(57)【要約】【課題】本発明は、薄型化に好適なアブソリュートエンコーダを提供する。【解決手段】主軸１ａの複数回の回転にわたる回転量を特定するアブソリュートエンコーダであって、主軸１ａの回転に従って回転する第１駆動歯車と、第１駆動歯車と噛合う第１従動歯車と、第１従動歯車の回転に従って回転する第２駆動歯車と、第２駆動歯車と噛合う第２従動歯車と、第２従動歯車の回転に従って回転する第２回転体の回転角を検知する角度センサＳｐと、を備えている。【選択図】図４
2019015536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸の複数回の回転にわたる回転量を特定するアブソリュートエンコーダであって、
前記主軸の回転に従って回転する第１駆動歯車と、
前記第１駆動歯車と噛合う第１従動歯車と、
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、
前記第２駆動歯車と噛合う第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第２回転体の回転角を検知する角度センサと、
を備えることを特徴とするアブソリュートエンコーダ。
【請求項２】
前記主軸の回転角を検知する別の角度センサをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項３】
前記第１従動歯車の回転に従って回転する第３駆動歯車と、
前記第３駆動歯車と噛合う第３従動歯車と、
前記第３従動歯車の回転に従って回転する第３回転体の回転角を検知する別個の角度センサと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項４】
前記第２駆動歯車および前記第３駆動歯車が設けられる中間回転体を備え、
前記第２駆動歯車および前記第３駆動歯車はウォーム歯車であり、
前記第２従動歯車および前記第３従動歯車はウォームホイールであり、
前記中間回転体の回転軸線方向において、前記第２駆動歯車が回転することによって前記中間回転体が受ける反力の向きは、前記第３駆動歯車が回転することによって前記中間回転体が受ける反力の向きとは逆に設定されることを特徴とする請求項３に記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項５】
前記第１駆動歯車はウォーム歯車であり、
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く設定されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項６】
主軸の複数回の回転にわたる回転量を特定するアブソリュートエンコーダであって、
前記主軸の回転に伴い第１減速比で回転する中間回転体と、
前記中間回転体の回転に伴い第２減速比で回転する第２回転体と、
前記第２回転体の回転角を検知する角度センサと、
を備え、
前記主軸の回転軸線は、前記中間回転体の回転軸線に対してねじれの位置にあり、前記第２回転体の回転軸線と平行に設けられることを特徴とするアブソリュートエンコーダ。
【請求項７】
前記主軸の回転角を検知する別の角度センサを備えることを特徴とする請求項６に記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項８】
前記主軸の回転軸線と平行な回転軸線を有する回転体であって、前記中間回転体の回転に伴い第３減速比で回転する第３回転体と、
前記第３回転体の回転角を検知する別個の角度センサと、
をさらに備えることを特徴とする請求項６または７に記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項９】
前記中間回転体の前記主軸とは反対側に配置される外壁部を含む筐体を備え、
平面視において、前記中間回転体の回転軸線は、前記外壁部の延在方向に対して５°から３０°の範囲で傾斜していることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項１０】
主軸の複数回の回転にわたる回転量を特定するアブソリュートエンコーダであって、
ウォーム変速機構を含み、前記主軸の回転に伴いマグネットを回転させる減速機構と、
前記マグネットの磁極に応じて前記マグネットの回転角を検知する角度センサと、
を備え、
前記主軸の回転軸線は、前記マグネットの回転軸線と平行であることを特徴とするアブソリュートエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力軸の回転量を特定するためのアブソリュートエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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がある。例えば特許文献１には、自動制御装置やロボット装置等の運動制御用の回転軸やバルブ開閉に用いる動力伝達用の回転軸等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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平４−９６０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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、受光素子などの構成要素をシャフトの軸方向に積み上げて構成される。このため各構成要素の軸方向寸法が軸方向に積み重ねているため、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、薄型化が難しい問題がある。アブソリュートエンコーダを薄型化するために、各構成要素を薄く形成することも考えられる。しかし、構成要素を薄く形成すると、強度が低下し、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。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、薄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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のアブソリュートエンコーダは、主軸の複数回の回転にわたる回転量を特定するアブソリュートエンコーダであって、主軸の回転に従って回転する第１駆動歯車と、第１駆動歯車と噛合う第１従動歯車と、第１従動歯車の回転に従って回転する第２駆動歯車と、第２駆動歯車と噛合う第２従動歯車と、第２従動歯車の回転に従って回転する第２回転体の回転角を検知する角度センサと、を備える。
【０００７】
この態様によると、アブソリュートエンコーダにおいて、角度センサにより第２従動歯車の回転角を検知することができる。
【０００８】
本発明の別の態様もまた、アブソリュートエンコーダである。このアブソリュートエンコーダは、主軸の複数回の回転にわたる回転量を特定するアブソリュートエンコーダであって、主軸の回転に伴い第１減速比で回転する中間回転体と、中間回転体の回転に伴い第２減速比で回転する第２回転体と、第２回転体の回転角を検知する角度センサと、を備える。主軸の回転軸線は、中間回転体の回転軸線に対してねじれの位置にあり、第２回転体の回転軸線と平行に設けられる。
【０００９】
本発明のさらに別の態様もまた、アブソリュートエンコーダである。このアブソリュートエンコーダは、主軸の複数回の回転にわたる回転量を特定するアブソリュートエンコーダであって、ウォーム変速機構を含み、主軸の回転に伴いマグネットを回転させる減速機構と、マグネットの磁極に応じてマグネットの回転角を検知する角度センサと、を備える。主軸の回転軸線は、マグネットの回転軸線と平行である。
