４は、中間ギア２を回転自在に保持する保持部として機能する。軸４は、円柱状の部材であり、一端４ａと他端４ｂを有する。軸４の他端４ｂは、メインベース１０の壁部８０に形成された孔１０ｂに圧入された上で、固定されている。一方、軸４の一端４ａは、壁部７０に形成された孔１０ａに挿入された上で位置決めされていればよく、軸４の一端４ａが孔１０ａへ圧入される必要はない。このように軸４の一端４ａが孔１０ａに圧入ではなく挿入されることによって、軸４の一端４ａが孔１０ａに圧入される場合に比べて、軸４の組み立てが容易になる。

　図５などに示すように、アブソリュートエンコーダ１００では、副軸ギア５は、中間ギア２の主軸ギア１側とは反対側に設けられている。例えば、副軸ギア５は、メインベース１０の四辺に囲まれる領域の内、メインベース１０の角部に近い領域に配置される。当該角部は、例えば、図５に示される第２辺３０２と第３辺３０３とが交わる部分である。このように、副軸ギア５と主軸ギア１とは、メインベース１０上の限られた領域を利用して、中間ギア２を挟むように配置されている。これにより、副軸ギア５と主軸ギア１とが中間ギア２を挟むことなく互いに隣接して配置される場合に比べて、副軸ギア５から主軸ギア１までの距離を広げることが可能となる。

　磁気センサ４０は、主軸ギア１と共に回転する永久磁石９の回転による永久磁石９が発生する磁束の変化を検出することにより、対応する主軸ギア１の回転角度を検出する事が出来る。一方、磁気センサ５０は、副軸ギア５と共に回転する永久磁石８の回転による永久磁石８が発生する磁束の変化を検出することにより、対応する副軸ギア５の回転角度を検出する事が出来る。

　ここで、例えば、主軸ギア１と副軸ギア５が互いに隣接して配置される場合、永久磁石８及び永久磁石９のそれぞれで発生した磁束の一部が、永久磁石８及び永久磁石９のそれぞれに対応していない磁気センサに影響を与える、いわゆる磁気干渉について述べる。

　図１９は、主軸ギア１が回転した時に、主軸ギア１に設けられた永久磁石９より発生している磁束を磁気センサ４０で検出した波形（Ａ）と、副軸ギア５に設けられた永久磁石８より発生している磁束を磁気センサ５０で検出した波形（Ｂ）と、磁気センサ４０が、永久磁石９より発生している磁束を検出しつつ、これに加えて永久磁石８より発生している磁束の一部を漏れ磁束として重畳して検出した場合の磁気干渉波形（Ｃ）との概念を表した図である。縦軸は磁束を表し、横軸は主軸ギア１の回転角度を表す。このように、磁気センサ４０においては、（Ａ）の波形を検出することが望ましいところ、磁気干渉が発生した場合は、（Ｃ）に示すような波形となり、正確な波形を検出する事ができなくなる。

　同様に、図２０は、主軸ギア１が回転した時に、副軸ギア５に設けられた永久磁石８より発生している磁束を磁気センサ５０で検出した波形（Ａ）と、主軸ギア１に設けられた永久磁石９より発生している磁束を磁気センサ４０で検出した波形（Ｂ）と、磁気センサ５０が、永久磁石８より発生している磁束を検出しつつ、これに加えて永久磁石９より発生している磁束の一部を漏れ磁束として重畳して検出した場合の磁気干渉波形（Ｃ）との概念を表した図である。縦軸は磁束を表し、横軸は副軸ギア５の回転角度を表す。このように、磁気センサ５０においては、（Ａ）の波形を検出することが望ましいところ、磁気干渉が発生した場合は、（Ｃ）に示すような波形となり、正確な波形を検出する事ができなくなる。

　従って、本実施の形態に係るアブソリュートエンコーダ１００によれば、主軸ギア１及び永久磁石９と、副軸ギア５及び永久磁石８とが、中間ギア２を挟んで互いに距離をおいて配置されていることから、永久磁石８及び永久磁石９のそれぞれで発生した磁束の一部が、永久磁石８及び永久磁石９のそれぞれに対応していない磁気センサに影響を与える磁気干渉の発生を低減できる。例えば、副軸ギア５に設けられた永久磁石８で発生した磁束の変化を検出する事を本来の目的として設けられた磁気センサ５０に、主軸ギア１に設けられた永久磁石９で発生した磁束の一部が、漏れ磁束として干渉することを低減できる。また、永久磁石９で発生した磁束の変化を検出する事を本来の目的として設けられた磁気センサ４０に、副軸ギア５に設けられた永久磁石８で発生した磁束の一部が漏れ磁束として干渉することを低減できる。

　このように、本実施の形態に係るアブソリュートエンコーダ１００によれば、アブソリュートエンコーダ１００を平面視したときの寸法を相対的に小さくしながら、磁気センサ５０による副軸ギア５の回転角度又は回転量の検出精度の低下を防ぐことができる。またアブソリュートエンコーダ１００によれば、アブソリュートエンコーダ１００を平面視したときの寸法を相対的に小さくしながら、磁気センサ４０による主軸ギア１の回転角度又は回転量の検出精度の低下を防ぐことができる。

　図９に示すように、副軸ギア５は、マグネットホルダ６の軸部６ｂに圧入されて固定される円筒状の部材である。副軸ギア５は、ウォームホイール部５ａと貫通孔５ｂとを有する。副軸ギア５は、金属又は樹脂で一体的に成型された部材であり、ここでは一例として、ポリアセタール樹脂で形成されている。

　ウォームホイール部５ａは、ウォームギア部２ｂがかみ合う歯車である。ウォームホイール部５ａは、第２従動歯車の一例である。ウォームホイール部５ａは、副軸ギア５の円筒部の外周部に設けられる複数の歯によって構成される。図４において、中間ギア２が回転することによって、中間ギア２の回転力は、ウォームギア部２ｂとウォームホイール部５ａを介して、副軸ギア５に伝達される。

