旋转角检测装置的制作方法

本发明涉及一种旋转角检测装置，特别涉及该旋转角检测装置的灵敏度的提高。

背景技术：

通常，在伺服电动机的旋转位置检测中使用的检测器分为光学式和磁式。在通常构造的磁式检测器中，通过利用磁检测元件对来自在伺服电动机轴端面处安装的磁铁的磁场进行检测，由此进行轴的角度检测。

伺服电动机具有用于产生旋转扭矩的电动机用磁铁，为了确保磁场强度及降低成本，电动机轴使用构造用碳素钢等磁性材料。因此，由电动机用磁铁产生的磁场从电动机轴内穿过，从轴端漏出，成为漏磁通而到达至磁检测元件的检出范围。由于由漏磁通形成的磁场并不是本来应该进行检测的、来自检测器用磁铁的磁通，因此成为噪声成分，成为角度检测的误差要因。然而，没有用于对由来自电动机用磁铁的磁场引起的噪声成分进行去除的对策。

例如，在专利文献1中公开了下述技术，即：为了防止磁体的缺口、或者破裂，隔着夹持器对产生应该进行检测的磁场的磁体进行固定，与磁体相对地设置有磁检测元件。

另外，在专利文献2中公开了下述技术，即：在由铁等磁性材料构成的转子铁芯的侧面部，安装产生应该进行检测的磁场的永磁体，通过与转子铁芯相对地设置的霍尔ic，对转子铁芯的旋转角进行检测。

另外，在专利文献3中公开了下述技术，即：由对产生应该进行检测的磁场的磁铁进行保持的、剖面“コ”子状的磁性材料构成的旋转部固定于旋转轴，通过与磁铁相对地设置的磁场检测部而对旋转轴的旋转进行检测。

专利文献1：日本特开2011-160636号公报

专利文献2：日本特开2001-59702号公报

专利文献3：日本特开2012-230083号公报

技术实现要素：

然而，在上述专利文献1、2、3的构造中，都存在下述问题，即，由于磁检测元件的侧部为开放的构造，因此由在上述旋转中使用的电动机的磁铁产生的磁场从旋转轴的端面漏出，施加于磁检测元件，成为噪声成分。

另外，在专利文献3的构造中，磁检测元件是构造复杂、且用于产生检测用磁场的磁铁进行公转的构造，公转中心的偏移有可能成为检测误差的原因。并且，没有对电动机用磁铁的漏磁场做任何考虑，在相邻地配置旋转角检测装置的情况下，有时漏磁场的影响会波及到相邻的磁检测元件，存在无法相邻地配置多个旋转角检测装置的问题。

本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，得到一种能够避免来自电动机用磁铁的漏磁场的影响、避免检测到噪声成分的旋转角检测装置。

为了解决上述的课题、实现目的，本发明具有：电动机轴；电动机用磁铁，其相对于电动机轴隔开固定的间隔而配置；电动机托架，其对电动机轴进行支撑；检测器用磁铁，其载置于电动机轴的中心轴之上；磁检测元件，其与检测器用磁铁相对地配置，对与电动机轴的旋转相伴的检测用磁铁的磁场的变化进行检测；以及导磁性引导部。特征在于，导磁性引导部抵接于电动机轴，且包围对检测器用磁铁及磁检测元件进行连接的磁通区域的周围。

