JPH0516187U - Angle detector - Google Patents

Angle detector

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JPH0516187U
JPH0516187U JP6711891U JP6711891U JPH0516187U JP H0516187 U JPH0516187 U JP H0516187U JP 6711891 U JP6711891 U JP 6711891U JP 6711891 U JP6711891 U JP 6711891U JP H0516187 U JPH0516187 U JP H0516187U
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JP
Japan
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case
cantilever
cam plate
angle detector
cam
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JP6711891U
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Japanese (ja)
Inventor
昭夫 田中
裕昭 重光
幸雄 田中
龍雄 片山
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造が簡単で、高圧水下でも信頼性の高い角
度検出器を提供する。 【構成】 ケース1に支持された回転軸3に一体的にカ
ム板4を設け、ケース1側に後端が固定されたキャンチ
レバー5の根元部に歪ゲージ10を貼り付けると共に、
キャンチレバー5の先端部をカム板4のカム面に押し当
てたものである。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide an angle detector with a simple structure and high reliability even under high pressure water. A cam plate 4 is integrally provided on a rotating shaft 3 supported by a case 1, and a strain gauge 10 is attached to the root of a cantilever 5 whose rear end is fixed to the case 1 side.
The tip of the cantilever 5 is pressed against the cam surface of the cam plate 4.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案は、高圧水中の特殊流体条件下で使用される駆動アクチュエータなどの 角度検出器に関する。 The present invention relates to an angle detector such as a drive actuator used under special fluid conditions in high pressure water.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior Art]

高圧水中下などで使用されるアクチュエータの一例としてラックピニオン型揺 動式アクチュエータを図6、図7に示す。 A rack and pinion type swing actuator is shown in FIGS. 6 and 7 as an example of an actuator used under high-pressure water.

【0003】 このアクチュエータは、主としてケース101、その中に往復動可能に収納さ れたラックピストン102、ラックピストン102のラック102aと噛み合う ピニオン103a、ピニオン103aと一体のピニオン軸103をケース101 に対し支持する軸受108、ピニオン軸103と一体のアーム材107などから 構成されており、ケース101の両端のカバー105a,105bからポンプ等 で生成された駆動媒体を出し入れすることによりラックピストン102を図6に おいて左右方向に駆動し、ラックピストン102のラック102aに噛み合うピ ニオン103a、ピニオン軸103を回転させ、これによってピニオン軸103 と一体のアーム材107に回転駆動を伝えるものである。This actuator is mainly composed of a case 101, a rack piston 102 reciprocally housed therein, a pinion 103a that meshes with a rack 102a of the rack piston 102, and a pinion shaft 103 integrated with the pinion 103a. The rack piston 102 is constituted by a supporting bearing 108, an arm member 107 integrated with the pinion shaft 103, and the like, and a drive medium generated by a pump or the like is taken in and out from the covers 105a and 105b at both ends of the case 101. In this case, the pinion 103a and the pinion shaft 103 which are driven in the left-right direction and mesh with the rack 102a of the rack piston 102 are rotated, and thereby the rotational drive is transmitted to the arm member 107 integrated with the pinion shaft 103.

【0004】 図8にはこの種の揺動式アクチュエータ100を3個組み合わせて構成したマ ニピュレータ128の例を示す。このマニピュレータ128は、第1軸129、 第2軸130、第3軸131の回転角をそれぞれコントロールして物体132の 把持及び移動作業を行うもので、アクチュエータの取付け方向を種々組み合わせ 、アーム長lを変えることによって各種の動作形態及び動作範囲を得ることがで きる。FIG. 8 shows an example of a manipulator 128 configured by combining three rocking type actuators 100 of this type. The manipulator 128 controls the rotation angles of the first shaft 129, the second shaft 130, and the third shaft 131 to grip and move the object 132, and various combinations of actuator mounting directions and arm lengths l. By changing the, it is possible to obtain various operating modes and operating ranges.

【0005】 ここで、各アクチュエータ100には、その動作角を制御するための角度検出 器として電気出力式のポテンショメータ123がピニオン軸103の端部に装備 されている。ポテンショメータ123は、通常固定側であるケース101より張 り出された取付片120に取付けられ、その回転軸124がピニオン軸103と 接続された構成となっている。Here, each actuator 100 is equipped with an electric output potentiometer 123 as an angle detector for controlling the operating angle thereof at the end of the pinion shaft 103. The potentiometer 123 is attached to a mounting piece 120 that is normally extended from the case 101, which is the fixed side, and its rotating shaft 124 is connected to the pinion shaft 103.

