CN112923846A - 旋转角度检测装置 - Google Patents

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rotation
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市倉学
比嘉健太郎
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Abstract

本发明的旋转角度检测装置能够降低成本且实现薄型化。该旋转角度检测装置具备：壳体；旋转轴，可旋转地配置在壳体上；旋转体，被配置成与旋转轴一体旋转；第一内齿轮，与旋转轴同心配置，且固定在壳体上；第二内齿轮，与旋转轴同心配置，具有与第一内齿轮的齿数不同的齿数，且可旋转地配置在壳体上；外齿轮，可旋转地配置在旋转体中的与旋转轴间隔开的位置，且与第一内齿轮和第二内齿轮啮合；以及检测部，检测第二内齿轮的旋转角度。

Description

旋转角度检测装置
技术领域
本发明涉及旋转角度检测装置。
背景技术
作为现有的旋转角度检测装置，已知有例如将办公室自动化设备、工业机械等具有的旋转部件的旋转角度、或从卷筒送出的导线的量作为移动量来进行检测的电位计。另外，在这样的旋转角度检测装置中，有的装置检测旋转部件和卷筒的多圈旋转(例如，旋转几十圈)。例如，为了检测旋转部件等的多圈旋转，需要能够得到大的减速比的减速机构。
例如，在专利文献1中公开了具备轴和减速机构，将减速后的直齿轮的旋转角度转换为电压的电位计，该减速机构具有4个直齿轮，使轴的旋转减速。
另外，例如，在专利文献2中公开了这样的电位计，其具有螺杆、与螺杆一体旋转的蜗轮、与蜗轮啮合的齿轮、以及与齿轮一起旋转的指示器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-167427号公报
专利文献2：日本实全昭57-037205号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在专利文献1记载的电位计中，为了得到大的减速比，需要小直径的齿轮。另外，需要提高齿轮及齿轮的轴承部的尺寸精度和组装精度。由此，存在成本增加的问题。另外，在为了获得大的减速比而将齿轮多级配置的情况下，例如，需要使齿轮的旋转轴向(纵深方向)上的长度增长，所以存在难以使装置薄型化的问题。
另外，在专利文献2记载的电位计中，需要提高蜗轮及齿轮的尺寸精度和组装精度。由此，存在成本增加的问题。另外，由于是蜗轮的旋转轴和齿轮的旋转轴垂直的配置，所以存在电位计大型化、电位计的安装面变大的问题。
本发明的目的在于提供一种能够降低成本且实现薄型化的旋转角度检测装置。
解决问题的方案
为了实现上述目的，本发明的旋转角度检测装置具备：
壳体；
旋转轴，可旋转地配置在所述壳体上；
旋转体，被配置成与所述旋转轴一体旋转；
第一内齿轮，与所述旋转轴同心配置，且固定在所述壳体上；
第二内齿轮，与所述旋转轴同心配置，具有与所述第一内齿轮的齿数不同的齿数，且可旋转地配置在所述壳体上；
外齿轮，可旋转地配置在所述旋转体中的与所述旋转轴间隔开的位置，且与所述第一内齿轮和所述第二内齿轮啮合；以及
检测部，检测所述第二内齿轮的旋转角度。
发明效果
根据本发明的旋转角度检测装置，能够降低成本且实现薄型化。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的旋转角度检测装置的一例的俯视图。
图2是表示本发明的实施方式的旋转角度检测装置的一例的主视图。
图3是图1的A-A线剖面图。
图4是表示旋转角度检测装置的一部分的局部分解立体图。
图5是表示旋转角度检测装置的内部的立体图。
图6是图2的B-B线剖面图。
图7是图3的局部放大图。
图8是表示轴的转速与输出电平之间的对应关系的一例的图。
图9是表示旋转角度检测装置的一例的分解立体图。
附图标记说明
1 旋转角度检测装置
10 外壳
10a 孔
11 第一空间
11a、12a、13a 面
11b、12b、13b 内周面
12 第二空间
13 第三空间
20 安装用螺丝
30 轴
32 下端部
35 E形圈
40 旋转体
42 外嵌部
44 臂部
46 杆部
50 固定侧内齿轮
60 可动侧内齿轮
70 外齿轮
80 检测部
82 磁体
84 集成电路
85 磁传感器
90 配线板
92 间隔件
95 引线
96 密封部件
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示本发明的实施方式的旋转角度检测装置1的一例的俯视图。图2是表示本发明的实施方式的旋转角度检测装置1的一例的主视图。图3是图1的A-A线剖面图。图2中描绘了X轴和Y轴。在图2中，将上下方向称为“X方向”或“轴向”，将上方称为“上侧”、“+X侧”或“+X方向”，将下方称为“下侧”、“-X侧”或“-X方向”。在图2中，将左右方向称为“Y方向”或“径向”，将从X轴离开的方向称为“径向外侧”或“+Y方向”，将向X轴靠近的方向称为“径向内侧”或“-Y方向”。
