JPH0648200B2

JPH0648200B2 - 角度信号発信装置

Info

Publication number: JPH0648200B2
Application number: JP61500167A
Authority: JP
Inventors: シユルツ，クラウス
Original assignee: FUERUNSHUTOIERUGEREETE KURUTO OERUSHU KG
Current assignee: FUERUNSHUTOIERUGEREETE KURUTO OERUSHU KG
Priority date: 1984-12-12
Filing date: 1985-12-07
Publication date: 1994-06-22
Anticipated expiration: 2009-06-22
Also published as: JPS62501312A; WO1986003580A1; DE3586103D1; DE3445243A1; US4733116A; EP0204783A1; EP0204783B1

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は、 (イ) 扁平なケーシングと、 (ロ) この扁平なケーシング内に配置された固定子と、 (ハ) 前記ケーシング内で固定子に対して相対的に回転
可能に軸受けされていて、所定の角度範囲にわたつて回
転角に応じた出発信号を発信するために前記固定子と協
働する回転子と、 (ニ) 入力軸と、 (ホ) 該入力軸を回転子に連結する減速歯車装置と、を有する角度信号発信装置に関するものである。

基礎となつている背景技術ドイツ連邦共和国特許出願公開第３２１２１４９号明細
書によれば、固定子が、円弧状に巻かれ中間タツプを備
えたコイルを有している角度信号発信装置が公知であ
る。コイルは、ほぼ方形の横断面形状を有する非磁性材
料より成る環状のコアに設けられている。環状のコアの
内周面及び外周面には磁性材料より成る条片が差し込ま
れている。固定子は、扁平なかん状のケーシング内に配
置されている。このケーシング内で回転子は軸によつて
軸受けされている。回転子は円板とこの円板の周囲に沿
つて延びる同軸的な２つのリブとを有する回転部として
構成されている。これらのリブはコイルを内側及び外側
から取り囲んでいる。回転子は非磁性材料より製造され
ている。コイル側に向けられた、内側リブの外側及び外
側リブの内側には、強磁性材料より成る条片が埋め込ま
れている。これらの条片は外周の一部にわたつて延びて
いる。強磁性の条片は漂遊磁界に影響を及ぼし、回転子
が回転すると、中間タツプの両側に形成されたコイル部
分のインダクタンス変化を生ぜしめる。この変化に、角
度信号を形成するために回路装置が応答する。回転子は
公知の角度信号発信装置においては確かに十分回転可能
ではあるが、回転角に比例する角度信号は例えば９０゜
の制限された角度範囲でしか可能ではない。

このような理由により、公知の角度信号発信装置に減速
歯車装置を設けた。入力軸はこの減速歯車装置を介して
回転子に接続されている。伝動装置を有する入力軸は、
前記ドイツ連邦共和国特許公開第3212149号明細書に記
載された扁平なケーシングに取りつけられた別個のケー
シング内に配置されている。この伝動装置の出力軸は、
回転子を支持する軸に接続されている。従つて、回転子
が直線状の角度信号を得る範囲で移動している間、入力
軸は３６０゜にわたつて又は必要な場合はそれより大き
い角度で回転せしめられる。角度信号を形成するために
２つのコイル部分のインダクタンス変化に応答する回路
装置は、ドイツ連邦共和国特許公開第３２１２１４９号
明細書の形式に従つて実際に構成された公知の装置にお
いては同様に、本来の角度信号発信装置の扁平なケーシ
ングに取りつけられた別個のケーシング内に取りつけら
れている。

これによつて、多くの適用において不都合である、装置
全体の比較的大きい軸方向寸法が生じる。

同じ問題は、別の原理に従つて作動する角度信号発信装
置においても生じる。例えば、軟磁性材料より成るコア
を備えたアーマチユアがアーチ状に巻き付けられたコイ
ル部分内に多かれ少なかれ深く侵入し、アーマチユアの
回転運動時に、コアは中央位置から一方のコイル半部に
さらに侵入運動せしめられ、これに応じて他方のコイル
半部から引き出し運動せしめられる。

