JP2010014517A - ロータリエンコーダの連結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータリエンコーダ２２と、連結対象としての外部装置の軸との間に十分なアラインメントを簡単に実現する。
【解決手段】円筒状のケーシング１０と、ベアリング２３、２３を介してケーシング１０に内装する回転軸２１と、ケーシング１０を固定する保持手段３０とを設け、回転軸２１の回転を検出するロータリエンコーダ２２をケーシング１０に組み付ける。
【選択図】図１

Description

この発明は、たとえばギヤ機構の角度伝達誤差測定装置などの外部装置の軸にロータリエンコーダを連結する場合に特に好適なロータリエンコーダの連結構造に関する。

ギヤ機構の入力軸、出力軸にそれぞれロータリエンコーダを連結し、入力軸、出力軸間の角度伝達誤差を連続的に測定して評価する測定装置が出願人によって開発され、実用化されている（特許文献１、図５）。

このものは、供試のギヤ機構１の入力軸１ａ、出力軸１ｂにそれぞれカップリング２ａ、２ｂを介してロータリエンコーダ３ａ、３ｂを連結し、ロータリエンコーダ３ａ、３ｂの出力信号Ｓ1 、Ｓ2 をコンピュータによる解析装置５に入力して解析することにより、ギヤ機構１の正回転時、逆回転時における角度伝達誤差の瞬時値、平均値、ピーク値などの統計値の他、ギヤ機構１のバックラッシ、角速度変動率などを算出してギヤ機構１の性能を評価することができる。なお、図５において、入力軸１ａは、ベルト４ａ、プーリ４ｂ、４ｃを介して駆動用のモータ４に連結されている。そこで、入力軸１ａ側のロータリエンコーダ３ａは、モータ４、ベルト４ａ、プーリ４ｂ、４ｃ、カップリング２ａとともに一体のユニット６ａとし、出力軸１ｂ側のロータリエンコーダ３ｂは、カップリング２ｂとともに一体のユニット６ｂとして、それぞれ供試のギヤ機構１と組み合わせて使用するものとする。
特開２００５−２４９６２８号公報

かかる従来技術によるときは、供試のギヤ機構の入力軸、出力軸には、それぞれロータリエンコーダを含むユニットを連結する必要があるが、このとき、ロータリエンコーダと入力軸、出力軸とのアラインメントを正しくして高い測定精度を実現するために、各ユニットの設置作業が必ずしも簡便ではないという問題があった。また、ロータリエンコーダと入力軸、出力軸との間に介装するカップリングにばね要素を導入してアラインメントの不整合を吸収しようとすると、ばね定数の影響により振動が発生し、過大な測定誤差を生じることがある。ただし、ここでいうアラインメントとは、２軸間の同心性、平行度の双方を含んでいうものとする。

そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、円筒状のケーシングと、ケーシングの軸心上に内装する回転軸とを組み合わせることによって、ロータリエンコーダと、連結対象としての外部装置の軸との間に十分なアラインメントを簡単に実現することができるロータリエンコーダの連結構造を提供することにある。

かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、円筒状のケーシングと、ベアリングを介してケーシングの軸心上に内装する回転軸と、ケーシングを固定する保持手段とを備えてなり、ケーシングには、回転軸をロックするセットねじを設け、ケーシングの外周には、軸心と平行な第１の計測面と、軸心に直角の第２の計測面とをそれぞれ周方向に連続させて形成し、ケーシングには、回転軸の回転を検出するロータリエンコーダを組み付けることをその要旨とする。

なお、保持手段は、ケーシングの外周に嵌合させるリングと、リングの径方向に立設し、ケーシングを半径方向に移動調節する複数の調節ねじとを備えることができる。

また、回転軸は、いんろう形のカップリングを介してロータリエンコーダの連結対象としての外部装置の軸に連結し、カップリングには、外部装置の軸と回転軸との平行度を調節する複数の調節ねじを立設してもよい。

