(57)【要約】【課題】回転軸の偏心による軸振れや振動等が生じた場合でも、エンコーダの位置検出精度の低下を抑制できるようにする。【解決手段】モータの回転軸１０６と共に回転可能に設けられた回転ディスク２０２と、回転ディスク２０２の位置を検出する検出部を回転ディスク２０２に対して固定しつつ支持する反負荷側ブラケット１０３と、回転ディスク２０２を回転自在に反負荷側ブラケット１０３に支持させる反負荷側軸受１０５と、回転軸１０６と回転ディスク２０２とに連結され、回転ディスク２０２の回転軸１０６に対する径方向の相対位置の変動を弾性変形することにより許容しつつ、回転軸１０６の回転力を回転ディスク２０２に伝達可能な弾性伝達部材３００とを有する。【選択図】図１
2013038923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転軸と共に回転可能に設けられた回転ディスクと、
前記回転ディスクの位置を検出する検出部を前記回転ディスクに対して固定しつつ支持する固定部と、
前記回転ディスクを回転自在に前記固定部に支持させる軸受と、
前記回転軸と前記回転ディスクとに連結され、前記回転ディスクの前記回転軸に対する径方向の相対位置の変動を弾性変形することにより許容しつつ、前記回転軸の回転力を前記回転ディスクに伝達可能な弾性伝達部材と、を有する
ことを特徴とするサーボモータ。
【請求項２】
前記弾性伝達部材は、
回転方向の剛性が径方向の剛性よりも高くなるように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のサーボモータ。
【請求項３】
前記弾性伝達部材は、
前記回転軸側に固定される内輪部材と、
前記回転ディスク側に固定される外輪部材と、
前記内輪部材と前記外輪部材との間に設けられ、前記回転軸の径方向をＲ方向、軸方向をＺ方向、回転方向をθ方向とする円柱座標系において、Ｒ−Ｚ断面による断面形状が少なくとも１つの頂点を有する円環状の板バネ部材と、を備えている
ことを特徴とする請求項２に記載のサーボモータ。
【請求項４】
前記板バネ部材は、
前記内輪部材より径方向外側に向かって延設された内環部と、
前記外輪部材より径方向内側に向かって延設された外環部と、
前記内環部と前記外環部との間で、軸方向に対し傾斜して延設された筒部と、を有し、
前記Ｒ−Ｚ断面による断面形状は、略Ｓ字状であり、前記内環部と前記筒部との間、及び、前記外環部と前記筒部との間が、鋭角に湾曲されて形成された２つの頂点を有している
ことを特徴とする請求項３に記載のサーボモータ。
【請求項５】
前記板バネ部材は、
前記Ｒ−Ｚ断面の断面形状における少なくとも１つの前記頂点の位置が、前記θ方向に沿った所定の間隔ごとに、前記Ｚ方向に周期的に変動するように構成されている
ことを特徴とする請求項３又は４に記載のサーボモータ。
【請求項６】
前記弾性伝達部材は、
前記内輪部材と前記外輪部材との間に並列して設けられた複数の前記板バネ部材を有している
ことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載のサーボモータ。
【請求項７】
前記弾性伝達部材は、
前記板バネ部材の表面の少なくとも一部に設けられた振動吸収材を有している
ことを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載のサーボモータ。
【請求項８】
前記弾性伝達部材は、
前記回転軸側に固定される内輪部材と、
前記回転ディスク側に固定される外輪部材と、
前記内輪部材と前記外輪部材との間に設けられ、ゴム材料で構成された円環状のラバー部材と、を備えている
ことを特徴とする請求項２に記載のサーボモータ。
【請求項９】
前記ラバー部材は、
径方向中央部に少なくとも１つの凹部を有している
ことを特徴とする請求項８に記載のサーボモータ。
【請求項１０】
サーボモータに備えられたエンコーダであって、
前記サーボモータの回転軸と共に回転可能に設けられた回転ディスクと、
前記サーボモータの固定部により前記回転ディスクに対して固定しつつ支持された、前記回転ディスクの位置を検出する検出部と、
前記回転軸と前記回転ディスクとに連結され、前記回転ディスクの前記回転軸に対する径方向の相対位置の変動を弾性変形することにより許容しつつ、前記回転軸の回転力を前記回転ディスクに伝達可能な弾性伝達部材と、を有する
ことを特徴とするエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータとエンコーダを備えたサーボモータ、及びそのエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの回転軸の回転角度を光学的に検出するエンコーダを備えたサーボモータが知られている。エンコーダは、位置検出用のパターンが形成された回転ディスクと、光源から出射され上記パターンの作用を受けた光を受光する受光素子が設けられた基板とを有している。回転ディスクは回転軸にハブを介して固定されており、基板はモータの反負荷側ブラケットに固定されている。
【０００３】
