1.本发明涉及一种绝对编码器。
背景技术：2.以往，作为用于在各种控制机械装置中检测可动元件的位置、角度的旋转编码器，已知一种检测绝对的位置或角度的绝对式的绝对编码器(以下，称为“绝对编码器”)。
3.在绝对编码器中有基于副轴的旋转角度来计测主轴的旋转量的编码器。这样的绝对编码器基于磁铁的磁场的变化来检测副轴的旋转角度，其中，该磁铁装配于副轴或装配于副轴的齿轮等旋转体的顶端。磁场的变化通过设于磁铁的对置的角度传感器来检测。旋转体的振动越少，角度传感器的检测精度越高。
4.然而，在绝对编码器中，在未向设于副轴的轴承提供预压的情况下，有时会在轴承的外圈发生因齿轮的旋转而产生的振动。轴承的外圈的振动有时会成为旋转角度的检测的误差的原因。现有技术文献专利文献
5.专利文献1：日本特开2013-24572号公报
技术实现要素：发明要解决的问题
6.于是，就绝对编码器而言，为了向内圈施加预压来抑制轴承的振动，要求变更轴承的内圈和外圈的高度等的复杂的构成。因此，在绝对编码器中，要求通过简易的构成来抑制滚珠轴承的振动。
7.本发明是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于提供一种能改善副轴的旋转角度的检测精度的绝对编码器。用于解决问题的方案
8.为了达成上述目的，本发明的绝对编码器具备：第一驱动齿轮，随着主轴的旋转而旋转；第一从动齿轮，该第一从动齿轮的中心轴与所述第一驱动齿轮的中心轴正交，所述第一从动齿轮与所述第一驱动齿轮啮合；第二驱动齿轮，与所述第一从动齿轮同轴地设置，随着所述第一从动齿轮的旋转而旋转；第二从动齿轮，该第二从动齿轮的中心轴与所述第一从动齿轮的中心轴正交，所述第二从动齿轮与所述第二驱动齿轮啮合；支承轴，将所述第二从动齿轮支承为可旋转；磁铁，与所述支承轴一体地旋转；角度传感器，设于所述磁铁的附近，检测从所述磁铁产生的磁通的变化；第一轴承，该第一轴承的外圈固定于所述第二从动齿轮，该第一轴承的内圈固定于所述支承轴；以及第二轴承，该第二轴承的内圈固定于所述支承轴。发明效果
9.根据本发明的绝对编码器，能改善副轴的旋转角度的检测精度。
附图说明
10.图1是概略性表示本发明的实施方式的绝对编码器的构成的立体图。图2是以去除屏蔽板的状态概略性表示图1所示的绝对编码器的构成的立体图。图3是以去除壳体的状态概略性表示图2所示的绝对编码器的构成的立体图。图4是以去除基板的状态概略性表示图3所示的绝对编码器的构成的俯视图。图5是从下表面侧观察图3中示出的角度传感器支承基板的图。图6是图4所示的绝对编码器的a-a剖视图。图7是图4所示的绝对编码器的b-b剖视图。图8是图4所示的绝对编码器的c-c剖视图。图9是图4所示的绝对编码器的d-d剖视图。图10是图9所示的绝对编码器中的第一副轴齿轮的剖视图。图11是概略性表示图1所示的绝对编码器的功能构成的框图。图12是图9所示的绝对编码器中的变形例的第一副轴齿轮的剖视图。
具体实施方式
11.本发明人们发现：在绝对编码器中，能通过获取随着主轴的旋转而减速旋转的旋转体的旋转角度来确定主轴经多次旋转(以下，也称为多次旋转)的旋转量(以下，也称为主轴的旋转量)。即，能通过将旋转体的旋转角度乘以减速比来确定主轴的旋转量。在此，能确定的主轴的旋转量的范围与减速比成比例地增加。例如，若减速比为50，则能确定主轴的每旋转50圈的旋转量。
12.另一方面，所需的旋转体的分辨率与减速比成比例地变小。例如，若减速比为100，则在主轴每旋转1圈时旋转体所需的分辨率为360
°
/100＝3.6
°
，要求
±
1.8
°
的检测精度。另一方面，在减速比为50的情况下，主轴每旋转1圈、旋转体所需的分辨率为360
°
/50＝7.2
°
，要求
±
3.6
°
的检测精度。
13.以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下所说明的实施方式、变形例中，对相同或等同的构成要素、构件标注相同的附图标记，适当省略重复的说明。此外，为了便于理解而适当放大、缩小地示出各附图中的构件的尺寸。此外，在各附图中，对于在实施方式进行说明方面不重要的构件的一部分省略表示。此外，在附图中，以省略齿部形状的方式表示齿轮。此外，虽然包括第一、第二等序数的术语用于说明各种各样的构成要素，但该术语仅以使一个构成要素区别于其他构成要素的目的而被使用，构成要素不受该术语限定。需要说明的是，本发明不受本实施方式限定。
14.图1是概略性表示本发明的实施方式的绝对编码器2的构成的立体图。图2是以去除屏蔽板7的状态概略性表示绝对编码器2的构成的立体图。在图2中，以透过绝对编码器2的壳体4和角度传感器支承基板5的方式示出。图3是以去除壳体4的状态概略性表示绝对编码器2的构成的立体图。在图3中，以透过绝对编码器2的角度传感器支承基板5的方式示出。图4是以去除角度传感器支承基板5的状态概略性表示绝对编码器2的构成的俯视图。图5是从下侧观察角度传感器支承基板5的图。图6是绝对编码器2的a-a剖视图。图7是绝对编码器2的b-b剖视图。图8是绝对编码器2的c-c剖视图。图9是绝对编码器2的d-d剖视图。
