DE112009004660B4

DE112009004660B4 - Drehgeber und Verfahren zum Herstellen davon

Info

Publication number: DE112009004660B4
Application number: DE112009004660.6T
Authority: DE
Inventors: Toshikazu Satone; Masahiko Yoshida; Kousuke Shamoto; Takumi Asano
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-04-14
Filing date: 2009-04-14
Publication date: 2016-10-20
Anticipated expiration: 2029-04-15
Also published as: US8704157B2; WO2010119513A1; JPWO2010119513A1; DE112009004660T5; CN102395863A; CN102395863B; JP5014512B2; US20120006982A1

Abstract

Drehgeber, umfassend:
eine Drehwelle;
eine Lochplatte (13), die ein in einem Mittenteilstück davon gebildetes Passloch (13a) hat, eine saubere Haftfläche (13b) bei einem Ende davon hat, und ausgestaltet ist, so dass die Drehwelle (11) in das Passloch (13a) eingepasst ist, während die Lochplatte (13) an der Drehwelle (11) durch ein Fixierteil (15) fixiert ist;
eine Pulsscheibe (17), die ein in einem Mittenteilstück davon gebildetes Presspassungsloch (17a) für die Drehwelle (11) hat, eine saubere Adhäsionsannahmefläche (17b) in einer Umgebung des Presspassungsloches (17a) hat, und so ausgestaltet ist, dass die Drehwelle (11) in das Presspassungsloch (17a) gepresst ist, und so dass die Adhäsionsannahmefläche (17b) an die Haftfläche (13b) der Lochplatte (13) durch ein Haftmittel (19) geklebt ist, und ein darauf gebildetes Positionserfassungsmuster hat;
ein Lichtausstrahlungselement (23), das Licht auf das auf der Pulsscheibe (17) gebildete Positionserfassungsmuster strahlt; und
ein Lichtempfangselement (25), das das Licht von dem Lichtausstrahlungselement (23) über das auf der Pulsscheibe (17) gebildete Positionserfassungsmuster empfängt.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Drehgeber und ein Verfahren zum Herstellen davon. Die vorliegende Erfindung betrifft genau genommen einen Drehgeber, der verwendet wird zum Erfassen einer Drehposition eines Servosystems, der eine hohe Auflösung hat, und der eine absolute Position eines in einer Werkzeugmaschinenvorrichtung oder dergleichen enthaltenen Werkzeugs mit einem hohen Genauigkeitsgrad erfasst.
Hintergrund
Ein Drehteil in einem Drehgeber mit einer Pulsscheibe, die mit einem Schlitzmuster (ein Positionserfassungsmuster) versehen ist, und einer Lochplatte, die die Pulsscheibe an einer Motorwelle fixiert und so ausgestaltet ist, dass die Pulsscheibe und die Lochplatte miteinander verklebt und fixiert sind durch ein Haftmittel, ist konventionell bekannt (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1).
Zitierungsliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: offen gelegte japanische Patentanmeldung JP H10-2760 A (Seite 2, 3 und 4)

