JP2755681B2 - 角度測定装置 - Google Patents

角度測定装置

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はボスを介して軸線に接続可能でありかつ位置
固定の走査装置によって走査される目盛担持体を備えた
角度測定装置にして、その際目盛担持体及び走査装置の
固定のために組立手段が設けられている、前記角度測定
装置に関する。
この種の角度測定装置は組み込みエンコーダとも称さ
れ、固有の支承部を有しない（例えばハイデンハイン社
の社内報、エンコーダ、1988年２月発行）。
（従来の技術） 米国特許明細書639595から固有の支承部のない仮組さ
れた角度測定装置が公知である。仮組された状態におい
て締付ばねは目盛担持体が取付けられているボスと走査
装置の協働保持を作用する。ボスにはストッパがあり、
ストッパは仮組の際に走査装置に接触しかつボスをラジ
アル方向及びアキシヤル方向に固定する。この状態にお
いて角度測定装置は駆動軸上に装着されかつ走査装置を
駆動ユニットの取付け面に固定する。その後締付ばねは
係脱されかつボスは駆動軸上をアキシヤル方向に移動さ
れる。この移動はボスのストッパと走査装置との接触を
中断しかつ走査装置に対するボスの摩擦のない回転を保
証するために必要である。
この角度測定装置では仮組された状態においてボスと
走査装置との間におけるボス軸線に関するラジアル方向
及びアキシヤル方向における特定された関係位置が与え
られ、しかしこの関係位置は駆動ユニットへの組みつけ
の間に解除されなければならない。ボス従って目盛担持
体の走査装置に対する相対的なアキシヤル方向の必要な
移動によって追加の補助手段なしにはラジアル方向にお
いてもアキシヤル方向においても特定された位置が得ら
れることができない。米国特許明細書4639595に開示さ
れた措置は輸送の安全のみをもたらすものである。
他の角度測定装置は米国特許明細書4556792及び西独
国特許公開公報3740744に記載されている。走査装置に
対するボスのアキシヤル方向及びラジアル方向の調整の
ためにコストの高い調整装置が必要である。走査装置に
対するボスの固定は全て使用者によって再び面倒にかつ
時間のかかる形で除去されなければならない多数の要素
によって行われる。
（発明の課題） 本発明は目盛担持体と走査装置との間の関係が簡単な
措置による測定器メーカによって既に予め設定されてい
て、ユーザに渡ったときに走査装置に対する目盛の正確
な整直が保証されるような角度測定装置を創造すること
を課題とする。
本発明の課題は、ボスを介して軸に接続可能でありか
つ位置固定の走査装置によって走査される目盛担持体を
備えた角度測定装置にして、その際接続の間の目盛担持
体及び走査装置の固定のために組立手段が設けられてい
る、前記角度測定装置において、組立手段は少なくとも
１つの固定要素を有し、固定要素はボス（５、205、30
5、405、505、605）を把持する締付要素（19、20、21
9、220、319、320、419、420、519、520、619、620）の
形に形成されており、締付要素は目盛担持体（６、20
6、406、606）と走査装置（４、204、304、404、504、6
04）との間のアキシヤル方向の作業間隔及びラジアル方
向の関係位置の確定のためにボス（５、205、305、40
5、505、605）のストッパ面（17、217、317、417、51
7、617）と、少なくとも３つの互いに角度のずらされた
領域で協働し、その際締付要素（19、20、219、220、31
9、320、419、420、519、520、619、620）は特定された
位置関係において位置固定の走査装置（４、204、304、
404、504、604）に設けられており、そして締付要素（1
9、20、219、220、319、320、419、420、519、520、61
9、620）は続いて軸（３）へのボス（５、205、305、40
5、505、605）の固定の後、係脱されることを特徴とす
る、前記角度測定装置によって解決される。
（発明の効果） 本発明による角度測定装置の特別の利点は、目盛と走
査装置との間のアキシヤル方向及びラジアル方向の関係
が測定器メーカによって予め設定されておりかつ簡単な