15.如图1至图9所示，本发明的实施方式的绝对编码器2具备第一蜗杆部11、第一蜗轮
部21、第二蜗杆部22、第二蜗轮部41、支承轴42、磁铁mq、角度传感器sq、第一轴承43以及第二轴承44。第一蜗杆部11作为第一驱动齿轮，随着主轴1a的旋转而旋转。第一蜗轮部21作为第一从动齿轮，其中心轴与第一蜗杆部11的中心轴正交，第一蜗轮部21与第一蜗杆部11啮合。第二蜗杆部22作为第二驱动齿轮，与第一蜗轮部21同轴地设置，随着第一蜗轮部21的旋转而旋转。第二蜗轮部41作为第二从动齿轮，其中心轴与第一蜗轮部21的中心轴正交，第二蜗轮部41与第二蜗杆部22啮合。支承轴42将第二蜗轮部41支承为可旋转。磁铁mq作为永久磁铁，在第二蜗轮部41中设于支承轴42的轴线a上。角度传感器sq作为设于能检测磁铁mq的磁通的变化的范围即磁铁mq的附近，例如轴线a上或其附近的角度传感器，检测与从磁铁mq产生的磁通的变化对应的第二蜗轮部41的旋转角度。就第一轴承43而言，外圈432通过压入而固定于第二蜗轮部41，内圈431通过压入而固定于支承轴42。就第二轴承44而言，内圈441通过压入而固定于支承轴42。以下，对绝对编码器2的结构具体进行说明。
16.在本实施方式中，为了方便说明，基于xyz正交坐标系对绝对编码器2进行说明。x轴方向与水平的左右方向对应，y轴方向与水平的前后方向对应，z轴方向与铅垂的上下方向对应。y轴方向和z轴方向分别与x轴方向正交。在本说明中，也将x轴方向称为左侧或右侧、将y轴方向称为前侧或后侧、将z轴方向称为上侧或下侧。在图1、图2所示的绝对编码器2的姿势下，x轴方向上的左侧为左侧，x轴方向上的右侧为右侧。此外，在图1、图2所示的绝对编码器2的姿势下，y轴方向上的跟前侧为前侧，y轴方向上的进深侧为后侧。此外，在图1、图2所示的绝对编码器2的姿势下，z轴方向上的上侧为上侧，z轴方向上的下侧为下侧。将在z轴方向上从上侧观察的状态称为俯视、将在y轴方向上从前侧观察的状态称为主视、将在x轴方向上从左侧观察的状态称为侧视。这样的方向的表记并非限制绝对编码器2的使用姿势，绝对编码器2能以任意姿势来使用。
17.如图1、图2所示，如前文所述，绝对编码器2是确定并输出马达1的主轴1a经多次旋转的旋转量的绝对式的编码器。在本发明的实施方式中，绝对编码器2设于马达1的z轴方向的上侧的端部。在本发明的实施方式中，绝对编码器2在俯视下具有大致矩形状，在主视和侧视下具有在作为主轴1a的延伸方向的上下方向上薄的横长的矩形状。就是说，绝对编码器2具有在水平方向上比上下方向长的扁平的长方体形状。
18.绝对编码器2具备容纳内部结构的中空方筒状的壳体4。壳体4包括至少将马达1的主轴1a的一部分、主轴齿轮10、第一中间齿轮20、第二中间齿轮30、第一副轴齿轮40以及第二副轴齿轮50等包围的多个(例如四个)的外壁部4a，上侧的端部开盖。壳体4中，在开盖了的四个外壁部4a的上侧的端部固定有作为矩形的板状构件的、作为磁通屏蔽构件的屏蔽板7，该屏蔽板7由基板安装螺钉8a固定于壳体4和齿轮基座部3。
19.屏蔽板7是在轴线方向(z轴方向)上设于角度传感器sp、sq、sr与绝对编码器2的外部之间的板状构件。屏蔽板7为了防止设于壳体4的内部的角度传感器sp、sq、sr由在绝对编码器2的外部产生的磁通导致的磁干扰，由磁性体形成。
20.作为一个例子，马达1可以是步进马达或dc无刷马达。作为一个例子，马达1可以是被应用为通过波动齿轮装置等减速机构来驱动工业用等的机器人的驱动源的马达。马达1的主轴1a的上下方向的两侧从马达的壳体突出。绝对编码器2将马达1的主轴1a的旋转量作为数字信号输出。
21.马达1的形状在俯视下具有大致矩形状，在上下方向上也具有大致矩形状。就是
说，马达1具有大致立方体形状。在俯视下构成马达1的外形的四个外壁部的每一个的长度例如为25mm，即马达1的外形在俯视下为25mm四边形。此外，设于马达1的绝对编码器2例如与马达1的外形形状相配合而为25mm四边形。
22.在图1、图2中，角度传感器支承基板5以与壳体4和屏蔽板7共同覆盖绝对编码器2的内部的方式设置。
23.如图5所示，角度传感器支承基板5在俯视下具有大致矩形状，是在上下方向上薄的板状的印刷电路板。此外，连接器6与角度传感器支承基板5连接，是用于连接绝对编码器2与外部装置(未图示)的构件。
24.如图2、图3、图4所示，绝对编码器2包括：主轴齿轮10，具有第一蜗杆部11(第一驱动齿轮)；以及第一中间齿轮20，具有第一蜗轮部21(第一从动齿轮)、第二蜗杆部22(第二驱动齿轮)以及第三蜗杆部28(第三驱动齿轮)。此外，绝对编码器2包括：第二中间齿轮30，具有第三蜗轮部31(第三从动齿轮)和第一平齿轮部32(第四驱动齿轮)；第一副轴齿轮40，具有第二蜗轮部41(第二从动齿轮)和支承轴42(参照图9)；以及第二副轴齿轮50，具有第二平齿轮部51(第三从动齿轮)。此外，绝对编码器2包括磁铁mp、与磁铁mp对应的角度传感器sp、磁铁mq、与磁铁mq对应的角度传感器sq、磁铁mr、与磁铁mr对应的角度传感器sr以及微型计算机121。