【００１０】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、薄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ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエンコーダを説明するブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るエンコーダを説明するブロック図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るエンコーダを説明するブロック図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係るエンコーダを説明するブロック図である。
【図５】図４のエンコーダの斜視図である。
【図６】図４のエンコーダの別の斜視図である。
【図７】図４のエンコーダのさらに別の斜視図である。
【図８】図４のエンコーダの基板の底面図である。
【図９】図４のエンコーダの平面図である。
【図１０】図４のエンコーダの一部断面を含む正面図である。
【図１１】図４のエンコーダの第２回転体の周辺を示す断面図である。
【図１２】図４のエンコーダの第３回転体および接続回転体の周辺を示す断面図である。
【図１３】本発明の第５実施形態に係るエンコーダの平面図である。
【図１４】本発明の第５実施形態に係るエンコーダの一部断面を含む正面図である。
【図１５】本発明の第６実施形態に係るエンコーダの平面図である。
【図１６】本発明の第６実施形態に係るエンコーダの一部断面を含む正面図である。
【図１７】本発明の第７実施形態に係るエンコーダの平面図である。
【図１８】本発明の第７実施形態に係るエンコーダの一部断面を含む正面図である。
【図１９】本発明の第８実施形態に係るエンコーダの平面図である。
【図２０】各実施形態によるエンコーダの仕様分類表である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明者は、アブソリュートエンコーダ（以下、単にエンコーダという）について以下のような知見を得た。
【００１４】
本発明者は、主軸の複数回の回転（以下、複数回転という。）にわたる回転量（以下、主軸の回転量という。）を、主軸の回転に伴い減速回転する回転体の回転角を取得することによって、特定し得ることを見出した。すなわち、回転体の回転角を減速比で除することにより、主軸の回転量を特定することができる。ここで、特定可能な主軸の回転量の範囲は、減速比に反比例して増加する。例えば、減速比が１／１００であれば、１００回転分の回転量を特定することができる。一方、特定可能な主軸の回転量の分解能は、減速比に反比例して低下する。例えば、減速比が１／１００であれば、減速比が１の場合に０．１°であった分解能が１０°に低下する。
【００１５】
この知見から、本発明者は、用途に応じて回転量範囲と分解能とを選択可能なエンコーダの構成を案出した。この場合、コストと性能のバランスを改善することができる。以下、いくつかの実施の形態に基づき具体的な構成を説明する。
【００１６】
以下、本発明を好適な実施形態をもとに各図面を参照しながら説明する。各実施形態、変形例では、同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
また、第１、第２などの序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、この用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられ、この用語によって構成要素が限定されるものではない。
【００１７】
［第１実施形態］
図１を参照して本発明の第１実施形態について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係るエンコーダ１００を説明するブロック図である。エンコーダ１００は、モータ１の主軸１ａの複数回の回転にわたる回転量を特定するアブソリュートエンコーダである。エンコーダ１００は、主軸１ａと、第１回転体２０と、第１ウォーム歯車１０と、第１ウォームホイール１２と、中間回転体２２と、第２ウォーム歯車１４と、第２ウォームホイール１６と、第２回転体２４と、マグネットＭｐと、角度センサＳｐと、制御部４０と、を含む。
【００１８】
主軸１ａは、モータ１の出力軸であり、エンコーダ１００に回転が入力される入力軸である。第１回転体２０は、主軸１ａに固定され、主軸１ａと一体にモータ１の軸受部材によって回転可能に支持される。第１ウォーム歯車１０は主軸１ａの回転に従って回転するように、第１回転体２０の外周に双方の中心軸が略一致するように設けられる。第１ウォームホイール１２は、第１ウォーム歯車１０と噛合い、第１ウォーム歯車１０の回転に伴い回転するように設けられる。第１ウォームホイール１２は、中間回転体２２の外周に中心軸が一致するように設けられる。第１ウォームホイール１２と第１ウォーム歯車１０との軸角は９０°に設定される。
【００１９】
第１ウォームホイール１２の外径に特別な制限はないが、この図の例では、第１ウォームホイール１２の外径は第１ウォーム歯車１０の外径より小さく設定されている。第１ウォームホイール１２の外径が大きい場合に比べて、エンコーダの主軸１ａに対する軸方向の寸法を小さく抑えることができる。
【００２０】
第２ウォーム歯車１４は、第１ウォームホイール１２の回転に従って回転する。第２ウォーム歯車１４は、中間回転体２２の外周に双方の中心軸が略一致するように設けられる。第２ウォームホイール１６は、第２ウォーム歯車１４と噛合い、第２ウォーム歯車１４の回転に伴い回転するように設けられる。第２ウォームホイール１６は、第２回転体２４の外周に双方の中心軸が略一致するように設けられる。第２ウォームホイール１６と第２ウォーム歯車１４との軸角は９０°に設定される。第２ウォームホイール１６の回転軸線は、第１ウォーム歯車１０の回転軸線と平行に設けられる。
【００２１】
角度センサＳｐは、第２ウォームホイール１６の回転角を検知する。マグネットＭｐは、第２回転体２４の上面に双方の中心軸が略一致するように固定される。マグネットＭｐの上面には第２回転体２４の回転軸線に対して垂直な方向に２極の磁極Ｕｐが設けられる。角度センサＳｐは、その下面が隙間を介してマグネットＭｐの上面にスラスト方向に対向するように設けられる。一例として、角度センサＳｐは、エンコーダ１００のハウジング（不図示）などに支持された基板に固定される。角度センサＳｐは、磁極Ｕｐを検知し、磁極Ｕｐに応じてマグネットＭｐの回転角を特定し、制御部４０に出力する。制御部４０は、角度センサＳｐから取得した回転角に基づき主軸１ａの回転量を特定して出力する。制御部４０は、一例として主軸１ａの回転量をデジタル信号として出力するようにしてもよい。
【００２２】
第１ウォーム歯車１０の条数は１であり、第１ウォームホイール１２の歯数は２０である。つまり、第１ウォーム歯車１０と第１ウォームホイール１２は、減速比が１／２０の第１ウォーム変速機構１１を構成する。第１ウォーム歯車１０が２０回転するとき第１ウォームホイール１２は１回転する。第１ウォームホイール１２は中間回転体２２を回転させ、中間回転体２２は第２ウォーム歯車１４を回転させる。したがって、第１ウォームホイール１２は１回転するとき中間回転体２２および第２ウォーム歯車１４は１回転する。
【００２３】