　貫通孔５ｂは、円筒状の副軸ギア５の中心軸に沿って貫通する孔である。貫通孔５ｂには、マグネットホルダ６の軸部６ｂが圧入され、副軸ギア５はマグネットホルダ６と一体となって回転する。

　図９に示すように、マグネットホルダ６は、マグネット保持部６ａ、軸部６ｂ、及びヘッド６ｃを有する。マグネットホルダ６は、金属又は樹脂で一体的に成型された部材であり、ここでは一例として、非磁性のステンレス鋼で形成されている。

　メインベース１０に形成されたベアリングホルダー部１０ｄの内周面１０ｄｃに、２つのベアリング７の外輪７ａが圧入されている。なお、２つのベアリング７のそれぞれは、外輪７ａ及び内輪７ｂを有している。

　マグネットホルダ６の軸部６ｂは円柱状の部材であり、副軸ギア５の貫通孔５ｂに圧入され、軸部６ｂの下部は、２つのベアリング７の内輪７ｂに挿入されている。よって、マグネットホルダ６は、２つのベアリング７によってメインベース１０に対して軸支され、副軸ギア５と一体となって回転する。

　また、マグネットホルダ６の上端にはヘッド６ｃが設けられる。ヘッド６ｃは、有底円筒状の部材である。ヘッド６ｃにはマグネット保持部６ａが形成される。マグネット保持部６ａは、ヘッド６ｃの上端面から下方向側に向かって窪む窪みである。マグネット保持部６ａに配置された永久磁石８の外周面は、ヘッド６ｃの内周面に接する。これにより、ヘッド６ｃのマグネット保持部６ａに永久磁石８が固定される。

　メインベース１０に形成されたベアリングホルダー部１０ｄに配設された２つのベアリング７によってマグネットホルダ６の軸部６ｂが軸支されることで、マグネットホルダ６の傾きを防止することができる。よって、２つのベアリング７は、軸部６ｂの軸方向においてできるだけ距離を離して配置すると、よりマグネットホルダ６の傾きを防止する効果が望める。

　図９に示すように、ベアリングホルダー部１０ｄの上部１０ｄｂは、ベアリングホルダー部１０ｄ全体の内、Ｚ軸方向におけるベアリングホルダー部１０ｄの上側領域である。ベアリングホルダー部１０ｄの上部１０ｄｂの内側には、１つのベアリング７が設けられている。また、ベアリングホルダー部１０ｄの下部１０ｄａは、ベアリングホルダー部１０ｄ全体の内、Ｚ軸方向におけるベアリングホルダー部１０ｄの下側領域である。ベアリングホルダー部１０ｄの下部１０ｄａの内側には、１つのベアリング７が設けられている。

　図９に示すように、モータ２００の筐体２０２の一部には、切り欠き部２０２ａが設けられている。切り欠き部２０２ａは、Ｚ軸負方向側に向かって窪む窪みである。メインベース１０には、ベアリングホルダー部１０ｄの下部１０ｄａが突出して設けられているため、モータ２００の筐体２０２に切り欠き部２０２ａを設けることによって、互いの干渉を防いでいる。ベアリングホルダー部１０ｄの下部１０ｄａは、ベアリングホルダー部１０ｄ全体の内、Ｚ軸方向におけるベアリングホルダー部１０ｄの下側領域である。ベアリングホルダー部１０ｄの下部１０ｄａの内側には、１つのベアリング７が設けられている。このように、モータ２００の筐体２０２に切り欠き部２０２ａを設けることによって、切り欠き部２０２ａが設けられていない場合に比べ、２つのベアリング７のＺ軸方向の距離を離して設置することを可能としている。また、ベアリングホルダー部１０ｄの上部１０ｄｂは、ベアリングホルダー部１０ｄ全体の内、Ｚ軸方向におけるベアリングホルダー部１０ｄの上側領域である。

　マグネットホルダ６の軸部６ｂの軸方向において、よりマグネット保持部６ａ及び永久磁石８に近い位置にベアリング７を設置すると、マグネットホルダ６及び永久磁石８の回転時の軸ブレを低減することができる。一方、ベアリングホルダー部１０ｄの上部１０ｄｂの外径は中間ギア２に近接していることから、ベアリングホルダー部１０ｄの上部１０ｄｂに斜面を形成することで中間ギア２の歯先円との干渉を避けつつ、よりマグネット保持部６ａ及び永久磁石８に近い位置にベアリング７を設置することを可能としている。

　磁気センサ４０は、主軸ギア１と共に回転する永久磁石９の回転による永久磁石９が発生する磁束の変化を検出することにより、対応する主軸ギア１の回転角度を検出する事が出来る。一方、磁気センサ５０は、副軸ギア５と共に回転する永久磁石８の回転による永久磁石８が発生する磁束の変化を検出することにより、対応する副軸ギア５の回転角度を検出する事が出来る。

　図９、図１７に示すように永久磁石８は、表面８ａを有する。永久磁石８は略円柱状であり、永久磁石８の中心軸ＭＣ１（永久磁石８の中心を表す軸、又は、磁極の境界の中心を通る軸）は、マグネットホルダ６の中心軸ＨＣ１、副軸ギア５の中心軸ＧＣ１及びベアリング７の中心軸ＢＣと一致している。永久磁石８の表面８ａは、磁気センサ５０の表面５０ａから一定距離を隔てて、向き合っている。このように各中心軸を一致させることで、より高精度に回転角又は回転量を検出することが可能となる。

　なお、本実施形態においては、図１７に示すように、永久磁石８の２つの磁極（Ｎ／Ｓ）は、永久磁石８の中心軸ＭＣ１に対して垂直な平面（Ｘ－Ｙ平面）内で隣り合うように形成される。すなわち、中心軸ＭＣ１において、永久磁石８の回転中心と磁極の境界の中心が一致することが望ましい。これにより、さらに回転角又は回転量の検出精度が向上する。

