TWI422750B - Install the application element on the shaft - Google Patents

Description

安裝應用元件於轉軸的裝置

本發明係關於具有定子及轉子之旋轉機器如馬達等，當以感測器感測標誌訊號得到其角度及角速度資訊之角度編碼器等場合時，協助結合應用元件如感測標誌元件等與轉軸之裝置者而言。

如馬達，電動機等旋轉機器，為機械上最常用之動力源，隨著機械加工精度之提高，對於轉動機器之角度定位、角速度定速之要求也相對提高。而以角度編碼器感測角度，並據以計算角速度為目前最廣用且成本便宜之量測方案，角度編碼器量測角度之感測標誌方法為光學式及磁學式兩種。而為達到良好感測之目的，不論光學式的光盤與光學感測器或是磁學式的磁石與磁學感測器，將上述感測標誌元件安裝於動力旋轉機器轉軸上的基本要求為，必須對心、及指定間距。

習知安裝感測標誌於轉軸上之裝置，如第1a、1b圖之光學式感測器標誌固定裝置總成100，及第2圖所示之磁學式感測器標誌固定裝置總成200，包括套筒104、204，該套筒安裝有光盤102或磁石202結合於上，並以套筒套住轉軸(圖未示)再以止付(SETUP)螺絲106、206鎖死旋轉軸。此種感測器安裝方式雖然可以達到不錯的軸向定位，但由於止付螺絲會將軸逼向一邊，而產生偏心的結果，在軸與套筒之公差配合需要很準確，因此多數套筒以金屬材質來製造，而製造方式則需車床加工，不論材質或加工方式成本均高。

為節省材料及加工成本，另一習知的磁性編碼器標誌固定裝置總成300，如第3圖所示，包括有一標誌元件如磁石302，與塑膠套筒304結合，套筒304具有一裂口306以增加彈性，一扣環溝槽308，以套筒304夾住轉軸並固定於轉軸(圖未示)上，再以C型金屬扣環310扣於扣環溝槽308輔助夾持。這種方法雖然可行，但由於內部轉軸(圖未示)以及外部C型扣環310都是剛性遠較塑膠套筒304高的金屬製品，因夾持產生之彈性變型完全由塑膠套筒壁的材料吸收，其應變大承受應力也大，所以加快扣環溝槽308處的潛變及老化的速度，裝置壽命因此受限，且因為套筒壁在組裝時應變應力大，組裝上也較困難。

因此，習知將角度感測標誌元件安裝固定於旋轉機器轉軸上的方法及裝置，有如上之缺點以待克服。

本發明以改善前述膠塑套筒管壁受內軸外扣限制產生的高應變及應力狀況，以提高套筒壽命，簡化套筒之安裝為目的，而且本發明可用於結合磁學式角度編碼器的磁石與軸心，也可用於結合光學式角度編碼器的光盤與軸心。

本發明之目的在於提供一種將應用元件固定結合於電動機器轉軸上的裝置，可將所需元件依本發明快速精準安裝於轉軸上，且達致同心及軸向定位之目的。

依照本發明，以一中空套筒，一端配合欲應用之元件，如光學式或磁學式之編碼器感測元件，另一端則具有複數平行裂口，且該中空套筒裂口端，設有外螺旋溝槽，及一螺旋彈簧，用以旋進中空套筒外螺旋溝槽，其後將該中空套筒套有該螺旋彈簧之一端套入動力機械轉軸外，該螺旋彈簧可束縛中空套筒並提供中空套筒外擴之彈性，同時維持中空套筒與轉軸之同心度及平行度。

因此，依照本發明之裝置，裝置簡單，可降低製造城本、組裝容易、且達到應用裝置元件與轉軸同心平行等要求的功效。

以下謹就本發明之裝置，使用於光學式及磁學式角度編碼器方位角標誌之實施例，為詳細說明。

請參照第4a、4b圖光學式編碼器感測標誌實施例，及第5a、5b圖磁學式編碼器感測標誌實施例的立體示意圖所示，光學式或磁學式感測器標誌固定裝置總成400、500具有：一中空套筒406、506，該中空套筒406、506之一端用以設置感測器標誌402、502，即欲應用之元件(如後所述)，另一端具有複數平行裂口408、508以提高中空套筒之撓性，並利套進轉軸，中空套筒裂口端，設有外螺旋溝槽410、510，及一螺旋彈簧412、512，用以旋進中空套筒406、506外螺旋溝槽410、510以束縛中空套筒。

再如第4a圖所示，光盤402，其上有光學刻度404以作為方位角之標誌，經由光學感測器讀取以判斷方位角，光盤402結合固定於中空套筒406之一端，如第4b圖所示；另，如第5a圖所示，磁石502塞入固定於中空套筒506之固定套內，磁石502徑向充有南北極磁性作為方位角之標誌，供磁學感測器讀取以判斷方位角。

當要組裝於動力機械之旋轉軸(圖未示)上時，只要將中空套筒406、506套上動力機械之轉軸，推入到定位即可。螺旋彈簧412、512的束縛力量將會使中空套筒與轉軸同心，同時固定相對位置。