手段による仮組によってこの関係がユーザへの受け渡し
後組み込み並びに運転中も保持されることにある。この
種の角度測定装置の組立はユーザ自身が公知の方法でに
よって簡単な方法でコストの高い調整装置なしに、調整
のための時間消費なしに及び特別の作業者に頼ることな
しに可能である。
（実施例） 第１図には駆動ユニット２、例えばモータに組み込ま
れた角度測定装置１が示されている。角度測定装置１に
よって走査装置４に対する駆動軸３の回転が測定され
る。角度測定装置１はボスを有し、ボスには目盛７を備
えたディスク６が心立てされて取付けられている。
走査装置４は光源９、コンデンサレンズ10、走査板11
並びに光電要素13と他の電気的構成要素14を備えたプレ
ート12から成る。目盛７は公知の方法で透過光により走
査される。走査信号は導線15を介して評価装置例えばカ
ウンタ又は数値制御部に導かれる。導線15はカバー16を
通って角度測定装置１に案内されている。
走査装置４、特に走査板11はラジアル方向にもアキシ
ヤル方向にも目盛７に対して正確に向けられなければな
らない。この関係はボス５及び走査装置４の仕上げ寸法
によって予め与えられる。ボス５には４つの相互に90度
ずらされた溝17の形の凹部がディスク６に対して予め設
定された正確な距離をおいて付設されている。相応して
走査装置４には４つの開口18が設けられており、開口に
は２つのクランプ湾曲枠19、20が取付けられている。開
口18の直径は、クランプ湾曲枠19、20の脚部が大きな力
消費なしに開口18及び溝17中に圧入されることができ、
それによってボス５及び走査装置４が特定された位置関
係に保持されるように選択されている。開口18のアキシ
ヤル方向の位置は予め確定されておりかつ溝17によって
ディスク６と走査板11との間の距離を特定する。
第２図及び第３図から、クランプ湾曲枠19、20のそれ
ぞれ２つの平行な脚部はボス５及び走査装置４をそれぞ
れ90度だけ相互にずらされた２つの範囲において締付
け、その際両クランプ湾曲枠19、20はボス軸線に対して
垂直にかつ相互に90度だけずらされて挿入されている。
２つの方向におけるアキシヤル方向の正確な固定は、ク
ランプ湾曲枠19、20の脚部が溝17に接触し、その際溝17
の面がストッパ面として作用することによって行われ
る。
クランプ湾曲枠19、20がメーカによって装着された後
に、角度測定装置１はユーザに渡される。駆動ユニット
２への角度測定装置１の組付けのために仮組された角度
測定装置１が駆動軸３上に嵌合されかつボス５は締付ね
じ21によって駆動軸３と結合される。カバー16を備えた
走査装置４は公知のクランプ爪22によって駆動ユニット
２の組みつけ面に固定される。クランプ爪22の代わりに
他の固定手段も設けられることができる。
角度測定装置１が駆動ユニット２又は駆動軸３と固着
された後に、クランプ湾曲枠19、20は引き抜かれて除去
される。角度測定装置１はユーザが面倒な調整を行う必
要なしに運転準備状態にされる。クランプ湾曲枠19、20
の取り外し後にボス５と走査装置４との間の相対回転が
障害となる摩擦なしに可能である。
図示しない方法でクランプ湾曲枠は個々のピンによっ
て代替される。それによって特定された心立てを達成す
るために、好適な方法でボスと走査装置との間に３つの
個々のピンが設けられ、ピンはそれぞれ相互に120度だ
けずらされて装着される。４つの個々のピンの使用の際
には90度のずれが存在する。
クランプ湾曲枠の相応した形態ではクランプ湾曲枠の
みの使用で充分でありその際クランプ湾曲枠は走査装置
を備えたボスを少なくとも角度が相互にずらされた３つ
の範囲において締付ける。
ボスにおける図示の溝はリング溝として実施されるこ
とができるが、その場合にはボスと走査装置との間の角
度関係は、即ち締付ねじと走査装置の通口との間におい
ては最早確定されない。
クランプ湾曲枠又はピンの横断面は必要に応じて選択
されることができ、相応してボス中の溝及び走査装置に
開口が形成されている。凹部の代わりに隆起部又は複数
の隆起部がボスに設けられ、ボスは締付要素又は複数の
締付要素のためのストッパ面として作用することもでき
る。
第１図〜第３図に示す第１の実施例では技術水準に対
して、ディスク６と走査板11との間の関係がメーカ及び
ユーザによって高いコストを以て調整される必要がな
