(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子及び受光素子を含む非回転部品を支持するエンコーダ本体、前記エンコーダ本体にエンコーダ側軸受を介して回転自在に支持されモータケースの一方の側壁部から突出するエンコーダ取付用軸部に連結される回転軸及び前記回転軸に取付けられたスリット付き回転板を備えた光学式エンコーダの前記エンコーダ本体が、前記回転軸の軸線方向にはバネ性を持って変形するが前記回転軸の周方向には変形しない構造のエンコーダ取付具を介して前記モータケースの前記側壁部に対して取付けられ、
前記モータケースの前記側壁部には、前記光学式エンコーダと前記エンコーダ取付具を完全に収納するエンコーダ収納室を備えたエンコーダカバーが取付けられ、
前記エンコーダ取付用軸部を支持するモータ側軸受が前記側壁部に取付けられている光学式エンコーダ付きモータであって、
前記エンコーダ本体と前記側壁部または前記エンコーダケースの内壁面との間に、前記エンコーダ収納室の内部を前記スリット付き回転板が位置する空間と前記モータ側軸受が露出する空間とに気密に仕切るシール用隔壁部材が配置され、
前記シール用隔壁部材は熱膨張による前記エンコーダ本体と前記側壁部との間の距離の変化に応じて前記軸線方向に変形可能な構造を有しており、
前記シール用隔壁部材は弾性材料により形成され、
前記シール用隔壁部材は前記エンコーダ本体に対して固定され、非固定側端部が前記側壁部の表面に押付けられていることを特徴とする光学式エンコーダ付きモータ。
【請求項２】
発光素子及び受光素子を含む非回転部品を支持するエンコーダ本体、前記エンコーダ本体にエンコーダ側軸受を介して回転自在に支持されモータケースの一方の側壁部から突出するエンコーダ取付用軸部に連結される回転軸及び前記回転軸に取付けられたスリット付き回転板を備えた光学式エンコーダの前記エンコーダ本体が、前記回転軸の周方向に間隔をあけて配置された複数の板バネ部を備え前記回転軸の軸線方向にはバネ性を持って変形するが前記回転軸の周方向には変形しない構造のエンコーダ取付具を介して前記モータケースの前記側壁部に対して取付けられ、
前記モータケースの前記側壁部には、前記光学式エンコーダと前記エンコーダ取付具を完全に収納するエンコーダ収納室を備えたエンコーダカバーが取付けられ、
前記エンコーダ取付用軸部を支持するモータ側軸受が前記側壁部に取付けられている光学式エンコーダ付きモータであって、
前記エンコーダ本体と前記側壁部との間に、前記エンコーダ取付具よりも前記側壁部側に位置して、前記エンコーダ収納室の内部を前記モータ側軸受から出る油分を含んだ気体が前記スリット付き回転板に付着するのを阻止するように前記スリット付き回転板が位置する空間と前記モータ側軸受が露出する空間とに気密に仕切るシール用隔壁部材が配置され、
前記シール用隔壁部材は、弾性材料により形成されて熱膨張により前記エンコーダ本体と前記側壁部との間に発生する距離の変化に対応するように前記軸線方向に変形可能な構造を有しており、
前記シール用隔壁部材は前記エンコーダ本体に対して固定され、非固定側端部が前記側壁部の表面に押付けられていることを特徴とする光学式エンコーダ付きモータ。
【請求項３】
前記エンコーダ本体の前記側壁部と対向する部分には、前記回転軸を周方向に囲み且つ前記回転軸の軸線方向に延びる円筒面が形成されており、
前記シール用隔壁部材は、前記円筒面に嵌合される円筒状部分と該筒状部分から離れるに従って直径寸法が大きくなるように広がるスカート状筒状部分とを備えている請求項１または２に記載の光学式エンコーダ付きモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周囲の温度が上昇しても正確なエンコーダ信号を得ることができる光学式エンコーダ付きモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