ドイツ連邦共和国特許公開第３３２５３１８号明細書に
よれば、絶対零点又は基準点を選択的に調節するための
装置を備えたインクレメンタル式角度コーダが公知であ
る。この装置は、駆動側が角度コーダの軸に接続されて
いて、被駆動側が光電式に検出可能な孔又は光反射マー
クを有する円板に接続されている減速歯車装置より成つ
ている。円板は、滑りクラツチを介して減速歯車装置に
接続されピニオンを備えたアリゲータグリツプレンチに
よつて外部から調節することのできる歯車である。これ
によつて、インクレメンタル式角度信号発信装置のため
の絶対零点が調節される。

この装置においては、角度コーダと、遊星歯車装置とし
て構成された減速歯車装置と歯車とは軸方向で相前後し
て配置されている。従つて、扁平なケーシングに取り付
けるのを妨げる不都合に大きい構造長さが生じる。

ドイツ連邦共和国特許公開第２６５９７６０号明細書
は、軸を備えた回転可能な部分、例えば事務機械の印字
ヘツドの角度位置を示すための装置を開示している。こ
こでは、装置の入力軸を成す軸の回転運動が歯車伝動装
置によつて第２の軸に伝達される。この第２の軸には、
光電式に作業するインクレメンタル式の角度コーダを有
するドラムが取り付けられている。このような形式で、
変速比に応じてドラムの１回転には入力軸の部分回転だ
けが一致する。従つて、ドラムの比較的粗い角度増大に
よつて入力軸の小さい角度増大が検出される。入力軸の
所定の位置に応じる零点を得るために、ドラム内部には
第２のドラムが配置されており、この第２のドラムは第
２の軸に回転可能に軸受けされていて、この第２の軸
に、第２のドラム内部に配置された減速歯車装置を介し
て連結されている。変速比は、第２のドラムが入力軸と
同じ角度で回転するように選定されている。第２のドラ
ムは同様に光電式に検出され、零点を提供する。

ドイツ連邦共和国特許公開第３３２５３１８号明細書及
びドイツ連邦共和国特許公開第２６５９７６０号明細書
による装置においては、直接的に駆動される（ドイツ連
邦共和国特許公開第３３２５３１８号明細書）か又は
（ドイツ連邦共和国特許公開第2659760 号明細書）減速
歯車装置を介して多数回回転せめられて駆動されるイン
クレメンタル式角度信号発信装置が対象となつている。
減速歯車装置を介して駆動される部材は、角度信号発信
装置ではなく、零点を提供するだけである。これは、所
定の角度範囲にわたつて回転角に応じた出発信号を生ぜ
しめるために固定子と協働する回転子を備えた角度信号
発信装置に関するものではなく、この角度信号発信装置
を扁平なケーシング内で減速歯車装置の隣に取りつける
ためのものでもない。

発明の開示本発明の課題は、初めに述べた形式の角度信号発信装置
の軸方向の寸法をできるだけ小さく構成することであ
る。

本発明によればこの課題は次のようにして解決された。

(ヘ) 入力軸が前記偏平なケーシング内で軸受けされて
おり、 (ト) 回転子が前記入力軸に回転可能に軸受けされてお
り、該回転子が、入力軸の外歯の隣で２つのころがり軸
受によって回転可能に入力軸に軸受けされたボスと、前
記外歯に隣接し、前記ボスの端部に連続する環状円板形
の中央部とを有しており、さらに前記回転子が、前記中
央部の外周に沿ってこの中央部の、ボスとは反対側に連
続していて内歯を備えた円筒形の基本形状の外周部を有
しており、 (チ) 減速歯車装置が前記偏平なケーシング内で、回転
子と入力軸との間に形成された環状スペース内に配置さ
れており、 (リ) 減速歯車装置が、入力軸で外歯を有し、また入力
軸に対して同軸的にこの入力軸から間隔を保って回転子
で内歯を有しており、 (ヌ) 一方では入力軸にかみ合い、他方では回転子の内
歯にかみ合う、ケーシングに回転可能に軸受けされた歯
車機構が設けられており、該歯車機構が、外周部と中央
部と入力軸とによって制限された環状スペース内に突入
している。