回転ディスクとハブの連結構造として、従来、回転ディスクの中央部に嵌合孔を設け、当該回転ディスクをハブを圧入するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この回転ディスクでは、嵌合孔の周辺の板厚を他の部分よりも薄くすると共に、スリットを設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２３４１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般にモータにおいては、回転軸の加工精度や組立精度等の要因により、反負荷側において回転軸の偏心による軸振れや振動等を生じる場合がある。回転軸にこのような軸振れや振動等が生じた場合、回転軸にハブを介して固定された回転ディスクと反負荷側ブラケットに固定された基板との間に偏心や面振れ、振動等による相対位置の変動が生じ、エンコーダの位置検出精度が低下してしまう。
【０００６】
上記従来技術においては、回転ディスクの嵌合孔周辺の板厚を薄くすると共にスリットを設けることで、ハブと回転ディスクとの間にクリアランスが生じるのを防止し、回転軸と回転ディスクの同軸度のずれを抑制可能としている。しかしながら、回転ディスクを回転軸に取り付けた後は同軸度を保ちつつ固定されるため、上述した回転軸の軸振れや振動等が生じた場合には、回転ディスクと基板との間に相対位置の変動が生じ、エンコーダの位置検出精度が低下してしまうという課題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、回転軸の偏心による軸振れや振動等が生じた場合でも、エンコーダの位置検出精度の低下を抑制することができるサーボモータ及びエンコーダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、モータの回転軸と共に回転可能に設けられた回転ディスクと、
上記回転ディスクの位置を検出する検出部を上記回転ディスクに対して固定しつつ支持する固定部と、
上記回転ディスクを回転自在に上記固定部に支持させる軸受と、
上記回転軸と上記回転ディスクとに連結され、上記回転ディスクの上記回転軸に対する径方向の相対位置の変動を弾性変形することにより許容しつつ、上記回転軸の回転力を上記回転ディスクに伝達可能な弾性伝達部材と、を有する
ことを特徴とするサーボモータが提供される。
【０００９】
また、上記弾性伝達部材は、
回転方向の剛性が径方向の剛性よりも高くなるように構成されてもよい。
【００１０】
また、上記弾性伝達部材は、
上記回転軸側に固定される内輪部材と、
上記回転ディスク側に固定される外輪部材と、
上記内輪部材と上記外輪部材との間に設けられ、上記回転軸の径方向をＲ方向、軸方向をＺ方向、回転方向をθ方向とする円柱座標系において、Ｒ−Ｚ断面による断面形状が少なくとも１つの頂点を有する円環状の板バネ部材と、を備えてもよい。
【００１１】
また、上記板バネ部材は、
上記内輪部材より径方向外側に向かって延設された内環部と、
上記外輪部材より径方向内側に向かって延設された外環部と、
上記内環部と上記外環部との間で、軸方向に対し傾斜して延設された筒部と、を有し、
上記Ｒ−Ｚ断面による断面形状は、略Ｓ字状であり、上記内環部と上記筒部との間、及び、上記外環部と上記筒部との間が、鋭角に湾曲されて形成された２つの頂点を有してもよい。
【００１２】
また、上記板バネ部材は、
上記Ｒ−Ｚ断面の断面形状における少なくとも１つの上記頂点の位置が、上記θ方向に沿った所定の間隔ごとに、上記Ｚ方向に周期的に変動するように構成されてもよい。
【００１３】
また、上記弾性伝達部材は、
上記内輪部材と上記外輪部材との間に並列して設けられた複数の上記板バネ部材を有してもよい。
【００１４】
また、上記弾性伝達部材は、
上記板バネ部材の表面の少なくとも一部に設けられた振動吸収材を有してもよい。
【００１５】
また、上記弾性伝達部材は、
上記回転軸側に固定される内輪部材と、
上記回転ディスク側に固定される外輪部材と、
上記内輪部材と上記外輪部材との間に設けられ、ゴム材料で構成された円環状のラバー部材と、を備えてもよい。
【００１６】
また、上記ラバー部材は、
径方向中央部に少なくとも１つの凹部を有してもよい。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、サーボモータに備えられたエンコーダであって、
上記サーボモータの回転軸と共に回転可能に設けられた回転ディスクと、
上記サーボモータの固定部により上記回転ディスクに対して固定しつつ支持された、上記回転ディスクの位置を検出する検出部と、
上記回転軸と上記回転ディスクとに連結され、上記回転ディスクの上記回転軸に対する径方向の相対位置の変動を弾性変形することにより許容しつつ、上記回転軸の回転力を上記回転ディスクに伝達可能な弾性伝達部材と、を有する
ことを特徴とするエンコーダが提供される。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明によれば、回転軸の軸振れや振動等が生じた場合でも、エンコーダの位置検出精度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態に係るサーボモータの概略構成について説明するための縦断面図である。
【図２】弾性伝達部材の板バネ部材の外観を表す斜視図である。
【図３】弾性伝達部材のＲ−Ｚ断面を表す断面図である。
【図４】弾性伝達部材の板バネ部材の他の形状の外観を表す斜視図である。