【0006】 ところで、この種のアクチュエータを水中で使用するような場合は、図7に示 すように、電気部品であるポテンショメータ123は、外部水から保護するため 収納容器121の中に収められ、かつその回転軸124の貫通部にはOリングな どのシール材126を装着して外部水が収納容器121内に浸入してくるのを防 止するようにしている。なお、図7中、125は防水型の電気信号用のコネクタ である。By the way, when this kind of actuator is used underwater, as shown in FIG. 7, the potentiometer 123 which is an electric component is housed in the housing container 121 to protect it from external water. In addition, a seal member 126 such as an O-ring is attached to the penetrating portion of the rotary shaft 124 to prevent external water from entering the storage container 121. In FIG. 7, reference numeral 125 is a waterproof type electrical signal connector.

【0007】 また、潜水船などのように、海水中で使用され、かつ高水圧が作用するような 用途では、収納容器121内に絶縁油127が封入され、絶縁油127の圧力を 周囲高水圧と同一圧力に均圧する目的から可撓性のベローズ122が収納容器1 21に付設される。これは、周囲水圧と収納容器121内の絶縁油127の圧力 とをほぼ同じとすることで収納容器121の耐圧性の軽減、軸シール材126の シール寿命の向上を狙っているのである。In addition, in applications such as submersibles that are used in seawater and where high water pressure acts, the insulating oil 127 is enclosed in the storage container 121 and the pressure of the insulating oil 127 is adjusted to the ambient high water pressure. A flexible bellows 122 is attached to the storage container 121 for the purpose of equalizing the same pressure as the above. This is aimed at reducing the pressure resistance of the storage container 121 and improving the sealing life of the shaft sealing material 126 by making the ambient water pressure and the pressure of the insulating oil 127 in the storage container 121 substantially the same.

【0008】[0008]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

しかしながら、長期間の使用により、周囲圧力の変化及び温度変化によるベロ ーズ122の伸縮の繰り返しによりベローズ部の損傷、軸シール材126の摩耗 が生じ、それによって生ずる外部水の収納容器121内への浸入によってポテン ショメータ123の絶縁不良が生じ、アクチュエータとしての実際の動作角の検 出が不可能となるなどの問題がある。 However, due to long-term use, the bellows part is damaged and the shaft seal material 126 is worn due to repeated expansion and contraction of the bellows 122 due to changes in ambient pressure and temperature changes. Due to the intrusion of water, the insulation of the potentiometer 123 becomes defective, and it becomes impossible to detect the actual operating angle of the actuator.

【0009】 また、収納容器121内へのポテンショメータ123の組み込みと絶縁油の封 入作業が必要であるなど、構造的に複雑で組立に手間がかかるといった問題もあ る。There is also a problem that the structure is complicated and the assembly is troublesome, such as the need to incorporate the potentiometer 123 into the storage container 121 and the sealing work of the insulating oil.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上記課題を解決するため本考案では、ケースに支持された回転軸のケース内に おける部分に一体にカム板を設け、ケース側にキャンチレバーの後端を固定する と共に、根元部に歪ゲージを貼り付ける一方、当該キャンチレバーの先端部を前 記カム板のカム形状面に押し当てて角度検出器を構成したのである。 In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, a cam plate is provided integrally with a portion of the rotating shaft supported by the case inside the case, the rear end of the cantilever is fixed to the case side, and a strain gauge is attached to the root part. On the other hand, the tip of the cantilever is pressed against the cam-shaped surface of the cam plate to form an angle detector.

【0011】[0011]

【作用】[Action]

上記構成の角度検出器では、カム板が回転することにより、その角度に応じた カム変位量による歪量が歪ゲージにより検出され、その歪量に基づき回転角度が 求められる。 In the angle detector having the above-described configuration, when the cam plate rotates, the strain gauge detects the strain amount due to the cam displacement amount, and the rotation angle is obtained based on the strain amount.

【0012】[0012]

【実施例】【Example】

本考案の一実施例に係る角度検出器の外観を図1に示し、図2にはその横断面 を示し、図3には縦断面を示す。 FIG. 1 shows the appearance of an angle detector according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 shows its transverse section, and FIG. 3 shows its longitudinal section.

【0013】 1はケースであり、このケース1の前壁1a及び後壁1bに設けられた軸受2 a,2bによって回転軸3が支持されている。この回転軸3は、例えばアクチュ エータの軸などの被検出軸に連結される。Reference numeral 1 denotes a case, and a rotating shaft 3 is supported by bearings 2 a and 2 b provided on a front wall 1 a and a rear wall 1 b of the case 1. The rotating shaft 3 is connected to a shaft to be detected such as an actuator shaft.

