JP2018529933A - エンコーダシャフトを駆動シャフトに固定するためのエンコーダ固定装置、及び、固定方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、駆動シャフト（４）と、エンコーダシャフト（１０）を備えたエンコーダシステムとを含むエンコーダ固定装置に関する。前記エンコーダシャフト（１０）が、結合するために部分的に駆動シャフト（４）内に、エンコーダシャフト用に設けられた挿入部（３０）内に挿入可能であり、この結合が半径方向の応力を受けるようにすべく、固定するための１つの半径方向弾性コンポーネントが前記挿入部（３０）内に配置されている。本発明はさらに方法にも関する。
【選択図】図２

Description

本発明は、請求項１の前文によるエンコーダ固定装置に関する。本発明はさらに請求項１７の前文による方法に関する。

電動機ではエンコーダシャフトは通常は駆動シャフトと固く結合されている。電動機、特にサーボモーター用の回転エンコーダのエンコーダシャフトは通常はクランプ結合又は円錐座を用いて駆動シャフトと結合されている。このために通常はボルトが使用される。

互いに軸方向に一直線に並んでいる両方のシャフトのこの結合は圧入により行われ、この圧入は、両方のシャフトの円筒形及び中空円筒形の嵌め合いにより、及び、両方のシャフトを軸方向に互いに結合する中心部の固定ボルトにより、行われる。

両方のシャフトの固定は固定ボルトを締めることにより行われ、この固定ボルトの軸はエンコーダシャフトのセンター孔を貫通して案内され、そのボルトねじが駆動シャフトの雌ねじにねじ込まれる。この時、このボルトの頭はエンコーダシャフトの端部の孔の端面または床面に当接している。固定ボルトのねじが駆動シャフトの袋穴の雌ねじに係合し、これはエンコーダシャフトの中心部の軸方向孔と一直線に並んでいる。

円錐座を使用する場合には、例えばセンターボルトが使用される。しかし、信号検出器が設けられている場合には、これは最早不可能である。というのは、この場合には信号検出器の重要な部分は必然的に中心部に配置しなければならないからである。

さらに、ボルトによる固定は、駆動シャフトにおける追加加工、すなわち、ねじ切り、及び、エンコーダシャフトにおける追加加工、すなわち、孔あけ、並びに、特にボルトを必要とする。

そこで本発明の課題は、駆動シャフトとエンコーダシャフトの改善された結合のためのエンコーダ固定装置、及び、方法を提供することにあり、これによって上述した問題が解決される。

エンコーダ固定装置に関する課題は、駆動シャフトと、エンコーダシャフトを備えたエンコーダシステムとを含むエンコーダ固定装置の下記明細により解決される。すなわち、この場合、このエンコーダシャフトは、結合するために部分的に駆動シャフト内に、エンコーダシャフト用に設けられた挿入部内に挿入可能であり、この場合、この結合が半径方向の応力を受けるようにすべく、固定するために半径方向に弾性を有する１つのコンポーネント（以下、半径方向弾性コンポーネントと記す）が前記挿入部内に配置されており、さらに、このエンコーダ固定装置は、前記挿入部内に取付け用のスプリングワッシャが設けられ、このスプリングワッシャに前記の半径方向弾性コンポーネントが設けられるように構成されている。

この場合、前記の半径方向弾性コンポーネントは、半径方向に突出した羽根状の複数のロック要素として形成されている。この場合、このスプリングワッシャは或る内側直径を有する内周部を有し、この内周部に複数のエンコーダロック要素が設けられており、このスプリングワッシャの外周部は或る外側直径を有しており、この外周部に複数の駆動ロック要素が設けられており、前記複数のエンコーダロック要素及び複数の駆動ロック要素は半径方向において逆向きに配置されている。この場合、前記複数の駆動ロック要素はいわゆる半径方向で外向きであり、他方、前記複数のエンコーダロック要素は半径方向で内向きである。これらの内側のエンコーダロック要素はエンコーダシャフトの固定に役立ち、他方、複数の外側の駆動ロック要素は駆動シャフト内での固定に役立つ。