发明的效果

根据本发明，取得下述效果，即，能够避免来自电动机用磁铁的漏磁场的影响，避免检测到噪声成分。

附图说明

图1是示意地表示实施方式1的旋转角检测装置的剖视图。

图2是表示实施方式1的旋转角检测装置的整体的图。

图3是示意地表示实施方式2的旋转角检测装置的剖视图。

图4是示意地表示实施方式3的旋转角检测装置的剖视图。

图5是示意地表示实施方式4的旋转角检测装置的剖视图。

图6是示意地表示实施方式5的旋转角检测装置的剖视图。

图7是示意地表示实施方式6的旋转角检测装置的剖视图。

图8是示意地表示实施方式7的旋转角检测装置的剖视图。

图9是示意地表示实施方式8的旋转角检测装置的剖视图。

图10是示意地表示通常的旋转角检测装置的剖视图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的实施方式涉及的旋转角检测装置进行详细说明。此外，本发明不限定于这些实施方式，能够在不脱离其要旨的范围内进行适当的变更。另外，在下面示出的附图中，有时为了容易理解，各层或各部件的比例尺与现实不同，在各附图之间也同样存在该情况。另外，在剖视图中，有时为了易于观察附图而不标注阴影线。此外，在下面的实施方式中，作为一个例子，说明一种安装在用于工业用机器人的手腕部的旋转驱动的伺服电动机处、对机器人的手腕部的旋转角进行检测的旋转角检测装置，但关于对旋转角进行检测的对象，并不限定于工业用机器人，下面所示的旋转角检测装置适用于全部旋转的物体。

实施方式1.

图1是示意地表示本发明的实施方式1涉及的旋转角检测装置的剖视图，图2是表示实施方式1的旋转角检测装置的整体的图。实施方式1的旋转角检测装置100安装在用于工业用机器人的手腕部的旋转驱动的伺服电动机处，对旋转角进行检测。实施方式1的旋转角检测装置100具有：电动机轴10；电动机用磁铁20，其相对于电动机轴10隔开固定的间隔而配置；电动机托架30，其对电动机轴10进行支撑；检测器用磁铁40，其载置于电动机轴10的中心轴之上；以及磁检测元件50，其与检测器用磁铁40相对地配置。并且，特征在于具有导磁性引导部10g，该导磁性引导部10g抵接于电动机轴10，且包围对检测器用磁铁40及磁检测元件50进行连接的磁通区域rh的周围。导磁性引导部10g包围对检测器用磁铁40和磁检测元件50进行连接的磁通区域rh，将漏磁场向外侧进行引导。检测器用磁铁40通过粘接剂而固定于电动机轴10的端面。

如图2所示，旋转角检测装置100安装于伺服电动机的旋转轴，对电动机轴10进行支撑，对电动机轴10的旋转角进行检测，其中，该电动机轴10经由轴承32而可滑动地配置于在电动机托架30的托架主体31a中心部设置的孔33。另外，在电动机轴10的下方，也设置有下部托架主体31b。下部托架主体31b也同样在中心部设置孔33，经由插入于孔33的轴承32，对电动机轴10的下方支撑为能够相对于电动机轴10进行滑动。另外，对导磁性引导部10g的上部进行覆盖的罩部70通过螺丝71而相对于托架主体31a固定。

在实施方式1的旋转角检测装置100中，由从电动机轴10的端面10t延长的延长部构成导磁性引导部10g。电动机轴10在从包含中心轴o的端面10t延长的延长部处具有凹部10r和将凹部10r包围的壁部10w，在凹部10r配置检测器用磁铁40。

磁检测元件50搭载于由在导磁性引导部10g的顶面10gu处设置的配线基板构成的控制基板60之上。利用控制基板60，对来自随着电动机轴10的旋转而进行旋转的检测器用磁铁40的磁场hm进行检测，通过控制基板60之上的检测电路，对旋转角进行检测。

此外，受到来自电动机用磁铁20的磁力，在电动机轴10之上，磁场成为漏磁通hi，在电动机轴10进行传递。然而，在本实施方式的旋转角检测装置100中，从电动机轴10的端面10t延长的延长部构成了导磁性引导部10g，因此，如图1所示，漏磁通hi高效地向外侧扩散，被引导至上方，经过控制基板60而导出至外部。因此，漏磁通hi被高效地排出至外部，而没有传递至与在电动机轴10的中心轴之上、相当于顶面10gu之上的区域处所设置的磁检测元件50。