第２ウォーム歯車１４の条数は５であり、第２ウォームホイール１６の歯数は２５である。つまり、第２ウォーム歯車１４と第２ウォームホイール１６は減速比が１／５の第２ウォーム変速機構１５を構成する。第２ウォーム歯車１４が５回転するとき第２ウォームホイール１６は１回転する。第２ウォームホイール１６は第２回転体２４およびマグネットＭｐを回転させる。これらの各歯車各回転体の作用により、主軸１ａが１００回転すると、中間回転体２２が５回転し、マグネットＭｐが１回転する。つまり、角度センサＳｐは、主軸１ａの１００回転分の回転量を特定することができる。
【００２４】
このように構成されたエンコーダ１００は、主軸１ａの回転量を特定することができる。一例として、主軸１ａが１回転したとき、第２回転体２４およびマグネットＭｐは１／１００回転、すなわち３．６°回転する。このため、第２回転体２４の回転角度が３．６°以下であれば、主軸１ａは１回転以内の回転量であると特定することができる。
【００２５】
［第２実施形態］
図２を参照して本発明の第２実施形態に係るエンコーダ１２０について説明する。図２は本発明の第２実施形態に係るエンコーダ１２０を説明するブロック図である。エンコーダ１２０は、モータ１の主軸１ａの複数回の回転にわたる回転量を特定するアブソリュートエンコーダである。エンコーダ１２０は、第１実施形態に係るエンコーダ１００に対して、角度センサＳｑと、マグネットＭｑと、をさらに含み、他の構成は同様である。第１実施形態と重複する説明を省き、相違する構成について説明する。
【００２６】
マグネットＭｑは、第１回転体２０の上面に双方の中心軸が略一致するように固定される。マグネットＭｑの上面には第１回転体２０の回転軸線に対して垂直な方向に２極の磁極Ｕｑが設けられる。角度センサＳｑは、その下面が隙間を介してマグネットＭｑの上面にスラスト方向に対向するように設けられる。一例として、角度センサＳｑは、角度センサＳｐと同面に角度センサＳｐが固定された基板に固定される。角度センサＳｑは、磁極Ｕｑを検知し、磁極Ｕｑに応じて主軸１ａの回転角であるマグネットＭｑの回転角を特定し、制御部４０に出力する。制御部４０は、角度センサＳｑから取得した回転角に基づき主軸１ａの回転角を特定する。主軸１ａの回転角の分解能は角度センサＳｑの分解能に対応する。
【００２７】
このように構成されたエンコーダ１２０は、角度センサＳｐの検知した回転角度に応じて主軸１ａの複数回の回転にわたる回転量を特定するとともに、角度センサＳｑの検知した回転角度に応じて主軸１ａの回転角を特定することができる。この結果、特定可能な主軸１ａの回転量の範囲の拡大と、特定可能な主軸の回転角の分解能の向上とを両立させることが可能になる。
【００２８】
［第３実施形態］
図３を参照して本発明の第３実施形態に係るエンコーダ１４０について説明する。図３は本発明の第３実施形態に係るエンコーダ１４０を説明するブロック図である。エンコーダ１４０は、モータ１の主軸１ａの複数回の回転にわたる回転量を特定するアブソリュートエンコーダである。エンコーダ１４０は、第１実施形態に係るエンコーダ１００に対して、第３ウォーム歯車３０と、第３ウォームホイール３２と、接続回転体３３、駆動歯車３４と、従動歯車３６と、第３回転体３８と、マグネットＭｒと、角度センサＳｒと、をさらに含み、他の構成は同様である。第１実施形態と重複する説明を省き、相違する構成について説明する。
【００２９】
第３ウォーム歯車３０は、第１ウォームホイール１２の回転に従って回転する。第３ウォーム歯車３０は、中間回転体２２の外周に双方の中心軸が略一致するように設けられる。第３ウォームホイール３２は、第３ウォーム歯車３０と噛合い、第３ウォーム歯車３０の回転に伴い回転するように設けられる。第３ウォームホイール３２は、接続回転体３３の外周に双方の中心軸が略一致するように設けられる。第３ウォームホイール３２と第３ウォーム歯車３０との軸角は９０°に設定される。第３ウォームホイール３２の回転軸線は、第１ウォーム歯車１０の回転軸線と平行に設けられる。
【００３０】
駆動歯車３４は、第３ウォームホイール３２と双方の中心軸が略一致するように接続回転体３３の外周に固定される。駆動歯車３４は、第３ウォームホイール３２の回転に従って一体に回転する。従動歯車３６は、駆動歯車３４と噛合い、駆動歯車３４の回転に従って回転する。第３回転体３８は、従動歯車３６に双方の中心軸が略一致するように固定される。第３回転体３８は、従動歯車３６の回転に従って一体に回転する。第３回転体３８の回転軸線は、第１回転体２０の回転軸線と平行に設けられる。
【００３１】
第３ウォーム歯車３０の条数は１で、第３ウォームホイール３２の歯数は３０で、これらは減速比が１／３０の第３ウォーム変速機構３１を構成している。第３ウォーム歯車３０が中間回転体２２と一体に３０回転するとき、第３ウォームホイール３２は１回転する。つまり、主軸１ａが６００回転するとき、第３ウォームホイール３２は１回転する。駆動歯車３４は歯数が２４の平歯車で、従動歯車３６は歯数が４０の平歯車で、これらは減速比が３／５の減速機構３５を構成している。つまり、主軸１ａが１０００回転するとき、従動歯車３６および第３回転体３８は一体に１回転する。
【００３２】
角度センサＳｒは、従動歯車３６の回転角を検知する。マグネットＭｒは、第３回転体３８の上面に双方の中心軸が略一致するように固定される。マグネットＭｒの上面には第３回転体３８の回転軸線に対して垂直な方向に２極の磁極Ｕｒが設けられる。角度センサＳｒは、その下面が隙間を介してマグネットＭｒの上面にスラスト方向に対向するように設けられる。一例として、角度センサＳｒは、角度センサＳｐと同面に角度センサＳｐが固定された基板に固定される。角度センサＳｒは、磁極Ｕｒを検知し、磁極Ｕｒに応じて第３回転体３８および従動歯車３６の回転角であるマグネットＭｒの回転角を特定し、制御部４０に出力する。
【００３３】
これらの各歯車各回転体の作用により、主軸１ａが１０００回転するとき、第３回転体３８、従動歯車３６およびマグネットＭｒが１回転する。つまり、角度センサＳｒは、主軸１ａの１０００回転分の回転量を特定することができる。制御部４０は、角度センサＳｐおよび角度センサＳｒから取得した各回転角に基づき主軸１ａの回転量を特定する。一例として、主軸１ａが１回転したとき、従動歯車３６およびマグネットＭｒは１／１０００回転、すなわち０．３６°回転する。このため、従動歯車３６の回転角度が０．３６°以下であれば、主軸１ａは１回転以内の回転量であると特定することができる。
【００３４】
このように構成された第３実施形態のエンコーダ１４０は、角度センサＳｒの検知した回転角度に応じて主軸１ａの複数回の回転にわたる回転量を特定することにより、特定可能な主軸１ａの回転量の範囲を一層大きくすることができる。エンコーダ１４０は、角度センサＳｐの検知した回転角度に応じて主軸１ａの複数回の回転にわたる回転量を特定することにより、角度センサＳｐを備えない場合に比べて、特定可能な主軸１ａの回転量の分解能の低下を抑制することができる。
【００３５】
この結果、エンコーダ１４０は、特定可能な主軸１ａの回転量の範囲を一層拡大しつつ、特定可能な主軸の回転量の分解能の低下を補うことができる。
【００３６】
［第４実施形態］
図４を参照して本発明の第４実施形態に係るエンコーダ１６０について説明する。図４は本発明の第４実施形態に係るエンコーダ１６０を説明するブロック図である。エンコーダ１６０は、モータ１の主軸１ａの複数回の回転にわたる回転量を特定するアブソリュートエンコーダである。エンコーダ１６０は、第１実施形態に係るエンコーダ１００に対して、角度センサＳｑと、マグネットＭｑと、第３ウォーム歯車３０と、第３ウォームホイール３２と、接続回転体３３と、駆動歯車３４と、従動歯車３６と、第３回転体３８と、マグネットＭｒと、角度センサＳｒと、をさらに含み、他の構成は同様である。つまり、エンコーダ１６０は、第１実施形態に係るエンコーダ１００、第２実施形態に係るエンコーダ１２０および第３実施形態に係るエンコーダ１４０の構成を併せて備える。第１〜第３実施形態と重複する説明を省き、相違する構成について説明する。