方法に関する課題は、下記明細によるエンコーダ固定方法によって解決される。すなわち、この方法は駆動シャフトと、エンコーダシャフトを備えたエンコーダシステムとを有し、この場合、結合のためにエンコーダシャフトが駆動シャフト内に、エンコーダシャフト用に設けられた挿入部内に部分的に挿入され、この場合、固定のために１つの半径方向弾性コンポーネントが前記挿入部内に配置されることによって、この結合が半径方向の応力を受け、さらに、この方法は、１つのスプリングワッシャが前記挿入部内に取付けられてこのスプリングワッシャに前記半径方向弾性コンポーネントが設けられるようになされている。

前記の半径方向弾性コンポーネントはエンコーダシャフトの固定にも、駆動シャフト内での固定にも役立つ。その弾性により、いずれの場合にもこの結合は半径方向の応力を受け、それによって、機能を持続することが保証される。

本発明により、今や、信号検出器を中心部に位置決めするためのスペースが得られる。

この方法は本発明によるエンコーダ固定装置により実施可能である。

従属請求項に他の好適な諸対策が挙げられており、これらは、さらなるメリットを得るために、互いに任意に組み合わせることができる。

好適には、前記半径方向弾性コンポーネントは、半径方向に突出した羽根状の複数のロック要素として形成されている。特に、これらのロック要素は曲げられて互いに分離されて、すなわち、いわば鋸歯状に形成されている。

好適な１実施形態では、これらのロック要素が、複数のエンコーダロック要素及び複数の駆動ロック要素として形成されている。この場合、複数のエンコーダロック要素と複数の駆動ロック要素とは半径方向において逆向きに配置されている。すなわち、複数のエンコーダロック要素と複数の駆動ロック要素とはそれぞれ反対の方向を向いている。

好適には、複数のエンコーダロック要素が、複数の駆動ロック要素に対して軸方向において逆向きに曲げられている。この曲がり形状により、容易な組立てが保証され、同時に、逆方向でのロックが生じる。この弾性特性により、いずれの場合にも、駆動シャフトとエンコーダシャフトとで形成されたシャフト・ハブ結合が半径方向の応力を受け、それにより、いずれの場合にも、機能が維持される。これにより運転安全性が向上する。

１実施例では、少なくともこのエンコーダシャフトがエンコーダ外周部を有している。複数の駆動ロック要素が半径方向で外側を向いて、エンコーダシャフトを駆動シャフト内で固定すべく、前記エンコーダ外周部に形成されている。この場合、複数の駆動ロック要素から成るリングを多数、エンコーダ外周部に取り付けることができ、これにより運転安全性が向上する。さらに、駆動シャフトが駆動シャフト内周部を有する。この場合、複数のエンコーダロック要素は半径方向で外側を向き、この駆動シャフト内周部に配置されている。

この場合、複数の駆動ロック要素を駆動シャフトと、複数のエンコーダロック要素をエンコーダシャフトと、取り外し可能に、又は、取り外し不可能に、結合することができる。

好適には、複数の駆動ロック要素の少なくとも１つが、これに対応するエンコーダロック要素とブリッジ部により結合されている。これにより、スプリングワッシャでの容易な固定が可能となる。

好適な１実施形態では、複数の駆動ロック要素が複数のエンコーダロック要素に対して軸方向で反対側に曲げられている。この曲がり形状により、容易な組立てが保証され、同時に、逆方向でのロックが生じる。

この場合、複数の駆動ロック要素をエンコーダシャフトと、複数のエンコーダロック要素を駆動シャフトと、取り外し可能に、又は、取り外し不可能に、結合することができる。

好適には、半径方向弾性コンポーネントが弾性特性を有する。この弾性特性により、いずれの場合にも、駆動シャフトとエンコーダシャフトとで形成されるシャフト・ハブ結合が半径方向の応力を受け、それにより、いずれの場合にも、機能を維持することが保証される。

