JP5060497B2 - 角度測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、特許請求項１に記載の角度測定装置に関するものである。

しばしばロータリエンコーダとも呼ばれる角度測定装置は、回転自在で支承された物体、特にシャフトの回転運動を１回転または複数回転に亘って測定するために使用する。そのとき回転運動を、インクリメンタル（増分）またはアブソリュート（絶対）で検知する。ラックとピニオンまたはネジスピンドルを使った接続では、角度測定装置を使って直線運動も測定できる。

接続ケーブルを介して角度測定装置に駆動電圧を供給し、そして測定信号を得て後続の電子回路に送る。そのために公知の角度測定装置では、角度測定装置のケースに開口部を設けており、それを通って角度測定装置の接続ケーブルを引き込み、そこで適切な電気接続ユニットとの接点を設けることができる。

本出願人によるＥＰ１５６４５２９Ｂ１号公報では、接続ケーブルが引っ張られることから保護するための機構を備えた角度測定装置が開示されている。そこでは接続ケーブルが引っ張られることからの保護ないし固定を、バネ要素により達成している。

本発明の課題は、簡単な手段でありながら確実且つ迅速な組み立てを可能にする前述形式の角度測定装置を得ることであり、そこでは角度測定装置が、コスト的に有利に製造できる構造を有するものである。

本発明によればこの課題を、特許請求項１の特徴を有する角度測定装置を得ることにより解決する。
それによれば角度測定装置には、ケース、接続ケーブル、そしてケーブル取付具を含んでいる。その接続ケーブル自体には、長手軸を有する固定部分を含んでいる。ケーブル取付具はケースに配設されており、接続ケーブルの固定部分を取り付けるために使用する。こうした関係からケーブル取付部がアンダーカット部を有しており、長手軸に直角な方向決め要素を使って一つの方向に−特に合致した形状により−固定部分を保持する。すなわち、アンダーカット部の当該保持力を、長手軸に直角な方向決め要素を使って一つの方向に向けている。その固定部分の長手軸が、ケーブル取付具に接して又はその中に固定部分を固定している位置で、第一軸に沿って又は平行に位置するようにする。さらにその長手軸が、第二軸に沿った移動によりアンダーカット部に挿入可能であり、そこでは第二軸が第一軸に対して傾斜した方向を向いている。

ケーブル取付具に固定部分を固定している位置では、接続ケーブルが例えば角度測定装置を更に組み立てるために確実に既に固定されている。
ケーブル取付具が底部を有していると利点があり、そのときに固定部分をケーブル取付具に固定している固定部分の位置で、片側で固定部分の第一部分が底部上に来るようになる。さらに固定部分の第二部分が、長手軸に直角に向いておりアンダーカット部を突き抜ける幾何的な面で、底部とは非接触で配設されている。言い換えれば、固定された固定部分が部分的に底部に接触しないように、ケーブル取付具の中にある。

本発明を発展させた構成によれば底部が、前記の面と交差する切り欠き部を有しており、それにより固定部分と底部の間で部分的な接触自由度を得る。そのときケースが開口部を有していると利点があり、それを通じることにより角度測定装置の内部にある電気接続器具にケース外部から接近でき、よってケース開口部が切り欠き部を有していることがある。すなわち開口部は、以下において切り欠き部と呼ぶ範囲を有しており、ケーブル取付具に差し込む目的でその中に固定部分を潜らせることができる。しかしその代替として、底部を例えば段付きにすることにより、ケーブル取付具への固定部分の差し込みを切り欠き部なしでも可能であるように構成していることもある。

更にケーブル取付具が、ストッパーを有していることがあり、その配設位置として、第一軸に沿った方向でアンダーカット部が、ストッパーと底部の間に配設されるようにしている。そして接続ケーブルをアキシャル方向の両側で固定するために、ケーブル取付具が特に二つのストッパーを有していると利点がある。

本発明の別の構成ではケーブル取付具が、別のストッパーを有しており、その配設位置として、第一軸に沿った方向で底部ないし固定部分の第一部分が、ストッパーとアンダーカット部の間に配設されるようにしている。

