JP2009216710A - 継ぎ手を備える角度測定装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】走査ユニットとステータとの間の半径方向補償運動によって測定誤差が生じない角度測定装置を提供する。
【解決手段】角度測定装置は走査ユニット２０に回転自在に支承された軸と二つの構成部材の軸方向弾性並びに半径方向弾性で回転しない結合する継手とを備え、継手は一部材で形成された薄板から成り、ベース２とベースに形成された複数の継目板３，５，６と、継目板が二つの構成部材の他方に頑強に固定でき各継目板が三個の周辺方向に互いに間隔を置いた支点を有し、支点それぞれ一個が周辺方向において両他支点間の中心に位置し、中心支点は両構成部材の一方に頑強に固定でき且つ両他支点が継目板のベースに対する結合部を形成し、すべての継目板のすべての支点が一つの共通平面において位置し、走査装置がこの継手によってステータ１０に回転しないけれども、軸方向弾性と半径方向弾性に連結できる。
【選択図】図６

Description

この発明は、走査ユニットに連結された継手を使用した角度測定装置に関する。
ドイツ実用新案第８９１５１０９号明細書（特許文献１）と欧州特許出願公開第０７６２０８１号明細書（特許文献２）と欧州特許出願公開第０７６２０８２号明細書（特許文献３）に引用されるように、角度測定装置における継手は回転しないが、しかし走査ユニットが角度測定装置のステータに半径方向と軸方向に従順に連結される。この場合に、ステータに対する反対の回転が角度測定装置の測定誤差をまねく。
ドイツ実用新案第８９１５１０９号明細書 欧州特許出願公開第０７６２０８１号明細書 欧州特許出願公開第０７６２０８２号明細書
それ故に、この発明の課題は、走査ユニットが特に回転しないけれども、角度測定装置のステータに半径方向に従順に連結されて、走査ユニットとステータとの間の半径方向補償運動によって測定誤差が生じない角度測定装置を提供する。
この課題は、特許請求項１の特徴部分を備える角度測定装置によって解決される。
この発明の特別な利点は、実施例の次の詳細な説明に記載されている。この発明の好ましい構成は従属請求項から読みとれる。
軸方向に見て継手の第一実施例を示す。 図１による継手の側面図ＩＩ−ＩＩを示す。 図１と図２による継手の立体図を示す。 第一実施例による継手の軸アダプタを示す。 図４による軸アダプタの部分断面Ｖ−Ｖを示す。 第一実施例による継手を備える角度測定装置を示す。 継手の第二実施例を示す。 継手の第三実施例を立体図で示す。
この発明の実施例は図面に図示されていて、以下に詳細に説明される。
図１から図３までには、継手１の第一実施例が図示されている。継手１は一部材でスタンプ曲げ部材として形成されて高い変動剛度をもつ材料、特にばね鋼から製造される。継手はベース２として平らな中心領域並びに四個のベースに形成されて直角に湾曲された継目板３，４，５，６から成る。継目板３，４，５，６は少なくとも軸線Ｄに対してかなり平行に整列されており、継目板はさらに対状に対角線に向かい合っていて互いに平行に配置されている。継目板３は継目板５に対して対角線に向かい合っていて平行に配置されている。継目板４は同様に継目板６に対して対角線に向かい合っていて平行に配置されており、継目板３と５は継目板４と６に対して直角に延びている。