本発明のさらなる特徴、特性及び利点は、添付された図面を参照した以下の明細書から明らかである。図面はいずれも模式図である。

従来技術による電動機のエンコーダシステム部の部分縦断面図 第１のエンコーダ固定装置の第１実施例を前面からみた図 上記第１のエンコーダ固定装置の側面図 上記第１のエンコーダ固定装置を組立てた状態 第２のエンコーダ固定装置の第２実施例の側面図

本発明が好適な実施例により詳細に図解され説明されているが、本発明は開示されたこれらの例に限定されるものではない。当業者はこれらから代案を、以下の特許請求範囲により規定された本発明の保護範囲を逸脱することなく、導くことができる。

図１は電動機１の部分縦断面図であり、この電動機の端部に、エンコーダ導線１５を備えたエンコーダシステム１３が設けられている。この場合、この電動機１は公知の電動機の形式の１つを表しており、例えば、誘導機、同期機、または、エンコーダが組み込まれた他の形式でもよい。巻線２を有するステータ１２、及び、駆動シャフト４を有するロータ３がこの電動機１の主要部を形成している。ロータ３の端部に、トルクブラケット１１及び軸受け５を有するエンコーダシステム１３が設けられている。この場合、このエンコーダシステム１３はエンコーダシャフト１０を含み、このエンコーダシャフトは固定ボルト９を介して駆動シャフト４と結合されている。このために駆動シャフト４はスリーブ８を有している。

しかし、信号検出器の重要部は必然的に中心部に配置しなければならないので、固定ボルト９によるこのような構造は信号検出には適さない。さらに、固定ボルト９を用いる固定は、駆動シャフト４での追加加工（ねじ切り）、及び、エンコーダシャフト１０での追加加工（孔あけ）、並びに、特に固定ボルト９を必要とする。本発明の目的は、これらすべてを不要にすることにあり、それによって、信号検出器を中心部に位置決めするためのスペースを提供することにある。

さて、本発明によれば、エンコーダ固定は、半径方向に弾性を有する１つのコンポーネントによる行われる。この場合、この半径方向弾性コンポーネントは複数のエンコーダロック要素２０ａ及び複数の駆動ロック要素２０ｂを有する（図２）。

この場合、エンコーダ固定装置は、第１の例のように、スプリングワッシャ２５として実施することができる（図２）。このスプリングワッシャ２５は或る内側直径を有する内周部２１を備えており、複数のエンコーダロック要素２０ａがこの内周部２１に配置されている。このスプリングワッシャ２５はさらに、或る外側直径を有する外周部２２を備えており、複数の駆動ロック要素２０ｂがこの外周部２２に配置されている。この場合、複数のエンコーダロック要素２０ａ及び複数の駆動ロック要素２０ｂは、それらが半径方向に対して互いに逆方向を向くように形成されている。

ここで、複数の駆動ロック要素２０ｂ及び複数のエンコーダロック要素２０ａは、軸方向において逆方向に曲げられている。内側のエンコーダロック要素２０ａはエンコーダシャフト１０の固定のためであり、外側の駆動ロック要素２０ｂは駆動シャフト４内での固定に役立つ。複数の駆動ロック要素２０ｂ及び複数のエンコーダロック要素２０ａの曲がり形状により、容易な組立てが保証され、同時に、逆方向におけるロックが生じる。この弾性特性により、いずれの場合にも、駆動シャフト４と挿入されたエンコーダシャフト１０とで形成されたシャフト・ハブ結合が半径方向の応力を受け、その結果、機能を維持することが保証される。

図３は、複数の駆動ロック要素２０ｂ（図２）及び複数のエンコーダロック要素２０ａ（図２）を有するスプリングリング２５の側面図である。この場合、複数の駆動ロック要素２０ｂ及び複数のエンコーダロック要素２０ａは、１つのブリッジ部２３により互いに結合されている。これらの駆動ロック要素２０ｂ及びエンコーダロック要素２０ａは、互いにずれて、鋸歯状に、それぞれ外周部２２及び内周部２１の周囲に形成されている。この場合、複数の駆動ロック要素２０ｂ及び複数のエンコーダロック要素２０ａは、駆動シャフト４とも、エンコーダシャフト１０とも、取り外し不可能に、または、取り外し可能に、結合することができる。同様に、複数の駆動ロック要素２０ｂ及び複数のエンコーダロック要素２０ａは、スプリングワッシャ２５と、取り外し不可能に、または、取り外し可能に、結合することができる。この場合、複数のエンコーダロック要素２０ａは、駆動シャフト４の挿入部３０内でエンコーダシャフト１０の挿入方向に曲げられている。複数の駆動ロック要素２０ｂはエンコーダシャフト１０の挿入方向とは逆方向に曲げられている。