25.如图4、图6所示，马达1的主轴1a是马达1的输出轴，并且是向绝对编码器2传递旋转力的输入轴。主轴齿轮10固定于马达1的主轴1a，与主轴1a一体地由马达1的轴承构件支承为可旋转。第一蜗杆部11以随着马达1的主轴1a的旋转而旋转的方式设于主轴齿轮10的外周。在主轴齿轮10中，第一蜗杆部11被设置为其中心轴与主轴1a的中心轴一致或大致一致。主轴齿轮10可以由树脂材料、金属材料等各种材料形成。主轴齿轮10例如由聚缩醛(polyacetal)树脂形成。
26.如图3、图4所示，第一中间齿轮20是将主轴齿轮10的旋转传向第一副轴齿轮40和第二中间齿轮30的齿轮部。第一中间齿轮20由轴23枢轴支承于与基部3b大致平行地延伸的旋转轴线的周围。第一中间齿轮20是沿其旋转轴线的方向延伸的大致圆筒形状的构件。第一中间齿轮20包括第一蜗轮部21、第二蜗杆部22以及第三蜗杆部28，在内部形成有贯通孔，在该贯通孔插通有轴23。通过将该轴23插通到设于齿轮基座部3的基部3b的第一中间齿轮枢轴支承部3g来对第一中间齿轮20进行枢轴支承。第一蜗轮部21、第二蜗杆部22以及第三蜗杆部28以这样的顺序配置于彼此远离的位置。第一中间齿轮20可以由树脂材料、金属材料等各种材料形成。第一中间齿轮20由聚缩醛树脂形成。
27.如图4、图7所示，第一蜗轮部21设于第一中间齿轮20的外周。第一蜗轮部21被设置为与第一蜗杆部11啮合，随着第一蜗杆部11的旋转而旋转。第一蜗轮部21与第一蜗杆部11的轴交角被设定为90
°
或大致90
°
。
28.对第一蜗轮部21的外径没有特别的限制，但在图示的例子中，第一蜗轮部21的外径被设定为比第一蜗杆部11的外径小，第一蜗轮部21的外径较小。由此，在绝对编码器2中，谋求了上下方向的尺寸的小型化。
29.第二蜗杆部22设于第一中间齿轮20的外周。第二蜗杆部22随着第一蜗轮部21的旋转而旋转。第二蜗杆部22与第一副轴齿轮40的第二蜗轮部41啮合来使第一副轴齿轮40旋转。在第一中间齿轮20中，第二蜗杆部22被设置为其中心轴与第一蜗轮部21的中心轴一致
或大致一致。
30.如图4、图8所示，第三蜗杆部28设于第一中间齿轮20的外周。第三蜗杆部28随着第一蜗轮部21的旋转而旋转。第三蜗杆部28与第二中间齿轮30的第三蜗轮部31啮合来使第二中间齿轮30旋转。在第一中间齿轮20中，第三蜗杆部28被设置为其中心轴与第一蜗轮部21的中心轴一致或大致一致。
31.如图4、图9所示，第一副轴齿轮40随着主轴1a的旋转而被减速，与磁铁mq一体地旋转。第一副轴齿轮40包括第二蜗轮部41、支承轴42、第一轴承43、第二轴承44以及第一间隔件45。在第一副轴齿轮40中，第二蜗轮部41由支承轴42进行枢轴支承。
32.图10是绝对编码器2中的第一副轴齿轮40的剖视图。
33.如图10所示，第二蜗轮部41为在俯视下为大致圆形的构件。第二蜗轮部41可以由树脂材料、金属材料等各种材料形成。第二蜗轮部41例如由聚缩醛树脂形成。第二蜗轮部41具备轴承容纳部411、磁铁保持部412以及台阶部413。
34.第二蜗轮部41设于第一副轴齿轮40的外周，被设置为与第二蜗杆部22啮合，随着第二蜗杆部22的旋转而旋转。第二蜗轮部41与第二蜗杆部22的轴交角被设定为90
°
或大致90
°
。第二蜗轮部41的旋转轴线被设置为与第一蜗杆部11的旋转轴线平行或大致平行。
35.轴承容纳部411为设于以第二蜗轮部41的轴线a为中心的位置的圆筒状的空腔部分。轴承容纳部411中，轴线a方向的一侧、具体而言在图9、图10中的z轴方向下侧开放。轴承容纳部411的内周部4111的径向(与轴线a垂直的方向、x轴方向、y轴方向)的尺寸是能供第一轴承43和第二轴承44的外圈432、442压入嵌合那样的尺寸。轴承容纳部411的轴线a方向(z轴方向)的尺寸是能在轴线a方向上容纳第一轴承43的外圈432和第二轴承44的外圈442那样的尺寸。此外，轴承容纳部411中，在轴线a方向另一侧、图9、图10中的z轴方向上侧设有台阶部413，该台阶部413为与x轴和y轴平行的以轴线a为中心的环状的面。需要说明的是，第一副轴齿轮40的第二蜗轮部41例如在磁铁mq的直径与第一轴承43和第二轴承44的直径相同的情况下，也可以不具备台阶部413。
36.磁铁保持部412为与轴承容纳部411同样地设于以第二蜗轮部41的轴线a为中心的位置的环状的空腔部分。磁铁保持部412形成为能容纳磁铁mq。磁铁保持部412设于比台阶部413靠轴线a方向另一侧、在图9、图10中的z轴方向上侧。磁铁保持部412将磁铁mq保持于上述的空腔部分。
37.支承轴42通过第一轴承43和第二轴承44而将第二蜗轮部41支承为可旋转。支承轴42从齿轮基座部3的基部3b大致垂直地突出。
