JP2018109569A - 冗長型回転検出器及びその組み立て方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、少なくとも２チャンネルの冗長型回転検出器における各出力波形の位相ズレを簡単に修正し、零点位置合わせをすることである。【解決手段】本発明による冗長型回転検出器及びその組み立て方法は、第１、第２輪状ロータ(12,13)を有する中空軸(7)を、輪状接続部(15)を介して分割して第１、第２中空軸部(7A,7B)とし、前記第１、第２中空軸部(7A,7B)の一方又は両方を回転させて筒状ケース(1)側の第１、第２輪状ステータ(2,3)に対する電気的零点位置合わせを行うことができる構成であり、その組み立てに際しては、中空軸(7)に固定した軸受(5,6)を介して筒状ケース(1)と中空軸(7)とを分離可能とする方法である。【選択図】図１

Description

本発明は、冗長型回転検出器及びその組み立て方法に関し、特に、回転自在な中空軸を相対回転自在な一対の中空軸部で構成し、各々輪状ロータを有する各中空軸部を回転可能とし、各検出チャンネルからの各出力波形の位相合わせによる零点位置合わせを可能とする新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種の零点調節型回転検出器としては、例えば、第１従来構成である特許文献１の構成においては、図示していないが、主巻線セットに少なくとも１個の補助巻線を用いて角度位置を決定する構成であった。

また、特許文献等を開示していないが、第２従来構成としては、図４に示されるように、一対の輪状ステータを有する筒状ケースを、各輪状ステータ毎に分割して、第１、第２筒状ケース部とし、各筒状ケース部の一方又は両方を回転させることにより、２チャンネルの出力波形の位相合わせ、すなわち、電気的零点位置合わせを行うことができるように構成されていた。
すなわち、図４において符号１で示されるものは筒状ケースであり、前記筒状ケース１は軸方向Ａに沿う中央位置において、輪状接続部１５を介して第１、第２筒状ケース部１Ａ，１Ｂに分割されている。

前記各筒状ケース部１Ａ，１Ｂは、相互に回転自在に接続されており、前記輪状接続部１５を溶接又は接着等による固定手段２０により一体化できるように構成されている。
前記第１筒状ケース部１Ａには、第１ステータ用突出磁極２Ａに第１ステータ巻線２Ｂを有する第１輪状ステータ２が設けられ、前記第２筒状ケース部１Ｂには、第２ステータ用突出磁極３Ａに第２ステータ巻線３Ｂを有する第２輪状ステータ３が設けられている。

前記筒状ケース１の内側で回転自在に設けられた中空軸７には、前記各輪状ステータ２,３に対応するように第１、第２輪状ロータ１２,１３が設けられ、前記各輪状ロータ１２,１３の第１、第２ロータ用突出磁極１２Ａ，１３Ａには、第１、第２ロータ巻線１２Ｂ，１３Ｂが設けられている。
前記第１、第２輪状ステータ２,３と第１、第２輪状ロータ１２,１３によって第１、第２検出チャンネル３０,４０が構成され、図３に示すように、前記各検出チャンネル３０,４０からの出力波形３０Ａ，４０Ａの位相を、前記各輪状ステータ２,３の一方又は両方を回転させることにより、各位相を一致させることによって、各検出チャンネル３０,４０の電気的零位置合わせを行うことができるように構成されている。

特表２０１５−５０５０６１

従来の零点調節型回転検出器は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、第１従来構成の場合、回転検出器の構造としては、機構自体が大型化せざるを得ず、小型化が要求される昨今の事情とは逆向きとなっていた。
また、第２従来構成においては、一対の輪状ステータを有する筒状ケースを分割し、各々輪状ステータを１個ずつ設けているため、筒状ケースの構造が複雑となり、冗長型の回転検出器のコストを低下させることが困難であった。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、回転自在な中空軸を相対回転自在な一対の中空軸部で構成し、各々輪状ロータを有する各中空軸部を回転可能とし、各検出チャンネルからの各出力波形の位相合わせを可能とする冗長型回転検出器及びその組み立て方法を提供することを目的とする。

