JP3119992U - 光伝送エレメントのセンタリング方法及びこの方法を実施するための光伝送エレメント - Google Patents

Abstract

【課題】困難な取り付け条件下においても、迅速に且つ信頼性が高い光伝送エレメントのセンタリング方法及び光伝送エレメントを提供すること。
【解決手段】駆動シャフト等上、且つは垂直方向もしくは水平方向に可動な位置伝送器上で、光伝送エレメントが移動制御用デバイスのセンサーエリアで端と端を突き合わせるセンタリング方法において、該センタリングは、光伝送エレメントの開口を介して、センサー範囲外で予備調整される第一のステップ、センサー範囲中に横方向にシフトする第二のステップからなる。また、本発明の光伝送エレメントは、駆動シャフト（３）上に、又は水平方向もしくは垂直方向に可動な機械エレメント上に、固定するための開口部（２）を持ち、これにより、伝送エレメントが移動制御用デバイスのセンサー範囲（８）で端と端を突き合わせて噛み合うようになっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、駆動シャフト、ツールキャリッジ及び／又は制御スライド上で、且つ垂直方向もしくは水平方向に可動の位置伝送器上で、インパルスディスク又はインパルスルーラという形態の光伝送エレメントをセンタリングし、該光伝送エレメントが、移動を制御するデバイスのセンサーのエリアで端と端を突き合わせて噛み合うようにするセンタリング方法に関する。本発明はさらに、このセンタリング方法を実行するための光伝送エレメントに関する。

上述したようなタイプの光伝送エレメントは、温度や圧力や湿度が変動する場合、位置決め正確度や分解能の品質や機能の正確度という点で高い要求に直面する。大量生産部品を必要とするため、その構造は生産向きであり、また、できる限り簡単で故障しにくいコンポーネントで間に合わされ、また、できる限り少ない部品で済まされることが要求される。言い換えれば、その調整は、困難な取り付け条件下においても、迅速にそして信頼性高く、また、あらゆる条件下でまさに正確に行われなければならない。そのうえ、高いプロセスセキュリティを保証するような自動的な製造が可能でなければならない。
ドイツ実用新案第２９５０４８８３（ＵＩ）号明細書

インパルスディスクは一般的に、ハブによって回転軸に固定される。本発明では、透明なインパルスディスク又は反射性インパルスディスクが用いられる。透照する手順での透明ディスクの場合、エミッタ中で伝送された光ビームは、ディスクが回転するとインパルスを発生する。これらのインパルスは、インパルスディスクの反対側に位置しているセンサーエレメントによって受領される。反射性インパルスディスクの場合、センサーエレメントとエミッタエレメントは同じインパルスディスク側、すなわち、回転軸に対して平行に位置しており、そのため、インパルスディスクのスキャニングとインパルスルーラのスキャニングとはどちらも最も狭いスペースで実行し得る。

本発明に関する詳細は、実用新案ＤＥ ２９５０４８８３ ＵＩとＤＥ １００１６９５９．７（出願者：ＰＷＢルーラテック工業製品社(PWB Ruhlatec Industrieprodukte GmbH)）に記載されている。

光伝送エレメントの調整を簡略化するために、これらのエレメントを、たとえば、実用新案ＤＥ ２０１２０９３２ ＵＩ（出願者：ＰＷＢルーラテック工業製品社(PWB Ruhlatec Industrieprodukte GmbH)）に提示されているように組み合わせてアセンブリ化してもよい。図１では、Ｕ字形のセンサーエミッタユニット９が、モーター１の下側に固定されている印刷基板５の上に置かれている。電気モーター１のシャフト端２上に置かれているインパルスディスクは、そのリムエリアと噛み合ってＵ字形センサーエミッタユニット９のスペース中に入る。このため、取り付け時に次にような問題が発生する。

光伝送エレメントの精度は、実質的に、駆動シャフト上のインパルスディスク位置の正確度と印刷基板上でのセンサーエミッタユニットの位置とによって異なる。印刷基板上には半田付けによる様々な接合が行われる。温度が影響するエリア内における材料の特性と位置正確度とは、そこで発生する温度によって損なわれる。更に、製造の自動化は、多くの製造ステップを通してプロセスセキュリティが問題視される非常に経費のかかる手順でしか実行することが不可能である。

したがって、本発明の課題は、駆動シャフト、ツールキャリッジ及び／又は制御スライド上での、また、垂直もしくは水平方向可動な位置伝送器上でのインパルスディスクやインパルスルーラのセンタリングを高い正確度で実行することを可能とするセンタリング方法を実施することに適した光伝送エレメントを開発することにある。また、本発明の他の目的は、最小の不合格率（誤差率が約０）での自動化大量生産と、実現しやすい技術的形態を取った最小部品の測定での用途とを可能とするセンタリング方法及び光伝送エレメントを提供することにある。

