(57)【要約】【課題】  モータとこのモータの出力軸の回転角度を検出する回転角度センサとを備えたモータユニットに対して機械式アブソリュートエンコーダの機能を容易且つ安価に追加することが可能な機械式アブソリュートユニットと機械式アブソリュートエンコーダとアクチュエータを提供すること。【解決手段】  回転角度センサが備えられた動力源の出力軸に連結される主動歯車と、上記主動歯車に歯合される複数の従動歯車と、上記複数の従動歯車の回転角度を検出する従動歯車用回転角度センサと、を備えていて、上記主動歯車及び上記複数の従動歯車の回転角度の組み合わせから上記主動歯車の回転数を算出するようにしたもの。【選択図】図４
2014115234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転角度センサが備えられた動力源の出力軸に連結される主動歯車と、
上記主動歯車に歯合される複数の従動歯車と、
上記複数の従動歯車の回転角度を検出する従動歯車用回転角度センサと、を備えていて、
上記主動歯車及び上記複数の従動歯車の回転角度の組み合わせから上記主動歯車の回転数を算出するようにしたことを特徴とする機械式アブソリュートユニット。
【請求項２】
請求項１記載の機械式アブソリュートユニットにおいて、
ベースプレートを備えていて、このベースプレートには上記主動歯車と複数の従動歯車が組み込まれており、上記ベースプレートには基板が取り付けられていて、この基板には上記ネジの回転数を算出する処理部が設けられていることを特徴とする機械式アブソリュートユニット。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の機械式アブソリュートユニットと、
上記機械式アブソリュートユニットの主動歯車が連結される出力軸を備えた動力源に設けられ上記主動歯車の回転角度を検出する回転角度センサと、
を具備したことを特徴とする機械式アブソリュートエンコーダ。
【請求項４】
ハウジングと、
上記ハウジングに移動可能に設けられた可動部と、
上記ハウジング内に設けられ上記可動部を駆動するネジ・ナット機構と、
上記ハウジングの一端側に設けられ上記ネジを回転・駆動するモータと、
上記モータに設けられモータの出力軸の回転角度を検出する出力軸用回転角度センサと、
上記ハウジングの他端側に着脱可能に設けられた請求項１又は請求項２記載の機械式アブソリュートユニットと、
を具備したことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項５】
請求項４記載のアクチュエータにおいて、
上記機械式アブソリュートエンコーダユニットの主動歯車と上記ネジとがカップリングによって連結されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項６】
請求項４又は請求項５記載のアクチュエータにおいて、
上記機械式アブソリュートエンコーダユニットの一部が上記ハウジングの一部として機能するように構成されていることを特徴とするアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械式アブソリュートユニットと機械式アブソリュートエンコーダとアクチュエータに係り、特に、モータと回転角度センサとを備えたモータユニットに対して機械式アブソリュートエンコーダの機能を容易且つ安価に追加することができるように工夫したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、産業用ロボットに用いられるアクチュエータにおいては、可動部の位置を検出するためにインクリメンタルエンコーダが使用されている。このインクリメンタルエンコーダは、モータの出力軸の回転角度を検出する回転角度センサのみから構成されていて、アクチュエータの可動部の相対的な位置を検出することができる構成になっている。
【０００３】
ところが、この種のインクリメンタルエンコーダでは、上記したように可動部の相対的な位置を検出することはできるが、可動部の絶対位置を検出することはできない。
【０００４】
そこで、可動部の絶対位置を検出するものとして、アブソリュートエンコーダが用いられている。このアブソリュートエンコーダは、上記モータの出力軸の回転角度（０°以上３６０°未満）を検出できる回転角度センサが備えられており、この回転角度から上記モータの出力軸の回転数を検出するとともに、この出力軸の回転数と回転角度から可動部の絶対位置を検出するものである。
以下、アクチュエータの構成とアブソリュートエンコーダによる絶対位置の検出について説明する。
【０００５】
上記アクチュエータは、モータと、このモータによって回転されるボールネジと、このボールネジに螺合され且つその回転を規制されたボールナットと、このボールナットに固着された可動部とから構成されている。そして、上記モータにより上記ボールネジが回転されることで、上記ボールネジと上記ボールナットとの相互作用により、上記ボールナットひいては可動部が移動されるようになっている。具体的には、例えば、上記ボールネジが正転されると上記可動部が前進し、上記ボールネジが逆転されると上記可動部は後退する。
【０００６】
そして、上記モータの出力軸に上記アブソリュートエンコーダが接続されている。上記アブソリュートエンコーダは、上記モータの回転数と上記出力軸の回転角度を検出し、この回転数と回転角度から可動部の絶対位置を算出している。
ちなみに、その回転数の情報は上記アブソリュートエンコーダに設けられた揮発性メモリに保持されることになる。
【０００７】
ところで、上記アクチュエータやアブソリュートエンコーダに外部電源から電力が供給されている場合は、常に上記モータの回転数が保持されており、この回転数と上記回転角度センサにより常時検出される上記出力軸の回転角度から上記アクチュエータの可動部の絶対位置を算出することができる。ところが、そのような電力の供給が停止された場合には、そのような回転数や回転角度の検出や絶対位置の算出は不可能になってしまう。例えば、電力が供給されていない間に、外力等により上記可動部が移動されてしまった場合には、上記回転数の検出や保持はされないため、そのような絶対位置の変化を検出することはできない。
また、その後、再び電力が供給されても、上記回転角度センサによって上記出力軸の回転角度は検出できるものの、電力供給停止以前の回転数が保持されていないため、可動部の絶対位置の算出は不可能である。
【０００８】
そこで、上記外部電源とは別にバックアップ用のバッテリを備えたバッテリーバックアップ方式のアブソリュートエンコーダが使用されている。このバッテリーバックアップ方式のアブソリュートエンコーダは、電力が供給されていない状態であっても動作させることができ、その間に外力等により上記可動部が移動されてしまった場合にも、その絶対位置の変化を検出することができる。
しかしながら、このようなバッテリーバックアップ方式のアブソリュートエンコーダは、その機能を維持するために上記バッテリの交換を行わなければならない。
【０００９】
このような問題を解決するものとして、バッテリが不要な機械式アブソリュートエンコーダが存在している。この機械式アブソリュートエンコーダは、例えば、次のような構成を成すものである。まず、モータの出力軸に連結された主動歯車があり、この主動歯車には複数の従動歯車が歯合・配置されている。また、上記主動歯車や上記従動歯車の個々の回転角度を検出するためのセンサが設けられている。そして、上記主動歯車や従動歯車の個々の歯数は互いに異なるように設定されている。そのため、上記主動歯車の回転角度に対する個々の従動歯車の回転角度はそれぞれ異なることになり、その回転角度の組み合わせから上記主動歯車の回転数が算出される。この主動歯車の回転数と回転角度により、例えば、この機械式アブソリュートエンコーダが設置されたアクチュエータの可動部の絶対位置が算出される。
【００１０】
そして、上記機械式アブソリュートエンコーダは、電力の供給が停止されたとしても、その後再び電力が供給された際に各歯車の回転角度を検出すれば、モータの回転数やアクチュエータの可動部の絶対位置を算出することができるものである。
