(57)【要約】【課題】歯車の噛合部におけるバックラッシに起因するガタを抑えるにあたり、一対の歯車間だけでなく、駆動源からその一対の歯車に至るまでの歯車列のガタも抑えることができるギヤードモータ、および、かかるギヤードモータを備え、センサモジュールを１８０度以上回動させることができ、すでに基板にリード線が接続されたセンサモジュールであっても容易に取り付けることができるセンサ装置を提供する。【解決手段】駆動源であるモータと、前記モータにより回転駆動される歯車である駆動歯車と、前記駆動歯車に連結される歯車である従動歯車と、前記従動歯車に連結される歯車であるバックラッシ除去歯車と、前記バックラッシ除去歯車をその周方向の一方へ付勢する付勢部材と、備え、前記付勢部材の付勢力は、前記各歯車を経て、前記モータのモータピニオンまで伝達されることを特徴とするギヤードモータにより解決する。【選択図】図２
2016226201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源であるモータと、
前記モータにより回転駆動される歯車である駆動歯車と、
前記駆動歯車に連結される歯車である従動歯車と、
前記従動歯車に連結される歯車であるバックラッシ除去歯車と、
前記バックラッシ除去歯車をその周方向の一方へ付勢する付勢部材と、
を備え、
前記付勢部材の付勢力は、前記各歯車を経て、前記モータのモータピニオンまで伝達されることを特徴とするギヤードモータ。
【請求項２】
前記付勢部材の一端は、前記バックラッシ除去歯車のいずれか一方の端面に固定され、前記付勢部材は、該端面に対して垂直に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のギヤードモータ。
【請求項３】
前記駆動歯車は、他の歯車を介して前記モータピニオンに連結されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のギヤードモータ。
【請求項４】
前記駆動歯車と前記バックラッシ除去歯車は同軸上に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のギヤードモータ。
【請求項５】
前記バックラッシ除去歯車は、前記付勢部材により、その周方向の一方へ常に付勢されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のギヤードモータ。
【請求項６】
前記付勢部材は、その一端が、前記バックラッシ除去歯車の端面のうち、前記駆動歯車との対向面の反対側の面に固定され、他端が、回転不能な固定部材に固定されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のギヤードモータ。
【請求項７】
前記駆動歯車と前記バックラッシ除去歯車とは、その歯数が異なることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のギヤードモータ。
【請求項８】
前記付勢部材は、その一端が、前記バックラッシ除去歯車の前記駆動歯車との対向面に固定され、他端が、前記駆動歯車の前記バックラッシ除去歯車との対向面に固定されていることを特徴とする請求項７に記載のギヤードモータ。
【請求項９】
前記モータはステッピングモータであることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のギヤードモータ。
【請求項１０】
センサモジュールが収容される中空のセンサホルダと、
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のギヤードモータと、
前記ギヤードモータを構成する各部材および前記センサホルダが支持されるケース体と、を備え、
前記センサホルダと前記従動歯車とは一体に形成され、
前記従動歯車は、その周方向に１８０度以上にわたって歯部が形成され、
前記センサホルダは、前記ケース体から露出した部分であるセンサ収容部を有し、
前記センサ収容部はその一部が、着脱可能なホルダカバーからなることを特徴とするセンサ装置。
【請求項１１】
前記センサホルダは、前記ケース体から露出した開口部を有し、
前記センサホルダは、前記ホルダカバーの前記開口部側端部から前記開口部に連続して、その周方向の側壁の一部が切り欠かれた切欠部を有し、
前記ケース体は、前記センサ収容部を露出させる露出口から前記開口部を露出させる露出口に連続して、前記切欠部をケース外とつなげる線状の隙間部を有し、
前記センサホルダは、前記切欠部の少なくとも一部を塞ぐキャップ体を有し、