如图1至图3所示，旋转角度检测装置1具备：外壳(壳体)10、安装用螺丝20、轴30(旋转轴)、旋转体40、固定侧内齿轮50(第一内齿轮)、可动侧内齿轮60(第二内齿轮)、外齿轮70、检测部80和配线板90。
外壳10为大致圆柱形状，在外壳10的中心部处设有从下端向上延伸的孔10a。换言之，外壳10呈有底的圆筒形，其具备圆板部10b和从圆板部10b向下延伸的圆筒部10c。
圆板部10b的外形为以X轴为中心的圆板状。圆筒部10c的外形为以X轴为中心的筒状。在孔10a的深端侧(上端侧)形成有第一空间11。第一空间11由朝向下方(-X方向)的圆形的面11a、以及位于比面11a更靠下侧的位置且面向径向内侧(-Y方向)的内周面11b界定。
以从内周面11b的下端缘向径向外侧(+Y方向)延伸的方式形成有第二空间12(对应于本发明的“容纳空间”)。第二空间12由位于比内周面11b的下端缘更靠径向外侧的位置且朝向下方(-X方向)的圆环状的面12a、以及位于比面12a更靠下侧的位置且面向径向内侧(-Y方向)的内周面12b界定。
以从内周面12b的下端缘向径向外侧(+Y方向)延伸的方式形成有第三空间13。第三空间13由位于比内周面12b的下端缘更靠径向外侧的位置且朝向下方(-X方向)的圆环状的面13a、以及位于比面13a更靠下侧的位置且面向径向内侧(-Y方向)的内周面13b界定。
安装用螺丝20被嵌入成型于外壳10的圆板部10b的中央部。安装用螺丝20具有沿轴向(X方向)延伸的通孔22。
轴30可旋转地配置在外壳10上。轴30在上下方向(X方向)上延伸。轴30可旋转地被安装用螺丝20支承。轴30插入至通孔22。轴30的下端部32突出至第一空间11中。
E形圈35嵌装在轴30上。通过E形圈35与通孔22的上端口周边部抵接，从而限制轴30的-X方向上的移动。轴30的下端部被嵌入成型于旋转体40中。通过旋转体40与面11a抵接，从而限制轴30的+X方向上的移动。
图4是表示旋转角度检测装置1的一部分的局部分解立体图。
如图3和图4所示，旋转体40具有外嵌部42、臂部44和杆部46。如上所述，轴30的下端部被嵌入成型于旋转体40中。由此，旋转体40与轴30一体旋转。具体而言，外嵌部42从外面嵌合于轴30的下端部32。臂部44从外嵌部42向径向外侧(+Y方向)延伸。杆部46配置在臂部44的前端部。杆部46在上下方向(X方向)上延伸。
图5是表示旋转角度检测装置1的内部的立体图。图6是图2的B-B线剖面图。
如图3、图5和图6所示，固定侧内齿轮50的齿部形成于内周面11b的下端部侧。固定侧内齿轮50的齿数例如为36个。
如图3、图5和图6所示，可动侧内齿轮60可旋转地嵌入第二空间12。具体而言，可动侧内齿轮60可旋转地嵌入由面12a、间隔件92的上端面92b(后述)、以及内周面12b界定的空间，该间隔件92以与面13a抵接的方式配置。可动侧内齿轮60配置成在上下方向(X方向)上与固定侧内齿轮50重叠。换言之，固定侧内齿轮50和可动侧内齿轮60配置成上下两级。
如图3所示，可动侧内齿轮60呈圆板状，在可动侧内齿轮60的中心部设有从上端向下凹陷的孔60a。换言之，可动侧内齿轮60具备圆板状底部60b和从圆板状底部60b向上延伸的环状部60c。
圆板状底部60b具有嵌合凹部60d。嵌合凹部60d是朝向下方开口的孔。嵌合凹部60d将圆板状底部60b的朝向下方的面作为底壁面。嵌合凹部60d的周壁从第二空间12突出至第三空间13中。
如图3所示，可动侧内齿轮60的齿部形成在环状部60c的内周面上。可动侧内齿轮60的齿数例如为35个。
图7是图3的局部放大图。如图3和图7所示，内周面12b从环状部60c的外周面，向径向外侧(+Y方向)离开。由此，间隙GP被设置于环状部60c的外周面与内周面12b之间。间隙GP相对于环状部60c向径向外侧(+Y方向)扩展。间隙GP的大小为可动侧内齿轮60的直径的0.5％到5％。另外，可动侧内齿轮60的外周部下端侧(-X侧)的间隙GP比可动侧内齿轮60的外周部上端侧(+X侧)的间隙GP宽。而且，在-X侧的间隙GP处，内周面12b相对于-X方向朝向径向外侧(+Y方向)倾斜。由此，-X侧的间隙GP随着从上侧朝向下侧而越来越向径向外侧扩展。在间隙GP中容纳有稠度为200到350的润滑剂。
如图3至图6所示，外齿轮70被杆部46可旋转地支承。外齿轮70与固定侧内齿轮50和可动侧内齿轮60啮合。
