回転角検出センサ
【課題】回転角検出機構が破損しにくい構造の回転角検出センサを提供することである。
【解決手段】一端が開放された筒状のハウジング１に、その蓋部１ａを貫通する回転軸２の一端の大径部２ａを収納し、ハウジング１の一端を塞ぐ蓋部材４の内面と回転軸大径部２ａの端面との間に回転角検出機構５を設けるとともに、ハウジング蓋部１ａの内面に回転軸２と同心に円弧状の溝１ｂを設け、回転軸大径部２ａの段差面２ｂにハウジング蓋部１ａの溝１ｂ内を移動するストッパピン１２を取り付けることにより、ストッパピン１２が折損しても回転角検出機構５の破損にはつながらないようにしたのである。
【解決手段】一端が開放された筒状のハウジング１に、その蓋部１ａを貫通する回転軸２の一端の大径部２ａを収納し、ハウジング１の一端を塞ぐ蓋部材４の内面と回転軸大径部２ａの端面との間に回転角検出機構５を設けるとともに、ハウジング蓋部１ａの内面に回転軸２と同心に円弧状の溝１ｂを設け、回転軸大径部２ａの段差面２ｂにハウジング蓋部１ａの溝１ｂ内を移動するストッパピン１２を取り付けることにより、ストッパピン１２が折損しても回転角検出機構５の破損にはつながらないようにしたのである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械や産業機械等に組み込まれ、特に高荷重が負荷される回転軸の回転角度を検出する回転角検出センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
高荷重が負荷される回転軸の回転角度を検出する回転角検出センサには、回転軸の回転精度を高めるために、回転軸の一端部を高強度のハウジングに収納して回転自在に支持したものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】実用新案登録第２６０４１００号公報
【０００３】
図２は上記のような回転角検出センサの一例を示したものである。この回転角検出センサは、図２（ａ）に示すように、一端が開放された筒状のハウジング５１に、ハウジング５１他端の蓋部５１ａを貫通する回転軸５２の一端に形成した大径部５２ａを収納して、この大径部５２ａを定位置予圧された２つの玉軸受５３で回転自在に支持するとともに、ハウジング５１の一端を蓋部材５４で塞ぎ、この蓋部材５４の内面と回転軸大径部５２ａの端面との間に回転角検出機構５５を設けている。回転角検出機構５５は、蓋部材５４の内面の中央部に形成された円形突部５４ａにドーナツ状の検出基板５６を嵌め合わせ、回転軸大径部５２ａの端面に円盤状の検出基板５７をねじ止めして、両基板５６、５７の互いの対向面に、回転角を検出するための公知の構成を形成したものである。
【０００４】
そして、図２（ｂ）にも示すように、蓋部材５４の円形突部５４ａに回転軸５２と同心に円弧状の溝５４ｂを設け、回転軸大径部５２ａに検出基板５７を貫通して蓋部材５４の溝５４ｂ内を移動するストッパピン５８を取り付けて、ストッパピン５８が溝５４ｂの周端縁部に突き当たることにより回転軸５２の回転範囲が制限されるようにしている。
【０００５】
また、回転軸５２の回転範囲を制限する他の手段として、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、蓋部材５４内面の突部５４ｃを半円形に形成し、この突部５４ｃとドーナツ状検出基板５６の内周面との間の空間でストッパピン５８を移動させるとともに、その移動を突部５４ｃの平坦な側面で規制するようにしたものもある。
【０００６】
ところが、上記のような回転角検出センサでは、回転軸を回転範囲外まで回転させようとする強い力が加わった場合に、蓋部材内面の突部で移動を規制された状態のストッパピンにその強度を超える応力が生じてストッパピンが折れ、その破片で回転角検出機構が破損してしまうことがある。回転角検出機構が破損すると、その交換により補修費が高くなる。
【０００７】
これに対しては、ストッパピンの固定位置と突部に接触する位置との距離を短くすることにより、ストッパピンに生じる応力を小さくして、ストッパピンを折れにくくすることが考えられる。しかし、ストッパピンは、回転軸大径部にねじ止めされた検出基板のガタツキをなくすように基板を貫通して回転軸大径部に固定されているため、基板の厚みより短くすることはできず、応力の抑制には限度がある。すなわち、この方法でストッパピンの折損およびそれによる回転角検出機構の破損を確実に防止することは困難である。
【０００８】
