JP2604100Y2 - 回転角検出センサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、ピン結合部材間の相対
的回転角度を検出する回転角検出センサに係わり、特に
高荷重用の回転角検出センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の高荷重用の回転角検出センサを図
５に、その装着例を図６に示す。回転角検出センサ５０
は、図５に示すように、市販の回転角検出センサ５１を
アルミ製や鉄製等の高強度のハウジング５２に内蔵した
ものである。回転角検出センサ５１の駆動軸５１１と、
ハウジング５２内の軸受５２１で外周を支持された伝動
軸５２２とはＵ字スプリング等の自在継手５２３を介し
て接続されており、伝動軸５２２の一端はハウジング５
２から突出してその突出部にレバー６０の一端が固設さ
れている。

【０００３】図６の油圧式掘削機械の作業機を用いて上
記回転角検出センサ５０の装置を説明する。回転角検出
センサ５０のハウジング５２はアーム８１に固設されて
いる。ブーム８２にはロッド７０の一端７１が自在連結
されており、他端７２が上記レバー６０の他端に自在連
結されている。今、アームシリンダ８３のロッド８３１
を伸縮させると、アーム８１はピン８４回りに回動する
ようになる。この回動によってアーム８１とブーム８２
との相対的角度が変化するが、この回動角度を上記回転
角検出センサ５０が検出する。尚、上記はアーム８１と
ブーム８２間についてのみ説明したが、例えばバケット
８５とアーム８１間、ブーム８２と上部旋回台（図示せ
ず）間等でも、上記同様であり、該油圧式掘削機械のメ
カトロ化等に寄与している。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】上述したように、従来
の高荷重用の回転角検出センサ５０は市販の回転角検出
センサ５１を組み込んで構成されている。これは、市販
の回転角検出センサ５１が汎用性があり、かつ、低コス
トであるためであるが、許容荷重が小さくて脆弱である
欠点を有する。それ故、高荷重用とするために回転角検
出センサ５１を自在継手５２３等と共に高強度ハウジン
グ５２に内蔵している。別言すれば、従来の高荷重用の
回転角検出センサ５０はその高さや場積を自由に設計で
きないという不都合が生じる。

【０００５】この不都合は次の問題を生ずる。回転角検
出センサ５０は、上述のとおり、レバー６０やロッド７
０と組み合わされて装着されるため、装着箇所の自由度
は高いが、これらが突起物となり、このため例えば図６
の油圧式掘削機械では、作業形態によってはこれら突起
物が木々、土砂、建設資材等と干渉することにより、破
損したり検出制度が低下する等の問題が生じている。

【０００６】本考案は、上記従来技術の問題点に鑑み、
高さや場積を取ることなく、高荷重に耐える回転角度セ
ンサを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】軸方向一方を開放し、か
つ、周囲外表面が該一方側へ拡開的に傾斜後大径のフラ
ンジ部に至る形状のハウジングであって、その高さはフ
ランジ部の径の長さの１／２より小さく、フランジ部で
アーム等の被回動部材に取り付けられるハウジングと、
ハウジング内に回転自在に支承される大径部であって回
転角検出面Ａ２を備えた大径部とこの大径部より小径
で、かつ、ハウジングの底部より軸方向外方へ突出する
小径部とからなる駆動軸と、駆動軸の大径部の端面に対
向するハウジングの開口部端に固着されるものであっ
て、大径部の回転角検出面Ａ２と対向する回転角検出面
Ａ１を備えた蓋体とで回転角検出センサを構成する。

【０００８】また、軸方向一方を開放し、開放端側外周
にアーム等の被回動部材に取り付けるフランジ部を備え
たハウジングと、ハウジング内に回転自在に支承される
大径部であって回転角検出面Ａ２を備えた大径部と、こ
の大径部より小径で、かつハウジングの底部より軸方向
外方へ突出する小径部とからなる駆動軸と、駆動軸の大
径部の端面に対向するハウジングの開口部端に固着され
るものであって、大径部の回転角検出面Ａ２と対向する
回転角検出面Ａ１を備えた蓋体と、前記回転角検出面Ａ
１およびＡ２相互に配された接触型の回転角検出センサ
と非接触型の回転角検出センサの２種の組み合わせを有
するように回転角検出センサを構成する。

