JP5407189B2 - 回転角検出器の取付け構造、及び連結板 - Google Patents

回転角検出器の取付け構造、及び連結板 Download PDF

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Description

本発明は、レゾルバやエンコーダ等、回転角検出器の取付け構造、及び連結板に関するものである。
レゾルバやエンコーダ等の回転角検出器は、固定部及び回転部を備え、固定部は基台に固定され、回転部は回転軸に固定される。そのため、固定部と基台との間や、回転部と回転軸との間に、偏心・偏角・エンドプレイなどのミスアライメントがあると、振動や疲労を招くことがある。
そこで、例えばエンコーダのケーシング(固定部)を、弾性板を介して取付け台に固定することで、ミスアライメントを吸収するものがある(特許文献1参照)。また、エンコーダの本体(固定部)を、板ばねを介してモータケース側に結合することで、ミスアライメントやモータの振動を吸収するものもある(特許文献2参照)。
実開昭56−166517号公報 実開平2−93545号公報
しかしながら、上記の特許文献1、2に記載された従来技術のように、エンコーダの固定部を、単に弾性板を介して基台に固定するだけでは、僅かなミスアライメントしか吸収できず、改善の余地がある。
本発明の課題は、より大きなミスアライメントをも吸収可能にすることである。
〔発明〕 この発明に係る回転角検出器の取付け構造は、固定部及び回転部で構成され、前記固定部に対する前記回転部の回転角を検出する回転角検出器を備え、所定の基台に前記固定部を固定すると共に、所定の回転軸に前記回転部を固定する回転角検出器の取付け構造であって、前記基台と前記固定部とを連結して当該固定部を弾性支持する、又は前記回転軸と前記回転部とを連結して当該回転部を弾性支持する環状の連結板を備え、前記連結板は、径方向の外側に前記基台が固定され内側に前記固定部が固定される、又は径方向の外側に前記回転部が固定され内側に前記回転軸が固定され、且つ径方向の外側と内側との間に、複数の穴が形成される。前記穴は、周方向に沿った長穴で構成される。前記長穴は、周方向に沿った円弧状のスリットで構成される。前記スリットは、径方向に沿って数段に形成され、各段の位相が異なる。
このような構成であれば、連結板が弾性変形するだけでなく、連結板における径方向の中央の剛性が低下するので、径方向の外側と内側が、三次元的に変位可能となる。そのため、従来技術と比べて、より大きなミスアライメントが吸収可能となる。但し、連結板は、内側と外側とが分離している訳ではないので、周方向の相対変位(バックラッシ)は抑制される。また、周方向に沿った長穴により、穴の面積が拡大するので、剛性を大きく低下させたいときに有利となる。また、周方向に沿った円弧状のスリットにより、その本数・幅・長さ等に応じて、細かい剛性設定が容易になる。また、周方向の剛性低下が抑制される。また、径方向に沿って数段に形成され、各段の位相を異ならせたスリットにより、特に径方向の剛性が低下するので、エンドプレイの吸収に適している。
〔発明〕 この発明に係る回転角検出器の取付け構造は、固定部及び回転部で構成され、前記固定部に対する前記回転部の回転角を検出する回転角検出器を備え、所定の基台に前記固定部を固定すると共に、所定の回転軸に前記回転部を固定する回転角検出器の取付け構造であって、前記基台と前記固定部とを連結して当該固定部を弾性支持する、又は前記回転軸と前記回転部とを連結して当該回転部を弾性支持する環状の連結板を備え、前記連結板は、径方向の外側に前記基台が固定され内側に前記固定部が固定される、又は径方向の外側に前記回転部が固定され内側に前記回転軸が固定され、且つ径方向の外側と内側との間に、複数の穴が形成される。前記穴は、コの字状の一対のスリットを対向させて前記連結板の中心を囲む第1のペアスリットと、該第1のペアスリットの対向方向と90度ずらした状態でコの字状の一対のスリットを対向させて当該第1のペアスリットを囲む第2のペアスリットと、を備える。
このような構成であれば、連結板が弾性変形するだけでなく、連結板における径方向の中央の剛性が低下するので、径方向の外側と内側が、三次元的に変位可能となる。そのため、従来技術と比べて、より大きなミスアライメントが吸収可能となる。但し、連結板は、内側と外側とが分離している訳ではないので、周方向の相対変位(バックラッシ)は抑制される。また、第1のペアスリット及び第2のペアスリットにより、その幅・長さ等に応じて、細かい剛性設定が容易になる。
