WO2017017806A1

WO2017017806A1 - 回転角検出器

Info

Publication number: WO2017017806A1
Application number: PCT/JP2015/071481
Authority: WO
Inventors: 匠淺野; 田村　崇; 彰横山; 武史武舎
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2015-07-29
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2017-02-02

Abstract

回転子を構成するモータシャフト１０上に載置された検出用磁石４０と、検出用磁石４０に対向して配され、検出用磁石４０の回転を検出する磁気検出素子５０を搭載した制御基板６０と、モータシャフト１０を支持するモータブラケット３０に装着され、制御基板６０を覆うとともに、少なくとも一部に導電性領域を有するカバー７０と、を備える。そして、制御基板６０は、カバー７０に固定されるとともに、制御基板６０の接地層６２は、カバー７０の導電性領域を介してモータブラケット３０に電気的に接続されたことを特徴とする。

Description

回転角検出器

　本発明は、回転角検出器に係り、特にカバーに導電性領域を持たせたリードレス構造の回転角検出器に関する。

　一般的に、サーボモータの回転軸の回転角検出に使用する回転角検出器は光学式と磁気式に分けられる。一般的な構造の磁気式回転角検出器では、サーボモータシャフト端面に取り付けた磁石からの磁界を磁気検出素子が検出することによりシャフトの角度検出を行う。

　回転位置検出用の回転角検出器において、外来ノイズの影響による誤動作を防止するため、回転角検出器とサーボアンプなどの制御機器との間を繋ぐ制御信号用ケーブルをシールドすることが必要である。制御信号用ケーブルのシールドの両端はそれぞれ回転角検出器の筐体とサーボアンプの筐体とを介して接地することが一般的である。

　回転角検出器をモータの軸端に組み付ける場合、回転角検出器の筐体の一部をモータ本体のモータブラケットが兼ねており、シールドをモータブラケットに接続することで接地する場合がある。配線基板からなる制御基板はモータブラケットに取り付けられたハウジングあるいは支柱によって支持される。

　具体的接続方法の一つとして、特許文献１では、配線基板からなる制御基板とハウジングとモータブラケットとからなる構造が開示されている。特許文献１では、ケーブルのシールドは制御基板内の配線パターンを経由し、さらにハウジングを経由してモータ本体に接地する。各部品の接触部はそれぞれ導電性部材で構成され、ハウジングに対して制御基板は金属製のネジ等の固定部材にて常に接地状態となるように固定される。

　特許文献２では、制御基板がモータブラケットに対して、ハウジングとともにスペーサボルトで固定される光学式エンコーダの構造が提案されている。この構造では、金属カバーと制御基板とはアース接続されているが、金属カバーとモータ本体とのアース接続はなされていない。

特開２００４－２６６９９５号公報特開昭６１－２９２５２０号公報

　上記特許文献１および２の構造では、
１）制御基板を支持するためのハウジングが必要であるため、省スペース化が困難である。
２）制御基板を支持するためのハウジングあるいはアース線が必要であるため、部品コストおよび組立コストの低減が困難である。
３）制御基板を支持するためのハウジングの支柱が干渉するため、光学式エンコーダを構成するパルス円板の大径化に制約がある。
４）シールドのための制御基板構造あるいはアース線の固定構造が必要であり、部材あるいは工数を必要とすることにより、部品コストおよび組立コストの低減が困難である。
という問題があった。

　つまり、省スペース化が困難であるだけでなく、制御基板を支持するためのハウジングあるいはアース線などを必要とすることから部品コストの増大を招くという問題があった。また、ハウジングが必要であるため、内部の検出部の構造を十分に大きくすることができず、外寸を拡大せずに高性能化を実現するのは困難であった。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、部品点数削減によりコストの低減を図るとともに、小型でかつ高性能の回転角検出器を得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、回転体に装着された被検出部材と、被検出部材の回転を検出する検出素子を搭載した制御基板と、回転子を支持するハウジングベースに装着され、制御基板を覆うとともに、少なくとも一部に導電性を有するカバーと、を備える。そして、制御基板は、カバーに固定されるとともに、制御基板の接地層はカバーの導電性領域を介してハウジングベースに電気的に接続されたことを特徴とする。

　本発明によれば、部品点数削減によりコストの低減を図るとともに、小型でかつ高性能の回転角検出器を得ることができるという効果を奏する。ハウジングベースとは、本明細書では回転体を支持する支持部を指すものとする。

実施の形態１のモータに装着される回転角検出器を示す断面図実施の形態１のモータに装着される回転角検出器を示す分解斜視図実施の形態１の回転角検出器の回転検出部を示す斜視図実施の形態２のモータに装着される回転角検出器を示す断面図実施の形態３のモータに装着される回転角検出器を示す断面図実施の形態４のモータに装着される回転角検出器を示す断面図実施の形態５のモータに装着される回転角検出器を用いたＸＹテーブルの要部を示す説明図実施の形態５の回転角検出器を示す断面図