【０００９】

【作 用】請求項１の発明によれば、市販のボックス内
蔵型のセンサを使用せず、ハウジングの蓋体の面と大径
部の表面とに直接センサを配するものであるから、広い
センサ面積を確保できるのでセンサの正確性をより確保
できるし、回転センサの高さを従来に比較して低いもの
とすることができる。 また、ハウジングの外周部は、ハ
ウジングの開放側に向かって拡開的に傾斜後、フランジ
部に至るよう構成しているので、作業中に回転センサが
衝突等による破壊の危険性が少なく、また、回転センサ
全体が目立たず作業機等の設計上有利である。また、請
求項２の発明では、広い回転センサ面積を利用して、接
触型の回転センサと非接触型の回転センサをあえて重複
的に配置したので、建機等に使用しても長時間安定的に
正確な検出が可能であるし、万一、例えば起こり易い接
触型回転センサの摩耗が生じても、とりあえずの安全性
を確保できる。

【００１０】以下第１実施例を図１〜図４を参照して説
明する。図１においてハウジング１は、底中央部に円形
孔１１を備えた略円形のアルミ製や鋳鉄製の椀１ａを逆
さにしてその開口部を鉄板１ｂで蓋をした形状となって
いる。椀形鋳物１ａと鉄板１ｂとの接合面にはパッキン
グやガスケットやＯリング等が配置され、ボルト締めさ
れることにより、外部からのダスト等の侵入を防止して
いる。駆動軸２は一端に鍔２１を設けた形状となってい
る。

【００１１】上記ハウジング１と駆動軸２との組み合わ
せは次のとおりである。椀形鋳物１ａ内には２個の軸受
３嵌入されており、これら軸受３の内輪が駆動軸２の鍔
２１の外周に外嵌して該駆動軸２を回転自在に支持して
いる。駆動軸２の他側端部２２は椀形鋳物１ａの円形孔
１１から外部へ一部突出し、この突出部に従来技術の欄
で説明したレバー６０が固設されている。尚、孔１１の
内周にはリップシールが嵌入されており、このリップシ
ール内を駆動軸２の他側端部２２が嵌挿されており、こ
れにより、外部からこの孔１１を経て侵入しようとする
ダスト等を遮る。鉄板１ｂにも後述する回転角検出面Ａ
１からのリード線の通り道なるリード孔が設けられてい
るが、これにもグロメット等が嵌入され、外部からこの
リード孔を経て侵入しようとするダスト等を遮る。

【００１２】回転角検出面Ａ１，Ａ２はセンサ形式（つ
まり接触形と非接触形、インクレメンタル形とアブソリ
ュート形等）によって各種構成できる。本考案に係わる
回転角度検出センサではいずれも駆動軸２の軸心（即
ち、回転中心）を考慮して構成することが肝要である。
図２〜図４はその例である。尚、各図の（ａ）は駆動軸
の鍔側の回転角検出面Ａ２の図、（ｂ）はハウジング川
の回転角検出面Ａ１の図である。

【００１３】図２はホテンショメータであり、ブラシ４
１が駆動軸２の軸心を中心とした円形パターンでなる抵
抗部４２と集電部４３とに接触しており、回動と共に、
ブラシ４１がこれらと接触する位置が変化することによ
って生ずる抵抗変化を回動角として検出するものであ
る。尚、これらブラシ４１、抵抗部４２及び集電部４３
は各面Ａ１，Ａ２上に別途備えた絶縁体上に設置及びパ
ターニングされていることはいうまでもない。そしてこ
れらのリード線が上記鉄板１ｂのリード孔を経て外部の
マイコン等へと接続されている。

【００１４】図３は、上記ポテンショメータとドットパ
ターンとからなる冗長形回転角検出センサである。ポテ
ンショメータについては、上記図２の説明と同様である
ので、同一構成部材には同一符号を付し説明を省略す
る。ドットパターンは次のとおりとなってえいる。符号
４５は磁気抵抗素子、ＭＲ素子、ホール素子等であり、
符号４４は磁気パターンである。本例はインクレメンタ
ルであるが、検知素子４５と磁気パターン４４とを複数
化してアブリュート形としてもよい。

【００１５】図４は上記ドットパターンである。これも
上記図３の説明と同様であるので、同一構成部材には同
一符号を付し説明を省略する。もちろんアブソリュート
形としてもよい。

【００１６】補足説明すれば、従来の回転角検出センサ
５０での回転角検出面Ａ１，Ａ２はポテンショメータだ
けでなるのが普通であるが、本考案のような高荷重用の
回転角検出センサでは、微振動によってブラシ４１が接
触磨耗し、回転角検出精度が低下してしまう不都合があ
る。そこで、図３のように冗長形、しかも非接触形のセ
ンサ形式と組み合わせた冗長形とすることにより、上記
不都合を回避できるようになる。もちろん、要求精度、
要求分解能及び経済的効果にもよるが、非接触形のアブ
ソリュート形を採用してもよい。

【００１７】尚、上記実施例のピン結合部材への装着
は、図６を借用して説明すれば、ハウジング１がボルト
等によってアーム８１に固設され、そのレバー６０の他
端とロッド７０の他端７２とが、及び、ロッド７０の一
端７１とブーム８２とがそれぞれ自在連結される点は、
従来技術と同様である。