【００３７】
制御部４０は、角度センサＳｐ、Ｓｑ、Ｓｒから取得した各回転角に基づき主軸１ａの回転量を特定する。
【００３８】
このように構成された第４実施形態のエンコーダ１６０は、角度センサＳｒの検知した回転角度に応じて主軸１ａの複数回の回転にわたる回転量を特定することにより、特定可能な主軸１ａの回転量の範囲を一層大きくすることができる。エンコーダ１６０は、角度センサＳｐの検知した回転角度に応じて主軸１ａの複数回の回転にわたる回転量を特定することにより、角度センサＳｐを備えない場合に比べて、特定可能な主軸１ａの回転量の分解能の低下を抑制することができる。エンコーダ１６０は、角度センサＳｑの検知した回転角度に応じて主軸１ａの回転角を特定することにより、特定可能な主軸１ａの回転角の分解能を向上することができる。
【００３９】
この結果、エンコーダ１６０は、特定可能な主軸１ａの回転量の範囲を一層拡大しつつ、特定可能な主軸の回転角の分解能を向上することができる。
【００４０】
次に、図５〜図１２を参照して、第４実施形態に係るエンコーダ１６０の詳細な構成について説明する。なお、以下の説明は、第１〜第３実施形態のエンコーダ１００、１２０、１４０について、エンコーダ１６０と共通する構成について同様に適用される。
【００４１】
図５は第４実施形態に係るエンコーダ１６０の斜視図である。以下、ＸＹＺ直交座標系をもとに説明する。Ｘ軸方向は水平な左右方向に対応し、Ｙ軸方向は水平な前後方向に対応し、Ｚ軸方向は鉛直な上下方向に対応する。Ｙ軸方向およびＺ軸方向はそれぞれＸ軸方向に直交する。Ｘ軸方向は左方向あるいは右方向と、Ｙ軸方向は前方向あるいは後方向と、Ｚ軸方向は上方向あるいは下方向と表記することがある。この図において、Ｚ軸方向で上から視た状態を平面視と、Ｙ軸方向で前から視た状態を正面視と、Ｘ軸方向で左右から視た状態を側面視という。このような方向の表記はエンコーダ１６０の使用姿勢を制限するものではなく、エンコーダ１６０は任意の姿勢で使用されうる。
【００４２】
エンコーダ１６０は、既述したように、モータ１の主軸の複数回転にわたる回転量を特定して出力するアブソリュート型のエンコーダである。本例では、エンコーダ１６０はモータ１のＺ軸方向の端部に設けられている。エンコーダ１６０の形状に特別な制限はないが、実施の形態では、エンコーダ１６０は、平面視で略矩形状を有し、正面視及び側面視で主軸の延伸方向（以下、軸方向という。本例で、軸方向はＺ軸方向に平行な方向である。）に薄い横長の矩形状を有する。つまり、エンコーダ１６０はＺ軸方向に偏平な直方体形状を有する。
【００４３】
エンコーダ１６０は内部構造を収容する中空角筒状の筐体３を備える。筐体３は少なくとも主軸と中間回転体とを包囲する複数（例えば４つ）の外壁部３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅを含む。筐体３の外壁部３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅの端部に蓋部４が固定されている。蓋部４は、平面視で略矩形状を有し、軸方向に薄い板状の部材である。外壁部３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅはこの順でそれぞれ連結されている。外壁部３ｂ、３ｄは、互いに平行に設けられる。外壁部３ｃ、３ｅは、外壁部３ｂ、３ｄの側端部に架け渡され、互いに平行に設けられる。この例では、外壁部３ｂ、３ｄは、平面視においてＸ軸方向に延伸し、外壁部３ｃ、３ｅは、平面視においてＹ軸方向に延伸している。
【００４４】
モータ１は、一例として、ステッピングモータやＤＣブラシレスモータであってもよい。一例として、モータ１は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適用されてもよい。モータ１の主軸１ａはモータ１のＺ軸方向の両側に突出している。エンコーダ１６０は主軸１ａの回転量をデジタル信号として出力する。
【００４５】
図６は、エンコーダ１６０の別の斜視図である。図６は筐体３から蓋部４を取り外した状態を示している。この状態では、基板５がエンコーダ内部を覆うように設けられている。基板５は、平面視で略矩形状を有し、軸方向に薄い板状のプリント配線基板である。図７は、エンコーダ１６０のさらに別の斜視図である。図８は基板５の底面図である。図９は、エンコーダ１６０の平面図である。図７および図９は、基板５を取り外した状態を示している。角度センサＳｐ、Ｓｑ、Ｓｒは基板５に取付けられているが、理解を容易にするため、これらの図では角度センサＳｐ、Ｓｑ、Ｓｒを表示している。図１０は、エンコーダ１６０の正面図である。図１０は、エンコーダ１６０を主軸１ａの中心を通るＺ軸方向に平行な平面で切断した状態を示している。図１１は、第２回転体２４の周辺を示す断面図である。図１１は、エンコーダ１６０を略左側方から視た縦断面を示している。図１１は、エンコーダ１６０を第２回転体２４の中心を通り、中間回転体２２の回転軸線に垂直、かつ、Ｚ軸方向に平行な平面で切断した状態を示している。図１２は、第３回転体３８および接続回転体３３の周辺を示す断面図である。図１２は、エンコーダ１６０を略右側方から視た縦断面を示している。図１２は、エンコーダ１６０を第３回転体３８の中心および接続回転体３３の中心を通るＺ軸方向に平行な平面で切断した状態を示している。図１１、図１２では筐体３および蓋部４の記載を省略している。
【００４６】
エンコーダ１６０は、ベース２と、筐体３と、蓋部４と、基板５と、付勢部６２と、複数の固定具６４と、を含む。ベース２は、各回転体および各歯車を回転可能に支持する基台である。ベース２に配設される支柱２ｃは基板５を支持する。基板５は、主に角度センサＳｐ、Ｓｑ、Ｓｒおよび制御部４０を支持する。ベース２は、底部２ｂと、複数（例えば４個）の支柱２ｃと、を含む。底部２ｂは、エンコーダ１６０のモータ１側に面する板状の部分であり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に延在する。支柱２ｃは、底部２ｂから軸方向でモータ１から遠ざかる方向に突出する略円柱状の部分である。ベース２の底部２ｂには、中空角筒状の筐体３が複数（例えば３個）の固定具６４によって固定される。固定具６４は例えばスクリュウであってもよい。支柱２ｃの突出端には、基板５が例えばスクリュウ（不図示）を用いて固定される。付勢部６２については後述する。
【００４７】
また、エンコーダ１６０は、第１回転体２０と、第１ウォーム歯車１０と、第１ウォームホイール１２と、中間回転体２２と、第２ウォーム歯車１４と、第２ウォームホイール１６と、第２回転体２４と、第３ウォーム歯車３０と、第３ウォームホイール３２と、接続回転体３３と、駆動歯車３４と、従動歯車３６と、第３回転体３８と、マグネットＭｐ、Ｍｑ、Ｍｒと、角度センサＳｐ、Ｓｑ、Ｓｒと、制御部４０（図８を参照）と、を含む。
【００４８】
（第１回転体）
第１回転体２０は、主軸１ａの回転に従って回転し、主軸１ａの回転を第１ウォーム歯車１０に伝える。第１回転体２０は、主軸１ａの外周に嵌合する連結部２０ｂと、第１ウォーム歯車１０が形成されるギア形成部２０ｃと、マグネットＭｑを保持する保持部２０ｄと、を含む。連結部２０ｂは、主軸１ａを環囲する円筒形状を有する。ギア形成部２０ｃは、連結部２０ｂの外周から半径方向に張出す円板形状を有する。保持部２０ｄは、ギア形成部２０ｃの軸方向で底部２ｂから遠い方の端面に設けられる円筒状の凹部形状を有する。連結部２０ｂと、ギア形成部２０ｃと、保持部２０ｄと、は各中心軸が略一致するように一体に形成される。第１回転体２０は、樹脂材料や金属材料など種々の材料から形成することができる。本例では、第１回転体２０は、ポリアセタール樹脂から形成されている。