另外，关于壁部10w，通过将壁部10w的剖面面积设为充分大，从而能够将来自电动机用磁铁20的漏磁场hi高效地引导至导磁性引导部10g的顶面10gu。由此，能够减少用于对漏磁场hi进行导出的磁阻，能够作为磁通ho而释放至外部，不对磁检测元件50造成漏磁场i的影响。

壁部10w具有凹部10r向外部扩张的锥状剖面。由此，能够将漏磁场hi高效地引导至导磁性引导部10g的顶面10gu。因此，能够减少用于对漏磁场hi进行导出的磁阻，能够高效地进行释放，而不会由磁检测元件50检测到漏磁场hi。

并且，壁部10w优选具有如图1所示地壁部10w的厚度向外部扩张的锥状剖面。通过该结构，能够减少用于对漏磁场hi进行导出的磁阻，能够将漏磁场hi高效地引导至导磁性引导部10g的顶面10gu。此外，虽然优选具有壁部10w的厚度向外部扩张的锥状剖面，但只要是足以对漏磁场hi进行传递的厚度即可，也可以为固定厚度。

以形成从磁检测元件50分离且连接至同一平面内的部位的形状的方式，成为使电动机轴10的上端向外部扩张、并将内部挖空的圆锥状，在内部，在形成于中心轴之上的平坦面处配置检测器用磁铁40，设为由圆锥状的内壁包围的形状，由此，能够防止从电动机用磁铁20产生的磁场作为漏磁场hi而施加于磁检测元件50。

与之相对地，在图10所示的通常的旋转角检测装置中，在电动机轴10的上端的端面配置有检测器用磁铁40。并且，与相对的磁检测元件50之间为空气层。因此，在来自电动机轴10的端面的漏磁场hi之中，沿横向偏移而返回至下方的漏磁场hih进入至磁检测元件50的可能性小，但将载置有检测器用磁铁40的端面贯穿的、垂直方向的漏磁场hiv会进入至磁检测元件50，这成为噪声电流的原因。

在实施方式1的旋转角检测装置100中，将电动机轴10的上部设为形成有由圆锥状的内壁包围的凹部10r的形状，将下述延长部设为导磁性引导部10g，该延长部具有由在电动机轴10的端面10t处使端面10t向外部扩张、并将内部挖空而得到的圆锥状的内壁包围的形状。通过在由导磁性引导部10g包围的、凹部10r的平坦面处配置检测器用磁铁40，由此能够防止从电动机用磁铁20产生的磁场作为漏磁场hi而施加于磁检测元件50。检测器用磁铁40形成于电动机轴10的中心轴o之上。此外，如上述专利文献1至3所述，在电动机轴端面的形状为陡峭的角度的情况下，或者在薄壁的情况下，磁场不仅从电动机轴内穿过，而且还漏出至空气中，因此有时产生朝向磁检测元件的磁场成分，成为噪声成分。

与之相对地，在实施方式1的旋转角检测装置100中，能够将来自电动机用磁铁20的漏磁场hi高效地引导至导磁性引导部10g的顶面10gu，能够作为磁通ho而释放至外部，而磁检测元件50不会受到漏磁场hi的影响。

实施方式2.

图3是示意地表示本发明的实施方式2涉及的旋转角检测装置100的剖视图。实施方式2的旋转角检测装置100安装在用于工业用机器人的手腕部的旋转驱动的伺服电动机处，对旋转角进行检测。实施方式2的旋转角检测装置100设置有称为凸台80的磁通路径生成部，以取代由电动机轴10的延长部构成的导磁性引导部10g。特征在于，凸台80由圆筒状的金属筒构成，抵接于电动机轴10的上端部的侧面，且包围对检测器用磁铁40及磁检测元件50进行连接的磁通区域rh的周围。其他结构与实施方式1相同，具有：检测器用磁铁40，其在电动机轴10的中心轴之上载置于端面10t；以及磁检测元件50，其与检测器用磁铁40相对地配置。详细结构与图2所示的实施方式1的旋转角检测装置100相同，在图3中，与图1相同地简化而进行示出。对相同部位标注相同的标号，并省略说明。