旋转体40、固定侧内齿轮50、可动侧内齿轮60以及外齿轮70构成内摆线机构。例如，固定侧内齿轮50的齿数为36个，可动侧内齿轮60的齿数为35个。由此，当轴30旋转36圈时，可动侧内齿轮60沿轴30的旋转方向旋转1圈。即，可动侧内齿轮60相对于旋转体40(轴30)的减速比为1/36。换言之，在轴30的转速为N(N为自然数)的情况下，可动侧内齿轮60的转速为N/36。因此，在本实施方式的旋转角度检测装置1中，在对旋转部件或卷筒的旋转角度进行检测时所能检测到的范围是，从轴30旋转0度到轴30旋转36圈(＝36*360度)为止的范围。
如图3所示，检测部80具有磁体82和集成电路84。磁体82配置在圆板状底部60b上。具体而言，磁体82嵌装在嵌合凹部60d中。例如采用在径向上被磁化的圆盘状的钕磁体等作为磁体82。
集成电路84安装在配线板90上。集成电路84具有磁传感器85。磁传感器85以相对于磁体82在上下方向(X方向)上离开规定距离的方式与该磁体82相对配置。磁传感器85将磁体82发出的磁场的方向转换为电信号(例如电压)的变化并将该电信号的变化输出。
图8是表示轴30的转速与从磁传感器85输出的输出电平之间的对应关系的一例的图。图8的横轴表示轴30的转速，纵轴表示输出电平(％)。根据图8所示的对应关系，例如，当轴30旋转18圈时，磁传感器85的输出电平为50％。另外，当轴30旋转36圈时，磁传感器85的输出电平为100％。
图9是表示旋转角度检测装置1的一例的分解立体图。
如图9所示，间隔件92的外形形状为管状。另外，如图3所示，间隔件92被配置成其外周面92a沿着内周面13b且其上端面92b与面13a抵接。上端面92b从面13a向径向内侧(-Y方向)延伸。如上所述，向-Y方向延伸的面12a与内周面12b一起界定可动侧内齿轮60嵌合的容纳空间。另外，为了使配置在圆板状底部60b上的磁体82和配置在配线板90上的磁传感器85以规定距离间隔开，间隔件92在管轴方向(上下方向)上具有规定长度。
如图9所示，配线板90的外形形状为圆板状。如图3所示，配线板90嵌合在第三空间13中。用粘接剂将配线板90固定在间隔件92的下端面92c上。由此，配线板90相对于配置磁体82的圆板状底部60b间隔开配置。引线95与配线板90上的配线连接。用密封部件96将配线板90的外周面与内周面13b之间的间隙堵住。
上述实施方式的旋转角度检测装置1具备：外壳10；轴30，可旋转地配置在外壳10上；旋转体40，被配置成与轴30一体旋转；固定侧内齿轮50，与轴30同心配置，且固定在外壳10上；可动侧内齿轮60，与轴30同心配置，具有与固定侧内齿轮50的齿数不同的齿数，且可旋转地配置在外壳10上；外齿轮70，可旋转地配置在旋转体40中的与轴30间隔开的位置，且与固定侧内齿轮50和可动侧内齿轮60啮合；以及检测部80，检测可动侧内齿轮60的旋转角度。
利用上述结构，使可动侧内齿轮60可旋转地配置在外壳10上，并使外齿轮70与固定侧内齿轮50和可动侧内齿轮60啮合，由此能够得到大的减速比。因此，无需减小固定侧内齿轮50或可动侧内齿轮60的直径，无需提高可动侧内齿轮60等的尺寸精度和组装精度。由此，能够降低成本。另外，由于无需多级配置齿轮，所以能够使装置薄型化。
另外，上述实施方式的旋转角度检测装置1配置成固定侧内齿轮50与可动侧内齿轮60在上下方向上重叠。由此，能够使装置进一步薄型化。
另外，上述实施方式的内摆线机构即使是在齿轮个数少的情况下也能够得到大的减速比。由此，能够削减部件个数，因此能够降低成本。
另外，上述实施方式的旋转角度检测装置1中，即使是在因来自外部的应力或各部件的热收缩而可动侧内齿轮60与外壳10之间的间隙GP变窄的情况下，间隙GP的大小也在可动侧内齿轮60的直径的0.5％到5％之间。由此，能够避免出现可动侧内齿轮60不能旋转的情况。
另外，上述实施方式的旋转角度检测装置1的-X侧(可动侧内齿轮60的外周部下端侧)的间隙GP比+X侧(可动侧内齿轮60的外周部上端侧)的间隙GP宽。而且，-X侧的间隙GP是越靠近-X侧则越宽。由此，在对外壳10施加大的外力的情况下，由于被设定得较宽的-X侧的间隙GP虽然会变窄，但仍保持规定的宽度，所以能够防止出现可动侧内齿轮60不能旋转的情况。
另外，上述实施方式的旋转角度检测装置1在间隙GP中容纳有稠度为200到350的润滑剂。能够防止可动侧内齿轮60非期待地在间隙GP内移动。由此，能够防止产生声音和振动。
此外，上述实施方式都仅表示实施本发明时的具体化的一例，本发明的技术范围不应受这些实施方式的限制。即，能够不脱离其要点或其主要特征地以各种形式实施本发明。
在上述实施方式中，示出了利用具有磁体82和磁传感器85的检测部80来检测可动侧内齿轮60的旋转角度的情况，但是本发明不限于此，例如，也可以是向可动侧内齿轮60照射可见光或红外线，基于被可动侧内齿轮60反射或者透射的光量的变化来检测可动侧内齿轮60的旋转角度的方式，或者是用电刷替代磁体82、用电阻器替代磁传感器85的接触式的检测部。
本申请基于2019年12月5日提交的日本专利申请(特愿2019-220280)，其内容在此作为参照而引入。
工业实用性
本发明适合用于要求降低成本且实现薄型化的旋转角度检测装置。