この種の機械式アブソリュートエンコーダの構成を開示するものとして、例えば、特許文献１、特許文献２等がある。
【００１１】
なお、上記機械式アブソリュートエンコーダはモータと一体化されてモータユニットとして提供される。そして、アクチュエータを構成する場合には、その一体化されたモータユニットをそのまま組み込むことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−１０７１７７号公報
【特許文献２】特公平５−３８２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、従来の構成では、次のような問題があった。
前述したように、機械式アブソリュートエンコーダをアクチュエータに組み込む場合には、機械式アブソリュートエンコーダを含めて予め一体化されたモータユニットをアクチュエータに組み込むことになる。ところが、機械式アブソリュートエンコーダが予め一体化されたモータユニットの種類は限られており、ユーザーが必要とする仕様のモータを備えたモータユニットをアクチュエータに組み込むことができないという問題があった。
また、機械式アブソリュートエンコーダが一体化されたモータユニットは高価であるという問題があった。
【００１４】
これに対しては、単独で設けられた機械式アブソリュートエンコーダを任意の仕様のモータに取り付けることも考えられるが、その場合には、機械式アブソリュートエンコーダの主動歯車の回転角度を検出するための回転角度センサについても同時に取り付けることになり、煩雑な取付作業や調整作業を余儀なくされるという問題があった。
【００１５】
本発明は、このような点に基づいてなされたもので、その目的とするところは、モータと回転角度センサとを備えたモータユニットに対して機械式アブソリュートエンコーダの機能を容易且つ安価に追加することができる機械式アブソリュートユニットと機械式アブソリュートエンコーダとアクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するべく請求項１に記載された機械式アブソリュートユニットは、回転角度センサが備えられた動力源の出力軸に連結される主動歯車と、上記主動歯車に歯合される複数の従動歯車と、上記複数の従動歯車の回転角度を検出する従動歯車用回転角度センサと、を備えていて、上記主動歯車及び上記複数の従動歯車の回転角度の組み合わせから上記主動歯車の回転数を算出するようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項２に記載された機械式アブソリュートユニットは、請求項１記載の機械式アブソリュートユニットにおいて、ベースプレートを備えていて、このベースプレートには上記主動歯車と複数の従動歯車が組み込まれており、上記ベースプレートには基板が取り付けられていて、この基板には上記ネジの回転数を算出する処理部が設けられていることを特徴とするものである。
また、請求項３に記載された機械式アブソリュートエンコーダは、請求項１又は請求項２記載の機械式アブソリュートユニットと、上記機械式アブソリュートユニットの主動歯車が連結される出力軸を備えた動力源に設けられ上記主動歯車の回転角度を検出する回転角度センサと、を具備したことを特徴とするものである。
また、請求項４に記載されたアクチュエータは、ハウジングと、上記ハウジングに移動可能に設けられた可動部と、上記ハウジング内に設けられ上記可動部を駆動するネジ・ナット機構と、上記ハウジングの一端側に設けられ上記ネジを回転・駆動するモータと、上記モータに設けられモータの出力軸の回転角度を検出する出力軸用回転角度センサと、上記ハウジングの他端側に着脱可能に設けられた請求項１又は請求項２記載の機械式アブソリュートユニットと、を具備したことを特徴とするものである。
また、請求項５に記載されたアクチュエータは、請求項４記載のアクチュエータにおいて、上記機械式アブソリュートエンコーダユニットの主動歯車と上記ネジとがカップリングによって連結されていることを特徴とするものである。
また、請求項６に記載されたアクチュエータは、請求項４又は請求項５記載のアクチュエータにおいて、上記機械式アブソリュートエンコーダユニットの一部が上記ハウジングの一部として機能するように構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
以上述べたように、請求項１記載の機械式アブソリュートユニットによると、回転角度センサが備えられた動力源の出力軸に連結される主動歯車と、上記主動歯車に歯合される複数の従動歯車と、上記複数の従動歯車の回転角度を検出する従動歯車用回転角度センサと、を備えていて、上記主動歯車及び上記複数の従動歯車の回転角度の組み合わせから上記主動歯車の回転数を算出するようにしたため、予め上記動力源に備えられた回転角度センサを上記主動歯車の回転角度を検出するために用いることができるため、任意の仕様のモータに機械式アブソリュートエンコーダとしての機能を容易に付加することができる。
また、予め上記動力源に備えられた回転角度センサを上記主動歯車の回転角度を検出するために用いることができるため、上記機械式アブソリュートユニット側に設ける回転角度センサの数を減らすことができ、安価に機械式アブソリュートエンコーダとしての機能を追加することができる。
また、請求項２記載の機械式アブソリュートユニットによると、請求項１記載の機械式アブソリュートユニットにおいて、ベースプレートを備えていて、このベースプレートには上記主動歯車と複数の従動歯車が組み込まれており、上記ベースプレートには基板が取り付けられていて、この基板には上記ネジの回転数を算出する処理部が設けられているため、よりコンパクトで整理された機械式アブソリュートユニットを得ることができ、且つ、上記機械式アブソリュートユニット内に回転数を算出する機能も同時に得ることができる。
また、請求項３記載の機械式アブソリュートエンコーダは、請求項１又は請求項２記載の機械式アブソリュートユニットと、上記機械式アブソリュートユニットの主動歯車が連結される出力軸を備えた動力源に設けられ上記主動歯車の回転角度を検出する回転角度センサと、を具備したため、例えば、任意の仕様のモータの出力軸に回転角度センサが備えられたアクチュエータに対して上記機械式アブソリュートユニットを取付けるだけで容易に得られるものである。
また、請求項４記載のアクチュエータによると、ハウジングと、上記ハウジングに移動可能に設けられた可動部と、上記ハウジング内に設けられ上記可動部を駆動するネジ・ナット機構と、上記ハウジングの一端側に設けられ上記ネジを回転・駆動するモータと、上記モータに設けられモータの出力軸の回転角度を検出する出力軸用回転角度センサと、上記ハウジングの他端側に着脱可能に設けられた請求項１又は請求項２記載の機械式アブソリュートユニットと、を具備したため、任意の仕様のモータと機械式アブソリュートエンコーダの機能を備えたアクチュエータを容易に構成することができる。
また、請求項５記載のアクチュエータによると、請求項４記載のアクチュエータにおいて、上記機械式アブソリュートエンコーダユニットの主動歯車と上記ネジとがカップリングによって連結されているため、上記機械式アブソリュートユニットの着脱をより容易に行うことができる。