　図８、図１８に示すように、永久磁石９は、主軸ギア１の磁石保持部１ｈの内部に圧入される略円柱状の永久磁石であり、上面９ａ及び下面９ｂを有する。上面９ａは、磁気センサ４０の表面４０ａから一定距離を隔てて、向き合っている。下面９ｂは、主軸ギア１の磁石保持部１ｈの底面１ｇと接し、主軸ギア１の中心軸ＧＣ２方向における位置（Ｚ軸方向における位置）を規定する。永久磁石９の中心軸ＭＣ２（永久磁石９の中心を表す軸、又は、磁極の境界の中心を通る軸）は、主軸ギア１の中心軸ＧＣ２及びモータ軸２０１の中心軸ＲＣと一致している。このように各中心軸を一致させることで、より高精度に回転角又は回転量を検出することが可能となる。

　なお、本実施形態においては、永久磁石９の２つの磁極（Ｎ／Ｓ）は、永久磁石９の中心軸ＭＣ２に対して垂直な平面（Ｘ－Ｙ平面）内で隣り合うように形成されることが望ましい。これにより、さらに回転角又は回転量の検出精度が向上する。

　なお、永久磁石８及び永久磁石９のそれぞれは、例えばフェライト系、Ｎｄ（ネオジム）－Ｆｅ（鉄）－Ｂ（ホウ素）系などの磁性材料から形成される。永久磁石８及び永久磁石９のそれぞれは、例えば樹脂バインダを含むゴム磁石、ボンド磁石などであってもよい。

　図１３には、基板２０に形成される複数の貫通孔である位置決め孔２０ａ、位置決め孔２０ｂ、孔２０ｃ、孔２０ｄ、及び孔２０ｅが示される。位置決め孔２０ａを形作る壁面の形状は、例えば円である。位置決め孔２０ｂを形作る壁面の形状は、例えば楕円である。孔２０ｃ、孔２０ｄ、及び孔２０ｅのそれぞれは、図２に示す基板取付ねじ１３によって、基板２０を、メインベース１０へ固定するための貫通孔である。孔２０ｃ、孔２０ｄ及び孔２０ｅのそれぞれを形作る壁面の形状は、例えば円である。孔２０ｃ、孔２０ｄ及び孔２０ｅのそれぞれを形作る壁面の直径は、基板取付ねじ１３の雄ねじ部の直径よりも大きく、かつ、基板取付ねじ１３の頭部の直径よりも小さい。

　図３から図６、図１０から図１２などに示すように、メインベース１０は、孔１０ａ、孔１０ｂ、当接面１０ｃ、ベアリングホルダー部１０ｄ、板バネ取付面１０ｅ、基部６０、壁部７０、壁部８０、開口部１０－１、及びねじ孔１０ｆを有する。メインベース１０は、基板位置決めピン１０ｇ、基板位置決めピン１０ｊ、先端部１０ｈ、先端部１０ｋ、柱１０ｍ、柱１０ｑ、柱１０ｓ、ねじ孔１０ｕ、ねじ孔１０ｖ、及びねじ孔１０ｗを有する。基板位置決めピン１０ｇ、基板位置決めピン１０ｊ、柱１０ｍ、柱１０ｑ、及び柱１０ｓは、柱状部材の一例である。メインベース１０からＺ軸方向に伸びる基板位置決めピン１０ｇの先端部１０ｈと、基板位置決めピン１０ｇの基部１０ｇ１との間には、段差部１０ｉが形成されている。基板位置決めピン１０ｇの先端部１０ｈが、基板２０に形成される位置決め孔２０ａに挿入されたとき、基板２０の下面２０－１と段差部１０ｉとの間には、隙間が形成される。同様に、メインベース１０からＺ軸方向に伸びる基板位置決めピン１０ｊの先端部１０ｋと、基板位置決めピン１０ｊの基部１０ｊ１との間には、段差部１０ｌが形成されている。基板位置決めピン１０ｊの先端部１０ｋが、基板２０に形成される位置決め孔２０ｂに挿入されたとき、基板２０の下面２０－１と段差部１０ｌとの間には、隙間が形成される。このように、２本の基板位置決めピン１０ｇ，１０ｊを用いた場合、基板２０のＺ軸方向と直交する方向の位置は規定される。しかしながら、段差部１０ｉ及び段差部１０ｌのそれぞれから基板２０までの間に隙間が形成されるため、２本の基板位置決めピン１０ｇ，１０ｊによっては、基板２０のＺ軸方向の位置が規定されることはない。

　メインベース１０の基部６０は、例えば、一体的に成型されたアルミダイキャストの部材であり、平面視で略正方形の板状の部材である。基部６０は、プレート部の一例である。基部６０は、モータ２００の上面に取り付けられる。

　図３に示す開口部１０－１は、基部６０を厚さ方向（Ｚ軸方向）に貫通している。開口部１０－１には、主軸ギア１が挿通される。開口部１０－１は、第１貫通孔の一例である。

　図４、図５、図１０、図１１などに示すように、壁部７０は、壁部７１及び壁部７２を有する。壁部７０は、軸４を支持すると共に板バネ１１を固定する機能を有する。壁部７１は、基部６０の上面に一体的に設けられ、基部６０からＺ軸正方向に伸びる。壁部７０は、平面視で、基部６０の上面全体の内、Ｘ軸方向の中央よりも第１辺３０１側、かつ、Ｙ軸方向の中央よりも第４辺３０４側の領域に設けられる。壁部７１は、Ｘ軸正方向側に位置する取付面１０ａｄと、Ｘ軸方向に貫通するねじ孔１０ａｅとを有する。図１、図１４、及び図１５に示すように、取付ねじ１６が、ケース１５の孔１５ｄに挿通され、ねじ孔１０ａｅにねじ留めされることによって、壁部７１の取付面１０ａｄにケース１５の内面が当接し固定される。