かかる発明の構成によるときは、円筒状のケーシングの軸心上に内装する回転軸の回転は、ケーシングに組み付けるロータリエンコーダによって検出することができ、回転軸の一端は、ケーシングから突出させ、連結対象としての外部装置の軸に直接的または間接的に連結することができる。そこで、ケーシングに設けるセットねじを介して回転軸をケーシングにロックし、保持手段によるケーシングの固定を解放した上、外部装置の軸を介して回転軸とケーシングとを一体的に回転させながら、ケーシングの外周の第１、第２の計測面の振れをそれぞれダイヤルゲージで計測することにより、外部装置の軸に対するケーシングの軸心の偏心量と偏角、すなわち両者間の同心性、平行度をチェックすることができる。第１の計測面は、ケーシングの軸心と平行に形成され、第２の計測面は、ケーシングの軸心に直角に形成されているからである。

したがって、たとえば保持手段を介してケーシングの固定位置を半径方向に移動調節して第１、第２の計測面の振れをそれぞれ最少にセットすれば、外部装置の軸と、ロータリエンコーダとのアラインメントを容易に正しく設定することができる。ただし、ケーシングと、回転軸、ロータリエンコーダとの各軸心は、それぞれ互いに正しいアラインメントにあらかじめ設定されているものとする。なお、ダイヤルゲージによって計測される第１、第２の計測面の振れ幅ａ、ｂとすると、計測位置における同心性の狂いはａ／２であり、平行度の狂いはｂである。

保持手段は、ケーシングの外周に隙間嵌めで嵌合させる調節ねじ付きのリングとすることにより、ケーシングを半径方向に移動調節して固定することができる。なお、リングは、たとえば固定用の脚を介して定盤上に固定し、ケーシングを水平に保持するものとする。また、調節ねじは、たとえば３本以上をリングの周方向に等間隔に配置することが好ましい。

回転軸を外部装置の軸に連結するいんろう形のカップリングに複数の調節ねじを立設することにより、調節ねじを介して外部装置の軸とロータリエンコーダとのアラインメントを正しく設定することができる。いんろう形のカップリングは、外部装置の軸と回転軸との同心性を保証するから、複数の調節ねじは、外部装置の軸と回転軸、ケーシングの各軸心の平行度を調節できればよく、カップリングの偏心位置に対して軸方向に立設すればよい。また、この場合の保持手段は、単にケーシングの回転止めとして利用すればよい。

以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。

ロータリエンコーダの連結構造は、円筒状のケーシング１０と、ケーシング１０に内装する回転軸２１と、ケーシング１０を固定する保持手段３０とを備えてなる（図１、図２）。なお、ケーシング１０の一端には、回転軸２１の一端に連結するロータリエンコーダ２２が組み付けられている。

ケーシング１０は、前後の小径部１１、大径部１２を有し、小径部１１の中間部外周には、外フランジ１１ａが形成されている。また、小径部１１には、アンギュラコンタクトのベアリング２３、２３を介し、回転軸２１がケーシング１０の軸心Ｃ上に内装されている。回転軸２１は、ケーシング１０の前端に突出する最大径部から後方に向けて順に小径となる段付き軸であって、回転軸２１の前端面には、軸心Ｃ上の大径穴２１ａと、大径穴２１ａのまわりのねじ穴２１ｂ、２１ｂ…とが形成されている。

ケーシング１０の前端には、回転軸２１の最大径部を前後に貫通させるシール兼用の蓋板２５ａがねじ止めされている。一方、小径部１１内のベアリング２３、２３の外輪側は、蓋板２５ａと、小径部１１の後部内周の段との間において、中間のスペーサリング２３ａを介して位置決めされている。また、ベアリング２３、２３の内輪側は、小径部１１の後部において回転軸２１に後方からねじ込むナット２４と、小径部１１の前部において回転軸２１に形成する段との間において、中間のスペーサリング２３ｂを介して位置決めされている。小径部１１の後端には、回転軸２１の中間部を前後に貫通させる別のシール兼用の蓋板２５ｂがねじ止めされている。