く、むしろ仕上げ寸法によって予め設定されていること
が有利である。
第４図には第２の角度測定装置201の縦断面図が示さ
れている。角度測定装置201の基本構造は第１図による
前記の角度測定装置１の構造に相応する。従って前記の
ものと同様な構成要素については最早説明しない。角度
測定装置201では走査装置204とボス205の締付けのため
に２つのフィンガ状の突出部219、220の形の固定要素が
使用される。突出部219、220は走査装置204に形成さ
れ、突出部219、220を備えた走査装置204は好ましくは
合成樹脂部材である。
突出部219、220の構成は第５図から明らかである。突
出部219、220の各々はボス軸線に対して垂直には弾性的
にかつボス軸線の方向には剛固である。突出部219、220
はボス軸線に対して垂直に経過しかつ休止位置において
リング溝217の直径よりも大きい横断面直径のボス205の
ためのスペースを特定する。押圧要素としてのクランプ
湾曲枠223によって両突出部219、220は仮組の際にボス2
05の表面に対して従ってストッパ面として作用するリン
グ溝217に押込まれる。これに対してクランプ湾曲枠223
はカバー216及び走査装置204の開口218に挿入される。
ボス軸線の方向への突出部219、220の固定のために、突
出部219、220中にボス軸線に対して垂直な溝が設けられ
ており、溝はクランプ湾曲枠223の脚部のための通口を
形成する。
第６図に非常に有利な突出部219、220の形態が示され
る。突出部219、220の各々にはボス軸線に対して垂直で
かつリング溝217に適合した突起224、225が設けられて
いる。これらの突起224、225はリング溝217の方向を向
きかつリング溝に仮組の状態において相互に90度ずらさ
れた４つの範囲で接触する。突起224、225のボス軸線の
方向における位置は予め設定されかつリング溝217の側
面の位置によってディスク206と走査板211との間の距離
を特定する。ディスク206と走査板211のラジアル方向の
関係は開口218及びクランプ湾曲枠223によるボス205へ
の突出部219、220の締付により製造技術的に予め設定さ
れる。
仮組後ディスク206が走査板211に対して平行にされる
ために、突起224、225の両側に面226、227が突出部21
9、220に設けられており、突出部はリング溝217の外方
でボス205の表面に接触する。それによってボス205の傾
動従って輸送の間のボス205の損傷は回避される。この
構成は次に記載される角度測定装置301、401、501、601
でも有利である。
ユーザは第１図〜第３図について既に記載したように
仮組された角度測定装置210を固定しかつクランプ湾曲
枠223を走査装置204の開口218から外す。突出部219、22
0は休止位置に戻され、休止位置においてリング溝217及
びボス205は最早接触しない。
第７図による角度測定装置301の第３の実施例ではク
ランプ湾曲枠223の代わりに２つのねじ323及び343が走
査装置304中にねじ込まれ、ねじは２つの突出部319、32
0をボス305のリング溝317に押圧する。角度測定装置301
の他の構成は既に記載した角度測定装置１の構造に相応
している。
角度測定装置401の第４の実施例を第８図に示す。こ
の場合２つの突出部419、420が既に、突出部がフィンガ
状に空間を取り囲み、その横断面がボス405のリング溝4
17の直径よりも小さいように造られている。突出部41
9、420はボス軸線の方向に剛固に形成されており、ボス
軸線に対して垂直方向には弾性的に形成されている。仮
組では突出部419、420を取り囲む空間にボス405が設け
られている。その際突出部419、420は外方へ押圧されか
つリング溝417に達した際にリング溝中に係入される。
ボス405は仮組後自動的にかつ他の補助手段なしに両突
出部419、420によってアキシヤル方向及びラジアル方向
に保持されかつ固定される。この状態で角度測定装置40
1は駆動ユニットに固定されかつユーザは例えばねじ428
である開脚要素によって突出部419、420を外方へ開く。
それによって、組込まれた状態でボス405と走査装置404
との間の締付が中断されかつボス405は走査装置404に対
して自由に回転できる。