また、請求項６記載のアクチュエータによると、請求項４又は請求項５記載のアクチュエータにおいて、上記機械式アブソリュートエンコーダユニットの一部が上記ハウジングの一部として機能するように構成されているため、部品の一部省略による構成の簡略化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、本実施の形態による機械式アブソリュートユニットを組み込んだアクチュエータの斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態を示す図で、本実施の形態によるアクチュエータからアブソリュートユニットカバーと機械式アブソリュートユニットを分離した状態を示す拡大分解斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態を示す図で、本実施の形態によるアクチュエータに組み込まれた機械式アブソリュートユニットを示す斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態を示す図で、本実施の形態によるアクチュエータに組み込まれた機械式アブソリュートユニットを示す分解斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図１におけるＶＩＩ―ＶＩＩ断面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図５におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態を示す図で、本実施の形態における機械式アブソリュートユニットを用いたアクチュエータの機能ブロック図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図１０（ａ）は本実施の形態による機械式アブソリュートユニットの主動歯車、第１従動歯車、及び、第２従動歯車の回転角度の組み合わせの最初の部分を示すグラフ、図１０（ｂ）は本実施の形態による機械式アブソリュートユニットの主動歯車、第１従動歯車、及び、第２従動歯車の回転角度の組み合わせの後半の最後の部分を示すグラフである。
【図１１】本発明の第２の実施の形態を示す図で、本実施の形態によるアクチュエータに組み込まれた機械式アブソリュートユニットを示す斜視図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態を示す図で、本実施の形態によるアクチュエータに組み込まれた機械式アブソリュートユニットの分解斜視図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態を示す図で、図１１におけるＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態を示す図で、図１３におけるＸＩＶ−ＸＩＶ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図１乃至図１０を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。
本実施の形態による機械式アブソリュートユニット１を備えたアクチュエータ３は、次のような構成となっている。
まず、図１に示すように、上記アクチュエータ３には、アルミニウム製のハウジング５がある。このハウジング５は、図３に示すように、略Ｕ字型の断面形状を成している。図２に示すように、上記ハウジング５内部の幅方向（図３中左右方向）両側には、長さ方向（図３中紙面垂直方向）に延長された溝５ａ、５ａ′が形成されている。
【００２０】
上記ハウジング５の溝５ａ、５ａ′内にはそれぞれ鋼製のレール５ｂ、５ｂ′が設置されている。このレール５ｂは、長さ方向（図３中紙面垂直方向）に延長されており、そこには円弧状の凹部５ｃが形成されている。レール５ｂ′も同様の構成を成しており、円弧状の凹部５ｃ′が形成されている。
また、図１乃至図３に示すように、上記ハウジング５の開口部５ｃの上方（図２中上側）には、上部カバー７が設置されている。
【００２１】
また、図１乃至図４に示すように、上記ハウジング５の先端（図１中左下側端部）にはアルミニウム製のフロントカバー８が設けられている。このフロントカバー８は、図２、図７に示すように、貫通孔８ａが形成されているとともに、機械式アブソリュートユニット係合部８ｂが形成されている。また、上記フロントカバー８には、図４に示すように、雌ネジ部８ｃ、８ｃ、８ｃ、８ｃが形成されている。
【００２２】
図４、図７に示すように、上記貫通孔８ａの先端側には、上記フロントカバー８の前方（図７中下方向）に突出された筒状のガイド部材８ｄが設置されている。
図２、図７に示すように、上記貫通孔８ａの後端側（図２中右側）には軸受９、９が設置されている。この軸受９は、略円筒形状の外輪９ａとこの外輪９ａの内側に設置された内輪９ｂ、及び、上記外輪９ａと上記内輪９ｂとの間に転動可能に保持された複数の鋼球９ｃとから構成されている。上記複数の鋼球９ｃは保持具９ｄによって保持されている。また、上記フロントカバー８の後端側（図２中右側）には、押え部材９ｅが当接・配置されており、上記軸受９、９を押えている。
【００２３】
また、図１乃至図４に示すようにフロントカバー８の前面（図１中左下側の面）には機械式アブソリュートユニット１が設置されている。図４に示すように、上記フロントカバー８の機械式アブソリュートユニット係合部８ｂには上記機械式アブソリュートユニット１が係合されている。また、上記機械式アブソリュートユニット１には、アブソリュートユニットカバー１０が係合される。
なお、上記機械式アブソリュートユニット１の詳細な構成については後述する。
【００２４】
また、図１、図２に示すように、上記ハウジング５の後端（図１中右上側端部）にはベアリングケース１１が設置されている。このベアリングケース１１は貫通孔１１ａが形成されており、この貫通孔１１ａの前端側（図２中左側）には軸受１３が内装されている。
この軸受１３は、略円筒形状の外輪１３ａと内輪１３ｂ、及び、上記外輪１３ａと上記内輪１３ｂとの間に転動可能に保持された複数の鋼球１３ｃとから構成されている。また、上記ベアリングケース１１の前端側（図２中左側）には、押え部材１１ｂが当接・配置されており、上記軸受１３を押えている。
【００２５】
また、上記ベアリングケース１１の後端側にはモータユニット１４が設置されている。図２に示すように、上記モータユニット１４は、モータケース１４ａと、このモータケース１４ａ内に収納されたモータ１４ｂや、このモータ１４ｂの回転角度を検出するための出力軸用回転角度センサ１４ｃとから構成されている。
【００２６】
上記モータ１４ｂは、モータハウジング１４ｄと、このモータハウジング１４ｄの内周面側に設置されたステータ１４ｅと、このステータ１４ｅの内側に配置されたロータ１４ｆと、上記モータハウジング１４ｄの前後側に突出されると共に上記ロータ１４ｆが固着され、上記モータハウジング１４ｄ内に回転可能に設けられた出力軸１４ｇとから構成されている。
【００２７】
また、上記出力軸用回転角度センサ１４ｃは、上記モータ１４ｂの出力軸１４ｇの後端側（図２中右側端）に固着され周方向に配置されパターンを有したエンコーダホイール１４ｈと、上記モータハウジング１４ｄの後端側に設置された基板１４ｋとから構成される。また、上記基板１４ｋには、上記エンコーダホイール１４ｈに対して光を照射するとともに、この光の上記エンコーダホイール１４ｈによる反射光を検出する光学センサ１４ｍや、図示しないＣＰＵ等の電子部品が実装されている。また、この出力軸用回転角度センサ１４ｃは上記出力軸１４ｇの回転に伴う上記エンコーダホイール１４ｈの回転による上記光学センサ１４ｍで検出される反射光の変化を検出することで上記モータ１４ｂの出力軸１４ｇの１回転中の回転角度（０°以上３６０°未満）を高精度に検出するものである。
【００２８】
なお、上記基板１４ｋに実装された図示しないＣＰＵは、この回転角度から上記出力軸１４ｇの回転数を検出し、この回転数を上記ＣＰＵの揮発性メモリに保持する機能を有している。すなわち、上記出力軸用回転角度センサ１４ｃは、本来、上記揮発性メモリによって上記出力軸１４ｇの回転数を保持し、外部から電力を供給されない場合には、バッテリの電力によって上記回転数を上記揮発性メモリに保持するタイプのアブソリュートエンコーダとして用いられるものである。しかし、本実施の形態においては、後述するように、上記出力軸用回転角度センサ１４ｃの回転角度検出機能のみを用いている。
なお、上記出力軸用回転角度センサ１４ｃは、本実施の形態においては光学式センサであるが、磁気式センサやレゾルバ方式のセンサを用いてもよい。
【００２９】
また、上記モータ１４ｂに上記出力軸用回転角度センサ１４ｃを取付ける際には、上記エンコーダホイール１４ｈや基板１４ｋ及び光学センサ１４ｍの取付位置等の調整が必要であり、この作業は非常に煩雑なものである。しかし、予めユニット化されたモータユニットであれば、このような取付作業や調整作業は既に行われた状態となっており、上記モータ１４ｂへの上記出力軸用回転角度センサ１４ｃの取り付け作業や上記調整作業は不要である。