速度制御や位置制御の目的のために、光学式エンコーダが取付けられたモータが種々の用途で用いられている。光学式エンコーダは、発光素子、受光素子及び処理回路等の非回転部品を支持するエンコーダ本体と、エンコーダ本体にエンコーダ側軸受を介して回転自在に支持されモータケースの一方の側壁部から突出するエンコーダ取付用軸部に連結される回転軸と、回転軸に取付けられて発光素子と受光素子との間に配置されたスリット付き回転板を備えている。光学式エンコーダは、回転軸の軸線方向にはバネ性を持って変形するが回転軸の周方向には変形しない構造のエンコーダ取付具を介してエンコーダ本体がモータケースの側壁部に対して取付けられてモータに取付けられている。このエンコーダ取付具は、モータ側の発熱で発生するエンコーダ取付用軸部及びエンコーダ側の回転軸の熱膨張による寸法の変化に対応して変形し、エンコーダ側軸受に無理な力が加わるのを防ぐ役割を果たしている。またモータケースの側壁部には、光学式エンコーダとエンコーダ取付具を完全に収納するエンコーダ収納室を備えたエンコーダカバーが取付けられている。そしてエンコーダ取付用軸部を支持するモータ側軸受はモータケースの側壁部に取付けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、非回転部品を保護する保護用カバー部材がエンコーダ本体に取付けられていた。しかしながら例えば軸が１万回転以上の高速回転で回転するモータでは、モータの巻線及び回転軸を支持するモータ側軸受で発生する熱がかなり大きくなる。そのため、この熱がエンコーダ側の回転軸を通して光学式エンコーダに伝わると保護用カバー部材内に熱がこもって温度が上がり、処理回路に用いられている半導体部品が誤動作を起こして正確なエンコーダ信号が得られなくなる。そこで発明者は、保護用カバー部材を外した光学式エンコーダをエンコーダカバーの内部に配置することを考えた。
【０００４】
しかしながら保護用カバー部材がないが故に処理回路に用いられている半導体部品の温度が低下したにもかかわらず、ある程度時間が経過すると正確なエンコーダ信号が得られなくなる問題が発生することが分かった。
【０００５】
本発明の目的は、エンコーダカバー内のエンコーダ収納室に配置した光学式エンコーダから正確なエンコーダ信号を得ることができる光学式エンコーダ付きモータを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明が改良の対象とする光学式エンコーダ付きモータは、発光素子及び受光素子を含む非回転部品を支持するエンコーダ本体、エンコーダ本体にエンコーダ側軸受を介して回転自在に支持されモータケースの一方の側壁部から突出するエンコーダ取付用軸部に連結される回転軸及びこの回転軸に取付けられたスリット付き回転板を備えた光学式エンコーダを用いる。ここでスリット付き回転板のスリットは光を透過するものであればよく、貫通孔であることを要しない。光学式エンコーダのエンコーダ本体は、回転軸の軸線方向にはバネ性を持って変形するが回転軸の周方向には変形しない構造のエンコーダ取付具を介してモータケースの側壁部に対して取付けられる。そしてモータケースの側壁部には、光学式エンコーダとエンコーダ取付具を完全に収納するエンコーダ収納室を備えたエンコーダカバーが取付けられる。エンコーダ取付用軸部を支持するモータ側軸受はモータケースの側壁部に取付けられる。なお一般的なエンコーダ取付具は、回転軸の周方向に間隔をあけて配置された複数の板バネ部を備えている。
【０００７】
本発明においては、エンコーダ本体と側壁部またはエンコーダケースの内壁面との間に、エンコーダ収納室の内部をスリット付き回転板が位置する空間とモータ側軸受が露出する空間とに気密に仕切るシール用隔壁部材を配置する。このシール用隔壁部材は、回転軸の熱膨張によるエンコーダ本体と側壁部との間の距離の変化に応じて軸線方向に変形可能な構造を有している。好ましくは、シール用隔壁部材は、エンコーダ本体とモータケースの側壁部との間に、エンコーダ取付具よりも側壁部側に位置して、エンコーダ収納室の内部をモータ側軸受から出る油分を含んだ気体がスリット付き回転板に付着するのを阻止するようにスリット付き回転板が位置する空間とモータ側軸受が露出する空間とに気密に仕切るように配置される。
【０００８】
本発明者は、モータ側の温度が上昇すると、モータ側の軸受から潤滑油が気化して発散し、この油分を含んだ気体がエンコーダのスリット付き回転板に付着して光を透過させるスリットを部分的に塞ぐことが、不正確なエンコーダ信号を発生する主たる原因であることを見出した。そこで本発明では、シール用隔壁部材を設けてエンコーダ収納室の内部をスリット付き回転板が位置する空間とモータ側軸受が露出する空間とに気密に仕切ることにより、モータ側軸受から出る油分を含んだ気体がスリット付き回転板に付着するのを阻止して、誤ったエンコーダ信号が発生するのを防止する。