また、前述した蓋部材内面の半円形突部でストッパピンの移動を規制する方法（図３参照）を変形して、回転軸の回転範囲を１８０°以上に広げようとすると、突部を半円よりも小さい扇形に形成することになるため、突部に嵌め合わされる検出基板の位置決めが難しくなり、回転角検出精度が低下するおそれがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、回転角検出機構が破損しにくい構造の回転角検出センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明は、一端が開放された筒状のハウジングに、ハウジング他端の蓋部を貫通する回転軸の一端に形成した大径部を収納して、この大径部を回転自在に支持するとともに、前記ハウジングの一端を蓋部材で塞ぎ、この蓋部材の内面と前記回転軸の大径部の端面との間に回転角検出機構を設けた回転角検出センサにおいて、前記ハウジングの蓋部の内面に前記回転軸と同心に円弧状の溝を設け、前記回転軸の大径部の段差面に前記溝内を移動するストッパピンを取り付けて、このストッパピンが前記溝の周端縁部に突き当たることにより前記回転軸の回転範囲が制限されるようにした。
【００１１】
すなわち、ストッパピンを回転軸大径部の回転角検出機構に対向する面と反対側の面に取り付けることにより、ストッパピンが折損しても回転角検出機構の破損にはつながらないようにしたのである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の回転角検出センサは、上述したように、回転軸の回転範囲を制限するのに必要な部材であるストッパピンを、回転軸大径部の回転角検出機構に対向する面と反対側の面に取り付けたものであるから、ストッパピンが折損しても回転角検出機構が破損することがない。従って、ストッパピンが折損する事故が生じた場合は折れたストッパピンのみを交換すればよく、従来よりも補修費を安く抑えることができる。
【００１３】
また、ストッパピンを取り付けた回転軸大径部の段差面とストッパピンが移動するための溝を設けたハウジング蓋部の内面との間隔を小さくすることにより、ストッパピンが溝の周端縁部に突き当たったときに生じる応力を小さくして、ストッパピンを折れにくくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１に基づき、本発明の実施形態を説明する。この回転角検出センサの基本的な構成は、前述した従来のものと同じであり、図１（ａ）に示すように、一端が開放された筒状のハウジング１に、ハウジング１他端の蓋部１ａを貫通する回転軸２の一端に形成した大径部２ａを収納して、この大径部２ａを定位置予圧された２つの玉軸受３で回転自在に支持するとともに、ハウジング１の一端を蓋部材４で塞ぎ、この蓋部材４の内面と回転軸大径部２ａの端面との間に回転角検出機構５を設けている。また、図示は省略するが、回転軸２の他端側にはレバーが固定され、このセンサを組み込んだ機械が作動したときに前記レバーを介して回転軸２が回転するようになっている。
【００１５】
前記ハウジング１は、回転軸２の回転精度を高めるために高強度の素材で形成されている。また、蓋部材４との接合部にＯリング６を配置した状態で蓋部材４とボルト締めするとともに、回転軸２を通す蓋部１ａの孔の内周面に、回転軸２外周に固定した鍔付き摺動筒７と摺動するリップシール８を嵌め込んで、外部からダスト等が侵入しないようにしている。
【００１６】
前記回転角検出機構５は、蓋部材４の内面の中央部に形成された円形突部４ａにドーナツ状の検出基板９を嵌め合わせ、回転軸大径部２ａの端面に円盤状の検出基板１０をねじ止めして、両基板９、１０の互いの対向面に、回転角を検出するための公知の構成を形成したものである。この回転角検出のための構成としては、例えば、円形の抵抗部および集電部のパターンとこれらに接触するブラシとを互いに対向するように各基板９、１０に配置し、ブラシ接触位置の変化による抵抗変化を回転角として検出するもの等がある。また、回転軸大径部２ａにねじ止めされた基板１０の回転軸大径部２ａに対するガタツキをなくすために、この基板１０を貫通するピン１１を回転軸大径部２ａに圧入している。
【００１７】
そして、図１（ｂ）にも示すように、ハウジング蓋部１ａの内面に回転軸２と同心に円弧状の溝１ｂを設け、回転軸大径部２ａの段差面２ｂにハウジング蓋部１ａの溝１ｂ内を移動するストッパピン１２を取り付けて、ストッパピン１２が溝１ｂの周端縁部に突き当たることにより回転軸２の回転範囲が制限されるようにしている。従って、ハウジング蓋部１ａの溝１ｂの周長を変えることにより回転軸２の回転範囲を自在に設定することができるし、その回転範囲の広さを変えても回転角検出機構５を構成する部品の位置決め精度への影響はなく、一定の回転角検出精度を確保できる。
