KR930000483B1

KR930000483B1 - 회전식 부호기

Info

Publication number: KR930000483B1
Application number: KR1019890009358A
Authority: KR
Inventors: 노리오 오꾸다니
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤; 다니이 아끼오
Priority date: 1988-07-04
Filing date: 1989-07-01
Publication date: 1993-01-21
Anticipated expiration: 2009-07-01
Also published as: JP2605362B2; JPH0216412A; KR900002569A

Abstract

내용 없음.

Description

회전식 부호기

제1도 및 제2도는 본 발명의 일실시예를 표시하며, 제1도는 종단 정면도.

제2도는 결합수단을 표시하며, 동도(a)는 부분단면측면도, 동도(b)는 저면도.

제3도는 결합수단의 다른 예를 표시하며, 동도(a)는 측면도, 동도(b)는 저면도.

제4도 및 제5도는 각각 종래예의 종단 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 중공회전축 1a : 중공회전축의 내주면

2 : 피측정축 2a : 피측정축의 외주면

3 : 지지플랜지 4 : 코우드판

6 : 보울베어링 7 : 지지부재

8 : 검출기 10a, 10b : 측정면

11 : 고정수단 12a, 12b : 쐐기형상 슬리이브

13 : 체결볼트 14, 15 : 산모양 슬리이브

17 : 결합수단 18 : 고정부

19 : 걸어맞춤핀 20 : 걸어브래킷

21 : 누름걸림핀 24 : 피아노선

25 : 고정브래킷

본 발명은 회전식부호기(Rotary encoder)에 관한 것으로서, 특히 피측정축에 대한 장착의 용이화를 도모한 회전식부호기에 관한 것이다.

종래, 고분해능의 회전식부호기에 있어서는, 제4도에 도시한 바와 같이, 코우드판(41)을 고정한 중공축(42)을 피측정축(43)에 틈을 낸 상태로 끼워 맞추고, 축방향으로는 피측정축(43)에 형성한 맞닿는면(43a)에 중공축(42)의 일단부를 맞닿게 하여 위치결정하고, 피측정축(43)의 끝부분에 나사로 고정한 고정링(44)의 둘레방향 복수개소에 설치된 볼트(45)에 의해서 누름판(46)을 개재해서 중공축(42)의 타단부를 누름으로서 고정하고, 반경방향으로는 중공축(42)의 둘레방향 복수개소에 반경방향으로 관통시켜서 설치된 나사(47)의 선단을 피측정축(43)의 외주면에 맞닿게 하여 코우드판 (41)과 피측정축(43)의 축심이 일치하도록 상기 나사(47)로 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 또, 코우드판(41)이 회전위치를 검출하는 검출기(48)는 고정쪽으로 브래킷(4 9)을 개재해서 위치조정이 가능하게 장착되어 있다.

한편, 비교적 낮은 회전식부호기에 있어서는, 제5도에 도시한 바와 같이, 코우드판(51)을 고정한 중공회전축(52)을 베어링(53)을 개재해서 지지부재(54)에 의해서 자유롭게 회전하도록 지지하는 동시에, 지지부재(54)에 코우드판(51)의 회전위치를 검출하는 검출기(55)를 장착해서 유니트화 되어 있으며, 장착시에는, 피측정축(56)에 중공회전축(52)을 끼워맞춰서 피측정축(56)의 끝부분에 나합(螺合)된 고정너트(57)에 의해서 맞닿는 면(55a)과의 사이에서 체결(締結)고정하고 있다. 또, 지지부재(54)의 회전을 방지하기 위하여, 회전축심에 대해서 수직인 고리형상의 판스프링(58)의 외주부를 고정쪽에 볼트(59a)에 의해서 고정하고, 그 내주부를 지지부재(54)에 볼트(59 b)에 의해서 체결고정하고 있다.

그런데, 제4도에 도시한 바와 같은 장착의 구성에서는, 피측정축(43)에 직접 코우드판(41)을 장착하고 있기 때문에, 코우드판(41)을 피측정축(43)에 대해서 편심이 적은 상태로 장착할 수 있어서 누적피치오차가 작게되어, 고분해능의 회전식부호기에 대응할 수 있으나, 회전식부호기 자체의 조립과 그 장착을, 회전식부호기의 장착현장에서 동시에 행하지 않으면 안되어, 작업환경이 좋지 않은 장착작업시에 출력파형 조정등과 같은 회전식부호기의 조립조정이 필요하기 때문에, 대단히 시간이 걸린다고 하는 문제가 있다.