図４は、複数の駆動ロック要素２０ｂ（図２）及び複数のエンコーダロック要素２０ａ（図２）を有するスプリングワッシャ２５を組立てられた状態で示している。この場合、スプリングワッシャ２５は挿入部３０内に取り付けられている。ここで円錐座が符号４０で示されており、これによりエンコーダシャフト１０のより良いセンタリングが得られる。

図５は本発明のもう１つの実施例を示す。ここではエンコーダシャフト１０が、複数の駆動ロック要素２０ｂを備えたエンコーダ外周部２６を有し、これらの駆動ロック要素２０ｂは半径方向外側を向くように、このエンコーダ外周部２６に配置されている。ここで、複数の駆動ロック要素２０ｂは駆動シャフト４の挿入部３０内でエンコーダシャフト１０の挿入方向とは逆方向に曲げられている。すなわち、これらの駆動ロック要素２０ｂは駆動シャフト４内での固定に役立つ。この場合、複数の駆動ロック要素２０ｂのこのようなリングを多数、エンコーダ外周部２６に取り付けることもできる。もう１つの実施例では、先ずエンコーダシャフト１０がエクスパンド型アンカーボルトに固く挿入され、この場合、少なくともこのエクスパンド型アンカーボルトは、複数の駆動ロック要素２０ｂを備え、挿入部３０内でエンコーダシャフト１０と共に挿入すべく作られている。

当然ながら、直接に駆動シャフト４に、ないし、駆動シャフト４の駆動軸内周部に、半径方向外側を向くように設けられている複数のエンコーダロック要素２０ａを設けることもできる（図示せず）。

１ 電動機
２ ステータ巻線
３ ロータ
４ 駆動シャフト
５ 軸受け
８ スリーブ
９ 固定ボルト
１０ エンコーダシャフト
１１ トルクブラケット
１２ ステータ
１３ エンコーダシステム
１５ エンコーダ導線
２０ａ エンコーダロック要素
２０ｂ 駆動ロック要素
２１ 内周部
２２ 外周部
２３ ブリッジ部
２５ スプリングワッシャ
２６ エンコーダ外周部
３０ 挿入部
４０ 円錐座

Claims (17)