すなわち、本発明（１）は、インパルスディスクまたはインパルスルーラという形態の光伝送エレメントを、駆動シャフト、ツールキャリッジ及び／又は制御スライド上で、且つ垂直方向もしくは水平方向に可動な位置伝送器上でセンタリングし、前記光伝送エレメントが移動制御用デバイスのセンサーエリアで端と端を突き合わせて噛み合うようにするセンタリング方法において、前記センタリング方法が、前記光伝送エレメントの開口を介して二つのステップで実行され、第一のステップでは前記光伝送エレメントはセンサー範囲外で予備調整され、第二のステップでは前記センサー範囲中に横方向にシフトすることによって微細に調整される光伝送エレメントのセンタリング方法を提供し、本発明（２）は、前記センサー範囲中へのシフト動作が、誘導表面に沿って前記センサー範囲に向かって前記光伝送エレメントが走行するものである前記光伝送エレメントのセンタリング方法を提供し、本発明（３）は、前記駆動シャフト、ツールキャリッジ及び／又は制御スライド、及び前記水平方向もしくは垂直方向に可動な機械部品に対して、前記光伝送エレメントの微細調整された位置をフォームロッキング及び／又はフォースロッキングする前記光伝送エレメントのセンタリング方法を提供し、本発明（４）は、前記伝送エレメントがインパルスディスクであり、且つ前記誘導表面が、前記センサー範囲外の搭載位置から前記センサー範囲中の調整位置に半径方向に走行するスロット穴として形成される前記光伝送エレメントのセンタリング方法を提供し、本発明（５）は、前記調整位置が前記インパルスディスクの円の中心点に位置し、前記搭載位置に至る範囲が移送セクションとして形成され、前記移送セクションの前記誘導表面の開口部幅が、前記搭載と調整の位置における幅より小さい前記光伝送エレメントのセンタリング方法を提供し、本発明（６）は、駆動シャフト（３）、ツールキャリッジ及び／又は制御スライドに、且つ水平方向もしくは垂直方向に可動な位置伝送器に固定するための開口部（２）を持つ光伝送エレメント（１）において、前記光伝送エレメントが移動制御用のデバイスのセンサー範囲（８）で端と端を突き合わせて噛み合うようになっており、開口部（２）が搭載セクション３．１とセンタリングセクション３．２とから成り、前記両セクション間の距離が、センサーがカバーする幅Ａ（センサー映写面１０）以上となる光伝送エレメント（１）を提供し、本発明（７）は、前記センタリングセクション３．２が、前記駆動シャフト、ツールキャリッジ及び／又は制御スライド、及び前記水平方向もしくは垂直方向可動機械エレメントに対して固定するためのフォームロッキング及び／又はフォースロッキング用のはめ合いとして形成される前記光伝送エレメントを提供し、本発明（８）は、前記駆動シャフトがモーターシャフト（３）である前記光伝送エレメントを提供し、本発明（９）は、前記搭載セクション３．１が、狭い許容範囲を持つ移送セクション３．３を介して前記センタリングセクション３．２と接続されており、前記移送セクションの長さ「ａ」が、前記センサーがカバーする幅Ａ以上である前記光伝送エレメントを提供し、本発明（１０）は、前記センタリングセクション３．２、移送セクション３．３及び搭載セクション３．１がダンベル形状に形成されている前記光伝送エレメントを提供するものである。

本発明によれば、光伝送エレメントを設計するに際して、センタリングは二つのステップから成るアセンブリ手順によって高い精度で実行可能であることが示されている。上記の新しい手順と新しい伝送エレメントとによって、半田付けプロセスで発生する温度による悪影響を安全に回避できることが保証される。プロセスセキュリティは直線状送りによって向上させることが可能であり、また、これにより、初めて自動化が安価な構造経費で達成可能となる。

本発明を、以下に示すいくつかの設計例によってより詳細に説明する。図１に、駆動シャフト３に固定するための開口部２を持つ光伝送エレメント１を示す。伝送エレメントの側には、印刷基板５上に固定されているセンサーエミッタユニット４がある。印刷基板５は、半田付けされた接合部（図示せず）を介してプラグコネクタ７と接触している電気モーター６のフランジの側部上に据え付けられている。

光伝送エレメントとして用いられるインパルスディスクは、シャフト３上でセンサーエミッタユニット４を基準としてセンタリングされる。このセンタリングは、絶対的に一定である測定条件がセンサーエミッタユニット４のセンサー範囲８中に行き渡るような仕方で実行され、これにより、インパルスディスクに割り当てられたコードマーカが、センサー範囲８のランスルーでインパルスの変動を全く引き起こさないようになっている。

図２にその上面図を示すインパルスディスクでは、円周方向に一定距離をおいて存在する回転コードマーカ９が、光学的プロセスで百万分の一（１／１，０００，０００）ｍ未満の正確度で取り付けられている。

図２にはまた、幅Ａを持つスキャニングゾーンが示されているが、これは、本発明では「センサー映写面」１０と記載されており、図１のセンサー範囲８と同じ有効範囲を有している。エミッタ範囲から送り出された光信号は、この帯域で電気的インパルスに変換される。

図２中でインパルスディスクの左側の範囲には、モーターシャフト３を搭載するためのスロット穴２がある。モーターシャフトが到達する最終の位置が、搭載セクション３．１とセンタリングセクション３．２として示されている。その間に存在する移送セクションの長さはａで示され、これは、センサー映写面１０の範囲の幅Ａに対応している。