角度測定装置は、回転軸を中心に回転自在である二つの構成部品間の相対的角度位置を決めるために使用する。固定部分をケーブル取付具に固定している固定部分の位置で、長手軸の向きが回転軸の向きと異なって固定部分の長手軸が位置するように、ケーブル取付具が構成されている。そして特に、回転軸が直角に交差する面に固定部分の長手軸が位置するように、ケーブル取付具が構成されている。

ケーブル取付部を備えたケースを、鋳造方法を使って一体の部品として製造すると利点がある。
好ましい実施例では角度測定装置の形状を、カバーを問題なく組み付けた後に固定部分、例えば圧着スリーブを有する接続ケーブルを、ケーブル取付具にカバーにより押さえるようにしている。

本発明で別の利点ある構成は、従属請求項からわかる。
本発明の更に別の特徴と利点は、以下における図面を使った実施例の説明から明らかになる。

ケーブル取付具を含むケースを備えた角度測定装置の遠視外観図。 接続ケーブル取り付け中におけるケースの遠視外観図。 ケーブル取付具に接続ケーブルの固定部分を固定した後のケース遠視外観図。 ケーブル取付具範囲におけるケースの部分断面図Ｃ−Ｃ。 ケーブル取付具範囲におけるケースの部分断面図Ｄ−Ｄ。 ケーブル取付具の上部外観図。 接続ケーブル取り付け中におけるケーブル取付具の断面図。 ケーブル取付具に接続ケーブルの固定部分を固定した後の、ケーブル取付具断面図。 ケーブル取付具に固定部分を固定しカバーを閉じた後の、ケーブル取付具範囲における部分断面図Ｄ−Ｄ。

図１で示す角度測定装置は、被測定物体に接続するためのシャフト４を有している。シャフト４と測定物体間の接続は例えば、固定用ネジの形態でシャフト４を通って突き出る接続手段を使って実施する。

角度測定装置自体は、本体３を介して別の物体に固定する。被測定物体は例えばモータシャフトであり、別の物体は静止したモータハウジングである。すなわち角度測定装置は、本体３とシャフト４間の相対角度位置を決めるために使用する。この種の角度測定装置は、しばしばロータリエンコーダとも呼ばれる。

シャフト４は公知の方法で本体３に、回転軸Ｒを中心に回転自在で支承されており、そこでシャフト４には、角度測定装置の内部に配設したコードディスクを固定しており、および／またはシャフト４がギアを介して単数または複数のコードディスクを駆動する。図示の例では検知装置によりコードディスクを光電方式で検知するので、インクリメントまたはアブソリュートで位置情報を検出できる。当該光感性ディテクタは、本体３に固定したプリント基板５に設けられている。プリント基板５には特に、ディテクタが送り出す検知信号の信号形成−例えば、増幅およびデジタル化−のための電気的構成要素も配設されている。この測定電子回路の他にプリント基板５には、更に電気接続器具、呈示の実施例ではソケット５．１がある。角度測定装置の内部にあるソケット５．１は、一連の角度測定装置の組立過程で接続ケーブル２のプラグと接続できる。プラグは、撚り線２．２の端部に取り付けている。理解し易くするために図５を除く全ての図においては、個々の撚り線２．２の図示を行っていない。従って、撚り線２．２と接続するプラグも詳細に図示していない。接続ケーブル２は加えて、信号伝送を確実にするために絶縁していると共に、呈示の実施例では基本的に円形形状の断面を有している。角度測定装置の使用時には接続ケーブル２が、角度測定装置と後続の電子回路との間で電気的な接続を生み出すので、電気信号および電気エネルギーを伝達することができる。

角度測定装置とその測定電子回路を保護するために、全周に亘って挟みながら本体３に固定されているコップ状ケース１を設けている。呈示の例ではこの接続がプレス接続であり、更にここではコスト的に有利なように、ケース１が鋳造方法により一体の部品としてつくられている。

さらに角度測定装置は、カバー６により蓋をすることができ、そのカバーは穴１．２にあるネジを使ってケース１に固定する。図５においてのみ、カバーを断面で図示している。これに関しては、同種のカバーを示している特許文献１も参照できる。