38.第一轴承43具有内圈431、外圈432以及滚动体433。内圈431为具有能装接于支承轴42的外周部421的内周部4311的环状的构件。外圈432设于内圈431的外周侧。外圈432为与内圈431同轴且比内圈431大径的环状的构件。滚动体433为在内圈431与外圈432之间配置有多个球状的构件。第一轴承43中，内圈431被压入到支承轴42的外周部421。第一轴承43中，外圈432的圆筒部4322被压入到第二蜗轮部41的轴承容纳部411的内周部4111。第一轴承43中，外圈432的轴线a方向(z轴方向)上侧的圆盘部4321与第一间隔件45抵接。如此，第一轴承43在轴线a方向和径向上高精度地固定于第二蜗轮部41和支承轴42。
39.第二轴承44具有内圈441、外圈442以及滚动体443。内圈441为具有能装接于支承轴42的外周部421的内周部4411的环状的构件。外圈442设于内圈441的外周侧。外圈442为
与内圈441同轴且比内圈441大径的环状的构件。滚动体443为在内圈441与外圈442之间配置有多个球状的构件。第二轴承44中，内圈441被压入到支承轴42的外周部421。第二轴承44中，外圈442的轴线a方向(z轴方向)上侧的圆盘部4421与第一轴承43的外圈432的下侧的圆盘部4321抵接。此外，第二轴承44中，外圈442的圆筒部4422被压入到第二蜗轮部41的轴承容纳部411的内周部4111。
40.第一间隔件45为以轴线a为中心的、具有环状的圆盘部451和圆筒状的圆筒部452的圆盘状的构件。第一间隔件45在径向上嵌合于轴承容纳部411的内周部4111。第一间隔件45中，在轴线a方向上的一侧(z轴方向下侧)与第一轴承43的外圈432的圆盘部4321抵接。此外，第一间隔件45中，在轴线a方向上的另一侧(z轴方向上侧)通过磁铁mq与第二蜗轮部41的磁铁保持部412抵接。
41.通过以如上的方式构成，在绝对编码器2中，第一副轴齿轮40所具有的多个轴承(第一轴承43和第二轴承44)被压入到轴承容纳部411来进行固定，由此，将第一副轴齿轮40在轴线a方向和径向上高精度地固定于支承轴42。
42.磁铁mq为在第二蜗轮部41的顶端侧(z轴方向上侧)设于支承轴42的轴线a上的永久磁铁。磁铁mq在径向上嵌合于轴承容纳部411的内周部4111。磁铁mq通过碰到第一间隔件45而在轴承容纳部411的轴线a方向上固定于上侧。角度传感器sq与磁铁mq同样地设于轴线a上。角度传感器sq检测从磁铁mq产生的磁通的变化。
43.在图4、图8中，第二中间齿轮30为随着主轴1a的旋转而旋转并将主轴1a的旋转减速地传向第二副轴齿轮50的圆盘状的齿轮部。第二中间齿轮30设于第二蜗杆部22与设于第二副轴齿轮50的第二平齿轮部51之间。第二平齿轮部51与第一平齿轮部32啮合。第二中间齿轮30具有：第三蜗轮部31，与第一中间齿轮20的第三蜗杆部28啮合；以及第一平齿轮部32，驱动第二平齿轮部51。第二中间齿轮30例如由聚缩醛树脂形成。第二中间齿轮30为在俯视下为大致圆形的构件。第二中间齿轮30被枢轴支承于齿轮基座部3的基部3b。
44.通过具备第二中间齿轮30，与之相应地，能将后述的第二副轴齿轮50配置于远离第三蜗杆部28的位置。因此，能使磁铁mp、mq之间的距离变长，从而减少相互的漏磁通的影响。此外，通过具备第二中间齿轮30，与之相应地，可设定减速比的范围扩大，设计的自由度提高。
45.第三蜗轮部31设于第二中间齿轮30的外周，被设置为与第三蜗杆部28啮合，随着第三蜗杆部28的旋转而旋转。第一平齿轮部32设于第二中间齿轮30的外周，被设置为其中心轴与第三蜗轮部31的中心轴一致或大致一致。第一平齿轮部32被设置为与第二平齿轮部51啮合，随第三蜗轮部31的旋转而旋转。第三蜗轮部31和第一平齿轮部32的旋转轴线被设置为与第一蜗杆部11的旋转轴线平行或大致平行。
46.在图8中，第二副轴齿轮50为随着主轴1a的旋转而旋转并将主轴1a的旋转减速地传向磁铁mr的、在俯视下为圆形的齿轮部。第二副轴齿轮50被枢轴支承于从齿轮基座部3的基部3b起大致垂直地伸长的旋转轴线周围。第二副轴齿轮50包括第二平齿轮部51和保持磁铁mr的磁铁保持部。
47.第二平齿轮部51设于第二副轴齿轮50的外周，被设置为其中心轴与第一平齿轮部32的中心轴一致或大致一致。第二平齿轮部51被设置为与第一平齿轮部32啮合，随着第三蜗轮部31的旋转而旋转。第二平齿轮部51的旋转轴线被设置为与第一平齿轮部32的旋转轴
线平行或大致平行。第二副轴齿轮50可以由树脂材料、金属材料等各种材料形成。第二副轴齿轮50由聚缩醛树脂形成。
48.在此，将为了第一蜗轮部21与第一蜗杆部11啮合、第一蜗轮部21朝向第一蜗杆部11的方向设为第一啮合方向p1(图4的箭头p1方向)。同样，将为了第二蜗杆部22与第二蜗轮部41啮合、第二蜗杆部22朝向第二蜗轮部41的方向设为第二啮合方向p2(图4的箭头p2方向)。而且，将为了第三蜗杆部28与第三蜗轮部31啮合、第三蜗杆部28朝向第三蜗轮部31的方向设为第三啮合方向p3(图4的箭头p3方向)。在本实施方式中，第一啮合方向p1、第二啮合方向p2以及第三啮合方向p3均为沿水平面(xy平面)的方向。