回転軸２１の後端部は、蓋板２５ｂを貫通し、大径部１２内の軸心Ｃ上に後向きに突出している。一方、大径部１２内には、ケーシング１０の後端に装着するロータリエンコーダ２２の軸が軸心Ｃ上に前向きに突出しており、回転軸２１は、カップリング２６を介してロータリエンコーダ２２の軸に連結されている。なお、大径部１２には、蓋板２５ｂ、カップリング２６などの着脱作業などのために、大きな開口部１２ａ、１２ａが軸心Ｃを挟んで対称形に設けられている。ただし、図１には、紙面の奥側の開口部１２ａのみが図示されている。また、ロータリエンコーダ２２には、保護用のカバー２２ａが掛けられている。

小径部１１の外周には、軸心Ｃと平行な第１の計測面２７ａが外フランジ１１ａの前方に形成され、軸心Ｃに直角の第２の計測面２７ｂが外フランジ１１ａの前面に形成されている。第１、第２の計測面２７ａ、２７ｂは、それぞれ十分な平滑度に仕上げられており、それぞれケーシング１０の周方向に連続させて形成されている。

小径部１１の後端部には、回転軸２１上のナット２４に向けてセットねじ２８、２８が径方向に立設されている。セットねじ２８、２８は、それを締め込むことにより、ナット２４を介して回転軸２１をケーシング１０に対して回転不能にロックすることができ、それを緩めることにより、回転軸２１を回転自在に解放することができる。

保持手段３０は、リング３１と、リング３１の径方向に立設する複数の調節ねじ３２、３２…とを備えて構成されている。リング３１は、ケーシング１０の大径部１２の外周に対して適当な隙間を介して隙間嵌めで嵌合させることができる。また、調節ねじ３２、３２…は、リング３１の周方向に等間隔に配置され、リング３１を外側から内側に貫通している。そこで、保持手段３０は、調節ねじ３２、３２…を締め込むことにより、ケーシング１０を半径方向に移動調節可能に固定することができる。なお、リング３１は、先端に雄ねじ部３３ａを有する支持脚３３を介して定盤Ｆ上に支持されており、ケーシング１０を水平に保持することができる。

ケーシング１０から突出する回転軸２１の前端には、連結対象としての外部装置の軸を連結する（図３）。ただし、図３において、外部装置の軸として、図５のギヤ機構１の入力軸１ａが例示されている。入力軸１ａには、楔形の締結金具１ａ1 を介してプーリ４ｃが固定されており、プーリ４ｃ、回転軸２１は、いんろう形のカップリング２ａを介して連結されている。すなわち、入力軸１ａ、回転軸２１は、プーリ４ｃ、カップリング２ａを介し、ばね要素を介することなく間接的に連結されている。

図３において、ケーシング１０上のセットねじ２８、２８を締め付けると、回転軸２１をケーシング１０と一体にロックすることができる。そこで、リング３１上の調節ねじ３２、３２…を緩め、ケーシング１０の外周の第１、第２の計測面２７ａ、２７ｂに対してそれぞれダイヤルゲージＤa 、Ｄb をセットして入力軸１ａ、プーリ４ｃを回転させると、ダイヤルゲージＤa 、Ｄb の振れは、それぞれ入力軸１ａに対するケーシング１０の軸心Ｃの同心性、平行度を示す。したがって、ダイヤルゲージＤa 、Ｄb の振れ幅がそれぞれ最少となるように調節ねじ３２、３２…を調節してケーシング１０を固定することにより、入力軸１ａとロータリエンコーダ２２の軸との正しいアラインメントを簡単に実現することができる。よって、セットねじ２８、２８を緩めて回転軸２１を回転自在に解放し、プーリ４ｃを介して入力軸１ａを回転駆動してロータリエンコーダ２２を作動させ、回転軸２１、入力軸１ａの回転を検出することができる。