【0014】 ケース1内において回転軸3には一体にカム板4が取付けられている。カム板 4は、図2に示すように円周方向に徐々に変位量が増大するカム形状となってお り、最大変位はδとなっている。A cam plate 4 is integrally attached to the rotary shaft 3 in the case 1. As shown in FIG. 2, the cam plate 4 has a cam shape in which the displacement amount gradually increases in the circumferential direction, and the maximum displacement is δ.

【0015】 ケース1内において、その上壁1cに設けられた取付台6には、キャンチレバ ー5の後端がボルト7、ナット8により固定されている。キャンチレバー5の先 端部にはスライダ9が取付けられており、スライダ9はカム板4の外表面(カム 形状面)に摺動可能に接触されている。キャンチレバー5の根元部には歪ゲージ 10が貼り付けられている。歪ゲージ10の表面は、耐水処理のコーティングが 施されている。In the case 1, a rear end of the cantilever 5 is fixed to a mount 6 provided on an upper wall 1c of the case 1 with a bolt 7 and a nut 8. A slider 9 is attached to the front end of the cantilever 5, and the slider 9 slidably contacts the outer surface (cam-shaped surface) of the cam plate 4. A strain gauge 10 is attached to the base of the cantilever 5. The surface of the strain gauge 10 is coated with a water resistant treatment.

【0016】 歪ゲージ10につながるゲージ線11はケース1の内側面に設けられた端子台 12に導かれ、端子台12において取出しケーブル13に接続され、取出しケー ブル13はケース1外の表示器に導かれている。なお、端子台12の表面も耐水 処理コーティングが施されている。A gauge wire 11 connected to the strain gauge 10 is guided to a terminal block 12 provided on the inner surface of the case 1 and connected to a take-out cable 13 at the terminal block 12, and the take-out cable 13 is an indicator outside the case 1. Have been led to. The surface of the terminal block 12 is also coated with water resistant treatment.

【0017】 ケース1自体は水などの周囲流体が前壁1a及び後壁1bに設けられた孔14 を通して自由に浸透して内部を流体で満たすものであり、耐圧性を有するもので はない。ケース1の前壁1aと後壁1bに設けられた孔14にはフィルタ15が 設けられ、ケース1の周囲に浮遊する異物のケース1内への侵入防止が図られて いる。The case 1 itself does not have pressure resistance because the surrounding fluid such as water freely permeates through the holes 14 provided in the front wall 1a and the rear wall 1b to fill the inside with the fluid. Filters 15 are provided in the holes 14 provided in the front wall 1a and the rear wall 1b of the case 1 to prevent foreign matters floating around the case 1 from entering the case 1.

【0018】 次に、上記角度検出器の作用を動作状態の一例である図4及び出力検出線図で ある図5(a),(b)に基づき説明する。Next, the operation of the angle detector will be described with reference to FIG. 4 which is an example of an operating state and FIGS. 5A and 5B which are output detection diagrams.

【0019】 図2中に矢印で示す方向に回転軸3即ちカム板4が回転すると、キャンチレバ ー5の先端部は、スライダ9を介してカム形状に沿って押し上げられていき、図 4に示すように曲りを生じる。これに伴い、キャンチレバー5の根元部に貼り付 けた歪ゲージ10には歪が生じ、キャンチレバー5の曲りに応じた歪量εが検出 される。When the rotary shaft 3 or the cam plate 4 rotates in the direction shown by the arrow in FIG. 2, the tip end of the cantilever 5 is pushed up along the cam shape via the slider 9, and is shown in FIG. As it causes a bend. Along with this, strain is generated in the strain gauge 10 attached to the root portion of the cantilever 5, and the strain amount ε according to the bending of the cantilever 5 is detected.

【0020】 したがって、カム板4の回転角θとカム板外周面の外径変化量δの関係を図5 (a)のように求めておき、かつ外径変化量δと歪ゲージ10で検出される歪量 εを図5(b)のように設定しておくことで、回転角θに比例した歪量εが得ら れるため、歪量εを検出することによって回転軸3の回転角度を測定することが できるのである。Therefore, the relationship between the rotation angle θ of the cam plate 4 and the outer diameter change amount δ of the cam plate outer peripheral surface is obtained as shown in FIG. 5A, and the outer diameter change amount δ and the strain gauge 10 are detected. By setting the strain amount ε as shown in FIG. 5B, the strain amount ε proportional to the rotation angle θ can be obtained. Therefore, by detecting the strain amount ε, the rotation angle of the rotary shaft 3 can be Can be measured.