前記キャップ体は前記センサホルダの前記開口部から着脱可能であることを特徴とする請求項１０に記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はギヤードモータおよびこれを用いたセンサ装置に関し、さらに詳しくは、歯車のバックラッシによる位置決め精度の低下を抑えたギヤードモータ、およびこれを用いたセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１乃至３には、二つの動力伝達部材の連結部におけるガタを抑えることにより、出力部材の位置決め精度を向上させる機構が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０８９６９８号公報
【特許文献２】特開２００４−２７１８２７号公報
【特許文献３】特開２００１−３３３６７１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のホルダー駆動機構６は、弾性部材である突起１１でピン１６を挟持することにより、両者の間にガタを生じさせることなくセンサーホルダー３を回動させる。しかし、特許文献１の実施形態から示唆されるホルダー駆動機構６の構造では、センサーホルダー３の回転可能角度は１８０度未満に制限される。また、ホルダー駆動装置６はその特別な構造から、専用部品が多く必要となり、製造コストも大きくなる。
【０００５】
特許文献２のレンズ装置１０では、二枚の平歯車である駆動歯車２０および角度検出歯車２２が軸方向に重ねられ、これら歯車は、その対向面に埋設された付勢手段２８により周方向へ互いに反対方向に付勢される。そして、被駆動歯車１８の歯と歯との間でこれら歯車の歯が周方向に開閉することにより、被駆動歯車１８のバックラッシが除去される。特許文献３の従動歯車１２も、特許文献２のレンズ装置１０と同様の方法により連動歯車４のバックラッシを除去する。しかし、これらバックラッシ除去機構では、一対の歯車間のバックラッシは除去できるものの、その一対の歯車に至るまでの歯車列のバックラッシは除去できない。かかる歯車列が多くの歯車からなる場合、累積したガタが最終的な位置決め精度に影響するおそれがある。
【０００６】
また、センサモジュールのリード線が基板に接続された後で、そのセンサモジュールをセンサ装置に取り付ける場合、その場でセンサ装置を一から組み立てていては作業効率が悪いという問題がある。
【０００７】
上記問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、歯車の噛合部におけるバックラッシに起因するガタを抑えるにあたり、一対の歯車間だけでなく、駆動源からその一対の歯車に至るまでの歯車列のガタも抑えることができるギヤードモータ、および、かかるギヤードモータを備え、センサモジュールを１８０度以上回動させることができ、すでに基板にリード線が接続されたセンサモジュールであっても容易に取り付けることができるセンサ装置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、本発明のギヤードモータは、駆動源であるモータと、前記モータにより回転駆動される歯車である駆動歯車と、前記駆動歯車に連結される歯車である従動歯車と、前記従動歯車に連結される歯車であるバックラッシ除去歯車と、前記バックラッシ除去歯車をその周方向の一方へ付勢する付勢部材と、備え、前記付勢部材の付勢力は、前記各歯車を経て、前記モータのモータピニオンまで伝達されることを要旨とする。
【０００９】
バックラッシ除去歯車が付勢部材により周方向の一方へ付勢されると、その付勢力は、バックラッシ除去歯車に連なる従動歯車および駆動歯車へと伝達される。付勢部材の付勢力が作用することにより、これら各歯車の歯部は、噛合先の歯車の歯部に対して付勢方向に押し当てられ、その噛合部におけるガタが抑えられる。さらに、付勢部材の付勢力はモータピニオンまで伝達されることから、モータピニオンから駆動歯車に至るまでのガタも同様に抑えられる。これにより、ギヤードモータを構成する各歯車の位置決め精度の低下を防ぐことができる。
【００１０】
また、前記付勢部材の一端は、前記バックラッシ除去歯車のいずれか一方の端面に固定され、前記付勢部材は、該端面に対して垂直に配置されることが望ましい。
【００１１】
特許文献２および特許文献３のバックラッシ除去機構は、軸方向に重ねられた二枚の平歯車に切欠部（溝２０Ｅ，２２Ｅ、切欠孔部１３´，１４´）を設け、その切欠部の中にコイルばね（付勢手段２８、付勢バネ１５）を周方向に沿って配置することにより、これら二枚の平歯車を互いに周方向の反対方向に付勢する。これにより、これら二枚の平歯車との噛合部におけるバックラッシを除去する。つまり、特許文献２および特許文献３のバックラッシ除去機構では、コイルばねに蓄積可能な付勢力や、その付勢力によりこれら二枚の平歯車が回転できる角度は、切欠部が形成された角度範囲内に制限される。
【００１２】