各継目板３，４，５，６は中心に一個の支点３．１，４．１，５．１，６．１を介してベース２に固定されていて、各継目板３，４，５，６はこの支点３．１，４．１，５．１，６．１の両側にそれぞれに一個の他の支点３．２，３．３，４．２，４．３，５．２，５．３，６．２，６．３を有する。対角線に向かい合っている支点３．２，３．３，と５．２，５．３，は両構成部材の一方に継目板３，５を頑強に固定するのに役立ち、対角線に向かい合っている支点４．２，４．３と６．２，６．３は両構成部材の他方に継目板４，６を頑強に固定するのに役立つ。総ての支点３．１から６．３までは好ましくは共通の平面に位置する。支点３．１，４．１，５．１，６．１はベース２と継目板３，４，５，６との間の屈曲線によって形成される。支点３．２，３．３，４．２，４．３，５．２，５．３，６．２，６．３はボルトによって固定する孔として形成されていて、孔の中心点は共通にベース２の中心平面に位置する。しかし、例えば溶接のような他の頑強な固定手段が設けられ得る。各継目板３，４，５，６の三個の支点３．１，３．２，３．３；４．１，４．２，４．３；５．１，５．２，５．３；６．１，６．２，６．３は、好ましくは共通直線上に位置して、直線の延長部が直角方形を形成する。
ベース２は好ましくは四本の支柱から成り、それら支柱は支点３．１，４．１と４．１，５．１と５．１，６．１並び６．１，３．１を一平面で結び、方形を形成する。支柱の中心線が、支点３．１，４．１，５．１，６．１に案内される力の作用線の方向に少なくともほぼ直線に延びている。
この記載された継手１は、継手が駆動装置の軸と角度測定装置の軸との間に設置されるから、角度測定装置に設置され得る。図４と図５では、図１乃至図３による継手１を備える軸アダプタ９が図示されている。この軸アダプタ９によって継手１は特に簡単な形式に駆動装置の測定すべき軸と角度測定装置の軸との間に設置され得る。軸アダプタ９は、駆動装置の軸が頑強に固定できる一個の第一フランジ９．１と角度測定装置の軸が頑強に固定できる一個の第二フランジ９．２とから成る。第一フランジ９．１は図示された例では孔９．１１をもつ板であるので、この板は駆動装置の軸とボルト締めによって固定できる。第二フランジ９．２は、角度測定装置の軸が半径方向クランプによって固定できる中心孔９．２１をもつ第二板から成る。
両対角線に向かい合っている継目板６と４の両外部支点６．２，６．３と４．２，４．３はボルト８のよって第一フランジ９．１と頑強に固定されて、継目板６と４と直角に延びる継目板３と５の両外部支点３．２，３．３と５．２，５．３はボルト７のよって第二フランジ９．２と頑強に固定されている。両フランジ９．１と９．２は継手１を介して回転軸線Ｄに関連して半径方向且つ軸方向に従順であるけれども、互いに回転しなく連結されている。明瞭性の理由から、継目板３から６までの支点は符号を備えていなく、このために図３を参照するように指示されている。同様に、明瞭性の理由から、駆動装置と角度測定装置の軸が図示されていない。
特に好ましくは継手１の使用は回転しないけれども、角度測定装置の走査ユニット２０を角度測定装置のステータ１０に軸方向且つ半径方向に従順に連結する。この使用は図６において部分断面で図示されている。
公知の形式では、角度測定装置は、角度測定装置の組立てフランジ或いは一般にはステータ１０と呼ばれる静止部材、走査ユニット２０とロータ３０と呼ばれる回転部材とから成る。ステータ１０に対するロータ３０の回転位置が測定される。ロータ３０はさらに走査ユニット２０内に支承されてコード円板３２が固定されている軸３１から成る。走査ユニット２０は光源２２、走査板２３と受領ユニット２４がコード円板３２を光電的に走査するように配置されている支持体２１から成る。ステータ１０は走査ユニット２０が据え付けられる駆動装置の静止部材、例えばモータの組立てフランジである。
基準誤差が角度測定装置に一体化された継手１によって補償されるから、この角度測定装置の軸３１は、測定すべき軸に頑強に据え付けられる。このために、継目板４と６は支点４．２，４．３と６．２，６．３を介して角度測定装置のステータ１０に頑強に固定されている。このために使用されたボルト７により単に図示されている。継手１の継目板３と５は支点３．２，３．３と５．２，５．３を介して走査ユニット２０にボルト８により頑強に固定されている。図示されていない測定すべき軸と軸３１との間の基準誤差に基づいて走査ユニット２０はステータ１０に対して揺動運動を実施し、その揺動運動は継手１によって補償され、その際に走査ユニット２０が回転軸線Ｄを中心に旋回をできない。