ねじ428はボス軸線に対して垂直に走査装置404中にね
じ込まれかつ一端に円錐部を有し、円錐部により両突出
部419、420がねじ428のねじ込みの際にリング溝417から
押出される。角度測定装置401が駆動ユニットから他の
駆動ユニット上に組付けられる場合、このことはこの構
成で簡単に可能である。ねじ428が弛められ、その結果
両突出部419、420は再びリング溝417中に係止されかつ
ボス405は走査装置404に対して特定されて固定される。
この状態で角度測定装置401は駆動ユニットから外され
かつ他の駆動ユニット上に組付けられる。
第９図第10図及び第11図は第５の実施例を示す。開脚
要素は楔528によって形成され、楔はカバー516に固定さ
れるか又は図示の例ではカバーに形成される。この角度
測定装置501は既に述べた角度測定装置１、201、301、4
01とは基本構造が異なる。突出部519、520は第８図の場
合と同様に形成されている。
駆動ユニット502への角度測定装置501の組立後にカバ
ー516はボス軸線の方向において走査装置504を介して固
定され、その際楔528は両突出部519、520をボス505のリ
ング溝517から押出す。
角度測定装置501の輸送中のカバーの固定のために走
査装置504の外周に第１の溝529が取りつけられている。
カバー516はボス531を有し、ボスはカバー516の載置の
際に溝529中に係止される。この位置において楔528は突
出部519、520をリング溝517から押圧出す。駆動ユニッ
ト502への角度測定装置501の組立前にカバー516は外さ
れる。
カバー516は第２の位置において走査装置504に対して
係止される。これに対して走査装置504は第２の溝530を
有する。駆動ユニット502への角度測定装置501の組立後
にカバー516は駆動ユニット502の方向に載せられる。そ
の際楔528は両突出部519、520をリング溝517の側壁面か
ら外方へ押出しかつボス531を端部材位置において溝530
中に係止させる。
第12図及び第13図による角度測定装置601は基本構造
においては蒸気の角度測定装置501に相応する。走査装
置604の締付要素はウエブ619、620として形成されてい
る。両ウエブ619、620の端は走査装置604に固定されて
いる。両ウエブ619、620は空間を形成し、その横断面は
ボス605のリング溝617の直径よりも小さい。ウエブ61
9、620はぼす軸線の方向に剛固にかくボス軸線に対して
垂直の方向には弾性的に形成されている。仮組の際にウ
エブ619、620はリング溝617中に係入しかつこのリング
溝617の両側壁面に接触し、その結果ボス605はリング溝
によって予め設定された位置に保持される。
駆動ユニット602への角度測定装置601の組立後に開脚
要素によるウエブ619、620の自動的な締付が中断され
る。この図示の第６の実施例においてこの開脚ようめは
２つの楔628、638によって形成される。これらの楔62
8、638はカバー616に形成されかつカバー616の載置の際
にウエブ619、620と協働する。
第12図においてウエブ619、620のウエブの端と走査装
置604とのプレート632、633が示されている。このプレ
ート632、633の厚さは走査装置604に関するウエブ619、
620のアキシヤル方向位置を特定する。メーカは好適な
プレート632、633の選択によってディスク606とここで
は図示しない走査板との間の相異なる距離を実現する。
プレート632、633はばねディスクとしても形成されるこ
とができる。
第２、第４、第５及び第６の実施例はユーザは他の駆
動ユニット上への駆動ユニットの多くの出費なしに角度
測定装置１、201、301、401、501、601を変換できると
いう利点を有する。その際ボス５、205、405、505、605
と走査装置４、204、404、504、604との間の関係が調整
なしに保持される。
他の利点として第８図〜第13図による実施例では駆動
ユニット402、502、602への角度測定装置401、501、601
の組立の際に如何なる要素も角度測定装置401、501、60
1から除去される必要がないことである。更にこれらの
構造は走査装置404、504、604の製造後リング溝417、51
7、617の直径への適合のための突出部419、420、519、5