本発明のギヤードモータは上記構成を備えることにより、付勢部材に蓄積可能な付勢力や、バックラッシ除去歯車の回転可能角度が、上記切欠部により制限されることを避けることができる。これにより、バックラッシ除去歯車からモータピニオンまで到達可能な付勢力を付勢部材に蓄積することができるとともに、これら一連の歯車のガタをすべて除去するまでバックラッシ除去歯車を回転させることが可能となる。
【００１３】
また、前記駆動歯車は、他の歯車を介して前記モータピニオンに連結される構成としても良い。
【００１４】
付勢部材の付勢力は、駆動歯車を経てモータピニオンまで伝達される。つまり、モータピニオンと駆動歯車との間に減速歯車列など他の歯車が介在している場合には、かかる他の歯車に対しても付勢部材の付勢力が作用する。これにより、モータピニオンから駆動歯車に至るまでのガタが抑えられ、ガタの累積による駆動歯車の位置決め精度の低下を防ぐことができる。
【００１５】
また、前記駆動歯車と前記バックラッシ除去歯車は、同軸上に配置される構成とすることが望ましい。
【００１６】
駆動歯車とバックラッシ除去歯車とが同軸上に配置されることにより、部品点数の削減および装置の小型化を図ることができる。
【００１７】
また、前記バックラッシ除去歯車は、前記付勢部材により、その周方向の一方へ常に付勢される構成とすることが望ましい。
【００１８】
バックラッシ除去歯車が付勢部材により常に付勢されることで、バックラッシ除去歯車に連なる他の歯車にも常に付勢力を作用させることができる。これにより、ギヤードモータの回動動作の全体を通してバックラッシに起因するガタを抑えることができる。
【００１９】
また、前記付勢部材は、その一端が、前記バックラッシ除去歯車の端面のうち、前記駆動歯車との対向面の反対側の面に固定され、他端が、回転不能な固定部材に固定される構成としても良い。
【００２０】
特許文献２および特許文献３のバックラッシ除去機構は、軸方向に重ねられた二枚の平歯車を、コイルばねにより周方向へ互いに反対方向に付勢している。そのため、かかるコイルばねの付勢力は、これら二枚の平歯車の歯部がその噛合先の歯車の各歯部を互いに反対方向に均等に付勢することで相殺され、それ以外の歯車へは伝達されない。一方、本構成では、付勢部材の一端がバックラッシ除去歯車に固定され、他端が回転不能な固定部材に固定されていることから、バックラッシ除去歯車に作用する付勢力は、他の歯車との関係で相殺されることなく、従動歯車、およびこれに連なる全ての歯車に伝達される。
【００２１】
また、前記駆動歯車と前記バックラッシ除去歯車とは、その歯数が異なることが望ましい。
【００２２】
駆動歯車がモータにより回転駆動されると、その駆動力は、駆動歯車に連なる従動歯車およびバックラッシ除去歯車に伝達される。モータの駆動力を受けてこれら歯車が回転することで、付勢部材がその付勢方向とは逆の方向にねじられる場合、付勢部材には付勢力が蓄積される。付勢部材に蓄積された付勢力が大きくなるにつれ、各歯車に作用する付勢力および応力も大きくなる。例えば、付勢部材がバックラッシ除去歯車と回転不能な固定部材とに固定されている場合、バックラッシ除去歯車の歯数を駆動歯車よりも多くすることにより、所定のモータ駆動量に対するバックラッシ除去歯車の回転角度を、駆動歯車の回転角度よりも小さくすることができる。これにより、付勢部材に蓄積される付勢力を低減することができ、各歯車に作用する応力やモータに要求される駆動力を抑えることができる。
【００２３】
また、前記付勢部材は、その一端が、前記バックラッシ除去歯車の前記駆動歯車との対向面に固定され、他端が、前記駆動歯車の前記バックラッシ除去歯車との対向面に固定される構成としても良い。
【００２４】
それぞれ歯数の異なる駆動歯車およびバックラッシ除去歯車の間に付勢部材を配置することにより、付勢部材は、駆動歯車の回転角度とバックラッシ除去歯車の回転角度との差分の角度だけねじられることとなる。これにより、付勢部材に蓄積される付勢力を大幅に低減することができ、各歯車に作用する付勢力を、位置決め精度の維持に最適化することができる。また、駆動歯車とバックラッシ除去歯車とは、その歯数が異なることから、共通の付勢部材により周方向へ互いに反対方向に同じトルクで付勢されていても、その接線力は均衡しない。その結果、これら歯車は、歯数が少ない方の歯車の付勢方向へ回転することとなる。これにより、付勢部材の付勢力は、駆動歯車、従動歯車、およびバックラッシ除去歯車間で相殺されることなく、駆動歯車を経てモータピニオンまで伝達される。
【００２５】
また、前記モータはステッピングモータであることが望ましい。
【００２６】
ステッピングモータは正逆両方向に回転可能であり、また、ステップ数によりその回転角度を算出することができる。そのため、ステッピングモータを用いることにより、駆動歯車や従動歯車の回転角度を検出するために別途エンコーダーなどによるフィードバック制御を行う手間を省略することができる。これにより、部品点数の削減および装置の小型化を図ることができる。