図２に類似しているが、図３にインパルスディスクの上面図を示すが、ここでは、開口部はダンベル形状のフォーム穴１１として図示されている。この設計は、新たな光伝送エレメントを最適にセンタリングするように、また同時に、端部位置には「ノッチ機能」によって到達することを保証するように注意を払ったものである。このノッチ機能は、搭載セクション１２とセンタリングセクション１３間の移送範囲は、それぞれ搭載セクションとセンタリングセクションにおける円周Ｄ１とＤ２より小さい幅ｂを有していることによって達成される。

図１〜３に示す設計の例は、単純な構造体を示している。インパルスディスクを搭載位置から調整位置には直線状に送って移動させるので、自動的な生産は実現しやすいものとなる。これらの例に示すような生産プロセスは、容易に最適化することが可能であり、これにより、あらゆる場合で高いプロセスセキュリティが保証される。

アセンブリングされた状態における移動制御用デバイスの全体図である。 スロット穴状の開口を持つ光伝送エレメントの図である。 フォーム形状の開口を持つ光伝送エレメントの図である。

符号の説明

１ 光伝送エレメント
２ 開口部（スロット穴）
３ モーターシャフト
３．１ 搭載セクション
３．２ センタリングセクション
４ センサーエミッタユニット
５ 印刷基板
６ 電気モーター
７ プラグコネクター
８ センサー範囲
９ 回転コードマーカ
１０ センサー映写面
１１ ダンベル形状のフォーム穴
１２ 搭載セクセクション
１３ センラリングセクション
Ａ スキャニングゾーンの幅
ａ 移送セクションの長さ

Claims (10)

1. インパルスディスクまたはインパルスルーラという形態の光伝送エレメントを、駆動シャフト、ツールキャリッジ及び／又は制御スライド上で、且つ垂直方向もしくは水平方向に可動な位置伝送器上でセンタリングし、前記光伝送エレメントが移動制御用デバイスのセンサーエリアで端と端を突き合わせて噛み合うようにするセンタリング方法において、前記センタリング方法が、前記光伝送エレメントの開口を介して二つのステップで実行され、第一のステップでは前記光伝送エレメントはセンサー範囲外で予備調整され、第二のステップでは前記センサー範囲中に横方向にシフトすることによって微細に調整されることを特徴とする光伝送エレメントのセンタリング方法。
2. 前記センサー範囲中へのシフト動作が、誘導表面に沿って前記センサー範囲に向かって前記光伝送エレメントが走行するものであることを特徴とする請求項１記載の光伝送エレメントのセンタリング方法。
3. 前記駆動シャフト、ツールキャリッジ及び／又は制御スライド、及び前記水平方向もしくは垂直方向に可動な機械部品に対して、前記光伝送エレメントの微細調整された位置をフォームロッキング及び／又はフォースロッキングすることを特徴とする請求項１又は２記載の光伝送エレメントのセンタリング方法。
4. 前記伝送エレメントがインパルスディスクであり、且つ前記誘導表面が、前記センサー範囲外の搭載位置から前記センサー範囲中の調整位置に半径方向に走行するスロット穴として形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の光伝送エレメントのセンタリング方法。
5. 前記調整位置が前記インパルスディスクの円の中心点に位置し、前記搭載位置に至る範囲が移送セクションとして形成され、前記移送セクションの前記誘導表面の開口部幅が、前記搭載位置と調整位置における幅より小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の光伝送エレメントのセンタリング方法。
6. 駆動シャフト（３）、ツールキャリッジ及び／又は制御スライドに、且つ水平方向もしくは垂直方向に可動な位置伝送器に固定するための開口部（２）を持つ光伝送エレメント（１）において、前記光伝送エレメントが移動制御用のデバイスのセンサー範囲（８）で端と端を突き合わせて噛み合うようになっており、開口部（２）が搭載セクション３．１とセンタリングセクション３．２とから成り、前記両セクション間の距離が、センサーがカバーする幅Ａ（センサー映写面１０）以上となることを特徴とする光伝送エレメント（１）。
7. 前記センタリングセクション３．２が、前記駆動シャフト、ツールキャリッジ及び／又は制御スライド、及び前記水平方向もしくは垂直方向可動機械エレメントに対して固定するためのフォームロッキング及び／又はフォースロッキング用のはめ合いとして形成されることを特徴とする請求項６に記載の光伝送エレメント。
8. 前記駆動シャフトがモーターシャフト（３）であることを特徴とする請求項６又は７に記載の光伝送エレメント。
9. 前記搭載セクション３．１が、狭い許容範囲を持つ移送セクション３．３を介して前記センタリングセクション３．２と接続されており、前記移送セクションの長さ「ａ」が、前記センサーがカバーする幅Ａ以上であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の光伝送エレメント。
10. 前記センタリングセクション３．２、移送セクション３．３及び搭載セクション３．１がダンベル形状に形成されていることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の光伝送エレメント。

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