【００１８】他の実施例を述べる。上記第１実施例での
駆動軸２は、図１に示したように鍔２１が軸端にあるた
め、他側外周を軸受で支持（片持支持）したが、鍔２１
を駆動軸の中位に備えて鍔両側をそれぞれ軸受を用いて
両持支持とするものもよい。

【００１９】また、軸受３はそれなりに外輪幅と内輪幅
とを要するため、鍔２１を例えば大小径の２段鍔とし、
小径鍔外周を軸受けで支持し、大径鍔面に回転角度検出
面Ａ２を設けることにより面積を稼ぎ、これをもって分
解能を高めてもよい。もちろん、軸受により駆動軸の芯
振れを極めて高精度に押さえる場合は、上記鍔は無くと
もよく、駆動軸の外周や他端面に直に回転角検出面Ａ２
を設けてもよい。

【００２０】上記実施例の効果を述べる。従来の回転角
検出センサで使用された市販の回転角検出センサ５１や
自動継手５２３等が不要となるため、許容荷重が従来の
回転角度センサ５０と同等またはそれ以上となる。また
自在継手の如き介在物を経ずに直接角度角を検出するた
めに該自在継手等に基づく測定時のヒステリシスもなく
すことができ、高精度の回転角検出センサとなる。さら
に、部品点数が少なくなったため、高さの低い、かつ場
積の小さい回転角度センサとなり得る。

【００２１】

【考案の効果】以上説明したとおり、本考案に係わる回
転角度センサによれば、許容荷重は従来の回転角度セン
サと同等またはそれ以上となるばかりか、自在継手の如
き介在物を経ずに直接回転角を検出しているために該自
在継手等に基づく測定時のヒステリシスもなくすことが
できる。また、低い高さ、かつ小さな場積の回転角度セ
ンサとなるため、例えば油圧式掘削機械の作業時でも、
当該回転角検出センサが木々、土砂、建設資材等に干渉
する機械が減少し、破損や検出精度の低下を大幅に低減
できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例なる回転角度センサの断面図であ
る。

【図２】回転角度検出面の一例を示す図であって、
（ａ）は鍔側回転角度検出面の図、（ｂ）はハウジング
側回転角度検出面の図である。

【図３】回転角度検出面の他の例を示す図であって、
（ａ）は鍔側回転角度検出面の図、（ｂ）はハウジング
側回転角度検出面の図である。

【図４】回転角度検出面の他の例を示す図であって、
（ａ）は鍔側回転角度検出面の図、（ｂ）はハウジング
側回転角度検出面の図である。

【図５】従来の回転角度センサの断面図である。

【図６】回転角度センサの接着例を表す図である。

【符号の説明】 １ 鉄製ハウジング １１ 軸孔 ２ 駆動軸 ２１ 鍔 ２２ 駆動軸の一端部 ３ 軸受 Ａ１ ハウジング側回転角度検出面 Ａ２ 鍔側回転角度検出面

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−166601（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−99304（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−158814（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 5/00 - 5/30 G01B 21/00 - 21/32

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向一方を開放し、かつ、周囲外表面
   が該一方側へ拡開的に傾斜後大径のフランジ部に至る形
   状のハウジングであって、その高さはフランジ部の径の
   長さの１／２より小さく、フランジ部でアーム等の被回
   動部材に取り付けられるハウジングと、 ハウジング内に回転自在に支承される大径部であって回
   転角検出面Ａ２を備えた大径部とこの大径部より小径
   で、かつ、ハウジングの底部より軸方向外方へ突出する
   小径部とからなる駆動軸と、 駆動軸の大径部の端面に対向するハウジングの開口部端
   に固着されるものであって、大径部の回転角検出面Ａ２
   と対向する回転角検出面Ａ１を備えた蓋体と、 からなる回転角検出センサ。
2. 【請求項２】 軸方向一方を開放し、開放端側外周にア
   ーム等の被回動部材に取り付けるフランジ部を備えたハ
   ウジングと、 ハウジング内に回転自在に支承される大径部であって回
   転角検出面Ａ２を備えた大径部と、この大径部より小径
   で、かつハウジングの底部より軸方向外方へ突出する小
   径部とからなる駆動軸と、 駆動軸の大径部の端面に対向するハウジングの開口部端
   に固着されるものであって、大径部の回転角検出面Ａ２
   と対向する回転角検出面Ａ１を備えた蓋体と、 前記回転角検出面Ａ１およびＡ２相互に配された接触型
   の回転角検出センサと非接触型の回転角検出センサの２
   種の組み合わせを有することを特徴とする回転角検出セ
   ンサ。