Inhaltsangabe
Technisches Problem
Um die Genauigkeit der Erfassung einer Drehposition eines Drehgebers zu verbessern, ist es wichtig, die Position der Mitte einer Pulsscheibe bezüglich der Mitte einer Motorwelle genau zu bestimmen. Gemäß der oben erwähnten konventionellen Technik wird die Lochplatte zuerst in eine Hilfswelle eingesetzt und daran fixiert, so das ein Haftmittel auf eine Pulsscheiben-Anbringungsfläche aufgebracht wird. Nachdem die Pulsscheibe darauf platziert wird und temporär daran fixiert wird, wird die Hilfswelle langsam gedreht. Durch Nutzen eines Schlitzmusters auf der Pulsscheibe wird in dieser Situation ein Mittenausrichtungsprozess durchgeführt durch Aufbringen einer Kraft auf den Außenumfang der Pulsscheibe, so dass der Grad einer Unwucht des Schlitzmusters in einen Standardbereich durch Verwendung einer optischen Vorrichtung fällt, und die Pulsscheibe wird mit Sicherheit mit der Lochplatte verklebt und damit fixiert.
Die oben erwähnte konventionelle Technik hat jedoch ein Problem, wo es Mühe kostet, den Mittenausrichtungsprozess durchzuführen. Nachdem der Mittenausrichtungsprozess mit Verwendung der Hilfswelle durchgeführt ist, wird außerdem das Drehteil von der Hilfswelle entfernt, so dass die Lochplatte erneut an der Motorwelle mit Verwendung eines Gewindestifts angebracht wird. Als ein Ergebnis entsteht ein anderes Problem, wo eine Fehlausrichtung der Mitten zwischen der Lochplatte und der Pulsscheibe wegen des Anziehens des Gewindestiftes auftritt.
Angesichts der oben beschriebenen Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drehgeber und ein Herstellungsverfahren dafür zu erhalten, die es einfach machen, die Mitte der Pulsscheibe auszurichten, und die die Fehlausrichtungen der Mitten reduzieren.
Weitere Techniken zur zentrierten Anbringung einer Pulsscheibe an einer Motorwelle sind aus den Patentpublikationen DE 11 2006 002 195 T5 , JP H09-280 895 A , US 2006/0250292 A1 , JP H08-205 479 A und JP 2004-108984 A bekannt.
Lösung des Problems
Um das obige Problem zu lösen und ein Ziel zu erreichen, enthält ein Drehgeber gemäß der vorliegenden Erfindung: eine Drehwelle; eine Lochplatte, die ein in einem Mittenteilstück davon gebildetes Passloch hat, eine saubere Haftfläche bei einem Ende davon hat, und so ausgestaltet ist, dass die Drehwelle in das Passloch eingepasst ist, während die Lochplatte an der Drehwelle durch ein Fixierteil fixiert ist; eine Pulsscheibe, die ein in einem Mittenteilstück davon gebildetes Presspassungsloch für die Drehwelle hat, eine saubere Adhäsionsannahmefläche in einer Umgebung des Presspassungsloches hat, so ausgestaltet ist, dass die Drehwelle in das Presspassungsloch gepresst ist, und so dass die Adhäsionsannahmefläche an die Haftfläche der Lochplatte durch ein Haftmittel geklebt ist, und ein darauf gebildetes Positionserfassungsmuster hat; ein Lichtausstrahlungselement, das Licht auf das auf der Pulsscheibe gebildete Positionserfassungsmuster strahlt; und ein Lichtempfangselement, das das Licht von dem Lichtausstrahlungselement über das auf der Pulsscheibe gebildete Positionserfassungsmuster empfängt.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Der Drehgeber gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt einen vorteilhaften Effekt, wo es einfach ist, die Mitte der Pulsscheibe auszurichten, und wo die Fehlausrichtungen der Mitten reduziert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Drehgebers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine vertikale Querschnittsansicht relevanter Teile eines Drehgebers gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsformen
In den folgenden Abschnitten werden beispielhafte Ausführungsformen eines Drehgebers und eines Herstellungsverfahrens dafür gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail mit Verweis auf die begleitenden Zeichnungen erläutert werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beispielhaften Ausführungsformen beschränkt.
1 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Drehgebers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 1 gezeigt, enthält ein optischer Drehgeber 91 gemäß der ersten Ausführungsform: eine Drehwelle 11; eine Lochplatte 13, die ein in einem Mittenteilstück davon gebildetes Passloch 13a hat, eine Haftfläche 13b bei einem Ende davon hat, und ausgestaltet ist, so das die Drehwelle 11 in das Passloch 13a eingepasst ist, während die Lochplatte 13 an der Drehwelle 11 durch einen Gewindestift 15, der als ein Fixierteil dient, fixiert ist; eine Pulsscheibe 17, die ein in einem Mittenteilstück davon gebildetes Presspassungsloch 17a für die Drehwelle 11 hat, eine Adhäsionsannahmefläche 17b in der Umgebung des Presspassungsloches 17a hat, ausgestaltet ist, so dass die Drehwelle 11 in das Presspassungsloch 17a gepresst ist, und so dass die Adhäsionsannahmefläche 17b an/auf die Haftfläche 13b der Lochplatte 13 durch ein Haftmittel 19 geklebt ist, und ein darauf gebildetes Positionserfassungsmuster hat; ein Gehäuse 21, das die Lochplatte 13 und die Pulsscheibe 17 darin unterbringt; ein Lichtausstrahlungselement 23, so wie ein LED-Modul, das auf einer zur Welle senkrechten Oberfläche 21a des Gehäuses 21 bereitgestellt ist, und das Licht auf das auf der Pulsscheibe 17 gebildete Positionserfassungsmuster strahlt; und ein Lichtempfangselement 25, das auf einer Deckenoberfläche 21b des Gehäuses 21 bereitgestellt ist, und das das Licht von dem Lichtausstrahlungselement 23 über das auf der Pulsscheibe 17 gebildete Positionserfassungsmuster empfängt.
Die Drehwelle 11 kann eine Motorwelle eines Servomotors sein. Alternativ kann die Drehwelle 11 durch eine Nabe (Englisch: hub) mit einer Motorwelle verbunden sein. Es ist vorzuziehen, wenn das in der Lochplatte 13 bereitgestellte Passloch 13a ein Spielpassungsloch oder ein Übergangspassungsloch bezüglich der Drehwelle 11 ist, so dass es einfach ist, die Drehwelle 11 darein einzusetzen. Eine andere Anordnung ist akzeptabel, in der das Lichtempfangselement 25 auf der zu der Welle senkrecht stehenden Oberfläche 21a anstelle auf der Deckenoberfläche 21b bereitgestellt ist, so dass das Licht von dem Lichtausstrahlungselement 23 durch das auf der Pulsscheibe 17 gebildete Positionserfassungsmuster reflektiert wird und durch das Lichtempfangselement 25 empfangen wird.
Der Gewindestift 15 wird in die Lochplatte 13 von einem Außenumfangteilstück der Lochplatte 13 geschraubt, um die Drehwelle 11 zu drücken bzw. zu pressen, und um so die Lochplatte 13 durch eine Reibungskraft mit der Drehwelle 11 zu fixieren. Es ist vorzuziehen, eine Vielzahl von Gewindestiften 15 bei regulären Intervallen in der Umfangsrichtung bereitzustellen, so dass es möglich ist, eine Gewichtbalance der Lochplatte 13 aufrechtzuerhalten.
Die Pulsscheibe 17 ist aus transparentem Harz (Englisch: resin) hergestellt. Der Zentralteil davon, in dem die Adhäsionsannahmefläche 17b gebildet ist, ist als ein Lochplattenteilstück 17c strukturiert, das dicker als ein Außenumfangteilstück 17d ist, in dem das Positionserfassungsmuster gebildet ist. Das Lochplattenteilstück 17c verhindert, dass die Pulsscheibe 17 bezüglich der Drehwelle 11 in Schieflage gerät (d. h. eine planbare Fehlausrichtung hat). Das Positionserfassungsmuster ist ein Muster, das einen Hell/Dunkel-Kontrast hat und ist bei regulären Intervallen in der Umfangsrichtung auf dem Außenumfangteilstück 17d der Pulsscheibe 17 durch Durchführen eines Chromablagerungsprozesses oder dergleichen gebildet. Die Positionsverschiebung (d. h. eine Fehlausrichtung der Mitten) zwischen der Mitte des in der Pulsscheibe 17 gebildeten Presspassungsloches 17a und der Mitte des Positionserfassungsmusters wird unterdrückt, um einige Mikrometer oder kleiner zu sein.