49.磁铁mp在主轴齿轮10的上表面固定为双方的中心轴一致或大致一致。磁铁mp通过保持架部16支承于设于主轴齿轮10的中心轴的磁铁支承部17。保持架部16由铝合金等非磁性体形成。保持架部16的内周面与磁铁mp的外径、外周面的形状对应地形成为例如环状，以使保持架部16的内周面与磁铁mp的径向上的外周面相接来保持该外周面。此外，磁铁支承部17的内周面与保持架部16的外径、外周面的形状对应地形成为例如环状，以使磁铁支承部17的内周面与保持架部16的外周面相接。磁铁mp具有在与主轴齿轮10的旋转轴线垂直的方向上排列的两极磁极。角度传感器sp为了感测主轴齿轮10的旋转角度，以其下表面隔着间隙与磁铁mp的上表面在上下方向上对置的方式设于角度传感器支承基板5的下表面5a。
50.作为一个例子，角度传感器sp固定于角度传感器支承基板5，该角度传感器支承基板5由配设于绝对编码器2的后述的齿轮基座部3的基板支柱110支承。角度传感器sp感测磁铁mp的磁极，向微型计算机121输出感测信息。微型计算机121基于被输入的与磁极有关的感测信息来确定磁铁mp的旋转角度，由此，确定主轴齿轮10的旋转角度、即主轴1a的旋转角度。主轴1a的旋转角度的分辨率与角度传感器sp的分辨率对应。如后所述，微型计算机121基于确定出的第一副轴齿轮40的旋转角度和确定出的主轴1a的旋转角度来确定主轴1a的旋转量并将其输出。作为一个例子，也可以设为：微型计算机121将马达1的主轴1a的旋转量作为数字信号输出。
51.角度传感器sq感测第二蜗轮部41的旋转角度、即第一副轴齿轮40的旋转角度。磁铁mq在第一副轴齿轮40的上表面固定为双方的中心轴一致或大致一致。磁铁mq具有在与第一副轴齿轮40的旋转轴线垂直的方向上排列的两极磁极。如图3所示，角度传感器sq为了感测第一副轴齿轮40的旋转角度而被设置为其下表面隔着间隙与磁铁mq的上表面在上下方向对置。
52.作为一个例子，角度传感器sq在与固定角度传感器sp的面同一面上固定于角度传感器支承基板5，在该角度传感器支承基板5固定有角度传感器sp。角度传感器sq感测磁铁mq的磁极，向微型计算机121输出感测信息。微型计算机121基于被输入的与磁极有关的感测信息来确定磁铁mq的旋转角度、即第一副轴齿轮40的旋转角度。
53.角度传感器sr感测第二平齿轮部51的旋转角度、即第二副轴齿轮50的旋转角度。磁铁mr在第二副轴齿轮50的上表面固定为双方的中心轴一致或大致一致。磁铁mr具有在与第二副轴齿轮50的旋转轴线垂直的方向上排列的两极磁极。如图3所示，角度传感器sr为了感测第二副轴齿轮50的旋转角度而被设置为其下表面隔着间隙与磁铁mr的上表面在上下方向上对置。
54.作为一个例子，角度传感器sr固定于角度传感器支承基板5，该角度传感器支承基
板5由配设于绝对编码器2的后述的齿轮基座部3的基板支柱110支承。角度传感器sr感测磁铁mr的磁极，向微型计算机121输出感测信息。微型计算机121基于被输入的与磁极有关的感测信息来确定磁铁mr的旋转角度、即第二副轴齿轮50的旋转角度。
55.也可以在各磁传感器中使用分辨率较高的磁式角度传感器。磁式角度传感器在各旋转体的轴向上，与包括各永久磁铁的磁极的端面隔着一定的间隙对置配置，基于这些磁极的旋转来确定对置的旋转体的旋转角并输出数字信号。作为一个例子，磁式角度传感器包括感测磁极的感测元件和基于该感测元件的输出而输出数字信号的运算电路。感测元件例如可以包括多个(例如四个)霍尔元件、gmr(giant magneto resistive：巨磁阻)元件等磁场感测元件。
56.也可以设为：运算电路例如将多个感测元件的输出的差、比作为关键字，使用查找表，通过表处理来确定旋转角。该感测元件和该运算电路可以集成于一个ic芯片上。该ic芯片可以嵌入到薄型的具有长方体形状的外形的树脂中。各磁传感器通过未图示的布线构件，向微型计算机121输出与感测到的各旋转体的旋转角对应的作为数字信号的角度信号。例如，各磁传感器将各旋转体的旋转角作为多个比特(例如7比特)的数字信号输出。
57.图11是概略性表示绝对编码器的功能构成的框图。如图11所示，微型计算机121通过焊接、粘接等方法固定于角度传感器支承基板5的齿轮基座部3的基部3b侧的面。微型计算机121由cpu构成，获取分别从角度传感器sp、sq、sr输出的表示旋转角度的数字信号，运算主轴齿轮10的旋转量。图11所示的微型计算机121的各模块为表现由作为微型计算机121的cpu执行程序而实现的功能(function：功能)的构成。就微型计算机121的各模块而言，在硬件上，能通过以计算机的cpu(central processing unit：中央处理器)、ram(random access memory：随机存取存储器)为代表的元件、机械装置来实现，在软件上，通过计算机程序等来实现，但在此描绘了通过它们的协作而实现的功能模块。因此，接触到本说明书的本领域技术人员应该会理解，这些功能模块可以通过硬件、软件的组合来以各种各样的形式实现。
