特許 7328800 位置検出器用カップリング

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-08

(45)【発行日】2023-08-17

(54)【発明の名称】位置検出器用カップリング

(51)【国際特許分類】

   H02K 11/21 20160101AFI20230809BHJP

   F16D 3/79 20060101ALI20230809BHJP

【ＦＩ】

H02K11/21

F16D3/79 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019110849

(22)【出願日】2019-06-14

(65)【公開番号】P2020205658

(43)【公開日】2020-12-24

【審査請求日】2022-02-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000149066

【氏名又は名称】オークマ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】川村 聡一

(72)【発明者】

【氏名】林 康一

【審査官】一ノ瀬 薫

(56)【参考文献】

【文献】特表２００３－５０３６６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第６８２６８３９（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】特開２０１６－２２６０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平８－２８４９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平７－１１８７５（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １１／２１

Ｆ１６Ｄ ３／７９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検出対象の固定部と位置検出器の固定部とを結合するための位置検出器用カップリングであって、
成形加工されたリング状の薄板と、
第１および第２の厚板と、
タップ加工された第３および第４の厚板と、
を備え、
前記薄板は、前記リング状の中心に対して互いに対向する位置に第１の曲げ部および第２の曲げ部が対として配設されるとともに、前記中心に対して対向する位置に第３の曲げ部および第４の曲げ部が対として配設され、
前記第１の曲げ部および前記第２の曲げ部には、それぞれ周の接線方向に間隔を置いて２つの支持点が配設され、前記第３の曲げ部および前記第４の曲げ部には、それぞれ周の接線方向に間隔をおいて２つの支持点が配設され、
前記第１の曲げ部および前記第２の曲げ部それぞれの前記２つの支持点は、前記位置検出器の固定部と締結され、
前記第１の厚板及び前記第２の厚板は、前記薄板の面に直交する方向に屈曲した屈曲形状をなし、前記薄板の面に直交する方向に屈曲した部分には、それぞれ周の接線方向に間隔を置いて２つの支持点が配設され、
前記第３の曲げ部の前記２つの支持点には、前記第１の厚板の前記２つの支持点を挟み込むようにタップ加工された前記第３の厚板がボルト固定されて前記リング状の中心から半径方向の外側に向かって順次前記第３の厚板、前記第１の厚板、前記第３の曲げ部が配置され、前記第４の曲げ部の前記２つの支持点には、前記第２の厚板の前記２つの支持点を挟み込むようにタップ加工された前記第４の厚板がボルト固定されて前記リング状の中心から半径方向の外側に向かって順次第４の厚板、前記第２の厚板、前記第４の曲げ部が配置され、
前記第１の厚板および前記第２の厚板の前記屈曲形状のうち前記薄板の面内の部分には、さらに、前記検出対象にボルト固定されるリングとの締結穴が配設される
ことを特徴とする位置検出器用カップリング。

【請求項2】

請求項１に記載の位置検出器用カップリングであって、
前記第３の厚板および前記第４の厚板は、薄板、第１の厚板、第２の厚板に比べて厚く設定される
ことを特徴とする位置検出器用カップリング。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の位置検出器用カップリングであって、
前記第１の厚板および前記第２の厚板は前記薄板に対して厚く設定される
ことを特徴とする位置検出器用カップリング。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の位置検出器用カップリングであって、
前記第３の曲げ部および前記第４の曲げ部それぞれの前記２つの支持点は、前記第１の厚板および前記第２の厚板それぞれの前記２つの支持点よりも外側に配置される
ことを特徴とする位置検出器用カップリング。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工作機械等に用いられる位置検出器に内蔵されるカップリングに関する。

【背景技術】

【0002】

位置検出器用カップリングは、モータ等の検出対象の固定部と位置検出器の固定部とを締結するために用いられる。位置検出器用カップリングの機能は、回転軸の軸振れ量を吸収することにより、発生する誤差を低減させたり、回転軸からの振動・衝撃等を吸収することにより、位置検出器の軸受や処理回路基板等を保護することである。このように振動や衝撃を吸収するための弾性が求められる一方で、回転方向に対しては、検出誤差を排除するために、また、共振周波数をより高くするために、高い剛性が求められる。

【0003】

図３は、従来のカップリングの斜視図を示す。

【0004】

カップリングは、成形加工された１枚の板と２つのブロックから構成され、支持点１２０，１３０と、支持点３２０，３３０は位置検出器の固定部にボルトで固定され、支持点２２０，２３０と支持点４２０，４３０は２つのブロック９００，１００とボルトで固定され、２つのブロック９００，１００は検出対象の固定部側のリングの穴６００，８００にボルトで固定され、穴５００，７００は検出対象の固定部にボルトで固定される。

