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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-04-13
(45)【発行日】2023-04-21
(54)【発明の名称】アブソリュートエンコーダ
(51)【国際特許分類】
G01D 5/245 20060101AFI20230414BHJP
G01D 5/04 20060101ALI20230414BHJP
【ＦＩ】
G01D5/245 110A
G01D5/245 110L
G01D5/04 C
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2019067617
(22)【出願日】2019-03-29
(65)【公開番号】P2020165851
(43)【公開日】2020-10-08
【審査請求日】2022-03-03
(73)【特許権者】
【識別番号】000114215
【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】長田 靖夫
【審査官】吉田 久
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－８７７７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１５５３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－２０１８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特公昭３５－１０２８８（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】特開平８－１０５７３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５７－１９６１０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭４８－２９８４１（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｄ ５／００－５／２５２
(57)【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駆動歯車と噛み合う第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駆動歯車と噛み合う第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副軸ギアの回転数を特定する計数機構とを備え、
前記計数機構は、
前記第２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駆動歯車と噛み合う第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１カム部と、
前記第１カム部の回転に従って第１の位置と第２の位置との間を揺動する揺動部材と、
前記揺動部材が前記第１の位置にあるか前記第２の位置にあるかを検出する検出部とを備えてい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】
前記揺動部材は、前記第１カム部と摺動可能となっており、前記第１カム部との摺動に従って揺動する第１揺動部と、
一方側の端部において前記第１揺動部と接続しており、他方側の端部において前記第１揺動部の揺動に従って前記第１の位置と前記第２の位置との間を揺動するマグネットを有する第２揺動部とを備え、
前記検出部は、前記マグネットが前記第１の位置にあるか前記第２の位置にあるかを検出するホール検出器であることを特徴とする請求項１記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項3】
前記第３従動歯車の回転に従って回転する第２カム部を更に備え、前記揺動部材は、
平面視において前記第１カム部および前記第２カム部を前記第１揺動部との間で挟み込むように延在し、前記第２カム部と摺動可能となっており、前記第２カム部との摺動に従って揺動する第３揺動部と、
前記第１揺動部と前記第３揺動部とを互いに引き付ける弾性部材とを備えていることを特徴とする請求項２記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項4】
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駆動歯車と噛み合う第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駆動歯車と噛み合う第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副軸ギアの回転数を特定する計数機構とを備え、
前記計数機構は、
前記第２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駆動歯車と噛み合う第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１カム部と、
前記第１カム部の回転に従って第１の位置と第２の位置との間をスライド移動するスライド部材と、
前記スライド部材が前記第１の位置の場合にオフとなり、前記第２の位置の場合にオンとなるスイッチ部とを備えていることを特徴とするアブソリュートエンコーダ。
【請求項5】
前記主軸の回転角度を検知する第１角度センサと、前記副軸ギアの回転角度を検知する第２角度センサとを更に備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項6】
前記第１従動歯車および前記第２駆動歯車が設けられる中間ギアを更に備え、前記主軸の回転軸線は、前記中間ギアの回転軸線に対してねじれの位置にあり、前記第２従動歯車の回転軸線と平行に設けられていることを特徴とする請求項１または４記載の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、アブソリュートエンコーダに関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、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。このようなロータリーエンコーダには、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とが存在している。このようなアブソリュート型のエンコーダとして、例えば、歯車機構を備えた磁気式エンコーダ装置と、１枚の回転ディスクを利用して構成された光学式エンコーダ装置とを備えたアブソリュートエンコーダが開示されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１３－２４５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このような従来のアブソリュートエンコーダにおいては、メインシャフト（主軸）の複数回の回転にわたる回転量を特定するために、磁気式エンコーダ装置を適切に配置する必要がある。しかしながら、従来のアブソリュートエンコーダにおいて、アブソリュートエンコーダを小型化した場合には、磁気干渉などの影響を考慮するとメインシャフトの磁気式エンコーダ装置の他に磁気式エンコーダ装置やサブシャフト（副軸）を複数配置することができない。このため、サブシャフトを増やすことにより検出可能なメインシャフトの回転量を増やすことができないという問題がある。
【0005】
一方で、磁気式エンコーダ装置の角度センサの検出精度や減速ギアのバックラッシュ、温度特性などの影響を考慮すると、１つの角度センサによって検出可能なメインシャフト（主軸）の回転量には限界があり、このため、検出可能なメインシャフトの回転量を増やすことができないという問題がある。このように、従来のアブソリュートエンコーダに対しては、アブソリュートエンコーダを小型化した場合であっても検出可能なメインシャフトの回転量を増やすことができる構造が求められていた。
【0006】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、アブソリュートエンコーダを小型化した場合であっても検出可能な主軸の回転量を増やすことができるアブソリュート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】
【0007】
上記目的を達成するために、本発明に係る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、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駆動歯車と噛み合う第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駆動歯車と噛み合う第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副軸ギアの回転数を特定する計数機構とを備えていることを特徴とする。
【0008】
本発明の一態様に係るアブソリュートエンコーダにおいて、前記計数機構は、前記第２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駆動歯車と噛み合う第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１カム部と、前記第１カム部の回転に従って第１の位置と第２の位置との間を揺動する揺動部材と、前記揺動部材が前記第１の位置にあるか前記第２の位置にあるかを検出する検出部とを備えている。
【0009】
本発明の一態様に係るアブソリュートエンコーダにおいて、前記揺動部材は、前記第１カム部と摺動可能となっており、前記第１カム部との摺動に従って揺動する第１揺動部と、一方側の端部において前記第１揺動部と接続しており、他方側の端部において前記第１揺動部の揺動に従って前記第１の位置と前記第２の位置との間を揺動するマグネットを有する第２揺動部とを備え、前記検出部は、前記マグネットが前記第１の位置にあるか前記第２の位置にあるかを検出するホール検出器である。
【0010】
本発明の一態様に係るアブソリュートエンコーダにおいて、前記第３従動歯車の回転に従って回転する第２カム部を更に備え、前記揺動部材は、平面視において前記第１カム部および前記第２カム部を前記第１揺動部との間で挟み込むように延在し、前記第２カム部と摺動可能となっており、前記第２カム部との摺動に従って揺動する第３揺動部材と、前記第１揺動部と前記第３揺動部とを互いに引き付ける弾性部材とを備えている。
【0011】