このような形式で、扁平なケーシング内にいずれにして
も存在するスペースが減速歯車装置を収容するために使
用される。扁平なケーシングに、入力軸と減速歯車装置
とを備えた別のケーシングを取り付ける必要はない。

前記公知の装置とは対照的に、少なくとも３６０゜にわ
たつて回転可能で減速歯車装置を介して回転子に連結さ
れた入力軸自体は、前記扁平なケーシング内に軸受けさ
れていて、回転子に剛性に接続され事実上限定された角
度にわたつてのみ回転する軸ではない。回転子はドイツ
連邦共和国特許公開第３２１２１４９号明細書とは対照
的に軸に剛性に接続されているのではなく、入力軸に回
転可能に軸受けされている。減速歯車装置は別個のケー
シング内に設けられているのではなく、やはり固定子と
回転子とを有する扁平なケーシング内に配置されてい
る。これによつて、わずかな軸方向寸法を有するスペー
スの非常に節約された角度信号発信装置が得られる。

本発明の実施態様は特許請求の範囲従属項に記載されて
いる。

図面の簡単な説明本発明の１実施例は所属の図面に関連して詳しく説明さ
れている。

第１図は前記形式の角度信号発信装置の破断した断面
図、第２図は角度信号発信装置の概略的な平面図、第３図は所属の回路図である。

本発明の有利な実施例角度信号発信装置は扁平なケーシング１０を有してい
る。この扁平なケーシング１０内には固定子１２０が配
置されている。さらにこのケーシング１０内には回転子
１４が固定子１２に対して相対的に回転可能に軸受けさ
れている。回転子１４は、所定の角度範囲にわたつて回
転角に応じた出発信号を生ぜしめるために固定子１２と
協働する。入力軸１６は減速歯車装置１８を介して回転
子１４に連結されている。

入力軸１６は前記扁平なケーシング１０内に軸受けされ
ている。回転子１４は入力軸１６に回転可能に軸受けさ
れている。減速歯車装置１８は扁平なケーシング１０内
で回転子１４と入力軸１６との間に形成された環状スペ
ース２０内に配置されている。減速歯車装置１８は、入
力軸１６で外歯２２を有していて、この入力軸１６に対
して同軸的にこの入力軸１６から間隔を保つて回転子１
４で内歯２４を有しており、またケーシング１０内で回
転可能に軸受けされた歯車機構２６を有している。この
歯車機構２６は一方では入力軸１６の外歯２２にかみ合
つていて、他方では回転子１４の内歯２４にかみ合つて
いる。

歯車機構２６は回転運動を遊びなく伝達するために、第
１及び第２の同一の歯車２８若しくは３０を有してい
る。これら第１及び第２の歯車２８，３０はケーシング
固定された軸３２に回転可能に軸受けされている。第１
及び第２の歯車２６若しくは３０は弾性的な部材によつ
て（第１図）、非作業位置で歯の角度が互いにややずら
されるように互いに接続されている。こうして歯車は、
弾性的な部材の負荷を受けて、それぞれ第１の歯車２８
の歯面が外歯２２の歯にばね弾性的に当接し、これとは
反対側の、第２の歯車３０の対応する歯面が外歯２２の
隣接する歯にばね弾性的に当接するように、入力側１６
の外歯２２に係合せしめられる。このような形式で、入
力軸１６の回転運動が第１及び第２の歯車２８，３０に
遊びなく伝達される。歯車機構２６はさらに、同様にケ
ーシング固定された軸３２に回転可能に軸受けされた第
３の歯車３４を有している。第３の歯車３４は入力軸１
６の外歯２２から離れている。つまり外歯２２にかみ合
つていない。この第３の歯車３４は、非作業位置でこれ
らの歯の角度が互いにややずらされるように、弾性的な
部材３６によつて隣接する第２の歯車３０に接続されて
いる。第２及び第３の歯車３０若しくは３４は回転子１
４の内歯２４にかみ合つており、弾性的な部材３６の応
力によつて前述の形式でやはり遊びのない状態が得られ
る。

