JP2005039999A - エンコーダシステム及びその組み立て方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 工具及び組み立て装置が容易に、高い精度で制御できるエンコーダシステム及びその組み立て方法を提供すること。
【解決手段】 タイミングディスク（１）と、タイミングディスク（１）の端縁領域（８）を収容するＵ字形断面のセンサ−エミッタ装置（７）を備える導体プレート（５）と、プラグインコネクタ（９）とを備え組み付け体であって、電気モータ（３）のフランジ端部において、略円形のセンタリングカラー（１０）が設けられ、該カラー（１０）の少なくとも片側が平坦化領域（１１）を備え、該領域（１１）が対向する端縁とともに、カラー（１０）の直径を基準にして縮小される挿入幅（Ｗ）を形成し、導体プレート（５）はカラー（１０）を形状が合致し保持される凹部（１２）と、これに連続する側面方向の開口（１３）を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、組み立て体を構成し、電気モータ（３）のフランジ端部にて機械的、熱的又は接着剤によって固定できる複数の要素、すなわち、タイミングディスク（１）、導体プレート（５）、プラグインコネクタ（９）及びセンタリングカラー（１０）から構成される高い精度で制御可能なエンコーダシステム及びその組み立て方法に関する。

初期に言及した型のエンコーダシステムは、種々多様な環境条件下で高い精度を与えるために、架線要件（stringing requirements）を満たさなければならない。これらは大規模な生産規模で生産されるパーツであるため、それ相応に設計され、可能な限り少ない数であって、簡略化され且つフェイルセーフの構成部品から構成される必要がある。種々多様な環境条件下で、つまり複雑な設置条件下でも調整は高度に正確でなければならない。

従来、エンコーダシステムの設置場所が狭く、制限された場所である場合、通常Ｕ字形断面のセンサ−エミッタ装置を備えたエンコーダシステムを使用することが一般的である。これらは、組み立て体を形成するために残りの構成要素とともにセンサ−エミッタ装置と容易に結合することができ、その組み立て体のコネクタは導体プレートの中に差し込まれ、電力供給のために接触型コネクタに接続されている。
ドイツ国実用新案第２９５０４８８３号明細書

しかしながら、従来の生産状況下において自動化組み立てを行う場合、送りの移動を複数の軸に沿って行わなければならない。この際、必要とされる精度が高いために、組み立て装置、機械要素の送り設備と誘導設備の移動については特殊な要件が要求されるという問題が存在する。これによりエンコーダシステムは高価となり、従来の技術の生産方法は失敗を被りやすいという問題を有する。

従って、本発明の目的は、モータシャフト上でタイミングディスクを中心に置くプロセスと、センサ−エミッタ装置を位置決めするプロセスが１回の動作で行うことができ、工具及び組み立て装置が容易に、従って高い精度で制御できるエンコーダシステム及びその組み立て方法を提供することにある。

すなわち、本発明は、組み立て体を構成する以下の要素；接触要素（４）を介して電源に接続される電気モータ（３）のフランジ端部でモータシャフト（２）に嵌め込まれるタイミングディスク（１）と、タイミングディスク（１）の端縁領域（８）を収容し、三次元方向での位置信号の受信を可能にするために調整可能であるＵ字形断面のセンサ−エミッタ装置（７）及び該センサ−エミッタ装置用の接続部（６）を備える導体プレート（５）と、組み立て体を構成する要素間に電気的に伝導性の接続部を作成する接続導体を備え、その伝導性の接続部は電気モータ（３）のフランジ端部に固定されるプラグインコネクタ（９）と、を備えるものであって、タイミングディスク（１）と対向する電気モータ（３）のフランジ端部において、平面視で略円形であるセンタリングカラー（１０）が設けられ、円形センタリングカラー（１０）の少なくとも片側が平坦化された領域（１１）を備え、該平坦化された領域（１１）が、円形センタリングカラー（１０）の対向する端縁とともに、円形のセンタリングカラー（１０）の直径を基準にして縮小される挿入幅（Ｗ）を形成し、導体プレート（５）は、円形センタリングカラー（１０）を、形状が合致し、固定できるように保持される凹部（１２）と、凹部（１２）に連続する、内部幅（Ｌ）がセンタリングカラー（１０）の縮小された挿入幅（Ｗ）に相応する側面方向の開口（１３）を備えるエンコーダシステムを提供するものである。