本発明の一態様に係るアブソリュートエンコーダにおいて、前記計数機構は、前記第２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駆動歯車と噛み合う第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１カム部と、前記第１カム部の回転に従って第１の位置と第２の位置との間をスライド移動するスライド部材と、前記スライド部材が前記第１の位置の場合にオフとなり、前記第２の位置の場合にオンとなるスイッチ部とを備えている。
【0012】
本発明の一態様に係るアブソリュートエンコーダにおいて、前記主軸の回転角度を検知する第１角度センサと、前記副軸の回転角度を検知する第２角度センサとを更に備えている。
【0013】
本発明の一態様に係るアブソリュートエンコーダにおいて、前記第１従動歯車および前記第２駆動歯車が設けられる中間ギアを更に備え、前記主軸の回転軸線は、前記中間ギアの回転軸線に対してねじれの位置にあり、前記第２従動歯車の回転軸線と平行に設けられている。
【発明の効果】
【0014】
本発明に係るアブソリュートエンコーダによれば、アブソリュートエンコーダを小型化した場合であっても検出可能な主軸の回転量を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施の形態に係るアブソリュートエンコーダの構成を概略的に示す斜視図である。
【図17】図１６に示すアブソリュートエンコーダの構成において、揺動部材軸、弾性部材、第３揺動部、第１揺動部および第２揺動部、マグネット並びにマグネットネジホルダを分解した状態を概略的に示す分解斜視図である。
【図19】図１９（ａ）は、図６に示すアブソリュートエンコーダの０番地における第１カム部に当接する第１揺動部および第２カム部に当接する第３揺動部の位置を概略的に示す拡大平面図であり、図１９（ｂ）は、第１揺動部および第３揺動部の位置が図１９（ａ）のときの第２揺動部の位置を概略的に示す拡大平面図である。
【図20】図２０（ａ）は、図６に示すアブソリュートエンコーダの２５番地における第１カム部に当接する第１揺動部および第２カム部に当接する第３揺動部の位置を概略的に示す拡大平面図であり、図２０（ｂ）は、第１揺動部および第３揺動部の位置が図２０（ａ）のときの第２揺動部の位置を概略的に示す拡大平面図である。
【図21】図２１（ａ）は、図６に示すアブソリュートエンコーダの４０番地における第１カム部に当接する第１揺動部および第２カム部に当接する第３揺動部の位置を概略的に示す拡大平面図であり、図２１（ｂ）は、第１揺動部および第３揺動部の位置が図２１（ａ）のときの第２揺動部の位置を概略的に示す拡大平面図である。
【図22】図２２（ａ）は、図６に示すアブソリュートエンコーダの４４番地における第１カム部に当接する第１揺動部および第２カム部に当接する第３揺動部の位置を概略的に示す拡大平面図であり、図２２（ｂ）は、第１揺動部および第３揺動部の位置が図２２（ａ）のときの第２揺動部の位置を概略的に示す拡大平面図である。
【図23】図２３（ａ）は、図６に示すアブソリュートエンコーダの４８番地における第１カム部に当接する第１揺動部および第２カム部に当接する第３揺動部の位置を概略的に示す拡大平面図であり、図２３（ｂ）は、第１揺動部および第３揺動部の位置が図２３（ａ）のときの第２揺動部の位置を概略的に示す拡大平面図である。
【図24】図２４（ａ）は、図６に示すアブソリュートエンコーダの５０番地における第１カム部に当接する第１揺動部および第２カム部に当接する第３揺動部の位置を概略的に示す拡大平面図であり、図２４（ｂ）は、第１揺動部および第３揺動部の位置が図２４（ａ）のときの第２揺動部の位置を概略的に示す拡大平面図である。
【図25】図２５（ａ）は、図６に示すアブソリュートエンコーダの６０番地における第１カム部に当接する第１揺動部および第２カム部に当接する第３揺動部の位置を概略的に示す拡大平面図であり、図２５（ｂ）は、第１揺動部および第３揺動部の位置が図２５（ａ）のときの第２揺動部の位置を概略的に示す拡大平面図である。
【図26】図２６（ａ）は、図６に示すアブソリュートエンコーダの８０番地における第１カム部に当接する第１揺動部および第２カム部に当接する第３揺動部の位置を概略的に示す拡大平面図であり、図２６（ｂ）は、第１揺動部および第３揺動部の位置が図２６（ａ）のときの第２揺動部の位置を概略的に示す拡大平面図である。
【図27】図２７（ａ）は、図６に示すアブソリュートエンコーダの１００番地における第１カム部に当接する第１揺動部および第２カム部に当接する第３揺動部の位置を概略的に示す拡大平面図であり、図２７（ｂ）は、第１揺動部および第３揺動部の位置が図２７（ａ）のときの第２揺動部の位置を概略的に示す拡大平面図である。
【図28】図２８（ａ）は、図６に示すアブソリュートエンコーダの１０６番地における第１カム部に当接する第１揺動部および第２カム部に当接する第３揺動部の位置を概略的に示す拡大平面図であり、図２８（ｂ）は、第１揺動部および第３揺動部の位置が図２８（ａ）のときの第２揺動部の位置を概略的に示す拡大平面図である。
【図29】図２９（ａ）は、図６に示すアブソリュートエンコーダの１１０番地における第１カム部に当接する第１揺動部および第２カム部に当接する第３揺動部の位置を概略的に示す拡大平面図であり、図２９（ｂ）は、第１揺動部および第３揺動部の位置が図２９（ａ）のときの第２揺動部の位置を概略的に示す拡大平面図である。
【図30】図３０（ａ）は、図６に示すアブソリュートエンコーダの１２０番地（＝０番地）における第１カム部に当接する第１揺動部および第２カム部に当接する第３揺動部の位置を概略的に示す拡大平面図であり、図３０（ｂ）は、第１揺動部および第３揺動部の位置が図３０（ａ）のときの第２揺動部の位置を概略的に示す拡大平面図である。
【図33】本発明の実施の形態に係るアブソリュートエンコーダの変形例における計数機構のスライダ部材およびスイッチ部の構成を概略的に示す断面図である。
【図34】本発明の実施の形態に係るアブソリュートエンコーダの変形例における計数機構のスライダ部材およびスイッチ部の構成を概略的に示す平面図である。
【図35】本発明の実施の形態に係るアブソリュートエンコーダの変形例における計数機構の揺動カムおよび揺動部材の構成を概略的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明者は、アブソリュートエンコーダにおいて、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度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、回転体の回転角度を減速比で乗することにより、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、減速比に比例して増加する。例えば、減速比が１００であれば、主軸１００回転分の回転量を特定することができる。
【0017】
一方、必要な回転体の分解能は、減速比に比例して小さくなる。例えば、減速比が１００であれば、主軸１回転あたり回転体に必要な分解能は３６０°／１００＝３．６°となり、±１．８°の検出精度が求められる。一方、減速比が６０の場合、主軸１回転あたり回転体に必要な分解能は３６０°／６０＝６．０°となり、±３．０°の検出精度が求められる。この知見から、本発明者は、求められる検出精度を上げずに、特定可能な主軸の回転量を増加させることが可能なアブソリュートエンコーダの構成を案出した。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。
【0018】
以下、本発明を好適な実施の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。
【0019】
図１は、本発明の実施の形態に係るアブソリュートエンコーダ１００の構成を概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示すアブソリュートエンコーダ１００の構成を、ケース３を除いた状態で示す斜視図である。図１では、アブソリュートエンコーダ１００のケース３および基板５が透過して示されており、図２では、アブソリュートエンコーダ１００の基板５が透過して示されている。
【0020】
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軸方向は左側あるいは右側と、Ｙ軸方向は前側あるいは後側と、Ｚ軸方向は上側あるいは下側と表記することがある。この図において、Ｚ軸方向で上側から視た状態を平面視と、Ｙ軸方向で前側から視た状態を正面視と、Ｘ軸方向で左右側から視た状態を側面視という。このような方向の表記はアブソリュートエンコーダ１００の使用姿勢を制限するものではなく、アブソリュートエンコーダ１００は任意の姿勢で使用されうる。
【0021】
アブソリュートエンコーダ１００は、既述したように、モータ１の主軸１ａ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。本発明の実施の形態では、アブソリュートエンコーダ１００はモータ１のＺ軸方向の上側の端部に設けられている。本発明の実施の形態では、アブソリュートエンコーダ１００は、平面視で略矩形状を有し、正面視および側面視で主軸１ａの延在方向であるＺ軸方向に薄い横長の矩形状を有している。つまり、アブソリュートエンコーダ１００はＺ軸方向に偏平な直方体形状を有している。
【0022】
アブソリュートエンコーダ１００は内部構造を収容する中空角筒状のケース３を備えている。ケース３は、少なくともモータ１の主軸１ａの一部と、主軸ギア２０と、中間ギア２２とを包囲する複数（例えば４つ）の外壁部３ａを含んでいる。ケース３の外壁部３ａの上側の端部に蓋部３ｂが固定されている。蓋部３ｂは、平面視で略矩形状を有し、Ｚ軸方向に薄い板状の部材である。
【0023】
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Ｚ軸方向の両側に突出している。アブソリュートエンコーダ１００はモータ１の主軸１ａの回転量をデジタル信号として出力する。
【0024】
モータ１の形状は、平面視で略矩形状を有し、Ｚ軸方向においても略矩形状を有している。つまり、モータ１は略立方体形状を有している。平面視においてモータ１の外形を構成する４つの外壁部のそれぞれの長さは２５ｍｍであり、すなわち、モータ１の外形は、平面視で２５ｍｍ角である。また、モータ１に設けられるアブソリュートエンコーダ１００は、モータ１の外形形状に合わせて２５ｍｍ角である。
【0025】
図１，２においては、基板５がケース３と共にアブソリュートエンコーダ１００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、Ｚ軸方向に薄い板状のプリント配線基板である。また、コネクタ７０は基板５に接続されており、アブソリュートエンコーダ１００と外部装置（不図示）を接続するためのものである。