本発明による冗長型回転検出器は、筒状ケースに直接的又は間接的に設けられ、その軸方向に沿って互いに離間し、かつ、複数の第１、第２ステータ用突出磁極を有する第１、第２輪状ステータと、前記第１輪状ステータの前記各第１ステータ用突出磁極に設けられた第１ステータ巻線と、前記第２輪状ステータの前記各第２ステータ用突出磁極に設けられた第２ステータ巻線と、前記筒状ケースに対し軸受を介して回転自在に設けられた中空軸と、前記中空軸を形成するため輪状接続部を介して直列接続されると共に相対回転可能な第１、第２中空軸部と、前記第１中空軸部の外周に設けられ前記第１輪状ステータに対応する第１輪状ロータと、前記第１輪状ロータの複数の第１ロータ用突出磁極に設けられた第１ロータ巻線と、前記第２中空軸部の外周面に設けられ前記第２輪状ステータに対応する第２輪状ロータと、前記第２輪状ロータの複数の第２ロータ用突出磁極に設けられた第２ロータ巻線と、よりなり、前記第１輪状ステータ及び前記第１輪状ロータによって第１検出チャンネルが形成され、前記第２輪状ステータ及び前記第２輪状ロータによって第２検出チャンネルが形成され、前記第１、第２中空軸部の何れか一方又は両方の回転によって、前記第１、第２検出チャンネル間の第１、第２出力波形の位相ずれをなくして電気的零位置が得られる構成であり、また、前記輪状接続部は、断面形状で段状をなす嵌め合い部よりなる構成であり、また、前記第１、第２検出チャンネルは、レゾルバ又は差動変圧器からなる構成であり、また、本発明による冗長型回転検出器の組み立て方法は、請求項１記載の冗長型回転検出器を用い、前記中空軸の中空部内に棒状治具を挿入し、前記各中空軸部の何れか一方又は両方を回転させて前記各検出チャンネルの各出力波形の位相が一致するように合わせた状態で、前記棒状治具の端部のねじ部に螺合されたナットを締め付けて前記各中空軸部同士を固定した後、前記棒状治具と前記中空軸を前記各輪状ロータ及び前記各軸受と共に前記筒状ケースから取り外し、前記中空軸の輪状接続部を固定手段で固定する方法であり、また、前記固定手段は、溶接又は接着からなる方法である。

本発明による冗長型回転検出器及びその組み立て方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、筒状ケースに直接的又は間接的に設けられ、その軸方向に沿って互いに離間し、かつ、複数の第１、第２ステータ用突出磁極を有する第１、第２輪状ステータと、前記第１輪状ステータの前記各第１ステータ用突出磁極に設けられた第１ステータ巻線と、前記第２輪状ステータの前記各第２ステータ用突出磁極に設けられた第２ステータ巻線と、前記筒状ケースに対し軸受を介して回転自在に設けられた中空軸と、前記中空軸を形成するため輪状接続部を介して直列接続されると共に相対回転可能な第１、第２中空軸部と、前記第１中空軸部の外周に設けられ前記第１輪状ステータに対応する第１輪状ロータと、前記第１輪状ロータの複数の第１ロータ用突出磁極に設けられた第１ロータ巻線と、前記第２中空軸部の外周面に設けられ前記第２輪状ステータに対応する第２輪状ロータと、前記第２輪状ロータの複数の第２ロータ用突出磁極に設けられた第２ロータ巻線と、よりなり、前記第１輪状ステータ及び前記第１輪状ロータによって第１検出チャンネルが形成され、前記第２輪状ステータ及び前記第２輪状ロータによって第２検出チャンネルが形成され、前記第１、第２中空軸部の何れか一方又は両方の回転によって、前記第１、第２検出チャンネル間の第１、第２出力波形の位相ずれをなくして電気的零位置が得られる構成としたことにより、筒状ケースに何ら付加構造を設けることなく、内部の中空軸を二体化するのみで零点調節を簡単に行うことができ、小型化及びコストダウン化が容易である。
また、前記輪状接続部は、断面形状で段状をなす嵌め合い部よりなることにより、各中空軸部同士の相対回転が容易で、かつ、持続固定が容易である。
また、前記第１、第２検出チャンネルは、レゾルバ又は差動変圧器からなることにより、冗長型のレゾルバ又は差動変圧器（ＲＶＤＴ）を簡単に得ることができる。
また、請求項１記載の冗長型回転検出器を用い、前記中空軸の中空部内に棒状治具を挿入し、前記各中空軸部の何れか一方又は両方を回転させて前記各検出チャンネルの各出力波形の位相が一致するように合わせた状態で、前記棒状治具の端部のねじ部に螺合されたナットを締め付けて前記各中空軸部同士を固定した後、前記棒状治具と前記中空軸を前記各輪状ロータ及び前記各軸受と共に前記筒状ケースから取り外し、前記中空軸の輪状接続部を固定手段で固定することにより、簡単に冗長型回転検出器を得ることができる。
また、前記固定手段は、溶接又は接着からなることにより、簡単かつ、確実に組み立てることができる。