　以下に、本発明の実施の形態にかかるモータに装着される回転角検出器を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため各層あるいは各部材の縮尺が現実と異なる場合があり、各図面間においても同様である。また、断面図であっても、図面を見易くするためにハッチングを付さない場合がある。なお、以下の実施の形態では、一例として、産業用ロボットの手首部の回転駆動のためのサーボモータに装着され、ロボットの回転を検出する回転角検出器について説明するが、回転を検出する対象については、産業用ロボットに限定されるものではなく、以下に示す回転角検出器は、回転する物体全般に適用される。

実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１にかかるモータに装着される回転角検出器を示す断面図、図２は、実施の形態１のモータに装着される回転角検出器の分解斜視図である。図３は実施の形態１の回転角検出器の回転検出部を示す斜視図である。実施の形態１の回転角検出器は、例えば産業用ロボットの回転駆動のためのサーボモータに取付けられ、回転角を検出するもので、制御基板を支持する導電性のカバーを備え、リードレス構造を有する。実施の形態１の回転角検出器１００Ｃが装着されたモータ１００は、回転子Ｒｐを構成するモータシャフト１０およびモータシャフト１０に装着されたモータ用磁石２０と、モータ用磁石２０に対して一定の間隔を隔てて配置された固定子Ｆｐを構成する固定子用コイル３４と、モータシャフト１０を回動可能に支持するハウジングベースとしてのモータブラケット３０を備える。以下の実施の形態では、ハウジングベースはモータブラケット３０に相当し、回転体はモータシャフトに相当する。回転角検出器１００は、モータシャフト１０の中心軸上に載置された検出用磁石４０と、検出用磁石４０に対向して配された磁気検出素子５０を搭載した制御基板６０と、モータブラケット３０に装着され、制御基板６０を覆う、金属製のカバー７０と、を備える。そして、制御基板６０は、カバー７０に固定され、カバー７０を介してモータブラケット３０に接続される。制御基板６０の接地層６２はカバー７０を介してモータブラケット３０に電気的に接続され、サーボモータの図示しないフレームグラウンドに接続されている。検出用磁石４０は接着剤によりモータシャフト１０の端面に装着されたボス８０上に固定される。ボス８０は、円筒状の金属筒で構成され、モータシャフト１０の上端部の端面および側面に当接する。

　また、固定子用コイル３４は、樹脂モールド３５によって、モータブラケット３０に固定されている。

　実施の形態１の回転角検出器１００Ｃは、図１および２に示すように、サーボモータに取付けられるもので、モータブラケット３０のブラケット本体３１の中心部に設けられた穴３３にベアリング３２を介して摺動可能に配設されたモータシャフト１０に装着され、モータシャフト１０の回転角を検出するものである。また、ブラケット本体３１は、図１においてモータシャフト１０の上方に配された第１ブラケット本体３１ａと、下方に配された、第２ブラケット本体３１ｂとを有している。第２ブラケット本体３１ｂも同様に中心部に設けられた穴３３にベアリング３２を介して摺動可能に、モータシャフト１０の下方を支持している。

　実施の形態１の回転角検出器１００Ｃでは、モータシャフト１０は、中心軸Ｘ₀と直交する端面１０Ｔに、ボス８０を備え、ボス８０の平坦面に検出用磁石４０が配される。

　磁気検出素子５０は、検出用磁石４０に対向する位置となるように設置された制御基板６０上に搭載される。制御基板６０は、磁気を検出する検出回路を含む制御回路を構成する配線層を有する配線基板で構成される。制御基板６０上に搭載された磁気検出素子５０が、モータシャフト１０の回転に伴い回転する検出用磁石４０からの磁界Ｈ_Mを検出し、制御基板６０上の検出回路によって、モータシャフト１０の回転角を検出する。

　図３に回転検出部Ｓを示すように、検出用磁石４０は、ボス８０に固定されており、Ｎ極４１とＳ極４２とが中心軸Ｘ₀を中心に配列され一体となって回転円板を構成している。例えば、Ｎ極４１とＳ極４２とは、それぞれ、モータシャフト１０の中心軸Ｘ₀と同心上に中心軸Ｘ₀を中心に交互に配列固定され、円板状体を構成している。検出用磁石４０は、モータシャフト１０と一体となって回転する。検出用磁石４０と対向する位置に、カバー７０に固定された制御基板６０上に磁気検出素子５０が設置されている。検出用磁石４０が回転しても、磁気検出素子５０の位置は変わらない。磁気検出素子５０は、検出用磁石４０の回転に伴う磁界の変化に対応して出力が変化する。制御基板６０上に形成され、角度演算を行う検出回路では、磁気検出素子５０からの出力から検出用磁石４０の回転角を求めて、出力する。