Claims (8)

1.一种旋转角度检测装置，具备：
壳体；
旋转轴，可旋转地配置在所述壳体上；
旋转体，被配置成与所述旋转轴一体旋转；
第一内齿轮，与所述旋转轴同心配置，且固定在所述壳体上；
第二内齿轮，与所述旋转轴同心配置，具有与所述第一内齿轮的齿数不同的齿数，且可旋转地配置在所述壳体上；
外齿轮，可旋转地配置在所述旋转体中的与所述旋转轴间隔开的位置，且与所述第一内齿轮和所述第二内齿轮啮合；以及
检测部，检测所述第二内齿轮的旋转角度。
2.如权利要求1所述的旋转角度检测装置，其中，
所述壳体具有供所述第二内齿轮可旋转地嵌入的容纳空间。
3.如权利要求2所述的旋转角度检测装置，其中，
所述第二内齿轮的外周面与所述容纳空间的内周面之间的间隙的大小为所述第二内齿轮的直径的0.5％到5％。
4.如权利要求3所述的旋转角度检测装置，其中，
所述间隙相对于所述第二内齿轮在所述旋转轴的径向上扩展。
5.如权利要求4所述的旋转角度检测装置，其中，
所述间隙随着在所述旋转轴的方向上从一侧朝向另一侧而越来越向径向外侧扩展。
6.如权利要求3至5中任一项所述的旋转角度检测装置，其中，
所述间隙中容纳的润滑剂的稠度为200到350。
7.如权利要求1所述的旋转角度检测装置，其中，
所述第一内齿轮与所述第二内齿轮配置成在所述旋转轴的轴向上重叠。
8.如权利要求1所述的旋转角度检测装置，其中，所述检测部具有：
配置在所述第二内齿轮上的磁体；以及
集成电路，其包含与所述磁体相对配置的磁传感器，该磁传感器将所述磁体发出的磁场的方向转换为电信号的变化并将该电信号的变化输出。
CN202011393684.8A 2019-12-05 2020-12-03 旋转角度检测装置 Pending CN112923846A (zh)

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JP2019-220280 2019-12-05
JP2019220280A JP7404047B2 (ja) 2019-12-05 2019-12-05 回転角度検出装置

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