本発明による冗長型回転検出器及びその組み立て方法を示す要部の断面構成図である。 図１の要部の構成の断面を示すための断面構成図である。 図１の第１、第２チャンネルの第１、第２出力波形を示す波形図である。 従来の輪状接続部の固定状態を示す要部の断面構成図である。

本発明による冗長型回転検出器及びその組み立て方法は、回転自在な中空軸を相対回転自在な一対の中空軸部で構成し、各々輪状ロータを有する各中空軸部を回転可能とし、各検出チャンネルからの各出力波形の位相合わせ（すなわち、電気的零位置合わせ）を簡単化することである。

以下、図面と共に本発明による冗長型回転検出器及びその組み立て方法の好適な実施の形態について説明する。
図１において、符号１で示されるものは、全体形状が円筒状をなす筒状ケースであり、前記筒状ケース１の内壁１ａには第１、第２輪状ステータ２,３が互いに間隔をあけて設けられている。
前記各輪状ステータ２,３の第１、第２ステータ用突出磁極２Ａ，３Ａには、第１、第２ステータ巻線２Ｂ，３Ｂが設けられている。
前記内壁１ａには、前記各輪状ステータ２,３の部分を除いた状態で輪状をなすと共に断面でみて凹状をなすベアリングホルダ４が設けられている。

前記ベアリングホルダ４の内側には、一対の軸受５，６を介して筒状の中空軸７が回転自在に軸支されており、前記各軸受５,６は前記中空軸７を構成する第１、第２中空軸部７Ａ，７Ｂの第１、第２外周面７Ａａ，７Ｂａに各々嵌合して固定されている。
前記各軸受５,６は前記ベアリングホルダ４の内周面４ａ，４ｂに第１、第２Ｃ止め輪１０,１１を介して着脱自在に設けられている。

前記第１中空軸部７Ａの第１外周面７Ａａには、第１輪状ロータ１２が設けられ、前記第１輪状ロータ１２の第１ロータ用突出磁極１２Ａには第１ロータ巻線１２Ｂが設けられている。
前記第２中空軸部７Ｂの第２外周面７Ｂａには、第２輪状ロータ１３が設けられ、前記第２輪状ロータ１３の第２ロータ用突出磁極１３Ａには第２ロータ巻線１３Ｂが設けられている。

前記第１、第２中空軸部７Ａ，７Ｂは、前記中空軸７の軸方向Ａに沿う中央位置に形成され、嵌め合い部からなる輪状接続部１５によって、互いに一体状に接続できるように構成されていると共に、その一方又は両方は、溶接又は接着等による固定手段２０によって固定される以前においては相対回転可能に構成されている。また、前記中空軸７の中空部７Ｃ内に遊嵌状に挿入された棒状治具１７は、隙間Ｇが形成されているため前記中空軸７内への挿入及び離脱が容易である。