20又はウエブ619、620の精密加工が簡単に実現されると
うい利点を有する。突出部419、420、519、520並びにウ
エブ619、620を備えた走査装置417、517、617は例えば
ダイカスト又は射出成形部分であり、その際突出部41
9、420519、520及びウエブ619、620の内面は既に正確に
製造され又は旋削又は研削によって仕上げられる。これ
らの内面はリング溝417、517、617の面によって走査装
置404、504、604に対するボス405、505、605のラジアル
方向及びアキシヤル方向の位置を特定する。ウエブは、
少なくとも１つの圧力要素によって凹部中に押圧される
ように形成され得る。
図示の実施例では角度測定装置は駆動ユニット上ボス
軸線の方向にずらされている。走査装置が駆動ユニット
の心立てフランジと協働するＵ形又はＶ形のストッパ面
を有する場合、角度測定装置は駆動ユニットでボス軸線
に対して垂直にも案内されることができる。
本発明は図示の光電角度測定装置に限定されずむしろ
誘導、磁気及び容量的角度測定装置でも実現される。そ
の際目盛はインクリメンタル又はアブソリュート、例え
ばグレーウエッジ又は抵抗ストリップとして実施される
ことができる。
図示の実施例においてボスは中空軸の形に形成される
が、好適な手段を介して駆動軸、例えば中空軸と結合さ
れる中実軸としても形成されることができる。
記載の全ての角度測定装置では走査装置に対するボス
のアキシヤル方向位置はクランプ湾曲枠、ピン、突出部
又はウエブのような固定要素の表面範囲とボスの凹部と
の協働によって確定される。同様にしかしボスに少なく
とも隆起又は複数の角度のずれた隆起が設けられ、隆起
には固定要素が係合しかつ２つの方向におけるアキシヤ
ル方向位置を確定することも可能である。
角度測定装置のカバーが回転によって走査装置上に載
せられる場合、例えばねじ止めされる場合、開脚要素は
カバーに、開脚要素が回転によって突出部又はウエブを
凹部又は隆起から押出すように形成されることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による角度測定装置の縦断面図、第２図
は第１図による角度測定装置のII−II線に沿う断面図、
第３図は第１図による角度測定装置のIII−III線に沿う
断面図、第４図は第２の角度測定装置の縦断面図、第５
図は第４図による角度測定装置のＶ−Ｖ線に沿う断面
図、第６図は第５図のVI−VI線に沿う部分断面図、第７
図は角度測定装置の第３の実施例の横断面図、第８図は
第４の実施例、第９図はカバーを備えた角度測定装置の
第５実施例の縦断面図、第10図は第９図による角度測定
装置のＸ−Ｘ線に沿う部分断面図、第11図は第９図によ
る角度測定装置のXI−XI線に沿う部分断面図、第12図は
カバーを備えた角度測定装置の第６の実施例の縦断面
図、そして第13図は第12図による角度測定装置のXIII−
XIII線に沿う断面図である。 図中符号 ５、205、305、405、505、605……ボス 19、20、219、220、319、419、420、519、520、619、62
0……締付要素 ６、206、406、606……目盛担持体 ４、204、304、404、504、604……走査装置 17、217、317、417、517、617……ストッパ面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−172126（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−150200（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−29890（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭52−2055（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭59−29766（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ボスを介して軸に接続可能でありかつ位置
    固定の走査装置によって走査される目盛担持体を備えた
    角度測定装置にして、その際接続の間の目盛担持体及び