【００２７】
また、上記課題を解決するため、本発明のセンサ装置は、センサモジュールが収容される中空のセンサホルダと、前記ギヤードモータと、前記ギヤードモータを構成する各部材および前記センサホルダが支持されるケース体と、を備え、前記センサホルダと前記従動歯車とは一体に形成され、前記従動歯車は、その周方向に１８０度以上にわたって歯部が形成され、前記センサホルダは、前記ケース体から露出した部分であるセンサ収容部を有し、前記センサ収容部はその一部が、着脱可能なホルダカバーからなることを要旨とする。
【００２８】
ケース体から露出したセンサ収容部に着脱可能なホルダカバーを設けることにより、組み立て後のセンサ装置に容易にセンサモジュールを取り付けることができる。また、本発明のセンサ装置の従動歯車は、センサホルダと一体に形成され、その周方向に１８０度以上にわたって歯部が形成されていることから、センサホルダ（センサモジュール）を周方向に１８０度以上回動させることができる。
【００２９】
また、前記センサホルダは、前記ケース体から露出した開口部を有し、前記センサホルダは、前記ホルダカバーの前記開口部側端部から前記開口部に連続して、その周方向の側壁の一部が切り欠かれた切欠部を有し、前記ケース体は、前記センサ収容部を露出させる露出口から前記開口部を露出させる露出口に連続して、前記切欠部をケース外とつなげる線状の隙間部を有し、前記センサホルダは、前記切欠部の少なくとも一部を塞ぐキャップ体を有し、前記キャップ体は前記センサホルダの前記開口部から着脱可能であることが望ましい。
【００３０】
センサ収容部へのセンサモジュールの取り付け後に、センサモジュールのリード線をケース体の隙間部と切欠部を通してセンサホルダ内に収め、その後センサホルダの開口部からキャップ体を装着することにより、組み上がったセンサ装置を分解することなく、リード線を取り回すことができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、歯車の噛合部におけるバックラッシに起因するガタを抑えるにあたり、一対の歯車間だけでなく、駆動源からその一対の歯車に至るまでの歯車列のガタも抑えることができるギヤードモータ、および、かかるギヤードモータを備え、センサモジュールを１８０度以上回動させることができ、すでに基板にリード線が接続されたセンサモジュールであっても容易に取り付けることができるセンサ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施形態にかかるセンサ装置の外観斜視図である。
【図２】ギヤードモータの構成を示す正面図ある。
【図３】駆動歯車、従動歯車、およびバックラッシ除去歯車の噛合状態を示す平面図である。
【図４】コイルばねの付勢力がモータピニオンに伝達される様子を示す模式図である。
【図５】センサホルダの構造を示す分解斜視図である。
【図６】センサ収容部にセンサモジュールを取り付けた状態を示す分解斜視図である。
【図７】センサ収容部にホルダカバーを装着した状態を示す分解斜視図である。
【図８】開口部（ネック部）にキャップ体を装着した状態を示す斜視図である。
【図９】他の実施形態の特徴部分を示す部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明にかかるギヤードモータおよびセンサ装置の実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態にかかるセンサ装置１０は、人感センサや温度センサなどのセンサモジュールを回動させる装置である。尚、以下の説明において「上」および「下」とは、図１の座標軸表示に示されるＺ方向（上：Ｚ１側、下：Ｚ２側）をいい、「前」および「後」とは、図１の座標軸表示に示されるＹ方向（前：Ｙ１側、後：Ｙ２側）をいう。また、「正面」とは、図１においてＹ１側からＹ２方向にセンサ装置１０を見たときの面をいう。また、本発明でいう「バックラッシ除去」とは、「バックラッシに起因するガタの抑制」と同じ意味である。
【００３４】
（構成概要）
図１は本実施形態にかかるセンサ装置１０の外観を示す斜視図である。センサ装置１０のケース体９０は、前後に分割可能な第１ケース半体９０１および第２ケース半体９０２の組み合わせからなる。ケース体９０には、ケースによって覆われていない開口部である第１露出口９２および第２露出口９３が設けられている。第１露出口９２からは後述するセンサホルダ４０のセンサ収容部４２の一部が、第２露出口９３からはセンサホルダ４０の開口部４３２が露出している。また、ステッピングモータ２１および減速歯車列２２を内部に備えるモータユニット２０も、ケース体９０の上面９０ａに配置されることによりケース外に露出している。
【００３５】