　検出用磁石４０と磁気検出素子５０とは、モータシャフト１０の回転軸に沿った方向において間隙を介して配置されている。検出用磁石４０と磁気検出素子５０との間隔は、検出用磁石４０の磁気特性、磁気検出素子５０の磁界の変化に対する感度、全体の組立上の制約などを考慮して、決定される。従って本実施の形態では、検出用磁石４０を大きくすることができ、検出性能を高めることができる。

　なお、カバー７０にはコネクタ９０が装着され、制御基板６０との信号の授受を行っている。コネクタ９０はカバー７０に固定されたカバー側コネクタ９０ａと、ケーブル側コネクタ９０ｂとで構成されている。カバー側コネクタ９０ａから信号線９１とアース線９２とが、内部コネクタ９３と制御基板コネクタ９４とを介して制御基板６０に接続されている。ケーブル側コネクタ９０ｂは取出し用の信号ケーブル９５の一端に接続され、外部出力を担う。カバー側コネクタ９０ａとケーブル側コネクタ９０ｂとは、いずれかがレセプタクルとプラグを有し、結合される。また内部コネクタ９３と制御基板コネクタ９４についても同様いずれかがレセプタクルとプラグを有し、結合される。

　図１に示したように、実施の形態１では、モータシャフト１０の端面１０Ｔに、別部品であるボス８０を装着しており、モータシャフト１０の端面を複雑な形状とする必要がない。ボス８０とモータシャフト１０との締結は、圧入、セットネジ方式、または接着方式等の締結方式からいずれでも選択可能である。

　なお、実施の形態１では、カバー７０は全体が金属で構成され、モータブラケット３０にボルト７１を介して固定されることにより、制御基板６０と、モータブラケット３０との電気的接続が可能となる。ボルト７１を介してカバー７０とブラケット３０とを締結することにより、きわめて容易に両者の電気的接続および機械的接続が可能となる。

　また、制御基板６０上の基準電位である接地層６２は金属製のカバー７０を経由してモータブラケット３０に接地される構造である。モータブラケット３０の電位は、フレームグラウンドに接続されたモータ１００の基準電位となる。実施の形態１の構造では、カバー７０は、ブラケットに対し、ボルト７１で接続されたが、半田、コネクタ、ネジ、接着剤、溶接、または拡散接合等の接合方法で固定可能であり、常に接地状態となるようにしている。

　なお、上記の構造は最小の構成であり、さらに制御基板６０とカバー７０との間、およびカバー７０とモータブラケット３０との間に、固定用の構造部品等が挿入されていてもよい。但し、接地の経路は全て導電材料である。

　制御基板６０とカバー７０との接続は、制御基板６０の貫通穴６１を挿通した固定スナップとしてのクリップ７２を用いた固定によって達成される。クリップ７２は、カバー７０と一体成形により得られるが、図１に示すように、制御基板６０の板厚よりも短い筒状の挿入部の先端に径大の爪部を有している。クリップ７２は、爪部が押し付けられて変形された状態で制御基板６０の貫通穴６１を、制御基板６０を第１主面６０Ａ側から第２主面６０Ｂ側まで貫通する。貫通後に爪部がもとの位置に戻る際、爪部は復元力で制御基板６０をカバー７０に対して押圧することで、第２主面６０Ｂ側から制御基板６０に弾性的に係合する。従って、制御基板６０の第１主面６０Ａ側にある接地層６２と確実にクリップ７２とが接触し、制御基板６０とカバー７０との良好な電気的接続および物理的接続が達成される。制御基板６０の接地層６２は、金属製で、全体が導電性領域となっているカバー７０を介してモータブラケット３０に良好に電気的接続がなされることになる。

　なお、クリップ７２、あるいはカバー７０などの各部品は、接触箇所すべてが電気的接続部を構成していなくても良く、一部で電気的接続部が構成されていればよい。例えばクリップ７２の一部を樹脂で構成し、制御基板６０との係合が容易な形状とすることもできる。また、カバー７０とモータブラケット３０との当接部にはＯリングＯが装着されている。かかる構成により、カバー７０とモータブラケット３０との間は気密に接合され、外部の湿気の遮断あるいは、周辺部の油などによる汚染から、カバー７０の内部空間にある、モータシャフト１０、検出用磁石４０、磁気検出素子５０を含む制御基板６０が保護されるとともに、より確実な接続構造を得ることができる。

　実施の形態１の回転角検出器１００Ｃでは、制御基板６０がカバー７０に制御基板６０を固定するための固定用のクリップ７２を介して取り付けられており、カバー７０をモータブラケット３０に取付ける構造で、各部品は電気的に接続されている。つまり、ハウジングなしに、制御基板６０がカバー７０に取り付けられていること、モータブラケット３０へのアース接続の経路が制御基板６０、カバー７０、モータブラケット３０の順となっていること、以上２点が大きな特徴である。