    走査装置の固定のために組立手段が設けられている、前
    記角度測定装置において、 組立手段は少なくとも１つの固定要素を有し、固定要素
    はボス（５、205、305、405、505、605）を把持する締
    付要素（19、20、219、220、319、320、419、420、51
    9、520、619、620）の形に形成されており、締付要素は
    目盛担持体（６、206、406、606）と走査装置（４、20
    4、304、404、504、604）との間のアキシヤル方向の作
    業間隔及びラジアル方向の関係位置の確定のためにボス
    （５、205、305、405、505、605）のストッパ面（17、2
    17、317、417、517、617）と、少なくとも３つの互いに
    角度のずらされた領域で協働し、その際締付要素（19、
    20、219、220、319、320、419、420、519、520、619、6
    20）は特定された位置関係において位置固定の走査装置
    （４、204、304、404、504、604）に設けられておりそ
    して締付要素（19、20、219、220、319、320、419、42
    0、519、520、619、620）は続いて軸（３）へのボス
    （５、205、305、405、505、605）の固定の後係脱され
    ることを特徴とする前記角度測定装置。
  2. 【請求項２】ストッパ面は少なくともボス軸線に対して
    同心の凹部（217、317、417、517、617）又はボス（20
    5、305、405、505、605）のリング状の隆起部によって
    形成されている、請求項１記載の角度測定装置。
  3. 【請求項３】締付要素が少なくとも１つのＵ形クランプ
    湾曲枠（19、20）の脚部によって形成されており、脚部
    は走査装置（４）の開口（18）中に挿入されている、請
    求項１記載の角度測定装置。
  4. 【請求項４】締付要素はフィンガ状の突出部（219、22
    0、319、320、419、420、519、520）又は走査装置（20
    4、304、404、504、604）のウエブ（619、620）として
    形成されている、請求項１記載の角度測定装置。
  5. 【請求項５】突出部（219、220、319、320）又はウエブ
    は少なくとも押圧要素（223、323）によってストッパ面
    （217、317）に圧着可能であり、押圧要素を外した時に
    はストッパ面から離反可能である、請求項１記載の角度
    測定装置。
  6. 【請求項６】突出部（419、420、519、520）又はウエブ
    （619、620）はストッパ面（417、517、617）に対して
    ばね力の作用のない場合には分離され、ばね力の作用に
    よってストッパ面（417、517、617）に圧着され、そし
    て少なくとも１つの開脚要素（428、528、628、638）が
    設けられ、開脚要素によってばね力に起因する締付が中
    断可能である、請求項１記載の角度測定装置。
  7. 【請求項７】少なくとも開脚要素（528、628、638）が
    走査装置（504、604）のためのカバー（516、616）に設
    けられており、そして開脚要素（528、628、638）は走
    査装置（504、604）上へのカバー（516、616）の載置の
    際に突出部（519、520）又はウエブ（619、620）と接触
    するに至る、請求項６記載の角度測定装置。
  8. 【請求項８】カバー（516）及び走査装置（504）は係止
    要素（529、530）を介して相互に結合可能であり、そし
    て第１の係止位置において突出部（519、520）又はウエ
    ブはボス（505）のストッパ面（517）は接触しており、
    そして第２の係止位置において少なくとも開脚要素（52
    8）によって突出部（519、520）又はウエブとストッパ
    面（517）との間の結合が係脱可能である、請求項７記
    載の角度測定装置。
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