また、本発明は、接触要素（４）を介して電源に接続される電気モータ（３）のフランジ端部でモータシャフト（２）に嵌め込まれるタイミングディスク（１）と、タイミングディスク（１）の端縁領域（８）を収容し、三次元方向での位置信号の受信を可能にするために調整可能であるＵ字形断面のセンサ−エミッタ装置（７）及び該センサ−エミッタ装置用の接続部（６）を備える導体プレート（５）と、組み立て体を構成する要素間に電気的に伝導性の接続部を作成する接続導体を備え、その伝導性の接続部は電気モータ（３）のフランジ端部に固定されるプラグインコネクタ（９）と、が接続され、最初にタイミングディスク（１）が、少なくとも１つの平坦化された領域（１１）を有するセンタリングカラー（１０）が付設された電気モータ（３）のモータシャフト（２）に嵌め込まれ、次に組み立て体を構成する要素は事前に組み立てられ、端縁に向かって開放している開口（１３）を備える導体プレート（５）がセンタリングカラー（１０）の狭い側面を介して側面方向に電気モータ（３）のフランジ平面に移動され、回転されることにより調整位置に固定されるエンコーダシステムの組み立て方法を提供するものである。

本発明によれば、タイミングディスクと導体プレートの容易なセンタリングは、送りの２つの移動だけで達成できる。この２つの移動は、互いに無関係に実施することができ、その結果中間位置を想定する必要はない。エンコーダシステムの組み立ては、大部分事前に組み立てられた要素を用いて１回の動作で行うことができ、このようにして１台の生産装置で毎時１０００パーツという大規模な生産規模を達成することができる。

次に、本発明の実施の形態におけるエンコーダシステムを図１〜図６を参照して説明する。図１は本例のエンコーダシステムの組み立て前の状態を示す図、図２は本例のエンコーダシステムの組み立て方法を説明する図、図２Ｂはエンコーダシステムの組み立て後の状態を示す図、図３は図１におけるエンコーダシステムにおけるセンタリングカラー（１０）と導体プレート（５）の凹部（１２）の領域の部分拡大図、図４〜図６は本例のエンコーダシステムの組み付け手順を説明する図である。

図１のエンコーダシステムは、一方ではモータシャフト（２）に取り付けることができ、センタリングの目的のためのタイミングディスクハブ（１４）を備えるタイミングディスク（１）と、他方ではセンサ−エミッタ装置（７）とプラグインコネクタ（９）付きの導体プレート（５）から構成される。

モータシャフト（２）は電気モータ（３）の構成部材である。モータ（３）の端部（図１中では上方）で、モータシャフト（２）のための貫通開口が設けられるフランジ平面内には平坦化された領域（１１）を備えるセンタリングカラー（１０）が付設されている。センタリングカラー（１０）の形状は、センサ−エミッタ装置（７）及びタイミングディスク（１）に関して、電気モータ（３）のフランジ平面内のおいてセンタリングを可能にするものである。また、センタリングカラー（１０）の側面方向高さ（Ｈ）は、モータシャフト（２）の軸方向において、導体プレート（５）の厚さ（Ｓ）より大きいものとすることができる。

導体プレート（５）は、センタリングカラー（１０）が凹部（１２）に挿入されるために、センタリング開口（１３）を備える。導体プレート（５）はセンサ−エミッタ装置（７）及びプラグインコネクタ（９）用の電力の供給に必要とされるすべての接続部（６）を保持する。また、単に互いにプラグで接続されるだけで、前記構成要素は組み立て体を形成するために容易に事前に嵌合でき、最終的な組み立ての準備を整えて保管場所内に置くことができる。

エンコーダシステムの最終組み立て体は図２Ｂに示されている。この最終組み立て体を得るために、タイミングディスク（１）は、タイミングディスクハブ（１４）手段によってモータシャフト（２）に嵌めこまれ、必要とされる位置に軸方向において移動する。前記組み立て手順は、簡易であり、従来公知の工具及び装置ですでに行われており、多くの生産数を達成しているものである。

導体プレート（５）は、実質的に円形のセンタリングカラー（１０）の円形面に嵌合して、電気モータ（３）の端面に平行に外側に延出するか、あるいは該端面に一致するかのどちらかであるフランジ平面と呼ばれる平面内において、軸方向に垂直に組み立てられる。それぞれの組み立ての移動方向は、図２のＡ、Ｂにより示されている。

導体プレート（５）は、送りの移動を完了した後、図２Ｂに示すように、フランジ平面（１５）内で９０°回転され、その結果導体プレート（５）はセンタリングカラー（１０）に固定され、同時に配置される。導体プレート（５）とセンタリングカラー（１０）の固定手段としては、嵌め込み以外に、例えば接着による接続方法、溶着等の熱的な接続方法又は機械的な接続方法、又はこれらの接続方法の組み合わせ方法が挙げられ、これによってセンタリングカラー（１０）の形状に合致した方法で固定することができる。また、センタリングカラー（１０）の形状に合致せずとも強制的に固定することもできる。