尚、前述の図１の構成は、本発明による冗長型回転検出器５０の半断面を示しており、その全体構成としては、図２で示されるように、円筒状の筒状ケース１内に中空軸７を有する構成である。また、前記棒状治具１７は、鍔部１６、ナット１８及びばね１９で構成されている。図１及び図２は、本発明によるレゾルバ又は差動変圧器としての冗長型回転検出器５０の組み立て時の構成を示しており、尚、前述の図１の各輪状ステータ２,３及び各輪状ロータ１２,１３の各突出磁極２Ａ，３Ａ，１２Ａ，１３Ａは、周知のレゾルバ又は回転型差動変圧器（ＲＶＤＴ）のように、円周に沿って複数個所定角度間隔で設けられている。

次に、前述の図１及び図２を用いて、本発明による冗長型回転検出器５０を組み立てる場合について説明する。
まず、図１に示されるように、前記中空軸７の各中空軸部７Ａ，７Ｂの前記輪状接続部１５を固定手段２０によって固定しない仮組み立ての状態において、前記中空軸７の中空部７Ｃ内に前記鍔部１６を有する棒状治具１７を遊嵌状に挿入し、前記棒状治具１７の端部１７Ａのねじ１７Ｂが前記中空軸７の端面７Ｄから外方へ突出する。

前述の状態において、前記ねじ１７Ｂに対して、ばね１９を介してナット１８を螺合させ、前記各中空軸部７Ａ，７Ｂが互いに相対回転可能な締付け状態とする。
前述の図１の構成においては、入出力信号のやりとりに必要とする前記巻線２Ｂ，３Ｂ及び１２Ｂ，１３Ｂからのリード線あるいはスリップリング等の構成は、ここでは省略している。
尚、前記第１輪状ステータ２と第１輪状ロータ１２によって第１検出チャンネル３０が形成され、前記第２輪状ステータ３と第２輪状ロータ１３によって第２検出チャンネル４０が形成されている。

前述の構成において、前記各ロータ巻線１２Ｂ，１３Ｂに対して周知の励磁信号を供給し、かつ、前記各ステータ巻線２Ｂ，３Ｂから出力信号を得ることができる状態として、図３で示されるように、第１、第２チャンネル３０,４０の各出力波形３０Ａ，４０Ａを図示しない測定器を介して監視し、第１中空軸部７Ａを回転すると、第１検出チャンネル３０の第１出力波形３０Ａが前記第２出力波形４０Ａと一致する。尚、各出力波形３０Ａ，４０Ａについては、前述とは逆の合わせ方とすることもできる。

前述の各出力波形３０Ａ，４０Ａが一致した状態は、前記各検出チャンネル３０,４０の電気的零位置が一致したことを示し、各検出チャンネル３０,４０が全く同一位相の出力波形３０Ａ，４０Ａを出力する冗長系を達成することができる。

前述のように、各検出チャンネル３０,４０の各出力波形３０Ａ，４０Ａが一致した状態で、前記第１中空軸部７Ａの回転を停止し、前記ナット１８を締め付けて各中空軸部７Ａ，７Ｂ同士を前記固定手段２０によって固定する。

次に、前記各止め輪１０,１１をベアリングホルダ４から除去し、前記棒状治具１７と前記中空軸７を前記各輪状ロータ１２,１３及び各軸受５,６と共に、前記筒状ケース１から取り外すと、前記中空軸７の輪状接続部１５が外部に露出するため、前記固定手段２０によって、前記輪状接続部１５を溶接又は接着によって固定することにより、前記各中空軸７が一体状となる。

次に、前記ナット１８をゆるめて、前記中空軸７から前記棒状治具１７、ナット１８及びばね１９を除去し、前記中空軸７の各軸受５,６を前記ベアリングホルダ４に装着することにより、図１における前記棒状治具１７、ナット１８及びばね１９が除去された冗長型回転検出器５０を得ることができる。

従って、前記中空軸７を筒状ケース１から切り離すか、又は、前記筒状ケース１を前記中空軸７から切り離すことにより、前記輪状接続部１５の固定を行うことができ、最終的に、前記棒状治具１７、ナット１８及びばね１９を除去することにより、２チャンネル冗長型の回転検出器を得ることができる。