回転子１４はボス３８を有しており、このボス３８は入
力軸１６の外歯２２に隣んで２つのころがり軸受４０，
４２によつて入力軸１６に回転可能に軸受けされてい
る。ボス３８には環状円板形の中央部４４が続いてい
る。環状円板形の中央部は、ボス３８の、外歯２２に隣
接する端部、つまり第１図でボス３８の下端部に固定さ
れている。中央部４４にはその外周に沿つて、ボス３８
とは反対側に円筒形の基本形状を有する外周部４６が続
いている。内歯２４はこの外周部４６の内側に設けられ
ている。歯車機構２６は、外周部４６と中央部４４と入
力軸１６とによつて形成された環状室２０内に突入して
いる。

入力軸１６は、ケーシング１０の蓋部分５２若しくは５
４内に設けられたころがり軸受４８，５０に軸受けされ
ている。蓋部分５２はつば５６を有しており、このつば
５６で軸受４８が支えられている。蓋部分５４は外縁部
に沿つてつば５８を有しており、このつば５８で固定子
１２が保持されている。蓋部分５４には軸３２も固定さ
れている。回転子１４のボス３８と入力軸１６の外歯２
２とはころがり軸受４８と５０との間で入力軸１６に配
置されている。回転子１４の中央部４４とケーシング１
０の蓋部分５２との間でボス３８を取り囲んで別の環状
スペース６０が形成されている。角度信号を発する回路
装置の、信号を処理する電子構成素子は、この環状スペ
ース６０内の環状のプリント配線板６２に配置されてい
る。ケーシング１０はミユーメタルより成る磁気シール
ド６４を備えている。

このような形式で、扁平なケーシング１０内には減速歯
車装置１８が設けられているだけではなく、ケーシング
１０は、信号を処理する回路の構造部をも有している。

図示の実施例では、固定子１２は、中間タツプ６７とコ
イル端部６７ａ，６７ｂと少なくとも部分的に強磁性の
コア６８とを備えた、円弧状に巻かれたコイル６６を有
している。回転子１４は少なくとも部分的に強磁性のア
ーマチユアを有しており、このアーマチユアは、漂遊磁
界にだけ影響を与える形式でコイル６６の内部を取り囲
んでいる。プリント配線板６２に取りつけられた構造素
子を有する回路装置が設けられている。コア６８は、非
磁性材料、例えばアルミニウムより成る、ほぼ方形横断
面を有するリング７０によつて形成されている。このリ
ング７０内の内側には、強磁性材料より成るアーマチユ
アとしての条片７２が挿入されている。回転子１４は、
コイル６６の内部で密接して回転可能な外周部４６を有
している。この外周部４６の、コイル６６側の外周面で
外周部の一部に、強磁性材料より成る条片７４が挿入さ
れている。回転子１４は３６０゜以上にわたつて回転可
能にケーシング１０内に配置されている。角度信号発信
装置の損傷又は調節不良の原因となるストツパは設けら
れていない。