　通例の回転角検出器では、制御基板６０はハウジングに金属製のネジで装着され、ハウジングとモータブラケットとの間がアース線を介して接続されている。これにより、実装作業性が悪くかつ回転角検出器の小型化を阻む問題となっていた。

　また、実施の形態１の回転角検出器１００Ｃでは、制御基板６０からの信号線は、カバー７０に装着されるコネクタ９０を用いて信号取出し用の配線ケーブル９５に接続しているため、配線距離も小さくすることができ、実装が簡単である。アース線９２は、制御基板６０に接続されるとともに、カバー７０に接続することができ、接地が容易である。なお、信号取出しを行う場合には、カバー７０にケーブル挿通穴を設け、シールド付きケーブルを挿通する構造をとることで固定することも可能である。信号線取出し用の配線ケーブルについては、外部ノイズを抑制するために、シールド被覆を確実にしておくことが重要である。モータブラケット３０と信号取出し用の配線ケーブルとが金属製のカバー７０を介してシールド同士が接続されているのが望ましい。

　実施の形態１の回転角検出器１００Ｃでは、部品点数を削減することができるため、部品コスト低減および工数削減をはかることができる。また、実施の形態１の回転角検出器１００Ｃでは、制御基板６０を支持するためのハウジングを削減することにより、検出用磁石４０および制御基板６０の大径化をはかることができる。従って、回転角検出器１００Ｃの検出感度を高めることが可能となり、高性能化をはかることができ、信頼性の向上が実現されるとともに、モータ１００を含む回転角検出器１００Ｃ全体としての小型化が可能となるため、実装部品の実装面積を十分にとることができ、実装部品の低集積化が可能となる。従って歩留まり向上および低コスト部品の使用も可能となる。また、検出用磁石のパターンの低ピッチ化が可能となり、歩留まり向上をはかることができる。さらにまた、ハウジング削減に、全体としてのサイズの縮小が可能となる。

　以上説明したように、実施の形態１の回転角検出器１００Ｃでは、制御基板６０を支持するためのハウジングが不要となり、部品点数を削減することができるため、部品コスト低減および工数削減をはかることができる。また、実施の形態１の回転角検出器１００Ｃによれば、ハウジングを削減することで、内部部品の大型化が可能となり、同一外寸での高性能化をはかることができる。また、制御基板６０を支持するためのハウジングの削減による、小型化が可能となる。さらには外来ノイズに対するシールド性をも高めることができるという効果を奏する。

　なお、クリップ７２は、カバー７０と一体成型により形成したが、別途形成してカバー７０に接合してもよい。

　また、金属製のカバー７０を、鉄系の磁性体で構成することで、制御基板６０全体が磁性体で覆われた構成となり、磁気シールドが確実となるため、外部ノイズに起因する検出用磁石の出力精度を低減することが可能となる。

実施の形態２．
　図４は、本発明の実施の形態２にかかる回転角検出器を示す断面図である。実施の形態２の回転角検出器１０１Ｃは、カバー７０Ｒを金属製のカバーに代えて内部に銅箔などの導体リボン７３を埋め込んだ樹脂製のカバー７０Ｒで構成したものである。カバー７０Ｒが樹脂製であるため、クリップ７２の形成が容易であり、安価な構成となる。他の構成については実施の形態１と同様であり、回転子Ｒｐを構成するモータシャフト１０の中心軸Ｘ_０上に載置された検出用磁石４０と、検出用磁石４０に対向して配された磁気検出素子５０とを備える。回転角検出器１０１Ｃおよびモータ１０１、回転検出部Ｓの細部については図１、図２および図３に示した実施の形態１の回転角検出器１００Ｃおよびモータ１００および回転検出部Ｓと同様であるが、図４では、図１と同様、簡略化して示している。

　カバー７０Ｒは、射出成型により、熱可塑性樹脂であるポリブチレンテレフタレートなどの、エンジニアリングプラスチックを用いて導体リボン７３を埋め込んだ状態で成形される。

　カバー７０Ｒの導電性部材である導体リボン７３は、固定スナップを構成するクリップ７２で押圧される部位と、モータブラケット３０とを電気的に接続する接続部を構成する。導体リボン７３はカバー７０Ｒを構成する絶縁性の樹脂に埋め込まれており、保護性も高く、短絡の可能性もない。また、導体リボン７３はカバー７０Ｒと別部材で構成してもクリップ７２の押圧力によって接地層６２と導体リボン７３との接触抵抗を小さくすることができる。