【００３０】
本実施の形態において用いられる上記モータユニット１４は、予めユニット化されたものであり、上記モータ１４ｂへの上記出力軸用回転角度センサ１４ｃの取付作業や調整作業は既に行われた状態となっている。
また、上記モータ１４ｂにはコントローラ１２によって制御される。このコントローラ１２は図９に示すように、後述する機械式アブソリュートユニット１のＣＰＵ３３ｃと通信することができ、上記機械式アブソリュートユニット１から後述するスライダ２１の絶対位置を取得し、このスライダ２１の絶対位置に基づいて上記モータ１４ｂの制御を行うものである。
【００３１】
また、図２や図３に示すように、上記ハウジング５内には、ボールネジ１６が設置されている。このボールネジ１６は、上記フロントカバー８側の軸受９、９と上記ベアリングケース１１側の軸受１３によって回転可能に支持されていると共に、上記モータユニット１４内のモータ１４ｂの出力軸１４ｇにカップリング１５を介して上記モータ１４ｂの出力軸１４ｇに連結されている。
【００３２】
上記カップリング１５は、カップリング部材１５ａ、１５ｂ、図示しない締結具から構成されている。また、上記ボールネジ１６の外周面には螺旋状の雄ネジ部１６ａが形成されている。
【００３３】
また、上記ボールネジ１６にはボールナット１９が螺合されている。図３に示すように、上記ボールナット１９の上記ボールネジ１６側の面には雌ネジ部１９ａが形成されているとともに上記ボールナット１９の内部には無負荷循環路１９ｂが形成されている。また、図２に示すように、上記ボールナット１９の前後端（図２中左右両端）にはリターンキャップ１９ｃ、１９ｃが設けられている。このリターンキャップ１９ｃ、１９ｃ内には図示しないリターン路がそれぞれ形成されており、これらリターン路によって、上記雌ネジ部１９ａと上記ボールネジ１６の雄ネジ部１６ａとの間の空間（転動路）と上記無負荷循環路１９ｂとが連通されている。
【００３４】
そして、上記ボールナット１９の雌ネジ部１９ａと上記ボールネジ１６の雄ネジ部１６ａとの間の空間（転動路）、上記ボールナット１９の無負荷循環路１９ｂ、及び、上記リターン路内には、複数の鋼球２０が転動・循環している。この鋼球２０によって、上記ボールナット１９の移動が円滑なものとされる。
【００３５】
上記ボールナット１９には、可動部としてのアルミニウム製のスライダ２１が固着されている。図１乃至図３に示すように、上記スライダ２１は上記ハウジング５内部に設置されていると共に、その上側（図３中上側）部分の幅方向（図３中左右方向）両端部は上記ハウジング５の外部へと突出・配置されている。
【００３６】
また、図２、図３に示すように、上記スライダ２１の幅方向（図３中左右方向）両側には、上記ハウジング５内の溝５ａ、５ａ′に対向する溝２１ａ、２１ａ′が形成されている。そして、上記溝２１ａ内には鋼製のレール２１ｂが設置されており、上記溝２１ａ′内には鋼製のレール２１ｂ′が設置されている。このレール２１ｂは、長さ方向（図３中紙面垂直方向）に延長されており、そこには円弧状の凹部２１ｃが形成されている。また、上記レール２１ｂ′も同様の構成を成しており、円弧状の凹部２１ｃ′が形成されている。上記レール２１ｂとハウジング５のレール５ｂとは、上記レール２１ｂの凹部２１ｃと上記レール５ｂの凹部５ｃとを対向させた状態で設置されており、上記レール２１ｂ′とハウジング５のレール５ｂ′とは、上記レール２１ｂ′の凹部２１ｃ′と上記レール５ｂ′の凹部５ｃ′とを対向させた状態で設置されている。
【００３７】
また、図３に示すように、上記スライダ２１の上記レール２１ｂ、２１ｂ′の上側（図３中上側）には溝２１ｄ、２１ｄ′が形成されており、この溝２１ｄ、２１ｄ′にはシール部材２１ｅ、２１ｅ′が取り付けられている。
また、上記スライダ２１には、長さ方向（図３中紙面垂直方向）に延長された貫通孔２１ｆ、２１ｆ′が形成されている。これら貫通孔２１ｆ、２１ｆ′内には、筒状の潤滑油保持部材２１ｇ、２１ｇ′がそれぞれ内装されている。
【００３８】
また、図２に示すように、上記スライダ２１の前後両端部の幅方向一端側（図２中紙面垂直方向奥側）にはリターンキャップ２１ｈ、２１ｈが設置されており、上記スライダ２１の前後両端部の幅方向他端側（図２中紙面垂直方向手前側）にも図示しないリターンキャップが設置されている。これらリターンキャップ２１ｈや図示しないリターンキャップ内には図示しないリターン路が形成されている。そして、上記リターンキャップ２１ｈ、２１ｈのリターン路によって、上記潤滑油保持部材２１ｇ内の無負荷循環路とレール５ｂの凹部５ｃとレール２１ｂの凹部２１ｃとの間の空間（転動路）とが連通されている。また、上記図示しないリターンキャップのリターン路によって、上記潤滑油保持部材２１ｇ′内の無負荷循環路とレール５ｂ′の凹部５ｃ′とレール２１ｂの凹部２１ｃ′との間の空間（転動路）とが連通されている。
【００３９】
また、上記潤滑油保持部材２１ｇ内の無負荷循環路とレール５ｂの凹部５ｃとレール２１ｂの凹部２１ｃとの間の空間（転動路）、及び、上記リターンキャップ２１ｈ、２１ｈ内のリターン路には、複数の転動体としての鋼球２３が循環されている。また、上記潤滑油保持部材２１ｇ′内の無負荷循環路とレール５ｂ′の凹部５ｃ′とレール２１ｂの凹部２１ｃ′との間の空間（転動路）、及び、上記図示しないリターンキャップ内のリターン路には、複数の転動体としての鋼球２３′が循環されている。
【００４０】
また、上記スライダ２１は、レール５ｂの凹部５ｃとレール２１ｂの凹２１ｃに係合された鋼球２３や、レール５ｂ′の凹部５ｃ′とレール２１ｂ′の凹部２１ｃ′に係合された鋼球２３′によって、ボールネジ１６軸心周りの回転を規制されている。
【００４１】
上記機械式アブソリュートユニット１は、次のような構成を成している。
まず、図４乃至図８に示すように、上記機械式アブソリュートユニット１には、ベースプレート２５がある。このベースプレート２５は、上記機械式アブソリュートユニット１がアクチュエータ３のフロントカバー８に取り付けられた際には、フロントカバー８の機械式アブソリュートユニット係合部８ｂに係合される。また、上記ベースプレート２５にはアブソリュートユニットカバー１０が係合・固定される。
【００４２】
上記ベースプレート２５は、図６、図７に示すように、中央付近に貫通孔２５ａが形成されている。上記機械式アブソリュートユニット１がアクチュエータ３のフロントカバー８に取り付けられた際、この貫通孔２５ａの後端側にはガイド部材８ｄが挿入され、このことと上記ベースプレート２５がフロントカバー８の機械式アブソリュートユニット係合部８ｂに係合されることにより上記機械式アブソリュートユニット１の位置決めが行われる。
【００４３】
また、上記貫通孔２５ａの図６中左側には凹部２５ｂが形成されており、上記貫通孔２５ａの図６中右側には凹部２５ｃが形成されている。上記ベースプレート２５には、雌ネジ部２５ｄ、２５ｄと、貫通孔２５ｅ、２５ｅ、２５ｅ、２５ｅが形成されている。
【００４４】
また、上記ベースプレート２５は、図示しない４本のボルトを、上記貫通孔２５ｅ、２５ｅ、２５ｅ、２５ｅを貫通させ、アクチュエータ３のフロントカバー８の雌ネジ部８ｃ、８ｃ、８ｃ、８ｃに螺合することにより、上記フロントカバー８に固定される。
これにより、上記機械式アブソリュートユニット１が上記フロントカバー８に固定される。
【００４５】
また、例えば、図５に示すように、上記ベースプレート２５の前方側（図５中左下側）には、歯車保持用プレート２７が設置されている。図７に示すように、この歯車保持用プレート２７にはベースプレート２５側（図７中上側）に開口された凹部２７ａが形成されている。また、この凹部２７ａ内の中央付近には凹部２７ｂが形成されている。この凹部２７ｂの図７中左側には貫通孔２７ｃが形成されており、上記凹部２７ｂの図７中右側には貫通孔２７ｄが形成されている。
【００４６】
上記歯車保持用プレート２７の幅方向（図７中左右方向）両側には、段付き貫通孔２７ｅ、２７ｅが形成されている。この段付き貫通孔２７ｅの反ベースプレート２５側（図７中下側）には大径部２７ｇが形成されている。また、上記歯車保持用プレート２７には、雌ネジ部２７ｆ、２７ｆ、２７ｆ、２７ｆが形成されている。