他の実施の形態

入力軸１ａとロータリエンコーダ２２の軸とのアラインメントは、プーリ４ｃと回転軸２１とを連結するいんろう形のカップリング２ａに立設する調節ねじ２ａ2 、２ａ2 …を介して正しく設定してもよい（図４）。ただし、図４（Ａ）は、図３のＹ−Ｙ線矢視相当図であり、同図（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ同図（Ａ）のＺ1 −Ｚ1 線、Ｚ2 −Ｚ2 線矢視相当拡大断面図である。

カップリング２ａは、ボルト孔２ａ1aを介してプーリ４ｃ側のねじ穴２ａ1bにねじ込むボルト２ａ1 、２ａ1 …を介してプーリ４ｃに連結されており、調節ねじ２ａ2 、２ａ2 …は、それぞれカップリング２ａに形成するねじ孔２ａ2aにねじ込むことにより、先端をプーリ４ｃに突き当てることができる。そこで、いんろう形のカップリング２ａは、ボルト２ａ1 、２ａ1 …を介してプーリ４ｃと同軸に連結されており、調節ねじ２ａ2 、２ａ2 …を調節することにより、プーリ４ｃに対する傾きを調節し、入力軸１ａと回転軸２１との平行度を調節することができる。ただし、このときの保持手段３０は、単にケーシング１０の回り止めとして機能すればよく、ケーシング１０を定盤Ｆ上に水平に支持することができる限り、どのような形式、形状であっても構わない。

以上の説明において、図３の入力軸１ａ、プーリ４ｃ、カップリング２ａは、ギヤ機構１の出力軸１ｂ、カップリング２ｂに代えてもよい。すなわち、この発明は、ギヤ機構１の入力軸１ａ、出力軸１ｂの双方に適用可能である。

なお、回転軸２１は、ギヤ機構１の入力軸１ａ、出力軸１ｂに限らず、他の任意の外部装置の軸に連結し、ロータリエンコーダ２２を介して外部装置の軸の回転を高精度に検出することができる。また、このときの連結態様は、図３のような間接的な形態に代えて、直接的な形態であってもよい。なお、ケーシング１０内の回転軸２１とロータリエンコーダ２２の軸との連結形態も、カップリング２６の形式を任意に選択し、カップリング２６を省略してもよい。また、ロータリエンコーダ２２は、回転軸２１の後部に直接マウントする中空軸形エンコーダとしてもよい。すなわち、ロータリエンコーダ２２は、回転軸２１の回転を検出することができればよく、任意の形態によりケーシング１０に組み付けることができる。

全体構成縦断面図 図１のＸ矢視相当図 使用状態説明図 他の実施の形態を示す要部構成説明図 従来技術を示すブロック系統図

符号の説明

Ｃ…軸心
２ａ…カップリング
２ａ2 …調節ねじ
１０…ケーシング
２１…回転軸
２２…ロータリエンコーダ
２７ａ…第１の計測面
２７ｂ…第２の計測面
２８…セットねじ
３０…保持手段
３１…リング
３２…調節ねじ

特許出願人 株式会社 シンヱーテック
代理人 弁理士 松 田 忠 秋

Claims (3)

1. 円筒状のケーシングと、ベアリングを介して前記ケーシングの軸心上に内装する回転軸と、前記ケーシングを固定する保持手段とを備えてなり、前記ケーシングには、前記回転軸をロックするセットねじを設け、前記ケーシングの外周には、軸心と平行な第１の計測面と、軸心に直角の第２の計測面とをそれぞれ周方向に連続させて形成し、前記ケーシングには、前記回転軸の回転を検出するロータリエンコーダを組み付けることを特徴とするロータリエンコーダの連結構造。
2. 前記保持手段は、前記ケーシングの外周に嵌合させるリングと、該リングに立設し、前記ケーシングを半径方向に移動調節する複数の調節ねじとを備えることを特徴とする請求項１記載のロータリエンコーダの連結構造。
3. 前記回転軸は、いんろう形のカップリングを介して前記ロータリエンコーダの連結対象としての外部装置の軸に連結し、前記カップリングには、外部装置の軸と前記回転軸との平行度を調節する複数の調節ねじを立設することを特徴とする請求項１記載のロータリエンコーダの連結構造。

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