JP3127936U - エンコーダ防塵構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本考案は、防塵構造に優れたエンコーダを得ることを目的とする。
【解決手段】本考案は、モータ軸とエンコーダがエンコーダ中空軸を介して接続されるエンコーダにおいて、エンコーダカバー(14)にてエンコーダ検出部(7)を覆い、さらにエンコーダ中空軸(10)のモータ軸(20)と接続されている側とは反対側の開放端(10a)を封鎖し、さらにはベアリング(11)のシール(18)、エンコーダカバー(14)を覆う保護カバー(17)を設置することを特徴とするエンコーダ防塵構造である。
【選択図】図８

Description

本考案は、エンコーダ防塵構造に関し、特に、中空軸経由でモータ軸と結合するエンコーダに対する防塵構造の新規な改良に関する。

従来のエンコーダ３は、一般的に図５のようにモータ架台５上に設けられたモータ１の外部にカップリング４経由でエンコーダ架台６上に設置していた。ところが近年、モータ１の速度制御は、例えば製鉄設備の連続焼鈍設備や連続溶融亜鉛めっき設備など厳格な張力制御や速度制御が要求される各種処理設備においては、容量が１０ｋｗ以下の低出力モータまで速度制御が必要となってきている。このため対象となるモータ１の数、費用、設置場所の面から、図５のようなエンコーダ設置方法から図６のようなモータ後部にエンコーダ３と冷却ファン２２ａを並列して備える方式が一般化しつつある。この方式では構造をコンパクトにまとめるため、モータ軸２０とエンコーダ３はエンコーダ中空軸１０を介して接続されている。

すなわち、図６において、モータケース２４のモータ軸２０には、エンコーダ３のエンコーダ中空軸１０が接続されてエンコーダ中空軸取付ボルト２１で固定されている。
前記エンコーダ中空軸１０をベアリング１１を介して回転自在に支持する検出部架台８は取付ばね１２を介して前記モータケース２４に接続されている。

前記検出部架台８には、開口３０ａを有する支持箱３０が形成され、この支持箱３０には、前記エンコーダ中空軸１０の回転板９を挟んで互いに対向する発光体と受光体からなるエンコーダ検出部７が設けられ、このエンコーダ検出部７にはエンコーダケーブル１３が接続されている。

前記モータケース２４の端面には、前記エンコーダ３を覆うようにカップ型をなすと共に冷却ファンモータ２２及び冷却ファン２２ａを有する冷却カバー２３が設けられ、前記エンコーダケーブル１３はこの冷却カバー２３の案内孔２３ａを介して外部に導出されている。

しかしこの構造も、低出力モータ用としてコンパクトな利点を持つ反面、冷却ファンから直接外部の空気がエンコーダに吹付けられるため、塵等による検出異常や動作不良が発生、数年でエンコーダを交換しなければならない事態も発生している。
このため防塵構造としては、例えば、特許文献１及び２に開示されているように、エンコーダにカバーをかぶせたり、検出部が直接冷却風にさらされないようにエンコーダ内部に検出部を配置する措置がとられてきた。

特開平９−１０１１７４号公報 実開平６−２１３８号公報

従来のエンコーダ防塵構造は、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、前述の図６の従来構成においては、図７の点線矢印にて示される塵等の侵入路２５のように、当業者が思いもつかないような狭い間隙から塵等が入り込み、エンコーダ検出部への汚れとなっていた。
また、前述の特許文献１及び２のように、防塵構造を施したエンコーダにおいても、実際に鉄鋼設備の各種装置に装着して稼動してみると、約５年から７年の経過で、検出異常や動作不良が発生し、エンコーダの交換をしなければならなくなっていた。

本考案によるエンコーダ防塵構造は、モータ軸とエンコーダのエンコーダ中空軸が接続されるエンコーダにおいて、前記エンコーダのエンコーダ検出部はエンコーダカバーにて覆われ、前記エンコーダ中空軸の前記モータ軸が接続されているモータ軸側とは反対側の開放端は中空軸蓋により封鎖されている構成であり、また、前記エンコーダ中空軸を回転自在に支持するため前記エンコーダの検出部架台に設けられたベアリングの一端にはベアリング部シールが設けられている構成であり、また、前記エンコーダカバーの外側には、保護カバーが設けられている構成であり、また、前記保護カバーに形成された案内孔には前記エンコーダ検出部に接続されたエンコーダケーブルが貫通して外部に導出され、前記案内孔はシールによって封鎖されている構成である。

