JP6496209B2 - 回転位置検出器のロータ芯出し装置 - Google Patents

Description

本発明は、リラクタンス型レゾルバ式回転位置検出器の検出ロータの位置決め精度、特に検出ロータの磁気中心を確保するロータ芯出し装置に関する。

リラクタンス型レゾルバ式ロータリーエンコーダの検出ロータは外周に高精度の歯を有している。このため、薄型のロータでは歯部に外力を加えられないため芯出しができず、高精度に加工された部品の積み上げで中心位置を確保しているが、高コストとなる。芯出しの精度が低い場合には、エンコーダの出力にばらつきが生じるため、このばらつきを低減するためにも、各部品の寸法公差を厳しくする必要があり、各部品の加工コストが増大することが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、検出ロータをチャックなどの把持機構を用いて把持しながら芯出しし、位置決めが完了した後に把持機構を開放するような方法で芯出しする方法がある。

特開２００８−１５１５２７号公報

従来の自動芯出し装置は、外周部に外力を加えて、芯出し対象を動かし中心位置を調整するため、外周部に高精度の歯部を有する検出ロータの自動芯出しは困難であった。また、チャックなどの把持機構を用いた芯出し方法では、把持機構がロータを開放する瞬間に微小にロータの位置がずれてしまうため、高精度な芯出しが行えないという課題がある。

本発明の回転位置検出器のロータ芯出し装置は、回転軸の端面に固定された検出ロータの回転角度を検出することによって前記回転軸の回転角度を検出する回転位置検出器の組立工程において使用される回転位置検出器のロータ芯出し装置であって、前記検出ロータを前記回転軸に固定する工程において、前記検出ロータの端面を前記回転軸の軸方向に押圧して、当該検出ロータと摩擦係合する構造体と、前記構造体の径方向から所定の衝撃力を前記構造体に付与する衝撃力付与機構と、前記衝撃力付与機構を前記回転軸に関して回転可能に保持し、前記衝撃力付与機構を前記回転軸に対して所定の回転角度に回転する回転テーブル機構と、前記回転軸と前記検出ロータとの偏芯を検出する偏芯検出手段と、前記衝撃力付与機構及び前記回転テーブル機構を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記偏芯量検出手段が検出した前記偏芯に基づいて、前記偏芯が解消されるように、前記衝撃力付与機構及び前記回転テーブル機構を作動し、前記構造体に付与される衝撃力によって前記構造体に摩擦係合した前記検出ロータの位置を調整することを特徴とする。

また、前記構造体に付与する衝撃力をＦとし、その衝撃力付与後に前記検出ロータが移動した変位量をＸとした場合、衝撃力Ｆと変位量Ｘとの関係をＸ＝ｋＦ（ｋは定数）とし、前記衝撃力付与機構により前記構造体に付与した衝撃力がＦａであり、この衝撃力の付与による移動量がＸａであるときに、Ｘａ／Ｆａ＝ｋａを演算し、前記偏芯検出手段により検出された偏芯量をＸｂとし、その偏芯量を修正するための衝撃力をＦｂとして、この衝撃力ＦｂをＸｂ／ｋａに基づき演算し、この衝撃力Ｆｂに応じて前記衝撃力付与機構により前記構造体に衝撃力を付与することを特徴とする。

本発明の回転位置検出器のロータ芯出し装置によれば、高精度に加工された部品の積み上げで中心位置を確保する必要がなくなり、汎用的な加工機で加工した部品で検出ロータの中心位置に調整することができる為、部品のコストダウンができる。また、チャックなどの把持機構を用いる必要もなく、回転位置検出器の芯出しを行うことができるので、外周部に高精度の歯部を有する検出ロータに対しても芯出しを行うことができる。

芯出し対象のロータリーエンコーダの斜視図である。 芯出し対象のロータリーエンコーダのアキシャル方向の断面図である。 本発明の芯出し装置の側面図である。 本発明の芯出し装置の断面図である。 本発明の芯出し装置の斜視図である。 本発明の芯出し装置の衝撃付与機構の拡大図である。 本発明の芯出し装置の昇降機構の拡大図である。 本発明の芯出し方法のフローチャート図である。