〔発明〕 この発明に係る回転角検出器の取付け構造は、発明において、前記穴は、前記第1又は第2のペアスリットの対向方向と平行に直線状の一対のスリットを対向させた第3のペアスリットを備える。
このような構成であれば、その配設方向・本数・幅・長さ等に応じて、細かい剛性設定が容易になる。
〔発明〕 この発明に係る回転角検出器の取付け構造は、発明2又は3において、前記第1及び第2のペアスリットは、コの字状の一対のスリットを、互い違いに重ね合わせるように対向させて形成される。
このような構成であれば、周方向の主に一方向で剛性低下が抑制される。
〔発明〕 この発明に係る回転角検出器の取付け構造は、発明2又は3において、前記第1及び第2のペアスリットは、幅が異なるコの字状の一対のスリットを、一方が他方を覆うように対向させて形成される。
このような構成であれば、周方向の両方向で剛性低下が抑制される。
〔発明〕 この発明に係る回転角検出器の取付け構造は、発明2又は3において、前記第1及び第2のペアスリットは、コの字状の一対のスリットを、突き合わせるように対向させて形成される。
このような構成であれば、周方向の剛性が高い状態に維持される。
〔発明〕 この発明に係る回転角検出器の取付け構造は、発明1又は2において、前記穴は、角を丸めた外形にされる。
このような構成であれば、ミスアライメントを吸収するときの応力集中が緩和される。
〔発明〕 この発明に係る回転角検出器の取付け構造は、発明1、2、7の何れか一つにおいて、複数の前記連結板を、積層して用いる。
〔発明9〕 この発明9に係る回転角検出器の取付け構造は、発明1〜8の何れか一つにおいて、固定部がハウジングに固定されると共に、回転部がモータ軸に固定される。
〔発明10〕 この発明10に係る連結板は、発明1〜の何れか一つに記載の連結板である。
このような構成であれば、回転角検出器の既製品を取付ける場合であっても、上記の作用効果が得られる。
発明に係る回転角検出器の取付け構造によれば、連結板が弾性変形するだけでなく、連結板における径方向の中央の剛性が低下するので、径方向の外側と内側が、三次元的に変位可能となる。そのため、従来技術と比べて、より大きなミスアライメントをも吸収することができる。但し、連結板は、内側と外側とが分離している訳ではないので、周方向の相対変位(バックラッシ)は抑制することができる。また、周方向に沿った長穴により、穴の面積が拡大するので、剛性を大きく低下させたいときに有利となる。また、周方向に沿った円弧状のスリットにより、その本数・幅・長さ等に応じて、細かい剛性設定が容易になる。また、周方向の剛性低下が抑制される。また、径方向に沿って数段に形成され、各段の位相を異ならせたスリットにより、特に径方向の剛性が低下するので、エンドプレイを吸収しやすい。
発明に係る回転角検出器の取付け構造によれば、連結板が弾性変形するだけでなく、連結板における径方向の中央の剛性が低下するので、径方向の外側と内側が、三次元的に変位可能となる。そのため、従来技術と比べて、より大きなミスアライメントをも吸収することができる。但し、連結板は、内側と外側とが分離している訳ではないので、周方向の相対変位(バックラッシ)は抑制することができる。また、第1のペアスリット及び第2のペアスリットにより、その幅・長さ等に応じて、細かい剛性設定を容易に行うことができる。
発明に係る回転角検出器の取付け構造によれば、その配設方向・本数・幅・長さ等に応じて、細かい剛性設定を容易に行うことができる。
発明に係る回転角検出器の取付け構造によれば、周方向の主に一方向で剛性低下を抑制することができる。
発明に係る回転角検出器の取付け構造によれば、周方向の両方向で剛性低下を抑制することができる。
発明に係る回転角検出器の取付け構造によれば、周方向の剛性を高い状態に維持することができる。
発明に係る回転角検出器の取付け構造によれば、ミスアライメントを吸収するときの応力集中を緩和することができる。
発明に係る回転角検出器の取付け構造によれば、連結板ごとに異なる各種メリットを混成した効果を得ることができる。