【0026】
図３は、図２に示すアブソリュートエンコーダ１００の構成を、基板５、制御部１１０およびコネクタ７０を除いた状態で概略的に示す斜視図である。図４は、図３に示すアブソリュートエンコーダ１００の構成を、別の角度から見た状態を概略的に示す斜視図である。図５は、図４に示すアブソリュートエンコーダ１００の構成を、モータ１を除いた状態で概略的に示す斜視図である。図６は、図５に示すアブソリュートエンコーダ１００の構成を概略的に示す平面図である。
【0027】
アブソリュートエンコーダ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型のエンコーダである。アブソリュートエンコーダ１００は、主軸ギア２０と、第１ウォームギア部２０ｈ（第１駆動歯車）と、中間ギア２２と、第１ウォームホイール部２２ｄ（第１従動歯車）と、第２ウォームギア部２２ｅ（第２駆動歯車）と、副軸ギア２４と、第２ウォームホイール部２４ｂ（第２従動歯車）と、マグネットＭｐと、角度センサＳｐと、マグネットＭｑと、角度センサＳｑと、制御部１１０と、計数機構３０とを含んでいる。
【0028】
モータ１の主軸１ａは、モータ１の出力軸であり、アブソリュートエンコーダ１００に回転が入力される入力軸である。主軸ギア２０は、モータ１の主軸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ウォームギア部２０ｈは、モータ１の主軸１ａの回転に従って回転するように、主軸ギア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ウォームホイール部２２ｄは中間ギア２２に設けられ、第１ウォームホイール部２２ｄは、第１ウォームギア部２０ｈと噛み合い、第１ウォームギア部２０ｈの回転に伴い回転するように設けられる。第１ウォームホイール部２２ｄは、中間ギア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１ウォームホイール部２２ｄと第１ウォームギア部２０ｈとの軸角は９０°に設定される。
【0029】
第１ウォームホイール部２２ｄの外径に特別な制限はないが、この図の例では、第１ウォームホイール部２２ｄの外径は第１ウォームギア部２０ｈの外径より小さく設定されている。これにより、アブソリュートエンコーダ１００では、第１ウォームホイール部２２ｄの外径が大きい場合に比べて、Ｚ軸方向の寸法を小さく抑えることができる。
【0030】
第２ウォームギア部２２ｅは中間ギア２２に設けられ、第１ウォームホイール部２２ｄの回転に従って回転する。第２ウォームギア部２２ｅは、中間ギア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ウォームホイール部２４ｂは、第２ウォームギア部２２ｅと噛み合い、第２ウォームギア部２２ｅの回転に伴い回転するように設けられる。第２ウォームホイール部２４ｂは副軸ギア２４に設けられ、副軸ギア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ウォームホイール部２４ｂと第２ウォームギア部２２ｅとの軸角は９０°に設定される。第２ウォームホイール部２４ｂの回転軸線は、第１ウォームギア部２０ｈの回転軸線と平行に設けられる。
【0031】
角度センサＳｑは、第２ウォームホイール部２４ｂ、すなわち副軸ギア２４の回転角度を検知する。マグネットＭｑは、副軸ギア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Ｍｑの上面には副軸ギア２４の回転軸線に対して垂直な方向に２極の磁極が設けられる。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Ｚ軸方向に対向するように設けられる。
【0032】
一例として、角度センサＳｑは、アブソリュートエンコーダ１００の基板支持部材（図示せず）や後述するベース２などに支持された基板５に固定される。角度センサＳｑは、マグネットＭｑの磁極を検知し、磁極に応じてマグネットＭｑの回転角度を特定し、制御部１１０に出力する。制御部１１０は、角度センサＳｑから取得した回転角度に基づき副軸ギア２４の回転角度から主軸１ａの回転量を特定して出力する。制御部１１０は、一例としてモータ１の主軸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。
【0033】
マグネットＭｐは、主軸ギア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Ｍｐの上面には主軸ギア２０の回転軸線に対して垂直な方向に２極の磁極が設けられる。角度センサＳｐは、主軸ギア２０の回転角度を検知する。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Ｚ軸方向に対向するように設けられる。
【0034】
一例として、角度センサＳｐは、角度センサＳｑと同面に角度センサＳｑが固定された基板５に固定されている。角度センサＳｐは、マグネットＭｐの磁極を検知し、磁極に応じて主軸１ａの回転角度であるマグネットＭｐの回転角度を特定し、制御部１１０に出力する。制御部１１０は、角度センサＳｐから取得した回転角度に基づき主軸ギア２０の回転角度から主軸１ａの回転角度を特定する。主軸１ａの回転角度の分解能は角度センサＳｐの分解能に対応する。
【0035】
このように構成されたアブソリュートエンコーダ１００は、角度センサＳｑ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Ｓｐの検知した回転角度に応じて主軸１ａの回転角度を特定することができる。
【0036】
制御部１１０は、角度センサＳｐ、Ｓｑから取得した各回転角度およびホール検出器Ｓｒから取得した副軸ギア２４の回転量に基づき主軸１ａの回転量を特定する。
【0037】
計数機構３０は、第２ウォームホイール部２４ｂの回転に従って回転する副軸ギア２４の回転量を特定する。計数機構３０は、第１平ギア部３１（第３駆動歯車）と、揺動カム３３と、第２平ギア部３２（第３従動歯車）と、第１カム部３３ａ（後述）と、揺動部材３５と、検出部４０（後述）とを含んでいる。第１平ギア部３１は、第２ウォームホイール部２４ｂと双方の中心軸が略一致するように副軸ギア２４の外周に設けられる。第１平ギア部３１は、第２ウォームホイール部２４ｂの回転に従って一体に回転する。
【0038】
第２平ギア部３２は、第１平ギア部３１と噛み合い、第１平ギア部３１の回転に従って回転するように設けられる。第２平ギア部３２は、揺動カム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２平ギア部３２の回転軸線は、第１ウォームギア部２０ｈの回転軸線および第１平ギア部３１の回転軸線と平行に設けられる。第１カム部３３ａは、第２平ギア部３２の回転に従って回転する。第１カム部３３ａは、揺動カム３３に双方の中心軸が略一致するように設けられる。すなわち、第１カム部３３ａおよび第２平ギア部３２の回転軸線は、揺動カム３３の回転軸線と略一致するように設けられる。
【0039】
揺動部材３５は、第１カム部３３ａの回転に従って第１の位置と第２の位置との間を揺動する。揺動部材３５は、略鋏状の部材である。揺動部材３５は、第１揺動部３６と、第２揺動部３７とを含んでいる。第１揺動部３６は、第１カム部３３ａと摺動可能となっており、第１カム部３３ａとの摺動に従って揺動する。第２揺動部３７は、一方側の端部である左側端３７ａにおいて第１揺動部３６と一体に形成されており、他方側の端部である右側端３７ｂにおいて第１揺動部３６の揺動に従って第１の位置Ｌ１（後述）と第２の位置Ｌ２（後述）との間を揺動するマグネットＭｒ（後述）を有している。
【0040】
検出部４０は、揺動部材３５が第１の位置Ｌ１にあるか第２の位置Ｌ２にあるかを検出する。検出部４０は、マグネットＭｒが第１の位置Ｌ１にあるか第２の位置Ｌ２にあるかを検出するホール検出器Ｓｒである。一例として、ホール検出器Ｓｒは、アブソリュートエンコーダ１００のベース２の底部２ｂに固定されている。ホール検出器Ｓｒは、マグネットＭｒの位置に応じてマグネットＭｒが第１の位置Ｌ１にあるか第２の位置Ｌ２にあるかを検出し、制御部１１０に出力する。なお、ホール検出器Ｓｒに限らず、他の磁気センサを用いてもよい。
【0041】
マグネットＭｒは、第１の位置Ｌ１においてホール検出器Ｓｒの検出素子の位置ＳｒＣとマグネットＭｒの中心軸ＭｒＣとが略一致するように、第２揺動部３７の右側端３７ｂに固定される。また、マグネットＭｒは、第２の位置Ｌ２においてマグネットＭｒの中心軸ＭｒＣがホール検出器Ｓｒの検出素子の位置ＳｒＣよりも後側にずれている。
【0042】
ホール検出器Ｓｒは、マグネットＭｒが第１の位置Ｌ１に位置している場合にマグネットＭｒからの磁束を検知し、マグネットＭｒが第２の位置Ｌ２に位置している場合にマグネットＭｒからの磁束を検知しない。ホール検出器Ｓｒは、マグネットＭｒが第１の位置Ｌ１に位置している場合に、その上面が隙間を介してマグネットＭｒの下面にＺ軸方向において対向するように設けられており、マグネットＭｒの中心軸ＭｒＣとホール検出器Ｓｒの検出素子の位置ＳｒＣとがＺ軸に平行な同一直線上に位置している。
【0043】
主軸１ａに設けられた主軸ギア２０を構成する第１ウォームギア部２０ｈの条数は３であり、第１ウォームホイール部２２ｄの歯数は１８である。つまり、第１ウォームギア部２０ｈと第１ウォームホイール部２２ｄは、減速比が１８／３＝６の第１変速機構１１を構成する。第１ウォームギア部２０ｈが６回転するとき第１ウォームホイール部２２ｄは１回転する。第１ウォームホイール部２２ｄと第２ウォームギア部２２ｅは同軸上に設けられて中間ギア２２を構成しており、一体となって回転することから、第１ウォームギア部２０ｈが６回転するとき、すなわち主軸１ａおよび主軸ギア２０が６回転するとき、中間ギア２２は１回転する。
【0044】
第２ウォームギア部２２ｅの条数は２であり、第２ウォームホイール部２４ｂの歯数は２０である。つまり、第２ウォームギア部２２ｅと第２ウォームホイール部２４ｂは減速比が２０／２＝１０の第２変速機構１５を構成する。第２ウォームギア部２２ｅが１０回転するとき第２ウォームホイール部２４ｂは１回転する。第２ウォームホイール部２４ｂは副軸ギア２４、マグネットホルダ２５、およびマグネットＭｑと一体となって回転する事から、中間ギア２２を構成する第２ウォームギア部２２ｅが１０回転するとき、マグネットＭｑは１回転する。以上より、主軸１ａが６０回転すると、中間ギア２２が１０回転し、副軸ギア２４およびマグネットＭｑが１回転する。つまり、角度センサＳｑは、主軸１ａの６０回転分の回転量を特定することができる。
【0045】