また、上記歯車保持用プレート２７は、ボルト２９、２９を、上記段付き貫通孔２７ｅ、２７ｅを貫通させて、上記ベースプレート２５の雌ネジ部２５ｄ、２５ｄに螺合させることにより、上記ベースプレート２５に固定される。
【００４７】
また、上記歯車保持用プレート２７の前方側（図５中左下側）には、基板３１が設置されている。図６に示すように、上記基板３１には、貫通孔３１ａ、３１ａ、３１ａ、３１ａが穿孔されている。
また、図７に示すように、上記基板３１のベースプレート２５側（図７中上側）には従動歯車用回転角度センサとしての磁気センサ３３ａ、３３ｂが実装されている。また、図４〜図７には図示していないものの、上記基板３１上には、上記磁気センサ３３ａ、３３ｂやモータユニット１４の出力軸用回転角度センサ１４ｃから得られた情報の処理するＣＰＵ３３ｃや、モータユニット１４の出力軸用回転角度センサ１４ｃと通信を行うための通信素子３３ｄ、ＣＰＵ３３ｃとコントローラ１２との通信を行うための通信素子３３ｅや、図示しないコネクタ等の複数の電子部品（図９に示す）が実装されている。
【００４８】
図９に示すように、上記ＣＰＵ３３ｃは上記磁気センサ３３ａ、３３ｂや上記出力軸用回転角度センサ１４ｃの情報を取得することができるとともに上記コントローラ１２と通信を行うことができる。また、上記ＣＰＵ３３ｃによって、後述する主動歯車３５の回転数を算出する処理、この回転数と上記モータユニット１４の出力軸用回転角度センサ１４ｃから得られた回転角度とを組み合わせてスライダ２１の絶対位置を算出する処理、上記コントローラ１２に上記スライダ２１の絶対位置を出力する処理等が行われる。
【００４９】
また、上記基板３１と上記歯車保持用プレート２７との間にはスペーサ３２、３２、３２、３２が介挿されている。
また、上記基板３１は、ボルト３４、３４、３４、３４を上記貫通孔３１ａ、３１ａ、３１ａ、３１ａ、及び、上記スペーサ３２、３２、３２、３２を貫通させて、上記雌ネジ部２７ｆ、２７ｆ、２７ｆ、２７ｆに螺合させることにより、上記歯車保持用プレート２７に固定されている。
【００５０】
また、図６や図７に示すように、上記したベースプレート２５と上記歯車保持用プレート２７との間には、主動歯車３５が回転可能に介挿されている。この主動歯車３５は軸３５ａを備えている。また、上記主動歯車３５には歯車部材３５ｃが設けられている。この歯車部材３５ｃには、図８に示すように、貫通孔３５ｄが形成されている。上記軸３５ａは上記歯車部材３５ｃの貫通孔３５ｄに圧入されている。
【００５１】
上記主動歯車３５は、前述したボールネジ１６の前端に、オルダム式カップリング３６を介して着脱可能に連結されている。すなわち、上記ボールネジ１６の前端にはボールネジ側カップリング部材１７が固着されており、このボールネジ側カップリング部材には係合凸部１７ａが設けられている。一方、上記主動歯車３５の軸３５ａは主動歯車側カップリング部材としても機能するものであり、係合凸部３５ｂが設けられている。また、これらボールネジ側カップリング部材１７と主動歯車側カップリング部材３５ｂとの間には中間カップリング部材１８が介挿されている。この中間カップリング部材１８の両側にはそれぞれ係合凹部１８ａ、１８ｂが形成されている。
【００５２】
そして、上記ボールネジ側カップリング部材１７の係合凸部１７ａを上記中間カップリング部材１８の係合部１８ｂに係合させるとともに、主動歯車３５の軸３５ａの係合凸部３５ｂを中間カップリング部材１８の係合凹部１８ａに係合させることにより、ボールネジ１６と主動歯車３５が連結されることになる。
【００５３】
また、図７に示すように、上記ベースプレート２５の貫通孔２５ａの前端側（図７中下側）には軸受３７が圧入されているとともに、上記歯車保持用プレート２７の凹部２７ｂ内にも軸受３７が圧入されている。この軸受３７は、前述した軸受９と同様、外輪３７ａ及び内輪３７ｂと、上記外輪３７ａと内輪３７ｂとの間に転動可能に設けられた複数の鋼球３７ｃと、上記複数の鋼球３７ｃを保持する保持器３７ｄとから構成されている。そして、上記主動歯車３５は上記軸受３７、３７によって回転可能に支持されている。また、上記主動歯車３５の歯車部材３５ｃは、上記歯車保持用プレート２７の凹部２７ａ内に収容されている。
【００５４】
上記主動歯車３５の回転角度は、前述したモータユニット１４に設けられた出力軸用回転角度センサ１４ｃによって検出される。
【００５５】
また、図６や図７に示すように、前述したベースプレート２５と上記歯車保持用プレート２７との間には、第１従動歯車３９も介挿されている。この第１従動歯車３９も、上記主動歯車３５と同様に、軸３９ａと歯車部材３９ｂを備えている。上記軸３９ａの前端側（図７中下端側）には凹部３９ｃが形成されており、この凹部３９ｃ内に永久磁石３９ｄが係合・固定されている。この永久磁石３９ｄは上記第１従動歯車３９とともに回転され、その際の磁気の変化が上記基板３１の磁気センサ３３ａによって検出される。すなわち、上記磁気センサ３３ａによって上記第１従動歯車３９の回転角度（０°以上３６０°未満）を検出する。
また、上記歯車部材３９ｂには、図８に示すように、貫通孔３９ｅが形成されている。上記軸３９ａは上記歯車部材３９ｂの貫通孔３９ｅに圧入されている。
【００５６】
また、図７に示すように、上記ベースプレート２５の凹部２５ｂには軸受３７が圧入されているとともに、上記歯車保持用プレート２７の貫通孔２７ｃ内にも軸受３７が圧入されている。そして、第１従動歯車３９は上記軸受３７、３７によって回転可能に支持されている。また、第１従動歯車３９の歯車部材３９ｂは、上記歯車保持用プレート２７の凹部２７ａ内に収容されている。また、上記第１従動歯車３９の歯車部材３９ｂと上記主動歯車３５の歯車部材３５ｃとが噛合されている。
【００５７】
また、図６や図７に示すように、前述したベースプレート２５と上記歯車保持用プレート２７との間には、第２従動歯車４３も介挿されている。この第２従動歯車４３も、上記第１従動歯車３９と同様の構成であり、軸４３ａと歯車部材４３ｂを備えている。上記軸４３ａの前端側（図７中下端側）には凹部４３ｃが形成されており、この凹部４３ｃ内に永久磁石４３ｄが係合・固定されている。そして、この永久磁石４３ｄと上記基板３１上の磁気センサ３３ｂによって上記第２従動歯車４３の回転角度（０°以上３６０°未満）を検出する。
また、上記歯車部材４３ｂには、図８に示すように、貫通孔４３ｅが形成されている。上記軸４３ａは上記歯車部材４３ｂの貫通孔４３ｅに圧入されている。
【００５８】
また、図７に示すように、上記ベースプレート２５の凹部２５ｃには軸受３７が圧入されているとともに、上記歯車保持用プレート２７の貫通孔２７ｄ内にも軸受３７が圧入されている。そして、第２従動歯車４３は上記軸受３７、３７によって回転可能に支持されている。また、第２従動歯車４３の歯車部材４３ｂは、上記歯車保持用プレート２７の凹部２７ａ内に収容されている。また、上記第２従動歯車４３の歯車部材４３ｂと上記主動歯車３５の歯車部材３５ｃとが噛合されている。
【００５９】
上記主動歯車３５の歯車部材３５ｃの歯数（Ｎ０）と上記第１従動歯車３９の歯車部材３９ｂの歯数（Ｎ１）と上記第２従動歯車４３の歯車部材４３ｂの歯数（Ｎ２）はそれぞれ異なっており、互に素となるように設定されている。すなわち、上記主動歯車３５の歯車部材３５ｃの歯数（Ｎ０）と上記第１従動歯車３９の歯車部材３９ｂの歯数（Ｎ１）と上記第２従動歯車４３の歯車部材４３ｂの歯数（Ｎ２）は、上記主動歯車３５の歯車部材３５ｃの回転角度に対する上記第１従動歯車３９の回転角度と上記第２従動歯車４３の回転角度の組み合わせの数が最大となり、且つ、アクチュエータ３上におけるスライダ２１の絶対位置を算出するのに必要な歯数となるように設定されている。本実施の形態の場合は、上記主動歯車３５の歯車部材３５ｃの歯数（Ｎ０）は２５、上記第１従動歯車３９の歯車部材３９ｂの歯数（Ｎ１）は２４、上記第２従動歯車４３の歯車部材３９ｂの歯数（Ｎ２）は２３、というように設定されている。
【００６０】