한편, 제5도에 도시한 바와 같은 장착의 구성에서는, 회전식부호기는 유니트화 되어 있기 때문에, 장착작업은 간단하나, 피측정축(56)과 중공회전축(52)의 결합틈에 의해서 코우드판(51)과 피측정축(56) 사이의 편심은 피할 수 없고, 누적피치오차가 커져서, 고분해능의 회전식부호기에는 대응할 수 없다고 하는 문제가 있다.

또, 지지부재(54)가, 외주부를 고정쪽에 고정된 고리형상의 판스프링(58)의 내주부에 고정되어 있기 때문에, 이 판스프링(58)의 강성에 의한 구속력이 크고, 지지부재(54)와 피측정축(56)의 편심에 의해서 회전시에 베어링(53)에 큰 부호 변동이 발생하여, 회전불균일을 발생시키는 원인이 된다고 하는 문제도 있다.

또한, 제5도에 있어서, 중공회전축(52)의 내경을 크게하면, 큰 직경의 베어링(5 3)이 필요하게 되어, 그만큼 코우드판(51)의 회전정밀도가 저하하고, 코우드판(51)과 검출기(55)와의 사이의 틈 변동이 커져서 검출에러를 발생할 염려가 있기 때문에, 피측정축(56)과 중공회전축(52)의 사이에 축심조정수단을 개재장치 하는 일은 생각되지 않았다.

본 발명은, 상기 종래의 문제점에 비추어, 장착작업이 간단하고 또한 누적피치오차가 작고 고분해능의 위치검출에 대응할 수 있는 회전식부호기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위하여, 회전위치를 나타내는 눈금을 회전방향으로 부착한 고리형상의 코우드판과, 코우드판을 지지플랜지로 동심으로 고정한 중공회전축과, 중공회전축을 베어링을 개재해서 회전이 자유롭게 지지하여 또한 코우드판의 회전위치를 검출하는 검출기가 장착되고 결합수단에 의해 고정부에 고정된 지지부재와, 중공회전축의 내주면과 회전위치를 측정하는 대상으로 되는 피측정축의 외주면과의 사이에 개재 장치되어서 중공회전축을 피측정축에 대하여 축심조정 가능하게 피측정축의 외주면에 고정하는 고정수단과, 중공회전축의 외주면에 코우드판과 동일축심 상태로 형성되고 중공회전축의 편심을 측정하기 위한 측정면을 구비한 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 레이저광원으로부터 코우드판에 레이저광을 조사하고, 코우드판에 규칙적으로 형성된 슬릿에 의해 생긴 프라운호퍼 회절상의 명암줄무늬를 슬릿을 개재해서 광검출소자에 조사하도록한 레이저방식의 검출기가 사용된다. 또, 측정면은 중공회전축의 양끝 돌출부에 형성되고, 고정수단은 나사기구에 의해서 서로 끌어당겨지는 1쌍의 쐐기형상 슬리이브와 산모양 슬리이브를 구비한 클램프수단으로 이루어진 것이 적당하다.

또, 지지부재를 중공회전축의 축심을 중심으로한 회전방향으로만 고정하고 기타방향으로는 부동(浮動)가능하게 고정쪽에 결합하는 결합수단이 사용된다. 이 결합수단으로서는, 기지부재로부터 반경방향으로 돌출설치된 걸어맞춤핀과, 이 걸어맞춤핀에 둘레방향으로 걸어맞추어지는 고정쪽의 걸림부재를 구비한 것이거나, 중공회전축의 축심을 중심으로 하는 원주에 대해서 접선방향으로 배치되고 또한 중간부가 지지부재에 고정된 가요선재와, 그 양단부를 고정쪽에 고정하는 고정브래킷을 구비한 것이 적당하다.

본 발명의 회전식부호기에 의하면, 코우드판과 검출기와 중공회전축과 베어링과 지지부재가 조합되어서 유니트화 되어 있으므로, 그대로 피측정축에 장착하는 것만으로 간단하게 부착할 수 있고, 또한 중공회전축을 축심조정 가능하게 피측정축에 고정하는 고정수단을 설치하고 있으므로, 측정면에서 축심위치의 측정을 행하면서 축심조정하므로서 편심을 작게하고, 누적피치오차를 작게할 수 있어, 고분해능의 것에도 대응할 수 있다.

