JP3718618B2 - 回転角度検出装置のカップリング - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの入力軸等の回転体に結合し回転角度検出を行わせる回転角度検出器のカップリングに関するものであり、特に、板バネ式のカップリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転角度検出装置におけるカップリングの役割は、単にモータ等の回転体と回転角度検出装置を締結するのみならず、回転角度検出装置の軸受及び処理回路基板の保護のために、回転体の回転軸よりの振動・衝撃等を吸収することにもある。また、回転角度検出装置における誤差成分には、光学式検出方式での回折スリットのピッチ誤差や、磁気式検出方式の軸倍角数に相当する周期の誤差の他に、一回転当たり１周期の誤差があり、これは回転軸の軸振れ量の大きさにほぼ比例して大きくなる。この一回転当たり１周期の誤差は、カップリングが回転軸の軸振れ量をどれだけ吸収できるかによって低減することもでき、カップリングの構造・形状・取付位置等は、近年複雑化の一途を辿っている。
【０００３】
以下に従来の回転角度検出装置のカップリングに関する技術を図に従って説明する。図７は、従来の回転角度検出装置にカップリングを取り付けた状態の一例を示す断面図であり、図８は図７の回転角度検出装置をモータに取り付けた状態の一例を示す断面図であり、同一箇所には同一符号を付す。図７によれば、カップリング１ｃは回転角度検出装置０の回転軸５の軸受９ｅ、９ｆとの接合部分を通すことのできるほどの穴を有し、回転軸５の下側に配置されている。カップリング１ｃを回転角度検出装置０に取り付ける方法は、ハウジング６の下側にタップ穴を設け、ボルト７０１ａ、７０１ｂで２カ所固定する。一般に、回転角度検出装置におけるカップリングの優劣は、回転方向への拘束性（剛性）とラジアル方向への柔軟性（弾性）及び回転中心からのバランス性で決する。そのため、弾性変形に富んだ板バネ式のカップリング１ｃとはいえ、ハウジング６に固定する付近で曲げを付することにより、ラジアル方向への柔軟性を持たせてある。また、図８におけるカップリング１ｃもモータ２のフランジ１３に固定する付近で曲げを付してある。図７における曲げの回転軸５の中心Ｃからの距離と、図８における曲げの回転軸５の中心Ｃからの距離はほぼ同じ寸法となっており、回転中心Ｃからのバランスを均等にすることにより、回転数に伴う特異な共振振動を避けている。また、図８の様にモータ２には、回転角度検出装置０のカバー１１が取り付けられており、カバー１１はモータ２の熱伝導を回転角度検出装置０へ伝わりづらくするために、熱伝導効率の低い樹脂材等を用い、カバー１１のフタ１０には、放熱効果を促すように熱伝導効率の良い金属を材料としている。回転角度検出装置０の取り外しにあっては、カバー１１のフタ１０を外しただけでは回転角度検出装置０の取り外しを行うことは、カップリング１ｃの止め位置が奥側にあるため困難であり、その際にはカバー１１をも取り外さねばならなかった。更に、以上の例のように被検出物がモータ２のような発熱体であった場合には、モータ２のコイルエンドから発生した熱が、フランジ１３を加熱し、カップリング１ｃを熱伝導して、回転角度検出装置０に悪影響を与えていた。
【０００４】
図９は、従来の回転角度検出装置０に取り付けるカップリング９０１の一例を示した断面図である。カップリング９０１は、ラジアル方向の荷重を吸収するために回転中心Ｃから見て同心円状に波９０２が付けてある。波９０２は、回転中心Ｃに対して同心円状に配置されているため、回転方向への拘束性をあまり損なうことなく、ラジアル荷重を吸収することに成功している。しかしながら、波９０２を付けたことにより、カップリング９０１の厚みが増すことになった。カップリング９０１の厚みが増えると、その分回転角度検出装置０をモータ２等の結合面或いは結合軸から離して取り付けなければならない。この例のほかに実開昭６１−１５７８２０号公報には、モータ本体とエンコーダ（回転角度検出装置）本体との結合を断面がＳ字形の薄板バネで行った例が示されている。