図２は、本実施形態にかかるギヤードモータ１１の構成を示す図である。図２は、図１に示すセンサ装置１０から第１ケース半体９０１と、センサ収容部４２のホルダカバー４２１とを取り外した状態で、正面からセンサ装置１０を見た図である。
【００３６】
本実施形態にかかるギヤードモータ１１は、モータユニット２０が備える駆動源であるステッピングモータ２１と、ステッピングモータ２１のモータピニオン２１１に減速歯車列２２と出力軸２５を介して連結されることにより、ステッピングモータ２１に回転駆動される歯車である駆動歯車３０と、駆動歯車３０に連結される歯車である従動歯車４１と、従動歯車４１に連結される歯車であるバックラッシ除去歯車５０と、バックラッシ除去歯車５０を周方向の一方へ付勢する付勢部材であるコイルばね６０と、備えている。
【００３７】
従動歯車４１は、センサモジュールが収容されるセンサホルダ４０の一部として形成されている。センサホルダ４０は略ボトル形状の中空部材であり、従動歯車４１は、センサホルダ４０のネック部４３の外周面に一体に設けられている。センサ収容部４２の内部には、センサモジュールの取り付け位置をガイドする突起部４４および載置台４５が設けられている。
【００３８】
上で述べたように、ステッピングモータ２１のモータピニオン２１１と駆動歯車３０とは、モータユニット２０が備える他の歯車である減速歯車列２２と出力軸２５を介して連結されている。また、本実施形態における駆動歯車３０、従動歯車４１、およびバックラッシ除去歯車５０はいずれも互いに直接噛合しているが、上記の順番で連結されている限りにおいて、他の歯車を介して連結されていても良い。
【００３９】
駆動歯車３０およびバックラッシ除去歯車５０は同軸上に配置されることにより、センサ装置１０の部品点数の削減、および小型化が図られている。コイルばね６０は、その一端が、バックラッシ除去歯車５０の端面のうち、駆動歯車３０との対向面５０ａの反対側の端面５０ｂに固定されており、他端が、回転不能な固定部材であるケース体９０（第２ケース半体９０２）に固定されている。尚、駆動歯車３０およびバックラッシ除去歯車５０は同軸上に配置されているだけで、互いに自由に回転可能である。また、コイルばね６０はバックラッシ除去歯車５０を周方向へ付勢するように配置されており、駆動歯車３０およびバックラッシ除去歯車５０を軸方向へは押圧していない。
【００４０】
（バックラッシ除去機構およびその動作）
次に図３および図４を用いてギヤードモータ１１が備えるバックラッシ除去機構およびその動作について説明する。図３（ａ）は駆動歯車３０、従動歯車４１、およびバックラッシ除去歯車５０の噛合状態を示す平面図である。図３（ｂ）はこれら歯車の噛合部Ａの拡大図である。
【００４１】
図３（ａ）の従動歯車４１は、その周方向への回転可能角度のうち、ちょうど中間位置となる角度に配置されている。従動歯車４１はこの位置から、後述する切欠部４３３が噛合部Ａに至らない範囲において両方向（ＣＷ方向およびＣＣＷ方向）へ回転することができる。つまり、従動歯車４１の回転可能角度とは、従動歯車４１の全周の角度（３６０度）から、切欠部４３３が形成された角度範囲を除いた角度である。本実施形態においては、従動歯車４１（およびセンサホルダ４０）の回転角度は２４０度〜２６０度に設定されている。
【００４２】
ステッピングモータ２１が駆動し、駆動歯車３０が周方向のいずれか一方に回転すると、従動歯車４１は駆動歯車３０の回転に連動して回転する。同様に、バックラッシ除去歯車５０も従動歯車４１の回転に連動して回転する。
【００４３】
図３（ａ）におけるバックラッシ除去歯車５０は、コイルばね６０によりＣＣＷ方向に付勢されている。よって、従動歯車４１は、そのバックラッシが許容する範囲において、バックラッシ除去歯車５０によりＣＷ方向へと押動される。その結果、図３（ｂ）に示すように、駆動歯車３０の歯部３０１と、従動歯車４１の歯部４１１とは、その歯面同士が当接した状態となる。本実施形態においては、バックラッシ除去歯車５０の歯部５０１により、従動歯車４１の歯部４１１がＣＷ方向に押動されることから、従動歯車４１の各歯部４１１におけるＣＣＷ方向側の歯面と、駆動歯車３０の各歯部３０１におけるＣＷ方向側の歯面とが押し当てられることとなる。これにより、駆動歯車３０と従動歯車４１との間のガタが抑えられる。
【００４４】
また、本実施形態のコイルばね６０およびバックラッシ除去歯車５０は、従動歯車４１がＣＷ方向の限界角度まで回転した位置においても、与巻きによりわずかにＣＣＷ方向への付勢力が作用した状態にある。つまり、本実施形態のバックラッシ除去歯車５０は、従動歯車４１をそのＣＷ方向へと常に付勢することとなる。これにより、ギヤードモータ１１は、その回動動作の全体にわたってガタの発生が抑えられる。
【００４５】
尚、本実施形態における駆動歯車３０とバックラッシ除去歯車５０とは、その歯数が同じであるが、バックラッシ除去歯車５０の歯数を駆動歯車３０の歯数より多くしても良い。