発明9に係る回転角検出器の取付け構造によれば、モータへの取付け構造として適用できる。
発明10に係る連結板によれば、回転角検出器の既製品を取付ける場合であっても、上記の作用効果を得ることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第1の実施形態〕
先ず、本実施形態の構成について説明する。
図1は、回転角検出器の取付け構造を示す斜視図であり、図2は、その断面図である。
レゾルバやエンコーダ等の回転角検出器1は、円環状の固定部2と、この固定部2に回転自在の状態で保持された中空軸形の回転部3とで構成され、固定部2に対する回転部3の回転角を検出する。
回転角検出器1は、固定部2がハウジング等の基台4に固定されると共に、回転部3がモータ軸等の回転軸5に固定されることで取付けられる。
固定部2は、円環状の連結板11を介して基台4に弾性支持される。
連結板11は、板ばねで形成され、基台4に固定される外側部12と、固定部2に固定される内側部13と、外側部12と内側部13との間に形成され、径方向に沿って波紋状に起伏する波形部14と、で構成される。
外側部12には、周方向に沿って複数の貫通穴15が形成されており、この貫通穴15を介してボルト16を基台4に締結することで、外側部12が固定される。
内側部13には、周方向に沿って複数の貫通穴17が形成されており、この貫通穴17を介してボルト18を固定部2に締結することで、内側部13が固定される。
波形部14の断面は、図3に示すように、(a)三角形状でもよいし、(b)方形状でもよいし、(c)台形状でもよい。また、波形部14には、径方向に沿ったスリット19が、周方向に沿って等間隔に形成される。
回転軸5には、外径が回転部3の中空軸よりも細い雄ねじ部21と、回転部3の中空軸と嵌合する嵌合部22と、が形成される。したがって、嵌合部22に回転部3を嵌合させた状態で、リングナット23を雄ねじ部21に締結することで、回転部3が固定される。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
固定部2と基台4との間や、回転部3と回転軸5との間に、偏心・偏角・エンドプレイなどのミスアライメントがあると、振動や疲労を招くことがある。
そこで、本実施形態では、連結板11を介して固定部2を基台4に弾性支持するだけでなく、波紋状に起伏する波形部14を連結板11に形成すると共に、径方向に沿ったスリット19を波形部14に形成した。
したがって、連結板11が板ばねとして弾性変形するだけでなく、波形部14の撓みが許容されると共に、連結板11における径方向の中央の剛性が低下するので、外側部12と内側部13とが、三次元的に変位可能となる。そのため、固定部2と基台4との間や、回転部3と回転軸5との間に、偏心・偏角・エンドプレイなどのミスアライメントがあるとしても、従来技術と比べて、より大きなミスアライメントを吸収することができる。但し、連結板11は、外側部12と内側部13とが分離している訳ではないので、周方向の相対変位(バックラッシ)は抑制することができる。
また、カップリング構造と比べて、高さが増大することもないので、薄型構造に適している。
また、スリット19を周方向に沿って等間隔に形成したことで、剛性が周方向に沿って低下するので、全周に渡って均一にミスアライメントを吸収することができる。
また、スリット19の本数・幅・長さ等に応じて、細かい剛性設定を容易に行うことができる。図4は、スリット19の本数を、例えば、6本、24本、72本に設定したものである。スリット19の本数が多いほど、剛性は低下し、ミスアライメントの吸収量は増加するので、ニーズに合わせて最適化すればよい。
〔他の実施例〕
なお、本実施形態では、波形部14にスリット19を形成しているが、これに限定されるものではなく、丸穴31を形成してもよい。図5は、丸穴31の数を、例えば4個、12個、24個に設定したものである。スリット19の場合と同様に、丸穴31の数が多いほど、剛性は低下し、ミスアライメントの吸収量は増加する。丸穴31のように、角を丸めた外形とすることで、ミスアライメントを吸収するときの応力集中を緩和することができる。