走査ユニット２０は基準誤差に基づいて軸３１の回転の際に半径方向Ｒに移動するならば、継目板３と５の支点３．２，３．３と５．２，５．３は支点３．１と５．１に対してこの半径方向Ｒに移動される。中心支点３．１に対する支点３．２，３．３並びに中心支点５．１に対する支点５．２，５．３の対称的配置によってこの移動が継手１への回転運動を伝達しない。実際に発生した移動は、継目板３と５の対称的回転によって周辺方向に補償されるように僅かである。Ｒに対して垂直な半径方向における走査ユニット２０の移動の際に支点６．２，６．３に対する支点６．１が半径方向に移動され、並びに支点４．２，４．３に対する支点４．１が半径方向に移動される。継目板６の支点６．１，６．２，６．３と継目板４の支点４．１，４．２，４．３との間の移動の際に発生する間隔変更はさらに継目板６，４における対称的回転によって補償される。走査ユニット２０が軸３１の揺動運動に基づいて軸方向にも移動するならば、この運動はベース２によって補償される。
角度測定装置は増大式ロータリー型発信機（特に光電手段）、絶対値式角度測定器或いはレゾルバーである。
この継手１の伝達特性は公知の継手に比べて改良され、製造価格も適切で、場所を節約した据え付け性もあることが示されている。継手１は僅かな質量に基づく高い耐振動性、極めて良い角度伝達精度や良い熱特性を有する。継手はスタンプ曲げ部材として安価に製造できて据え付けでき、この継手は継手の半径方向偏向の際にいつも平らのままであるから、四本の中間結合支柱の領域において材料厚さや剛性の変動に関する不感度を有する。半径方向と軸方向の剛性は、互いに無関係であるから、金属薄板の変動によって或いは補強曲げ部の取り付けによって例えば波形加工或いは折り曲げの形態でベース２に容易に最善の状態とされる。
図７では、継手１の第二実施例が図示されている。この実施例は実質的に第一実施例に一致するから、同じ符号が使用され、記述は相違点に限定されている。特に高い軸方向剛性が必要とされるから、ベース２は波形２．１の取り付けにより機械的に強化され得る。ベースに対して直角に曲げられた金属薄板継目板３，４，５，６の軸方向固定が必要とされるならば、支点３．２，３．３，４．２，４．３，５．２，５．３，６．２，６．３を有する端部がベース２の平面に湾曲され得る。総ての支点３．１から６．３まで（固定箇所の中心点）はさらに共通の平面に位置する。
図８による他の実施例は継手１００を示し、継目板１０３から１０６までがそれら端部にベース１０２に直角曲げ部を形成しており、屈曲線によって形成された支点１０３．２，１０３．３，１０４．２，１０４．３，１０５．２，１０５．３，１０６．２，１０６．３が共通平面に位置し、これら支点 １０３．２から１０６．３までの間に対称に配置された他の支点１０３．１，１０４．１，１０５．１，１０６．１もこの共通平面に位置する。平行に向かい合っている継目板１０３，１０５の中間支点１０３．１，１０５．１は構成部材の一方（例えば図４による第一フランジ９．１或いは図６によるステータ１０）に固定するのに役立ち、平行に向かい合っている他の継目板１０４，１０６の中間支点１０４．１，１０６．１は両構成部材の他方（例えば図４による第二フランジ９．２或いは図６による走査ユニット２０）に固定するのに役立つ。
図示されていない形式では、継手１，１００の図３、７と８に図示された細部が任意に互いに組合わせられ得るので、継手は例えば図３による二つの向かい合っている継目板３，５と、図８による二つの継目板３，５と垂直に配置されて向かい合っている継目板１０４，１０６とを有する。