【０００９】
そしてシール用隔壁部材は、エンコーダ取付具と同様に、モータ側の発熱で発生するエンコーダ取付用軸部及びエンコーダ側の回転軸の熱膨張による寸法の変化に対応して変形するため、温度が変化してもシール効果を確保することができる。シール用隔壁部材の形状及び材質は任意であるが、ゴム等の弾性材料によりシール用隔壁部材を形成すれば、前述の熱膨張による寸法の変化に対応して軸線方向に変形可能な構造を簡単に得ることができる。
【００１０】
シール用隔壁部材は、エンコーダ本体及びモータケースの少なくとも一方に固定されていればよい。しかし弾性材料によりシール用隔壁部材を形成する場合に、シール用隔壁部材をエンコーダ本体に対して固定し、シール用隔壁部材の非固定側端部をモータケースの側壁部の表面に押付けるようにするのが好ましい。このようにすると、既存の、モータケースに対して光学式エンコーダを取付ける作業をするだけで、シール用隔壁部材を所定位置に取付けることができて、組み立て作業が簡単になる。
【００１１】
なお弾性材料によりシール用隔壁部材を形成して、シール用隔壁部材をエンコーダ本体側に取付けるためには、エンコーダ本体のモータケースの側壁部と対向する部分に、回転軸を周方向に囲み且つ回転軸の軸線方向に延びる円環状の取付面を形成する。そしてシール用隔壁部材を、円環状の取付面に嵌合される円筒状部分と該筒状部分から離れるに従って直径寸法が大きくなるように広がるスカート状筒状部分とを備えた形状にする。このようにするとシール用隔壁部材のエンコーダ本体への取付が簡単になる上、シール用隔壁部材の形状が簡単になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本発明の光学式エンコーダ・ユニットを備えた光学式エンコーダ付きモータの要部の半部断面図であり、図２は本発明の光学式エンコーダ・ユニットの斜視図であり、図３は図１及び図２の例で用いるシール用隔壁部材の斜視図である。
【００１３】
図１において、１は１万回転以上の回転数で回転する高速モータである。モータケース３の一方の側壁部を構成するエンドブラケット５には、モータ側の回転軸７を回転自在に支持する高速回転用の軸受９が取付けられている。高速回転用の軸受９では、潤油滑（グリース）が熱で気化して放散されるため、潤滑油が補充される構造になっている。エンドブラケット５から外側に突出するモータ側の回転軸７の端部は、エンコーダ取付用軸部７ａを構成している。
【００１４】
１１は光学式エンコーダである。光学式エンコーダ１１は、発光素子、受光素子及び処理回路を含む非回転部品を支持するエンコーダ本体１３と、エンコーダ本体１３にエンコーダ側軸受１５を介して回転自在に支持されてモータケース３のエンドブラケット５から突出するエンコーダ取付用軸部７ａに連結されるエンコーダ側の回転軸１７と、エンコーダ側の回転軸１７に取付けられたスリット付き回転板１９を備えている。スリット付き回転板１９は例えばガラスの板に塗料が塗布されて複数のスリットが形成された構造を有している。エンコーダ本体１３は絶縁樹脂によって一体成形されており、中央部にエンコーダ側軸受１５の外周面が嵌合される貫通孔１３ａを有している。貫通孔１３ａのスリット付き回転板１９側の開口部には環状のストッパ壁部１３ｂがエンコーダ本体１３と一体に設けられている。エンコーダ側軸受１５は、軸線方向の一端がストッパ壁部１３ｂと当接するまで貫通孔１３ａに挿入されている。エンコーダ側軸受１５の軸線方向の他端は、貫通孔１３ａのモータ１側の開口部を囲むように形成された環状凹部１３ｃに嵌合された環状板２１と当接している。環状板２１は、複数のねじ２３を用いてエンコーダ本体１３に固定されている。
【００１５】