由於強化束縛力的螺旋彈簧412、512係以旋轉推進方式進入螺旋溝槽外圍，其組合方式，參照第3圖，較習知技術以C型扣環310扣上扣環溝槽308更為方便迅速容易，因此依本發明，裝置之組裝、拆卸更為簡便。

另，螺旋彈簧412、510本身具有撓性，當中空套筒套上動力機械之轉軸而向外擴張時，螺旋彈簧亦可隨之擴張，依中空套筒壁本身材質之應變減少，應力也隨之減少。而習知以C型扣環310夾住中空套筒之方法，參照第3圖所示，由於C型扣環310的外部撓性有限，受束縛之中空套筒304只能小量擴張，當套進轉軸而使中空套筒304內部擴張時，所有應變都壓縮扣環溝槽308內壁產生極大之應變及應力。所以，依本發明，中空套筒內壁所承受之應變及應力較小。

依照本發明，螺旋彈簧412、512本身可繞中空套筒外圍多圈，束縛力之軸向分佈範圍較習知技術之C型扣環310更長，因此可提供更高的徑向扭力，以維持中空套筒軸與旋轉軸的平行度。

由於螺旋彈簧412、512繞中空套筒外圍多圈，其束縛力的徑向分佈超過360度多倍，相較於習知技術之C型扣環310小於360度，且由於螺旋彈簧具較高的撓性，使中空套筒外壁與彈簧貼合性較C型扣環更佳。因此依照本發明的徑向束縛力角度分佈上更加均勻，因此可提供對於中空套筒與動力機械旋轉軸之同心度更佳的控制。

最後，由於螺旋彈簧412、512在軸向長度、徑向角度均較C型扣環310更大，所以其受束縛力之面積也較C型扣環大，因此在塑膠應力應變的限制下可提供的束縛力更大，所以本發明可提供較大的束縛力。

總之，依照本發明，裝置簡單，易於組裝拆卸，中空套筒內壁承受之應變及應力較小，可維持套筒軸與旋轉軸相互平行，更加的套筒與旋轉軸同心度，以及較大的束縛力等優點。

以上，係就本發明應用於光學式及磁學式角度編碼器方位角標誌之實施例為說明，但本發明並未受限於上述說明，而是可允許種種修正及變化，然而本發明將以所附錄之申請專利範圍的對等意義及範疇來加以涵蓋。

100、400．．．光學式感測器標誌固定裝置總成

200、300、500．．．磁學式感測器標誌固定裝置總成

104、204、304．．．套筒

102、402．．．光盤

202、302、502．．．磁石

106、206．．．止付螺絲

306．．．裂口

308．．．扣環溝槽

310．．．C型金屬扣環

404．．．光學刻度

406、506．．．中空套筒

408、508．．．平行裂口

410、510．．．外螺旋溝槽

412、512．．．螺旋彈簧

第1a圖係習知以止付螺絲固定套筒裝置總成的俯視立體示意圖；

第1b圖係習知以止付螺絲固定套筒裝置總成的仰視立體示意圖；

第2圖係習知以止付螺絲固定套筒裝置總成的立體示意圖；

第3圖係習知以塑膠套筒固定裝置總成的立體示意圖；

第4a圖係根據本發明之光學式編碼器感測標誌實施例，裝置總成的俯視立體示意圖；

第4b圖係根據本發明之光學式編碼器感測標誌實施例，裝置總成的仰視立體示意圖；

第5a圖係根據本發明之磁學式編碼器感測標誌實施例，裝置總成的俯視立體示意圖；

第5b圖係根據本發明之磁學式編碼器感測標誌實施例，裝置總成的仰視立體示意圖；

500．．．磁學式感測器標誌固定裝置總成

502．．．磁石

506．．．中空套筒

508．．．平行裂口

510．．．外螺旋溝槽

512．．．螺旋彈簧

Claims (5)

1. 一種安裝應用元件於轉軸的裝置，具有一應用元件，一轉軸，一中空套筒，及一螺旋彈簧，其特徵在於：該中空套筒之一端安設該應用元件，該中空套筒之另一端具有複數平行裂口，該中空套筒的該些平行裂口之該另一端設有一外螺旋溝槽；該螺旋彈簧用以旋進該中空套筒的該外螺旋溝槽，以束縛該中空套筒；及將該中空套筒套有該螺旋彈簧之一端套入該轉軸，其中該螺旋彈簧係以複數圈型態沿著該中空套筒的一軸向束縛該中空套筒。
2. 如申請專利範圍第1項所述之安裝應用元件於轉軸的裝置，其中該中空套筒可為塑膠射出成形者，或金屬製成者。
3. 如申請專利範圍第1項所述之安裝應用元件於轉軸的裝置，其中該螺旋彈簧，以具有高度撓性之彈簧鋼製成者。
4. 如申請專利範圍第1項所述之安裝應用元件於轉軸的裝置，其中該應用元件為光學式角度編碼器方位角標誌元件。
5. 如申請專利範圍第1項所述之安裝應用元件於轉軸的裝置，其中該應用元件為磁學式角度編碼器方位角標誌元件。