所属の回路は第３図に示されていて、ドイツ連邦共和国
特許公開第３２１２１４９号明細書に開示された回路に
相当する。

端子７８で給電直流電圧によつて給電される発振器７６
は、変圧器８０で交流電圧を供給する。この交流電圧は
コイル６６の２つの半部を貫流する電流を生ぜしめる。
この電流は２つの半部のインダクタンス及びひいてはア
ーマチユアの位置に応じている。電流はダイオード８２
若しくは８４によつて整流されて、コンデンサ８６若し
くは８８を充電する。コンデンサ８６，８８にはそれぞ
れ１つのオーム抵抗器９０若しくは９２に並列接続され
ている。コンデンサ８６，８８は電圧が互いに逆方向に
加わるように接続されている。コイル６６の２つの半部
におけるインダクタンスが同じであれば、コンデンサ８
６，８８は一様に充電されその結果生じる直流電圧は零
である。一様でない場合はコンデンサ電圧も一様でな
い。角度変向の方向に応じて正又は負の符号の、結果と
して生じる直流電圧があらわれる。この直流電圧はコン
デンサ９４によつて平滑にされる。

直流電圧は抵抗器９６を介して演算増幅器１００の一方
の入力９８に接続される。演算増幅器１００の他方の入
力１０２は抵抗器１０４を介してポテンシオメータ１０
６で使用される電圧が存在する。ポテンシオメータ１０
６のための給電電圧は、発振器７６によつて給電された
変圧器１０８と整流器ブリツジ１１０とを介して得られ
る。整流された交流電圧はコンデンサ１１２によつて平
滑される。得られた直流電圧は、抵抗器１１４及びツエ
ナダイオード１１６を有する安定器回路によつて安定化
される。