本発明の実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。図１と図２は本発明に係るロータ芯出し装置が芯出しを行う対象を示す。また、図３〜図７は本発明に係るロータ芯出し装置を示す。

本発明の実施形態として示すロータ芯出し装置が芯出しを行う対象は、ロータリーエンコーダの部品で図１に示す検出ロータＷ１と回転ユニットＷ２である。

検出ロータＷ１はレゾルバステータとの組み合わせで回転位置検出が可能な中空の歯車である。回転ユニットＷ２はハウジングＷ４と、ベアリングＷ５と、このベアリングＷ５を通して固定している回転軸Ｗ３で構成されている。また、芯出し完了後に検出ロータＷ１は回転軸Ｗ３に固定される。ハウジングＷ４は後述する偏芯検出用レゾルバステータ３０を嵌め合いにより固定できる構造を持つ。

実施するための形態例として示すロータ芯出し装置は回転ユニットＷ２を支持可能な支持機構５と、間接的に検出ロータＷ１へ衝撃力を付与する衝撃力付与機構４と、この衝撃力付与機構４から検出ロータＷ１へ衝撃力を伝達する押さえを昇降させる押さえ昇降機構３と、衝撃力付与機構４が載置された回転機構１を備える。このため、回転機構１を使って衝撃力付与機構４を回転することで任意の角度から衝撃を発生させることができる。

回転機構１は中空円テーブル構造で、ベース７に固定される機構本体２０と、回転中心６を中心に回転する中空軸２１とを備える。中空軸２１にはテーブル２が固定され、テーブル２には衝撃力付与機構４と、ハウジングＷ４に回転を伝えるピン８を備える。

支持機構５は回転ユニットＷ２を固定できるテーパ部を先端に持つ柱状構造で、この支持機構５はベース７に固定されている。また、支持機構５は回転機構１の中空部を通る形でベース７に立設されている。

衝撃力付与機構４はテーブル２に設置され、圧電素子により衝撃力を発生させるインパクトアクチュエータ１１と、そのインパクトアクチュエータ１１を軸心方向に平行移動させ先端を重り１８に押し当てることのできる移動機構２２を備える。

移動機構２２は１軸アクチュエータであり、リニアガイド機構にて構成している。リニアガイド機構は、テーブル２上に固定される本体２４と、エア圧などによって本体２４の長手方向に沿って往復運動する可動テーブル２５とを備える。また、インパクトアクチュエータ１１は支持構造１０によって可動テーブル２５に固定してある。

インパクトアクチュエータ１１は内部に圧電素子を有し、この圧電素子に電圧を加えることで長手方向へ急峻に伸長し衝撃力を発生させる機構を備える。

押さえ昇降機構３はベース７に立てられた支持柱２８に固定され、押さえ機構２６と、この押さえ機構２６を昇降させる昇降機構２７とを備える。

昇降機構２７は支持柱２８に固定される機構本体１５と、上下方向に往復運動するロッド２９とを備える。ロッド２９には押さえ機構２６が固定されている。

押さえ機構２６には、昇降機構２７と、接続する円盤１７と、外れ止め１９が固定されている。構造体としての重り１８は、円盤１７と外れ止め１９によって外れないようになっており、回転中心６と同軸上になっている。降下時には円盤１７が重り１８を押すことによって、重り１８が検出ロータＷ１に押し付けられて、重り１８と検出ロータＷ１とは摩擦係合する。また、この摩擦係合により、重り１８はインパクトアクチュエータ１１からの衝撃を検出ロータＷ１へ伝達する。すなわち、インパクトアクチュエータ１１からの衝撃により検出ロータＷ１は移動する。衝撃の伝達によって重り１８が動いて、この中心が回転中心６とずれるが、上昇時には外れ止め１９の外径テーパ部に重り１８の内径テーパ部がならうことにより再び回転中心６と重り１８の中心が一致する。