【図５】他の形状の板バネ部材を備えた弾性伝達部材のＲ−Ｚ断面を表す断面図である。
【図６】弾性伝達部材の板バネ部材のさらに他の形状の外観を表す斜視図である。
【図７】さらに他の形状の板バネ部材を備えた弾性伝達部材のＲ−Ｚ断面を表す断面図である。
【図８】３つの形状の板バネ部材について行った剛性についてのシミュレーション結果を表す図である。
【図９】反負荷側軸受に予圧を与える変形例に係るサーボモータの概略構成について説明するための縦断面図である。
【図１０】回転方向に波打つ形状とする変形例に係る板バネ部材の外観を表す斜視図である。
【図１１】複数の板バネ部材を有する変形例に係る弾性伝達部材のＲ−Ｚ断面を表す断面図である。
【図１２】板バネ部材の表面に振動吸収材を設ける変形例に係る弾性伝達部材のＲ−Ｚ断面を表す断面図である。
【図１３】Ｒ−Ｚ断面に３つの頂点を有する形状とした板バネ部材を有する弾性伝達部材のＲ−Ｚ断面を表す断面図である。
【図１４】板バネ部材の代わりにラバー部材を有する変形例に係る弾性伝達部材のＲ−Ｚ断面を表す断面図である。
【図１５】板バネ部材の代わりにラバー部材を有する変形例に係る弾性伝達部材のＲ−Ｚ断面を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
まず、本発明の一実施形態について説明する前に、モータとエンコーダを備えたサーボモータにおいて本願発明者等が想到した問題等について説明する。
【００２１】
一般にモータにおいては、回転軸等の部品の加工精度や各部品の組立精度等の要因により、反負荷側において回転軸の偏心による軸振れや振動等を生じる場合がある。回転軸にこのような軸振れや振動等が生じた場合、回転軸にハブを介して固定された回転ディスクと反負荷側ブラケットに固定された基板との間に偏心や面振れ、振動等による相対位置の変動が生じ、エンコーダの位置検出精度が低下してしまう。
【００２２】
このような回転ディスクと基板との相対位置の変動は、特にモータの回転軸に回転ディスクが直接的に連結されるいわゆる「ビルトインタイプ」のエンコーダが使用される場合に生じ易い。なぜなら、回転軸の軸振れや振動等が直接的に回転ディスクに伝わるからである。
【００２３】
このような回転ディスクと基板との相対位置の変動を抑えるために、回転軸等の部品の加工精度や各部品の組立精度を上げることも考えられる。しかしながら、この場合には、回転軸と基板との間に、エンコーダによる位置検出精度の確保のために厳しい幾何公差が要求されることとなり、さらに、モータへのエンコーダの組込工程の難易度が増すことによる組立工程の増大を招く結果となる。
【００２４】
本願発明者等は、サーボモータやエンコーダの信頼性向上におけるこれらの点などに想到し、更に鋭意研究を行った結果、本発明に想到した。なお、ここで挙げた点等は、本発明が解決する課題の一例であって、本発明がこの例に限定されるものではない。以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
＜サーボモータ＞
まず、図１を参照しつつ、本実施形態に係るサーボモータの構成の概略について説明する。図１に示すように、サーボモータＳＭは、モータ１００と、このモータ１００の反負荷側に配置されたエンコーダ２００とを有している。
【００２６】
モータ１００は、筐体としてのフレーム１０１と、このフレーム１０１の負荷側に配置された負荷側ブラケット１０２と、フレーム１０１の反負荷側に配置された反負荷側ブラケット１０３と、負荷側ブラケット１０２に外輪が嵌合された負荷側軸受１０４と、反負荷側ブラケット１０３に外輪が嵌合された反負荷側軸受１０５と、負荷側軸受１０４と反負荷側軸受１０５により回転自在に支持された中空状の回転軸１０６とを備えている。図１に示す例では、負荷側軸受１０４及び反負荷側軸受１０５として転がり軸受を用いている。
【００２７】
回転軸１０６の外周には、回転軸１０６と同一軸心となるように回転子１０７が設けられ、フレーム１０１の内周には、固定子１０８が設けられている。これら回転子１０７と固定子１０８とは、所定の間隙を有して径方向に対向するように配置されている。
【００２８】
エンコーダ２００は、回転軸１０６の反負荷側の端部に弾性伝達部材３００を介して設けられたハブ２０１と、このハブ２０１に設けられた回転ディスク２０２と、反負荷側ブラケット１０３に設けられた基板２０３とを備えている。回転ディスク２０２は中央部に貫通孔２０２１を有しており、当該貫通孔２０２１を介して回転軸１０６内に配線等を引き回すことが可能となっている。
【００２９】
回転ディスク２０２は、例えば光を透過又は吸収する材質で形成される。この回転ディスク２０２の基板２０３側の表面には、例えば反射率の高い材質を蒸着するなどの方法により位置検出用パターン（図示省略）が形成されている。また基板２０３の回転ディスク２０２側の表面には、回転ディスク２０２の回転や位置を検出する検出部が設けられる。より具体的に、光学式エンコーダである本実施形態の場合には、基板２０３の表面には、検出部の一例として、光源（図示省略）及び受光素子（図示省略）が設けられている。エンコーダ２００は、光源から出射され位置検出用パターンの作用を受けた光を受光素子で受光することにより、モータ１００の回転軸１０６の回転角度等を光学的に検出する。なお、本実施形態では、光学式エンコーダの場合について説明しているが、磁気式のエンコーダやレゾルバである場合には、回転ディスク２０２に対応する構成が形成される一方、基板２０３には、これらの検出部が設けられることになる。