또, 검출기를 레이저방식으로 하여 프라운호퍼 회절에 의한 폭이 좁은 비임상태의 명암줄무늬를 검출하도록 하면, 코우드판과 검출기의 사이의 틈을 크게 설정해도 검출에러를 발생할 염려가 없고, 고정수단을 설치하므로서 중공회전축 및 베어링의 직경이 커져서 베어링 정밀도가 저하하고, 코우드판의 면진동이 커져도 검출에러를 발생하는 일이 없다.

또, 측정면을 중공회전축의 양단부에 배설하면 축심의 검출정밀도가 높아진다.

또, 지지부재를 회전방향으로만 고정하고, 다른 방향으로는 부동(浮動)가능하게 하므로서, 회전에 따라서 베어링에 부하변동을 발생하는 일이 없고, 회전시스템에 악영향을 주지 않는다.

이하, 본 발명의 일실시예를 제1도 및 제2도에 의거하여 설명한다.

제1도에 있어서, (1)은, 피측정축(2)에 겉으로 끼워지는 중공회전축이며, 그 외주에 코우드판(4)의 지지플랜지(3)가 형성되어 있다. 이 지지플랜지(3)의 일면인 받침면에 코우드판(4)의 내주부가 맞닿아서 고착되어 있다. 중공회전축(1)은 1쌍의 보올베어링(5)을 개재해서 고리형상판으로 이루어진 지지부재(7)에 의해서 자유롭게 회전하도록 지지되어 있다. 지지부재(7)에는 코우드판(4)의 회전위치를 검출하는 검출기(8)가 배설되어 있다. 이 검출기(8)는, 레이저광원으로부터 코우드판(4)에 레이저광을 조사하여, 코우드판(4)에 규칙적으로 형성된 슬릿에 의해 생긴 프라운호퍼 회절상의 명암무늬를 슬릿을 개재해서 광검출소자에 조사하도록 구성되어 있다.

(9)는, 코우드판(4) 및 검출기(8)을 덮는 커버이며, 외주부가 지지부재(7)의 외주에 고정되어 있다. (6a)는, 베어링(6)의 고정너트이며, 중공회전축(1)의 외주에 나사맞춤되어 있다. 그리고, 중공회전축(1)의 커버(9) 및 고정너트(6a)로부터 축방향바깥쪽의 양단부의 외주면은, 코우드판(4)과 정확하게 동일축심상태로 형성된 측정면(10a ), (10b)으로 형성되어 있다.

(11)은 피측정축(2)의 외주면과 중공회전축(1)의 내주면의 사이에 개재해서 장치되고, 중공회전축을 축심조정 가능하게 피측정축에 고정하는 고정수단이며, 체결볼트(13)에 의해서 서로 끌어당겨지는 1쌍의 쐐기형상 슬리이브(12a), (12b)와, 이들 쐐기형상 슬리이브(12a), (12b)는 내주에 걸어맞추어져서 피측정축(2)의 외주면에 눌러접촉되는 산모양 슬리이브(14)와, 외주에 걸어맞추어져서 중공회전축(1)의 내주면에 눌러접촉되는 산모양 슬리이브(15)로 이루어지는 클램프수단으로 구성되어 있다. 외주의 산모양 슬리이브(15)는 축방향 중앙위치에서 2분할되고, 그 사이에 조정용 디스턴스피이스(16)가 개재장치되어 있다.

또, 지지부재(7)의 외주에는, 제2도(a), (b)에 도시한 바와 같이, 이 지지부재( 7)를 회전방향으로만 고정하고 다른 방향으로는 부동가능한 상태로 고정부(18)에 결합하는 결합수단(17)이 배설되어 있다. 이 결합수단(17)은, 지지부재(7)로부터 반경방향으로 돌출설치된 걸어맞춤핀(19)과, 이 걸어맞춤핀(19)에 둘레방향 한쪽으로부터 걸어맞추어지는 걸림브래킷(20)과, 다른쪽으로부터 걸어맞추어지는 누름걸림핀(21)으로 이루어지고, 걸림브래킷(20)은 고정부(18)에 장착되며, 누름걸림핀(21)은 걸림브래킷(20)에 출입이 가능하게 장착되어 있는 동시에 스프링(22)에 의해서 돌출부세 되어 있다.