通过上述结构，将凸台80用作导磁性引导部，也能够将来自电动机用磁铁20的漏磁场hi高效地引导至凸台80的顶面80u，能够作为磁通ho而释放至外部，而磁检测元件50不会受到漏磁场hi的影响。

此外，如图3所示，通过作为另设部件的凸台80，实现在电动机轴10的端面10t的周围安装的导磁性引导部的形状。由于无需将电动机轴10的端面10t设为复杂的形状，因此能够实现低成本化。凸台80与电动机轴10的接合可以从压入、固定螺栓方式、粘接方式等接合方式中任意选择。

此外，在实施方式2的旋转角检测装置100中，凸台80固定于电动机轴10，搭载有磁检测元件50的控制基板60相对于凸台80不固定，因此具有间隙c1。来自间隙c1的漏磁场是可以忽视的程度。

实施方式3.

图4是示意地表示本发明的实施方式3涉及的旋转角检测装置100的剖视图。实施方式3的旋转角检测装置100安装在用于工业用机器人的手腕部的旋转驱动的伺服电动机处，对旋转角进行检测。实施方式3的旋转角检测装置100是实施方式2的旋转角检测装置100的变形例，凸台80未固定于电动机轴10，与电动机轴10之间具有微小的间隙c2。另一方面，搭载有磁检测元件50的控制基板60固定于凸台80的顶面80u。

因此，控制基板60与凸台80的顶面80u之间不存在间隙，能够抑制向磁通区域rh的侵入，能够可靠地将漏磁场hi释放至外部。其他结构与实施方式2的旋转角检测装置100相同，包含电动机轴10的中心轴，具有：检测器用磁铁40，其载置于与中心轴正交的端面10t之上；以及磁检测元件50，其与检测器用磁铁40相对地配置。详细结构与图2所示的实施方式1的旋转角检测装置100相同，在图4中，与图3相同地简化而进行示出。对相同部位标注相同的标号，并省略说明。

根据实施方式3的旋转角检测装置100，能够在由实施方式2的旋转角检测装置100实现的效果的基础上，由于凸台80不进行旋转，因而进一步降低对电动机轴10施加的负载。

实施方式4.

图5是示意地表示本发明的实施方式4涉及的旋转角检测装置100的剖视图。实施方式4的旋转角检测装置100安装在用于工业用机器人的手腕部的旋转驱动的伺服电动机处，对旋转角进行检测。实施方式4的旋转角检测装置100是实施方式2的旋转角检测装置100的变形例，圆筒状的支撑部80a和由向上方扩张的圆锥状的筒状体形成的圆锥部80b构成凸台80，以取代圆筒状凸台。凸台80通过圆筒状的支撑部80a而固定于电动机轴10，通过作为圆锥状的筒状体的圆锥部80b而向外部扩张，将漏磁场hi引导至外部。

在本实施方式中，凸台80通过圆锥部80b而向外部扩张，将漏磁场hi引导至对检测器用磁铁40及磁检测元件50进行连接的磁通区域rh的外部，因此能够更可靠地防止由磁检测元件50检测到漏磁场hi。

此外，在这里也是搭载有磁检测元件50的控制基板60相对于凸台80不固定，凸台80固定于电动机轴10。因此，搭载有磁检测元件50的控制基板60与凸台80之间具有微小的间隙c1，另一方面，凸台80固定于电动机轴10。

其他结构与实施方式2的旋转角检测装置100相同，具有：检测器用磁铁40，其在电动机轴10的中心轴o之上，载置于与中心轴o正交的端面10t；以及磁检测元件50，其与检测器用磁铁40相对地配置。对相同部位标注相同的标号，并省略说明。详细结构与图2所示的实施方式1的旋转角检测装置100相同，在图5中，与图4相同地简化而进行示出。

根据实施方式4的旋转角检测装置100，能够通过凸台80高效地将漏磁场hi导出至外部。

此外，也可以使实施方式4的旋转角检测装置100的凸台80的形状如实施方式3那样，使凸台80在与电动机轴之间具有微小的间隙c2而进行配置，将控制基板60固定于凸台80。由此，由于凸台80不进行旋转，因此能够取得降低对电动机轴10施加的负载这样的效果。

实施方式5.