安定化された電圧には、抵抗器１１８とポテンシオメー
タ１２０と抵抗器１２２とから成る連鎖回路が接続され
ている。ポテンシオメータ１２０のスリツプリングはコ
ンデンサ９４の一方側に接続されている。このようにし
て、演算増幅器に接続された電圧のための基準点が得ら
れる。連鎖回路１１８，１２０，１２２に対して平行
に、３つの抵抗器１２４，１２６，１２８から成る連鎖
回路が位置している。ポテンシオメータ１０６は中央の
抵抗器１２６に位置している。演算増幅器１００の入力
にスリツプリングの接続されているポテンシオメータ１
３０は、負帰還及びひいては増幅率の調整を許容する。
出力電圧は端子１３２と１３４との間で使用される。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】角度信号発信装置であって、 (イ) 偏平なケーシング（１０）と、 (ロ) この偏平なケーシング（１０）内に配置された固
定子（１２）と、 (ハ) 前記ケーシング（１０）内で固定子（１２）に対
して相対的に回転可能に軸受けされていて、所定の角度
範囲にわたって回転角に応じた出発信号を発信するため
に前記固定子（１２）と協働する回転子（１４）と、 (ニ) 入力軸（１６）と、 (ホ) 該入力軸（１６）を回転子（１４）に連結する減
速歯車装置（１８）と、を有している形式のものにおいて、 (ヘ) 前記入力軸（１６）が前記偏平なケーシング（１
０）内で軸受けされており、 (ト) 前記回転子（１４）が前記入力軸（１６）に回転
可能に軸受けされており、該回転子（１４）が、入力軸
（１６）の外歯（２２）の隣で２つのころがり軸受（４
０，４２）によって回転可能に入力軸（１６）に軸受け
されたボス（３８）と、前記外歯（２２）に隣接し、前
記ボス（３８）の端部に連続する環状円板形の中央部
（４４）とを有しており、さらに前記回転子（１４）
が、前記中央部（４４）の外周に沿ってこの中央部（４
４）の、ボス（３８）とは反対側に連続していて内歯
（２４）を備えた円筒形の基本形状の外周部（４６）を
有しており、 (チ) 前記減速歯車装置（１８）が前記偏平なケーシン
グ（１０）内で、回転子（１４）と入力軸（１６）との
間に形成された環状スペース（２０）内に配置されてお
り、 (リ) 前記減速歯車装置（１８）が、入力軸（１６）で
外歯（２２）を有し、また入力軸（１６）に対して同軸
的にこの入力軸（１６）から間隔を保って回転子（１
４）で内歯（２４）を有しており、 (ヌ) 一方では入力軸（２２）にかみ合い、他方では回
転子（１４）の内歯（２４）にかみ合う、ケーシング
（１０）に回転可能に軸受けされた歯車機構（２６）が
設けられており、該歯車機構（２６）が、外周部（４
６）と中央部（４４）と入力軸（１６）とによって制限
された環状スペース（２０）内に突入している、ことを特徴とする、角度信号発信装置。
【請求項２】ケーシング（１０）が、ミューメタルより
成る磁気シールド（６４）を備えていることを特徴とす
る、請求の範囲第１項記載の角度信号発信装置。
【請求項３】(イ) 前記歯車機構（２６）が回転運動を
遊びなしで伝達するために、第１及び第２の同一形状の
歯車（２８，３０）を有しており、これらの歯車（２
８，３０）が、ケーシング固定された軸（３２）に回転
可能に軸受けされていて、非作業位置でその歯の角度が
互いにややずらされるように弾性的な部材によって互い
に接続されており、 (ロ) 第１及び第２の歯車（２８，３０）が入力軸（１
６）の外歯（２２）にかみ合っており、 (ハ) 歯車機構（２６）がさらに第３の歯車（３４）を
有しており、該第３の歯車（３４）が、ケーシング固定
された軸（３２）に同様に回転可能に軸受けされてい
て、入力軸（１６）の外歯（２２）にかみ合っておら
ず、この第３の歯車（３４）の歯の角度が互いにややず
らされるように、弾性的な部材（３６）によって隣接す
る第２の歯車（３０）に接続されており、 (ニ) 前記第２及び第３の歯車（３０，３４）が回転子
（１４）の内歯（２４）にかみ合っている、ことを特徴とする、請求の範囲第１項記載の角度信号発
信装置。
【請求項４】(イ) 固定子（１２）が、中間タップと少
なくとも部分的に強磁性のコア（６８）とを備えた、円
弧状に巻かれたコイル（６６）を有しており、 (ロ) 回転子（１４）が、漂遊磁界にだけ影響を与える
形式でコイル（６６）を外側から取り囲む少なくとも部
分的に強磁性のアーチ状のアーマチュアを有しており、 (ハ) 角度信号を形成するために、中間タップの両側に
おけるインダクタンス変化に応答する回路装置が設けら
れていることを特徴とする、請求の範囲第１項記載の角度信号発
信装置。
【請求項５】入力軸（１６）が、ケーシング（１０）の
蓋部分（５２，５４）に設けられたころがり軸受（４
８，５０）に軸受けされており、回転子（１４）のボス
（３８）と入力軸（１６）の外歯（２２）とが前記ころ
がり軸受（４８，５０）間で入力軸（１６）に配置され
ていることを特徴とする、請求の範囲第１項記載の角度
信号発信装置。
【請求項６】信号を処理する電子構成素子が、回転子
（１４）の中央部（４４）とケーシング（１０）の蓋部
分（５２）との間でボス（３８）をめぐって形成された
環状スペース（６０）内に配置されていることを特徴と
する、請求の範囲第５項記載の角度信号発信装置。
【請求項７】(イ) コア（６８）が、ほぼ方形の横断面
形状を有する非磁性材料より成るリング（７０）によっ
て形成されており、該リング（７０）の内側に、強磁性
材料より成る条片（７２）が差し込まれており、 (ロ) 回転子（１４）が、コイル（６６）内で密接して
回転運動する外周部（４６）を有しており、該外周部
（４６）の、コイル（６８）側に向けられた外周部で外
周の一部にわたって、強磁性材料より成る条片（７４）
が差し込まれている、ことを特徴とする、請求の範囲第４項記載の角度信号発
信装置。
【請求項８】回転子（１４）がケーシング（１０）内で
３６０゜以上回転可能に配置されていることを特徴とす
る、請求の範囲第７項記載の角度信号発信装置。