JP2006300952A - モータ保護キャップを有する中空シャフトエンコーダ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、モータシャフト保護キャップを有する中空シャフトエンコーダを改良することを目的とする。
【解決手段】本発明は、モータシャフト保護キャップを有する中空シャフトエンコーダに係る。モータシャフト保護キャップと中空シャフトエンコーダとの間の接続は、モータシャフト保護キャップと中空シャフトエンコーダとの間の相対運動を介して反復的に解放可能且つ接続可能である摩擦及び／又は形状適合接続手段を用いて達成される。中空シャフトエンコーダは、測定信号のピックアップ及び出力に対する全ての電気及び機械部品を組み込み、測定信号のピックアップ及び出力に対する電気及び機械部品は、モータシャフト保護キャップ上には固定されない。モータシャフト保護キャップを有する中空シャフトエンコーダは、コスト効率が高く、設計、製造、組立て、保管、保守、及び修理においてより単純であり、操作も容易である。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の特徴部分に記載のモータ保護キャップを有する中空シャフトエンコーダに係る。

モータ保護キャップを有するこの種類の多数の中空シャフトエンコーダは、従来技術より既知であり、該技術においては、回転速度又は位置等のパラメータを有するモータのモータシャフトはエンコーダの中空シャフトを介して導かれ、そこで支持される。エンコーダの中空シャフトの内側のベアリングリングは、摩擦及び／又は形状適合の手法においてモータのモータシャフト上に固定され、同一の回転速度でそれに沿って回転し、エンコーダの外側センサ・リングは静止したままである。エンコーダの静止したセンサ・リングに対する内側ベアリング・リングの相対回転により、決定されるパラメータ（モータシャフトの回転速度又は位置等）に比例して生成される。前出の測定信号は、測定信号メモリ及びディスプレイを任意で備えられた回転ユニット及び外部トランスデューサに、エンコーダのインタフェースユニットを介して経由される。エンコーダのインタフェースユニットは、最も簡単な場合では接触ストリップであるが、第１の内側トランスデューサユニットを既に備えられ得るか、あるいは、外部評価ユニットの代替となり得る内部評価ユニット組み込み得る。

特に昇降機の場合においては、エンコーダはモータの端部に取り付けられ、モータシャフト自体は、中空シャフトエンコーダを通過する。シャフトの回転中、保護されていないシャフトは破損の危険性を有する。このため、保護キャップは、エンコーダ上又はシャフト上方に据え付けられ、従来技術においては複数のネジで締められる。このシャフトはマシンの機能停止の場合に昇降機を上下に手動で動かすよう使用されるため、保護キャップは、エンコーダから取り外されなければならない。キャップの取外しは、適切なツール、特には小さなレンチを有して行われなければならなず、非常に退屈且つ時間がかかる工程である。

独国特許発明第３９ ３９ ８６８ Ａ１号明細書（特許文献１）により、ブラシレスモータ用のタコジェネレータが既知となっている。該タコジェネレータは、モータシャフトの上方の中空シャフトを有して滑り、円錐形の末端部を介してモータシャフトに摩擦的に接続される。円錐形末端部は、モータシャフトの自由端の面でネジを用いてモータシャフトに接続される。

エンコーダ上の多種のバイオネット型接続は、例えば独国特許発明第１９９ ２３ ９００１ Ａ１号明細書（特許文献２）、独国特許発明第１９９ ４８ １０６ Ａ１号明細書（特許文献３）、独国特許発明第１９６ ４１ ９２９ Ａ１号明細書（特許文献４）、独国特許発明第３６ ０９ ２１１ Ａ１号明細書（特許文献５）より既知である。しかしながら、モータシャフトを覆うカバーは、時限ディスク、インタフェース・ユニット、又は光センサを有する電気コネクタブロック等のエンコーダの主要部分を常に組み込む。問題点は、特定的な角度範囲がモータシャフトを覆うカバーと残りのエンコーダとの間の相対位置として組立てのために接着されなければならない点にあり、特に手や眼が届き難いエンコーダの場合に障害となる。また、該問題点は、組立てにおいて遅延を、及びエンコーダに損害を招き得る。他の問題点は、モータシャフトの軸の長さが変更される際、カバー及び／又はエンコーダの残りのベース部もまた、その軸の長さを変えられなければならないことにあり、設計、製造、組立て、及び保管において大きな費用劣位を招く。
独国特許発明第３９ ３９ ８６８ Ａ１号明細書 独国特許発明第１９９ ２３ ９００１ Ａ１号明細書 独国特許発明第１９９ ４８ １０６ Ａ１号明細書 独国特許発明第１９６ ４１ ９２９ Ａ１号明細書 独国特許発明第３６ ０９ ２１１ Ａ１号明細書