　図５に示すように、壁部７２は、平面視で、基部６０の上面全体の内、Ｘ軸方向の中央よりも第１辺３０１側、かつ、Ｙ軸方向の中央よりも第３辺３０３側の領域に設けられる。壁部７２は、壁部７１に接続されると共に、壁部７１から第３辺３０３の中央付近に向かって伸びる。壁部７２の第３辺３０３側の端部は、柱１０ｓに接続される。壁部７２に接続される柱１０ｓは、メインベース１０のＸ軸方向の中央寄りの位置に設けられると共に、メインベース１０の第３辺３０３寄りの位置に設けられる。このように、壁部７２は、壁部７１から柱１０ｓに向かって伸びる。すなわち、壁部７２は、平面視で、Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれに対して、斜めの方向に伸びる。

　図１１に示すように、板バネ１１の取付部１１ｂに形成された孔１１ｃにねじ１２が挿通され、メインベース１０の壁部７２に形成されたねじ孔１０ｆへ、ねじ留めされる。これにより、板バネ１１の取付部１１ｂが、壁部７２に形成された板バネ取付面１０ｅに当接して、板バネ１１が壁部７２に固定される。壁部７２は、板バネ１１が固定される固定部として機能する。この時、図５及び図６に示すように、軸４が挿入された中間ギア２の摺動部２ｅには、板バネ１１の摺動部１１ａが当接する。

　図６に示される取付角度θについて説明する。主軸ギア１のウォームギア部１ｄは、ウォームホイール部２ａにかみ合わされているため、主軸ギア１のウォームギア部１ｄの回転に伴って、中間ギア２には、軸４の他端４ｂから軸４の一端４ａに向かう方向、又は、軸４の一端４ａから軸４の他端４ｂに向かう方向に、第１スラスト力が発生する。さらに、ウォームギア部２ｂの、副軸ギア５のウォームホイール部５ａへのかみ合いによっても、中間ギア２には、軸４の他端４ｂから軸４の一端４ａに向かう方向、又は、軸４の一端４ａから軸４の他端４ｂに向かう方向に、第２スラスト力が発生する。このように、第１スラスト力及び第２スラスト力が発生した場合でも、主軸ギア１のウォームギア部１ｄの回転量を副軸ギア５のウォームホイール部５ａへ正確に伝達するためには、軸４の軸方向Ｔｄへの中間ギア２の移動を抑制する必要がある。板バネ１１は、軸４の一端４ａから軸４の他端４ｂに向かう方向に、中間ギア２に付勢力を与える。板バネ１１により発生する付勢力は、軸４の他端４ｂから軸４の一端４ａに向かう方向の第１スラスト力と第２スラスト力とを合計した力よりも、高い値に設定されている。

　図６において、取付角度θは、軸４に中間ギア２が挿入されていない状態で、メインベース１０の壁部７２へ固定された板バネ１１の基部１１ｄと、軸４の一端４ａが挿入される壁部７２の孔１０ａが形成された面の中間ギア２側の側面７３とが成す角度に等しい。なお、本実施の形態における側面７３と軸４は直交する角度となっているが、この限りでなくとも良い。この取付角度θは、中間ギア２を軸４へ組み込んだ際、中間ギア２の摺動部２ｅに板バネ１１の摺動部１１ａが当接して板バネ１１が所定量たわむことで、中間ギア２に対して軸４の軸方向Ｔｄへの付勢力を適切に与えるような角度に設定されている。よって、板バネ１１が軸４の一端４ａ側から軸４の他端４ｂ側に向かう方向へ中間ギア２を付勢することによって、軸４の他端４ｂから軸４の一端４ａに向かう方向の第１スラスト力と第２スラスト力とを合計した力による中間ギア２の移動が抑制される。その結果、副軸ギア５の回転精度の低下を防ぐことができる。なお、付勢力が大きくなるほど、図６に示される中間ギア２が回転する際の摺動抵抗が増加してしまう。そのため、中間ギア２が回転する際の摺動抵抗を必要最小限にしながら、スラスト力による中間ギア２の移動を抑制できるような充分な付勢力が発生するように、取付角度θを適切な値に設定することが望ましい。このように取付角度θを適切な値に設定するためには、板バネ１１が取り付けられる板バネ取付面１０ｅの面精度を高めると共に、壁部７０の基部６０への取付角度の誤差を小さくする必要がある。

　本実施の形態に係るアブソリュートエンコーダ１００では、メインベース１０がアルミダイキャストで形成されているため、例えば板金によって、個別に製作された基部６０と壁部７０とが互いに組み合わされる場合に比べて、壁部７０の基部６０への取付角度の誤差を小さくでき、板バネ取付面１０ｅの面精度が高くなる。その結果、板バネ１１の壁部７２への取付角度θの誤差が小さくなり、付勢力の管理が容易化される。

　図１０に示すように、メインベース１０は、３本のねじ１４が、メインベース１０に形成された３箇所の孔に挿通され、モータ２００に形成されたねじ孔にねじ留めされることによって固定される。メインベース１０からＺ軸正方向に伸びる柱１０ｑ、柱１０ｍ及び柱１０ｓのＺ軸正方向先端側には、それぞれ、ねじ孔１０ｖ、ねじ孔１０ｕ及びねじ孔１０ｗが形成される。各々のねじ孔１０ｖ、ねじ孔１０ｕ及びねじ孔１０ｗには、図２に示す基板２０に形成される孔２０ｃ、孔２０ｅ及び孔２０ｄへ挿通された基板取付ねじ１３がそれぞれねじ留めされる。これにより、柱１０ｑ、柱１０ｍ及び柱１０ｓのそれぞれの上端面１０ｒ、上端面１０ｐ及び上端面１０ｔが、図１２に示す基板２０の下面２０－１と接する。基板２０の下面２０－１は、基板２０が有するＺ軸方向の２つの基板面の内、メインベース１０と向き合う面である。その結果、基板２０のＺ軸方向の位置が規定される。