次に、フランジ平面での組み立て方法を、図３を参照して説明する。図３は、側面方向の開口（１３）を介してセンタリングカラー（１０）に嵌め込まれる導体プレート（５）の凹部（１２）の領域内のエンコーダシステムの部分を示している。この目的のため、センタリングカラー（１０）にある平坦化された領域（１１）と対向する端縁の間の挿入幅（Ｗ）は、導体プレート（５）の側面の開口（１３）の内部幅（Ｌ）より狭い。２つのパーツがともに移動される場合、及びセンタリングカラー（１０）と導体プレート（５）が互いを基準にして約９０度回転する場合には、同時にエンコーダシステムの要素の固定及び設置に使用できる形にぴったりとした接続が達成される。本例においては、凹部（１２）はオメガ形をしている。しかしながら、凹部（１２）はこれに限定されず、例えばハート形または三角形などの凹部（１２）とセンタリングカラー（１０）間の他の組み合わせも可能である。また、導体プレート（５）及びセンタリングカラー（１０）が互いに差し込まれる前に、凹部（１２）中に接着剤が導入され、該接着剤が挿入プロセス及び回転プロセスの後に硬化されるようにしてもよい。

さらに、センタリングカラー（１０）と導体プレート（５）の固定は、例えば柔らかな材料と硬い材料を組み合わせることによってなど多様な方法で改善することができる。この場合、前記パーツが互いの中に差し込まれ、互いを基準にして回転した後、互いを基準にしてパーツを締め付ける、または互いの中にパーツを押し込むことによって強制的に固定する接続が達成される。なお、導体プレート（５）の使用材料は、センタリングカラー（１０）の使用材料よりも硬い材料とすることが好ましい。この場合、具体的には、導体プレート（５）は、材料としてガラス繊維強化プラスチックが使用され、センタリングカラー（１０）はＰＶＣ、ポリウレタンまたはＰＥが使用される。

形状が合致した接続の他の例としては、センタリングカラー（１０）の側面方向高さ（Ｈ）を形成する端縁には、少なくとも部分的に連続する溝（１６）が形成され、該溝（１６）（窪み）内で凹部（１２）の端縁と係合するものである。形状が合致した接続をさらに強化するために、導体プレート（５）は好ましくはガラス繊維強化プラスチックなどの硬い材料から製造され、該硬い導体プレート（５）の壁厚はセンタリングカラー（１０）又はセンタリングカラー（１０）内に切り込まれた溝（１６）の壁厚よりわずかに薄くなくてはならない。

センタリングカラー（１０）と導体プレート（５）の他の固定方法としては、凹部（１２）は切削縁の形で形成される場合、導体プレート（５）がセンタリングカラー（１０）に嵌め込まれ、回転される際、センタリングカラー（１０）に窪みを生じさせる。すなわち、溝（１６）が導体プレート（５）に設けられる切削縁（１７）を介して形成される固定方法である。この簡略な固定方法によれば、導体プレート（５）とモータ間に堅固な恒久的な固定を達成することが可能である。

図４は、図１と同様に、電気モータ（３）、センタリングカラー（１０）及び挿入幅（Ｗ）を減少させる平坦化した領域（１１）の取り付け前の状況を示している。導体プレート（５）が平坦化された領域（１１）上に矢印方向で滑らされる（嵌め込まれる）と、最初に凹部（１２）の側面方向の開口（１３）が連続溝（１６）と接触する。図５は、モータ（３）のフランジ平面の中に完全に滑り込ませた後の導体プレート（５）を示している。開口（１３）の内部幅（Ｌ）がセンタリングカラー（１０）の挿入幅（Ｗ）より大きいことが分かる。センタリングカラー（１０）が凹部（１２）をほぼ完全に充填すると、約９０度の回転が発生する（矢印で示される回転を参照すること）。図６では、センタリングカラー（１０）の溝（１６）が、導体プレート（５）の端縁、例えば切削縁（１７）に形状がぴったりと合致して接続されている。なお、回転移動は角度が９０度を超えるものであってもよい。

本例のエンコーダシステムの組み立て前の状態を示す図である。 本例のエンコーダシステムの組み立て方法を説明する図であり、Ｂはエンコーダシステムの組み立て後の状態を示す図である。 図１におけるエンコーダシステムにおけるセンタリングカラー（１０）と導体プレート（５）の凹部（１２）の領域の部分拡大図である。 本例のエンコーダシステムの組み付け手順を説明する図である。 図４に続くエンコーダシステムの組み付け手順を説明する図である。 図５に続くエンコーダシステムの組み付け手順を説明する図である。