图6是示意地表示本发明的实施方式5涉及的旋转角检测装置100的剖视图。实施方式5的旋转角检测装置100安装在用于工业用机器人的手腕部的旋转驱动的伺服电动机处，对旋转角进行检测。在实施方式2的旋转角检测装置100中，作为凸台80而设为如下结构，即：由圆筒状的金属筒构成，抵接于电动机轴10，且包围对检测器用磁铁40及磁检测元件50进行连接的磁通区域rh的周围，但本实施方式的特征在于，使用具有底部80b和圆筒状的侧壁部80s的凸台80，以取代圆筒状的金属筒。其他结构与实施方式2相同，具有：检测器用磁铁40，其在电动机轴10的中心轴o的延长线上，载置于凸台80的底部80b之上；以及磁检测元件50，其与检测器用磁铁40相对地配置。对相同部位标注相同的标号，并省略说明。

即，在实施方式5中设为如下结构，即，在实施方式2中使用的凸台80处设置底部80b，在底部80b处安装检测器用磁铁40。在实施方式1至4中，检测器用磁铁40通过粘接剂而固定于电动机轴10的端面10t，但在实施方式5中，将检测器用磁铁40粘接固定于作为小部件的凸台80。

根据实施方式5的旋转角检测装置100，在由实施方式2的旋转角检测装置100实现的效果的基础上，通过上述结构，还取得容易进行加工的效果。在电动机轴端面10t设置有中央孔，因此在检测器用磁铁40的粘接固定时，难以提高位置精度。因此，需要诸如对电动机轴10的端面10t追加平面加工等加工。根据实施方式5，通过将检测器用磁铁40粘接固定于作为另设部件的凸台80，能够容易地确保高可靠性。

另外，为了在粘接固定时确保高可靠性，确保附着面的清洁度是非常重要的。然而，由于在电动机组装工序中使用膏脂等粘接剂，因此即使将电动机轴10单体洗净，也难以确保电动机组装后的电动机轴10的端面10t的清洁度。与之相对地，在实施方式5中，通过将检测器用磁铁40粘接固定于作为另设部件的凸台80，能够容易地确保高的可靠性。

并且，将通过粘接而对检测器用磁铁40进行固定的凸台80安装于电动机轴10，由此，预先将检测器用磁铁40安装于凸台80，将凸台载置于电动机轴10的端面10t即可。因此，电动机的组装工序被简化，能够实现低成本化。

此外，通过上述结构，将凸台80用作导磁性引导部，也能够将来自电动机用磁铁20的漏磁场hi高效地引导至顶面80u，能够作为磁通ho而释放至外部，而磁检测元件50不会受到漏磁场hi的影响。

此外，在前面叙述的实施方式中，对具有圆筒状的剖面的凸台80进行了说明，但当然也可以如实施方式3及4所示地，应用于圆筒状的支撑部80a和由向上方扩张的圆锥状的筒状体形成的圆锥部80b构成的凸台，以取代圆筒状凸台。

实施方式6.