本発明は、よりコスト効果が高く、その設計、製造、組立て、保管、保守、及び修理においてより簡単であるよう、前述されたモータシャフト保護キャップを有する中空シャフトエンコーダを改良することを目的とする。

かかる目的を達成するよう、本発明は請求項１の特性によって特徴付けられる。本質的な特徴は、モータシャフトキャップと中空シャフトエンコーダとの間の接続がモータシャフト保護キャップと中空シャフトエンコーダとの間の相対運動を介して反復的に解放及び接続可能である摩擦及び／又は形状適合接続手段を用いて達成されること、並びに、中空シャフトエンコーダが測定信号のピックアップ及び出力に対する全ての電気及び機械部品を組み込むこと、並びに、測定信号のピックアップ及び出力に対する電気又は機械部品がモータシャフトの保護キャップ上に固定されること、である。

これは、モータシャフトの自由端の軸の長さに関わらず、中空シャフトエンコーダが使用され得、測定信号のピックアップ及び出力に対する全ての要求される電気及び機械部品、及び簡単且つコスト効率のよい相応して適合された軸の長さを有するモータシャフト保護キャップを有する、という利点を有する。１つ及び同一の中空シャフトエンコーダは、故に、モータシャフトの自由端のいかなる軸の長さに対しても常に使用され得、モータシャフト保護キャップのみは、その軸の長さが相応して適合されるよう要求される。本願のモータシャフト保護キャップを有する中空シャフトエンコーダは、故に、全ての面において非常にコスト効率が良くなり、操作がより容易となる。保護キャップの即時取外しが可能であるという追加的な利点があり、これは一刻を争うエレベータの避難中等の安全性関連の適用において特に非常に重要である。これは、保護キャップを取外すよう時間をかけてツールを探す必要がないことを意味する。

解決法は、エンコーダ自体に一体化される。保護キャップに対する固定手段は、エンコーダのカバー又はキャップに一体化される。これはまた、保護キャップが特にツールを使わず取り付け及び取り外しされ得ることを意味し、キャップ自体におけるバイオネット結合によって特に可能となる。

エンコーダ筐体上の保護キャップの締め付けの種類は、特にツールを使わずに可能であるべきだが特定の実施例に制限されるべきではなく、バイオネット接続に加えて、他の反復的に解放可能且つ接続可能である摩擦及び／又は形状適合接続手段が与えられ得る。他の接続手段は、例えば、直角掛けファスナ接続、又はクランプ型接続、又はスナップオン／スナップイン式接続、又はベルクロファスナ接続、例えば両面環状接着ストリップを用いる反復的に解放及び接続可能な接着接続、中空シャフトエンコーダとモータシャフト保護キャップとの間の直接ネジ接続、トグルレバー接続、スプリント・ピンファスナ接続、シャフト及びアイレットヒンジ接続等である。

中空シャフトエンコーダ及びモータシャフト保護キャップは、特には、互いに対して軸方向にその面の端部で結合されるが、他の実施例においては、互いに対して夫々の外側のケーシングで接続され得る。例えば、中空シャフトエンコーダは、モータシャフト保護キャップにおける軸の凹部において少なくとも部分的に収容され得、モータシャフト保護キャップの内側ケーシングは、中空シャフトエンコーダの外側ケーシング上に置かれ得る。同様だが反対に、モータシャフト保護キャップはまた、中空シャフトエンコーダにおける軸の凹部において少なくとも部分的に収容され得、モータシャフト保護キャップの外側ケーシングは、中空シャフトエンコーダの内側ケーシング上で支持され得る。また、モータシャフト保護キャップの面端部自由リムは、中空シャフトエンコーダの面端部における円周の環状溝において収容され得、摩擦及び／又は形状適合でそこに固定され得る。