다음에, 이상과 같은 구성의 회전식부호기를 피측정축(2)에 장착하는 수순을 설명한다. 중공회전축(1)을 피측정축(2)에 겉으로 끼우는 동시에, 체결(締結)볼트(13)를 느슨하게 한 상태의 고정수단(11)을 중공회전축(1)의 내주면과 피측정축(2)의 외주면의 사이에 개재장치하고, 또 지지부재(7)로부터 돌출하고 있는 걸어맞춤핀(19)을 걸림브래킷(20)과 누름걸림핀(21)의 사이에 눌러 들여 보내다.

다음에, 체결볼트(13)를 체결해서 피측정축(2)과 중공회전축(1)을 고정한후, 피측정축(2)을 회전시키면서 측정면(10a), (10b)에 다이얼게이지를 대고 중공회전축 (1)의 편심을 측정한다. 편심량과 편심방향이 판명되면, 체결볼트(13)를 약간 풀어서 중공회전축(1)의 축심조정을 행하고, 재차 체결볼트(13)를 체결하여 고정한다고 하는 조정작업을 반복하므로서 피측정축(2)과 중공회전축(1)의 측심을 일치시킨다. 이상으로 장착작업은 완료된다.

또한, 상기 중공회전축(1)의 축심조정은, 중공회전축(1)을 가볍게 두드리는등의 수단에 의해서 강제적으로 변위시키면, 그에 따라서 고정수단(11)의 쐐기형상 슬리이브(12a), (12b) 및 산모양 슬리이브(14), (15)의 상대위치가 변화되므로서 행하여 진다.

다음에, 회전식부호기로서의 동작을 설명한다. 피측정축(2)이 회전하면, 코우드판(4)이 중공회전축(1)과 함께 회전하고, 그 회전상태가 검출기(8)에 의해서 검출되고, 그 검출신호를 처리하므로서, 피측정축(2)의 회전위치 및 회전속도가 검출된다.

이때, 피측정축(2)과 중공회전축(1)이 고정수단(11)에 의해서 측심맞춤 되어서 고정되어 있으므로, 코우드판(4)의 편심에 의해 피측정축(2)의 회전에 따라서 코우드판(4)이 편심회전(진동회전)하여 검출결과에 누적피치오차를 발생한다고 하는 일이 없다.

또, 검출기(8)는 레이저방식이고, 레이저광의 프라운호퍼 회절에 의한 폭이 좁은 비임상태의 명암줄무늬를 검출하도록 되어 있으므로, 코우드판(4)의 양면에 비교적 큰 틈을 형성해도 확실하게 에러가 없는 위치검출이 가능하다. 그때문에, 고정수단(11)을 개재장치 하기 위하여 중공회전축(1) 및 보올베어링(6)의 직경이 커져서 베어링 정밀도가 저하하고, 코우드판(4)에 회전면 진동이 발생해도 검출에러를 발생할 염려가 없다.

또, 지지부재(7)는 결합수단(17)에 의해서 회전방향으로만 고정되고, 다른 방향으로는 부동가능하기 때문에, 회전검출에는 영향이 없을 정도의 미소한 편심이 존재하고 있어도, 회전시에 편심에 맞추어서 지지부재(7)가 변위할 수 있기 때문에, 베어링 (6)에 큰 부하가 작용하여 회전불균일의 원인이 된다고 하는 일도 없다.

이상의 실시예에서는, 지지부재(7)와 고정부(18)의 결합수단(17)으로서, 걸어맞춤핀(19)을 사용한 예를 표시하였으나, 제3도(a), (b)에 도시한 바와 같이, 지지부재 (7)의 외주에 장착된 장착구(23)에 의해서 피아노선(24)의 중앙부를 고정하고, 이 피아노선(24)의 양단부를 고정브래킷(25)에 의해서 고정해도 된다. 이 경우도, 피아노선 (24)이 그 축심방향을 따르는 회전방향으로는 강체(剛體)로서 작용하고, 그 이외의 방향으로는 약한 탄성체로서 작용하므로서 마찬가지의 작용을 얻을 수 있다.