【００４６】
ステッピングモータ２１が駆動することにより、バックラッシ除去歯車５０がＣＷ方向に回転すると、コイルばね６０にはＣＣＷ方向への付勢力が蓄積される。コイルばね６０に蓄積された付勢力が大きくなるにつれ、バックラッシ除去歯車５０と連結した一連の歯車に作用する付勢力および応力が大きくなる。それとともに、ステッピングモータ２１に対しても、かかる付勢力に抗して各歯車を回転させるため大きな駆動力が要求されることとなる。さらには、過度な付勢力の蓄積によりコイルばね６０自体のへたりを招くおそれもある。
【００４７】
バックラッシ除去歯車５０の歯数を駆動歯車３０の歯数よりも多くすることにより、所定のモータ駆動量に対するバックラッシ除去歯車５０の回転角度を、駆動歯車３０の回転角度よりも小さくすることができる。これにより、コイルばね６０に蓄積される付勢力を低減させることができ、過度な付勢力の蓄積により生じる上記問題を回避することができる。
【００４８】
図４は、コイルばね６０の付勢力が、バックラッシ除去歯車５０から、駆動源であるステッピングモータ２１のモータピニオン２１１まで伝達される様子を示す模式図である。図４に示す各歯車や軸は、上記原理を説明するために簡略化されたモデルであり、実際のものとはその形状や数が異なっている。図４の各モデルには、ギヤードモータ１１の各歯車や出力軸２５の符号にダッシュを付けた符号を付すことにより、図４の各モデルが表している本実施形態の部材を示す。
【００４９】
図４に示すように、コイルばね６０によりバックラッシ除去歯車５０´が周方向の一方（矢示方向）へ付勢されると、噛合先の歯車である従動歯車４１´にもその付勢力が伝達される。同様に、バックラッシ除去歯車５０´の付勢力は、従動歯車４１´から駆動歯車３０´へ、駆動歯車３０´から出力軸２５´を介して減速歯車列２２´へ、減速歯車列２２´からモータピニオン２１１´へと伝達される。
【００５０】
バックラッシ除去歯車５０´の付勢力が作用することにより、これら一連の歯車５０´乃至２２´の歯部は、噛合先の歯車の歯部に対してその付勢方向に押し当てられ、各噛合部におけるガタが抑えられる。
【００５１】
一方、ステッピングモータは、通電状態にあれば静止しているときでもその回転位置が保持される。そのため、通電状態にあるモータピニオン２１１´は、コイルばね６０の付勢力をうけても回転しない。よって、コイルばね６０の付勢力によるこれら一連の歯車５０´乃至２２´の回転は、減速歯車列２２´を構成する歯車のうち、モータピニオン２１１´と直接噛合する歯車の歯部が、モータピニオン２１１´の歯部に対して付勢方向に押し当たった時点で停止する。
【００５２】
このように、本実施形態におけるギヤードモータ１１は、コイルばね６０の一端がバックラッシ除去歯車５０に固定され、他端が回転不能な固定部材であるケース体９０（第２ケース半体９０２）に固定されていることから、バックラッシ除去歯車５０に作用する付勢力は、駆動歯車３０および従動歯車４１の間のみならず、これに連なる全ての歯車に伝達される。そのため、ステッピングモータ２１のモータピニオン２１１の回転は、その駆動力が伝達される中途においてガタが累積されることなく駆動歯車３０へと伝達される。その結果、ギヤードモータ１１では、一対の歯車間（駆動歯車３０および従動歯車４１）だけでなく、駆動源からその一対の歯車に至るまでの歯車列のガタも抑えられることとなる。これら一連の歯車のガタが抑えられることにより、従動歯車４１の位置決め精度の低下が抑えられ、センサホルダ４０に取り付けられたセンサモジュールによる高いセンシング性能が維持される。
【００５３】
さらに、ステッピングモータ２１は正逆両方向に回転可能であり、また、ステップ数によりその回転角度を算出することができる。そのため、ステッピングモータ２１を用いることにより、駆動歯車３０や従動歯車４１の回転角度を検出するために別途エンコーダーなどによるフィードバック制御を行う手間を省略することができる。これにより、センサ装置１０の部品点数の削減、および小型化が図られている。尚、本実施形態におけるセンサ装置１０は、その動作開始時に、従動歯車４１を周方向のいずれか一方へその回転可能角度の限界を超えて回転させる。従動歯車４１はその回転可能角度の限界に至ると、図３（ａ）に示す腕部４７がケース体９０の図示しない度当たり部に接触し、それ以上の回転が規制される。これによりステッピングモータ２１を意図的に脱調させ、ステッピングモータ２１が認識する従動歯車４１の角度位置を初期化する。
【００５４】
（センサモジュールの取り付け構造）
次に、図５乃至８を用いて、本実施形態のセンサ装置１０のセンサモジュール取り付け構造について説明する。
【００５５】