【００３０】
ハブ２０１は、反負荷側軸受１０５の内輪に嵌合されており、この反負荷側軸受１０５により回転自在に支持されている。その結果、反負荷側軸受１０５は回転ディスク２０２を回転自在に反負荷側ブラケット１０３に支持させており、反負荷側ブラケット１０３は、上記検出部が設けられた基板２０３を回転ディスク２０２に対して固定しつつ支持する構成となっている。なお、反負荷側ブラケット１０３が、特許請求の範囲に記載の固定部の一例に相当し、反負荷側軸受１０５が、特許請求の範囲に記載の軸受の一例に相当する。以上により、回転軸１０６は、負荷側においては負荷側軸受１０４により直接的に支持され、反負荷側においては弾性伝達部材３００及びハブ２０１を介して反負荷側軸受１０５により支持される構成となっている。
【００３１】
弾性伝達部材３００は、回転軸１０６とハブ２０１との間に介在して設けられており、内周側が回転軸１０６に連結されると共に、外周側がハブ２０１を介して回転ディスク２０２に連結されている。この弾性伝達部材３００は、弾性変形することにより回転ディスク２０２の回転軸１０６に対する径方向の相対位置の変動を許容しつつ、回転軸１０６の回転力を回転ディスク２０２に伝達する。この弾性伝達部材３００の詳細については、後述する。
【００３２】
なお、以上においては、光源と受光素子の両方を回転ディスク２０２の一方側に配置し、光源から出射された光を回転ディスク２０２に反射させて受光素子に受光させる、いわゆる「反射型エンコーダ」の場合を一例として説明したが、光源と受光素子を回転ディスク２０２を挟んでその一方側と他方側に配置し、光源から出射された光を回転ディスク２０２を通過させて受光素子に受光させる、いわゆる「透過側エンコーダ」としてもよい。この場合、基板２０３に受光素子を設け、回転ディスク２０２の基板２０３とは反対側に光源を配置すればよい。
【００３３】
また、以上では基板２０３を回転ディスク２０２の負荷側に配置した場合を一例として説明したが、基板２０３を回転ディスク２０２の反負荷側に配置した構成としてもよい。
【００３４】
また、以上では回転軸１０６を中空軸としたが、中実軸としてもよい。但し、本実施形態は、中空軸を用いたサーボモータＳＭである場合に特に有効である。なぜなら、中空軸は中実軸よりも剛性が小さいため、反負荷側において回転軸１０６の偏心による軸振れや振動等を生じ易いからである。
【００３５】
また、以上では負荷側軸受１０４及び反負荷側軸受１０５として転がり軸受を用いるようにしたが、反負荷側軸受１０５については負荷側軸受１０４と比べて負荷が小さいため、転がり軸受でなくともよく、例えばハブ２０１の外周面と摺動しつつ支持するすべり軸受を用いてもよい。
【００３６】
また、以上では特に記載しなかったが、サーボモータＳＭがブレーキを有する構造としてもよい。この場合、例えばフレーム１０１の内側における回転子１０７及び固定子１０８と反負荷側ブラケット１０３との間に設けることが可能である。
【００３７】
＜弾性伝達部材＞
次に、図２及び図３を参照しつつ、弾性伝達部材３００の構成の概略について説明する。
図３に示すように、弾性伝達部材３００は、回転軸１０６の外周に嵌合により固定される内輪部材３０１と、回転ディスク２０２側であるハブ２０１の内周に嵌合により固定される外輪部材３０２と、内輪部材３０１と外輪部材３０２との間に設けられた板バネ部材３１０とを有している。
【００３８】
（板バネ部材の一形状）
図２に示すように、板バネ部材３１０は円環状の板バネ部材であり、例えば金属材料又は樹脂材料等で構成されている。この板バネ部材３１０は、内輪部材３０１より径方向外側に向かって延設された内環部３１１と、外輪部材３０２より径方向内側に向かって延設された外環部３１２と、内環部３１１と外環部３１２との間で、回転軸１０６の軸方向に対し傾斜して延設された筒部３１３とを有している。図１及び図２に示すように、回転軸１０６の径方向をＲ方向、軸方向をＺ方向、回転方向をθ方向とする円柱座標系において、板バネ部材３１０のＲ−Ｚ断面による断面形状は、図３に示すように略Ｓ字状であり、内環部３１１と筒部３１３との間、及び、外環部３１２と筒部３１３との間が、鋭角に湾曲されて形成された２つの頂点を有している。
【００３９】
なお、上記では内環部３１１を筒部３１３の負荷側、外環部３１２を筒部３１３の反負荷側に配置しているが、反対に内環部３１１を筒部３１３の反負荷側、外環部３１２を筒部３１３の負荷側に配置した板バネ形状としてもよい。この場合、筒部３１３の軸方向に対する傾斜は、図３とは反対に負荷側に向けて回転軸１０６に近づくような傾斜とすればよい。
【００４０】
（板バネ部材の他の形状）
次に、図４及び図５を参照しつつ、板バネ部材の他の形状の例について説明する。
板バネ部材３２０が円環状の板バネ部材であり、例えば金属材料又は樹脂材料等で構成されている点は、前述の板バネ部材３１０と同様である。この板バネ部材３２０は、内輪部材３０１に設けられた内環部３２１と、外輪部材３０２に設けられた外環部３２２とを有している。この板バネ部材３２０のＲ−Ｚ断面による断面形状は、図５に示すように略Ｕ字状（図５上では逆Ｕ字状ともいう。）であり、内環部３２１と外環部３２２との間が湾曲されて形成された１つの頂点を有している。