【0005】

このカップリングには中心に対して対向する位置に曲げ部１１０と３１０、曲げ部２１０と４１０が配置されている。曲げ部から周の接線方向に間隔を置いた位置にそれぞれ２点の支持点１２０，１３０，２２０，２３０，３２０，３３０，４２０，４３０を配置する。これにより、ｚ軸周りの回転力が働いた場合に曲げ部のそれぞれの支持点１２０，１３０，２２０，２３０，３２０，３３０，４２０，４３０は曲げ部１１０，２１０，３１０，４１０を主に板の圧縮、または、引張り方向の力で支えるため、高い剛性が得られる。また、曲げ部１１０，２１０，３１０，４１０に対して、その支持点１２０，１３０，２２０，２３０，３２０，３３０，４２０，４３０が間隔を置いて配置されることにより、ｘ方向の変位に対して、曲げ部１１０，３１０は支持点１２０，１３０，３２０，３３０に対して板厚方向に変位し、ｙ方向の変位に対して、曲げ部２１０，４１０は支持点２２０，２３０，４２０，４３０に対して板厚方向に変位することになるため、それぞれ弾性的に支持される。

【0006】

また、２つのブロック９００，１００はボルト固定部周辺をｚ方向に厚くすることで、支持点２２０，２３０，４２０，４３０を強固に支えるため、ｚ軸周りの回転力に対して高い剛性が得られる。

【0007】

なお、特許文献１には、被検出部が装着されたエンコーダ回転軸と、検出部が装着されたハウジング筐体と、検出部にて検出した信号をエンコーダ回転情報へ処理する回路基板と、被検出部と検出部とが空隙を介して対向配置するべく、エンコーダ回転軸を回転自在に軸支するエンコーダ軸受と、ハウジング筐体と固定子とを結合する板ばね状のカップリングとを備えるエンコーダ内蔵モータが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２０１６－２２６０９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

図３に示す従来のカップリングでは、ｚ軸周りの回転力が働いた場合に曲げ部のそれぞれの支持点１２０，１３０，２２０，２３０，３２０，３３０，４２０，４３０を強固に支えるためには、２つの剛性の高いブロック９００，１００が必要であり、剛性を高くするために穴６００，８００にボルト固定する周辺部が肉厚である必要がある。そのため、モータ等の検出対象側の取付部が狭小でボルト固定部周辺に干渉物があるような場合には取り付けできない問題があった。

【0010】

また、支持点２２０，２３０，４２０，４３０へのボルト固定時に内側から外側に向かって工具で締め付けるため、作業性が悪かった。

【0011】

さらに、ボルト固定部周辺を肉厚にした部分の内側に曲げ部２１０，４１０を配置する必要があるため、ｚ軸周りの回転力に対して支える腕の長さを制限され、剛性を高めるための妨げになっていた。

【0012】

位置検出器用カップリングは、取付時にｚ軸周りの回転方向に高い位置決め精度を要するため、２つの剛性の高いブロック９００，１００は成形加工のみでは穴精度不足となり、ネジ穴も必要であることから、フライス加工、タップ加工等の除去加工が必要であり、部品コストが高かった。

【0013】

本発明は、これらの課題に鑑みなされたものであり、検出対象の固定部と位置検出器の固定部とを軸方向と半径方向に弾性的で、かつ捩じり剛性が高く、しかも低コストで作業性に優れる位置検出器用カップリングを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明は、検出対象の固定部と位置検出器の固定部とを結合するための位置検出器用カップリングであって、成形加工されたリング状の薄板と、第１および第２の厚板と、タップ加工された第３および第４の厚板と、を備え、前記薄板は、前記リング状の中心に対して互いに対向する位置に第１の曲げ部および第２の曲げ部が対として配設されるとともに、前記中心に対して対向する位置に第３の曲げ部および第４の曲げ部が対として配設され、前記第１の曲げ部および前記第２の曲げ部には、それぞれ周の接線方向に間隔を置いて２つの支持点が配設され、前記第３の曲げ部および前記第４の曲げ部には、それぞれ周の接線方向に間隔をおいて２つの支持点が配設され、前記第１の曲げ部および前記第２の曲げ部それぞれの前記２つの支持点は、前記位置検出器の固定部と締結され、前記第１の厚板及び前記第２の厚板は、前記薄板の面に直交する方向に屈曲した屈曲形状をなし、前記薄板の面に直交する方向に屈曲した部分には、それぞれ周の接線方向に間隔を置いて２つの支持点が配設され、前記第３の曲げ部の前記２つの支持点には、前記第１の厚板の前記２つの支持点を挟み込むようにタップ加工された前記第３の厚板がボルト固定されて前記リング状の中心から半径方向の外側に向かって順次前記第３の厚板、前記第１の厚板、前記第３の曲げ部が配置され、前記第４の曲げ部の前記２つの支持点には、前記第２の厚板の前記２つの支持点を挟み込むようにタップ加工された前記第４の厚板がボルト固定されて前記リング状の中心から半径方向の外側に向かって順次第４の厚板、前記第２の厚板、前記第４の曲げ部が配置され、前記第１の厚板および前記第２の厚板の前記屈曲形状のうち前記薄板の面内の部分には、さらに、前記検出対象にボルト固定されるリングとの締結穴が配設されることを特徴とする。