　実施の形態２は、上記構成により、小型化および外来ノイズに対するシールド性の実現が可能となり、小型でかつ高性能の回転角検出器を得ることができるという効果を奏する。実施の形態１による効果に加え、クリップ７２を備えたカバー７０Ｒの製造が容易でかつ組み立て作業性が良好となる。また、実施の形態２の回転角検出器１０１Ｃでは、制御基板６０からの信号線は、カバー７０に装着されるコネクタ９０を用いて信号取出し用の配線ケーブル９５に接続しているため、配線距離も小さくすることができ、実装が簡単である。アース線９２は、制御基板６０に接続されるとともに、カバー７０に接続することができ、接地が容易である。

　また、制御基板６０からの信号取出し用の配線ケーブルについては、有線で信号取出しを行う場合、絶縁被覆された信号線の周りにアース線を構成する金属メッシュを設けた同軸ケーブルをカバー７０Ｒ内に形成した穴あるいは溝内に挿通させることで、小型でコンパクトな構造を得ることが可能となる。信号線取出し用の配線ケーブルを同軸ケーブルで構成し、クリップ７２の押圧力によって接地層６２と金属メッシュとの接触抵抗を小さくすることができる。従って信号線取出し用の配線ケーブルに同軸ケーブルを用い、カバー７０Ｒに埋め込むことで、外観も良く、外部ノイズを抑制するための、シールド被覆を確実にすることができる。

実施の形態３．
　図５は、本発明の実施の形態３にかかる回転角検出器を示す断面図である。実施の形態３の回転角検出器１０２Ｃは、カバー７０Ｔを、内表面を金属薄膜７４で被覆した樹脂成型体で構成したものである。実施の形態３では、カバー７０Ｔを金型により成型した後、蒸着、スパッタリングあるいはめっき等の薄膜形成方法でカバー７０Ｔの内表面に金属薄膜７４を形成したものである。本実施の形態の回転角検出器１０２Ｃにおいても、カバー７０Ｔは樹脂製であるため、クリップ７２が、成型用金型の設計を調整するのみで一括成型することができ、安価な構成となる。他の構成については実施の形態１と同様であり、回転子としてのモータシャフト１０の中心軸上に載置された検出用磁石４０と、検出用磁石４０に対向して配された磁気検出素子５０とを備える。回転角検出器１０２Ｃおよびモータ１０２の細部については図１から図３に示した実施の形態１の回転角検出器１００Ｃ、モータ１００および回転検出部Ｓと同様であるが、図５では、図１と同様、簡略化して示している。

　カバー７０Ｔは、射出成型により、熱可塑性樹脂を用いて成形した後、金属薄膜７４を形成することで得られる。なお、本実施の形態においてもカバー７０Ｔは実施の形態２と同様、エンジニアリングプラスチックで形成することができる。

　カバー７０Ｔの導電性部材である金属薄膜７４は、固定スナップを構成するクリップ７２で押圧される部位である制御基板６０の接地層６２と、モータブラケット３０とを電気的に接続する導電性領域を構成する。金属薄膜７４は、カバー７０Ｔを構成する樹脂表面に成膜されており、比抵抗が小さくかつ密着性が高く信頼性の高い構造となっている。

　上記構成により、カバー７０Ｔの内表面全体が金属薄膜７４で被覆されているため、制御基板６０とカバー７０Ｔとモータブラケット３０との電気的接続が別部品を用いることなく実現される。従って、実施の形態３は、小型化が可能となりかつ外来ノイズに対するシールド性がさらに向上し、高性能の回転検出が実現可能な回転角検出器１０２Ｃを得ることができるという効果を奏する。本実施の形態によれば、実施の形態２の回転角検出器１０１Ｃによる効果に加え、さらにシールド性が向上し、ノイズ抑制効果を高めることが可能となる。

実施の形態４．
　図６は、本発明の実施の形態４にかかる回転角検出器を示す断面図である。実施の形態４の回転角検出器１０３Ｃは、内表面の金属被膜７４_iに加え、外表面を金属薄膜７４_oで被覆した樹脂製のカバー７０ＤＴを用いたものである。実施の形態４においても、カバー７０ＤＴは、金型を用いてカバー形状に成型した後、蒸着、スパッタリングあるいはめっき等の薄膜形成方法でカバー７０ＤＴの外表面および内表面に金属薄膜７４_i，７４_oを形成したものである。本実施の形態の回転角検出器１０３Ｃにおいても、カバー７０ＤＴは、樹脂製であるため、クリップ７２の一体形成が金型の形状にクリップ成型領域を追加するのみで容易であり、安価な構成となる。他の構成については実施の形態１と同様であり、実施の形態４の回転角検出器１０３Ｃは、モータシャフト１０の中心軸上に載置された検出用磁石４０と、検出用磁石４０に対向して配された磁気検出素子５０とを備える。回転角検出器１０３Ｃおよびモータ１０３の細部については図１から３に示した実施の形態１の回転角検出器１００Ｃ、モータ１００および回転検出部Ｓと同様であるが、図６では、図１と同様簡略化して示している。