【００１８】
この回転角検出センサは、上記の構成であり、回転軸２の回転範囲を制限するためのストッパピン１２を、回転軸大径部２ａの回転角検出機構５に対向する面と反対側の段差面２ｂに取り付けたので、ストッパピン１２が折損した場合でも回転角検出機構５が破損することはなく、補修費が安くすむ。
【００１９】
また、回転軸大径部２ａの段差面２ｂとハウジング蓋部１ａの内面との間隔を小さくすることにより、ストッパピン１２がハウジング蓋部１ａの溝１ｂの周端縁部に突き当たったときに生じる応力を小さくして、ストッパピン１２を折れにくくすることもできる。ここで、上記回転軸大径部２ａとハウジング蓋部１ａとの間隔は、通常サイズのセンサの場合、ハウジング蓋部１ａの溝１ｂの周囲に形成される逃げの深さを０．５ｍｍ程度とし、これを含めて段差面２ｂから逃げの底面までの距離を１．５ｍｍ程度以下とすることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ａは実施形態のセンサの縦断正面図、ｂはａのＩ−Ｉ線に沿った断面図
【図２】ａは従来センサの縦断正面図、ｂはａのストッパピンの移動範囲の説明図
【図３】ａは別の従来センサの縦断正面図、ｂはａのストッパピンの移動範囲の説明図
【符号の説明】
【００２１】
１ ハウジング
１ａ 蓋部
１ｂ 溝
２ 回転軸
２ａ 大径部
２ｂ 段差面
３ 玉軸受
４ 蓋部材
４ａ 突部
５ 回転角検出機構
９、１０ 検出基板
１２ ストッパピン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械や産業機械等に組み込まれ、特に高荷重が負荷される回転軸の回転角度を検出する回転角検出センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
高荷重が負荷される回転軸の回転角度を検出する回転角検出センサには、回転軸の回転精度を高めるために、回転軸の一端部を高強度のハウジングに収納して回転自在に支持したものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】実用新案登録第２６０４１００号公報
【０００３】
図２は上記のような回転角検出センサの一例を示したものである。この回転角検出センサは、図２（ａ）に示すように、一端が開放された筒状のハウジング５１に、ハウジング５１他端の蓋部５１ａを貫通する回転軸５２の一端に形成した大径部５２ａを収納して、この大径部５２ａを定位置予圧された２つの玉軸受５３で回転自在に支持するとともに、ハウジング５１の一端を蓋部材５４で塞ぎ、この蓋部材５４の内面と回転軸大径部５２ａの端面との間に回転角検出機構５５を設けている。回転角検出機構５５は、蓋部材５４の内面の中央部に形成された円形突部５４ａにドーナツ状の検出基板５６を嵌め合わせ、回転軸大径部５２ａの端面に円盤状の検出基板５７をねじ止めして、両基板５６、５７の互いの対向面に、回転角を検出するための公知の構成を形成したものである。
【０００４】
そして、図２（ｂ）にも示すように、蓋部材５４の円形突部５４ａに回転軸５２と同心に円弧状の溝５４ｂを設け、回転軸大径部５２ａに検出基板５７を貫通して蓋部材５４の溝５４ｂ内を移動するストッパピン５８を取り付けて、ストッパピン５８が溝５４ｂの周端縁部に突き当たることにより回転軸５２の回転範囲が制限されるようにしている。
【０００５】
また、回転軸５２の回転範囲を制限する他の手段として、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、蓋部材５４内面の突部５４ｃを半円形に形成し、この突部５４ｃとドーナツ状検出基板５６の内周面との間の空間でストッパピン５８を移動させるとともに、その移動を突部５４ｃの平坦な側面で規制するようにしたものもある。
【０００６】
ところが、上記のような回転角検出センサでは、回転軸を回転範囲外まで回転させようとする強い力が加わった場合に、蓋部材内面の突部で移動を規制された状態のストッパピンにその強度を超える応力が生じてストッパピンが折れ、その破片で回転角検出機構が破損してしまうことがある。回転角検出機構が破損すると、その交換により補修費が高くなる。
【０００７】