ハウジングＷ４に偏芯検出手段としての偏芯検出用レゾルバステータ３０を嵌めあいによって固定し、検出ロータＷ１と偏芯検出用レゾルバステータ３０との偏芯量を検出する。なお、ここでいう偏芯量とは、検出ロータＷ１と回転軸Ｗ３との偏芯量の他に偏芯方向も含むものである。偏芯検出用レゾルバステータ３０を回転機構１により回転させることにより偏芯検出用レゾルバステータ３０の中心と回転中心６との偏芯量を検出し、この偏芯量をもとに演算することで検出ロータＷ１と回転中心６との偏芯量を検出する。

この装置は、制御部によって、打撃位置及び打撃力が自動的に設定されて、芯出し動作が行われる。制御部は、偏芯検出用レゾルバステータ３０で得られた偏芯量と回転機構１の回転角位相との情報から、偏心量と偏芯方向を演算する。この演算結果をもとにインパクトアクチュエータ１１に指令を出す。また、予め設定した収束値以内に偏芯量が収まるまで偏芯量と偏芯方向の演算とインパクトアクチュエータ１１への指令を繰り返す。

次に、前記のように構成されたロータ芯出し装置を使用した芯出し方法について図８を用いて説明する。まず、ステップＳ１に示すように回転ユニットＷ２を支持機構５へ載置する。次にステップＳ２に示すように偏芯検出用レゾルバステータ３０をハウジングＷ４へ載置する。次に、ステップＳ３に示すように検出ロータＷ１を載置する。以上が準備工程である。

次にステップＳ４に示すように、自動スタートを指令する。これによって、ステップＳ５に示すように、押さえ機構２６（ロータ押さえ）を降下させ、重り１８を検出ロータＷ１に押し付ける状態にする。その状態でステップＳ６に示すように、検出ロータＷ１の偏芯量を偏芯検出用レゾルバステータ３０にて計測する。

次にステップＳ７に示すように、偏心量と偏芯方向を演算して、ステップＳ８に示すように、テーブル２を回転させ偏芯方向に合わせてインパクトアクチュエータ１１の向きを位置決めする。そして、ステップＳ９に示すように、インパクトアクチュエータ１１に芯出し指令を指示する。この時の芯出し指令の出力は偏芯量によって決まる。

ここで、インパクトアクチュエータ１１の出力の演算について説明する。まず、インパクトアクチュエータ１１による芯出しにおいて偏芯量の変化量Ｘと出力Ｆとの関係は、次の数式１によって表される。なお、Ｘは偏芯量の変化量、Ｆはインパクトアクチュエータ１１の出力、ｋは係数である。
Ｘ＝ｋ×Ｆ・・・数式１
このため、ステップＳ９では、この数式１を利用して検出ロータＷ１の偏芯量を変化量Ｘに代入し、あらかじめ設定されたパラメータを係数ｋとしてインパクトアクチュエータ１１の出力を演算する。

ステップＳ１０に示すように再度、偏芯量を計測し、ステップＳ１１に示すように偏芯量と偏芯方向を演算し、次にステップＳ１２に示すように、偏芯量が収束値以内かを判断する。偏芯量が収束値以内であれば、芯出し動作を終了し、偏芯量が収束値に入っていなければ、ステップＳ１３へ進む。ステップＳ１３に進んだ場合はテーブル２の向きと偏芯方向の関係が変わっていないか判断し、変わっていない場合はステップＳ１４へ進み、テーブル２の向きと偏芯方向の関係が変わっている場合はステップＳ６へ戻る

ステップＳ１４に進んだ場合は、前回のインパクトアクチュエータ１１の出力と偏芯量の変化量を元に適切な出力を演算する。具体的に説明すると、ステップＳ１４において、前記数式１に前回の変化量Ｘと出力Ｆを代入して新たな係数ｋａを求める。すなわち、ステップＳ９において、インパクトアクチュエータ１１によって重り１８に付与した前回の衝撃力がＦａであり、この衝撃力Ｆａの付与による移動量がＸａであるときに、Ｘａ／Ｆａ＝ｋａを演算する。