　カバー７０ＤＴは、実施の形態２および３と同様、射出成型により、熱可塑性樹脂を用いて成形した後、金属薄膜７４を形成することで得られる。なお、本実施の形態においてもカバー７０ＤＴは実施の形態２および３と同様エンジニアリングプラスチックが適用可能である。

　カバー７０ＤＴの導電性部材である金属薄膜７４_i，７４_oは、カバー７０ＤＴの外表面および内表面全面に形成されており、固定スナップを構成するクリップ７２で押圧される部位と、モータブラケット３０とを電気的に接続するための導電性領域を構成する。金属薄膜７４は、カバー７０ＤＴを構成する樹脂表面に成膜されており、密着性が高く信頼性の高い構造となっており、また、機械的強度も向上されたものとなっている。

　実施の形態４は、上記構成により、カバー７０ＤＴの内表面および外表面全体が金属薄膜７４_i，７４_oで被覆されているため、実施の形態１の回転角検出器１００Ｃに比べて、部品点数の低減、小型化をさらに高めることができ、小型でかつ高性能の回転角検出器１０３Ｃを得ることができるという効果を奏する。実施の形態４によれば、実施の形態３の回転角検出器１０２Ｃによる効果に加え、さらにシールド性が向上し、ノイズ抑制効果を高めることが可能となる。

　なお、実施の形態４では、カバー７０ＤＴの内表面および外表面両方の全体に金属薄膜７４_i，７４_oを形成したが、外表面に金属薄膜７４_oを形成しただけでもよいことは言うまでもない。このとき、実施の形態２のカバー７０Ｒのようにカバー７０ＤＴに導体リボン７３を埋め込むあるいは貫通ビアを形成するなど、制御基板６０との電気的接続パスを何らかの形で設ける必要がある。

　なお、実施の形態１から４では、カバーをキャップ状に形成したが、カバーの形状については適宜変更可能である。特に、樹脂成型によるカバーを用いる実施の形態２から４の構造の場合には、形状の自由度が高く、クリップ７２を、適切な位置に制御基板の装着がし易い形状で形成することが可能である。

　なお、実施の形態１から４では、回転検出に、検出用磁石４０と磁気検出素子５０とを用いたが、これに限定されることなく、検出用磁石に代えて、パルス円板を用い、磁気検出素子に代えて、発光素子と受光素子とを用いた光学的検出装置など他の検出素子を用いるようにしてもよい。パルス円板を用いる場合には、制御基板６０を支持するためのハウジングを省略した分、ハウジングの支柱と干渉することなく、パルス円板を大きくすることができ、検出機能の高性能化が可能となる。また、検出用磁石４０に対向して配された磁気検出素子５０を搭載した制御基板６０を用いたが、磁気検出素子５０等の検出素子は必ずしも検出用磁石などの被検出部材に対向して配置されなくてもよい。

　また、実施の形態２から４では、制御基板６０からの信号取出し用の配線ケーブルについては説明を一部省略したが、実施の形態１と同様である。コネクタを用いるのは必須ではなく、実施の形態１から４の回転角検出器のカバーに挿通穴を形成し、挿通穴にシールド付きケーブルを挿通させる構造も適用可能である。カバーの内表面から外表面につながる貫通ビアを形成し、貫通ビアを介して信号線の取出しを行うことも有効である。特に、カバーの上面で制御基板６０と対向する位置に、貫通ビアを介して信号線を形成することで、カバー７０の外表面で信号線の取出しを行うことが可能である。信号線については、外部ノイズを抑制するために、シールド被覆しておくことが重要である。モータブラケット３０と信号取出し用の配線ケーブルとがカバーの導体を介してシールド同士が接続されているのが望ましい。

　さらに、実施の形態２から４においては、制御基板に穴を形成し、カバーに形成したクリップで制御基板を固定したが、制御基板にクリップを形成し、カバーに穴を形成することで、固定することも可能である。

実施の形態５．
　図７は、本発明の実施の形態５にかかるモータに装着される回転角検出器３００を用いたＸＹテーブルの要部を示す説明図、図８は、回転角検出器３００を示す断面図である。実施の形態５の回転角検出器３００を用いたＸＹテーブル２００は、機械フレーム２０１で両端を指示され、モータ１００で回転駆動されるボールネジ２０２と、ボールネジ２０２に螺合するテーブル２０３とを具備している。ボールネジ２０２の１端にモータ１００と、モータ１００に装着された回転角検出器１００Ｃとを具備し、ボールネジ２０２の他端に回転角検出器３００を具備している。回転角検出器３００はモータ等の駆動源をもたないモータ１００に装着された回転角検出器１００Ｃは実施の形態１の回転角検出器と同様であり、ボールネジ２０２の駆動源であるモータ１００の回転角を検出する。回転角検出器３００は、ボールネジ２０２の他端側の回転角を検出する。回転角検出器１００Ｃと回転角検出器３００との回転角のずれを検出することで、ボールネジ２０２のねじれを検出することができ、テーブル２０３のずれを補正できるように構成されている。