これに対しては、ストッパピンの固定位置と突部に接触する位置との距離を短くすることにより、ストッパピンに生じる応力を小さくして、ストッパピンを折れにくくすることが考えられる。しかし、ストッパピンは、回転軸大径部にねじ止めされた検出基板のガタツキをなくすように基板を貫通して回転軸大径部に固定されているため、基板の厚みより短くすることはできず、応力の抑制には限度がある。すなわち、この方法でストッパピンの折損およびそれによる回転角検出機構の破損を確実に防止することは困難である。
【０００８】
また、前述した蓋部材内面の半円形突部でストッパピンの移動を規制する方法（図３参照）を変形して、回転軸の回転範囲を１８０°以上に広げようとすると、突部を半円よりも小さい扇形に形成することになるため、突部に嵌め合わされる検出基板の位置決めが難しくなり、回転角検出精度が低下するおそれがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、回転角検出機構が破損しにくい構造の回転角検出センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明は、一端が開放された筒状のハウジングに、ハウジング他端の蓋部を貫通する回転軸の一端に形成した大径部を収納して、この大径部を回転自在に支持するとともに、前記ハウジングの一端を蓋部材で塞ぎ、この蓋部材の内面と前記回転軸の大径部の端面との間に回転角検出機構を設けた回転角検出センサにおいて、前記ハウジングの蓋部の内面に前記回転軸と同心に円弧状の溝を設け、前記回転軸の大径部の段差面に前記溝内を移動するストッパピンを取り付けて、このストッパピンが前記溝の周端縁部に突き当たることにより前記回転軸の回転範囲が制限されるようにした。
【００１１】
すなわち、ストッパピンを回転軸大径部の回転角検出機構に対向する面と反対側の面に取り付けることにより、ストッパピンが折損しても回転角検出機構の破損にはつながらないようにしたのである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の回転角検出センサは、上述したように、回転軸の回転範囲を制限するのに必要な部材であるストッパピンを、回転軸大径部の回転角検出機構に対向する面と反対側の面に取り付けたものであるから、ストッパピンが折損しても回転角検出機構が破損することがない。従って、ストッパピンが折損する事故が生じた場合は折れたストッパピンのみを交換すればよく、従来よりも補修費を安く抑えることができる。
【００１３】
また、ストッパピンを取り付けた回転軸大径部の段差面とストッパピンが移動するための溝を設けたハウジング蓋部の内面との間隔を小さくすることにより、ストッパピンが溝の周端縁部に突き当たったときに生じる応力を小さくして、ストッパピンを折れにくくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１に基づき、本発明の実施形態を説明する。この回転角検出センサの基本的な構成は、前述した従来のものと同じであり、図１（ａ）に示すように、一端が開放された筒状のハウジング１に、ハウジング１他端の蓋部１ａを貫通する回転軸２の一端に形成した大径部２ａを収納して、この大径部２ａを定位置予圧された２つの玉軸受３で回転自在に支持するとともに、ハウジング１の一端を蓋部材４で塞ぎ、この蓋部材４の内面と回転軸大径部２ａの端面との間に回転角検出機構５を設けている。また、図示は省略するが、回転軸２の他端側にはレバーが固定され、このセンサを組み込んだ機械が作動したときに前記レバーを介して回転軸２が回転するようになっている。
【００１５】
前記ハウジング１は、回転軸２の回転精度を高めるために高強度の素材で形成されている。また、蓋部材４との接合部にＯリング６を配置した状態で蓋部材４とボルト締めするとともに、回転軸２を通す蓋部１ａの孔の内周面に、回転軸２外周に固定した鍔付き摺動筒７と摺動するリップシール８を嵌め込んで、外部からダスト等が侵入しないようにしている。
【００１６】
前記回転角検出機構５は、蓋部材４の内面の中央部に形成された円形突部４ａにドーナツ状の検出基板９を嵌め合わせ、回転軸大径部２ａの端面に円盤状の検出基板１０をねじ止めして、両基板９、１０の互いの対向面に、回転角を検出するための公知の構成を形成したものである。この回転角検出のための構成としては、例えば、円形の抵抗部および集電部のパターンとこれらに接触するブラシとを互いに対向するように各基板９、１０に配置し、ブラシ接触位置の変化による抵抗変化を回転角として検出するもの等がある。また、回転軸大径部２ａにねじ止めされた基板１０の回転軸大径部２ａに対するガタツキをなくすために、この基板１０を貫通するピン１１を回転軸大径部２ａに圧入している。