図５は本実施形態におけるセンサホルダ４０の構造を示す分解斜視図である。センサホルダ４０は略ボトル形状の中空部材であり、下側の有底筒状のセンサ収容部４２と、センサ収容部４２よりも内径が狭く形成された上側のネック部４３と、からなる。ネック部４３の外周面には従動歯車４１が一体に形成されている。センサ収容部４２の上端（ネック部４３との境界）近傍部および底面近傍部は、かかる上端および底面に向かって径がテーパ状に小さく形成されている。また、センサ収容部４２は、その一部が着脱可能なホルダカバー４２１からなる。本実施形態においては、ホルダカバー４２１は、センサ収容部４２における周方向の略半分（１８０度）を構成している。
【００５６】
センサホルダ４０は、ネック部４３の上端に開口部４３２を有している。また、センサホルダ４０は、センサ収容部４２に装着されたホルダカバー４２１の上端部４２１ａから、開口部４３２に連続して、ネック部４３における周方向の側壁の一部が切り欠かれた切欠部４３３を有している。
【００５７】
ホルダカバー４２１およびセンサ収容部４２は、互いに係合可能な爪部４２２および穴部４２３を備えており、ホルダカバー４２１の爪部４２２を弾性変形させてセンサ収容部４２の穴部４２３に嵌め込むことにより、工具を用いることなくホルダカバー４２１をセンサ収容部４２に装着することができる。また、穴部４２３はセンサ収容部４２の側壁を貫通していることから、穴部４２３に嵌った爪部４２２を穴部４２３の外からセンサ収容部４２内に押し込むことにより、これら爪部４２２および穴部４２３の係合が解除され、ホルダカバー４２１をセンサ収容部４２から取り外すことができる。
【００５８】
また、センサ収容部４２の内部には、センサモジュールの取り付け位置をガイドする突起部４４および載置台４５が設けられており、ホルダカバー４２１の内部には、センサ収容部４２内に取り付けられたセンサモジュールの載置台４５からの浮き上がり防ぐ押さえ板４６が設けられている。センサ収容部４２に収容されたセンサモジュールは、突起部４４が挿通されることで位置決めされ、載置台４５と押さえ板４６とに挟まれることによりその位置に固定される。
【００５９】
また、センサホルダ４０は、開口部４３２から着脱することができる半筒形状のキャップ体４３１を備えている。キャップ体４３１を開口部４３２から開口部４３２の内周面に沿って装着することにより、切欠部４３３を閉塞することができる。
【００６０】
キャップ体４３１には、開口部４３２（ネック部４３）に対するキャップ体４３１の周方向および上下方向の位置決めを行うフランジ部４３１ａと、装着したキャップ体４３１が開口部４３２から容易に脱落することを防ぐ抜け止め部４３１ｂと、が設けられている。キャップ体４３１を装着するときには、キャップ体４３１の向きを、そのフランジ部４３１ａが開口部４３２の端縁における周方向の一部が段状に低くされた部分である段差部４３２ａに嵌るように調整し、キャップ体４３１を押し下げてその抜け止め部４３１ｂを切欠部４３３の挟持部４３３ａに圧入する。
【００６１】
図６乃至８はセンサ装置１０へのセンサモジュール取付け工程を示す図である。図６は、センサホルダ４０のセンサ収容部４２にセンサモジュール７０を取り付けた状態を示す分解斜視図である。図７は、センサ収容部４２にホルダカバー４２１を装着した状態を示す分解斜視図である。図８は、開口部４３２（ネック部４３）にキャップ体４３１を装着した状態を示す斜視図である。
【００６２】
図６に示すように、ケース体９０は、センサホルダ４０のセンサ収容部４２が露出する第１露出口９２から、センサホルダ４０の開口部４３２が露出する第２露出口９３に連続して、センサホルダ４０の切欠部４３３をケース外とつなげる線状の隙間部９１を有している。
【００６３】
センサモジュール７０をセンサ装置１０に取り付ける際には、まず、センサ収容部４２のホルダカバー４２１を取り外して、突起部４４をセンサモジュール７０の穴部７２に挿通することによりセンサモジュール７０の位置決めを行う。そしてセンサモジュール７０のリード線７１をホルダカバー４２１の上端部４２１ａから逃がしつつ、ホルダカバー４２１の爪部４２２をセンサ収容部４２の穴部４２３に嵌め込み、ホルダカバー４２１をセンサ収容部４２に装着する。ホルダカバー４２１が装着されることにより、センサモジュール７０はセンサ収容部４２の載置台４５とホルダカバー４２１の押さえ板４６とに挟まれ、その位置が固定される。
【００６４】
次に、図７に示すように、キャップ体４３１を取り外した状態で、ホルダカバー４２１の上端部４２１ａから逃がしたリード線７１を、ケース体９０の隙間部９１からセンサホルダ４０（ネック部４３）の切欠部４３３に通して、リード線７１がセンサホルダ４０の開口部４３２を通るように移動させる。
【００６５】
最後に、図８に示すように、キャップ体４３１をセンサホルダ４０の開口部４３２から装着して切欠部４３３を塞ぐ。これにより、リード線７１が切欠部４３３からケース体９０の隙間部９１に脱落することが防止される。