図２ａと２ｂでは、図１における角度測定装置のケース１を別に、蓋となるカバー６なしで図示している。接続ケーブル２は端部に、呈示の実施例では導電する圧着スリーブ２．１として構成している固定部分を有しており、その圧着スリーブが接続ケーブル２の被覆と導電状態にある。圧着スリーブ２．１は、長手軸Ｌ（図４ａ、ｂ）を有している。圧着スリーブ２．１から、接続ケーブル２の個々の素線ないし撚り線２．２が突き出ているが、既に述べたように図２ａ、２ｂでは図示していない。

ケース１用材料、また同じくカバー６用の材料として、図示している実施例ではアルミダイキャスト合金を選んだ。しかしその代替として例えば、導電性のプラスチックまたは導電性コーティングしたプラスチック部品、とくに射出成形部品を使用することもできる。

コップ状ケース１は、基本的に中空円筒形状を有しており、そのとき中空円筒の正面は完全に開口している。対応する反対側の背面は、後壁面とも呼ぶが、中心穴１．２と中心を外れた開口部１．３を有している。この開口部１．３は、後壁面の中心点Ｍ（図２ａ）の完全に外側に配設されている、すなわち、開口部１．３の縁部が中心点Ｍを包括していない。開口部１．３は、以下において切り欠き部１．３１と呼ぶ範囲を有している。接続ケーブル２を容易に接続および交換するために、プラグのついた撚り線２．２をケース１のこの開口部１．３を通って走らせるので、角度測定装置の内部にあるプリント基板５に配設されているソケット５．１に、ソケットを嵌めることができる。

更に一個体のケース１には、一体化された構成要素としてケーブル取付具１．１を含んでいる。接続ケーブル２は、その固定部分ないしその圧着スリーブ２．１で、カバー６が開いている時でも、ケーブル取付具１．１を使ってケース１に固定されるので、接続ケーブル２が固定される又は電気接続器具が引っ張りから保護される。ケーブル取付具１．１は、圧着スリーブ２．１の形状に合致している。図３ａ−３ｃにおいてケーブル取付具１．１には、アンダーカット部１．１１、二つのストッパー１．１２、および別のストッパー１．１３、そして所謂底部１．１４を含んでいる。よって切り欠き部１．３１は、底部１．１４の切り欠き部１．３１と見なすこともできる。

ケース１への接続ケーブル２の固定に関して特に圧着スリーブ２．１の方向が、異なった組立局面で意味を有する。説明を続けるために、これに関して第一軸Ａと第二軸Ｂを定義することにする。接続ケーブル２の組み付けにおいて図２ａにより、これをまず斜めにケーブル取付具１．１に送り込む。そのとき図４ａに相当するように、接続ケーブル２ないし圧着スリーブ２．１を傾斜した第二軸Ｂに沿って移動すると、この局面では第二軸Ｂが圧着スリーブ２．１の長手軸Ｌと一緒になる。圧着スリーブ２．１がケーブル取付具１．１のストッパー１．１２に当たるまで、接続ケーブル２を第二軸Ｂに沿って（図４ａでは右方に）スライドさせる。この状態で圧着スリーブ２．１の前方縁部が、切り欠き部１．３１の中に入り込むので、圧着スリーブ２．１の前方範囲全体が、アンダーカット部１．１１の中に入り込むことができる。

次のステップで圧着スリーブ２．１を、図４ａ、ｂのｙ軸に平行な直線を中心に旋回し、最終的に圧着スリーブ２．１の長手軸Ｌを第一軸Ａに合わせる。そのとき軸Ａは、図４ａ、ｂの座標系のｘ軸に平行に向いている。図４ｂにおけるこの状態で圧着スリーブ２．１は、圧着スリーブ２．１およびそれにより原則的に接続ケーブル２も既にケーブル取付具１．１に固定されている位置にある。というのは、アンダーカット部１．１１が圧着スリーブ２．１を取り囲んで、回転軸Ｒに平行ないし長手軸Ｌに直角な方向に保持するからである。即ち、対応する保持力が図４ｂのｚ軸に対して平行に働く。この位置では更に圧着スリーブ２．１が、ケーブル取付具１．１で第一軸Ａないしｘ軸に沿って位置するようになる。即ち、挿入方向が傾斜していることにより、第二軸Ｂが第一軸Ａに対して傾斜した方向を向いている。