　回転角検出器１００Ｃは実施の形態１で説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。

　回転角検出器３００についても基本的な構成は実施の形態１で説明した回転角検出器１００Ｃと同様であるが、モータシャフトに代えて、ボールネジ２０２と同軸構造を持ち、ボールネジ２０２に接続されたシャフト３１０が用いられる。シャフト３１０にハウジングベース３１１が取り付けられている。回転角検出器３００は、ボールネジ２０２に取付けられ、ボールネジ２０２の一端での回転角を検出するもので、制御基板３６０を支持する導電性のカバー３７０を備えることを特徴とする。回転角検出器３００は、シャフト３１０の中心軸上に載置された検出用磁石３４０と、検出用磁石３４０に対向して配された磁気検出素子３５０を搭載した制御基板３６０と、ハウジングベース３３１に装着され、制御基板３６０を覆う、金属製のカバー３７０と、を備える。そして、制御基板３６０は、カバー３７０に固定され、カバー３７０を介してハウジングベース３３１に接続される。制御基板３６０の接地層はカバー３７０を介してハウジングベース３３１に電気的に接続され、図示しないフレームグラウンドに接続されている。検出用磁石３４０は接着剤によりシャフト３１０の端面に装着されたボス３８０上に固定される。ボス３８０は、円筒状の金属筒で構成され、シャフト３１０の上端部の端面および側面に当接する。

　また、カバー３７０には同軸コネクタ３９０が接続されており、信号線３９１が、制御基板３６０に接続される。また同軸コネクタ３９０の金属メッシュで構成されたアース線はカバー３７０を介してフレームグラウンドに接続されている。また、制御基板３６０の裏面はグランド層となっており、導電性接着剤３７２を介してカバー３７０の突出部３７１に接続されている。

　実施の形態５の回転角検出器３００は、図７および８に示すように、ＸＹテーブルに取付けられるもので、ハウジングベース３３１の中心部に設けられた穴３３３にベアリング３３２を介して摺動可能に配設されたシャフト３１０に装着され、シャフト３１０の回転角を検出する。

　回転角検出器３００では、シャフト３１０は、中心軸Ｘ₀と直交する端面に、ボス３８０を備え、ボス３８０の平坦面に検出用磁石３４０が配される。検出用磁石が装着されるシャフト３１０は、モータシャフトではなく、モータで回転される回転媒体となっている点が、一端側の回転検出器１００Ｃと異なるが、他については基本的に同様の構成となっている。

　磁気検出素子３５０は、検出用磁石３４０に対向する位置となるように設置された制御基板３６０上に搭載される。制御基板３６０は、磁気を検出する検出回路を含む制御回路を構成する配線層を有する配線基板で構成される。制御基板３６０上に搭載された磁気検出素子３５０が、シャフト３１０の回転に伴い回転する検出用磁石３４０からの磁界を検出し、制御基板３６０上の検出回路によって、シャフト３１０の回転角を検出する。

　回転角検出器３００の回転検出部についても、図３に示した回転検出部Ｓと同様であり、検出用磁石３４０は、ボス３８０に固定されており、Ｎ極４１とＳ極４２とが中心軸Ｘ₀を中心に配列され一体となって回転円板を構成している。回転検出については実施の形態１と同様であるためここでは説明を省略する。磁気検出素子３５０は、検出用磁石３４０の回転に伴う磁界の変化に対応して出力が変化する。制御基板３６０上に形成され、角度演算を行う検出回路では、磁気検出素子３５０からの出力から検出用磁石３４０の回転角を求めて、出力する。

　一方、左側に配置された回転角検出器１００Ｃおよびモータ１００については、実施の形態１の回転角検出器と全く同様であるため、ここでは説明を省略するが、制御基板６０上に形成され、角度演算を行う検出回路では、磁気検出素子５０からの出力から検出用磁石４０の回転角を求めて、出力する。これらの制御基板６０および制御基板３６０の出力からボールシャフトの両端でのねじれを算出することができる。

　実施の形態５の回転角検出器１００Ｃ，３００を用いたＸＹテーブル２００では、回転角検出器３００の部品点数を削減することができるため、部品コスト低減および工数削減をはかることができる。また、実施の形態５の回転角検出器１００Ｃ，３００では、ハウジングを削減することにより、検出用磁石４０、３４０および制御基板６０，３６０の大径化をはかることができる。従って、回転角検出器１００Ｃの検出感度を高めることが可能となり、高性能化をはかることができ、信頼性の向上が実現される。また、モータ１００を含む回転角検出器１００Ｃ全体としての小型化が可能となるため、実装部品の実装面積を十分にとることができ、実装部品の低集積化が可能となる。従って歩留まり向上および低コスト部品の使用も可能となる。また、検出用磁石３４０のパターンの低ピッチ化が可能となり、歩留まり向上をはかることができる。さらにまた、ハウジング削減に、全体としてのサイズの縮小が可能となる。