　図１、図１４から図１６などに示されるように、ケース１５は、上面部１５－１、第１側面部１５Ａ、第２側面部１５Ｂ、第３側面部１５Ｃ、及び第４側面部１５Ｄを備え、一面が開口している箱形状の部材である。ケース１５は、例えば樹脂製であり、一体成型された部材である。上面部１５－１は、箱形状の部材の底部に相当する。上面部１５－１は、図２に示される基板２０の上面２０－２と向き合う面である。基板２０の上面２０－２は、基板２０の下面２０－１側とは反対側の基板面である。第１側面部１５Ａは、上面部１５－１のＸ軸正方向側の辺部から、Ｚ軸負方向に伸びる板状部材である。第２側面部１５Ｂは、上面部１５－１のＸ軸負方向側の辺部から、Ｚ軸負方向に伸びる板状部材である。第３側面部１５Ｃは、上面部１５－１のＹ軸負方向側の辺部から、Ｚ軸負方向に伸びる板状部材である。第４側面部１５Ｄは、上面部１５－１のＹ軸正方向側の辺部から、Ｚ軸負方向に伸びる板状部材である。ケース１５を平面視した形状は、モータ２００を平面視した形状に対応した矩形状である。ケース１５の内側の空間には、アブソリュートエンコーダ１００が備える複数の部品が収容される。

　図１５に示すように、ケース１５は、ツメ１５ａ、ツメ１５ｂ、ツメ１５ｃ、孔１５ｄ、凹部１５ｅ、凹部１５ｆ、凹部１５ｇ、コネクタケース部１５ｈ、及び開口部１５ｉを有する。ツメ１５ａは、第４側面部１５ＤのＺ軸負方向の端部寄りに設けられる。ツメ１５ａは、第３側面部１５Ｃと向き合うように、第４側面部１５ＤからＹ軸負方向に伸びる。ツメ１５ａは、図１４に示すメインベース１０に設けられた凹部１０ａａに掛け合わされる。ツメ１５ｂは、第３側面部１５ＣのＺ軸負方向の端部寄りに設けられる。ツメ１５ｂは、第４側面部１５Ｄと向き合うように、第３側面部１５ＣからＹ軸正方向に伸びる。ツメ１５ｂは、図１４に示すメインベース１０に設けられた凹部１０ａｂに掛け合わされる。ツメ１５ｃは、第２側面部１５ＢのＺ軸負方向の端部寄りに設けられる。ツメ１５ｃは、第１側面部１５Ａと向き合うように、第２側面部１５ＢからＸ軸負方向に伸びる。ツメ１５ｃは、図１４に示すメインベース１０に設けられた凹部１０ａｃに掛け合わされる。

　図１５に示される凹部１５ｅ、凹部１５ｆ及び凹部１５ｇは、図２に示される３つの基板取付ねじ１３のそれぞれの頭部との干渉を避けるために、ケース１５の上面５－１の一部がＺ軸正方向に向かって窪むように形成された窪みである。

　コネクタケース部１５ｈは、図２に示されるコネクタ２４を覆うために、ケース１５の上面５－１の一部がＺ軸正方向に向かって窪むように形成された窪みである。平面視したときのコネクタケース部１５ｈの底面の形状は、長方形である。コネクタケース部１５ｈは、上面５－１の内、Ｘ軸方向の中央よりも第１側面部１５Ａ側、かつ、Ｙ軸方向の中央付近の領域に設けられる。またコネクタケース部１５ｈは、当該領域の内、第１側面部１５Ａ寄りの部分に設けられる。

　開口部１５ｉは、コネクタケース部１５ｈの底面と第１側面部１５Ａとの間に形成される。コネクタケース部１５ｈの底面と向き合うように、図２に示されるコネクタ２４が配置される。コネクタ２４は、例えば、雌型コネクタであり、コネクタ２４には、外部配線の一端に設けられる雄型コネクタが挿入される。当該雄型コネクタは、図１５に示す開口部１５ｉを介して、コネクタケース部１５ｈに配置されたコネクタ２４に挿入される。これにより、コネクタ２４に設けられる導電性端子に、外部配線の一端に設けられる雄型コネクタの導電性端子が電気的に接続される。その結果、外部配線の他端に接続される外部装置とコネクタ２４とが電気的に接続され、アブソリュートエンコーダ１００と外部装置との間で信号の伝送が可能となる。

　また、コネクタケース部１５ｈが第１側面部１５Ａ寄りの位置に設けられることによって、図２に示すように、コネクタ２４を平面視したときの位置は、モータ２００を平面視したときのコネクタ４００の位置と等しくなる。このようにアブソリュートエンコーダ１００を構成することによって、コネクタ２４に設けられる導電性ピンに電気的に接続される外部配線が引き出される位置を、コネクタ４００に設けられる導電性ピンに電気的に接続される外部配線が引き出される位置に近づけることができる。従って、これらの外部配線を、アブソリュートエンコーダ１００とモータ２００との近くで、１つに束ねることができ、このようにした束ねられた配線群を、外部機器まで引き回すことが容易になる。

　図１３に示すように、基板２０の下面２０－１には、磁気センサ４０、磁気センサ５０、マイコン２１、双方向性ドライバ２２、及びラインドライバ２３が設けられる。基板２０の下面２０－１は、磁気センサ４０及び磁気センサ５０のマウント面である。前述したように、基板２０の下面２０－１には、柱１０ｑの上端面１０ｒ、柱１０ｍの上端面１０ｐ、及び柱１０ｓの上端面１０ｔが接する。そして、図４に示すように、柱１０ｑ、柱１０ｍ及び柱１０ｓは、メインベース１０を平面視したときの互いの離隔距離の差が小さくなるように、メインベース１０に設けられている。例えば、柱１０ｑは、メインベース１０のＹ軸方向の中央付近において、第２辺３０２寄りに設けられる。柱１０ｑは壁部８０と一体化されている。柱１０ｍは、第１辺３０１と第４辺３０４とが交わる角部の近くに設けられる。柱１０ｓは、メインベース１０のＸ軸方向の中央付近において、第３辺３０３寄りに設けられる。柱１０ｓは壁部７０及び基板位置決めピン１０ｇと一体化されている。このように、柱１０ｑ、柱１０ｍ及び柱１０ｓが設けられることによって、基板２０に設けられた磁気センサ４０及び磁気センサ５０のそれぞれのＺ軸方向の位置を正確に規定できる。なお、柱１０ｑ、柱１０ｍ及び柱１０ｓは、メインベース１０においてＸ－Ｙ平面方向において、それぞれできるだけ離れた場所に形成すると、基板２０の位置をより安定して保持することができる。