【００４９】
（第１ウォーム歯車）
第１ウォーム歯車１０は、第１ウォームホイール１２を駆動する伝達要素である。特に、第１ウォーム歯車１０は、ギア形成部２０ｃの外周に形成される条数＝１のねじ歯車である。第１ウォーム歯車１０の回転軸線は主軸１ａの軸方向に延伸している。
【００５０】
（中間回転体）
中間回転体２２は、主軸１ａの回転に従って回転し、主軸１ａの回転を第２回転体２４および接続回転体３３に伝える。中間回転体２２は、底部２ｂに略平行に延びる回転軸線Ｌａの周りに回転可能に支持されている。中間回転体２２は、その回転軸線Ｌａの方向に延伸する略円筒形状の部材である。中間回転体２２は、基部２２ｂと、第１ウォームホイール１２が形成される第１筒部２２ｃと、第２ウォーム歯車１４が形成される第２筒部２２ｄと、第３ウォーム歯車３０が形成される第３筒部２２ｅと、両端に設けられる被支持部２２ｆ、２２ｇと、を含む。
【００５１】
外壁部３ｂは、中間回転体２２の主軸１ａとは反対側に設けられる。外壁部３ｄは、外壁部３ｂと平行に、中間回転体２２の主軸１ａが配置される側に設けられる。中間回転体２２は、その回転軸線Ｌａが任意の方向に向くように配置されてもよい。中間回転体２２の回転軸線Ｌａは、平面視において、中間回転体２２の主軸１ａとは反対側に設けられる外壁部３ｂの延伸方向に対して５°から３０°の範囲で傾斜して設けられてもよい。図９の例では中間回転体２２の回転軸線Ｌａは外壁部３ｂの延伸方向に対して２０°傾斜している。換言すると、筐体３は、平面視において、中間回転体２２の回転軸線Ｌａに対して５°から３０°の範囲で傾斜した方向に延在する外壁部３ｂを含んでいる。図９の例では、外壁部３ｂの延在方向と中間回転体２２の回転軸線Ｌａとの傾斜Ｄｓは２０°に設定されている。
【００５２】
本例では、基部２２ｂは円筒形状を有し、第１筒部２２ｃ、第２筒部２２ｄ、および第３筒部２２ｅは基部２２ｂより大径の円筒形状を有する。基部２２ｂと、第１筒部２２ｃと、第２筒部２２ｄと、第３筒部２２ｅと、被支持部２２ｆ、２２ｇと、は各中心軸が略一致するように一体に形成される。第２筒部２２ｄ、第１筒部２２ｃ、および第３筒部２２ｅはこの順で互いに離れた位置に配置される。中間回転体２２は、樹脂材料や金属材料など種々の材料から形成することができる。本例では、中間回転体２２は、ポリアセタール樹脂から形成されている。
【００５３】
本例では、被支持部２２ｆ、２２ｇは、底部２ｂの一部が切り起こされた支持部２ｆ、２ｇに支持される。支持部２ｆ、２ｇには、中間回転体２２の回転軸線方向に貫通して被支持部２２ｆ、２２ｇが嵌合する孔が設けられている。このように構成されることによって、中間回転体２２は支持部２ｆ、２ｇに回転可能に支持される。
【００５４】
（付勢部）
付勢部６２について説明する。中間回転体２２は、第２ウォーム歯車１４および第３ウォーム歯車３０が各ウォームホイールを駆動することにより、中間回転体２２の回転軸線方向に反力が作用し、回転軸線方向の位置が変動することがある。そこで、本例では、中間回転体２２に付勢力を付与する付勢部６２が設けられている。付勢部６２は、反力と反対向きの付勢力を中間回転体２２に付与することにより、回転軸線方向の位置変動を抑制する。付勢部６２は、底部２ｂに取付けられる取付部６２ｂと、取付部６２ｂから延出し
て半球型突起２２ｈに接触するスプリング部６２ｃと、を含む。取付部６２ｂと、スプリング部６２ｃと、は薄板状のスプリング材から形成され、スプリング部６２ｃの根元が途中で取付部６２ｂに対して略直角に折曲げられている。このように付勢部６２が半球型突起２２ｈを付勢することで、中間回転体２２の回転動作への影響を低減しつつ、中間回転体２２の回転軸方向の位置の変動を抑えることが可能となる。
【００５５】
本例では、第２ウォーム歯車１４が回転することによって中間回転体２２が受ける反力の向きは、第３ウォーム歯車が回転することによって中間回転体２２が受ける反力の向きとは逆に設定される。特に、各反力の中間回転体２２の回転軸線方向の成分が互いに逆向きになるように、各ウォーム歯車の歯形状が設定されている。具体的には、各ウォーム歯車における歯の傾斜方向が、その反力の中間回転体２２の回転軸線方向の成分の向きが互いに逆向きになるように設定されている。この場合、各ウォーム歯車の反力の方向が同じ場合に比べて合成反力が小さくなるので、それに応じて付勢部６２の付勢力を小さくすることができる。この場合、中間回転体２２の回転抵抗が減少して円滑に回転することができる。
【００５６】
（第１ウォームホイール）
第１ウォームホイール１２は、第１ウォーム歯車１０に駆動される伝達要素である。特に、第１ウォームホイール１２は、第１筒部２２ｃの外周に形成される歯数＝２０のはす歯車である。第１ウォーム歯車１０および第１ウォームホイール１２は第１ウォーム変速機構１１を構成する。第１ウォームホイール１２の回転軸線は主軸１ａの軸方向に垂直な方向に延伸している。
【００５７】
（第２ウォーム歯車）
第２ウォーム歯車１４は、第２ウォームホイール１６を駆動する伝達要素である。特に、第２ウォーム歯車１４は、第２筒部２２ｄの外周に形成される条数＝５のねじ歯車である。第２ウォーム歯車１４の回転軸線は主軸１ａの軸方向に垂直な方向に延伸している。
【００５８】
（第２回転体）
第２回転体２４は、主軸１ａの回転に従って回転し、主軸１ａの回転を減速してマグネットＭｐに伝える。第２回転体２４は、底部２ｂから略垂直に延びる回転軸線周りに回転可能に支持されている。第２回転体２４は、平面視で略円形状の部材である。底部２ｂに回転可能に支持される軸受部２４ｂと、第２ウォームホイール１６が形成される張出部２４ｃと、マグネットＭｐを保持する保持部２４ｄと、を含む。軸受部２４ｂは、底部２ｂから突出する突出するシャフト２４ｓを隙間を介して環囲する円筒形状を有する。
【００５９】
張出部２４ｃは、軸受部２４ｂの外周から半径方向に張出す円板形状を有する。本例では、張出部２４ｃは、軸受部２４ｂの底部２ｂから遠い方の端部に寄った位置に設けられている。保持部２４ｄは、張出部２４ｃの軸方向で底部２ｂから遠い方の端面に設けられる円筒状の凹部形状を有する。軸受部２４ｂと、張出部２４ｃと、保持部２４ｄと、は各中心軸が略一致するように一体に形成される。第２回転体２４は、樹脂材料や金属材料など種々の材料から形成することができる。本例では、第２回転体２４は、ポリアセタール樹脂から形成されている。
【００６０】
（第２ウォームホイール）
第２ウォームホイール１６は、第２ウォーム歯車１４に駆動されるはす歯歯車である。特に、第２ウォームホイール１６は、張出部２４ｃの外周に形成される歯数＝２５のはす歯歯車である。第２ウォーム歯車１４および第２ウォームホイール１６は第２ウォーム変速機構１５を構成する。第２ウォームホイール１６の回転軸線は主軸１ａの軸方向に平行な方向に延伸している。
【００６１】
第３ウォーム歯車３０は、第３ウォームホイール３２を駆動する伝達要素である。特に、第３ウォーム歯車３０は、第３筒部２２ｅの外周に形成される条数＝１のねじ歯車である。第３ウォーム歯車３０の回転軸線は主軸１ａの軸方向に垂直な方向に延伸している。
【００６２】
（接続回転体）
接続回転体３３は、主軸１ａの回転に従って回転し、主軸１ａの回転を減速して第３回転体３８に伝える。接続回転体３３は、底部２ｂから略垂直に延びる回転軸線周りに回転可能に支持されている。接続回転体３３は、平面視で略円形状の部材である。底部２ｂに回転可能に支持される軸受部３３ｂと、第３ウォームホイール３２が形成される張出部３３ｃと、を含む。軸受部３３ｂは、底部２ｂから突出する突出するシャフト３３ｓを隙間を介して環囲する円筒形状を有する。