さらに、周方向に沿った長穴32を形成してもよい。図6は、長穴32の長さ(角度範囲)を、例えば20度、60度、75度に設定したものである。長穴32が長いほど、剛性は低下し、ミスアライメントの吸収量は増加する。長穴32の場合、穴の面積が拡大するので、剛性を大きく低下させたいときに、これを容易に行うことができる。
また、本実施形態では、連結板11に対して波形部14及びスリット19の双方を形成しているが、これに限定されるものではなく、波形部14だけでも、ある程度のミスアライメントを吸収することができるため、スリット19、丸穴31、長穴32などを省略してもよい。
〔第2実施形態〕
先ず、本実施形態の構成について説明する。
図7は、連結板11の平面図である。
この第2実施形態は、前述した波形部14を省略したものであり、連結板11には、コの字状の一対のスリット41a及び41bを対向させて連結板11の中心を囲む第1のペアスリット41と、この第1のペアスリット41の対向方向と90度ずらした状態でコの字状の一対のスリット42a及び42bを対向させて第1のペアスリット41を囲む第2のペアスリット42とが形成される。
第1のペアスリット41は、コの字状の一対のスリット41a及び41bを、互い違いに重ね合わせるように対向させている。同様に、第2のペアスリット42も、コの字状の一対のスリット42a及び42bを、互い違いに重ね合わせるように対向させている。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
上記の構成によれば、連結板11が板ばねとして弾性変形するだけでなく、第1及び第2のペアスリット41、42により、連結板11における径方向の中央の剛性が低下するので、外側部12と内側部13とが、周方向の相対変位を除いて三次元的に変位可能となる。そのため、固定部2と基台4との間や、回転部3と回転軸5との間に、偏心・偏角・エンドプレイなどのミスアライメントがあるとしても、従来技術と比べて、より大きなミスアライメントを吸収することができる。
また、前述した波形部14を省略したことで、連結板11の加工が容易になり、生産性が向上する。また、各スリットの幅・長さ等に応じて、細かい剛性設定を容易に行うことができる。
ちなみに、コの字状の一対のスリット41a及び41b(42a及び42b)を、互い違いに重ね合わせるように対向させているため、周方向の主に一方向で剛性低下を抑制することができる。したがって、回転軸5の回転が一方向に限定されている場合に、適した実施形態となっている。但し、表裏を逆にして使用すれば、同一形状の連結板11であっても、正方向用と逆方向用の双方に使用することができる。
〔他の実施例〕
なお、本実施形態では、コの字状の一対のスリット41a及び41b(42a及び42b)を、互い違いに重ね合わせるように対向させているが、これに限定されるものではなく、図8に示すように、幅が異なるコの字状の一対のスリット41a及び41b(42a及び42b)を、一方が他方を覆うように対向させてもよい。これによれば、周方向の両方向で剛性低下を抑制することができる。
さらに、図9に示すように、コの字状の一対のスリット41a及び41b(42a及び42b)を、突き合わせるように対向させてもよい。これによれば、周方向の剛性を高い状態に維持することができる。
さらに、図9に示すように、連結板11には、第1のペアスリット41の対向方向と平行に直線状の一対のスリット43a及び43bを対向させた第3のペアスリット43を形成してもよい。この第3のペアスリット43は、第2のペアスリット42の対向方向と平行に配置してもよい。これによれば、その配設方向・本数・幅・長さなどに応じて、細かい剛性設定を容易に行うことができる。
〔第3実施形態〕
先ず、本実施形態の構成について説明する。
図10は、連結板11の平面図である。
この第3実施形態は、前述した波形部14を省略したものであり、連結板11には、周方向に沿った円弧状のスリット51が形成される。スリット51は、略半円分の長さに相当する円弧状の一対のスリットを対向させて形成されると共に、これを径方向に沿って二段に形成し、位相は90度ずらしてある。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