图7是示意地表示本发明的实施方式6涉及的旋转角检测装置的剖视图。实施方式6的旋转角检测装置100也安装在用于工业用机器人的手腕部的旋转驱动的伺服电动机处，对旋转角进行检测。实施方式6的旋转角检测装置100为，在实施方式1的由电动机轴10的延长部构成的导磁性引导部10g的对凹部10r进行包围的内壁处，形成有由导磁率低的铋层构成的屏蔽薄膜12。其他结构与所述实施方式1相同，具有：检测器用磁铁40，其载置于电动机轴10的中心轴之上；以及磁检测元件50，其与检测器用磁铁40相对地配置。对相同部位标注相同的标号，并省略说明。

通过上述结构，也能够利用屏蔽薄膜12将来自电动机用磁铁20的漏磁场hi更高效地引导至电动机轴10的延长部即导磁性引导部10g的顶面10gu，能够作为磁通ho而释放至外部，而磁检测元件50不会受到漏磁场hi的影响。

此外，作为屏蔽薄膜12，并不限定于铋层，可以应用铜、银、铅、铋等具有比空气低的导磁率的金属薄膜。

另外，本实施方式的屏蔽薄膜12也可以应用于实施方式1至5的结构。

实施方式7.

图8是示意地表示本发明的实施方式7涉及的旋转角检测装置的剖视图。实施方式7的旋转角检测装置100也安装在用于工业用机器人的手腕部的旋转驱动的伺服电动机处，对旋转角进行检测。实施方式7的旋转角检测装置100为，在实施方式1的由电动机轴10的延长部构成的导磁性引导部10g的内部，沿长边方向形成有由导磁率较高的导磁性层16构成的引导层。导磁性引导部10g是由金属制的层状构造体11形成的，在该层状构造体11的内部，呈层状地夹入有由导磁率高的超合金层构成的导磁性层16。其他结构与所述实施方式1相同，具有：检测器用磁铁40，其在电动机轴10的中心轴o之上，载置于与中心轴o正交的端面10t；以及磁检测元件50，其与检测器用磁铁40相对地配置。对相同部位标注相同的标号，并省略说明。

通过上述结构，也能够利用导磁性层16将来自电动机用磁铁20的漏磁场hi更高效地引导至电动机轴10的延长部即导磁性引导部10g的顶面10gu，能够作为磁通ho而释放至外部，而磁检测元件50不会受到漏磁场hi的影响。

此外，作为导磁性层16，并不限定于超合金层，可以应用铁、碳素钢、软铁、镍、钴、钯等导磁率比周边层高的金属。

另外，本实施方式的导磁性引导部的结构也可以应用于实施方式1至6的结构。

实施方式8.

图9是示意地表示本发明的实施方式8涉及的旋转角检测装置的剖视图。实施方式8的旋转角检测装置100也安装在用于工业用机器人的手腕部的旋转驱动的伺服电动机处，对旋转角进行检测。在实施方式8的旋转角检测装置100中，在电动机轴10的顶面10u形成凹部10r，在凹部10r形成检测器用磁铁40，并且安装有搭载了磁检测元件50的控制基板60，以使得对凹部10r进行覆盖。其他结构与所述实施方式1相同，具有：检测器用磁铁40，其在电动机轴10的中心轴o之上，载置于与中心轴o正交的面；以及磁检测元件50，其与检测器用磁铁40相对地配置。

通过上述结构，也能够避免来自电动机用磁铁20的漏磁场hi侵入至应该进行测定的磁通区域rh，更高效地引导至电动机轴10的顶面10u，能够作为磁通ho而释放至外部，而磁检测元件50不会受到漏磁场hi的影响。

对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式仅作为例子而进行提示，并不旨在限定本发明的范围。这些新的实施方式可能通过其他各种方式而实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换以及变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围内，并且包含于权利要求书中记载的发明及其同等的范围内。

标号的说明

10电动机轴，10g导磁性引导部，10t端面，10u、10gu顶面，10r凹部，10w壁部，12屏蔽薄膜，16导磁性层，20电动机用磁铁，30电动机托架，31a托架主体，31b下部托架主体，32轴承，33孔，40检测器用磁铁，50磁检测元件，60控制基板，80凸台，80a圆筒状的支撑部，80b圆锥部，80u顶面，80b底部，80s侧壁部，hm来自检测器用磁铁的磁场，hi漏磁场。