本考案によるエンコーダ防塵構造は、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、エンコーダのエンコーダ検出部がエンコーダカバーにて覆われ、中空軸の開放端が中空軸蓋によって封鎖され、かつ、ベアリングがベアリング部シールによりシールされているため、エンコーダ内部への塵の堆積を殆んど防止できる。
また、塵等による検出異常や動作不良をほぼ零にする目処を得てエンコーダの長寿命化を達成し、エンコーダ異常回避、モータ安定駆動、制御安定化に大きく寄与できる。
さらに、ベアリングの一端にベアリング部シールが設けられているため、ベアリングからの塵等の侵入を防止できる。
また、エンコーダカバーの外側にさらに保護カバーが設けられているため、外部からの塵等の侵入をほぼ完全に防止することができる。

本考案は、エンコーダのエンコーダ中空軸とモータ軸を結合した場合に、エンコーダ中空軸のモータ軸側とは反対側の開放端を中空軸蓋で封鎖することにより、塵等の侵入を防止し、長寿命化を達成するようにしたエンコーダ防塵構造を提供することを目的とする。

以下、図面と共に本考案によるエンコーダ防塵構造の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には同一符号を用いて説明する。
図１において、モータケース２４のモータ軸２０には、エンコーダ３のエンコーダ中空軸１０が接続されてエンコーダ中空軸取付ボルト２１で固定されている。

前記エンコーダ中空軸１０をベアリング１１を介して回転自在に支持する検出部架台８は取付ばね１２を介して前記モータケース２４に接続されている。
前記検出部架台８には、開口３０ａを有する支持箱３０が形成され、この支持箱３０には、前記エンコーダ中空軸１０の回転板９を挟んで互いに対向する発光体と受光体からなるエンコーダ検出部７が設けられ、このエンコーダ検出部７にはエンコーダケーブル１３が接続されている。

前記エンコーダ中空軸１０の前記モータ軸２０が接続されているモータ軸２０側と反対側の開放端１０ａは中空軸蓋１５により封鎖されている。
前記支持箱３０の外周には、この支持箱３０の開口３０ａを覆うように、カップ型をなすエンコーダカバー１４が取付けられ、前記エンコーダ検出部７側に対して外部からの塵等の侵入が防止されるように構成されている。

前記エンコーダ中空軸１０に円板状の中空軸蓋１５が設けられているため、点線矢印で示される塵等の侵入路２５のように、モータ軸２０とエンコーダ中空軸１０との間から侵入した塵等は、前記中空軸蓋１５によってエンコーダ中空軸１０内に閉じ込められ、エンコーダ検出部７側への塵等の侵入を防止することができる。
また、前記中空軸蓋１５は、金属板、樹脂板が好適であるが、樹脂注入でも可能である。さらに、前記エンコーダ中空軸１０とモータ軸２０との嵌合部の隙間を狭くするか、樹脂による嵌合とするか、あるいは、嵌合部間に樹脂等を充填してもよい。

図２は、本考案によるエンコーダ防塵構造の他の形態であるベアリング部シールを示す断面構成図である。
尚、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略し、図１とは異なる部分についてのみ説明する。
すなわち、ベアリング１１の内側にベアリング部シール１６を形成することにより、モータ軸２０とモータケース２４との間の点線矢印で示す塵等の侵入路２５による塵等の侵入は、このベアリング部シール１６によって防止され、エンコーダ検出部７側への塵等の侵入を防止することができる。

尚、前記ベアリング部シール１６は、オイルシールやＯリングが施工及び効果の観点からみて好適であり、図２では図１の中空軸蓋１５は省略している。また、図示していないが、ベアリング１１を多数後列させた場合も効果がある。

図３は、本考案によるエンコーダ防塵構造の他の形態であるエンコーダケーブル通過部対策の一例を示す断面構成図である。
尚、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略し、図１とは異なる部分についてのみ説明する。
すなわち、前記エンコーダカバー１４の外側には、カップ型をなす保護カバー１７が設けられ、この保護カバー１７は前記モータケース２４の一面に固定されていると共に、その側部に形成された案内孔１７ａにはエンコーダケーブル１３が貫通して外部に導出されている。

前記エンコーダケーブル１３が貫通した案内孔１７ａ及び前記エンコーダ検出部７の取付孔７ａは、例えば、樹脂等からなるシール部材を用いた各シール１８で封鎖されており、点線矢印で示される塵等の侵入路２５によって侵入しようとする塵等の侵入を防止することができる。尚、このシール１８は、Ｏリング状のブッシュやシリコン系シール材などでよく、それらを併用することも可能で、保護カバー１７が透明であれば、エンコーダ３の周辺の塵等の堆積状況を観察把握することができる。