第２ウォームホイール部２４ｂと同軸に設けられた第１平ギア部３１の歯数は１７であり、第２平ギア部３２の歯数は３４である。つまり、第１平ギア部３１と第２平ギア部３２は減速比が３４／１７＝２の第３変速機構１７を構成する。第１平ギア部３１が２回転するとき第２平ギア部３２は１回転する。第２平ギア部３２と第１カム部３３ａは同軸上に設けられて揺動カム３３を構成しており、一体となって回転することから、第２平ギア部３２の回転によって第１カム部３３ａを回転させる。第１カム部３３ａが１回転するとき、揺動部材３５は１回揺動する、つまり、揺動部材３５は１回往復する。したがって、揺動部材３５の第２揺動部３７の右側端２７ｂに設けられたマグネットＭｒは、第１平ギア部３１が１回転すると、第２平ギア部３２（第１カム部３３ａ）が半回転し、第１の位置Ｌ１から第２の位置Ｌ２に移動する。その後、さらに第１平ギア部３１が１回転すると、第２平ギア部３２（第１カム部３３ａ）が半回転し、マグネットＭｒは第１の位置Ｌ１に戻る。つまり、第１平ギア部３１が１回転すると、マグネットＭｒは、ホール検出器Ｓｒから一旦離れる方向に移動し、その後、第１平ギア部３１がさらに半回転すると、マグネットＭｒは、ホール検出器Ｓｒに近づく方向に移動する。
【0046】
これらの計数機構３０の作用により、副軸ギア２４が１回転すると揺動カム３３が半回転し、マグネットＭｒは第１の位置Ｌ１から第２の位置Ｌ２に移動する。その後、副軸ギア２４がさらに１回転するとマグネットＭｒは第２の位置Ｌ２から第１の位置Ｌ１に戻る。つまり、ホール検出器Ｓｒは、副軸ギア２４が１回転目であるか２回転目であるかを後述する図３２のタイミングチャートに基づき特定することができる。マグネットＭｒが第１の位置Ｌ１にある場合、副軸ギア２４は１回転目であり、マグネットＭｒが第２の位置Ｌ２にある場合、副軸ギア２４は２回転目である。そして、制御部１１０は、角度センサＳｑから取得した回転角度およびホール検出器Ｓｒから取得した副軸ギア２４の回転量に基づき、主軸１ａの回転量を特定することができる。したがって、アブソリュートエンコーダ１００は、これらの計数機構３０の作用により、主軸１ａの回転量を特定することができる。
【0047】
このように構成された本発明の実施の形態に係るアブソリュートエンコーダ１００は、主軸１ａの角度センサＳｒの他に副軸ギア２４の角度センサＳｑしか配置できないような小型のアブソリュートエンコーダ１００であっても、計数機構３０の作用により検出可能な主軸１ａの回転量を２倍に増やすことができる。このため、アブソリュートエンコーダ１００では、アブソリュートエンコーダ１００を小型化した場合であっても検出可能な主軸１ａの回転量の範囲を一層大きくすることができる。
【0048】
なお、計数機構３０のホール検出器Ｓｒは、角度センサＳｐおよび角度センサＳｑのように回転角度を検出するものではないため、他のマグネットなどからの磁気の影響を比較的受けにくくなっている。また、アブソリュートエンコーダ１００では、計数機構３０の作用により主軸１ａの検出可能な回転量を増やしているため、角度センサの数を増やすことなく、また、１つの角度センサあたりの主軸１ａの検出可能な回転量を増やすこともなく、さらに、計数機構３０により、各回転体、各ギアの減速比を増やす必要がないため、要求される検出精度をあげることなく、総合的に検出可能な主軸１ａの回転量を増やすことができる。
【0049】
以下、アブソリュートエンコーダ１００の構成について具体的に説明する。
【0050】
図１～６に示すように、アブソリュートエンコーダ１００は、ベース２と、ケース３と、基板５とを含んでいる。ベース２は、各回転体、各歯車および各部材を回転可能に支持する基台である。ベース２は、底部２ｂと、複数（例えば２個）の支柱２ｃとを含んでいる。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および制御部１１０を有している。
【0051】
底部２ｂは、アブソリュートエンコーダ１００のモータ１側に面する板状の部分であり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に延在している。支柱２ｃは、底部２ｂからＺ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、中空角筒状のケース３が複数の固定具（図示せず）によって固定される。固定具は例えばねじであってもよい。支柱２ｃの突出端には、基板５が例えばねじ（図示せず）を用いて固定される。
【0052】
また、アブソリュートエンコーダ１００は、主軸ギア２０と、第１ウォームギア部２０ｈと、中間ギア２２と、第１ウォームホイール部２２ｄと、第２ウォームギア部２２ｅと、副軸ギア２４と、第２ウォームホイール部２４ｂと、マグネットＭｐ、Ｍｑと、角度センサＳｐ、Ｓｑと、制御部１１０と、計数機構３０とを含んでいる。
【0053】
続いて、アブソリュートエンコーダ１００が備える複数の部品のそれぞれについて具体的に説明する。
【0054】
（主軸ギア）
図７は、図１に示すアブソリュートエンコーダの構成において、モータ１を除いた状態で主軸ギア２０の中心を通り、かつ、中間ギア２２と直交する面で切断した状態を概略的に示す断面図である。図８は、図７に示すアブソリュートエンコーダ１００の構成において、マグネットＭｐ、主軸ギア２０およびモータ１の主軸１ａを分解した状態を概略的に示す分解斜視図である。
図７は、図１に示すアブソリュートエンコーダの構成において、モータ１を除いた状態で主軸ギア２０の中心を通り、かつ、中間ギア２２と直交する面で切断した状態を概略的に示す断面図である。図８は、図７に示すアブソリュートエンコーダ１００の構成において、マグネットＭｐ、主軸ギア２０およびモータ１の主軸１ａを分解した状態を概略的に示す分解斜視図である。
【0055】
図７に示すように、主軸ギア２０は、モータ１の主軸１ａと同軸に設けられる筒状部材である。主軸ギア２０は、筒状の第１筒状部２０ａと、第１筒状部２０ａと同軸に第１筒状部２０ａのＺ軸方向上側に設けられる筒状の第２筒状部２０ｂとを備えている。
【0056】
また、主軸ギア２０は、第２筒状部２０ｂの径方向内側に設けられる第１筒状部２０ａと第２筒状部２０ｂをつなぐ連通部２０ｃと、第２筒状部２０ｂの径方向外側に設けられる第１ウォームギア部２０ｈとを備えている。このように連通部２０ｃを形成することで、連通部２０ｃが、モータ１の主軸１ａに主軸ギア２０を圧入する際の空気の逃げ道として機能する。
【0057】
連通部２０ｃの内径は、第１筒状部２０ａの内径および第２筒状部２０ｂの内径よりも小さくなっている。連通部２０ｃのＺ軸方向下側の端面である底面２０ｄと、第１筒状部２０ａの内周面とに囲まれる空間は、主軸ギア２０をモータ１の主軸１ａの端部に固定するための圧入部２０ｅである。圧入部２０ｅは、第１筒状部２０ａの軸方向下側の端部からＺ軸方向上側に向かって窪む窪みである。圧入部２０ｅには、モータ１の主軸１ａが圧入され、主軸ギア２０はモータ１の主軸１ａと一体となって回転する。第１ウォームギア部２０ｈは、主軸ギア２０のギア部である。
【0058】
連通部２０ｃのＺ軸方向上側の端面である底面２０ｆと、第２筒状部２０ｂの内周面とに囲まれる空間は、マグネットＭｐを固定するためのマグネット保持部２０ｇである。マグネット保持部２０ｇは、第２筒状部２０ｂのＺ軸方向上側の端部からＺ軸方向下側に向かって窪む窪みである。マグネット保持部２０ｇには、マグネットＭｐが圧入されている。マグネット保持部２０ｇに圧入されたマグネットＭｐは、外周面が第２筒状部２０ｂの内周面に接し、下面が底面２０ｆに接する。これにより、マグネットＭｐのＺ軸方向の位置決めがなされると共に、Ｚ軸方向と直交する方向の位置決めがなされる。マグネットＭｐのＺ軸方向は、モータ１の主軸１ａの中心軸方向に等しい。
【0059】
第１ウォームギア部２０ｈは、螺旋状に形成された歯部により構成され、中間ギア２２の第１ウォームホイール部２２ｄと噛み合う。第１ウォームホイール部２２ｄは、中間ギア２２のギア部である。第１ウォームギア部２０ｈは、例えば、ポリアセタール樹脂で形成されている。第１ウォームギア部２０ｈは、第１駆動歯車の一例である。
【0060】
図８に示すように、マグネットＭｐは、主軸ギア２０のマグネット保持部２０ｇの内部に圧入される略円柱状の永久磁石であり、上面および下面を有している。上面は、角度センサＳｑの表面から一定距離を隔てて、向き合っている。下面は、主軸ギア２０のマグネット保持部２０ｇの底面２０ｆと接し、主軸ギア２０の中心軸ＧｍＣ方向における位置（Ｚ軸方向における位置）を規定している。
【0061】
マグネットＭｐの中心軸ＭｐＣ（マグネットＭｐの中心を表す軸または磁極の境界の中心を通る軸）は、主軸ギア２０の中心軸ＧｍＣおよびモータ１の主軸１ａの中心軸ＭｏＣと一致している。このように各中心軸を一致させることで、より高精度に回転角又は回転量を検出することが可能となっている。
【0062】
なお、本発明の実施の形態においては、マグネットＭｐの２つの磁極（Ｎ／Ｓ）は、マグネットＭｐの中心軸ＭｐＣに対して垂直な平面（ＸＹ平面）内で隣り合うように形成されることが望ましい。これにより、さらに回転角又は回転量の検出精度が向上する。なお、マグネットＭｐは、例えばフェライト系、Ｎｄ（ネオジム）－Ｆｅ（鉄）－Ｂ（ホウ素）系などの磁性材料から形成される。マグネットＭｐは、例えば樹脂バインダを含むゴム磁石、ボンド磁石などであってもよい。
【0063】
（中間ギア）
図９は、図３に示すアブソリュートエンコーダ１００の構成において、中間ギア２２の中心を通り、かつ、ＸＹ平面と平行な面で切断した状態を概略的に示す断面図である。図１０は、図６に示すアブソリュートエンコーダの構成において、中間ギア２２の中心を通り、かつ、ＸＹ平面と直交する面で切断した状態を概略的に示す部分断面図である。
図９は、図３に示すアブソリュートエンコーダ１００の構成において、中間ギア２２の中心を通り、かつ、ＸＹ平面と平行な面で切断した状態を概略的に示す断面図である。図１０は、図６に示すアブソリュートエンコーダの構成において、中間ギア２２の中心を通り、かつ、ＸＹ平面と直交する面で切断した状態を概略的に示す部分断面図である。
【0064】
図９，１０に示すように、中間ギア２２は、ベース２の底部２ｂのＺ軸方向上側において、中間ギア軸２３によって回転自在に支持されている。中間ギア軸２３は、ＸＹ平面に平行である。また、中間ギア軸２３は、平面視でＸ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれとは平行ではない。すなわち、中間ギア軸２３は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれが伸びる方向に対して斜めとなっている。中間ギア軸２３が、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれが伸びる方向に対して斜めであることは、中間ギア軸２３がベース２の外周面に対して斜めに伸びていることを意味している。
【0065】