【0015】

本発明の１つの実施形態では、前記第３の厚板および前記第４の厚板は、薄板、第１の厚板、第２の厚板に比べて厚く設定される。

【0016】

本発明の他の実施形態では、前記第１の厚板および前記第２の厚板は前記薄板に対して厚く設定される。

【0017】

本発明のさらに他の実施形態では、前記第３の曲げ部および前記第４の曲げ部それぞれの前記２つの支持点は、前記第１の厚板および前記第２の厚板それぞれの前記２つの支持点よりも外側に配置される。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、ボルト周辺部の外形寸法を小型化して狭小スペースにおいても干渉を避けることができる。また、高コストな加工を要する従来の部品、具体的には図３に示す従来のカップリングにおけるブロック９００，１００に相当する部品を第１～第４の厚板に置き換えることができ、コストダウンできる。加えて、第３の曲げ部と第１の厚板および第２の厚板、第４の曲げ部と第１の厚板および第２の厚板とをボルト固定する際に、外側から工具で締め付けることができるため、作業性が改善する。さらに、限られた寸法の中で第３の曲げ部と第４の曲げ部をより半径方向の外側へ配置することができ、薄板の面内で直交する２軸をｘ軸およびｙ軸とし、これらに直交する軸をｚ軸とした場合に、ｚ軸周りの回転力に対して支える腕の長さを長くすることができるため、より高い剛性が得られ、また、ｚ軸方向の変位に対しても支える腕の長さが長くなることで、より弾性的に支持し得る。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態である位置検出器用カップリングの全体を示す斜視図である。

【図2】本発明の実施形態である位置検出器用カップリングの構造の一部を説明するための図である。

【図3】従来の位置検出器用カップリングの全体を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本実施形態に係る位置検出器用カップリングの全体図を図１に、その一部詳細図を図２に示す。

【0021】

まず、図１をもとに、位置検出器用カップリングの構成を説明する。

【0022】

本実施形態による位置検出器用カップリングは、成形加工された薄板１０と厚板５０，６０と２箇所タップ加工された厚板７０，８０を備えて構成される。薄板１０はリング状であり、その面内において直交する２軸をｘ軸およびｙ軸、これらに直交する軸をｚ軸とした場合に、ｚ軸方向に曲げ部１１，３１および２１，４１が形成される。曲げ部１１，３１は、リング状の中心に対して対向する位置に対をなすように形成され、それぞれ第１の曲げ部および第２の曲げ部として機能する。また、曲げ部２１，４１は、リング状の中心に対して対向する位置に対をなすように形成され、それぞれ第３の曲げ部および第４の曲げ部として機能する。曲げ部１１，３１の配置位置と、曲げ部２１，４１の配置位置は、略９０度をなすように配置される。

【0023】

曲げ部１１には周の接線方向に間隔をおいて２つの支持点１２，１３が形成され、曲げ部３１にも周の接線方向に間隔をおいて２つの支持点３２，３３が形成される。曲げ部１１の支持点１２，１３と、曲げ部３１の支持点３２，３３は、それぞれ位置検出器の固定部にボルト固定される。

【0024】

曲げ部２１には周の接線方向に間隔をおいて２つの支持点２２，２３が形成され、曲げ部４１にも周の接線方向に間隔をおいて２つの支持点４２，４３が形成される。

【0025】

厚板５０はｚ軸方向に屈曲した屈曲形状をなし、ｚ軸方向に屈曲した部分に間隔をおいて２つの支持点５２，５３が形成され、厚板６０もｚ軸方向に屈曲した屈曲形状をなし、ｚ軸方向に屈曲した部分に間隔をおいて２つの支持点６２，６３が形成される。厚板５０は第１の厚板として機能し、厚板６０は第２の厚板として機能する。