ストッパー１．１２が、長手軸Ｌないし第一軸Ａに関して第一方向ここではｘ方向に、圧着スリーブ２．１がアキシャル方向移動することを防止する。そのときアンダーカット部１．１１が第一軸Ａに沿った方向で位置的に、ストッパー１．１２と底部１．１４間に配設されるようになっている。

圧着スリーブ２．１を長手軸Ｌないし第一軸Ａに関して第二方向（−ｘ−方向）でもアキシャル方向固定するために、ケーブル取付具１．１が、別のストッパーとして突起１．１３を有しており、それが圧着スリーブ２．１を、ケーブル取付具１．１に圧着スリーブ２．１を固定している位置で取り囲む。そのとき底部１．１４は、第一軸Ａに沿った方向ないしｘ方向で、突起１．１３とアンダーカット部１．１１の間に配設されている。

さらに、例えば図５でも分かるように、圧着スリーブ２．１とケーブル取付具１．１の形状構成により、接続ケーブル２をｙ方向でも形状を合わせて保持することが確保される。

以上により、圧着スリーブ２．１およびそれにより接続ケーブル２を、全ての方向でケーブル取付具１．１により固定できる。このようにすることで、電気接続部に対して非常に効果的な引っ張り保護を行えるので、後に続く組み付け時にソケット５．１とプラグ間の接続が緩むことが有効に阻止される。

固定された圧着スリーブ２．１には、ケーブル取付具１．１の底部１．１４に載っている第一部分２．１１がある。幾何学的に考察すると面Ψを定義することができ、その面は圧着スリーブをケーブル取付具１．１に固定している位置で、圧着スリーブ２．１の長手軸Ｌに直角に向いており、そして同時にアンダーカット部１．１１を突き抜けている。よって、この面Ψは、図４ｂの座標系でｙ−ｚ面に平行に向いている、ないしは回転軸Ｒに対して平行となるような位置にある。この面Ψに圧着スリーブ２．１の第二部分２．１２があり、その第二部分が底部１．１４とは非接触で配設されている。言い換えれば、第二部分２．１２が面Ψでは底部１．１４に接触しない。それに対して圧着スリーブ２．１の第一部分２．１１は、面Ψの外側で接触してケーブル取付具１．１の底部１．１４上に載っている。

さらに圧着スリーブ２．１の長手軸Ｌは、圧着スリーブをケーブル取付具１．１に固定している位置で回転軸Ｒに対して直角に位置している、ないしは回転軸Ｒが直角に交差する面内にくる。

カバー６が開いている時にケース１に接続ケーブル２を形状を合わせて固定していることは、第一に角度測定装置の容易な組み立て、とくに角度測定装置の内部で接続ケーブル２とプリント基板５間のソケット接続を容易且つ確実に生み出すことに役立つ。固定した接続ケーブル２をソケット接続した後に、カバー６をケース１に固定する。このために、カバー６にある該当穴を通じてネジを挿入し、内側ネジを有するケース１の中心孔１．２内にねじ込む。カバー６は特に、開口部１．３に蓋をするために使用する。さらにカバー６は、圧着スリーブ２．１とケース１のケーブル取付具も取り囲んでいる。カバー６が取り囲む構成要素は、このカバーにより周囲環境から全ての側で少なくとも塵埃に対して密封されると共に、電磁界から遮蔽される。カバー６とケース１の後壁面間を密に接続するために、カバー６の側面縁部が後壁面の表面ないしケース１の側壁にまで延伸している。

図５に従ってカバー６の特別な形状により圧着スリーブ２．１には閉じたカバーによっても力が加えられ、その力が圧着スリーブ２．１をケーブル取付具１．１に押し付けるので、遮蔽接続で高い接触確実性が保証される。言い換えれば、カバー６を閉じた後にカバーが、接続ケーブル２を更なる引っ張りから保護するためにケース１に押さえる力を生み出す。この方法により、引っ張りから保護するための許容引っ張り力が大きくなる。