【００４１】
なお、上記では板バネ部材３２０の断面形状を負荷側方向に開放した形状（逆Ｕ字状）としたが、反対に反負荷側方向に開放した形状（Ｕ字状）としてもよい。
【００４２】
上記形状の板バネ部材３２０を有する弾性伝達部材３００を備えたサーボモータＳＭの構成については、図１における板バネ部材３１０を板バネ部材３２０に置き換えたのみであるので、図示を省略する。
【００４３】
（板バネ部材のさらに他の形状）
次に、図６及び図７を参照しつつ、板バネ部材のさらに他の形状の例について説明する。
板バネ部材３３０が円環状の板バネ部材であり、例えば金属材料又は樹脂材料等で構成されている点は、前述の板バネ部材３１０，３２０と同様である。この板バネ部材３３０は、内輪部材３０１より径方向外側に向かって延設された内環部３３１と、外輪部材３０２より径方向内側に向かって延設された外環部３３２と、内環部３３１と外環部３３２との間で、回転軸１０６の軸方向に対し略平行に延設された筒部３３３とを有している。この板バネ部材３１０のＲ−Ｚ断面による断面形状は、図７に示すように、内環部３３１と筒部３３３との間、及び、外環部３３２と筒部３３３との間が、略直角に湾曲されて形成された２つの頂点を有している。
【００４４】
なお、上記では内環部３３１を筒部３３３の負荷側、外環部３３２を筒部３３３の反負荷側に配置しているが、反対に内環部３３１を筒部３３３の反負荷側、外環部３３２を筒部３３３の負荷側に配置した板バネ形状としてもよい。
【００４５】
以上のような形状である板バネ部材３１０，３２０，３３０は、いずれもＲ−Ｚ断面による断面形状が少なくとも１つの頂点を有するような形状であることによって、回転方向の剛性（ねじり剛性）を高く保ちつつ、径方向の剛性（曲げ剛性及びねじり剛性）については低い性質を有している。したがって、弾性伝達部材３００は、板バネ部材３１０，３２０，３３０のいずれかを備えることによって、回転方向の剛性が径方向の剛性よりも高くなるように構成され、弾性変形することにより回転ディスク２０２の回転軸１０６に対する径方向の相対位置の変動を許容しつつ、回転軸１０６の回転力をハブ２０１（回転ディスク２０２）に伝達することが可能となっている。
【００４６】
（板バネ部材の剛性のシミュレーション結果）
本願発明者等は、上述した３つの形状の板バネ部材について、剛性及び応力についてのシミュレーションを行った。このシミュレーション結果について、図８を用いて説明する。
【００４７】
図８において、剛性Ｐは、外輪部材３０２を固定し、内輪部材３０１にラジアル荷重を付加することにより計算した。捩れ剛性Ｑは、外輪部材３０２を固定し、内輪部材３０１にθr方向（回転軸１０６に垂直な軸を中心とした回転方向）にモーメント荷重を付加することにより計算した。捩れ剛性Ｒは、外輪部材３０２を固定し、内輪部材３０１にθz方向（回転軸１０６を中心とした回転方向）にモーメント荷重を付加することにより計算した。また、応力Ｓは、ラジアル方向負荷時の単位変形当たりの最大ミーゼス応力を表し、応力Ｔは、θr方向捩れ負荷時の単位変形当たりの最大ミーゼス応力を表し、応力Ｕは、θr方向捩れ単位変形当たりの最大ミーゼス応力を表す。なお、各項目の値は、板バネ部材３２０の値を１．０とした場合の比較値となっている。
【００４８】
剛性Ｐ及び捩れ剛性Ｑは、板バネ部材３１０，３２０，３３０の径方向への変形のし難さを表しており、この値が小さいほど、回転軸１０６と回転ディスク２０２との径方向の相対位置の変動の許容量が増し、優位となる。一方、捩れ剛性Ｒは、板バネ部材３１０，３２０，３３０の回転方向への変形のし難さを表しており、この値が大きいほど、ハブ２０１（回転ディスク２０２）に対する回転軸１０６の回転力の伝達誤差が小さくなり、優位となる。したがって、Ｒ／（Ｐ・Ｑ）を計算してこれを剛性評価結果とした。図８に示すように、Ｒ／（Ｐ・Ｑ）の値は板バネ部材３１０，３２０，３３０の順に大きく、この順番で優位であることが判る。
【００４９】
また、応力Ｓ，Ｔ，Ｕは、板バネ部材３１０，３２０，３３０が各方向に弾性変形する際に板バネ部材内に発生する応力を表しており、この値が小さいほど、疲労安全率が増し、優位となる。したがって、１／（Ｓ・Ｔ・Ｕ）を計算してこれを単位変化当たりの応力評価結果とした。図８に示すように、１／（Ｓ・Ｔ・Ｕ）の値は板バネ部材３１０，３２０，３３０の順に大きく、この順番で優位であることが判る。
【００５０】
また、上記剛性評価結果と応力評価結果の積であるＲ／（Ｕ・Ｐ・Ｓ・Ｑ・Ｔ）を計算し、これを総合評価結果とした。図８に示すように、Ｒ／（Ｕ・Ｐ・Ｓ・Ｑ・Ｔ）の値は板バネ部材３１０，３２０，３３０の順に大きく、この順番で優位であることが判る。
【００５１】
＜効果の例＞