このように回転角度検出装置０をモータ２等の結合軸から離して取り付けると、センシング部７の軸振れ量が見かけ上増加し、一回転当たり１周期誤差が増すばかりでなく、軸の結合部分における撓みが発生し、検出誤差となっていた。また、これまで示したカップリング１ｃ他にあっては、その総てが回転角度検出装置０に対する取付位置を回転角度検出装置０の下側に配置してある。カップリング１ｃ他の担う軸受９ｅ、９ｆの保護や信号処理回路基板３の保護や軸振れ吸収といった役割は、軸受９ｅ、９ｆの配置が回転角度検出装置０の比較的下側にあるため、軸受９ｅ、９ｆの保護に対して優れており、回転角度検出装置０の比較的上側に配置されるセンシング部７や信号処理回路基板３等への保護はややもすると疎かになりがちであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した回転角度検出装置０における板バネ式のカップリング１ｃにあっては、モータ２等から回転角度検出装置０を取り外そうとする場合において、カップリング１ｃのボルト８０１ａ，８０１ｂの締結箇所が奥側に配置されているため、カップリング１ｃのフタ１０だけでなくカバー１１をも取り外さないと、回転角度検出装置０の取り外しを行うことが困難であった。この困難さを避けるために、カバー１１の大きさを大きくすれば、ボルト８０１ａ、８０１ｂの締め・緩めを行うことが容易になるが、余分なスペースを必要とすることになる。回転角度検出装置０が検出しようとする被検出物がモータ２等の場合においては、カップリング１ｃがモータ２の本体（フランジ１３等）と結合するため、モータ２のコイルエンドから発生する熱がカップリング１ｃを通じて回転角度検出装置０に伝わり、悪影響を及ぼしていた。また、前述したようにカップリング性能を向上させるために、カップリング面に曲げや波９０２を付けて、ラジアル方向への荷重の吸収性を良くすることがあるが、この曲げや波９０２を付すことによってカップリング自体の厚みが増し、回転角度検出装置０がモータ２等の回転軸５から遠ざかることになる。回転角度を検出したい被検出物から検出側が遠ざかることは、回転角度検出装置０の一回転当たり１周期の誤差を増長させるだけでなく、軸の結合部分近傍における撓みが大きくなり、都合特異な誤差成分が発生していた。更に、回転角度検出装置０の下側にカップリング１ｃが配設されていることは、カップリングが吸収する振動等が、回転角度検出装置０の比較的下側の部位に対して抑えられ、逆に回転角度検出装置０の比較的上側に対しては疎かになっていた。
【０００６】
本発明は上述のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、回転角度検出装置をモータ等から取り外す際に、カバーのフタだけを取り外せば、回転角度検出装置を取り外すことができ、回転角度検出装置が検出しようとする被検出物がモータ等の発熱体である場合でも、比較的回転角度検出装置への熱勾配を緩やかにすることができ、回転角度検出装置のカップリングに曲げや波を付加したとしても、回転角度検出装置をモータ等の被検出物から遠ざける必要がなく、また、回転角度検出装置に加わる振動等を回転角度検出装置の上側あるいは下側に偏らないようにした回転角度検出装置のカップリングを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、回転角度検出装置の下部側に被検出物である回転体を結合するための板バネ式のカップリングであって、前記回転角度検出装置の上側に前記カップリングの前記回転角度検出装置及び前記被検出物への取付位置を配置したことを特徴とする回転角度検出装置のカップリングを提供することにより達成される。更にまた、前記カップリングの前記回転角度検出装置及び前記被検出物への取付位置を前記回転角度検出装置の上側及び下側の両方ともに配置できるようにしたことを特徴とする回転角度検出装置のカップリングを提供することにより達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の回転角度検出装置のカップリングによれば、カップリングの回転角度検出装置への取付位置が上側に配設されているので、回転角度検出装置を取り外す際に容易に行うことができる。更に、カップリングが回転角度検出装置の上側に取り付けられていることによって、検出物が被検出物に対し近く配置されるので、回転角度検出装置にとってより高精度な角度検出を行うことができる。