【００６３】
接続回転体３３を備えることにより、その分後述する第３回転体３８を第３ウォーム歯車３０から遠ざけた位置に配置することができる。このため、マグネットＭｑ、Ｍｒの間の距離を長くして互いの漏れ磁束の影響を減らすことができる。また、接続回転体３３を備えることにより、その分減速比を設定できる範囲が拡がり設計の自由度が向上する。
【００６４】
張出部３３ｃは、軸受部３３ｂの外周から半径方向に張出す円板形状を有する。本例では、張出部３３ｃは、軸受部３３ｂの底部２ｂから遠い方の端部に寄った位置に設けられている。駆動歯車３４は、軸受部３３ｂの張出部３３ｃより底部２ｂ側の領域の外周に形成される。軸受部３３ｂと、張出部３３ｃと、は各中心軸が略一致するように一体に形成される。接続回転体３３は、樹脂材料や金属材料など種々の材料から形成することができる。本例では、接続回転体３３は、ポリアセタール樹脂から形成されている。
【００６５】
（第３ウォームホイール）
第３ウォームホイール３２は、第３ウォーム歯車３０に駆動される伝達要素である。特に、第３ウォームホイール３２は、張出部３３ｃの外周に形成される歯数＝３０のはす歯歯車である。第３ウォーム歯車３０および第３ウォームホイール３２は第３ウォーム変速機構３１を構成する。第３ウォームホイール３２の回転軸線は主軸１ａの軸方向に平行な方向に延伸している。
【００６６】
（駆動歯車）
駆動歯車３４は、従動歯車３６を駆動する伝達要素である。特に、駆動歯車３４は、軸受部３３ｂの外周に形成される歯数＝２４の平歯車である。
【００６７】
（第３回転体）
第３回転体３８は、主軸１ａの回転に従って回転し、主軸１ａの回転を減速してマグネットＭｒに伝える。第３回転体３８は、底部２ｂから略垂直に延びる回転軸線周りに回転可能に支持されている。第３回転体３８は、平面視で略円形状の部材である。第３回転体３８は、底部２ｂに回転可能に支持される軸受部３８ｂと、従動歯車３６が形成される張出部３８ｃと、マグネットＭｒを保持する保持部３８ｄと、を含む。軸受部３８ｂは、底部２ｂから突出するシャフト３８ｓを隙間を介して環囲する円筒形状を有する。
【００６８】
張出部３８ｃは、軸受部３８ｂの外周から半径方向に張出す円板形状を有する。本例では、張出部３８ｃは、軸受部３８ｂの底部２ｂに寄った位置に設けられている。保持部３８ｄは、軸受部３８ｂの軸方向で底部２ｂから遠い方の端面に設けられる円筒状の凹部形状を有する。軸受部３８ｂと、張出部３８ｃと、保持部３８ｄと、は各中心軸が略一致するように一体に形成される。第３回転体３８は、樹脂材料や金属材料など種々の材料から形成することができる。本例では、第３回転体３８は、ポリアセタール樹脂から形成されている。
【００６９】
（従動歯車）
従動歯車３６は、駆動歯車３４に駆動される伝達要素である。特に、従動歯車３６は、張出部３８ｃの外周に形成される歯数＝６０の平歯車である。駆動歯車３４および従動歯車３６は減速機構３５を構成している。
【００７０】
（マグネット）
マグネットＭｐ、Ｍｑ、Ｍｒ（以下、各マグネットと表記する）は軸方向に偏平な略円筒形状を有する。各マグネットは、例えばフェライト系やＮｄＦｅＢ系の磁性材料から形成される。各マグネットは、例えば樹脂バインダを含むゴム磁石やボンド磁石であってもよい。各マグネットには磁極が設けられる。各マグネットの磁化方向に制限はないが、本例では、２極の磁極Ｕｐ、Ｕｑ、Ｕｒが各マグネットの角度センサに対向する端面に設けられている。各マグネットの回転方向の磁束密度分布は台形波形状であってもよく、正弦波状や矩形波形状であってもよい。実施の形態では台形波状に着磁される。
【００７１】
各マグネットは、各回転体の端部に形成された凹部に一部または全部が収容され、例えば接着やカシメにより固定される。マグネットＭｐは第２回転体２４の保持部２４ｄに、マグネットＭｑは、第１回転体２０の保持部２０ｄに、マグネットＭｒは第３回転体３８の保持部３８ｄに接着固定されている。
【００７２】
各マグネットの間の距離が短いと、互いに隣り合うマグネットの漏れ磁束の影響により角度センサの検出誤差が大きくなる。そこで図９の例では、平面視において、各マグネットは筐体３の外壁部３ｂに対して傾斜する直線（以下、配置直線Ｌｍという）上に離隔して配置されている。配置直線Ｌｍが外壁部３ｂに平行な場合に比べて、各マグネットの間の距離を長くすることができる。この観点から、配置直線Ｌｍの外壁部３ｂに対する傾斜は、例えば本実施形態の場合は３０°〜６０°の範囲が好ましく、図９の例では３８°〜４２°の範囲に設定されている。
【００７３】
（角度センサ）
角度センサＳｐ、Ｓｑ、Ｓｒ（以下、各角度センサと表記する）は、各回転体の１回転に対応する０°〜３６０°の範囲の絶対的な回転角を検知するセンサである。各角度センサは検知した回転角に応じた信号（例えばデジタル信号）を制御部４０に出力する。各角度センサは、一旦通電を停止して再通電をした場合にも、通電停止前と同じ回転角を出力する。このためバックアップ電源を備えない構成が可能である。
【００７４】
各角度センサは、図８に示すように、基板５の底部２ｂ側の面にはんだ付けや接着などの方法により面一に固定されている。角度センサＳｐは、第２回転体２４に設けたマグネットＭｐの磁極Ｕｐと隙間を介して対向する位置にて、基板５に固定される。角度センサＳｑは、第１回転体２０に設けたマグネットＭｑの磁極Ｕｑと隙間を介して対向する位置にて、基板５に固定される。角度センサＳｒは、第３回転体３８に設けたマグネットＭｒの磁極Ｕｒと隙間を介して対向する位置にて、基板５に固定される。
【００７５】
各角度センサには比較的分解能が高い磁気式角度センサを使用してもよい。磁気式角度センサは、それぞれの回転体の軸方向において、各マグネットの磁極と隙間を介して対向配置され、これら磁極の回転に基づいてロータの回転角を特定してデジタル信号を出力する。磁気式角度センサは、一例として、磁極を検知する検知素子と、この検知素子の出力に基づいてデジタル信号を出力する演算回路と、を含む。検知素子は、例えばホールエレメントやＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）エレメントなどの磁界検知要素を複数（例えば４つ）含んでもよい。
【００７６】
演算回路は、例えば複数の検知素子の出力の差や比をキーとしてルックアップテーブルを用いてテーブル処理によって回転角を特定するようにしてもよい。この検知素子と演算回路とは一つのＩＣチップ上に集積されてもよい。このＩＣチップは薄型の直方体形状の外形を有する樹脂中に埋め込まれてもよい。各角度センサは、図示しない配線部材を介して検知した各ロータの回転角に対応するデジタル信号である角度信号を制御部４０に出力する。例えば、各角度センサは各回転体の回転角を複数ビット（例えば７ビット）のデジタル信号として出力する。
【００７７】
（制御部）
制御部４０について説明する。図４に示す制御部４０の各ブロックは、ハードウエア的には、コンピュータのＣＰＵ（central processing unit）をはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウエア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウエア、ソフトウエアの組み合わせによっていろいろなかたちで実現できることは、本明細書に触れた当業者には理解されるところである。
【００７８】