以上説明した本実施形態のサーボモータＳＭにおいては、回転軸１０６とハブ２０１との間に弾性伝達部材３００が介在して設けられている。弾性伝達部材３００は、仮に回転ディスク２０２の中心と回転軸１０６の回転中心とに偏心があった場合でも、弾性変形することにより、回転軸１０６と回転ディスク２０２との径方向の相対位置の変動を許容しつつ、回転軸１０６の回転力を回転ディスク２０２に伝達する。これにより、回転軸１０６の偏心による軸振れや振動等が生じた場合でも、弾性伝達部材３００が弾性変形することによってハブ２０１及び回転ディスク２０２に偏心や面振れ、振動等を生じるのを抑制することができる。その結果、回転ディスク２０２と基板２０３との間の相対位置の変動を抑制できる。その一方で、回転方向には、加減速時に加速度に応じた比較的小さな力が加わるのみで影響の大きな弾性変形は起こらずに回転軸１０６の回転力は回転ディスク２０２に伝達される。その結果、回転ディスク２０２は回転軸１０６と共に一体的に回転することができる。したがって、回転軸１０６の偏心による軸振れや振動等が生じた場合でも、エンコーダ２００の位置検出精度の低下を抑制することができる。またその結果、エンコーダ２００における位置検出精度の確保のために要求される回転軸１０６等のサーボモータＳＭの各部品の幾何公差の許容値を低減することが可能となり、さらに、モータ１００へのエンコーダ２００の組込工程の難易度を低減できることによる工程削減も可能となる。
【００５２】
また、本実施形態では特に、弾性伝達部材３００が、回転方向の剛性が径方向の剛性よりも高くなるように構成されている。これにより、加減速による回転方向への弾性変形を抑えながらも、偏心による回転軸１０６と回転ディスク２０２との径方向の相対位置の変動をより多く許容しつつ、回転ディスク２０２に対する回転軸１０６の回転力の伝達誤差をより小さくすることができる。
【００５３】
また、本実施形態では特に、弾性伝達部材３００が、内輪部材３０１及び外輪部材３０２と、これらの間に設けられ、Ｒ−Ｚ断面による断面形状が少なくとも１つの頂点を有する円環状の板バネ部材（例えば、板バネ部材３１０，３２０，３３０）を備えている。このような形状の板バネ部材は、回転方向のねじり剛性は高く、径方向のねじり剛性は低い性質を有するため、回転軸１０６と回転ディスク２０２との径方向の相対位置の変動をより多く許容しつつ、回転ディスク２０２に対する回転軸１０６の回転力の伝達誤差をより小さくすることができる。
【００５４】
また、本実施形態では特に、弾性伝達部材３００が、板バネ部材３１０を備えることにより、以下の効果を奏する。すなわち、弾性伝達部材３００の円環状の板バネ部材が、弾性変形することにより回転軸１０６と回転ディスク２０２との径方向の相対位置の変動を許容する際や、加減速による回転方向への弾性変形をする際には、板バネ部材内に応力が発生する。この応力が大きいと、繰り返し応力の作用による板バネの疲労が増大し、信頼性が低下する。本実施形態では、図８に示すように応力評価結果が最も高い板バネ部材３１０を備えることにより、板バネ部材３１０内に発生する応力Ｓを他の形状よりも小さくすることが可能であり、板バネ部材３１０の疲労安全率の最大化を図り、信頼性を向上することができる。また、図８に示すように板バネ部材３１０は剛性評価結果が最も高いため、回転軸１０６と回転ディスク２０２との径方向の相対位置の変動を許容しつつ、回転ディスク２０２に対する回転軸１０６の回転力の伝達誤差の最小化を図ることができる。
【００５５】
また、本実施形態では特に、板バネ部材３１０，３２０，３３０は、金属材料又は樹脂材料で構成されている。板バネ部材３１０，３２０，３３０を金属材料で構成することにより、強度を向上できると共に、高熱環境でも使用することができる。一方、板バネ部材３１０，３２０，３３０を樹脂材料で構成することにより、サーボモータＳＭの軽量化を図ることができる。
【００５６】
＜変更例等＞
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。
【００５７】
（１）反負荷側軸受に予圧を与える構造とする場合
上記実施形態では特に設けなかったが、反負荷側軸受に予圧を与える予圧付与部材を設けてもよい。
【００５８】
図９に示すように、本変形例のサーボモータＳＭにおいては、反負荷側ブラケット１０３が、反負荷側軸受１０５の内輪及び外輪を内側より支持する軸受支持部１０３１を有している。また、反負荷側ブラケット１０３には、反負荷側軸受１０５の外輪に対し外側より予圧を付与する予圧付与部材１０９が設けられている。図示は省略するが、この予圧付与部材１０９は、例えば反負荷側ブラケット１０３に対してねじ込みにより固定される構造となっており、このねじ込み量を調整することにより予圧の調整を行うようになっている。また、本変形例のハブ２０１は、反負荷側軸受１０５の内輪に対し外側より予圧を付与する予圧付与部２０１１を有している。図示は省略するが、このハブ２０１も、例えば反負荷側ブラケット１０３に対してねじ込みにより固定される構造となっており、このねじ込み量を調整することにより予圧付与部２０１１による予圧の調整を行うようになっている。
【００５９】
また本変形例においては、内輪部材３０１の軸方向両側に固定部材４０１が設けられている。これにより、弾性伝達部材３００の軸方向のずれを防止できるようになっている。なお、この固定部材４０１を設ける代わりに、内輪部材３０１を回転軸１０６の外周に接着により固定してもよい。
【００６０】
以上説明した変形例によれば、軸受支持部１０３１、予圧付与部材１０９、及び予圧付与部２０１１によって反負荷側軸受１０５に予圧を与えることにより、反負荷側軸受１０５の剛性によるハブ２０１及び回転ディスク２０２の保持機能を高めることができる。したがって、エンコーダ２００の位置検出精度の低下をさらに抑制することができる。
【００６１】
（２）板バネ部材を回転方向に波打つ形状とする場合