そして、偏芯量の変化量Ｘと出力Ｆの関係式（前記数式１）を利用して、新たに求めた係数ｋａと衝撃付与後の検出ロータＷ１の偏芯量を変化量Ｘに代入することで最適な出力Ｆ（衝撃力Ｆｂ）を求める。すなわち、衝撃付与後に偏芯検出用レゾルバステータ３０により検出された偏芯量がＸｂである場合、その偏芯量Ｘｂを修正するための衝撃力Ｆｂを前記数式１を利用（Ｘｂ／ｋａ）して演算する。

そして、ステップＳ１５に示すように、演算結果の出力Ｆ（衝撃力Ｆｂ）でインパクトアクチュエータ１１に芯出し指令を行う。すなわち、演算された衝撃力Ｆｂに基づき、この衝撃力Ｆｂに応じてインパクトアクチュエータ１１によって重り１８に再度衝撃力を付与する。その後は、ステップＳ１０へ戻る。

１ 回転機構、２ テーブル、３ 押さえ昇降機構、４ 衝撃力付与機構、５ 支持機構、６ 回転中心、７ ベース、８ ピン、１１ インパクトアクチュエータ、１５ 機構本体、１７ 円盤、１８ 重り、１９ 外れ止め、２０ 機構本体、２１ 中空軸、２２ 移動機構、２４ 本体、２５ 可動テーブル、２６ 押さえ機構、２７ 昇降機構、２８ 支持柱、２９ ロット、３０ 偏芯検出用レゾルバステータ、Ｗ１ 検出ロータ、Ｗ２ 回転ユニット、Ｗ３ 回転軸、Ｗ４ ハウジング、Ｗ５ ベアリング。

Claims (2)

1. 回転軸の端面に固定された検出ロータの回転角度を検出することによって前記回転軸の回転角度を検出する回転位置検出器の組立工程において使用される回転位置検出器のロータ芯出し装置であって、
   前記検出ロータを前記回転軸に固定する工程において、前記検出ロータの端面を前記回転軸の軸方向に押圧して、当該検出ロータと摩擦係合する構造体と、
   前記構造体の径方向から所定の衝撃力を前記構造体に付与する衝撃力付与機構と、
   前記衝撃力付与機構を前記回転軸に関して回転可能に保持し、前記衝撃力付与機構を前記回転軸に対して所定の回転角度に回転する回転テーブル機構と、
   前記回転軸と前記検出ロータとの偏芯を検出する偏芯検出手段と、
   前記衝撃力付与機構及び前記回転テーブル機構を制御する制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、
   前記偏芯検出手段が検出した前記偏芯に基づいて、前記偏芯が解消されるように、前記衝撃力付与機構及び前記回転テーブル機構を作動し、
   前記構造体に付与される衝撃力によって前記構造体に摩擦係合した前記検出ロータの位置を調整することを特徴とする回転位置検出器のロータ芯出し装置。
2. 請求項１に記載の回転位置検出器のロータ芯出し装置において、
   前記構造体に付与する衝撃力をＦとし、その衝撃力付与後に前記検出ロータが移動した変位量をＸとした場合、衝撃力Ｆと変位量Ｘとの関係をＸ＝ｋＦ（ｋは定数）とし、
   前記衝撃力付与機構により前記構造体に付与した衝撃力がＦａであり、この衝撃力の付与による移動量がＸａであるときに、Ｘａ／Ｆａ＝ｋａを演算し、
   前記偏芯検出手段により検出された偏芯量をＸｂとし、その偏芯量を修正するための衝撃力をＦｂとして、この衝撃力ＦｂをＸｂ／ｋａに基づき演算し、この衝撃力Ｆｂに応じて前記衝撃力付与機構により前記構造体に衝撃力を付与することを特徴とする回転位置検出器のロータ芯出し装置。
   

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