エンコーダ側の回転軸１７は、外周部にスリット付き回転板１９が嵌合されて固定され、中心部に中心ボルト２５が挿入される小径の貫通孔１７ａが形成された回転板取付部分１７ｂと、外周部にエンコーダ側軸受１５の内周面が嵌合され、中心部に小径の貫通孔１７ａと連通する大径の貫通孔１７ｃを備えた軸嵌合部分１７ｄとから構成される。大径の貫通孔１７ｃには、モータ１の回転軸７のエンコーダ取付用軸部７ａが嵌合される。なおエンコーダ取付用軸部７ａには、中心ボルト２５が螺合される雌ねじ孔７ｂが形成されている。エンコーダ側の回転軸１７の軸嵌合部分１７ｄのモータ１側の端部１７ｅは、エンコーダ本体１３にねじ２３で取り付けられた環状板２１の中央の孔部との間に隙間をあけるようにして突出している。そしてこの端部１７ｅには、第２図に示されるようにＵ字状の切り欠き凹部１７ｆが形成されている。この切り欠き凹部１７ｆには、エンコーダ取付用軸部７ａに形成されたねじ孔７ｃに螺合される図示しない取付ねじが嵌合される。
【００１６】
エンコーダ本体１３のモータ１側の外周部には、エンコーダ側の回転軸１７の周囲を囲むように形成された環状段部１３ｄが形成されている。この環状段部１３ｄは、エンコーダ側の回転軸１７の径方向と周方向に延びる環状面１３ｅと軸線方向と周方向に延びる円筒面１３ｆによって形成されている。そしてこの円筒面１３ｆには、図２及び図３に示すようにゴム等の弾性材料により一体成形されたシール用隔壁部材２７の円筒状部分２７ａが嵌合されて接着剤を用いて接合されている。図２及び図３に示される通り、シール用隔壁部材２７は円筒面１３ｆに嵌合される円筒状部分２７ａとこの筒状部分２７ａから離れるに従って直径寸法が大きくなるように広がるスカート状筒状部分２７ｂとを備えている。スカート状筒状部分２７ｂの非固定側端部は、モータ１のエンドブラケット５の中央に形成された軸受を固定するための貫通孔の周囲を囲む壁面に常時押し付けられた状態になる必要がある。そのためスカート状筒状部分２７ｂの軸線方向の長さ及びその傾斜角度または広がり角度並びに弾性率は、熱膨張によりモータ１側の回転軸７が軸線方向に延び縮みしてエンコーダ本体１３とエンドブラケット５の側面との間の距離が変化しても、スカート状筒状部分２７ｂの非固定側端部がエンドブラケット５の側面上に常時押し付けられている状態が維持できるように定められている。
【００１７】
光学式エンコーダ１１は、モータ１のエンドブラケット５に取付けられたエンコーダカバー２９の内部に形成されたエンコーダ収納室３０の内部に収納されている。エンコーダカバー２９は、光学式エンコーダ１１を塵埃等から保護するために設けられるものである。前述のシール用隔壁部材２７は、エンコーダ本体１３とエンドブラケット５の側面との間に配置されて、エンコーダ収納室３０の内部をスリット付き回転板１９が位置する空間３０ａとモータ側軸受９が露出する空間３０ｂとの２つの空間に気密に仕切っている。シール用隔壁部材２７を設けると、モータ側軸受９から出る油分を含んだ気体や軸受９から出る金属粉等の塵埃が空間３０ｂの中に止まり、スリット付き回転板１９が位置する空間３０ａ内に入るのが阻止される。その結果、スリット付き回転板１９のスリットを塞ぐ原因となる油や塵埃がスリット付き回転板１９に付着するのを阻止することができる。前述の通り、シール用隔壁部材２７は、熱膨張によりエンコーダ本体１３とエンドブラケット５との間に発生する距離の変化に対応するように軸線方向に変形可能な構造を有しているため、モータ１が高速回転をして温度が上昇しても、シール性能が低下することはない。
【００１８】
エンコーダ本体１３は、金属板を加工して形成したエンコーダ取付具３１によりモータ１のエンドブラケット５の側面に固定されている。図２に示すように、エンコーダ取付具３１は、モータ１側の発熱で発生するエンコーダ取付用軸部７ａ及びエンコーダ側の回転軸１７の熱膨張等による寸法の変化に対応して変形し、エンコーダ側軸受１５に無理な力が加わるのを防ぐように、エンコーダ側の回転軸１７の周方向または回転方向に間隔をあけて配置された３枚の板バネ部３１ａ…を備えている。図２に示すように、この３枚の板バネ部３１ａ…は、エンコーダ側の回転軸１７の軸線方向にはバネ性を持って変形するがエンコーダ側の回転軸１７の周方向または回転方向には容易に変形しない。板バネ部３１ａ…の基部は、環状の円板部３１ｂに連結されており、この円板部３１ｂはエンコーダ本体１３の環状段部１３ｄ（図１）に嵌合されて環状面１３ｅ（図１）に当接している。円板部３１ｂには、周方向にほぼ等しい間隔をあけてねじ挿入孔が形成されている。そしてねじ挿入孔にねじ３３…が挿入されて、エンコーダ取付具３１はエンコーダ本体１３に対して固定されている。３枚の板バネ部３１ａ…の先端部にはＬ字状に折り曲げられて形成された取付脚部３１ｃ…が一体に連結されている。エンコーダ側の回転軸１７の径方向に延びる取付脚部３１ｃの取付部には周方向に円弧状に細長く延びるねじ挿入孔３１ｄが形成されている。そして図１に示すように、ねじ３５…を用いてエンコーダ取付具３１はモータ１のエンドブラケット５に対してねじ止めされている。