図１０に示すように、本変形例の板バネ部材３２０Ａは、前述の板バネ部材３２０のＲ−Ｚ断面の断面形状における頂点の位置が、回転方向（θ方向）に沿った所定の間隔ごとに、軸方向（Ｚ方向）に周期的に変動するように構成されている。その結果、板バネ部材３２０Ａは回転方向に波打った形状の円環状部材となっている。これにより、回転方向（θ方向）の剛性を高めて、回転ディスク２０２に対する回転軸１０６の回転力の伝達誤差をより小さくすることができる。また、これにより、径方向（Ｒ方向）のねじり剛性をさらに低くすることが可能となるので、回転軸１０６と回転ディスク２０２との径方向の相対位置の変動をより多く許容することができる。
【００６２】
なお、上記では板バネ部材３２０について波打たせた形状とした場合を一例として示したが、これに限らず、前述の板バネ部材３１０，３３０についてＲ−Ｚ断面形状における少なくとも１つの頂点の位置が回転方向に沿った所定の間隔ごとに軸方向に周期的に変動するように構成し、波打たせた形状としてもよい。
【００６３】
（３）弾性伝達部材が複数の板バネ部材を有する場合
上記実施形態では、弾性伝達部材３００が単一の板バネ部材を有する場合を説明したが、これに限らず、複数の板バネ部材を有する構成としてもよい。
【００６４】
図１１に示すように、本変形例の弾性伝達部材３００は、内輪部材３０１と外輪部材３０２との間に、軸方向に並列して設けられた２つの板バネ部材３２０を有している。このような構成とすることにより、内輪部材３０１と外輪部材３０２との間に単一の板バネ部材３２０を設ける場合（図５参照）に比べ、回転方向（θ方向）の剛性及び径方向（Ｒ方向）の剛性については同程度に保ちつつ、個々の板バネ部材３２０に作用する応力を小さくすることができる。その結果、板バネ部材３２０の疲労安全率を向上することができ、信頼性を向上できる。
【００６５】
なお、上記では板バネ部材３２０を複数設けた場合を一例として示したが、これに限らず、前述の板バネ部材３１０，３３０を複数設けた構成としてもよい。また、板バネ部材の数は２つに限らず３つ以上としてもよい。さらに、上記では２つの板バネ部材３２０を同じ向き（負荷側に向かって開放した向き）に設けるようにしたが、これに限らず、互いに異なる向き（例えば２つの板バネ部材３２０がお互いの方向に開放する向き）となるように設けてもよい。また、上記のように同じ形状の板バネ部材同士でなく、異なる形状の板バネ部材を組み合わせて複数設けるようにしてもよい。
【００６６】
（４）板バネ部材の表面に振動吸収材を設ける場合
図１２に示すように、本変形例の弾性伝達部材３００は、板バネ部材３２０の表面の少なくとも一部（この例では板バネ部材３２０の開放側端面を除く表面）に設けられた振動吸収材３０３を有している。この振動吸収材３０３は、例えばゴム材料で構成されている。これにより、板バネ部材３２０周辺の振動を吸収し、サーボモータＳＭの振動をさらに抑制することができる。
【００６７】
なお、上記では板バネ部材３２０の表面に振動吸収材３０３を設けた場合を一例として示したが、これに限らず、前述の板バネ部材３１０，３３０の表面に振動吸収材３０３を設けてもよい。また、上記では板バネ部材３２０の表面と裏面の両面に振動吸収材３０３を設けたが、一方側の面のみに設けてもよい。
【００６８】
（５）板バネ部材をＲ−Ｚ断面に３つの頂点を有する形状とする場合
上記実施形態では、板バネ部材のＲ−Ｚ断面による断面形状が１つ又は２つの頂点を有する場合について説明したが、これに限らず、３つ以上の頂点を有する形状としてもよい。
【００６９】
図１３に示すように、本変形例の板バネ部材３４０は、内輪部材３０１に設けられた第１内環部３４１と、この第１内環部３４１に接続された第２内環部３４２と、外輪部材３０２に設けられた第１外環部３４３と、この第１外環部３４３に接続された第２外環部３４４とを有している。この板バネ部材３４０のＲ−Ｚ断面による断面形状は、図１３に示すように略Ｍ字状であり、第１内環部３４１と第２内環部３４２との間、第１外環部３４３と第２外環部３４４との間、第２内環部３４２と第２外環部３４４との間が湾曲されて形成された３つの頂点を有している。
【００７０】
このような形状である板バネ部材３４０によれば、Ｒ−Ｚ断面による断面形状が３つの頂点を有しているので、回転方向のねじり剛性を高く保ちつつ、径方向の剛性を前述の板バネ部材３１０，３２０，３３０よりもさらに低くすることが可能である。これにより、回転ディスク２０２に対する回転軸１０６の回転力の伝達誤差を小さくしつつ、回転軸１０６と回転ディスク２０２との径方向の相対位置の変動の許容量をさらに増大することができる。
【００７１】
なお、上記では板バネ部材３３０の断面形状を負荷側方向に開放した略Ｍ字状としたが、反対に反負荷側方向に開放した略Ｗ字状としてもよい。また、板バネ部材の屈曲回数をさらに増やし、Ｒ−Ｚ断面形状が有する頂点の数をさらに増やしてもよい。
【００７２】
（６）弾性伝達部材がラバー部材を有する場合
上記実施形態では、弾性伝達部材３００が金属材料又は樹脂材料で構成された板バネ部材を有する場合を説明したが、板バネ部材の代わりに、ゴム材料で構成されたラバー部材を有する構成としてもよい。本変形例の構成について図１４及び図１５を用いて説明する。
【００７３】