図９に示すように、ベース２の外周面は、ＹＺ平面に平行な右側外周面２ｄおよび左側外周面２ｅと、ＸＺ平面に平行で右側外周面２ｄおよび左側外周面２ｅに隣接する後側外周面２ｆおよび前側外周面２ｇとにより構成される。右側外周面２ｄは、ベース２のＸ軸方向右側に設けられる側面である。左側外周面２ｅは、ベース２のＸ軸方向左側に設けられる側面である。後側外周面２ｆは、ベース２のＹ軸方向後側に設けられる側面である。前側外周面２ｇは、ベース２のＹ軸方向前側に設けられる側面である。
【0066】
アブソリュートエンコーダ１００を平面視した寸法は、一例として２５ｍｍ角のモータ１の寸法に合わせられている。そのため、ＸＹ平面に平行に配置される中間ギア２２が、ベース２の外周面に対して斜めに伸びるように設けられることによって、水平方向へのアブソリュートエンコーダ１００の寸法を小さくすることができる。なお、水平方向とは、モータ１の主軸１ａの中心軸と直交する方向に等しく、またＸＹ平面と平行な方向に等しい方向である。
【0067】
中間ギア２２は、第１ウォームホイール部２２ｄ、第２ウォームギア部２２ｅ、右側摺動部２２ａ、左側摺動部２２ｂおよび貫通孔２２ｃを有している。中間ギア２２は、中間ギア軸２３に沿って貫通する貫通孔２２ｃの内部に、中間ギア軸２３が挿通される円筒状の部材である。貫通孔２２ｃは、中間ギア２２の内周面によって囲まれる空間である。貫通孔２２ｃには、中間ギア軸２３が摺動可能に挿通され、中間ギア２２は、中間ギア軸２３によって回転自在に支持される。中間ギア２２は、金属、樹脂などで一体的に成型された部材であり、ここでは一例として、ポリアセタール樹脂で形成されている。
【0068】
第１ウォームホイール部２２ｄは、主軸ギア２０の第１ウォームギア部２０ｈが噛み合う歯車である。第１ウォームホイール部２２ｄは、第１従動歯車の一例であり、かつ、中間ギア２２のギア部である。第１ウォームホイール部２２ｄは、ベース２の底部２ｂの中央寄りの箇所に設けられている。また、第１ウォームホイール部２２ｄは、中間ギア２２の円筒部の外周部に設けられる複数の歯によって構成される。
【0069】
第１ウォームホイール部２２ｄの外径は、第１ウォームギア部２０ｈの外径よりも小さくなっている。第１ウォームホイール部２２ｄの中心軸は、ベース２の底部２ｂと平行であるため、第１ウォームホイール部２２ｄの外径が小さくなることにより、アブソリュートエンコーダ１００のＺ軸方向（高さ方向）における小型化が可能である。
【0070】
第２ウォームギア部２２ｅは、螺旋状に形成された歯部によって構成され、第１ウォームホイール部２２ｄと同軸上に隣接して設けられる。また、第２ウォームギア部２２ｅは、中間ギア２２の円筒部の外周部に設けられている。第２ウォームギア部２２ｅが、副軸ギア２４に設けられた第２ウォームホイール部２４ｂと噛み合うことによって、中間ギア２２の回転力が副軸ギア２４に伝達される。
【0071】
第２ウォームギア部２２ｅは、第２駆動歯車の一例であり、かつ、中間ギア２２のギア部である。第２ウォームホイール部２４ｂは、副軸ギア２４のギア部である。第２ウォームホイール部２４ｂの中心軸と第２ウォームギア部２２ｅの中心軸とは、第２ウォームホイール２４ｂの中心軸に垂直、かつ、第２ウォームギア部２２ｅの中心軸に垂直な方向から見たとき、互いに直交している。
【0072】
第２ウォームギア部２２ｅの外径は、アブソリュートエンコーダ１００のＺ軸方向（高さ方向）における小型化を可能にするために、可能な範囲で小さい値に設定されている。
【0073】
中間ギア２２の右側摺動部２２ａは、中間ギア２２の一端側、すなわち中間ギア２２のＸ軸方向右側に設けられている。中間ギア２２の右側摺動部２２ａは、板バネ５１の一端５１ａに当接されている。板バネ５１は、弾性部材の一例であり、例えば金属製である。
【0074】
板バネ５１の一端５１ａは、板バネ５１から二股状に分かれた２つの分岐体で構成されている（例えば図４を参照）。板バネ５１の一端５１ａを構成する２つの分岐体の間には、中間ギア軸２３の直径より大きな隙間が形成されている。そのため、２つの分岐体は、中間ギア軸２３と接触しないように中間ギア軸２３を跨いでいる。板バネ５１の他端５１ｂは、ベース２の壁部５２にねじ５３によって固定される。
【0075】
板バネ５１の一端５１ａは、中間ギア２２が組み付けられた後に中間ギア２２の右側摺動部２２ａと向き合う位置に設けられる。中間ギア２２の右側摺動部２２ａは、板バネ５１の一端５１ａに当接し押圧されることによって、中間ギア軸２３の中心軸に沿って、中間ギア軸２３の右側端２３ａから中間ギア軸２３の左側端２３ｂに向かう方向に付勢される。この状態で中間ギア２２が回転したとき、中間ギア２２の右側摺動部２２ａは、板バネ５１の一端５１ａと当接しながら摺動する。
【0076】
中間ギア２２の左側摺動部２２ｂは、中間ギア２２の他端側、すなわち中間ギア２２のＸ軸方向左側に設けられている。中間ギア２２の左側摺動部２２ｂは、壁部５４に当接されている。壁部５４は、中間ギア２２の位置を規定している。中間ギア２２は、板バネ５１によって、中間ギア軸２３の右側端２３ａから中間ギア軸２３の左側端２３ｂに向かう方向に付勢されているため、中間ギア２２の左側摺動部２２ｂも同方向に付勢されて壁部５４に当接する。その結果、付勢力が壁部５４に伝えられ、中間ギア２２は、中間ギア軸２３の右側端２３ａから中間ギア軸２３の左側端２３ｂに向かう方向に安定して支持される。この状態で中間ギア２２が回転したとき、中間ギア２２の左側摺動部２２ｂは、壁部５４と当接しながら摺動する。
【0077】
壁部５４および壁部５５は、中間ギア軸２３を介して中間ギア２２を回転自在に保持する保持部の一例である。壁部５４は、壁部５５と対をなすように、ベース２の底部２ｂからＺ軸方向でモータ１から遠ざかる方向に突出する略直方体状の部分である。壁部５４は、平面視で、Ｘ軸方向左側かつＹ軸方向後側に設けられている。また、壁部５５は、平面視で、Ｘ軸方向右側かつＹ軸方向中央付近に設けられている。
【0078】
壁部５４、壁部５５および中間ギア軸２３は、中間ギア２２を回転自在に保持する保持部として機能する。中間ギア軸２３は、円柱棒状の部材であり、右側端２３ａおよび左側端２３ｂを有している。中間ギア軸２３の左側端２３ｂは、ベース２の壁部５４に形成された孔に圧入された上で、固定具５４ａより固定されている。
【0079】
一方、中間ギア軸２３の右側端２３ａは、壁部５５に形成された孔に挿入された上で固定具５５ａより位置決めされていればよく、中間ギア軸２３の右側端２３ａが壁部５５の孔に圧入される必要はない。このように中間ギア軸２３の右側端２３ａが壁部５５の孔に圧入ではなく挿入されることによって、中間ギア軸２３の右側端２３ａが壁部５５の孔に圧入される場合に比べて、中間ギア軸２３の組み立てが容易になる。
【0080】
このように、中間ギア２２は、第１ウォームホイール部２２ｄおよび第２ウォームギア部２２ｅを備えており、主軸ギア２０の回転軸線は、中間ギア２２の回転軸線に対してねじれの位置にあり、第２ウォームホイール部２４ｂの回転軸線と平行に設けられている。この構成によれば、角度センサＳｑの検出結果に応じて主軸ギア２０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。中間ギア２２の回転軸線が、主軸ギア２０および副軸ギア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、アブソリュートエンコーダ１００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。
【0081】
（副軸ギア）
図１１は、図２に示すアブソリュートエンコーダ１００の構成において、副軸ギア２４の中心を通り、かつ、中間ギア２２と直交する面で切断した状態を概略的に示す部分断面図である。図１２は、図１１に示すアブソリュートエンコーダ１００の構成において、マグネットＭｑ、マグネットホルダ２５、副軸ギア２４およびベアリング２ｉを分解した状態を概略的に示す分解斜視図である。
図１１は、図２に示すアブソリュートエンコーダ１００の構成において、副軸ギア２４の中心を通り、かつ、中間ギア２２と直交する面で切断した状態を概略的に示す部分断面図である。図１２は、図１１に示すアブソリュートエンコーダ１００の構成において、マグネットＭｑ、マグネットホルダ２５、副軸ギア２４およびベアリング２ｉを分解した状態を概略的に示す分解斜視図である。
【0082】
図１１に示すように、副軸ギア２４は、マグネットホルダ２５の軸部２５ｂに圧入されて固定される円筒状の部材である。副軸ギア２４は、第２ウォームホイール部２４ｂと、計数機構３０の第１平ギア部３１と、貫通孔２４ａとを備えている。副軸ギア２４は、金属又は樹脂で一体的に成型された部材であり、ここでは一例として、ポリアセタール樹脂で形成されている。
【0083】
第２ウォームホイール部２４ｂは、中間ギア２２の第２ウォームギア部２２ｅが噛み合う歯車である。第２ウォームホイール部２４ｂは、第２従動歯車の一例である。第２ウォームホイール部２４ｂは、副軸ギア２４の上側の円筒部の外周部に設けられる複数の歯によって構成される。中間ギア２２が回転することによって、中間ギア２２の回転力は、中間ギア２２の第２ウォームギア部２２ｅと第２ウォームホイール部２４ｂを介して、副軸ギア２４に伝達される。
【0084】
第１平ギア部３１は、平歯状に形成された歯部によって構成され、第２ウォームホイール部２４ｂの下側に第２ウォームホイール部２４ｂと同軸上に隣接して設けられる。また、第１平ギア部３１は、副軸ギア２４の下側の円筒部の外周部に設けられている。副軸ギア２４の下側の円筒部の外周部の半径は、副軸ギア２４の上側の円筒部の外周部よりも小さくなっている。
【0085】
第１平ギア部３１が、揺動カム３３の第２平ギア部３２と噛み合うことによって、副軸ギア２４の回転力が揺動カム３３に伝達される。第１平ギア部３１は、第３駆動歯車の一例であり、かつ、副軸ギア２４のギア部である。第２平ギア部３２は、揺動カム３３のギア部である。第２平ギア部３２の中心軸と第１平ギア部３１の中心軸とは、互いにＺ軸方向に平行に延在している。
【0086】
貫通孔２４ａは、円筒状の副軸ギア２４の中心軸に沿って貫通する孔である。貫通孔２４ａには、マグネットホルダ２５の軸部２５ｂが圧入され、副軸ギア２４はマグネットホルダ２５と一体となって回転する。
【0087】
マグネットホルダ２５は、マグネット保持部２５ａ、軸部２５ｂを有している。マグネットホルダ２５は、金属又は樹脂で一体的に成型された部材であり、ここでは一例として、非磁性のステンレス鋼で形成されている。ベース２に形成されたベアリングホルダ部２ｈの内周面に、２つのベアリング２ｉの外輪が圧入されている。マグネットホルダ２５の軸部２５ｂは円柱状の部材である。軸部２５ｂは、副軸ギア２４の貫通孔２４ａに圧入されており、軸部２５ｂの下部は、２つのベアリング２ｉの内輪に挿入されている。したがって、マグネットホルダ２５は、２つのベアリング２ｉによってベース２に対して軸支され、副軸ギア２４と一体となって回転する。