中空シャフトエンコーダのクローザビリティ（ｃｌｏｓｅａｂｉｌｉｔｙ）の追加的な特徴はまた、他のいずれかの保護キャップの幾何学的形状であり得る。即ち、エンコーダのリアシャフト端部を閉じる及び／又は密閉するよう、より短い又はより平らな形等である。

しかしながら、特には、モータシャフト保護キャップは、鉢形状に設計され、中空シャフトエンコーダから離れてテイパする形状を有する。しかしながら、形状はまた、単に円筒形、半球形又は部分的球形、回転楕円面、又は回転方物面（卵形）であるか、あるいは、何らかの他の回転対称な鉢形状であり得る。

中空シャフトエンコーダの筐体の形状は、望ましくは円筒形であり、電源及び信号線に対する電気的接続が外側ケーシングから半径方向に外に延びるようにされる。

本発明は、以下の通り単一の可能な実施例のみを描写する図面に基きより詳細に説明される。本発明の追加的な本質的特徴及び利点は、図面及び説明より明らかとなる。

図１は、組み立てられた状態でのモータシャフト保護キャップ２を有する中空シャフトエンコーダ１を図示し、モータシャフト保護キャップ２は、３つの羽根を有するバイオネット接続３を用いて中空シャフトエンコーダ１に対して接続される。図１によれば、モータシャフト保護キャップ２は、組立てのために３つの異なる位置においてその面端部上で中空シャフトエンコーダ１上へとおかれ得る。続いて該キャップは、中空シャフトエンコーダ１の羽根８，１１（図２及び図３参照）及びモータシャフト保護キャップ２が軸方向において互いに対して上方に置かれるために軸方向において離され得ないようになるまで、時計回り又は反時計回りにひねられ得る。更にそれらの位置を固定するよう、追加的なロック機構４は、中空シャフトエンコーダ１とモータシャフト保護キャップ２との間の図示された相対位置において与えられ得る。

図２は、円筒形の筐体５を組み込む中空シャフトエンコーダ１を図示する。該エンコーダの内部には、完全に機能する中空シャフトエンコーダに対する電気及び機械部品一式が収容される。モータシャフト（図示せず）を収容するよう、貫通開口６が筐体５の中心を通って延びる。円筒形の筐体５の一面端部又は両面端部において、バイオネット接続３に対してくぼみ７が存在し、「ネガティブ」として射出成形において圧延又は作られ得る。くぼみ７は、円周に沿って均一に与えられる３つの羽根８を組み込み、その内径「ｄｉ」は、貫通開口６より大きい。しかしながら、内径ｄｉは、モータシャフト保護キャップ２の羽根１１を通すよう、３つの広げられた領域９の外径「ｄａ」より小さい（図３参照）。

中空シャフトエンコーダ１のケーシング上には、電気ケーブル用のアウトレット及びインレット１０が与えられ、場合によっては所望される電源を供給し、且つエンコーダ１において生成される測定信号のルーティングをするようにされる。電気ケーブル用アウトレット及びインレット１０は、この場合、例えば、伝送ケーブルに対して、並びに、トランスデューサ及び評価ユニット（図示せず）に対して結合するようネジ山を備えられるが、他の実施例では、例えば摩擦で繋げられるプラグ接続又はネジ型又は即時接続光沢端子として、所望の通り異なって設計され得る。

図３は、モータシャフト保護キャップ２を図示する。該キャップは、鉢状の基本的形状を有し、３つの羽根１１の形状において半径方向の拡張に向かう方向において、円形のベースディスク１２から軸方向において円錐ケーシング１３を有する。３つの羽根１１は、円周に沿って均一に間隔をあけられ、それらの間に置かれた３つの凹部１４を有する。ベースディスク１２上には、例えばモータシャフト保護キャップ２を取り外さない拡張操作後等で必要とされる場合に、組立て／解体中にツールを収容する六角形１５が与えられる。

ロック機構４としての羽根上には、軸方向にエンボス加光されたリブが与えられる。続いて該リブは、中空シャフトエンコーダ１の羽根３の下方側部上で軸方向において置かれる。