본 발명의 회전식부호기에 의하면, 이상의 설명에서 명백한 바와 같이, 코우드판과 검출기와 중공회전축과 베어링과 지지부재가 조합되어서 유니트화되어 있으므로, 그대로 피측정축에 장착하는 것만으로 간단히 장착할 수 있고, 또한 중공회전축을 축심조정가능하게 피측정측에 고정하는 고정수단을 배설하고 있으므로, 측정면에서 축심위치의 측정을 행하면서 축심조정하므로서 편심을 작게하고, 누적피치오차를 작게할 수 있어서 고분해능의 것에도 대응할 수 있다.

또, 검출기를 레이저방식으로해서 프라운호퍼 회절에 의한 폭이 좁은 비임상태의 명암줄무늬를 검출하도록 하면, 코우드판과 검출기의 사이의 틈을 크게 설정해도 검출에러를 발생할 염려가 없으며, 고정수단을 배설하므로서 중공회전축 및 베어링의 직경이 커져서 베어링 정밀도가 저하하고, 코우드판의 면진동이 커져도 검출에러를 발생하는 일이 없다.

또, 지지부재를 회전방향으로만 고정하고, 다른 방향으로는 부동(浮動)가능하게 하므로서, 회전에 따라서 베어링에 부하변동을 발생하는 일없이, 회전시스템에 악영향을 주지않는 등, 지대한 효과를 발휘한다.

Claims

회전위치를 나타내는 눈금을 회전방향으로 부착한 고리형상의 코우드판(4)과, 코우드판(4)을 지지플랜지(3)로 동심으로 고정한 중공회전축(1)과, 중공회전축(1)을 베어링(6)을 개재해서 회전이 자유롭게 지지하며 또한 코우드판(4)의 회전위치를 검출하는 검출기(8)가 장착되고 결합수단(17)에 의해 고정부(18)에 고정된 지지부재(7)와, 중공회전축(1)의 내주면(1a)과 회전위치를 측정하는 대상으로 되는 피측정축(2)의 외주면(2a)과의 사이에 개재장치 되어서 중공회전축(1)을 피측정축(2)에 대하여 축심조정 가능하게 피측정축(2)의 외주면(2a)에 고정하는 고정수단(11)과, 중공회전축(1 )의 외주면에 코우드판(4)과 동일축심 상태로 형성되고 중공회전축(1)의 편심을 측정하기 위한 측정면(10a), (10b)을 구비한 것을 특징으로 하는 회전식부호기.
제1항에 있어서, 측정면(10a), (10b)이 중공회전축(1)의 양끝돌출부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전식부호기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 고정수단(11)이 나사기구에 의해서 서로 끌어당겨지는 1쌍의 쐐기형상 슬리이브(12a), (12b)와 산모양 슬리이브(14), (15)를 구비한 클램프수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 회전식부호기.
제4항에 있어서, 클램프수단은, 쐐기형상 슬리이브(12a), (12b)의 내주에 걸어맞추어져서 피측정축(2)의 외주면에 눌러접촉되는 산모양 슬리이브(14)와, 쐐기형상 슬리이브(12a), (12b)의 외주에 걸어맞추어져서 중공회전축의 내주면에 눌러접촉되는 산모양 슬리이브(15)로 이루어지고, 외주의 산모양 슬리이브(15)는 축방향 중앙위치에서 2분할되고, 그 사이에 조정용 디스턴스피이스(16)를 개재해서 장치하여 이루어진 것을 특징으로 하는 회전식부호기.
제1항에 있어서, 지지부재(7)를 중공회전축(1)의 축심을 중심으로한 회전방향으로만 고정하고 기타방향으로는 부동가능하게 고정쪽에 결합하는 결합수단(17)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회전식부호기.
제5항에 있어서, 결합수단(17)은, 지지부재로부터 반경방향으로 돌출설치된 걸어맞춤핀(19)과, 이 걸어맞춤핀(19)에 둘레방향으로 걸어맞추어지는 고정쪽의 걸림부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회전식부호기.
제5항에 있어서, 결합수단(17)를 중공회전축(1)의 축심을 중심으로 하는 원주에 대하여 접선방향으로 배치되고 또한 중간부가 지지부재(7)에 고정된 가요선재(24)와, 그 양단부를 고정쪽에 고정하는 고정브래킷(25)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회전식부호기.