また、前述の各検出チャンネル３０,４０間の各出力波形３０Ａ，４０Ａの電気的零点位置合わせ（位相を一致させる）を行う際に、前記第１中空軸部７Ａのみを回転させた場合について述べたが、前記第２中空軸部７Ｂのみを回転させてもよく、さらには、各中空軸部７Ａ，７Ｂの両方を回転させて前述の電気的零点位置合わせを行うこともできる。

尚、本発明による冗長型回転検出器及びその組み立て方法の要旨とするところは、以下の通りである。
すなわち、筒状ケース１に直接的又は間接的に設けられ、その軸方向Ａに沿って互いに離間し、かつ、複数の第１、第２ステータ用突出磁極２Ａ，３Ａを有する第１、第２輪状ステータ２，３と、前記第１輪状ステータ２の前記各第１ステータ用突出磁極２Ａに設けられた第１ステータ巻線２Ｂと、前記第２輪状ステータ３の前記各第２ステータ用突出磁極３Ａに設けられた第２ステータ巻線３Ｂと、前記筒状ケース１に対し軸受５，６を介して回転自在に設けられた中空軸７と、前記中空軸７を形成するため輪状接続部１５を介して直列接続されると共に相対回転可能な第１、第２中空軸部７Ｂと、前記第１中空軸部７Ａの外周に設けられ前記第１輪状ステータ２に対応する第１輪状ロータ１２と、前記第１輪状ロータ１２の複数の第１ロータ用突出磁極１２Ａに設けられた第１ロータ巻線１２Ｂと、前記第２中空軸部７Ｂの第２外周面７Ｂａに設けられ前記第２輪状ステータ３に対応する第２輪状ロータ１３と、前記第２輪状ロータ１３の複数の第２ロータ用突出磁極１３Ａに設けられた第２ロータ巻線１３Ｂと、よりなり、前記第１輪状ステータ２及び前記第１輪状ロータ１２によって第１検出チャンネル３０が形成され、前記第２輪状ステータ３及び前記第２輪状ロータ１３によって第２検出チャンネル４０が形成され、前記第１、第２中空軸部７Ａ，７Ｂの何れか一方又は両方の回転によって、前記第１、第２検出チャンネル３０，４０間の第１、第２出力波形３０Ａ，４０Ａの位相ずれをなくして電気的零位置が得られる構成であり、また、前記輪状接続部１５は、断面形状で段状をなす嵌め合い部よりなる構成であり、また、前記第１、第２検出チャンネル３０，４０は、レゾルバ又は差動変圧器からなる構成であり、また、本発明の冗長型回転検出器の組立て方法は、請求項１記載の冗長型回転検出器５０を用い、前記中空軸７の中空部７Ｃ内に棒状治具１７を挿入し、前記各中空軸部７Ａ，７Ｂの何れか一方又は両方を回転させて前記各検出チャンネル３０，４０の各出力波形３０Ａ，４０Ａの位相が一致するように合わせた状態で、前記棒状治具１７の端部１７Ａのねじ部１７Ｂに螺合されたナット１８を締め付けて前記各中空軸部７Ａ，７Ｂ同士を固定した後、前記棒状治具１７と前記中空軸７を前記各輪状ロータ１２，１３及び前記各軸受５，６と共に前記筒状ケース１から取り外し、前記中空軸７の輪状接続部１５を固定手段２０で固定する方法であり、また、前記固定手段２０は、溶接又は接着からなる方法である。

本発明による冗長型回転検出器及びその組み立て方法は、一対の輪状ロータを有する中空軸を一対の相対回転可能な中空軸部で構成することにより、簡単に冗長系の電気的零位置合わせを行うことができ、冗長型回転検出器の組立てが容易となる。