【0026】

また、厚板７０、８０は、既述したように２箇所においてタップ加工されており、厚板７０は第３の厚板として機能し、厚板８０は第４の厚板として機能する。

【0027】

曲げ部２１の支持点２２，２３は、厚板５０の支持点５２，５３を挟むように厚板７０のタップ加工を用いて厚板７０にボルト固定される。また、曲げ部４１の支持点４２，４３は、厚板６０の支持点６２，６３を挟むように厚板８０のタップ加工を用いて厚板８０にボルト固定される。すなわち、曲げ部２１に関しては、リンク状の中心から半径方向の外側に向かって順次、厚板７０、厚板５０、曲げ部２１が配置され、曲げ部４１に関しては、リング状の中心から半径方向の外側に向かって順次、厚板８０、厚板６０、曲げ部４１が配置される。

【0028】

屈曲形状の厚板５０のｘ－ｙ平面内の部位には締結穴５１が形成され、同様に厚板６０のｘ－ｙ平面内の部位には締結穴６１が形成される。厚板５０は、位置検出器の検出対象の固定部側のリング９０に締結穴５１でボルト固定される。また、厚板６０は、リング９０に締結穴６１でボルト固定される。すなわち、カップリングの厚板５０，６０を検出対象の固定部のリング９０にボルト固定し、カップリングの曲げ部１１，３１を位置検出器の固定部にボルト固定することで、検出対象の固定部と位置検出器の固定部とを結合する。

【0029】

本実施形態のカップリングでは、ｚ軸周りの回転力が働いた場合に曲げ部１１と３１、曲げ部２１と４１のそれぞれの支持点１２，１３，３２，３３，２２，２３，４２，４３は、曲げ部１１と３１、曲げ部２１と４１を主に板の圧縮、または、引張り方向の力で支えるため、高い剛性が得られる。

【0030】

また、曲げ部１１と３１、曲げ部２１と４１に対して、支持点１２，１３，３２，３３，２２，２３，４２，４３が間隔を置いて配置されることにより、ｘ方向の変位に対して、曲げ部１１と３１は支持点１２，１３，３２，３３に対して板厚方向に変位し、ｙ方向の変位に対して、曲げ部２１と４１は支持点２２，２３，４２，４３に対して板厚方向に変位することになるため、それぞれ弾性的に支持される。

【0031】

また、曲げ部１１と３１、曲げ部２１と４１が間隔を置いて配置されることにより、ｚ方向の変位に対して、曲げ部１１と３１は、曲げ部２１と４１に対して板厚方向に変位することになるため、弾性的に支持される。

【0032】

さらに、図２のように厚板６０の支持点６２，６３を曲げ部４１の両脇に差し込むように通し、曲げ部４１の支持点４２，４３と厚板８０で挟み込んでボルトで固定するような構造にし、その対角側である厚板５０、曲げ部２１、および厚板７０についても同様の構造にすることで、限られた寸法の中で曲げ部４１，２１をより半径方向に外側へ配置することができ、ｚ軸周りの回転力に対して支える腕の長さを長くすることができるため、より高い剛性が得られ、また、ｚ方向の変位に対しても支える腕の長さが長くなることで、より弾性的に支持することができる。

【0033】

ここで、２カ所タップ加工された厚板７０，８０は、位置検出器にｚ軸周りの回転力が加わった際に薄板１０と厚板５０，６０の各支持点２２と５２、２３と５３、４２と６２、４３と６３が曲げ部２１，４１を支点にして＋ｙ方向、－ｙ方向に捻じれるように倒れる変位を抑えるように、薄板１０、厚板５０，６０に比べて十分厚く、各厚板に２カ所ずつタップ加工されており、厚板１個で捻じれるように倒れる２つの支点の組をボルトで固定できる。

【0034】

また、厚板５０，６０は、位置検出器にｚ軸周りの回転力が加わった際に薄板１０と厚板５０，６０の各支持点２２と５２、２３と５３、４２と６２、４３と６３が締結穴５１，６１を支点にｙ軸周りに回転する変位を抑えるように、薄板１０に対して十分厚く設定される。

【0035】

本実施形態のカップリングによれば、検出対象の固定部と位置検出器の固定部とを軸方向と半径方向に弾性的で、かつ捩じり剛性の高い結合を得ることができる。

【符号の説明】

【0036】

１０ 薄板、１１，２１，３１，４１，１１０，２１０，３１０，４１０ 曲げ部、５０，６０ 厚板、７０，８０ タップ加工された厚板、９０ リング、１００，９００ ブロック、５１，６１ 締結穴、９１，９２，５００，６００，７００，８００ 穴、１２，１３，２２，２３，３２，３３，４２，４３，５２，５３，６２，６３，１２０，１３０，２２０，２３０，３２０，３３０，４２０，４３０ 支持点。

【図1】

【図2】

【図3】