　本実施の形態に係るアブソリュートエンコーダ１００では、メインベース１０がダイキャストで形成されている。そのため、例えば板金によってメインベース１０の基部６０を製作し、柱１０ｑ、柱１０ｍ、柱１０ｓ、基板位置決めピン１０ｇ、基板位置決めピン１０ｊ、壁部７０、壁部８０などを個別に製作して組み立てた場合に比べて、各部品間の位置精度が向上する。また、製作時の部品点数が少なくなることによって、アブソリュートエンコーダ１００の構造を簡素化でき、組立が容易となって製造時間を短縮することができ、アブソリュートエンコーダ１００の信頼性を高めることができる。

　磁気センサ４０は、主軸角度センサの一例である。磁気センサ４０は、永久磁石９の真上に所定の間隔を隔てて配置されている。磁気センサ４０は、主軸ギア１と共に回転する永久磁石９の回転による永久磁石９から発生する磁束の変化を検出することにより、対応する主軸ギア１の回転角度を検出及び特定し、特定した回転角度を示す角度情報を、デジタル信号として出力する。

　磁気センサ５０は、角度センサの一例である。また、副軸ギア５は、第２従動歯車であるウォームホイール部５ａの回転に従って回転する回転体である。磁気センサ５０は、永久磁石８の真上に所定の間隔を隔てて配置されている。磁気センサ５０は、副軸ギア５と共に回転する永久磁石８の回転による永久磁石８から発生する磁束の変化を検出することにより、対応する副軸ギア５の回転角度を検出及び特定し、特定した回転角度を示す角度情報を、デジタル信号として出力する。

　磁気センサ４０及び磁気センサ５０のそれぞれは、例えば、磁束の変化を検知する検知素子と、この検知素子の出力に基づいて回転角度を表すデジタル信号を出力する演算回路と、を備える。検知素子は、例えばホールエレメント、ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）エレメントなどの磁界検知要素を複数組み合わせたものでもよい。磁界検知要素の数量は例えば４つである。

　主軸ギア１のウォームギア部１ｄの条数が４であり、中間ギア２のウォームホイール部２ａの歯数が２０である場合には、減速比は５である。すなわち、主軸ギア１が５回転すると中間ギア２は１回転する。また、中間ギア２のウォームギア部２ｂの条数が１であり、副軸ギア５のウォームホイール部５ａの歯数が１８である場合には、減速比は１８である。すなわち、中間ギア２が１８回転すると副軸ギア５は１回転する。従って、主軸ギア１が９０回転すると、中間ギア２は９０÷５＝１８回転し、副軸ギア５は１８÷１８＝１回転する。

　主軸ギア１と副軸ギア５には、それぞれ一体となって回転する永久磁石９及び８が設けられている。そのため、それぞれに対応した磁気センサ４０及び磁気センサ５０が、主軸ギア１と副軸ギア５の回転角度を検出することにより、モータ軸２０１の回転量を特定できる。主軸ギア１が１回転すると、副軸ギア５は、１／９０回転、すなわち４度回転する。このため、副軸ギア５の回転角度が４度未満の場合、主軸ギア１の回転量は１回転未満であり、副軸ギア５の回転角度が４度以上８度未満のとき、主軸ギア１の回転量は１回転以上かつ２回転未満である。このようにアブソリュートエンコーダ１００では、副軸ギア５の回転角度に応じて主軸ギア１の回転数を特定できる。特にアブソリュートエンコーダ１００は、ウォームギア部１ｄとウォームホイール部２ａとの減速比と、ウォームギア部２ｂとウォームホイール部５ａとの減速比とを利用することにより、主軸ギア１の回転数が複数回転であっても、主軸ギア１の回転数を特定できる。

　マイコン２１、双方向性ドライバ２２、ラインドライバ２３、及びコネクタ２４は、基板２０に実装されている。マイコン２１、双方向性ドライバ２２、ラインドライバ２３、及びコネクタ２４は、基板２０上のパターン配線によって電気的に接続されている。

　マイコン２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）で構成され、磁気センサ４０及び磁気センサ５０のそれぞれから出力される回転角度を表すデジタル信号を取得し、主軸ギア１の回転量を演算する。

　双方向性ドライバ２２は、コネクタ２４に接続される外部装置との間で双方向の通信を行う。双方向性ドライバ２２は、操作信号などのデータを差動信号に変換して外部装置との間で通信を行う。ラインドライバ２３は、回転量を表すデータを差動信号に変換し、差動信号をコネクタ２４に接続される外部装置にリアルタイムで出力する。コネクタ２４には、外部装置のコネクタが接続される。

　図２１は、マイコン２１の機能構成を示す図である。図２１に示すマイコン２１の各ブロックは、マイコン２１としてのＣＰＵがプログラムを実行することによって実現されるファンクション（機能）を表したものである。

　マイコン２１は、回転角取得部２１ｐ、回転角取得部２１ｑ、テーブル処理部２１ｂ、回転量特定部２１ｃ、及び出力部２１ｅを備える。回転角取得部２１ｑは、磁気センサ４０から出力された信号をもとに主軸ギア１の回転角度Ａｑを取得する。回転角度Ａｑは、主軸ギア１の回転角度を示す角度情報である。回転角取得部２１ｐは、磁気センサ５０から出力された信号をもとに副軸ギア５の回転角度Ａｐを取得する。回転角度Ａｐは、副軸ギア５の回転角度を示す角度情報である。テーブル処理部２１ｂは、回転角度Ａｐと、回転角度Ａｐに対応する主軸ギア１の回転数とを格納した対応関係テーブルを参照して、取得した回転角度Ａｐに対応する主軸ギア１の回転数を特定する。回転量特定部２１ｃは、テーブル処理部２１ｂによって特定された主軸ギア１の回転数と、取得した回転角度Ａｑとに応じて主軸ギア１の複数回転にわたる回転量を特定する。出力部２１ｅは、特定された主軸ギア１の複数回転にわたる回転量を、当該回転量を示す情報に変換して出力する。