１ 筒状ケース
１ａ 内壁
２ 第１輪状ステータ
２Ａ 第１ステータ用突出磁極
２Ｂ 第１ステータ巻線
３ 第２輪状ステータ
３Ａ 第２ステータ用突出磁極
３Ｂ 第２ステータ巻線
４ ベアリングホルダ
４ａ，４ｂ 内周面
５，６ 軸受
７ 中空軸
７Ａ，７Ｂ 第１、第２中空軸部
７Ａａ，７Ｂａ 第１、第２外周面
７Ｃ 中空部
１０,１１ 第１、第２Ｃ止め輪
１２,１３ 第１、第２輪状ロータ
１２Ａ，１３Ａ 第１、第２ロータ用突出磁極
１２Ｂ，１３Ｂ 第１、第２ロータ巻線
１５ 輪状接続部（嵌め合い部）
１６ 鍔部
１７ 棒状治具
１７Ａ 端部
１７Ｂ ねじ部
１８ ナット
１９ ばね
２０ 固定手段（溶接、溶着等）
３０ 第１検出チャンネル
３０Ａ 第１出力波形
４０ 第２検出チャンネル
４０Ａ 第２出力波形
５０ 冗長型回転検出器

Claims (5)

1. 筒状ケース(1)に直接的又は間接的に設けられ、その軸方向(A)に沿って互いに離間し、かつ、複数の第１、第２ステータ用突出磁極(2A,3A)を有する第１、第２輪状ステータ(2,3)と、前記第１輪状ステータ(2)の前記各第１ステータ用突出磁極(2A)に設けられた第１ステータ巻線(2B)と、前記第２輪状ステータ(3)の前記各第２ステータ用突出磁極(3A)に設けられた第２ステータ巻線(3B)と、前記筒状ケース(1)に対し軸受(5,6)を介して回転自在に設けられた中空軸(7)と、前記中空軸(7)を形成するため輪状接続部(15)を介して直列接続されると共に相対回転可能な第１、第２中空軸部(7B)と、前記第１中空軸部(7A)の外周に設けられ前記第１輪状ステータ(2)に対応する第１輪状ロータ(12)と、前記第１輪状ロータ(12)の複数の第１ロータ用突出磁極(12A)に設けられた第1ロータ巻線(12B)と、前記第２中空軸部(7B)の外周面に設けられ前記第２輪状ステータ(3)に対応する第２輪状ロータ(13)と、前記第２輪状ロータ(13)の複数の第２ロータ用突出磁極(13A)に設けられた第２ロータ巻線(13B)と、よりなり、
   前記第１輪状ステータ(2)及び前記第１輪状ロータ(12)によって第１検出チャンネル(30)が形成され、
   前記第２輪状ステータ(3)及び前記第２輪状ロータ(13)によって第２検出チャンネル(40)が形成され、
   前記第１、第２中空軸部(7A,7B)の何れか一方又は両方の回転によって、前記第１、第２検出チャンネル(30,40)間の第１、第２出力波形(30A,40A)の位相ずれをなくして電気的零位置が得られるようにした構成であることを特徴とする冗長型回転検出器。
2. 前記輪状接続部(15)は、断面形状で段状をなす嵌め合い部よりなることを特徴とする請求項１記載の冗長型回転検出器。
3. 前記第１、第２検出チャンネル(30,40)は、レゾルバ又は差動変圧器からなることを特徴とする請求項１又は２記載の冗長型回転検出器。
4. 請求項１記載の冗長型回転検出器(50)を用い、前記中空軸(7)の中空部(7C)内に棒状治具(17)を挿入し、前記各中空軸部(7A,7B)の何れか一方又は両方を回転させて前記各検出チャンネル(30,40)の各出力波形(30A,40A)の位相が一致するように合わせた状態で、前記棒状治具(17)の端部(17Aのねじ部17B)に螺合されたナット(18)を締め付けて前記各中空軸部(7A,7B)同士を固定した後、前記棒状治具(17)と前記中空軸(7)を前記各輪状ロータ(12,13)及び前記各軸受(5,6)と共に前記筒状ケース(1)から取り外し、前記中空軸(7)の輪状接続部(15)を固定手段(20)で固定することを特徴とする冗長型回転検出器の組み立て方法。
5. 前記固定手段(20)は、溶接又は接着からなることを特徴とする請求項４記載の冗長型回転検出器の組み立て方法。

Images