【0088】
また、マグネットホルダ２５の上端にはマグネット保持部２５ａが設けられる。マグネット保持部２５ａは、有底円筒状の部材である。マグネット保持部２５ａは、マグネットホルダ２５の上端面から下側に向かって窪む窪みを有している。マグネットＭｑの外周面は、マグネット保持部２５ａの内周面に接している。これにより、マグネット保持部２５ａにマグネットＭｑが固定されている。
【0089】
ベース２に形成されたベアリングホルダ部２ｈに配設された２つのベアリング２ｉによってマグネットホルダ２５の軸部２５ｂが軸支されることで、マグネットホルダ２５の傾きを防止することができる。そして、２つのベアリング２ｉは、軸部２５ｂのＺ軸方向においてできるだけ距離を離して配置すると、よりマグネットホルダ６の傾きを防止する効果が大きくなる。
【0090】
図１２に示すように、マグネットＭｑは、マグネットホルダ２５のマグネット保持部２５ａの内部に圧入される略円柱状の永久磁石であり、上面および下面を有している。マグネットＭｑの上面は、角度センサＳｐの下面から一定距離を隔てて、向き合っている。マグネットＭｑの中心軸ＭｑＣ（マグネットＭｑの中心を表す軸又は磁極の境界の中心を通る軸）は、マグネットホルダ２５の中心軸ＳＣ、副軸ギア２４の中心軸ＧｓＣおよびベアリング２ｉの中心軸ＢＣと一致している。このように各中心軸を一致させることで、より高精度に回転角又は回転量を検出することが可能となっている。
【0091】
なお、本発明の実施の形態においては、マグネットＭｑの２つの磁極（Ｎ／Ｓ）は、マグネットＭｑの中心軸ＭｑＣに対して垂直な平面（ＸＹ平面）内で隣り合うように形成されることが望ましい。これにより、さらに回転角又は回転量の検出精度が向上する。なお、マグネットＭｑは、例えばフェライト系、Ｎｄ（ネオジム）－Ｆｅ（鉄）－Ｂ（ホウ素）系などの磁性材料から形成される。マグネットＭｑは、例えば樹脂バインダを含むゴム磁石、ボンド磁石などであってもよい。
【0092】
（揺動カム）
図１３は、図２に示すアブソリュートエンコーダ１００の構成において、副軸ギア２４、揺動カム３３および揺動部材軸４２の中心を通る面で切断した状態を概略的に示す断面図である。図１４は、図１３に示すアブソリュートエンコーダ１００の構成において、揺動カム軸３４および揺動カム３３を分解した状態を概略的に示す分解斜視図である。
図１３は、図２に示すアブソリュートエンコーダ１００の構成において、副軸ギア２４、揺動カム３３および揺動部材軸４２の中心を通る面で切断した状態を概略的に示す断面図である。図１４は、図１３に示すアブソリュートエンコーダ１００の構成において、揺動カム軸３４および揺動カム３３を分解した状態を概略的に示す分解斜視図である。
【0093】
図１３，１４に示すように、揺動カム３３は、揺動カム軸３４軸支されて回転する円筒状の部材である。揺動カム３３は、第２平ギア部３２と、第１カム部３３ａと、第２カム部３３ｂと、貫通孔３３ｃとを備えている。揺動カム３３は、金属又は樹脂で一体的に成型された部材であり、ここでは一例として、ポリアセタール樹脂で形成されている。
【0094】
第２平ギア部３２は、副軸ギア２４の第１平ギア部３１が噛み合う歯車である。第２平ギア部３２は、第３従動歯車の一例である。第２平ギア部３２は、揺動カム３３の下側の円筒部の外周部に設けられる複数の平歯によって構成される。副軸ギア２４が回転することによって、副軸ギア２４の回転力は、副軸ギア２４の第１平ギア部３１と第２平ギア部３２を介して、揺動カム３３に伝達される。
【0095】
第１カム部３３ａは、第２平ギア部３２の回転に従って回転する。第１カム部３３ａは、略扇状に形成された扇状部によって構成され、第２平ギア部３２の上側に第２平ギア部３２と同軸上に隣接して設けられる。また、第１カム部３３ａは、揺動カム３３の第１カム部３３ａの外周部に摺動面３３ｄを有している。第１カム部３３ａの扇状部の外周部の半径は、第２平ギア部３２の円筒部の外周部よりも小さくなっている。第１カム部３３ａが、揺動部材３５の第１揺動部３６と摺動することによって、揺動カム３３の回転力が揺動部材３５の第１揺動部３６に伝達される。
【0096】
第２カム部３３ｂは、第２平ギア部３２の回転に従って回転する。第２カム部３３ｂは、第１カム部３３ａと異なる形状の略扇状に形成された扇状部によって構成され、第１カム部３３ａの上側に第１カム部３３ａと同軸上に隣接して設けられる。また、第２カム部３３ｂは、揺動カム３３の第２カム部３３ｂの外周部に摺動面３３ｅを有している。第２カム部３３ｂの扇状部の外周部の半径は、第１カム部３３ａの扇状部の外周部の半径の外周部よりも小さくなっている。第２カム部３３ｂが、揺動部材３５の第３揺動部３８と摺動することによって、揺動カム３３の回転力が揺動部材３５の第３揺動部３８に伝達される。
【0097】
貫通孔３３ｃは、揺動カム３３の中心軸に沿って貫通する円筒状の孔である。貫通孔３３ｃには、揺動カム軸３４に挿入されている。揺動カム軸３４は、金属又は樹脂により形成された円柱棒状部材であり、ここでは一例として、非磁性のステンレス鋼で形成されている。揺動カム軸３４の下側端３４ａは、ベース２に形成された揺動カム軸ホルダ部２ｊの内周面に圧入されて固定されている。揺動カム３３は、揺動カム軸３４の上側端３４ｂにおいて、固定具３４ｃよりＺ軸方向に移動しないように制限されている。従って、揺動カム軸３４は、揺動カム軸ホルダ部２ｊによってベース２に対して軸支され、揺動カム３３は揺動カム軸３４の中心軸周りに回転する。
【0098】
（揺動部材）
図１３は、図２に示すアブソリュートエンコーダ１００の構成において、副軸ギア２４、揺動カム３３および揺動部材軸４２の中心を通る面で切断した状態を概略的に示す断面図である。図１５は、図１に示すアブソリュートエンコーダ１００の構成において、モータ１を除いた状態で揺動部材軸４２およびマグネットＭｒの中心を通る面で切断した状態を概略的に示す断面図である。
図１３は、図２に示すアブソリュートエンコーダ１００の構成において、副軸ギア２４、揺動カム３３および揺動部材軸４２の中心を通る面で切断した状態を概略的に示す断面図である。図１５は、図１に示すアブソリュートエンコーダ１００の構成において、モータ１を除いた状態で揺動部材軸４２およびマグネットＭｒの中心を通る面で切断した状態を概略的に示す断面図である。
【0099】
図１６は、図６に示すアブソリュートエンコーダ１００の揺動カム３３および揺動部材３５の構成を概略的に示す拡大平面図である。図１７は、図１６に示すアブソリュートエンコーダ１００の構成において、揺動部材軸４２、弾性部材３９、第３揺動部３８、第１揺動部３６および第２揺動部３７、マグネットＭｒ並びにマグネットネジホルダ４１を分解した状態を概略的に示す分解斜視図である。
【0100】
図１３，１５～１７に示すように、揺動部材３５は、揺動部材軸４２に挿入されて揺動される略鋏状の部材である。揺動部材３５は、第１揺動部３６と、第２揺動部３７と、第３揺動部３８と、弾性部材３９と、マグネットＭｒとを備えている。第１揺動部３６は、第１カム部３３ａと摺動可能となっており、第１カム部３３ａとの摺動に従って揺動する。
【0101】
第２揺動部３７は、左側端３７ａにおいて第１揺動部３６へと延びており、右側端３７ｂにおいて第１揺動部３６の揺動に従って第１の位置Ｌ１と第２の位置Ｌ２との間を揺動するマグネットＭｒを有している。第３揺動部３８は、平面視において第１カム部３３ａおよび第２カム部３３ｂを第１揺動部３６との間で挟み込むように延在し、第２カム部３３ｂと摺動可能となっており、第２カム部３３ｂとの摺動に従って揺動する。弾性部材３９は、第１揺動部３６と第３揺動部３８とを互いに引き付ける。
【0102】
具体的に、第１揺動部３６は、揺動カム３３の第１カム部３３ａが摺動するための略矩形状の棒状部材である。第１揺動部３６は、前後方向において斜めに延在している。第１揺動部３６の後側端３６ａには、第１カム部３３ａの摺動面３３ｄが摺動するための摺動面３６ｂが第１揺動部３６のＸ軸方向右側の側面に設けられている。また、第１揺動部３６の後側端３６ａには、第１揺動部３６の上面からＺ軸方向上側に向かって突出する略円柱状の部分である、弾性部材３９を取り付けるための弾性部材取付部３６ｃが設けられている。
【0103】
第１揺動部３６の前側端３６ｄには、第２揺動部３７がＸ軸方向右側に向かって延在している。第１揺動部３６は、第１揺動部３６の前側端３６ｄにおいて第２揺動部３７の左側端３７ａと金属又は樹脂で一体的に成型されて略Ｌ字状の部材として形成されている。第１揺動部３６および第２揺動部３７は、ここでは一例として、ポリアセタール樹脂で形成されている。第２揺動部３７は、第１揺動部３６の左右方向の揺動に従って前後方向に揺動する略矩形状の棒状部材である。
【0104】
第２揺動部３７の右側端３７ｂには、Ｚ軸方向下側にマグネットＭｒを有し、外周面にネジ部を有するマグネットネジホルダ４１と、Ｚ軸方向に沿って貫通する円筒状の孔であり、内周面にマグネットネジホルダ４１と螺合するねじ溝部を有するネジ孔３７ｃが設けられている。マグネットネジホルダ４１は、ネジ孔３７ｃに螺合されている。
【0105】
このため、マグネットネジホルダ４１を回転させるとマグネットネジホルダ４１がネジ孔３７ｃに螺合し、マグネットネジホルダ４１はＺ軸方向に移動する。マグネットＭｒがＺ軸方向に移動することで、マグネットＭｒとホール検出器Ｓｒとの距離を調整することができ、ホール検出器Ｓｒに加えられる磁束の強さを変更することができる。これにより、ホール検出器ＳｒがマグネットＭｒを検出する閾値を調整することができる。
【0106】
第２揺動部３７の左側端３７ａには、Ｚ軸方向に沿って貫通する円筒状の孔である貫通孔３７ｄが形成されている。貫通孔３７ｄは、揺動部材軸４２に挿入されている。
【0107】
マグネットＭｒは、マグネットネジホルダ４１の下側の窪みに圧入される略円柱状の永久磁石であり、上面および下面を有している。マグネットＭｒの下面は、後述するホール検出器Ｓｒの上面から一定距離を隔てて、向き合っている。マグネットＭｒの中心軸ＭｒＣ（マグネットＭｒの中心を表す軸）は、マグネットネジホルダ４１の中心軸ＭｓＣ、ネジ孔３７ｃの中心軸ＳｈＣおよびホール検出器Ｓｒの中心軸ＳｒＣと一致している。このように各中心軸を一致させることで、より高精度に回転角又は回転量を検出することが可能となっている。
【0108】
なお、本発明の実施の形態においては、マグネットＭｒは、例えばフェライト系、Ｎｄ（ネオジム）－Ｆｅ（鉄）－Ｂ（ホウ素）系などの磁性材料から形成される。マグネットＭｒは、例えば樹脂バインダを含むゴム磁石、ボンド磁石などであってもよい。ホール検出器ＳｒによるマグネットＭｒの検出は、角度センサＳｐ，ＳｑによるマグネットＭｐ，Ｍｑの検出よりも検出精度が求められないため、小型で磁束密度の低いマグネットを使用することができる。このため、磁気干渉などの影響を抑えながらモータ１の主軸１ａの検出可能な回転量を増やすことができる。