　以上に説明したように、本実施の形態に係るアブソリュートエンコーダ１００では、図５などに示すように、副軸ギア５が中間ギア２の主軸ギア１側とは反対側に設けられているため、永久磁石８及び永久磁石９のそれぞれに対応していない磁気センサに影響を与える磁気干渉の発生を低減できる。このように、アブソリュートエンコーダ１００は、磁気干渉の発生を低減できる構造を採用することによって、アブソリュートエンコーダ１００を平面視したときの寸法を相対的に小さくできる。従って、アブソリュートエンコーダ１００の小型化を図りながら、磁気センサ４０及び磁気センサ５０のそれぞれによる磁束の検出精度の低下を防ぐことができる。

　また本実施の形態に係るアブソリュートエンコーダ１００では、メインベース１０の上面と平行に配置される中間ギア２が、メインベース１０の四辺に対して斜めに伸びており、さらに中間ギア２に対して主軸ギア１と副軸ギア５とが、互いに中間ギア２の反対側に設けられている。このため、メインベース１０の上面の全体領域の内、一部の狭い領域に主軸ギア１、中間ギア２、及び副軸ギア５を配置でき、水平方向に対するアブソリュートエンコーダ１００の寸法を小さくできる。

　また、本実施の形態に係るアブソリュートエンコーダ１００では、ウォームホイール部２ａの外径と、ウォームギア部２ｂの外径とは、可能な範囲で小さな値に設定されている。これにより、アブソリュートエンコーダ１００のＺ軸方向（高さ方向）における寸法を小さくできる。

　このように、本実施の形態に係るアブソリュートエンコーダ１００によれば、主軸ギア１の回転量の検出精度の低下を防ぎながら、Ｚ軸方向の寸法と、Ｚ軸方向と直交する方向の寸法とを小さくできるという効果を奏する。

　また、本実施の形態に係るアブソリュートエンコーダ１００では、壁部８０及び壁部７２のそれぞれに固定又は挿入された軸４に対して、中間ギア２が軸支、すなわち回転可能に支持されているが、中間ギア２を軸支できれば、中間ギア２の支持方法はこれに限定されない。

　例えばアブソリュートエンコーダ１００は、軸４の一端４ａが壁部７２に形成された孔１０ａに挿入され、軸４の他端４ｂが壁部８０に形成された孔１０ｂに圧入で固定されるように構成される。さらに、アブソリュートエンコーダ１００は、ベアリング３の外輪３ａが中間ギア２に形成される圧入部２ｄに圧入で固定され、ベアリング３の内輪３ｂに軸４が圧入で固定されるように構成してもよい。これにより、軸４に固定された中間ギア２の軸方向Ｔｄへの移動が制限される。このようにアブソリュートエンコーダ１００を構成した場合でも、中間ギア２が軸４によって回転自在に支持される。さらに、壁部７２及び壁部８０によって軸４の軸方向Ｔｄへの移動が制限されると共に、軸４に固定されるベアリング３の内輪３ｂによって中間ギア２の軸方向Ｔｄへの移動も制限される。従って、板バネ１１が不要になる。

　他にも、例えばアブソリュートエンコーダ１００は、図６に示すベアリング３を用いずに、軸４に中間ギア２が固定された状態で、壁部７２及び壁部８０の少なくとも一方に設けられた不図示のベアリングによって、軸４が回転自在に支持されるように構成してもよい。

　不図示のベアリングの外輪が壁部７２又は壁部８０に固定され、内輪に軸４の一端４ａ又は他端４ｂが挿入された場合、軸４に中間ギア２が固定され、軸４は不図示のベアリングに軸支されていることから、軸４と中間ギア２は一体となって回転することが可能となる。この場合、軸４はベアリングの内輪に固定されてはおらず、内輪に挿入されているだけなので、軸４は中間ギア２と共に軸方向Ｔｄへ移動可能となっている。その為、中間ギア２を軸方向Ｔｄへ付勢し、位置を規定する為の板バネ１１が必要となる。

　あるいは、不図示のベアリングの外輪が壁部７２又は壁部８０に固定され、不図示の内輪に軸４の一端４ａ又は他端４ｂが圧入されてもよい。この時、軸４に固定された中間ギア２の軸方向Ｔｄへの移動が制限される。そのため、不図示のベアリングによって軸４に固定される中間ギア２が回転可能に支持されるだけでなく、軸４の軸方向Ｔｄへの移動が制限されるため、中間ギア２の軸方向Ｔｄへの移動も制限される。従って、板バネ１１が不要になる。

　なお、図８に示すように、第１従動歯車であるウォームホイール部２ａの直径Ｄは、第１駆動歯車であるウォームギア部１ｄの軸方向高さＨ以下である。

　なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

　本国際特許出願は２０１８年１１月３０日に出願した日本国特許出願第２０１８－２２５８７７号に基づきその優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１８－２２５８７７号の全内容を本願に援用する。