なお、上記主動歯車３５の歯車部材３５ｃの回転角度に対する上記第１従動歯車３９の回転角度と上記第２従動歯車４３の回転角度の組み合わせの数によって算出できるスライダ２１の絶対位置の最大値が決定され、上記組み合わせの数が大きいほど算出できる上記スライダ２１の絶対位置は大きくなる。すなわち、アクチュエータ３の長さ（図１中右上から左下に向かう方向の大きさ）によって算出すべき上記スライダ２１の絶対位置の最大値が決定されるため、上記主動歯車３５の歯車部材３５ｃの歯数（Ｎ０）と上記第１従動歯車３９の歯車部材３９ｂの歯数（Ｎ１）と上記第２従動歯車４３の歯車部材４３ｂの歯数（Ｎ２）は上記アクチュエータ３の長さに応じた数が設定される。
【００６１】
そして、上記主動歯車３５、第１従動歯車３９、第２従動歯車４３の回転角度の組み合わせから、ボールネジ１６の回転数を算出することができる。
したがって、上記算出されたボールネジ１６の回転数と出力軸用回転角度センサ１４ｃから得られた回転角度から、スライダ２１の絶対位置が算出することができる。
【００６２】
まず、上記主動歯車３５、第１従動歯車３９、第２従動歯車４３の回転角度の組み合わせによるボールネジ１６の回転数の算出について説明する。
上記主動歯車３５、第１従動歯車３９、第２従動歯車４３の回転角度には次のような関係がある。
前述したように、上記主動歯車３５の歯車部材３５ｃの歯数（Ｎ０）と上記第１従動歯車３９の歯車部材３９ｂの歯数（Ｎ１）と上記第２従動歯車４３の歯車部材４３ｂの歯数（Ｎ２）はそれぞれ異なっており、互に素となるように設定されているため、上記主動歯車３５を回転させていくと、第１従動歯車３９、及び、第２従動歯車４３の回転角度は、図１０のグラフに示すように変化していく。
なお、図１０（ａ）、（ｂ）は、横軸にボールネジ１６の回転数を取り、縦軸に主動歯車３５、第１従動歯車３９、第２従動歯車４３の回転角度を取り、その変化及び組み合わせを示した図である。図１０（ａ）は最初の部分を示しており、図１０（ｂ）は最後の部分を示している。
【００６３】
図１０（ａ）に示すように、初期状態においては、上記主動歯車３５、上記第２従動歯車４３、及び、上記主動歯車３５の回転角度は一致しているものとする。この初期状態とは、スライダ２１が最も後方側（図１中右上側、図２中右側）に移動した状態である。また、上記初期状態の上記スライダ２１の位置を原点、すなわち、上記スライダ２１の絶対位置が０である位置とする。
まず、この初期状態から上記主動歯車３５を正転させて上記スライダ２１を前進（図１中左下側、図２中左側）に移動させる場合を想定する。上記主動歯車３５が回転されると上記第１従動歯車３９及び第２従動歯車４３も回転されるが、上記主動歯車３５の回転角度に対して、上記第１従動歯車３９の回転角度がずれる。また、このとき、上記第２従動歯車４３の回転角度は、上記主動歯車３５の回転角度と上記第１従動歯車３９の回転角度の両方に対してずれている。
【００６４】
そして、上記主動歯車３５を回転させていくと、上記主動歯車３５の回転角度と上記第１従動歯車３９や上記第２従動歯車４３の回転角度とのずれは大きくなっていく。このようなときの上記主動歯車３５、第１従動歯車３９、第２従動歯車４３の回転角度の変化は図１０（ａ）に示すようなものとなる。
しかし、ある時点で上記主動歯車３５の回転角度と上記第１従動歯車３９や上記第２従動歯車４３の回転角度とのずれが最大となり、それ以降は、上記主動歯車３５の回転角度と上記第１従動歯車３９や上記第２従動歯車４３の回転角度とのずれが小さくなっていき、上記主動歯車３５、上記第１従動歯車３９、及び、上記第２従動歯車４３の回転角度が再び一致して、初期状態と同様の状態に戻る。
この初期状態と同様の状態まで戻るときの上記主動歯車３５、第１従動歯車３９、第２従動歯車４３の回転角度の変化は図１０（ｂ）に示すようなものとなる。
【００６５】
また、このように上記主動歯車３５、第１従動歯車３９、第２従動歯車４３の回転角度が変化する間においては、上記主動歯車３５、第１従動歯車３９、第２従動歯車４３の回転角度の組み合わせが一致することはない。
よって、このような上記主動歯車３５、第１従動歯車３９、第２従動歯車４３の回転角度の関係から、上記主動歯車３５の回転数に対して、固有の上記第１従動歯車３９の回転角度と上記第２従動歯車４３の回転角度の組み合わせが存在しているといえる。そのため、上記第１従動歯車３９の回転角度と上記第２従動歯車４３の回転角度の組み合わせから、上記主動歯車３５の回転数、ひいては、ボールネジ１６の回転数を求めることができる。
また、求めることができる上記主動歯車３５の回転数、すなわち、上記主動歯車３５の回転数に対応する第１従動歯車３９、第２従動歯車４３の回転角度の組み合わせの数（ｎ）は、次の式（Ｉ）により算出される。
ｎ＝Ｎ１×Ｎ２＝２４×２３＝５５２  ―――（Ｉ）
【００６６】
また、上記第１従動歯車３９の回転角度と上記第２従動歯車４３の回転角度の組み合わせから求められた上記ボールネジ１６の回転数と出力軸用回転角度センサ１４ｃから得られた回転角度から、スライダ２１の絶対位置が算出される。
また、本実施の形態の場合は、上記スライダ２１が原点にある状態から、上記ボールネジ１６が５５２回転して上記スライダ２１が前進した位置までの範囲で、上記スライダ２１の絶対位置を求めることが可能である。
また、上記機械式アブソリュートユニット１は、アクチュエータ３に組み込まれた状態で上記主動歯車３５の回転角度を検出する出力軸用回転角度センサ１４ｃと組み合わされて、機械式アブソリュートエンコーダとして機能するものである。
以上が、アクチュエータ３の構成についての説明である。
【００６７】
次に、本実施の形態による機械式アブソリュートユニット１やアクチュエータ３の作用について説明する。
まず、モータユニット１４のモータ１４ｂが駆動されて出力軸１４ｇが回転されると、ボールネジ１６が回転され、それによって、上記ボールナット１９、ひいては、スライダ２１が上記アクチュエータ３の長さ方向（図２中左右方向）に移動される。上記モータ１４ｂはコントローラ１２によって制御される。
【００６８】
このとき、上記モータ１４ｂの出力軸１４ｇ、ひいては、上記ボールネジ１６の回転角度が、上記モータユニット１４の出力軸用回転角度センサ１４ｃによって検出される。この回転角度は、図示しないケーブルを介して、機械式アブソリュートユニット１側に伝達される。
【００６９】
一方、上記ボールネジ１６の先端側には主動歯車３５が連結されている。すなわち、上記モータユニット１４の出力軸用回転角度センサ１４ｃによって検出された出力軸１４ｇの回転角度は、上記主動歯車３５の回転角度ということになる。
【００７０】
また、上記主動歯車３５が回転されると、第１従動歯車３９及び第２従動歯車４３も回転される。上記第１従動歯車３９の前端側（図７中下側）には永久磁石３９ｄが設置されており、上記第１従動歯車３９の回転により磁界の変化が発生する。この磁界の変化が基板３１上に実装された磁気センサ３３ａによって検出される。この磁気センサ３３ａによって検出された磁界の変化から上記第１従動歯車３９の回転角度を検出することができる。
【００７１】
また、上記第２従動歯車４３の前端側（図７中下側）にも永久磁石４３ｄが設置されており、上記第２従動歯車４３の回転により磁界の変化が発生する。この磁界の変化が基板３１上に実装された磁気センサ３３ｂによって検出される。この磁気センサ３３ｂによって検出された磁界の変化から上記第２従動歯車４３の回転角度を検出することができる。
【００７２】
そして、ＣＰＵ３３ｃによって上記主動歯車３５、第１従動歯車３９、第２従動歯車４３の回転角度の組み合わせからボールネジ１６の回転数が算出され、この算出されたボールネジ１６の回転数と出力軸用回転角度センサ１４ｃから得られた回転角度からスライダ２１のアクチュエータ３の長さ方向における絶対的な位置が算出される。
上記スライダ２１の絶対的な位置はコントローラ１２に出力され、上記モータ１４ｂの制御に使用される。
そして、上記機械式アブソリュートエンコーダは、電力の供給が停止されたとしても、その後再び電力が供給された際に各歯車の回転角度を検出すれば、モータの回転数やアクチュエータの可動部の絶対位置を算出することができるものである。
【００７３】
次に、本実施の形態による機械式アブソリュートユニット１やアクチュエータ３の効果について説明する。