【０００９】
以下に本発明の回転角度検出装置のカップリングの実施例を図に従って説明する。図１は本発明のカップリングの回転角度検出装置との取付状態の一例を示す断面図であり、図２は本発明のカップリングを備えた回転角度検出装置をモータに取り付けた際の一例を示す断面図である。なお、以下の図において前述した図７及び図８の構成要素と同一の構成要素には同一符号を付す。図１によればカップリング１は、回転角度検出装置０の信号処理回路基板３の上側に、接触しないように配置されている。回転角度検出装置０へのカップリング１の固定に関しては、先ずカップリング１に、回転角度検出装置０のハウジング６の外形より稍大きい位置で曲げを下側に付ける。ハウジング６は、外周面側からラジアル方向にタップ穴を備えた構造となっており、この位置にカップリング１をボルト１０１ａ、１０１ｂにて締め付けてある。次に図２によれば、カップリング１は、図１と同様に信号処理回路基板３の上側に配置されており、曲げも回転中心からみて図１の場合とほぼ同じ距離に付してある。カップリング１とカバー１１との結合に関しては、下側に向けた曲げを再度水平方向に戻す曲げを付し、カバー１１の取付面に設けたタップ穴にてボルト２０１ａ、２０１ｂ締めする。回転角度検出装置０をこのようにしてモータ２に取り付けた場合においては、モータ２のフランジ１３と回転角度検出装置０のカップリング１が直接接触することはなく、熱伝導を比較的悪くすることになっている。図３は図１を上から見た平面図である。この図によれば、モータ２等に取り付けた状態の回転角度検出装置０をモータ２等より取り外す際には、フタ１０を取り外した後ボルト２０１ａ、２０１ｂを外し、最後に締結用中心ボルト４を外すことによって、カバー１１を取り外すことなく回転角度検出装置０の取り外しができる。
【００１０】
本発明のカップリングを備えた回転角度検出装置の応用的な実施例を以下に図４〜図６に従って説明する。図４は本発明のカップリングを２枚具備した回転角度検出装置の断面図であり、図５は図４のＡ−Ａ断面であり、図６は図４におけるフタ１０を除いて上から見た平面図である。図４によれば、被検出物であるモータ２の上側に回転角度検出装置０が設けられ、この回転角度検出装置０の上側及び下側には夫々カップリング１ａ、１ｂが配置されている。上側のカップリング１ａはボルト４０１ａ，４０１ｂによってモータ２のカバー１１と結合されており、下側のカップリング１ｂはボルト４０１ｃ，４０１ｄによって回転角度検出装置０と結合されている。図５によれば、上側のカップリング１ａはボルト５０１ａ，５０１ｂによって回転角度検出装置０と結合されており、下側のカップリング１ｂはボルト５０１ｃ，５０１ｄによってモータ２のフランジ１３と結合されている。図４と図５は互いに直交する関係となっており、図６から分かるように、２枚のカップリング１ａ、１ｂを夫々モータ２側へ取り付けるためのボルト４０１ａ、４０１ｂ及びボルト５０１ｃ、５０１ｄの締め付け作業は干渉することなく行えるようになっている。この構造においては、フタ１０を取り外しただけでは回転角度検出装置０の取り外しを行うことは困難であり、カバー１１をも取り外すこととなる。しかしながら、このカップリング１ａ、１ｂを２枚備えることによって、本来カップリング１ａ、１ｂが担う軸受９ｃ、９ｄの保護や信号処理回路基板３の保護或いは振動吸収や軸振れ吸収といった役割が、より高いレベルで行われるようになる。というのも、カップリング１ａ、１ｂを回転角度検出装置０の上側及び下側の何れにも配置したことにより、回転角度検出装置０の比較的下側に配置された軸受９ｃ、９ｄに対して、更に、回転角度検出装置０の比較的上側に配置された信号処理回路基板３やセンシング部７に対しても、振動等の偏りが小さくできる。係る２枚のカップリング１ａ、１ｂにあっては、その剛性を必ずしも等しくする必要はなく、回転角度検出装置０の耐衝撃性や耐振動性を考慮して種種変えることもできる。