58.微型计算机121具备旋转角获取部121p、旋转角获取部121q、旋转角获取部121r、表处理部121b、旋转量确定部121c以及输出部121e。旋转角获取部121p基于从角度传感器sp输出的信号来获取作为表示主轴齿轮10、即主轴1a的旋转角度的角度信息的旋转角度ap。旋转角获取部121q基于从角度传感器sq输出的信号，获取作为表示第一副轴齿轮40的旋转角度的角度信息的旋转角度aq。旋转角获取部121r获取由角度传感器sr感测到的作为表示第二副轴齿轮50的旋转角度的角度信息的旋转角度ar。
59.表处理部121b参照储存有旋转角度ap、与旋转角度ap对应的主轴齿轮10的转数的第一对应关系表，确定与获取到的旋转角度ap对应的主轴齿轮10的转数。此外，表处理部121b参照储存有旋转角度ar、与旋转角度ar对应的主轴齿轮10的转数的第二对应关系表，确定与获取到的旋转角度ar对应的主轴齿轮10的转数。
60.旋转量确定部121c根据由表处理部121b确定出的主轴齿轮10的转数和获取到的旋转角度aq，来确定主轴齿轮10经多次旋转的第一旋转量。输出部121e将通过旋转量确定部121c确定出的主轴齿轮10经多次旋转的旋转量转换为表示该旋转量的信息并进行输出。
61.需要说明的是，表处理部121b、旋转量确定部121c以及输出部121e也作为进行后述的第一蜗杆部11的角度位置信息向外部控制装置(控制器)的输出的角度位置信息输出
部发挥功能。此外，表处理部121b、旋转量确定部121c以及输出部121e也进行同样后述的用于校正第一蜗杆部11的角度位置信息的角度误差信息向外部控制装置的输出。
62.如此构成的绝对编码器2能根据基于角度传感器sq、sr的感测信息而确定出的第一副轴齿轮40和第二副轴齿轮50的旋转角度来确定主轴1a的转数，并且基于角度传感器sp的感测信息来确定主轴1a的旋转角度。并且，微型计算机121基于确定出的主轴1a的转数和主轴1a的旋转角度来确定主轴1a经多次旋转的旋转量。
63.设于主轴1a的主轴齿轮10的第一蜗杆部11的条数例如为1，第一蜗轮部21的齿数例如为20。就是说，第一蜗杆部11和第一蜗轮部21构成减速比为20/1＝20的第一变速机构(参照图4)。当第一蜗杆部11旋转20圈时，第一蜗轮部21旋转1圈。第一蜗轮部21和第二蜗杆部22设置为同轴，构成第一中间齿轮20，一体地旋转，因此，当第一蜗杆部11旋转20圈时、即主轴1a和主轴齿轮10旋转20圈时，第一中间齿轮20旋转1圈，第二蜗杆部22旋转1圈。
64.第二蜗杆部22的条数例如为5，第二蜗轮部41的齿数例如为25。就是说，第二蜗杆部22和第二蜗轮部41构成减速比为25/5＝5的第二变速机构(参照图4)。当第二蜗杆部22旋转5圈时，第二蜗轮部41旋转1圈。形成有第二蜗轮部41的第一副轴齿轮40如后所述那样地与磁铁保持架35和磁铁mq一体地旋转，因此，当构成第一中间齿轮20的第二蜗杆部22旋转5圈时，磁铁mq旋转1圈。综上，当主轴1a旋转100圈时，第一中间齿轮20旋转5圈，第一副轴齿轮40和磁铁mq旋转1圈。就是说，能根据角度传感器sq的与第一副轴齿轮40的旋转角度有关的感测信息来确定主轴1a旋转50圈的量的转数。
65.第三蜗杆部28的条数例如为1，第三蜗轮部31的齿数例如为30。就是说，第三蜗杆部28和第三蜗轮部31构成减速比为30/1＝30的第三变速机构(参照图4)。当第三蜗杆部28旋转30圈时，第三蜗轮部31旋转1圈。在形成有第三蜗轮部31的第二中间齿轮30中设有第一平齿轮部32，该第一平齿轮部32具有与第三蜗轮部31的中心轴一致或大致一致的中心轴。因此，当第三蜗轮部31旋转时，第一平齿轮部32也旋转。第一平齿轮部32与设于第二副轴齿轮50的第二平齿轮部51啮合，因此，当第二中间齿轮30旋转时，第二副轴齿轮50也旋转。
66.第二平齿轮部51的齿数例如为40，第一平齿轮部32的齿数例如为24。就是说，第一平齿轮部32和第二平齿轮部51构成减速比为40/24＝5/3的第四变速机构(参照图4)。当第一平齿轮部32旋转5圈时，第二平齿轮部51旋转3圈。形成有第二平齿轮部51的第二副轴齿轮50如后所述那样地与磁铁mr一体地旋转，因此，当构成第一中间齿轮20的第三蜗杆部28旋转5圈时，磁铁mr旋转1圈。综上，当主轴1a旋转1000圈时，第一中间齿轮20旋转50圈，第二中间齿轮30旋转5/3圈，第二副轴齿轮50和磁铁mr旋转1圈。就是说，能根据角度传感器sr的与第二副轴齿轮50的旋转角度有关的感测信息来确定主轴1a旋转1000圈的量的转数。
67.[绝对编码器的作用]以下，对绝对编码器2的作用进行说明。
[0068]
如上所述(参照图1～图11)，绝对编码器2的第一副轴齿轮40包括作为第二从动齿轮的第二蜗轮部41、支承轴42、第一轴承43、第二轴承44以及第一间隔件45。就第一轴承43和第二轴承44而言，外圈432、442被压入到轴承容纳部411，该轴承容纳部411为形成于以第二蜗轮部41的轴线a为中心的位置的圆筒状的空腔部分。此外，就第一轴承43和第二轴承44而言，内圈431、441被压入到支承轴42。