制御部４０は、回転角取得部４０ｐ、４０ｑ、４０ｒと、対応関係テーブル４０ｂと、回転量特定部４０ｃと、出力部４０ｅと、を含む。回転角取得部４０ｐは、角度センサＳｐが検知した第２回転体２４の回転角Ａｐを取得する。回転角取得部４０ｑは、角度センサＳｑが検知した第１回転体２０の回転角Ａｑを取得する。回転角取得部４０ｒは、角度センサＳｒが検知した第３回転体３８の回転角Ａｒを取得する。対応関係テーブル４０ｂは、テーブル処理により、取得した回転角Ａｐ、Ａｒに対応する主軸１ａの回転数を特定する。回転量特定部４０ｃは、対応関係テーブル４０ｂによって特定された主軸１ａの回転数と、取得した回転角Ａｑと、に応じて主軸１ａの複数回転にわたる回転量を特定する。出力部４０ｅは、特定された主軸１ａの複数回転にわたる回転量を所望の形式の信号に変換して出力する。本例では、制御部４０は、図８に示すように、基板５の底部２ｂ側の面にはんだ付けや接着などの方法により固定されている。
【００７９】
このように構成された第４実施形態に係るエンコーダ１６０の作用・効果を説明する。
【００８０】
第４実施形態に係るエンコーダ１６０は、主軸１ａの複数回の回転にわたる回転量を特定するアブソリュートエンコーダであって、主軸１ａの回転に従って回転する第１ウォーム歯車１０と、第１ウォーム歯車１０と噛合う第１ウォームホイール１２と、第１ウォームホイール１２の回転に従って回転する第２ウォーム歯車１４と、第２ウォーム歯車１４と噛合う第２ウォームホイール１６と、第２ウォームホイール１６の回転に従って回転する第２回転体２４の回転角を検知する角度センサＳｐと、を備えている。この構成によれば、角度センサＳｐの検知結果に応じて主軸１ａの複数回の回転にわたる回転量を特定することができる。第１ウォーム歯車１０と第１ウォームホイール１２とを含む第１ウォーム変速機構１１と、第２ウォーム歯車１４と噛合う第２ウォームホイール１６とを含む第２ウォーム変速機構１５と、備えるため、エンコーダ１６０は屈曲した伝達経路を構成して薄型化することができる。この作用・効果は、同様の構成を備える第１〜第３実施形態に係るエンコーダ１００、１２０、１４０についても奏しうる。
【００８１】
第４実施形態に係るエンコーダ１６０は、主軸１ａの複数回の回転にわたる回転量を特定するアブソリュートエンコーダであって、主軸１ａの回転に伴い第１減速比で回転する中間回転体２２と、中間回転体２２の回転に伴い第２減速比で回転する第２回転体２４と、第２回転体２４の回転角を検知する角度センサＳｐと、を備え、主軸１ａの回転軸線は、中間回転体２２の回転軸線に対してねじれの位置にあり、第２回転体２４の回転軸線と平行に設定されている。この構成によれば、角度センサＳｐの検知結果に応じて主軸１ａの複数回の回転にわたる回転量を特定することができる。中間回転体２２の回転軸線が、主軸１ａおよび第２回転体２４の回転軸線に対してねじれの位置にあり正面視で直交するため、エンコーダ１６０は屈曲した伝達経路を構成して薄型化することができる。この作用・効果は、同様の構成を備える第１〜第３実施形態に係るエンコーダ１００、１２０、１４０についても奏しうる。
【００８２】
第４実施形態に係るエンコーダ１６０は、主軸１ａの複数回の回転にわたる回転量を特定するアブソリュートエンコーダであって、第１ウォーム変速機構１１を含み、主軸１ａの回転に伴いマグネットＭｐを回転させる減速機構と、マグネットＭｐの磁極Ｕｐに応じてマグネットＭｐの回転角を検知する角度センサＳｐと、を備え、主軸１ａの回転軸線は、マグネットＭｐの回転軸線と平行に設定されている。この構成によれば、角度センサＳｐの検知結果に応じて主軸１ａの複数回の回転にわたる回転量を特定することができる。第１ウォーム変速機構１１を含み、主軸１ａの回転軸線とマグネットＭｐの回転軸線とが平行に設定されるため、エンコーダ１６０は屈曲した伝達経路を構成して薄型化することができる。この作用・効果は、同様の構成を備える第１〜第３実施形態に係るエンコーダ１００、１２０、１４０についても奏しうる。
【００８３】
第４実施形態に係るエンコーダ１６０は、主軸１ａの回転角を検知する角度センサＳｑを備えている。この構成によれば、角度センサＳｑの検知結果に応じて主軸１ａの回転角を特定することができる。角度センサＳｑを備えない場合に比べて、エンコーダ１６０は特定可能な主軸１ａの回転角の分解能を向上することができる。この作用・効果は、同様の構成を備える第２実施形態に係るエンコーダ１２０についても奏しうる。
【００８４】
第４実施形態に係るエンコーダ１６０では、第１ウォームホイール１２の回転に従って回転する第３ウォーム歯車３０と、第３ウォーム歯車３０と噛合う第３ウォームホイール３２と、第３ウォームホイール３２の回転に従って回転する第３回転体３８の回転角を検知する角度センサＳｒと、を備えている。この構成によれば、角度センサＳｑの検知結果に応じて主軸１ａの複数回の回転にわたる回転量を特定することができる。角度センサＳｒを備えない場合に比べて、エンコーダ１６０は特定可能な主軸１ａの回転量の範囲を大きくすることができる。この作用・効果は、同様の構成を備える第３実施形態に係るエンコーダ１４０についても奏しうる。
【００８５】
第４実施形態に係るエンコーダ１６０では、第２ウォーム歯車１４および第３ウォーム歯車３０が設けられる中間回転体２２を備え、第２ウォーム歯車１４が回転することによって中間回転体２２が受ける反力の向きは、第３ウォーム歯車が回転することによって中間回転体２２が受ける反力の向きとは逆に設定されている。この構成によれば、反力の方向が同じ場合に比べて両反力の合成反力を小さくすることができる。この作用・効果は、同様の構成を備える第３実施形態に係るエンコーダ１４０についても奏しうる。
【００８６】
第４実施形態に係るエンコーダ１６０では、第１ウォームホイール１２の外径は第１ウォーム歯車１０の外径より小さく設定されている。この構成によれば、第１ウォームホイール１２の外径が大きい場合に比べて、薄型化が容易である。この作用・効果は、同様の構成を備える第１〜第３実施形態に係るエンコーダ１００、１２０、１４０についても奏しうる。
【００８７】
第４実施形態に係るエンコーダ１６０は、中間回転体２２の主軸１ａとは反対側に配置される外壁部３ｂを含む筐体３を備え、平面視において、中間回転体２２の回転軸線Ｌａは外壁部３ｂの延在方向に対して２０°で傾斜している。この構成によれば、中間回転体２２の回転軸線Ｌａが傾斜していない場合に比べて、各マグネットの配置直線の外壁部３ｂに対する傾斜を大きくすることができる。この結果、各マグネットの間の距離が大きくなり隣り合うマグネットの漏れ磁束の影響を低減することができる。この作用・効果は、同様の構成を備える第１〜第３実施形態に係るエンコーダ１００、１２０、１４０についても奏しうる。
【００８８】
［第５実施形態］
図１３、図１４を参照して本発明の第５実施形態に係るエンコーダ２００について説明する。図１３は、第５実施形態に係るエンコーダ２００の平面図である。図１３は図９に対応する。図１４は、エンコーダ２００の正面図である。図１４は図１０に対応する。エンコーダ２００は、第４実施形態に係るエンコーダ１６０に対して、角度センサＳｑおよびマグネットＭｑを備えておらず、主軸２０１ａ、第１回転体２２０、基板２０５、および蓋部２０４の形状が異なり、他の構成は同様である。第４実施形態と重複する説明を省き、相違する構成について説明する。主軸２０１ａ、第１回転体２２０、基板２０５、および蓋部２０４はそれぞれ主軸１ａ、第１回転体２０、基板５、および蓋部４に対応し、同様の特徴を有する。主軸２０１ａは、第１回転体２２０に設けられた開口２２０ｈ、基板２０５に設けられた開口２０５ｈ、および蓋部２０４に設けられた開口２０４ｈを貫通して、軸方向でモータ１から遠ざかる方向に突出している。本明細書において、エンコーダ２００のように主軸がモータ１の両側に突出するものを両軸と表記し、エンコーダ１６０のように主軸がモータ１の片側にのみ突出するものを片軸と表記する。主軸２０１ａは、断面が詰まっている中実のシャフトである。