【００１１】
以上の説明では、本発明を特定の実施例について述べたが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明のカップリングを備えた回転角度検出装置が、回転軸に貫通穴を有したいわゆる中空型ロータリエンコーダのようなものであったり、回折スリットやロータ歯をモータの入力軸と結合させたベアリングレスの回転角度検出装置であっても、須く本発明の回転角度検出装置のカップリングとすることができる。
【００１２】
【発明の効果】
以上のように本発明の回転角度検出装置のカップリングによれば、回転角度検出装置の被検出物よりの取り外しを行う際において、比較的簡単にこれを行うことができるようになり、回転角度検出装置の交換工数削減効果を奏する。本発明の回転角度検出装置のカップリングを回転角度検出装置の上側のみに配置した場合においては、カップリングと被検出物が接触することがなく、被検出物が発熱体であっても、回転角度検出装置への熱伝導を比較的緩やかにできるだけでなく、回転角度検出装置を被検出物に対して近く配置できることとなり、より高精度な回転角度検出装置を供することができる。更に、本発明の回転角度検出装置のカップリングを回転角度検出装置の上側及び下側の両方ともに配置した場合においては、回転角度検出装置の上側と下側に加わる振動や衝撃に偏りをなくすることができ、高品質な回転角度検出装置を供することができる。このようにカップリングの回転角度検出装置への取付位置を上下について自由に配置できることは、どのような目的の回転角度検出装置を志向するのかにおけるカップリング構造の設計自由度を増すことにもなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカップリングを具備した回転角度検出装置を示す断面図である。
【図２】本発明のカップリングを具備した回転角度検出装置をモータの結合部分とともに示す断面図である。
【図３】本発明のカップリングを具備する回転角度検出装置の平面図である。
【図４】本実施形態のカップリングを２枚具備した回転角度検出装置をモータの結合部分とともに示す断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面矢視図である。
【図６】図５のカバーを除いて上から見た平面図である。
【図７】従来のカップリングを備えた回転角度検出装置の断面図である。
【図８】従来のカップリングを具備した回転角度検出装置をモータの結合部分とともに示す断面図である。
【図９】従来のカップリングの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
０ 回転角度検出装置
１ カップリング
１ａ カップリング
１ｂ カップリング
１ｃ カップリング
２ モータ
３ 信号処理回路基板
４ 締結用中心ボルト
５ 回転軸
６ ハウジング
７ センシング部
８ ロータ歯
９ａ〜９ｆ 軸受
１０ フタ
１１ カバー
１２ モータ入力軸
１３ フランジ
１０１ａ ボルト
１０１ｂ ボルト
２０１ａ ボルト
２０１ｂ ボルト
４０１ａ ボルト
４０１ｂ ボルト
５０１ａ〜５０１ｄ ボルト
７０１ａ ボルト
７０１ｂ ボルト
８０１ａ ボルト
８０１ｂ ボルト
９０１ カップリング
９０２ 波

Claims (2)

1. 回転角度検出装置の下部側に被検出物である回転体を結合するための板バネ式のカップリングであって、前記回転角度検出装置の上側に前記カップリングの前記回転角度検出装置及び前記被検出物への取付位置を配置したことを特徴とする回転角度検出装置のカップリング。
2. 前記回転角度検出装置は、前記カップリングの前記回転角度検出装置及び前記被検出物への取付位置を前記回転角度検出装置の上側及び下側の両方ともに配置できるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置のカップリング。

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