まず、予めモータユニット１４に備えられている出力軸用回転角度センサ１４ｃを用いることができるため、新たに主動歯車３５用の回転角度センサを設置する必要はなく、煩雑な調整作業の不要化、構成の簡略化、低コスト化を図ることができ、結局、任意の仕様のモータユニット１４に機械式アブソリュートエンコーダとしての機能を容易に付加することができる。
また、予めモータユニット１４に備えられている出力軸用回転角度センサ１４ｃを用いることができるため、上記機械式アブソリュートユニット側に設ける回転角度センサの数を減らすことができ、安価に機械式アブソリュートエンコーダとしての機能を追加することができる。
【００７４】
又、本実施の形態の場合には、機械式アブソリュートユニット１を上記アクチュエータ３のフロントカバー８に対して着脱可能に取り付けることができるように構成したので、任意の仕様のモータ１４ｂに対して機械式アブソリュートユニット１を組み合わせることで、上記モータ１４ｂを備えた上記アクチュエータ３に機械式アブソリュートエンコーダの機能を容易に付加することができる。
また、このような出力軸用回転角度センサ１４ｃを備えたモータユニット１４は入手しやすいため、上記機械式アブソリュートユニット１を用いることで、所望の仕様のモータ１４ｂと上記出力軸用回転角度センサ１４ｃを備え、且つ、機械式アブソリュートエンコーダの機能を備えたアクチュエータを容易に得ることができる。
【００７５】
また、上記機械式アブソリュートユニット１は各構成要素がベースプレート２５に組み付けられて予めユニット化された状態で上記アクチュエータ３のフロントカバー８に着脱可能に取り付けられているため、上記機械式アブソリュートエンコーダの１着脱をより容易に行うことができる。更に、上記ベースプレート２５には基板３１が取り付けられていて、この基板３１には上記主動歯車３５、ひいては、ボールネジ１６の回転数を算出するＣＰＵ３３ｃが実装されているため、よりコンパクトで整理されたユニットを得ることができ、且つ、上記機械式アブソリュートユニット１を取付けるだけで回転数を算出する機能も同時に得ることができる。
【００７６】
また、上記機械式アブソリュートユニット１は上記アクチュエータ３のフロントカバー８に取り付けられ、上記機械式アブソリュートユニット１の主動歯車３５と上記アクチュエータ３のボールネジ１６とは、オルダム式カップリング３６によって連結されているため、着脱が容易である。
【００７７】
また、上記機械式アブソリュートユニット１の磁気センサ３３ａ、３３ｂは、第１従動歯車３９や第２従動歯車４３の歯１つ分の回転角度を検出できる程度の精度があればよく、上記磁気センサ３３ａ、３３ｂとしては安価な磁気センサを用いれば十分である。そのため、上記機械式アブソリュートユニット１を安価なものとすることができるとともに、上記機械式アブソリュートユニット１の組み立て作業や取り付け作業も容易なものとなる。
【００７８】
また、上記機械式アブソリュートユニット１には、上記主動歯車３５、第１従動歯車３９、第２従動歯車４３の回転角度の組み合わせからのボールネジ１６の回転数の算出や、この回転数と上記ボールネジ１６の回転角度によるスライダ２１のアクチュエータ３の長さ方向における位置の算出を行うＣＰＵ３３ｃが実装された基板３１を備えているため、上記機械式アブソリュートユニット１とともにボールネジ１６の回転数やスライダ２１の位置を算出する機能も容易に追加することができる。
以上が、本実施の形態についての説明である。
【００７９】
次に、図１１乃至図１４を参照しながら、本発明の第２の実施の形態について説明する。
本実施の形態による機械式アブソリュートユニット４９には、まず、ベースプレート５１がある。このベースプレート５１は上記機械式アブソリュートユニット４９の構成要素の一つであるとともに、前述した第１の実施の形態のアクチュエータ３におけるフロントカバー８にも相当するものである。すなわち、上記機械式アブソリュートユニット４９は上記ベースプレート５１によって、取付対象物である図示しないアクチュエータと一体となって使用されるものである。
【００８０】
図１２や図１３に示すように、上記ベースプレート５１には凹部５１ａが形成されている。また、上記凹部５１ａの中央には貫通孔５１ｂが形成されている。また、上記凹部５１ａの近傍には雌ネジ部５１ｃ、５１ｃ、５１ｃ、５１ｃが形成されている。また、上記ベースプレート５１の幅方向（図１２中左上から右下へ向かう方向）両側には貫通孔５１ｄ、５１ｄが形成されている。この貫通孔５１ｄ、５１ｄには図示しない段付き部が形成されており、大径部が前方側（図１２中左下側）に形成されている。また、上記貫通孔５１ｄ、５１ｄの下側（図１２中下側）には凹部５１ｅ、５１ｅが形成されており、この凹部５１ｅ、５１ｅ内にはそれぞれ貫通孔５１ｆが形成されている。また、上記凹部５１ａの内部には凹部５１ｇ、５１ｈも形成されている。
【００８１】
上記ベースプレート５１の前方側（図１２中左下側）には歯車保持用プレート５３が設置されている。この歯車保持用プレート５３には、図１３に示すように、凹部５３ａ、５３ｂが形成されている。また、上記凹部５３ａ内には貫通孔５３ｃが形成されており、上記凹部５３ｂ内には貫通孔５３ｄが形成されている。また、上記歯車保持用プレート５３の角部には貫通孔５３ｅが形成されている。また、上記歯車保持用プレート５３の幅方向（図１２中左上から右下に向かう方向）両側には、ボス５３ｆ、５３ｆが前方側（図１２中左下に向かう方向）に突出・形成されている。
【００８２】
また、上記歯車保持用プレート５３の前方側（図１２中左下側）には基板５５が設置されている。この基板５５には貫通孔５５ａ、５５ａの他、４つの図示しない貫通孔が形成されている。また、図１３に示すように、上記基板５５の歯車保持用プレート５３側には磁気センサ５７ａと磁気センサ５７ｂが実装されている。上記基板５５には、その他にも、上記磁気センサ５７ａ、５７ｂや図示しない取付対象物であるアクチュエータのモータユニットのエンコーダから得られた情報を処理する図示しないＣＰＵ等の複数の電子部品が実装されている。
【００８３】
また、図１１や図１２に示すように、上記歯車保持用プレート５３は、貫通孔５３ｅ、５３ｅ、５３ｅ、５３ｅを貫通し、上記ベースプレート５１の雌ネジ部５１ｃ、５１ｃ、５１ｃ、５１ｃに螺合されるボルト５９、５９、５９、５９によって、上記ベースプレート５１に取り付けられる。また、上記ボルト５９、５９、５９、５９は、上記基板５５の図示しない貫通孔とスペーサ６１、６１、６１、６１も貫通しており、上記基板５５は上記スペーサ６１、６１、６１、６１を介して、上記ボルト５９、５９、５９、５９によって上記歯車保持用プレート５３及び上記ベースプレート５１に取り付けられている。また、上記基板５５は、上記貫通孔ａを貫通する上記歯車保持用プレート５３のボス５３ｆによって位置決めされている。
【００８４】
また、上記ベースプレート５１の後方側（図１２中右上に向かう方向）にはベアリングホルダー６３が設置されている。上記ベアリングホルダー６３には前後方向（図１２中左下側から右上側に向かう方向）に延長された貫通孔６３ａが形成されている。この貫通孔６３ａ内には、軸受６２、６２が内装されており、この軸受６２、６２によってアクチュエータのボールネジ６６の前端が回転可能に保持される。また、上記ベアリングホルダー６３には貫通孔６３ｂ、６３ｂ、６３ｂ、６３ｂも形成されている。上記ベアリングホルダー６３は、この貫通孔６３ｂ、６３ｂ、６３ｂ、６３ｂを貫通し、上記ベースプレート５１の図示しない雌ネジ部に螺合されるボルト６４、６４、６４、６４によって固定されている。
【００８５】
また、図１３に示すように、上記ベースプレート５１の貫通孔５１ｂ内には主動歯車６５が回転可能に設置されている。
図１２や図１３に示すように、この主動歯車６５の前端側（図１２中左下側）には歯車部６５ａが形成されている。また、上記主動歯車６５には前後方向（図１２中左下側から右上側に向かう方向）に延長された貫通孔６５ｂが形成されている。この貫通孔６５ｂに、アクチュエータのボールネジ６６が挿入・固定される。また、上記主動歯車６５には上記貫通孔６５ｂに直交する向きに延長された貫通孔６５ｃが形成されており、この貫通孔６５ｃ内の雌ネジ部に螺合される図示しないスタッドによって、上記図示しないボールネジが固定される。