【0021】 なお、カム板4の外周面やスライダ9に摩耗が生じると、回転角θと変化量δ の初期関係が損われるため、両者の材質は滑りがよく摩耗しにくいものにしたり 、コーティングを施したりしておく。また、フィルタ15によりケース1内への 異物の侵入は阻止されるので、異物等がキャンチレバー5の先端部とカム板4と の間にはまって測定量誤差を生じさせるような事態も防止される。When the outer peripheral surface of the cam plate 4 or the slider 9 is worn, the initial relationship between the rotation angle θ and the change amount δ is lost, so that the materials of the two should be slippery and hard to wear, or coated. And give it. Further, since the filter 15 prevents foreign matter from entering the case 1, it is possible to prevent foreign matter from being caught between the tip of the cantilever 5 and the cam plate 4 to cause a measurement amount error. .

【0022】 上記実施例では、カム板4の略全周面に亘って変位をつけているが、測定すべ き角度範囲に応じて、変位を一部(例えば、半周)にのみつけるようにしてもよ い。さらに、異なる位置でカム板4を複数設けることにより測定態様を変えるこ とも可能である。In the above-described embodiment, the displacement is applied over substantially the entire circumferential surface of the cam plate 4, but the displacement is applied only partially (for example, half the circumference) in accordance with the angle range of measurement. Good. Furthermore, it is possible to change the measurement mode by providing a plurality of cam plates 4 at different positions.

【0023】[0023]

【考案の効果】[Effect of the device]

本考案に係る角度検出器によれば、従来のポテンショメータ方式のものに比べ て構造を簡素にすることができる。また、歪ゲージ部分に耐水処理を施すことで 、キャンチレバー並びに歪ゲージを収納するケース内に外部高圧水が入っても回 転角の検出には何ら支障を来すことがなく、従来のように、ケースの密閉化を図 る必要がなく、さらに長期の使用によるシール部の劣化による水の浸入による信 頼性の低下を心配する必要もない。 According to the angle detector of the present invention, the structure can be simplified as compared with the conventional potentiometer type. In addition, by applying water resistance treatment to the strain gauge part, even if external high-pressure water enters the case that houses the cantilever and strain gauge, there is no problem in detecting the rotation angle. However, it is not necessary to seal the case, and there is no need to worry about deterioration of reliability due to water infiltration due to deterioration of the seal part due to long-term use.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】一実施例の外観図である。FIG. 1 is an external view of an embodiment.

【図2】一実施例の横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of one embodiment.

【図3】一実施例の縦断面図である。FIG. 3 is a vertical sectional view of one embodiment.

【図4】角度検出状態の断面図である。FIG. 4 is a sectional view of an angle detection state.

【図5】(a)は角度と変位量との関係を示す線図であ
り、(b)は変位量と定量との関係を示す線図である。
5A is a diagram showing a relationship between an angle and a displacement amount, and FIG. 5B is a diagram showing a relationship between a displacement amount and a fixed amount.

【図6】揺動式アクチュエータの縦断面図である。FIG. 6 is a vertical sectional view of an oscillating actuator.

【図7】図6の横断面で示す従来の角度検出器の説明図
である。
7 is an explanatory view of a conventional angle detector shown in the cross section of FIG.

【図8】図6,7に示したアクチュエータを縦列接続し
て構成したマニピュレータの外観図である。
8 is an external view of a manipulator configured by connecting the actuators shown in FIGS. 6 and 7 in cascade.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ケース 3 回転軸 4 カム板 5 キャンチレバー 10 歪ゲージ 1 Case 3 Rotation axis 4 Cam plate 5 Cantilever 10 Strain gauge

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 片山 龍雄 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tatsuo Katayama 1-1-1, Wadasaki-cho, Hyogo-ku, Kobe-shi, Hyogo Mitsubishi Heavy Industries Ltd. Kobe Shipyard

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 ケースに支持された回転軸のケース内に
おける部分に一体にカム板を設け、ケース側にキャンチ
レバーの後端を固定すると共に、根元部に歪ゲージを貼
り付ける一方、当該キャンチレバーの先端部を前記カム
板のカム形状面に押し当ててなることを特徴とする角度
検出器。
1. A cam plate is integrally provided on a portion of the rotating shaft supported by the case in the case, a rear end of the cantilever is fixed to the case side, and a strain gauge is attached to a root portion of the cantilever. An angle detector characterized in that a tip portion is pressed against a cam-shaped surface of the cam plate.
JP6711891U 1991-08-23 1991-08-23 Angle detector Pending JPH0516187U (en)

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JP6711891U JPH0516187U (en) 1991-08-23 1991-08-23 Angle detector

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JP6711891U JPH0516187U (en) 1991-08-23 1991-08-23 Angle detector

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US9701029B2 (en) 2013-11-08 2017-07-11 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Manipulator

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Effective date: 19961203