【００６６】
本実施形態におけるセンサ装置１０は、ケース体９０の第１露出口９２から露出したセンサ収容部４２に着脱可能なホルダカバー４２１を設けることにより、組み立て後のセンサ装置１０に容易にセンサモジュール７０を取り付けることが可能とされている。また、本実施形態におけるセンサ装置１０は、ケース体９０の隙間部９１、センサホルダ４０の切欠部４３３、およびキャップ体４３１を備えている。これにより、センサ収容部４２へのセンサモジュール７０の取り付け後に、センサモジュール７０のリード線７１をケース体９０の隙間部９１とセンサホルダ４０の切欠部４３３とを通してセンサホルダ４０内に収め、その後センサホルダ４０の開口部４３２からキャップ体４３１を装着することができ、組み上がったセンサ装置１０を分解することなく、リード線７１を取り回すことが可能とされている。さらに、駆動歯車３０と従動歯車４１とが同軸上に配置された本実施形態の構造は、上記取付け構造を備える上でも好適である。
【００６７】
（他の実施形態）
図９は、本発明のギヤードモータの他の実施形態の特徴を示す部分拡大図である。図９は、他の実施形態にかかるギヤードモータ１２と、先の実施形態にかかるギヤードモータ１１との相違点のみを示している。尚、本実施形態の基本的な構成は先の実施形態と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【００６８】
ギヤードモータ１２は、コイルばね６０の一端が、バックラッシ除去歯車５０の駆動歯車３０との対向面５０ａに固定され、他端が、駆動歯車３０のバックラッシ除去歯車５０との対向面３０ａに固定されている。また、バックラッシ除去歯車５０の歯数は、駆動歯車３０の歯数よりも少なくなるよう転位により調整されており、バックラッシ除去歯車５０および駆動歯車３０は共通の歯車である従動歯車４１に噛合している。つまり、ギヤードモータ１２を構成するこれら歯車は不思議歯車機構を構成している。
【００６９】
それぞれ歯数の異なる駆動歯車３０およびバックラッシ除去歯車５０の間にコイルばね６０を配置することにより、コイルばね６０は、駆動歯車３０の回転角度とバックラッシ除去歯車５０の回転角度との差分の角度だけねじられることとなる。かかる構成によりギヤードモータ１２では、先の実施形態に比べてコイルばね６０に蓄積される付勢力の増減幅が小さくされている。
【００７０】
また、駆動歯車３０とバックラッシ除去歯車５０とは、その歯数が異なることから、共通のコイルばね６０により周方向へ互いに反対方向に同じトルクで付勢されていても、その接線力は均衡していない。その結果、これら歯車は、歯数が少ない方の歯車であるバックラッシ除去歯車５０の付勢方向へと回転することとなる。これにより、コイルばね６０の付勢力は、図４に示したモデルと同様に、駆動歯車３０を経てモータピニオン２１１まで伝達される。
【００７１】
ギヤードモータ１２では、バックラッシ除去歯車５０の歯数が駆動歯車３０の歯数よりも少なくされているが、駆動歯車３０の歯数の方を少なくしても良い。
【００７２】
駆動歯車３０の歯数の方を少なくした場合、コイルばね６０の付勢力により駆動歯車３０がその付勢方向へと回転する。バックラッシ除去歯車５０は駆動歯車３０の付勢方向とは反対の方向に付勢されているため、いずれの歯数を少なくした場合でも駆動歯車３０の歯部３０１は従動歯車４１の歯部４１１の歯面に押し当てられ、これら歯車間のガタは抑えられる。また、駆動歯車３０がバックラッシ除去歯車５０の代わりにその付勢方向へと回転することから、モータピニオン２１１から駆動歯車３０に至るまでのガタについても同様に抑えられる。
【００７３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１０  センサ装置
２０  モータユニット
２１  ステッピングモータ
２１１  モータピニオン
２２  減速歯車列
３０  駆動歯車
４０  センサホルダ
４１  従動歯車
４２  センサ収容部
４２１  ホルダカバー
４３１  キャップ体
４３２  開口部
４３３  切欠部
７０  センサモジュール
７１  リード線
５０  バックラッシ除去歯車
６０  コイルばね
９０  ケース体
９１  隙間部
９２  第１露出口
９３  第２露出口
【図１】
2016226201.tif 000003
【図２】
2016226201.tif 000004
【図３】
2016226201.tif 000005
【図４】
2016226201.tif 000006
【図５】
2016226201.tif 000007
【図６】
2016226201.tif 000008
【図７】
2016226201.tif 000009
【図８】
2016226201.tif 000010
【図９】
2016226201.tif 000011