【００１９】
図１において、３７は光学式エンコーダ１１の入出力を制御箱３９内に設けたモータ制御回路に導くためのリード線である。この例では、エンコーダカバー２９の軸線方向外側に冷却用ファン４１が取付けられている。この冷却用ファン４１は、エンコーダカバー２９の外面に風を吹き付けてエンコーダカバー２９を冷却することによりエンコーダ収納室３０内の温度が許容温度以上に上昇するのを防止している。図示していないが、冷却用ファン４１のファンケース４３には通気孔が形成されている。
【００２０】
この例では、シール用隔壁部材２７がエンコーダ本体１３に固定されているため、エンコーダ取付具３１を用いて光学式エンコーダ１１をモータ１のエンドブラケット５に取付ける際に、特別な作業をすることなく、シール用隔壁部材２７を所定の位置に配置することができて、しかもシール用隔壁部材２７のスカート状筒状部分２７ｂの非固定側端部をエンドブラケット５の側面に押付けることができる。そのため組み立て作業が非常に簡単になる。なおこの例とは異なって、モータ側にシール用隔壁部材を取付け、その非固定側端部をエンコーダ本体１３の環状面１３ｅに押付けるようにしてもよいのは勿論である。また、シール用隔壁部材はエンコーダ側の回転軸１７の軸線方向に伸び縮みする蛇腹構造にしてもよい。蛇腹構造のシール用隔壁部材を用いる場合には、シール用隔壁部材をエンコーダ及びモータのエンドブラケットの両方に対して固定するようにしてもよい。
【００２１】
またシール用隔壁部材は、エンコーダ収納室３０の内部をスリット付き回転板１９が位置する空間３０ａとモータ側軸受９が露出する空間３０ｂとに気密に仕切るように設けられればよいため、図１に二点鎖線で示したように環状のシール用隔壁部材２７´をエンコーダ本体１３とエンコーダケース２９の内壁面との間に配置してもよい。この場合には、シール用隔壁部材２７´の外周部を予めエンコーダケース２９の内壁面に固定しておき、エンコーダケース２９をモータ１のエンドブラケットに取付ける際にシール用隔壁部材２７´の内周面をエンコーダ本体１３の外周部にきつく嵌合させればよい。
【００２２】
上記例では、冷却用ファン４１が設けられているが、冷却用ファン４１は必ずしも必要なものではない。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、シール用隔壁部材を設けてエンコーダ収納室の内部をスリット付き回転板が位置する空間とモータ側軸受が露出する空間とに気密に仕切ることにより、モータ側軸受から出る油分等を含んだ気体がスリット付き回転板に付着するのを阻止することができるため、光学式エンコーダから誤ったエンコーダ信号が出力されるのを防止できる。特に、本発明によれば、弾性材料によりシール用隔壁部材を形成する場合に、シール用隔壁部材をエンコーダ本体に対して固定し、シール用隔壁部材の非固定側端部をモータケースの側壁部の表面に押付けるようにしたので、既存の、モータケースに対して光学式エンコーダを取付ける作業をするだけで、シール用隔壁部材を所定位置に取付けることができて、組み立て作業が簡単になる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学式エンコーダ付きモータの要部の半部断面図である。
【図２】本発明の光学式エンコーダ・ユニットの斜視図である。
【図３】図１及び図２の例で用いるシール用隔壁部材の斜視図である。
【符号の説明】
１  モータ
３  モータケース
５  エンドブラケット（側壁部）
７  モータ側の回転軸
７ａ  エンコーダ取付用軸部
９  モータ側軸受
１１  光学式エンコーダ
１３  エンコーダ本体
１５  エンコーダ側軸受
１７  エンコーダ側の回転軸
１９  スリット付き回転板
２７  シール用隔壁部材
２９  エンコーダカバー
３０  エンコーダ収納室
３１  エンコーダ取付具
【図１】
0003605511.tif 000002
【図２】
0003605511.tif 000003
【図３】
0003605511.tif 000004