[0069]
通过以如上的方式构成，绝对编码器2中，第一副轴齿轮40的固定于支承轴42的多
个轴承、即第一轴承43的外圈432和第二轴承44的外圈442固定于轴承容纳部411的内周部4111。因此，根据绝对编码器2，能抑制第一轴承43的外圈432和第二轴承44的外圈442相对于支承轴42倾斜。就是说，根据绝对编码器2，能抑制第一轴承43和第二轴承44在轴承容纳部411内部的动作，抑制根据第二蜗轮部41的旋转而产生的第一轴承43和第二轴承44的外圈432、442的振动。因此，根据绝对编码器2，能抑制旋转角度的检测的误差。
[0070]
此外，绝对编码器2中，第一间隔件45容纳于轴承容纳部411。第一间隔件45中，轴线a方向上侧的圆盘部451与保持于磁铁保持部412的磁铁mq抵接。此外，第一间隔件45从轴线a方向与第一轴承43的外圈432的圆盘部4321抵接。由于具备第一间隔件45，因此，绝对编码器2中，第一轴承43的外圈432在轴线a方向上侧抵接(碰到)第一间隔件45，因此，能抑制外圈432相对于支承轴42(轴线a)的倾斜。此外，绝对编码器2中，第二轴承44的外圈442的圆盘部4421与抵接于第一间隔件45的第一轴承43的外圈432的圆盘部4321在轴线a方向上抵接，由此，能抑制外圈442相对于支承轴42(轴线a)的倾斜。
[0071]
就是说，绝对编码器2中，多个轴承(第一轴承43和第二轴承44)以压入到轴承容纳部411的方式嵌合并固定，由此，将第一副轴齿轮40在轴线a方向和径向上高精度地支承于支承轴42。
[0072]
因此，根据绝对编码器2，能抑制第一轴承43和第二轴承44在轴承容纳部411内部的动作，抑制根据第二蜗轮部41的旋转而产生的第一轴承43和第二轴承44的外圈432、442的振动。因此，根据绝对编码器2，能抑制旋转角度的检测的误差。
[0073]
根据以上所说明的绝对编码器2，能改善副轴的旋转角度的检测精度。
[0074]
[第一副轴齿轮的变形例]接着，对以上进行了说明的绝对编码器2中的、第一副轴齿轮40的变形例进行说明。
[0075]
图12是绝对编码器2中的变形例的第一副轴齿轮40b的放大剖视图。
[0076]
如图12所示，变形例的第一副轴齿轮40b中，作为设于以第二蜗轮部41的轴线a为中心的位置的圆筒状的空腔部分的轴承容纳部411b的形状与前文说明的轴承容纳部411不同。此外，第一副轴齿轮40b中，在第一轴承43与第二轴承44之间设有第二间隔件46的点与前文说明的第一副轴齿轮40不同。以下，对绝对编码器2中的变形例的第一副轴齿轮40b的构造具体进行说明。
[0077]
轴承容纳部411b中，径向(x轴方向、y轴方向)的尺寸比内周部4111b、即比第一轴承43和第二轴承44的外圈432、442扩径的扩径部4112设于z轴方向下侧的开放端附近。由于设有扩径部4112，因此，第二轴承44的外圈442的圆筒部4422未压入到第二蜗轮部41b的轴承容纳部411b。
[0078]
第二间隔件46如上所述那样，在轴线a方向上设于第一轴承43与第二轴承44之间。第二间隔件46从轴线a方向与第一轴承43的外圈432的下侧的圆盘部4321和第二轴承44的外圈442的上侧的圆盘部4421抵接。理想的是，第二间隔件46像橡胶片或者o形环那样，为由弹性体形成的环状的构件。
[0079]
通过以如上的方式构成，具备第一副轴齿轮40b的绝对编码器2中，第一轴承43的外圈432固定于轴承容纳部411b的内周部4111b。因此，根据绝对编码器2，能与具备上述的第一副轴齿轮40的绝对编码器2同样地抑制第一轴承43的外圈432倾斜。
[0080]
此外，就具备第一副轴齿轮40b的绝对编码器2而言，在轴承容纳部411b中，第二间隔件46容纳于第一轴承43与第二轴承44之间。第二间隔件46从轴线a方向与第一轴承43的外圈432的下侧的圆盘部4321和第二轴承44的外圈442的上侧的圆盘部4421抵接，对圆盘部4321、4421发挥弹力。由于具备第二间隔件46，因此，绝对编码器2中，第二轴承44的外圈442能从轴线a方向上侧受到预压，因此，能抑制外圈442的倾斜。
[0081]
就是说，根据具备第一副轴齿轮40b的绝对编码器2，能抑制第一轴承43和第二轴承44在轴承容纳部411内部的动作，抑制根据第二蜗轮部41的旋转而产生的第一轴承43和第二轴承44的外圈432、442的振动。因此，根据绝对编码器2，能抑制旋转角度的检测的误差。
[0082]
根据具备以上所说明的变形例的第一副轴齿轮40b的绝对编码器2，能与具备前文说明的第一副轴齿轮40的绝对编码器2同样地改善副轴的旋转角度的检测精度。
[0083]
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明包括本发明的概念和权利要求书所包括的所有方案，而不受上述本发明的实施方式的绝对编码器2限定。此外，为了实现上述的问题和效果的至少一部分，既可以适当将各构成选择性地组合，也可以与公知的技术组合。例如，上述实施方式中的、各构成要素的形状、材料、配置、尺寸等可以根据本发明的具体的使用方案适当进行变更。