次に、図４は、前述の図１から図３で示される各形態の構成を全て用いた実際の製品としてのエンコーダ防塵構造を示す断面図であり、図１から図３の各部の形態と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略するが、前記保護カバー１７の外側に、前述の従来構成と同様の冷却ファン３及び冷却ファンモータ２２を備えた冷却カバー２３が設けられている。

次に、図８は本考案によるエンコーダ防塵構造と従来構成とにおける侵入路別の塵等の堆積量を調査した結果を示す。
本出願人は前述の特許文献１、２にあるようないわゆる密閉型のエンコーダへの塵の侵入路を鋭意調査した結果、当業者でも思いつかないような狭い間隙から塵が侵入していることが判明した。本出願人はエンコーダ構造をよく検討した結果、図７に示すように、中空軸からの侵入、ベアリング部からの侵入、エンコーダケーブル通過部からの侵入が想定されると考えられ、それぞれの影響代を試験確認した。
試験は各侵入路のうち１つをそのまま、他を封鎖して、２年間鉄鋼の連続焼鈍設備の搬送ロール駆動用モータに設置し塵の堆積量を確認した。その結果を図８に示す。図８では従来例の図６の場合を１００とし、各侵入路毎の堆積量を比較している。図８から、エンコーダカバー１４により冷却ファンから直接塵等を受けないようにしても、塵等の堆積を従来の半分も抑えることができなかったことが判明した。特に中空軸やベアリング部からの塵の侵入は、図７の塵等の侵入路２５を見てもわかるとおり、モーター内部を経由するものもあり、このため外部からの塵以外にモーター内蔵ブレーキ（図示せず）から発生する粉塵も含まれており、単純にエンコーダを覆って外部雰囲気から遮断して防塵するだけの従来構造では不十分であったことが認識され、中空軸やベアリング部からの塵の侵入防止が重要であることが判明した。

しかし、図４のように、エンコーダ中空軸１０からの侵入、ベアリング１１からの侵入、エンコーダケーブル１３の通過部からの塵等の侵入について、少なくとも１つ以上、好ましくは全てに対策を施せば、エンコーダ３への塵等の侵入を大きく改善できることが判明した。

本考案によるエンコーダ防塵構造の中空軸封鎖を示す断面図である。 本考案のベアリングのシールを示す断面図である。 本考案の保護カバー設置を示す断面図である。 図１から図３の構成を全て用いた場合の公正を示す断面図である。 従来のエンコーダをモータに取付けた構造を示す構成図である。 従来の冷却ファンを用いるエンコーダ構造を示す構成図である。 従来のエンコーダカバーを用いた構造の構成図である。 従来と本考案のエンコーダの侵入路別の塵等の堆積量のデータを示す特性図である。

符号の説明

１ モータ
３ エンコーダ
７ エンコーダ検出部
８ 検出部架台
９ 回転板
１０ エンコーダ中空軸
１０ａ 開放端
１１ ベアリング
１２ 取付ばね
１３ エンコーダケーブル
１４ エンコーダカバー
１５ 中空軸蓋
１６ ベアリング部シール
１７ 保護カバー
１７ａ 案内孔
１８ シール
２０ モータ軸
２１ エンコーダ中空軸取付ボルト
２２ 冷却ファンモータ
２２ａ 冷却ファン
２３ 冷却カバー
２４ モータケース
２５ 塵等の侵入路
３０ 支持箱
３０ａ 開口

Claims (4)

1. モータ軸(20)とエンコーダ(3)のエンコーダ中空軸(10)が接続されるエンコーダにおいて、
   前記エンコーダ(3)のエンコーダ検出部(7)はエンコーダカバー(14)にて覆われ、前記エンコーダ中空軸(10)の前記モータ軸(20)が接続されているモータ軸(20)側とは反対側の開放端(10a)は中空軸蓋(15)により封鎖されていることを特徴とするエンコーダ防塵構造。
2. 前記エンコーダ中空軸(10)を回転自在に支持するため前記エンコーダ(3)の検出部架台(8)に設けられたベアリング(11)の一端にはベアリング部シール(16)が設けられていることを特徴とする請求項１記載のエンコーダ防塵構造。
3. 前記エンコーダカバー(14)の外側には、保護カバー(17)が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のエンコーダ防塵構造。
4. 前記保護カバー(17)に形成された案内孔(17a)には前記エンコーダ検出部(7)に接続されたエンコーダケーブル(13)が貫通して外部に導出され、前記案内孔(17a)はシール(18)によって封鎖されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のエンコーダ防塵構造。

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