総ての支点（３．１から６．３まで，１０３．１から１０６．３まで）が共通直線上に位置し、更に総ての継目板（３，４，５，６；１０３，１０４，１０５，１０６）の総ての支点（３．１から６．３まで，１０３．１から１０６．３まで）が共通平面に位置するならば、記載された継手１，１００は最適な寸法に定められている。利用できる固定可能性の理由から、中心支点を僅かに軸方向に（軸線Ｄに対して平行に）ずれて他の支点に対して配置することが必要である。継目板３，４，５，６の撓み性がそれぞれに中心支点３．１，４．１，５．１，６．１と両他支点３．２，３．３，４．２，４．３，５．２，５．３，６．２，６．３（軸方向における継目板の進路、更に軸線Ｄに対して平行に）の結合線との間では中心支点３．１，４．１，５．１，６．１と両他支点３．２，３．３，４．２，４．３，５．２，５．３，６．２，６．３（軸方向における継目板の進路、更に軸線Ｄに対して平行に）の間の撓み性よりかなり大きいならば、継手のこの発明の作用が保持されたままであるので、他の支点の中心支点に対する半径方向の置換えの場合に継目板がそれぞれに両他（外部）支点間に曲って、それで延びる。
１，１００．．．継手
２．．．．．ベース
２．１．．．波形
３，４，５，６．．．金属薄板継目板
１０．．．．ステータ
２０．．．．走査装置
２１．．．．支持体
２２．．．．光源
２３．．．．走査板
２４．．．．受領ユニット
３０．．．．ロータ
３２．．．．コード円板

Claims (2)

  1. 走査ユニット（２０）に回転自在に支承された軸（３１）と二つの構成部材（９．１，９．２；１０，２０）の軸方向弾性並びに半径方向弾性で、回転しない結合する継手（１，１００）とを備える角度測定装置において、
    この継手（１，１００）は一部材で形成された薄板から成り、
    ・ベース（２，１０２）と、
    ・ベース（２，１０２）に形成された複数の継目板（３，４，５，６；１０３，１０４，１０５，１０６）と、
    ・継目板（４，６；１０４，１０６）の少なくとも一個の継目板が二つの構成部材（９．１；１０）の一方に頑強に固定でき、継目板（３，５；１０３，１０６）の一個の少なくとも他の継目板が二つの構成部材（９．２；２０）の他方に頑強に固定できること、
    ・各継目板（３から６まで，１０３から１０６まで）が三個の周辺方向に互いに間隔を置いた支点（３．１から６．３まで，１０３．１から１０６．３まで）を有し、両構成部材（９．１，９．２；１０，２０）に継目板（３から６まで，１０３から１０６まで）をしっかりと固定する支点が孔（３．２，３．３，４．２，４．３，５．２，５．３，６．２，６．３，１０３．１，１０４．１，１０５．１，１０６．１）であること、
    ・支点（３．１，４．１，５．１，６．１，１０３．１，１０４．１，１０５．１，１０６．１）のそれぞれ一個が周辺方向において両他支点（３．２，３．３，４．２，４．３，５．２，５．３，１０３．２，１０３．３，１０４．２，１０４．３，１０５．２，１０５．３，１０６．２，１０６．３）間の中心に位置すること、
    ・中心支点（１０３．１，１０４．１，１０５．１，１０６．１）は両構成部材（９．１，９．２；１０，２０）の一方に頑強に固定でき且つ両他支点（１０３．２，１０３．３，１０４．２，１０４．３，１０５．２，１０５．３，１０６．２，１０６．３）が継目板（１０３，１０４，１０５，１０６）のベース（１０２）に対する結合部を形成することを備えて、
    ・すべての継目板（３から６まで，１０３から１０６まで）のすべての支点（３．１から６．３まで，１０３．１から１０６．３まで）が一つの共通平面において位置し、
    走査装置（２０）がこの継手（１，１００）によってステータ（１０）に回転しないけれども、軸方向弾性と半径方向弾性に連結できることを特徴とする角度測定装置。
  2. ベースが軸方向弾性に形成され、継目板（３から６まで，１０３から１０６まで）が半径方向弾性に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の角度測定装置。
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