【0109】
第３揺動部３８は、揺動カム３３の第２カム部３３ｂが摺動するための略矩形状の湾曲した棒状部材である。第３揺動部３８は、前後方向において斜めに延在している。第３揺動部３８の後側端３８ａには、第２カム部３３ｂの摺動面３３ｅが摺動するための摺動面３８ｂが第３揺動部３８のＸ軸方向左側の側面に設けられている。
【0110】
また、第３揺動部３８の前後方向における中央部分には、第３揺動部３８の上面からＺ軸方向上側に向かって突出する略円柱状の部分である、弾性部材３９を取り付けるための弾性部材取付部３８ｃが設けられている。第３揺動部３８の前側端３８ｄには、Ｚ軸方向に沿って貫通する円筒状の孔である貫通孔３８ｅが形成されている。貫通孔３８ｅは、第１揺動部３６および第２揺動部３７の上側において揺動部材軸４２に挿入されている。
【0111】
揺動部材軸４２は、金属又は樹脂により形成された円柱棒状部材であり、ここでは一例として、非磁性のステンレス鋼で形成されている。揺動部材軸４２の下側端４２ａは、ベース２に形成された揺動部材軸ホルダ部２ｋの内周面に圧入されて固定されている。第１揺動部３６、第２揺動部３７および第３揺動部３８は、揺動部材軸４２の上側端４２ｂにおいて、固定具４２ｃよりＺ軸方向に移動しないように制限されている。したがって、揺動部材軸４２は、揺動部材軸ホルダ部２ｋによってベース２に対して軸支され、第１揺動部３６、第２揺動部３７および第３揺動部３８は、揺動部材軸４２の中心軸周りに揺動する。
【0112】
弾性部材３９は、左右方向において第１揺動部３６と第３揺動部３８との間に配置されている。弾性部材３９は、例えば引っ張りばねであり、弾性部材３９の一端が第１揺動部３６の弾性部材取付部３６ｃに、弾性部材３９の他端が第３揺動部３８の弾性部材取付部３８ｃに取り付けられており、弾性部材取付部３６ｃおよび弾性部材取付部３８ｃを左右方向に互いに近づく方向に引っ張っている。
【0113】
これにより、第１揺動部３６および第３揺動部３８は、左右方向に互いに近づく方向に付勢される。これにより、第１揺動部３６の追従性を向上させ、揺動部材３５の高精度な運動が可能となる。特に、揺動カム３３が高速回転した場合であっても、揺動部材３５の追従性を確保することができる。なお、第１揺動部３６と第３揺動部３８との間に配置された弾性部材３９の長さは、常に一定となっており、弾性部材３９の付勢力も常に一定となっている。
【0114】
図１８は、図６に示すアブソリュートエンコーダ１００の構成を、揺動部材３５を除いた状態で概略的に示す平面図である。検出部４０は、揺動部材３５が第１の位置Ｌ１にあるか第２の位置Ｌ２にあるかを検出する。検出部４０は、マグネットＭｒが第１の位置Ｌ１にあるか第２の位置Ｌ２にあるかを検出するホール検出器Ｓｒである。
【0115】
具体的に、ホール検出器Ｓｒは、アブソリュートエンコーダ１００のベース２の底部２ｂに基板に実装された状態で固定されている。ホール検出器Ｓｒは、Ｘ軸方向右側かつＹ軸方向前側に配置されており、マグネットＭｒの下面と、一定距離を隔てて、向き合っている。ホール検出器Ｓｒの中心軸ＳｒＣは、ホール検出器Ｓｒの中心よりも前側にずれている。ホール検出器Ｓｒの中心軸ＳｒＣは、第１の位置Ｌ１においてマグネットＭｒの中心軸ＭｒＣと一致している。ホール検出器Ｓｒは、マグネットＭｒが第１の位置Ｌ１に位置している場合にマグネットＭｒを検知し、マグネットＭｒが第２の位置Ｌ２に位置している場合にマグネットＭｒを検知しない。
【0116】
続いて、アブソリュートエンコーダ１００の揺動カム３３および揺動部材３５の動作について具体的に説明する。
【0117】
図１９（ａ）～図３０（ａ）は、図６に示すアブソリュートエンコーダの０～１２０番地における第１カム部３３ａに当接する第１揺動部３６および第２カム部３３ｂに当接する第３揺動部３８の位置を概略的に示す拡大平面図である。例えば、０番地は主軸の回転数が０回転目であり、ホール検出器Ｓｒの中心軸ＳｒＣとマグネットＭｒの中心軸ＭｒＣが一致する位置となり、例えば５０番地は主軸の回転数が５０回転目であり、５０番地を境にホール検出器Ｓｒからの信号が反転するである。図１９（ｂ）～図３０（ｂ）は、第１揺動部３６および第３揺動部３８の位置が図１９（ａ）～図３０（ａ）のとき第２揺動部３７の位置を概略的に示す拡大平面図である。なお、図１９～３０においては、揺動カム３３および揺動部材３５の動作を確認するために、弾性部材３９が除かれて示されている。また、図１９～３０においては、マグネットＭｒの動作を確認するために、マグネットＭｒが除かれてマグネットＭｒの中心軸ＭｒＣのみが示されている。
【0118】
上述したように、アブソリュートエンコーダ１００は、主軸１ａが６０回転すると、中間ギア２２が１０回転し、副軸ギア２４が１回転する。また、アブソリュートエンコーダ１００は、副軸ギア２４が２回転するとき揺動カム３３が１回転し、揺動部材３５が１回往復してマグネットＭｒが第１の位置Ｌ１から第２の位置Ｌ２に移動し、その後、第２の位置Ｌ２から第１の位置Ｌ１に戻る。したがって、アブソリュートエンコーダ１００は、主軸１ａの１２０回転分の回転量を特定することができ、これらの回転量における各ギアおよび揺動部材３５の位置を０～１２０番地として示すことができる。
【0119】
図１９は、アブソリュートエンコーダ１００の０番地における第１カム部３３ａに当接する第１揺動部３６と、第２カム部３３ｂに当接する揺動ギア３３および揺動部材３５の位置を示しており、主軸１ａが０回転のときの揺動カム３３および揺動部材３５の位置を示している。すなわち、図１９は、揺動カム３３および揺動部材３５の基準位置を示している。このとき、図１９（ｂ）に示すように、マグネットＭｒの中心軸ＭｒＣとホール検出器Ｓｒの中心軸ＳｒＣとが第１の位置Ｌ１において略一致している。
【0120】
図２０（ａ）～図２１（ａ）に示すように、揺動カム３３が０番地から２５番地、４０番地に移動すると、揺動カム３３が右回りに回転する。このとき、揺動カム３３の第２カム部３３ｂの摺動面３３ｅが揺動部材３５の第３揺動部３８の摺動面３８ｂを摺動すると共に、揺動カム３３の第１カム部３３ａが揺動部材３５の第１揺動部３６の摺動面３６ｂを摺動する。ここで、揺動部材３５の第１揺動部３６および第３揺動部３８の位置は変わらず、揺動部材３５の第２揺動部３７の位置も変わらない。したがって、図２０（ｂ）～図２１（ｂ）においては、マグネットＭｒの中心軸ＭｒＣとホール検出器Ｓｒの中心軸ＳｒＣとが第１の位置Ｌ１において略一致したままである。
【0121】
図２２（ａ）～図２４（ａ）に示すように、揺動カム３３が４０番地から４４番地、４８番地、５０番地に移動すると、揺動カム３３が更に右回りに回転する。このとき、揺動部材３５の第１揺動部３６の摺動面３６ｂが揺動カム３３の第１カム部３３ａを押圧し、揺動部材３５の第１揺動部３６が揺動部材軸４２周りに左回りに回動する。第１揺動部３６が揺動部材軸４２周りに左回りに回動すると、弾性部材３９の付勢力により揺動部材３５の第３揺動部３８が揺動部材軸４２周りに左回りに回動して第３揺動部３８の摺動面３８ｂが揺動カム３３の第２カム部３３ｂを押圧する。また、第１揺動部３６が揺動部材軸４２周りに左回りに回動すると、第２揺動部３７が揺動部材軸４２周りに左回りに回動する。したがって、図２２（ｂ）～図２４（ｂ）においては、マグネットＭｒの中心軸ＭｒＣが第１の位置Ｌ１から第２の位置Ｌ２に向かって後側に移動する。
【0122】
図２５（ａ）に示すように、揺動カム３３が５０番地から６０番地に移動すると、揺動カム３３が更に右回りに回転する。このとき、揺動部材３５の第１揺動部３６の摺動面３６ｂが揺動カム３３の第１カム部３３ａを更に押圧し、揺動部材３５の第１揺動部３６が揺動部材軸４２周りに更に左回りに回動する。第１揺動部３６が揺動部材軸４２周りに更に左回りに回動すると、弾性部材３９の付勢力により揺動部材３５の第３揺動部３８が揺動部材軸４２周りに更に左回りに回動して第３揺動部３８の摺動面３８ｂが揺動カム３３の第２カム部３３ｂを更に押圧する。また、第１揺動部３６が揺動部材軸４２周りに更に左回りに回動すると、第２揺動部３７が揺動部材軸４２周りに更に左回りに回動する。したがって、図２５（ｂ）においては、マグネットＭｒの中心軸ＭｒＣが第２の位置Ｌ２に移動する。
【0123】
図２６（ａ）～図２７（ａ）に示すように、揺動カム３３が６０番地から８０番地、１００番地に移動すると、揺動カム３３が更に右回りに回転する。このとき、揺動カム３３の第１カム部３３ａの摺動面３３ｄが揺動部材３５の第１揺動部３６の摺動面３６ｂを摺動すると共に、揺動カム３３の第２カム部３３ｂが揺動部材３５の第３揺動部３８の摺動面３８ｂを摺動する。ここで、揺動部材３５の第１揺動部３６および第３揺動部３８の位置は変わらず、揺動部材３５の第２揺動部３７の位置も変わらない。したがって、図２６（ｂ）～図２７（ｂ）においては、マグネットＭｒの中心軸ＭｒＣが第２の位置Ｌ２に留まったままである。
【0124】
図２８（ａ）～図２９（ａ）に示すように、揺動カム３３が１００番地から１０６番地、１１０番地に移動すると、揺動カム３３が更に右回りに回転する。このとき、揺動部材３５の第３揺動部３８の摺動面３８ｂが揺動カム３３の第２カム部３３ｂを押圧し、揺動部材３５の第３揺動部３８が揺動部材軸４２周りに右回りに回動する。第３揺動部３８が揺動部材軸４２周りに右回りに回動すると、弾性部材３９の付勢力により揺動部材３５の第１揺動部３６が揺動部材軸４２周りに右回りに回動して揺動部材３５の第１揺動部３６の摺動面３６ｂが揺動カム３３の第１カム部３３ａを押圧する。第１揺動部３６が揺動部材軸４２周りに右回りに回動すると、第２揺動部３７が揺動部材軸４２周りに右回りに回動する。したがって、図２８（ｂ）～図２９（ｂ）においては、マグネットＭｒの中心軸ＭｒＣが第２の位置Ｌ２から第１の位置Ｌ１に向かって前側に移動する。
【0125】
図３０（ａ）に示すように、揺動カム３３が１１０番地から１２０番地に移動すると、揺動カム３３が更に右回りに回転して０番地に戻る。このとき、揺動部材３５の第３揺動部３８の摺動面３８ｂが揺動カム３３の第２カム部３３ｂを更に押圧し、揺動部材３５の第３揺動部３８が揺動部材軸４２周りに更に右回りに回動する。第３揺動部３８が揺動部材軸４２周りに更に右回りに回動すると、弾性部材３９の付勢力により揺動部材３５の第１揺動部３６が揺動部材軸４２周りに更に右回りに回動して揺動部材３５の第１揺動部３６の摺動面３６ｂが揺動カム３３の第１カム部３３ａを更に押圧する。第１揺動部３６が揺動部材軸４２周りに更に右回りに回動すると、第２揺動部３７が揺動部材軸４２周りに更に右回りに回動する。したがって、図３０（ｂ）においては、マグネットＭｒの中心軸ＭｒＣが第１の位置Ｌ１に移動し、マグネットＭｒの中心軸ＭｒＣとホール検出器Ｓｒの中心軸ＳｒＣとが第１の位置Ｌ１において略一致している。
【0126】
なお、本発明の実施の形態においては、揺動カム３３が左回りに回転してもよく、揺動カム３３が左回りした場合においても、上述の場合と同様に揺動部材３５を揺動部材軸４２周りに回動してマグネットＭｒの中心軸ＭｒＣを移動することができる。