【００８９】
第５実施形態に係るエンコーダ２００は、第４実施形態に係るエンコーダ１６０と同様の構成を有する部分において同様の作用・効果を奏する。第５実施形態に係るエンコーダ２００では、モータ１の出力軸である主軸２０１ａがエンコーダ２００のモータ１とは反対側から突出する突出部を有しているから、その突出部に被駆動負荷を接続することができる。主軸２０１ａがモータ１のエンコーダ２００とは反対側にも突出しているいわゆる両軸の構成を実現することができる。このため、エンコーダ２００は多様な用途に使用することができる。
【００９０】
［第６実施形態］
図１５、図１６を参照して本発明の第６実施形態に係るエンコーダ３００について説明する。図１５は、第６実施形態に係るエンコーダ３００の平面図である。図１５は図９に対応する。図１６は、エンコーダ３００の正面図である。図１６は図１０に対応する。エンコーダ３００は、第５実施形態に係るエンコーダ２００に対して、主軸３０１ａ、第１回転体３２０、基板３０５、および蓋部３０４の形状が異なり、他の構成は同様である。第５実施形態と重複する説明を省き、相違する構成について説明する。主軸３０１ａ、第１回転体３２０、基板３０５、および蓋部３０４はそれぞれ主軸２０１ａ、第１回転体２２０、基板２０５、および蓋部２０４に対応し、同様の特徴を有する。主軸２０１ａが中実のシャフトであったのに対して、主軸３０１ａは、中空のシャフトであり、主軸２０１ａより大径に設定されている。主軸３０１ａは、第１回転体３２０に設けられた開口３２０ｈ、基板３０５に設けられた開口３０５ｈ、および蓋部３０４に設けられた開口３０４ｈを貫通している。開口３２０ｈ、開口３０５ｈ、および開口３０４ｈは、主軸３０１ａの大径化に対応して、開口２２０ｈ、開口２０５ｈ、および開口２０４ｈよりそれぞれ拡径されている。
【００９１】
第６実施形態に係るエンコーダ３００は、第５実施形態に係るエンコーダ２００と同様の作用・効果を奏する。第６実施形態に係るエンコーダ３００はモータ１の出力軸である主軸３０１ａが中空であるから、その中空部に被駆動負荷を接続することができる。
【００９２】
［第７実施形態］
図１７、図１８を参照して本発明の第７実施形態に係るエンコーダ４００について説明する。図１７は、第７実施形態に係るエンコーダ４００の平面図である。図１７は図９に対応する。図１８は、エンコーダ４００の正面図である。図１８は図１０に対応する。エンコーダ４００は、第４実施形態に係るエンコーダ１６０に対して、主軸４０１ａおよび第１回転体４２０の形状が異なり、他の構成は同様である。第４実施形態と重複する説明を省き、相違する構成について説明する。
【００９３】
主軸４０１ａおよび第１回転体４２０は、それぞれ主軸１ａおよび第１回転体２０に対応し、同様の特徴を有する。主軸１ａが中実のシャフトであったのに対して、主軸４０１ａは、中空のシャフトであり、主軸１ａより大径に設定されている。第１回転体３２０は、主軸４０１ａの外径が大径化されたことに対応して主軸４０１ａを環囲する部分の内径が大径化されている。第１回転体３２０は、中空の主軸４０１ａの端面を覆う部分を有する。
【００９４】
第７実施形態に係るエンコーダ４００は、第４実施形態に係るエンコーダ１６０と同様の作用・効果を奏する。第７実施形態に係るエンコーダ４００はモータ１の出力軸である主軸４０１ａが中空であるから、その中空部に被駆動負荷を接続することができる。
【００９５】
［第８実施形態］
図１９を参照して本発明の第８実施形態に係るエンコーダ５００について説明する。図１９は、第８実施形態に係るエンコーダ５００の平面図である。図１９では、理解を容易にするため、重要でない部材や部分の図示を省いている。エンコーダ５００は、第４実施形態に係るエンコーダ１６０に対して、中間回転体２２の回転軸線Ｌｂが外壁部３ｂの延在方向（Ｘ軸方向）に平行に設けられ、その分各マグネットの配置直線Ｌｎの外壁部３ｂの延在方向に対する傾斜が小さく設定されている点で異なり、他の構成は同様である。第４実施形態と重複する説明を省き、相違する構成について説明する。図１９の例では、各マグネットの配置直線Ｌｎの外壁部３ｂの延伸方向に対する傾斜は２０°に設定されている。
【００９６】
第８実施形態に係るエンコーダ５００は、第４実施形態に係るエンコーダ１６０と同様の構成を有する部分において同様の作用・効果を奏する。第８実施形態に係るエンコーダ５００は、中間回転体２２を短く構成することが可能になり、その分軽量化することができる。
【００９７】
図２０は、各実施形態によるエンコーダの仕様分類表である。図２０に示すように、各実施形態のエンコーダは、多様な仕様に展開することができる。特に、基本構成を共通にして、第１回転体の形状を選択することにより、主軸の中空と中実および片軸と両軸のいずれの組み合わせの仕様にも対応することができる。また、角度センサＳｑのありとなしを選択することにより、主軸の回転角について高分解能と中分解能のいずれの仕様にも対応することができる。また、角度センサＳｒの有無を選択することにより、検知可能な主軸の回転量の範囲について広範囲と中範囲のいずれの仕様にも対応することができる。つまり、プラットフォームの共通化および構成要素の共用率向上によって設計の効率化や生産コストの低下を実現し、多様なニーズへの対応が容易になる。
【００９８】
以上、本発明の各実施形態をもとに説明した。これらの実施形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求の範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。
【００９９】
以下、変形例について説明する。変形例の図面および説明では、各実施形態と同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付する。各実施形態と重複する説明を適宜省略し、実施の形態と相違する構成について重点的に説明する。
【０１００】
（第１変形例）
各実施形態の説明では、各マグネットがそれぞれ一体の部材である例について説明したがこれに限られない。マグネットＭｐ、Ｍｑ、Ｍｒは、それぞれ複数のピースを組み合わせて構成されてもよい。
【０１０１】
（第２変形例）
各実施形態の説明では、各歯車や各回転体が樹脂材料から形成される例について説明したがこれに限られない。これらの各歯車や各回転体の全部または一部は金属材料やその他の材料から形成されてもよい。
【０１０２】
上述の変形例によれば、各実施形態と同様の構成を有する部分において同様の作用・効果を奏する。
【０１０３】
上述した各実施形態と変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。
【符号の説明】
【０１０４】
１・・モータ、  １ａ・・主軸、  ２・・ベース、  ３・・筐体、  １０・・第１ウォーム歯車、  １２・・第１ウォームホイール、  １４・・第２ウォーム歯車、  １６・・第２ウォームホイール、  ２０・・第１回転体、  ２２・・中間回転体、  ２４・・第２回転体、  ３０・・第３ウォーム歯車、  ３２・・第３ウォームホイール、  ３８・・第３回転体、  ４０・・制御部、  １００、１２０、１４０、１６０・・エンコーダ。
【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】
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【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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