上記の構成によれば、連結板11が板ばねとして弾性変形するだけでなく、円弧状のスリット51により、連結板11における径方向の中央の剛性が低下するので、外側部12と内側部13とが、周方向の相対変位を除いて三次元的に変位可能となる。そのため、固定部2と基台4との間や、回転部3と回転軸5との間に、偏心・偏角・エンドプレイなどのミスアライメントがあるとしても、従来技術と比べて、より大きなミスアライメントを吸収することができる。
また、前述した波形部14を省略したことで、連結板11の加工が容易になり、生産性が向上する。また、各スリットの本数・幅・長さ等に応じて、細かい剛性設定を容易に行うことができる。また、周方向の剛性を高い状態に維持することができる。
〔他の実施例〕
なお、本実施形態では、略半円分の長さに相当する円弧状のスリット51を、二段に形成しているが、これに限定されるものではなく、図11に示すように、スリット51の長さを短くすることで本数を多くし、さらに三段以上に形成してもよい。これによれば、特に径方向の剛性が低下するので、エンドプレイを吸収しやすくなる。
〔第4実施形態〕
先ず、本実施形態の構成について説明する。
図12は、回転角検出器の取付け構造を示す斜視図であり、図13は、その断面図である。
この第4実施形態は、固定部2と基台4との間にではなく、回転部3と回転軸5との間に、連結板11を設けたものであり、連結板11は、外側部12が回転部3に固定され、内側部13が回転軸5に固定される。
固定部2は、ボルト61によって基台4に締結される。
外側部12には、前述した複数の貫通穴15が形成されており、この貫通穴15を介してボルト62を回転部3に締結することで、外側部12が固定される。一方、内側部13には、前述した複数の貫通穴17は設けない。
回転軸5の雄ねじ部21には、外径が回転部3の中空軸よりも細い上下一対のナット63、64が螺合されており、これらのナット63、64で、内側部13の内周縁部を挟持することで、回転部3が固定される。
連結板11には、前述した波形部14とスリット19の双方が形成される。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
上記の構成によれば、連結板11が板ばねとして弾性変形するだけでなく、波形部14の撓みが許容されると共に、連結板11における径方向の中央の剛性が低下するので、外側部12と内側部13とが、周方向の相対変位を除いて三次元的に変位可能となる。そのため、固定部2と基台4との間や、回転部3と回転軸5との間に、偏心・偏角・エンドプレイなどのミスアライメントがあるとしても、従来技術と比べて、より大きなミスアライメントを吸収することができる。
このように、固定部2と基台4との間にではなく、回転部3と回転軸5との間に、連結板11を設けたとして、前述した第1〜3実施形態と同様の作用効果が得られる。
〔他の実施例〕
なお、本実施形態では、回転部3と回転軸5との間だけに連結板11を設けているが、これに限定されるものではなく、前述した第1〜第3実施形態のように、固定部2と基台4との間にも、連結板11を設けてもよい。
また、本実施形態では、一枚の連結板11だけを設けているが、これに限定されるものではなく、前述した第1〜第3実施形態の連結板11のうち、複数の連結板11を積層して用いてもよい。これによれば、連結板11ごとに異なるメリットを混成した効果を得ることができる(デメリットを補い合うことができる)。
さらに、一枚の連結板11の中に、径方向に沿ったスリット、丸穴、周方向に沿った長穴、コの字状のスリット、円弧状のスリット等を混在させてもよい。
〔第5実施形態〕
図14は、回転角検出器の取付け構造を示す断面図である。
この第5実施形態は、固定部2の底面に予め連結板11を組込んだものである。すなわち、前述した第1〜第4実施形態では、回転角検出器1が既製品である場合を想定していたが、本実施形態では、回転角検出器1の固定部2と連結板11とを予め一体化させたものである。
これによれば、取付け作業を簡略化できる。