図１４及び図１５に示すように、弾性伝達部材３００は、内輪部材３０１及び外輪部材３０２と、これらの間に設けられ、ゴム材料で構成された円環状のラバー部材３５０，３６０とを備えている。図１４に示す例では、ラバー部材３５０は、径方向中央部が径方向両側よりも軸方向の厚みが小さくなるように構成されており、言い換えれば、負荷側及び反負荷側の両面において径方向中央部に円弧状の１つの凹部３５１を有する構成となっている。また図１５に示す例では、ラバー部材３６０は、負荷側及び反負荷側の両面において径方向中央部に矩形状の２つの凹部３６１を有する構成となっている。
【００７４】
なお、上記のラバー部材の形状は一例であり、要求仕様等に応じて別の形状としてもよい。例えば、凹部の数を３つ以上としてもよいし、凹部の形状をさらに他の形状（三角形や台形等）としてもよい。
【００７５】
上記構成の弾性伝達部材３００によれば、ラバー部材３５０，３６０が弾性変形することにより、回転軸１０６と回転ディスク２０２との径方向の相対位置の変動を許容しつつ、回転軸１０６の回転力を回転ディスク２０２に伝達することができる。また、ラバー部材３５０，３６０が径方向中央部に少なくとも１つの凹部３５１，３６１を有するので、ラバー部材３５０，３６０の径方向の剛性をより小さくすることができる。その結果、回転方向の剛性が径方向の剛性よりも高くなる構成を確実に実現できる。
【００７６】
（７）その他
以上では、弾性伝達部材３００が板バネ部材又はラバー部材を有する構成について説明したが、この他にも、例えば流体を封入した弾性容器体（液体が封入されたゴムチューブ等）を内輪部材３０１と外輪部材３０２との間に設けた構成等も考えられる。このような構成としても、弾性伝達部材は弾性変形することにより回転軸１０６と回転ディスク２０２との径方向の相対位置の変動を許容しつつ、回転軸１０６の回転力を回転ディスク２０２に伝達することが可能である。
【００７７】
また、弾性伝達部材３００の板バネ部材を金属材料で構成する場合には、形状記憶合金を用いてもよい。これにより、例えば所定の温度までは板バネ部材が弾性変形して回転軸１０６と回転ディスク２０２との相対位置の変動を許容するが、所定の温度を超えたら板バネ部材が元の形状に戻ることで弾性変形しなくなり、回転軸１０６と回転ディスク２０２との相対位置の変動を許容しなくなる、といった構成が可能となる。
【００７８】
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００７９】
１００              モータ
１０１              フレーム
１０２              負荷側ブラケット
１０３              反負荷側ブラケット（固定部）
１０４              負荷側軸受
１０５              反負荷側軸受（軸受）
１０６              回転軸
１０７              回転子
１０８              固定子
１０９              予圧付与部材
２００              エンコーダ
２０１              ハブ
２０２              回転ディスク
２０３              基板
３００              弾性伝達部材
３０１              内輪部材
３０２              外輪部材
３０３              振動吸収材
３１０              板バネ部材
３１１              内環部
３１２              外環部
３１３              筒部
３２０              板バネ部材
３２１              内環部
３２２              外環部
３２３              筒部
３３０              板バネ部材
３３０Ａ            板バネ部材
３３１              内環部
３３２              外環部
３５０              ラバー部材
３５１              凹部
３６０              ラバー部材
３６１              凹部
ＳＭ                サーボモータ
【図１】
2013038923.tif 000003
【図２】
2013038923.tif 000004
【図３】
2013038923.tif 000005
【図４】
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【図５】
2013038923.tif 000007
【図６】
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【図７】
2013038923.tif 000009
【図８】
2013038923.tif 000010
【図９】
2013038923.tif 000011
【図１０】
2013038923.tif 000012
【図１１】
2013038923.tif 000013
【図１２】
2013038923.tif 000014
【図１３】
2013038923.tif 000015
【図１４】
2013038923.tif 000016
【図１５】
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