[0084]
例如，也可以是，在绝对编码器2中，将以上所说明的第一副轴齿轮40、40b的构成与第二副轴齿轮50组合，抑制第二副轴齿轮50的振动从而改善副轴的旋转角度的检测精度。
[0085]
例如，在绝对编码器2中，以上所说明的第一副轴齿轮40、40b所具备的轴承不限定于第一轴承43和第二轴承44的两个，也可以为三个以上的多个。在该情况下，就外圈被压入的轴承而言，只要至少一个轴承的外圈压入到第一副轴齿轮40、40b即可。
[0086]
例如，在绝对编码器2中，就第一副轴齿轮40、40b所具备的第一间隔件45的形状而言，只要第一间隔件45与第一轴承43的外圈432抵接即可。换言之，第一间隔件45的形状只要是内圈431和支承轴42不会与磁铁mq、第一间隔件45接触的构成即可。因此，第一间隔件45的形状不限定于上述的环状，例如也可以是，形成为圆盘状并在一部分具有凹部。附图标记说明
[0087]
1：马达；1a：主轴；1b：压入部；2：绝对编码器；3：齿轮基座部；4：壳体；4a：外壁部；5：角度传感器支承基板；5a：下表面；6：连接器；7：屏蔽板；8a：基板安装螺钉；
10：主轴齿轮；11：第一蜗杆部；16：保持架部；17：磁铁支承部；20：第一中间齿轮；21：第一蜗轮部；22：第二蜗杆部；23：轴；28：第三蜗杆部；30：第二中间齿轮；31：第三蜗轮部；32：第一平齿轮部；35：磁铁保持架；40、40b：第一副轴齿轮；41、41b：第二蜗轮部；42：支承轴；43：第一轴承；44：第二轴承；45：第一间隔件；46：第二间隔件；50：第二副轴齿轮；51：第二平齿轮部；121：微型计算机；121b：表处理部；121c：旋转量确定部；121e：输出部；121p：旋转角获取部；121q：旋转角获取部；121r：旋转角获取部；411、411b：轴承容纳部；412：磁铁保持部；413：台阶部；421：外周部；431：内圈；432：外圈；433：滚动体；441：内圈；442：外圈；443：滚动体；
451：圆盘部；452：圆筒部；4111、4311、4411、4111b：内周部；4112：扩径部；4321、4421：圆盘部；4322、4422：圆筒部mp、mq、mr：磁铁；sp、sq、sr：角度传感器。
技术特征：1.一种绝对编码器，所述绝对编码器具备：第一驱动齿轮，随着主轴的旋转而旋转；第一从动齿轮，该第一从动齿轮的中心轴与所述第一驱动齿轮的中心轴正交，所述第一从动齿轮与所述第一驱动齿轮啮合；第二驱动齿轮，与所述第一从动齿轮同轴地设置，随着所述第一从动齿轮的旋转而旋转；第二从动齿轮，该第二从动齿轮的中心轴与所述第一从动齿轮的中心轴正交，所述第二从动齿轮与所述第二驱动齿轮啮合；支承轴，将所述第二从动齿轮支承为可旋转；磁铁，与所述支承轴一体地旋转；角度传感器，设于所述磁铁的附近，检测从所述磁铁产生的磁通的变化；第一轴承，该第一轴承的外圈固定于所述第二从动齿轮，该第一轴承的内圈固定于所述支承轴；以及第二轴承，该第二轴承的内圈固定于所述支承轴。2.根据权利要求1所述的绝对编码器，其中，所述第二从动齿轮在以轴线为中心的位置具有圆筒状的作为空腔部分的轴承容纳部，所述第一轴承的外圈固定于所述轴承容纳部。3.根据权利要求2所述的绝对编码器，所述绝对编码器具备：第一间隔件，容纳于所述轴承容纳部，从轴线方向与所述第一轴承的外圈抵接。4.根据权利要求3所述的绝对编码器，其中，所述轴承容纳部中，轴线方向的一侧开放，所述第一间隔件在径向上与所述轴承容纳部的内周部抵接，在轴线方向上与所述第一轴承的外圈抵接。5.根据权利要求2至4中任一项所述的绝对编码器，其中，所述第二轴承的外圈在轴线方向上与所述第一轴承的外圈抵接。6.根据权利要求2至5中任一项所述的绝对编码器，其中，所述第二轴承的外圈固定于所述轴承容纳部。7.根据权利要求1至4中任一项所述的绝对编码器，所述绝对编码器具备：第二间隔件，设于所述第一轴承与所述第二轴承之间，从轴线方向与所述第一轴承和所述第二轴承各自的外圈抵接。
技术总结改善副轴的旋转角度的检测精度。在本发明的实施方式的绝对编码器(2)中，第二蜗轮部(41)作为第二从动齿轮，其中心轴与第一蜗轮部(21)的中心轴正交，第二蜗轮部(41)与第二蜗杆部(22)啮合。支承轴(42)将第二蜗轮部(41)支承为可旋转。磁铁(Mq)与支承轴(42)一体地旋转。角度传感器(Sq)设于磁铁(Mq)的附近，检测从磁铁(Mq)产生的磁通的变化。第一轴承(43)的外圈(432)固定于第二蜗轮部(41)，其内圈(431)固定于支承轴(42)。第二轴承(44)的内圈(441)固定于支承轴(42)。于支承轴(42)。于支承轴(42)。
技术研发人员：斋藤胜典 崎枝健
受保护的技术使用者：美蓓亚三美株式会社
技术研发日：2021.03.11
技术公布日：2022/11/1