【００８６】
また、図１２や図１３に示すように、上記ベースプレート５１と上記歯車保持用プレート５３との間には、第１従動歯車６７が介挿されている。この第１従動歯車６７は、前述した第１の実施の形態における第１従動歯車３９と同様に、軸６７ａと歯車部材６７ｂを備えている。上記軸６７ａの前端側（図１３中下端側）には凹部６７ｃが形成されており、この凹部６７ｃ内に永久磁石６７ｄが係合・固定されている。この永久磁石６７ｄは上記第１従動歯車６７とともに回転され、その際の磁気の変化が上記基板５５の磁気センサ５７ａによって検出される。すなわち、上記磁気センサ５７ａによって上記第１従動歯車６７の回転角度（０度以上３６０度未満）を検出する。
【００８７】
また、図１３に示すように、上記ベースプレート５１の凹部５１ｇには軸受６９ａが圧入されているとともに、上記歯車保持用プレート５３の凹部５３ａ内には軸受６９ｂが圧入されている。そして、第１従動歯車６７は上記軸受６９ａ、６９ｂによって回転可能に支持されている。上記軸受６９ａ、６９ｂは、前述した第１の実施の形態における軸受９と同様、外輪７０ａ及び内輪７０ｂと、上記外輪７０ａと内輪７０ｂの間に転動可能に設置された鋼球７０ｃと、上記鋼球７０ｃを保持する保持器７０ｄとから構成される。また、第１従動歯車６７の歯車部材６７ｂは、上記ベースプレート５１の凹部５１ａ内に収容されている。また、上記第１従動歯車６７の歯車部材６７ｂと上記主動歯車６５の歯車部６５ａとが歯合されている。
【００８８】
また、図１２や図１３に示すように、上記ベースプレート５１と上記歯車保持用プレート５３との間には、第２従動歯車７１が介挿されている。この第２従動歯車７１は、前述した第２従動歯車６９と同様に、軸７１ａと歯車部材７１ｂを備えている。上記軸７１ａの前端側（図１３中下端側）には凹部７１ｃが形成されており、この凹部７１ｃ内に永久磁石７１ｄが係合・固定されている。この永久磁石７１ｄは上記第２従動歯車７１とともに回転され、その際の磁気の変化が上記基板５５の磁気センサ５７ｂによって検出される。すなわち、上記磁気センサ５７ｂによって上記第２従動歯車７１の回転角度（０度以上３６０度未満）を検出する。
【００８９】
また、図１３に示すように、上記ベースプレート５１の凹部５１ｈには軸受７３ａが圧入されているとともに、上記歯車保持用プレート５３の凹部５３ｂ内には軸受７３ｂが圧入されている。上記軸受７３ａ、７３ｂは上記軸受６９ａと同様の構成を成す。そして、第２従動歯車７１は上記軸受７３ａ、７３ｂによって回転可能に支持されている。また、第２従動歯車７１の歯車部材７１ｂは、上記ベースプレート５１の凹部５１ａ内に収容されている。また、上記第２従動歯車７１の歯車部材７１ｂと上記主動歯車６５の歯車部６５ａとが歯合されている。
【００９０】
上記主動歯車６５の歯車部６５ａの歯数、上記第１従動歯車６７の歯車部材６７ｂの歯数、及び、上記第２従動歯車７１の歯車部材７１ｂの歯数も、前述した第１の実施の形態における主動歯車３５の歯車部材３５ｃの歯数（Ｎ０）、第１従動歯車３９の歯車部材３９ｂの歯数（Ｎ１）、及び、第２従動歯車４３の歯車部材４３ｂの歯数（Ｎ２）と同様に設定されている。
また、上記機械式アブソリュートユニット４９も、アクチュエータに組み込まれた状態で、上記アクチュエータのモータユニットの出力軸用回転角度センサと組み合わされて、機械式アブソリュートエンコーダとして機能するものである。
【００９１】
次に、本実施の形態による機械式アブソリュートユニット４９、及び上記機械式アブソリュートユニット４９を用いたアクチュエータの作用について説明する。
本実施の形態におけるアクチュエータにおいても、前述した第１の実施の形態におけるアクチュエータ３と同様、図示しないモータによってボールネジ６６が回転され、図示しないスライダが移動される。
その際、前述した第１の実施の形態の場合と同様に、上記ボールネジ６６の回転によって、上記機械式アブソリュートユニット４９の主動歯車６５が回転されるとともに、第１従動歯車６７と第２従動歯車７１も回転される。
そして、これら主動歯車６５、第１従動歯車６７、第２従動歯車７１の回転角度の組み合わせから上記主動歯車６５、ひいては、上記ボールネジ６６の回転数が算出される。また、上記ボールネジ６６の回転数と回転角度から上記スライダのアクチュエータの長さ方向における絶対的な位置が求められる。
【００９２】
次に、本実施の形態による機械式アブソリュートユニット４９、及び上記機械式アブソリュートユニット４９を用いたアクチュエータの効果について説明する。
本実施による機械式アブソリュートユニット４９及びアクチュエータも、前述した第１の実施の形態の機械式アブソリュートユニット１及びアクチュエータ３と同様の効果を奏する。
【００９３】
但し、上記機械式アブソリュートユニット４９のベースプレート５１は、上記アクチュエータのフロントカバーも兼ねており、前述した第１の実施の形態による機械式アブソリュートユニット１ほど着脱が容易なものではない。
しかし、本実施による機械式アブソリュートユニット４９は、アクチュエータに対して確実に固定することができる。また、上記機械式アブソリュートユニット４９の一部であるベースプレート５１が、上記アクチュエータのハウジングの一部として機能するように構成されているため、部品の一部省略による構成の簡略化を図ることができる。
以上が、本実施の形態による機械式アブソリュートユニット４９及び上記機械式アブソリュートユニット４９を用いたアクチュエータの効果についての説明である。
【００９４】
なお、本発明は、前述の第１の実施の形態や第２の実施の形態に限定されない。
例えば、従動歯車の個数や、主動歯車や従動歯車の歯数及びその組み合わせには、スライダの可動範囲の大きさ、すなわち、検出できる主動歯車の最大回転数によってさまざまな場合が考えられる。
前述した前述の第１の実施の形態や第２の実施の形態の場合においては、モータユニットに設けられモータの出力軸の回転角度を検出する出力軸用回転角度センサによって、主動歯車の回転角度を検出していたが、上記出力軸用回転角度センサとは別に主動歯車用の回転角度センサを設ける構成も考えられる。
また、前述の第１の実施の形態や第２の実施の形態の場合には、機械式アブソリュートユニット１、４９側のＣＰＵを用いて回転数の算出等を行っていたが、モータユニット側のＣＰＵを用いて回転数の算出等を行う場合も考えられる。
その他、本願発明は、図示した構成に限定されず、様々な変形が考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、例えば、機械式アブソリュートユニットと機械式アブソリュートエンコーダとアクチュエータに係り、特に、モータとこのモータの出力軸の回転角度を検出する回転角度センサとを備えたモータユニットに対して容易且つ安価に機械式アブソリュートエンコーダの機能を追加することができるように工夫したものに関し、例えば、産業ロボット用のアクチュエータに好適である。
【符号の説明】
【００９６】
１  機械式アブソリュートユニット
３  アクチュエータ
１４  モータユニット
１４ｂ  モータ
１４ｃ  出力軸用回転角度センサ
１４ｇ  出力軸
１７  ボールネジ
１９  ボールナット
２１  スライダ
２５  ベースプレート
３１  基板
３３ａ  磁気センサ（従動歯車用回転角度センサ）
３３ｂ  磁気センサ（従動歯車用回転角度センサ）
３５  主動歯車
３９  第１従動歯車
４３  第２従動歯車
４９  機械式アブソリュートユニット
５１  ベースプレート
５５  基板
５７ａ  磁気センサ（従動歯車用回転角度センサ）
５７ｂ  磁気センサ（従動歯車用回転角度センサ）
６５  主動歯車
６６  ボールネジ
６７  第１従動歯車
７１  第２従動歯車
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2014115234.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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