1. 駆動シャフト（４）と、エンコーダシャフト（１０）を備えたエンコーダシステムとを含むエンコーダ固定装置であって、
   前記エンコーダシャフト（１０）が、結合するために部分的に駆動シャフト（４）内に、エンコーダシャフト用に設けられた挿入部（３０）内に挿入可能であり、前記結合が半径方向の応力を受けるようにすべく、固定するための１つの半径方向弾性コンポーネントが前記挿入部（３０）内に配置されているエンコーダ固定装置において、
   前記挿入部（３０）内での取付けのために１つのスプリングワッシャ（２５）が設けられており、前記スプリングワッシャに前記半径方向弾性コンポーネントが設けられていることを特徴とするエンコーダ固定装置。
2. 前記半径方向弾性コンポーネントが、半径方向に突出した羽根状の複数のロック要素として形成されていることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ固定装置。
3. 前記複数のロック要素が曲げられていることを特徴とする、請求項２に記載のエンコーダ固定装置。
4. 前記複数のロック要素が互いに分離されていることを特徴とする、請求項２または３に記載のエンコーダ固定装置。
5. 前記複数のロック要素が複数のエンコーダロック要素（２０ａ）及び複数の駆動ロック要素（２０ｂ）で形成されており、
   前記複数のエンコーダロック要素と複数の駆動ロック要素とは、半径方向において互いに逆向きに配置されていることを特徴とする、請求項２から４のいずれか１項に記載のエンコーダ固定装置。
6. 前記複数のエンコーダロック要素（２０ａ）が、前記複数の駆動ロック要素（２０ｂ）に対して軸方向において互いに逆向きに曲げられていることを特徴とする、請求項５に記載のエンコーダ固定装置。
7. 少なくとも前記エンコーダシャフト（１０）がエンコーダ外周部（２６）を有しており、
   前記複数の駆動ロック要素（２０ｂ）が半径方向外側を向くように、前記エンコーダ外周部（２６）に配置されていることを特徴とする、請求項５または６に記載のエンコーダ固定装置。
8. さらに、前記駆動シャフト（４）が駆動シャフト内周部を有し、
   前記複数のエンコーダロック要素（２０ａ）が半径方向外側を向くように配置されていることを特徴とする、請求項６に記載のエンコーダ固定装置。
9. 前記複数の駆動ロック要素（２０ｂ）が前記駆動シャフト（４）と、取り外し可能に、又は、取り外し不可能に、結合されていることを特徴とする、請求項７または８に記載のエンコーダ固定装置。
10. 前記複数のエンコーダロック要素（２０ａ）が前記エンコーダシャフト（１０）と、取り外し可能に、又は、取り外し不可能に、結合されていることを特徴とする、請求項７から９のいずれか１項に記載のエンコーダ固定装置。
11. 前記半径方向弾性コンポーネントが、半径方向に突出した羽根状の複数のロック要素として形成されており、
    前記スプリングワッシャ（２５）は或る内側直径を有する内周部（２１）を有し、前記内周部に前記複数のエンコーダロック要素（２０ａ）が設けられており、
    前記スプリングワッシャ（２５）は或る外側直径を有する外周部（２２）を有し、前記外周部（２２）に前記複数の駆動ロック要素（２０ｂ）が設けられており、
    前記複数のエンコーダロック要素（２０ａ）及び複数の駆動ロック要素（２０ｂ）が半径方向において互いに逆向きに配置されていることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載のエンコーダ固定装置。
12. 前記複数の駆動ロック要素（２０ｂ）の少なくとも１つが、これに対応するエンコーダロック要素（２０ａ）とブリッジ部（２３）により結合されていることを特徴とする、請求項１１に記載のエンコーダ固定装置。
13. 前記複数の駆動ロック要素（２０ｂ）が前記複数のエンコーダロック要素（２０ａ）に対して軸方向で反対側に曲げられていることを特徴とする、請求項１１または１２に記載のエンコーダ固定装置。
14. 前記複数の駆動ロック要素（２０ｂ）が前記エンコーダシャフト（１０）と、取り外し可能に、又は、取り外し不可能に、結合されていることを特徴とする、請求項１１から１３のいずれか１項に記載のエンコーダ固定装置。
15. 前記複数のエンコーダロック要素（２０ａ）が前記駆動シャフト（４）と、取り外し可能に、又は、取り外し不可能に、結合されていることを特徴とする、請求項１１から１４のいずれか１項に記載のエンコーダ固定装置。
16. 前記半径方向弾性コンポーネントが弾性特性を有することを特徴とする、請求項１から１４のいずれか１項に記載のエンコーダ固定装置。
17. 駆動シャフト（４）と、エンコーダシャフト（１０）を備えたエンコーダシステムとを有するエンコーダの固定方法であって、
    結合のために前記エンコーダシャフト（１０）が前記駆動シャフト（４）内に、固定用に設けられた挿入部（３０）内に部分的に挿入され、さらに、固定のために１つの半径方向弾性コンポーネントが前記挿入部（３０）内に配置されることによって、前記結合が半径方向の応力を受ける固定方法において、
    １つのスプリングワッシャ（２５）が前記挿入部（３０）内に取付けられ、前記スプリングワッシャに前記半径方向弾性コンポーネントが設けられることを特徴とするエンコーダの固定方法。

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