　以上説明したように、実施の形態５の回転角検出器１００Ｃ，３００では、制御基板６０を支持するためのハウジングが不要となり、部品点数を削減することができるため、部品コスト低減および工数削減をはかることができる。また、実施の形態５の回転角検出器１００Ｃ，３００によれば、ハウジングを削減することで、内部部品の大型化が可能となり、同一外寸での高性能化をはかることができる。また、ハウジングの削減による、小型化が可能となる。さらには外来ノイズに対するシールド性をも高めることができるという効果を奏する。

　また実施の形態１から５においては、ブラシレスモータについて説明したが、ブラシ付きＤＣモータにも適用可能であることはいうまでもない。ブラシ付きＤＣモータの場合はモータシャフトにコイルが巻回され、固定子用磁石にはコイルが用いられる。

　また、実施の形態１から５のアース線は、大地に接地されるフレームグラウンドを指すものとする。

　以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態およびその変形は、発明の範囲に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

　１０　モータシャフト、２０　モータ用磁石、３０　モータブラケット、３１　ブラケット本体、３２　ベアリング、３１ａ　第１ブラケット本体、３１ｂ　第２ブラケット本体、３３　穴、３４　固定子用コイル、３５　樹脂モールド、４０　検出用磁石、５０　磁気検出素子、６０　制御基板、６１　貫通穴、６２　接地層、７０，７０Ｒ，７０Ｔ，７０ＤＴ　カバー、７１　ボルト、７２　クリップ、７３　導体リボン、７４，７４_i，７４_o　金属薄膜、８０　ボス、９０　コネクタ、９０ａ　カバー側コネクタ、９０ｂ　ケーブル側コネクタ、９１　信号線、９２　アース線、９３　内部コネクタ、９４　制御基板、９５　信号ケーブル　９４Ｘ₀　中心軸、Ｒｐ　回転子、Ｆｐ　固定子、Ｓ　回転検出部、１００，１０１，１０２，１０３　モータ、１００Ｃ，１０１Ｃ，１０２Ｃ，１０３Ｃ，３００　回転角検出器、２００　ＸＹテーブル、２０１機械フレーム、２０２　ボールネジ、２０３　テーブル、３１０　シャフト、３３１　ハウジング、３３２　ベアリング、３３３　穴、３４０　検出用磁石、３５０　磁気検出素子、３６０　制御基板、３７０　カバー。

Claims

　回転体に装着された被検出部材と、
　前記被検出部材の回転を検出する検出素子を搭載した制御基板と、
　前記回転体を支持するハウジングベースに装着され、前記制御基板を覆うとともに、少なくとも一部に導電性領域を有するカバーと、
を備え、
　前記制御基板は、前記カバーに固定されるとともに、前記制御基板の接地層は、前記カバーの前記導電性領域を介して前記ハウジングベースに電気的に接続されることを特徴とする回転角検出器。
　前記回転体はモータの回転子であり、
　前記ハウジングベースは、モータブラケットであり、
　前記モータの回転子に装着された被検出部材と、
　前記被検出部材の回転を検出する検出素子を搭載した制御基板と、
　前記回転子を支持するモータブラケットに装着され、前記制御基板を覆うとともに、少なくとも一部に導電性領域を有するカバーと、
を備え、
　前記制御基板は、前記カバーに固定されるとともに、前記制御基板の接地層は、前記カバーの前記導電性領域を介して前記モータブラケットに電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の回転角検出器。
　前記被検出部材は、検出用磁石であり、前記検出素子は磁気検出素子であることを特徴とする請求項１または２に記載の回転角検出器。
　前記カバーは全体が導電性部材で形成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の回転角検出器。
　前記カバーは、絶縁性部材からなるカバー本体と、前記カバー本体に形成された導電性領域とを備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の回転角検出器。
　前記カバーは、前記制御基板に設けられた取付け穴を、前記制御基板の第１主面から第２主面まで貫通して、前記第２主面側から前記制御基板に係合する固定スナップを有することを特徴とする請求項４または５に記載の回転角検出器。
　前記カバーの前記導電性部材は、前記固定スナップで押圧される領域から、前記モータブラケットに至ることを特徴とする請求項６に記載の回転角検出器。
　前記回転体はモータとは回転媒体を介して回転され、
　前記ハウジングベースは、前記モータから離間して配設されていることを特徴とする請求項１および３から７のいずれか１項に記載の回転角検出器。