当然のことながら、要求に応じて、バイオネット接続３の２つのみ又はの３つより多い羽根８，１１を与えることが可能である。しかしながら、望ましいのは、中空シャフトエンコーダ１上に３つの羽根８、及びモータシャフト保護キャップ２上に３つの羽根１１である。羽根８，１１は、また、必ずしも円周に沿って均一に間隔を空けられる必要は無いが、それらの間に１２０°（羽根３つ）、１８０°（羽根２つ）、９０°（羽根４つ）、６０°（羽根６つ）の他の角度を有し得る。

図４は、図１の長手方向断面図である。該図より、バイオネット接続３の領域において中空シャフトエンコーダ１とモータシャフト保護キャップ２との間に、Ｏリング１６が封として与えられていることが明らかである。該封は、環状溝２７に置かれ、ケーシング１３と羽根１１又は凹部１４との間の環状移行領域において位置付けられる［ｓｉｃ］。

中空シャフトエンコーダ１は、中空エンコーダシャフト１７を有し、中空シャフトエンコーダ１のステータ１９に相対して回転可能である２つのボールベアリング１８を用いて支持される。中空シャフトエンコーダ１は、モータシャフト上で滑らされ、軸方向での移動を防ぐよう、この場合は例えばねじ込みディスク２１及びリテーニングリング２２を有するシャフト台２０を用いて面端部で、モータシャフト（図示せず）上に固定される。モータシャフト上で中空シャフトエンコーダ１の回転に対し、他の保護（例えばフェザー・キー）が摩擦台座接点（ｓｅａｔ ｃｏｎｔａｃｔ）２３に加えて与えられ得る。エンコーダシャフト１７上での中空シャフトエンコーダ１の他の固定方法はまた、当然のことながら、所謂トルクアームを使用する等して可能である。

図５はまた、図１の平面図及び図４の右からの側面図を図示する。参照符号２４は、モータシャフト保護キャップの羽根１１上のロック機構に加えての、又はその代替としての中空シャフトエンコーダ１の羽根８の下方側部上の追加的なロック機構を示す。これはまた、締める方向２５及び開ける方向２６を確立する役割を果たし得るが、両方向における連続的な回転もまた可能である。

本発明に従ったモータシャフト保護キャップを有する中空シャフトエンコーダを組み立てられた状態で示す斜視図である。 本発明に従った中空シャフトエンコーダの斜視図である。 本発明に従ったモータシャフト保護キャップの斜視図である。 図１に従ったモータシャフト保護キャップを有する中空シャフトエンコーダを通る長手方向軸に沿った断面図である。 図４に従ったモータシャフト保護キャップを有する中空シャフトエンコーダの平面図である。

符号の説明

１ 中空シャフトエンコーダ
２ モータシャフト保護キャップ
３ 符号２上での符号１と符号２との間のバイオネット接続
４ 符号１と符号２との間のロック機構

Claims (15)