【００１７】
そして、図１（ｂ）にも示すように、ハウジング蓋部１ａの内面に回転軸２と同心に円弧状の溝１ｂを設け、回転軸大径部２ａの段差面２ｂにハウジング蓋部１ａの溝１ｂ内を移動するストッパピン１２を取り付けて、ストッパピン１２が溝１ｂの周端縁部に突き当たることにより回転軸２の回転範囲が制限されるようにしている。従って、ハウジング蓋部１ａの溝１ｂの周長を変えることにより回転軸２の回転範囲を自在に設定することができるし、その回転範囲の広さを変えても回転角検出機構５を構成する部品の位置決め精度への影響はなく、一定の回転角検出精度を確保できる。
【００１８】
この回転角検出センサは、上記の構成であり、回転軸２の回転範囲を制限するためのストッパピン１２を、回転軸大径部２ａの回転角検出機構５に対向する面と反対側の段差面２ｂに取り付けたので、ストッパピン１２が折損した場合でも回転角検出機構５が破損することはなく、補修費が安くすむ。
【００１９】
また、回転軸大径部２ａの段差面２ｂとハウジング蓋部１ａの内面との間隔を小さくすることにより、ストッパピン１２がハウジング蓋部１ａの溝１ｂの周端縁部に突き当たったときに生じる応力を小さくして、ストッパピン１２を折れにくくすることもできる。ここで、上記回転軸大径部２ａとハウジング蓋部１ａとの間隔は、通常サイズのセンサの場合、ハウジング蓋部１ａの溝１ｂの周囲に形成される逃げの深さを０．５ｍｍ程度とし、これを含めて段差面２ｂから逃げの底面までの距離を１．５ｍｍ程度以下とすることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ａは実施形態のセンサの縦断正面図、ｂはａのＩ−Ｉ線に沿った断面図
【図２】ａは従来センサの縦断正面図、ｂはａのストッパピンの移動範囲の説明図
【図３】ａは別の従来センサの縦断正面図、ｂはａのストッパピンの移動範囲の説明図
【符号の説明】
【００２１】
１ ハウジング
１ａ 蓋部
１ｂ 溝
２ 回転軸
２ａ 大径部
２ｂ 段差面
３ 玉軸受
４ 蓋部材
４ａ 突部
５ 回転角検出機構
９、１０ 検出基板
１２ ストッパピン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が開放された筒状のハウジングに、ハウジング他端の蓋部を貫通する回転軸の一端に形成した大径部を収納して、この大径部を回転自在に支持するとともに、前記ハウジングの一端を蓋部材で塞ぎ、この蓋部材の内面と前記回転軸の大径部の端面との間に回転角検出機構を設けた回転角検出センサにおいて、前記ハウジングの蓋部の内面に前記回転軸と同心に円弧状の溝を設け、前記回転軸の大径部の段差面に前記溝内を移動するストッパピンを取り付けて、このストッパピンが前記溝の周端縁部に突き当たることにより前記回転軸の回転範囲が制限されるようにしたことを特徴とする回転角検出センサ。
【請求項１】
一端が開放された筒状のハウジングに、ハウジング他端の蓋部を貫通する回転軸の一端に形成した大径部を収納して、この大径部を回転自在に支持するとともに、前記ハウジングの一端を蓋部材で塞ぎ、この蓋部材の内面と前記回転軸の大径部の端面との間に回転角検出機構を設けた回転角検出センサにおいて、前記ハウジングの蓋部の内面に前記回転軸と同心に円弧状の溝を設け、前記回転軸の大径部の段差面に前記溝内を移動するストッパピンを取り付けて、このストッパピンが前記溝の周端縁部に突き当たることにより前記回転軸の回転範囲が制限されるようにしたことを特徴とする回転角検出センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−１４７３８１（Ｐ２００７−１４７３８１Ａ）
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４０４８９（Ｐ２００５−３４０４８９）
【出願日】平成１７年１１月２５日（２００５．１１．２５）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２５日（２００５．１１．２５）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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