符号の説明

１ タイミングディスク
２ モータシャフト
３ 電気モータ
４ 接触要素
５ 導体プレート
６ 接続部
７ センサ−エミッタ装置
８ 端縁領域
９ プラグインコネクタ
１０ センタリングカラー（円形センタリングカラー）
１１ 平坦化された領域
１２ 凹部
１３ 側面方向の開口
Ｗ 挿入幅
Ｌ 内部幅
Ｈ センタリングカラーの側面方向の高さ
Ｓ 導体プレートの厚さ

Claims (10)

1. 組み立て体を構成する以下の要素；
   接触要素（４）を介して電源に接続される電気モータ（３）のフランジ端部でモータシャフト（２）に嵌め込まれるタイミングディスク（１）と、
   タイミングディスク（１）の端縁領域（８）を収容し、三次元方向での位置信号の受信を可能にするために調整可能であるＵ字形断面のセンサ−エミッタ装置（７）及び該センサ−エミッタ装置用の接続部（６）を備える導体プレート（５）と、
   組み立て体を構成する要素間に電気的に伝導性の接続部を作成する接続導体を備え、その伝導性の接続部は電気モータ（３）のフランジ端部に固定されるプラグインコネクタ（９）と、を備えるものであって、
   タイミングディスク（１）と対向する電気モータ（３）のフランジ端部において、平面視で略円形であるセンタリングカラー（１０）が設けられ、円形センタリングカラー（１０）の少なくとも片側が平坦化された領域（１１）を備え、該平坦化された領域（１１）が、円形センタリングカラー（１０）の対向する端縁とともに、円形のセンタリングカラー（１０）の直径を基準にして縮小される挿入幅（Ｗ）を形成し、導体プレート（５）は、円形センタリングカラー（１０）を、形状が合致し、固定できるように保持される凹部（１２）と、凹部（１２）に連続する、内部幅（Ｌ）がセンタリングカラー（１０）の縮小された挿入幅（Ｗ）に相応する側面方向の開口（１３）を備えることを特徴とするエンコーダシステム。
2. センタリングカラー（１０）が、モータシャフト（２）の軸方向において、導体プレート（５）の厚さ（Ｓ）より大きい側面方向高さ（Ｈ）を備えることを特徴とする請求項１のエンコーダシステム。
3. 導体プレート（５）の使用材料は、センタリングカラー（１０）の使用材料よりも硬い材料であることを特徴とする請求項１又は２記載のエンコーダシステム。
4. 導体プレート（５）は、材料としてガラス繊維強化プラスチックが使用され、センタリングカラー（１０）はＰＶＣ、ポリウレタンまたはＰＥが使用されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のエンコーダシステム。
5. センタリングカラー（１０）の側面方向高さ（Ｈ）を形成する端縁には、少なくとも部分的に連続する溝（１６）が形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のエンコーダシステム。
6. 溝（１６）が導体プレート（５）に設けられる切削縁（１７）を介して形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のエンコーダシステム。
7. 導体プレート（５）とセンタリングカラー（１０）の間の接続部は、接着、摩擦又は溶着により接続が強化されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載のエンコーダシステム。
8. 接触要素（４）を介して電源に接続される電気モータ（３）のフランジ端部でモータシャフト（２）に嵌め込まれるタイミングディスク（１）と、
   タイミングディスク（１）の端縁領域（８）を収容し、三次元方向での位置信号の受信を可能にするために調整可能であるＵ字形断面のセンサ−エミッタ装置（７）及び該センサ−エミッタ装置用の接続部（６）を備える導体プレート（５）と、
   組み立て体を構成する要素間に電気的に伝導性の接続部を作成する接続導体を備え、その伝導性の接続部は電気モータ（３）のフランジ端部に固定されるプラグインコネクタ（９）と、が接続され、
   最初にタイミングディスク（１）が、少なくとも１つの平坦化された領域（１１）を有するセンタリングカラー（１０）が付設された電気モータ（３）のモータシャフト（２）に嵌め込まれ、次に組み立て体を構成する要素は事前に組み立てられ、端縁に向かって開放している開口（１３）を備える導体プレート（５）がセンタリングカラー（１０）の狭い側面を介して側面方向に電気モータ（３）のフランジ平面に移動され、回転されることにより調整位置に固定されることを特徴とするエンコーダシステムの組み立て方法。
9. 回転移動が角度９０度を超えて連続することを特徴とする請求項８記載のエンコーダシステムの組み立て方法。
10. 導体プレート（５）及びセンタリングカラー（１０）が互いに差し込まれる前に、凹部（１２）中に接着剤が導入され、該接着剤が挿入プロセス及び回転プロセスの後に硬化されることを特徴とする請求項８又は９記載のエンコーダシステムの組み立て方法。
    

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