1. モータシャフト保護キャップ（２）を有する中空シャフトエンコーダ（１）であって、
   前記モータシャフト保護キャップ（２）と中空シャフトエンコーダ（１）との間の相対運動を介して摩擦及び／又は形状適合接続手段（３）を用いて反復的に互いから解放可能且つ互いに対して接続可能であり、
   前記中空シャフトエンコーダ（１）は、測定信号のピックアップ及び出力に対する全ての電気及び機械部品を組み込み、前記信号測定の前記ピックアップ及び出力に対する電気及び機械部品は、前記モータシャフト保護キャップ（２）上に固定されない、
   中空シャフトエンコーダ。
2. 前記接続手段（３）は、前記中空シャフトエンコーダ（１）及びモータシャフト保護キャップ（２）において内蔵される、ことを特徴とする、
   請求項１記載のモータシャフト保護キャップ（２）を有する中空シャフトエンコーダ（１）。
3. 前記接続手段（３）は、バイオネット接続、又は直角掛けファスナ接続、又はクランプ型接続、又はスナップオン／スナップイン式接続、又はベルクロファスナ接続、又は反復的に解放及び接続可能な接着接続、又は前記中空シャフトエンコーダ（１）とモータ保護キャップ（２）との間の直接ネジ接続である、ことを特徴とする、
   請求項１又は２記載のモータ保護キャップ（２）を有する中空シャフトエンコーダ（１）。
4. 前記バイオネット接続（３）は、前記中空シャフトエンコーダ（１）上及び前記モータ保護キャップ（２）上に羽根（８，１１）を有し、前記羽根は、組み立てられた状態において協働し、故に前記モータ保護キャップ（２）が軸方向において前記中空シャフトエンコーダ（１）から引き抜かれることを防ぐ、ことを特徴とする、
   請求項３記載のモータ保護キャップ（２）を有する中空シャフトエンコーダ（１）。
5. 前記接続手段（３）は、トグルレバー、スプリントピン、又はシャフト及びアイレットヒンジ等の追加的な部品を用いた、トグルレバー接続、又はスプリントピン接続、又はシャフト及びアイレットヒンジ接続である、ことを特徴とする、
   請求項１記載のモータ保護キャップ（２）を有する中空シャフトエンコーダ（１）。
6. 前記中空シャフトエンコーダ（１）及びモータ保護キャップ（２）は、対面する端部で軸方向に互いに対して結合される、ことを特徴とする、
   請求項１乃至５のうちいずれか一項記載のモータ保護キャップ（２）を有する中空シャフトエンコーダ（１）。
7. 前記中空シャフトエンコーダ（１）及びモータ保護キャップ（２）は、ケーシングで半径方向に互いに対して結合される、ことを特徴とする、
   請求項１乃至６のうちいずれか一項記載のモータ保護キャップ（２）を有する中空シャフトエンコーダ（１）。
8. 前記モータ保護キャップ（２）は、鉢形状に設計される、ことを特徴とする、
   請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の記載のモータ保護キャップ（２）を有する中空シャフトエンコーダ（１）。
9. 前記モータ保護キャップ（２）は、円錐状に設計され、前記中空シャフトエンコーダ（１）から離れてテイパする形状を有する、ことを特徴とする、
   請求項８記載のモータ保護キャップ（２）を有する中空シャフトエンコーダ（１）。
10. 前記モータ保護キャップ（２）は、単に円筒形、又は半球形、又は部分的に球形、又は回転楕円面、又は回転方物面（卵形）であるか、あるいは、何らかの回転対称な鉢形状を有する、ことを特徴とする、
    請求項８記載のモータ保護キャップ（２）を有する中空シャフトエンコーダ（１）。
11. 前記中空シャフトエンコーダ（１）の筐体（５）は、円筒形の基本形状を有する、ことを特徴とする、
    請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載のモータ保護キャップ（２）を有する中空シャフトエンコーダ（１）。
12. 前記中空シャフトエンコーダ（１）を出入りする電気ケーブルに対するインレット及びアウトレット（１０）は、ねじ込み接続、又は摩擦的連動プラグ接続、又はねじ込み／即時接続光沢端子を用いて行われる、ことを特徴とする、
    請求項１乃至１１のうちいずれか一項記載のモータ保護キャップ（２）を有する中空シャフトエンコーダ（１）。
13. 前記中空シャフトエンコーダ（１）を出入りする電気ケーブルに対するインレット及びアウトレット（１０）は、Ｌ字型角度接続を介して略半径又は対角線又は軸方向において前記筐体（５）の前記ケーシングから外に延びる、ことを特徴とする、
    請求項１乃至１２のうちいずれか一項記載のモータ保護キャップ（２）を有する中空シャフトエンコーダ（１）。
14. 密閉リング（１６）は、前記中空シャフトエンコーダ（１）とモータ保護キャップ（２）との間に挿入される、ことを特徴とする、
    請求項１乃至１３のうちいずれか一項記載のモータ保護キャップ８２）を有する中空シャフトエンコーダ（１）。
15. 前記密閉リング（１６）は、前記中空シャフトエンコーダ（１）及び／又は前記モータ保護キャップ（２）における環状溝（２７）において位置付けられる、ことを特徴とする、
    請求項１４記載のモータ保護キャップ（２）を有する中空シャフトエンコーダ（１）。

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