Als nächstes wird ein Fertigungsverfahren (d. h. ein Herstellungsverfahren) des Drehgebers 91 gemäß der ersten Ausführungsform erläutert werden. Zuerst werden die Haftfläche 13b der Lochplatte 13 und die Adhäsionsannahmefläche 17b gewaschen, um unerwünschte anhaftende Substanzen, so wie Fett oder dergleichen, zu entfernen. Es ist auch akzeptabel, die Gesamtheit der Lochplatte 13 und der Pulsscheibe 17 zu waschen.
Anschließend wird die Drehwelle 11 in das in der Lochplatte 13 gebildete Passloch 13a eingepasst, so das die Lochplatte 13 an der Drehwelle 11 durch das Fixierteil (d. h. den Gewindestift 15) fixiert ist. Danach wird das Haftmittel 19 auf die Haftfläche 13b der Lochplatte 13 und/oder die Adhäsionsannahmefläche 17b der Pulsscheibe 17 aufgebracht. Als das Haftmittel 19 wird ein wärmeaushärtendes Haftmittel oder ein Haftmittel verwendet, das hart wird, nachdem eine gewisse Zeitdauer verstrichen ist, so dass das Haftmittel 19 nicht sofort hart wird.
Anschließend wird die Drehwelle 11 in das in der Pulsscheibe 17 gebildete Presspassungsloch 17a gepresst, und außerdem wird die Adhäsionsannahmefläche 17b der Pulsscheibe 17 an/auf die Haftfläche 13b der Lochplatte 13 durch das Haftmittel 19 geklebt, und das Haftmittel 19 wird ausgehärtet, so dass die Pulsscheibe 17 an die Lochplatte 13 geklebt und fixiert ist. Die Erläuterung der Fertigungsweise des Gehäuses 21, des Lichtausstrahlungselementes 23 und des Lichtempfangelementes 25 wird weglassen.
Weil die Drehscheibe 11 in das in der Pulsscheibe 17 gebildete Presspassungsloch 17a gepresst wird, ist es wie oben erläutert mit der Ausgestaltung des Drehgebers 91 und des Herstellungsverfahrens dafür gemäß der ersten Ausführungsform einfach, die Mitte der Pulsscheibe 17 auszurichten, und außerdem wird die Fehlausrichtung der Mitten reduziert. Wenn die Pulsscheibe 17 direkt an die durch eine Motorwelle oder dergleichen repräsentierte Drehwelle 11 geklebt würde, wäre ferner die Adhäsionszuverlässigkeit wegen des bei dem Herstellungsprozess des Motors involvierten unerwünschten Fettes gering (weil es nicht möglich ist, den Motor zu waschen). Weil im Gegenteil dazu gemäß der ersten Ausführungsform das zum Realisieren der Verklebung genutzte Haftmittel 19 aufgetragen wird, nachdem die Haftfläche 13b der Lochplatte 13 und die Adhäsionsannahmefläche 17b der Pulsscheibe 17 gewaschen sind, ist die Adhäsionszuverlässigkeit hoch.
2 ist eine vertikale Querschnittsansicht relevanter Teile eines Drehgebers gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
Wie in 2 gezeigt, ist in einem Drehgeber 92 gemäß der Ausgestaltung eine Ringnut 13m, in die eine Überschussmenge des auf die Haftfläche 13b aufgebrachten Haftmittels 19 fließen kann, in einem Außenumfangteilstück der Haftfläche 13b der Lochplatte 13 gebildet. Wenn die Adhäsionsannahmefläche 17b der Pulsscheibe 17 gegen die Haftfläche 13b der Lochplatte 13 gepresst wird, fließt jegliche Überschussmenge des Haftmittels 19 in die Ringnut 13m, und das Haftmittel 19 entweicht deshalb nicht nach außen. Die anderen Ausgestaltungen des Drehgebers 92 unterscheiden sich nicht von den Ausgestaltungen des Drehgebers gemäß der 1.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Wie oben erläutert, ist der Drehgeber gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung nützlich für ein Servosystem, das die absolute Position eines in einer Werkzeugmaschine oder dergleichen aufgenommenen Werkzeugs mit einer hohen Genauigkeit erfasst.
Bezugszeichenliste