【0127】
続いて、アブソリュートエンコーダ１００の制御部１１０の構成について具体的に説明する。
【0128】
（制御部）
図３１は、図１に示すアブソリュートエンコーダ１００の機能的構成を概略的に示すブロック図である。図３１に示す制御部１１０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種々の形態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。
図３１は、図１に示すアブソリュートエンコーダ１００の機能的構成を概略的に示すブロック図である。図３１に示す制御部１１０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種々の形態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。
【0129】
制御部１１０は、回転角取得部１１１、回転角取得部１１２、マグネット有無検出部１１３、テーブル処理部１１４、回転量特定部１１５および出力部１１６を備えている。回転角取得部１１１は、角度センサＳｐから出力された信号をもとに主軸ギア２０の回転角度Ａｐを取得する。回転角度Ａｐは、主軸ギア２０の回転角度を示す角度情報である。
【0130】
回転角取得部１１２は、角度センサＳｑから出力された信号をもとに副軸ギア２４の回転角度Ａｑを取得する。回転角度Ａｑは、副軸ギア２４の回転角度を示す角度情報である。マグネット有無検出部１１３は、ホール検出器Ｓｒから出力された信号をもとにマグネットＭｒの検出情報Ａｒを取得する。検出情報Ａｒは、マグネットＭｒが検出されているか否かの情報である。
【0131】
テーブル処理部１１４は、回転角度Ａｑと、検出情報Ａｒと、回転角度Ａｑおよび検出情報Ａｒに対応する主軸ギア２０の回転数とを格納した対応関係テーブル１１４ａを参照して、取得した回転角度Ａｑおよび検出情報Ａｒに対応する主軸ギア２０の回転数を特定する。回転量特定部１１５は、テーブル処理部１１４によって特定された主軸ギア２０の回転数と、取得した回転角度Ａｑおよび検出情報Ａｒとに応じて主軸ギア２０の複数回転にわたる回転量を特定する。出力部１１６は、特定された主軸ギア２０の複数回転にわたる回転量を、当該回転量を示す情報に変換して出力する。
【0132】
図３２は、図１に示すアブソリュートエンコーダ１００の構成において、モータ１の主軸１ａの回転数（番地）とホール検出器Ｓｒの検出結果との関係を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートは、便宜上、副軸ギア２４が２回転、すなわち主軸１ａが１２０回転した場合のマグネット有無検出部１１３から出力される電圧の変化を模式的に示したものである。図３２に示すように、副軸ギア２４の角度センサＳｑから求めた主軸１ａの回転数が０～３９回転となった場合、制御部１１０のテーブル処理部１１４は、ホール検出器Ｓｒの検出結果であるマグネット有無検出部１１３から電圧値ＬＯの検出情報Ａｒを受信すると、回転角度Ａｐに対応する主軸１ａの回転数をそのまま主軸１ａの回転数として特定する。これを図３２における主軸１ａの回転数が０～３９番地となる領域Ｒ１とする。
【0133】
一方、副軸ギア２４の角度センサＳｑから求めた主軸１ａの回転数が０～３９回転となった場合でも、制御部１１０のテーブル処理部１１４がホール検出器Ｓｒの検出結果であるマグネット有無検出部１１３から電圧値ＨＩの検出情報Ａｒを受信した場合は、回転角度Ａｑに対応する主軸１ａの回転数に６０回転分加算した回転数を、主軸１ａの回転数として特定する。これを主軸１ａの回転数が６０～９９番地となる領域Ｒ３とする。なお、制御部１１０のテーブル処理部１１４は、副軸ギア２４の角度センサＳｑから求めた主軸１ａの回転数が４０～５９回転となった場合、マグネット有無検出部１１３からの電圧値がホール検出器Ｓｒの感度とマグネットＭｒの強さ、ギア等の機械的な精度、電気的なスレッショルドレベルの設定により不確定となり、電圧値ＬｏからＨＩへの反転位置が変化することがあるため、マグネット有無検出部１１３から電圧値の検出情報Ａｒは考慮せず、回転角度Ａｑに対応する主軸１ａの回転数をそのまま主軸１ａの回転数として特定する。これを主軸１ａの回転数が４０～５９番地となる領域Ｒ２とする。
【0134】
また、制御部１１０のテーブル処理部１１４は、主軸１ａの回転数が１００番地を超える図３２に示す領域Ｒ４内である場合、上述した領域Ｒ２と同様の理由によりマグネット有無検出部１１３からの電圧値が不確定となるため、主軸１ａの回転数が図３２に示す領域Ｒ４については、使用しない領域となっている。以上のように、誤判定を避けるため、副軸ギア２４の角度センサＳｑから求めた主軸１ａの回転数が０～３９回転まで、すなわち実際の主軸１ａの回転数が０～９９回転となる範囲のみを使うように設定している。
【0135】
このように、制御部１１０は図３２のタイミングチャートから、９９番地、すなわち主軸の９９回転分までを安定して判定可能となる。したがって、アブソリュートエンコーダ１００は、これらの計数機構３０の作用により、主軸１ａの９９回転分の回転量と３５９．９９°（３６０°未満）の回転角度を特定することができる。なお、図３２のタイミングチャートにおける領域Ｒ１～Ｒ４の範囲はホール検出器Ｓｒの感度やマグネットＭｒの強さなどに応じて適宜設定することが可能であり、検出可能な回転数についても９９回転に限らず、任意に設定することができる。
【0136】
なお、上述したように、マグネットネジホルダ４１およびネジ孔３７ｃによりマグネットＭｒとホール検出器Ｓｒとの距離を調整することで、ホール検出器Ｓｒの電圧値の閾値を調整することができる。
【0137】
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、本発明の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題および効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における、各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。
【0138】
例えば、アブソリュートエンコーダ１００として、揺動部材３５およびホール検出器Ｓｒを有している場合を一例に本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず、図３３，３４に示すように、スライド部材６０およびスイッチ部６１を有していてもよい。
【0139】
この場合、スライド部材６０は、揺動カム３３の第１カム部３３ａの回転に従って第１の位置Ｌ１と第２の位置Ｌ２との間をスライド移動する。そして、スイッチ部６１は、スライド部材６０が第１の位置Ｌ１の場合にオフとなり、第２の位置Ｌ２の場合にオンとなる。アブソリュートエンコーダ１００の変形例では、スライド部材６０およびスイッチ部６１によって、アブソリュートエンコーダ１００を小型化した場合に検出可能な主軸１ａの回転量の範囲を一層大きくすることができる。
【0140】
また、アブソリュートエンコーダ１００として、揺動部材３５が第１揺動部３６、第２揺動部３７および第３揺動部３８を有している場合を一例に本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず、図３５に示すように、揺動部材３５は種々の形態であってもよい。また、スイッチ部６１をマグネットとホール検出器やリードリレーなどに置き換えることも可能である。
【0141】
例えば、図３５に示すように、揺動部材３５は矩形状の棒状部材であり、左右方向における中央部分に設けられた揺動部材軸４２により揺動自在に軸支されている。揺動部材３５は、揺動カム３３第１カム部３３ａの回転に従って第１の位置Ｌ１と第２の位置Ｌ２との間を揺動し、ホール検出器Ｓｒ（図示せず）は、揺動部材３５のマグネットＭｒが第１の位置Ｌ１にあるか第２の位置Ｌ２にあるかを検出する。このような構成であっても、アブソリュートエンコーダ１００を小型化した場合に検出可能な主軸１ａの回転量の範囲を一層大きくすることができる。
【符号の説明】
【0142】
１…モータ、１ａ…主軸、２…ベース、２ｂ…底部、２ｃ…支柱、２ｄ…右側外周面、２ｅ…左側外周面、２ｆ…後側外周面、２ｇ…前側外周面、２ｈ…ベアリングホルダ部、２ｉ…ベアリング、２ｊ…揺動カム軸ホルダ部、２ｋ…揺動部材軸ホルダ部、３…ケース、３ａ…外壁部、３ｂ…蓋部、５…基板、１１…第１変速機構、１５…第２変速機構、１７…第３変速機構、２０…主軸ギア、２０ａ…第１筒状部、２０ｂ…第２筒状部、２０ｃ…連通部、２０ｄ…底面、２０ｅ…圧入部、２０ｆ…底面、２０ｇ…マグネット保持部、２０ｈ…第１ウォームギア部、２２…中間ギア、２２ａ…右側摺動部、２２ｂ…左側摺動部、２２ｃ…貫通孔、２２ｄ…第１ウォームホイール部、２２ｅ…第２ウォームギア部、２３…中間ギア軸、２３ａ…右側端、２３ｂ…左側端、２４…副軸ギア、２４ａ…貫通孔、２４ｂ…第２ウォームホイール部、２５…マグネットホルダ、２５ａ…マグネット保持部、２５ｂ…軸部、３０…計数機構、３１…第１平ギア部、３２…第２平ギア部、３３…揺動カム、３３ａ…第１カム部、３３ｂ…第２カム部、３３ｃ…貫通孔、３３ｄ，３３ｅ…摺動面、３４…揺動カム軸、３４ａ…下側端、３４ｂ…上側端、３４ｃ…固定具、３５…揺動部材、３６…第１揺動部、３６ａ…後側端、３６ｂ…摺動面、３６ｃ…弾性部材取付部、３６ｄ…前側端、３７…第２揺動部、３７ａ…左側端、３７ｂ…右側端、３７ｃ…ネジ孔、３７ｄ…貫通孔、３８…第３揺動部、３８ａ…後側端、３８ｂ…摺動面、３８ｃ…弾性部材取付部、３８ｄ…前側端、３８ｅ…貫通孔、３９…弾性部材、４０…検出部、４１…マグネットネジホルダ、４２…揺動部材軸、４２ａ…下側端、４２ｂ…上側端、５１…板バネ、５１ａ…一端、５１ｂ…他端、５２，５４，５５…壁部、５３…ねじ、５４，５５…壁部、５４ａ，５５ａ…固定具、６０…スライド部材、６１…スイッチ部、１００…アブソリュートエンコーダ、１１０…制御部、１１１，１１２…回転角取得部、１１３…マグネット有無検出部、１１４…テーブル処理部、１１４ａ…対応関係テーブル、１１５…回転量特定部、１１６…出力部、Ａｐ，Ａｑ…角度情報、Ａｒ…検出情報、ＢＣ…ベアリングの中心軸、ＧｍＣ…主軸ギアの中心軸、ＧｓＣ…副軸ギアの中心軸、Ｌ１…第１の位置、Ｌ２…第２の位置、ＭｏＣ…モータの主軸の中心軸、Ｍｐ，Ｍｑ，Ｍｒ…マグネット、ＭｐＣ，ＭｑＣ，ＭｒＣ…マグネットの中心軸、ＭｓＣ…マグネットネジホルダの中心軸、Ｒ１～Ｒ４…領域、ＳＣ…マグネットホルダの中心軸、ＳｈＣ…ネジ孔の中心軸、Ｓｐ，Ｓｑ…角度センサ、Ｓｒ…ホール検出器、ＳｒＣ…ホール検出器の中心軸
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】