以上により圧着スリーブ２．１が、接続ケーブル２の被覆とカバー６を合わせたケース１間の電気的な接続を生み出す。それによりケース１は、接続ケーブル２を介して簡単な方法で、後に続く電子回路（カウンター、制御装置）の基準電位と接続できる。

Claims (10)

1. 回転軸（Ｒ）を中心に回転自在で配設されている二つの構成部品（３，４）間の、相対角度位置を測定するための角度測定装置であって、
   ケース（１）と
   長手軸（Ｌ）を有すると共に固定部分（２．１）を含む接続ケーブル（２）と
   接続ケーブル（２）の固定部分（２．１）を取り付けるために、ケース（１）に配設されているケース取付具（１．１）とを備えており、
   そのケース取付具（１．１）がアンダーカット部（１．１１）を有しており、それにより固定部分（２．１）を、長手軸（Ｌ）に直角な方向決め要素を使って一つの方向に保持する角度測定装置において、
   その固定部分（２．１）の長手軸（Ｌ）が、固定部分（２．１）をケーブル取付具（１．１）に固定している位置で、第一軸（Ａ）に沿って位置するようにしており、
   その固定部分の長手軸（Ｌ）が、第二軸（Ｂ）に沿った移動によりアンダーカット部（１．１１）に挿入可能であり、そこでは第二軸（Ｂ）は第一軸（Ａ）に対して傾斜した方向を向いていることを特徴とする角度測定装置。
2. 請求項１に記載の角度測定装置において、
   ケース取付具（１．１）が底部（１．１４）を有しており、固定部分（２．１）をケース取付具（１．１）に固定している位置において、
   ａ）固定部分（２．１）の第一部分（２．１１）が、底部（１．１４）上にくる、そして
   ｂ）固定部分（２．１）の第二部分（２．１２）が、長手軸（Ｌ）に直角に向いておりアンダーカット部（１．１１）を突き抜ける幾何的な面（Ψ）で、底部（１．１４）とは非接触で配設されていることを特徴とする角度測定装置。
3. 請求項２に記載の角度測定装置において、
   底部（１．１４）が、面（Ψ）と交差する切り欠き部（１．３１）を有しており、それにより固定部分（２．１）と底部（１．１４）の間で部分的な接触自由度を得ることを特徴とする角度測定装置。
4. 請求項３に記載の角度測定装置において、
   ケース（１）が開口部（１．３）を有しており、それを通じることにより電気接続器具（５．１）に接近でき、そして開口部（１．３）が切り欠き部（１．３１）を有している
   ことを特徴とする角度測定装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の角度測定装置において、
   ケーブル取付具（１．１）がストッパー（１．１２）を有しており、その配設位置として、第一軸（Ａ）に沿った方向でアンダーカット部（１．１１）が、ストッパー（１．１２）と底部（１．１４）の間に配設されるようにしていることを特徴とする角度測定装置。
6. 請求項５に記載の角度測定装置において、
   接続ケーブル（２）を軸方向の両側で固定するために、ケーブル取付具（１．１）が二つのストッパー（１．１２）を有している
   ことを特徴とする角度測定装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の角度測定装置において、
   ケーブル取付具（１．１）が別のストッパー（１．１３）を有しており、その配設位置として、第一軸（Ａ）に沿った方向で底部（１．１４）が、ストッパー（１．１３）とアンダーカット部（１．１１）の間に配設されるようにしていることを特徴とする角度測定装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の角度測定装置において、
   固定部分（２．１）をケーブル取付具（１．１）に固定している固定部分（２．１）の位置で、長手軸の向きが回転軸（Ｒ）の向きと異なって長手軸（Ｌ）が位置するように、ケーブル取付具（１．１）が構成されていることを特徴とする角度測定装置。
9. 請求項８に記載の角度測定装置において、
   回転軸（Ｒ）が直角に交差する面に固定部分（２．１）の長手軸（Ｌ）が位置するように、ケーブル取付具（１．１）が構成されていることを特徴とする角度測定装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の角度測定装置において、
    ケーブル取付部（１．１）を備えたケース（１）を、鋳造方法を使って一体の部品として製造することを特徴とする角度測定装置。

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