　１　主軸ギア、１ａ　第１筒状部、１ｂ　第２筒状部、１ｃ　連通部、１ｄ　ウォームギア部、１ｅ　底面、１ｆ　圧入部、１ｇ　底面、１ｈ　磁石保持部、２　中間ギア、２ａ　ウォームホイール部、２ｂ　ウォームギア部、２ｃ　軸受部、２ｄ　圧入部、２ｅ　摺動部、２ｆ　底面、２ｇ　貫通孔、３　ベアリング、３ａ　外輪、３ｂ　内輪、３ｃ　側面、３ｄ　側面、４　軸、４ａ　一端、４ｂ　他端、５　副軸ギア、５－１　上面、５ａ　ウォームホイール部、５ｂ　貫通孔、６　マグネットホルダ、６ａ　マグネット保持部、６ｂ　軸部、６ｃ　ヘッド、７　ベアリング、７ａ　外輪、７ｂ　内輪、８　永久磁石、８ａ　表面、９　永久磁石、９ａ　上面、９ｂ　下面、１０　メインベース、１０－１　開口部、１０－２　下面、１０ａ　孔、１０ａａ，１０ａｂ，１０ａｃ　凹部、１０ａｄ　取付面、１０ａｅ　ねじ孔、１０ｂ　孔、１０ｃ　当接面、１０ｄ　ベアリングホルダー部、１０ｄａ　下部、１０ｄｂ　上部、１０ｄｃ　内周面、１０ｅ　板バネ取付面、１０ｆ　ねじ孔、１０ｇ　基板位置決めピン、１０ｇ１　基部、１０ｈ　先端部、１０ｉ　段差部、１０ｊ　基板位置決めピン、１０ｊ１　基部、１０ｋ　先端部、１０ｌ　段差部、１０ｍ　柱、１０ｐ　上端面、１０ｑ　柱、１０ｒ　上端面、１０ｓ　柱、１０ｔ　上端面、１０ｕ，１０ｖ，１０ｗ　ねじ孔、１　板バネ、１１ａ　摺動部、１１ｂ　取付部、１１ｃ　孔、１１ｄ　基部、１２　ねじ、１３　基板取付ねじ、１４　ねじ、１５　ケース、１５－１　上面部、１５Ａ　第１側面部、１５Ｂ　第２側面部、１５Ｃ　第３側面部、１５Ｄ　第４側面部、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ　ツメ、１５ｄ　孔、１５ｅ，１５ｆ，１５ｇ　凹部、１５ｈ　コネクタケース部、１５ｉ　開口部、１６　取付ねじ、２０　基板、２０－１　下面、２０－２　上面、２０ａ，２０ｂ　位置決め孔、２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ　孔、２１　マイコン、２１ｂ　テーブル処理部、２１ｃ　回転量特定部、２１ｅ　出力部、２１ｐ，２１ｑ　回転角取得部、２２　双方向性ドライバ、２３　ラインドライバ、２４　コネクタ、４０　磁気センサ、４０ａ　表面、５０　磁気センサ、５０ａ　表面、６０　基部、７０　壁部、７１　壁部、７２　壁部、７３　側面、８０　壁部、１００　アブソリュートエンコーダ、２００　モータ、２０１　モータ軸、２０２　筐体、２０２ａ　切り欠き部、３０１　第１辺、３０２　第２辺、３０３　第３辺、３０４　第４辺、４００　コネクタ、Ｔｄ　中間ギア２または軸４の軸方向、Ｄ　ウォームホイール部２ａの直径、Ｈ　ウォームギア部１ｄの軸方向高さ。

Claims (10)

1. 　主軸の回転に従って回転する第１駆動歯車と、
   　前記第１駆動歯車にかみ合う第１従動歯車と、
   　前記第１従動歯車と同軸上に設けられ、前記第１従動歯車の回転に従って回転する第２駆動歯車と、
   　平面視で前記第１従動歯車及び前記第２駆動歯車に対して前記第１駆動歯車とは反対側に設けられ、前記第２駆動歯車にかみ合う第２従動歯車と、
   　前記第２従動歯車の回転に従って回転する回転体の回転角を検知する角度センサと、
   　を備える、アブソリュートエンコーダ。
2. 　前記主軸の回転角を検知する主軸角度センサをさらに備える、請求項１に記載のアブソリュートエンコーダ。
3. 　前記第１駆動歯車はウォームギアであり、
   　前記第１従動歯車はウォームホイールであり、
   　前記第１従動歯車の外径は前記第１駆動歯車の外径より小さい、請求項１又は２に記載のアブソリュートエンコーダ。
4. 　前記第１従動歯車の直径は、前記第１駆動歯車の軸方向高さ以下である請求項１又は２に記載のアブソリュートエンコーダ。
5. 　プレート部の表面上で前記第１従動歯車及び前記第２駆動歯車を保持する保持部を有するメインベースをさらに備え、
   　前記第１従動歯車及び前記第２駆動歯車の軸方向は、前記プレート部の厚さ方向に対して垂直であり、
   　前記第１駆動歯車及び前記第２従動歯車の軸方向は、前記第１従動歯車及び前記第２駆動歯車の軸方向に対して垂直である、請求項１から４の何れか一項に記載のアブソリュートエンコーダ。
6. 　前記保持部は、前記プレート部の表面に設けられ、前記プレート部と一体である、請求項５に記載のアブソリュートエンコーダ。
7. 　前記プレート部は平面視で矩形状であり、
   　前記第１従動歯車及び前記第２駆動歯車の軸は、前記プレート部の四辺に対して斜め方向に伸びている、請求項５又は６に記載のアブソリュートエンコーダ。
8. 　前記第１従動歯車及び前記第２駆動歯車が前記第１駆動歯車及び前記第２従動歯車の回転によって受ける前記第１従動歯車及び前記第２駆動歯車の軸方向に生じる力よりも大きな付勢力であって、前記軸方向に生じる力とは反対方向の付勢力を、前記第１従動歯車及び前記第２駆動歯車に与える弾性部材をさらに備える、請求項５から７の何れか一項に記載のアブソリュートエンコーダ。
9. 　前記保持部は、前記弾性部材が固定される固定部を備える、請求項８に記載のアブソリュートエンコーダ。
10. 　前記プレート部と向き合う基板面を有し、前記基板面に前記角度センサ及び前記主軸の回転角を検知する主軸角度センサが設けられる基板と、
    　前記プレート部と一体に設けられ、前記プレート部から前記基板に向かって伸び、先端部が基板を支持する複数の柱状部材と、
    　をさらに備える、請求項５から９の何れか一項に記載のアブソリュートエンコーダ。

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