11: Drehwelle (Motorwelle)
13: Lochplatte
13a: Passloch
13b: Haftfläche
13m: Ringnut
15: Gewindestift (Fixierteil)
17: Pulsscheibe
17a: Presspassungsloch
17b: Adhäsionsannahmefläche
17c: Lochplattenteilstück
17d: Außenumfangteilstück
19: Haftmittel
21: Gehäuse
23: Lichtausstrahlungselement (LED-Modul)
25: Lichtempfangselement
91, 92: Drehgeber

Claims

Drehgeber, umfassend: eine Drehwelle; eine Lochplatte (13), die ein in einem Mittenteilstück davon gebildetes Passloch (13a) hat, eine saubere Haftfläche (13b) bei einem Ende davon hat, und ausgestaltet ist, so dass die Drehwelle (11) in das Passloch (13a) eingepasst ist, während die Lochplatte (13) an der Drehwelle (11) durch ein Fixierteil (15) fixiert ist; eine Pulsscheibe (17), die ein in einem Mittenteilstück davon gebildetes Presspassungsloch (17a) für die Drehwelle (11) hat, eine saubere Adhäsionsannahmefläche (17b) in einer Umgebung des Presspassungsloches (17a) hat, und so ausgestaltet ist, dass die Drehwelle (11) in das Presspassungsloch (17a) gepresst ist, und so dass die Adhäsionsannahmefläche (17b) an die Haftfläche (13b) der Lochplatte (13) durch ein Haftmittel (19) geklebt ist, und ein darauf gebildetes Positionserfassungsmuster hat; ein Lichtausstrahlungselement (23), das Licht auf das auf der Pulsscheibe (17) gebildete Positionserfassungsmuster strahlt; und ein Lichtempfangselement (25), das das Licht von dem Lichtausstrahlungselement (23) über das auf der Pulsscheibe (17) gebildete Positionserfassungsmuster empfängt.
Drehgeber gemäß Anspruch 1, wobei die Pulsscheibe (17) so ausgestaltet ist, dass ein Zentralteil davon, in dem die Adhäsionsannahmefläche (17b) gebildet ist, als ein Lochplattenteilstück (17c) strukturiert ist, das dicker als ein Außenumfangsteilstück ist, in dem das Positionserfassungsmuster gebildet ist.
Drehgeber gemäß Anspruch 1, wobei das Fixierteil (15) ein Gewindestift ist, der in die Lochplatte (13) von einem Außenumfangsteilstück der Lochplatte (13) geschraubt ist, um auf die Drehwelle (11) zu drücken.
Drehgeber gemäß Anspruch 1, wobei die Drehwelle (11) eine Motorwelle eines Servomotors ist.
Drehgeber gemäß Anspruch 1, wobei eine Ringnut (13m) in einem Außenumfangsteilstück der Haftfläche (13b) der Lochplatte (13) gebildet ist.
Verfahren zum Herstellen eines Drehgebers, umfassend: einen Schritt zum Waschen einer Haftfläche einer Lochplatte und einer Adhäsionsannahmefläche einer Pulsscheibe; einen Schritt zum Einpassen einer Drehwelle in ein in der Lochplatte gebildetes Passloch und Fixieren der Drehwelle an der Lochplatte mittels Verwendung eines Fixierteils; einen Schritt zum Aufbringen eines Haftmittels auf die Haftfläche der Lochplatte und/oder auf die Adhäsionsannahmefläche der Pulsscheibe; und einen Schritt zum Pressen der Drehwelle in ein in der Pulsscheibe gebildetes Presspassungsloch und ferner zum Kleben der Adhäsionsannahmefläche der Pulsscheibe auf die Haftfläche der Lochplatte mittels Verwendung des Haftmittels.