第1実施形態における回転角検出器の取付け構造を示す斜視図である。 第1実施形態における回転角検出器の取付け構造を示す断面図である。 波形部の断面図である。 スリットを形成した連結板である。 丸穴を形成した連結板である。 長穴を形成した連結板である。 第2実施形態を示し、コの字状の一対のスリットを互い違いに重ね合わせるように対向させた連結板である。 第2実施形態を示し、幅が異なるコの字状の一対のスリットを、一方が他方を覆うように対向させた連結板である。 第2実施形態を示し、コの字状の一対のスリットを突き合わせるように対向させた連結板である。 第3実施形態を示し、波形部を省略し、周方向に沿った円弧状のスリットを形成した連結板である。 第3実施形態を示し、円弧状のスリットを短くすることで本数を多くし、これを三段に形成した連結板である。 第4実施形態における回転角検出器の取付け構造を示す斜視図である。 第4実施形態における回転角検出器の取付け構造を示す断面図である。 第5実施形態における回転角検出器の取付け構造を示す断面図である。
符号の説明
1 回転角検出器
2 固定部
3 回転部
4 基台
5 回転軸
11 連結板
12 外側部
13 内側部
14 波形部
19 スリット
21 雄ねじ部
22 嵌合部
23 リングナット
31 丸穴
32 長穴
41 第1のペアスリット
42 第2のペアスリット
43 第3のペアスリット
51 スリット
63 ナット
64 ナット

Claims (10)

  1. 固定部及び回転部で構成され、前記固定部に対する前記回転部の回転角を検出する回転角検出器を備え、所定の基台に前記固定部を固定すると共に、所定の回転軸に前記回転部を固定する回転角検出器の取付け構造であって、
    前記基台と前記固定部とを連結して当該固定部を弾性支持する、又は前記回転軸と前記回転部とを連結して当該回転部を弾性支持する環状の連結板を備え、
    前記連結板は、径方向の外側に前記基台が固定され内側に前記固定部が固定される、又は径方向の外側に前記回転部が固定され内側に前記回転軸が固定され、且つ径方向の外側と内側との間に、複数の穴が形成され、
    前記穴は、周方向に沿った円弧状のスリットで構成され、
    前記スリットは、径方向に沿って数段に形成され、各段の位相が異なることを特徴とする回転角検出器の取付け構造。
  2. 固定部及び回転部で構成され、前記固定部に対する前記回転部の回転角を検出する回転角検出器を備え、所定の基台に前記固定部を固定すると共に、所定の回転軸に前記回転部を固定する回転角検出器の取付け構造であって、
    前記基台と前記固定部とを連結して当該固定部を弾性支持する、又は前記回転軸と前記回転部とを連結して当該回転部を弾性支持する環状の連結板を備え、
    前記連結板は、径方向の外側に前記基台が固定され内側に前記固定部が固定される、又は径方向の外側に前記回転部が固定され内側に前記回転軸が固定され、且つ径方向の外側と内側との間に、複数の穴が形成され、
    前記穴は、コの字状の一対のスリットを対向させて前記連結板の中心を囲む第1のペアスリットと、該第1のペアスリットの対向方向と90度ずらした状態でコの字状の一対のスリットを対向させて当該第1のペアスリットを囲む第2のペアスリットと、を備えることを特徴とする回転角検出器の取付け構造。
  3. 前記穴は、前記第1又は第2のペアスリットの対向方向と平行に直線状の一対のスリットを対向させた第3のペアスリットを備えることを特徴とする請求項に記載の回転角検出器の取付け構造。
  4. 前記第1及び第2のペアスリットは、コの字状の一対のスリットを、互い違いに重ね合わせるように対向させて形成されることを特徴とする請求項2又は3に記載の回転角検出器の取付け構造。
  5. 前記第1及び第2のペアスリットは、幅が異なるコの字状の一対のスリットを、一方が他方を覆うように対向させて形成されることを特徴とする請求項2又は3に記載の回転角検出器の取付け構造。
  6. 前記第1及び第2のペアスリットは、コの字状の一対のスリットを、突き合わせるように対向させて形成されることを特徴とする請求項2又は3に記載の回転角検出器の取付け構造。
  7. 前記穴は、角を丸めた外形にされることを特徴とする請求項1又は2に記載の回転角検出器の取付け構造。
  8. 複数の前記連結板を、積層して用いることを特徴とする請求項1、2、7の何れか一項に記載の回転角検出器の取付け構造。
  9. 前記固定部がハウジングに固定されると共に、前記回転部がモータ軸に固定されることを特徴とする請求項1〜8の何れか一項に記載の回転角検出器の取付け構造。
  10. 請求項1〜9の何れか一項に記載の前記連結板であることを特徴とする連結板。
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