JP3317689B2 - Rotation angle detection mechanism - Google Patents
Rotation angle detection mechanismInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】 この発明は、ボールねじと
ナットの組み合わせからなる回転運動の直線運動への変
換機構、すなわちボールねじの回転を制御することによ
りナットの直線運動の精密位置決めを実現す回転運動の
直線運動への変換機構において、行程の始点、終点等の
ねじの端点にナットが到達する時点を検知する機構に関
し、特に、閉ざされた機構からなり外観できないボール
ねじ中のナットの位置の設定または検出、すなわち始
点、終点そして中間における任意点の設定またはその位
置の電気的検出する機構に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mechanism for converting a rotary motion composed of a combination of a ball screw and a nut into a linear motion, that is, a rotary mechanism that realizes precise positioning of the linear motion of the nut by controlling the rotation of the ball screw. In a mechanism for converting motion into linear motion, a mechanism for detecting a point at which the nut reaches a screw end point such as a start point and an end point of a stroke, and particularly, a mechanism for detecting a position of the nut in a ball screw which cannot be seen due to a closed mechanism. It relates to a mechanism for setting or detecting, that is, setting an arbitrary point at a start point, an end point, and an intermediate point, or electrically detecting the position.
【0002】[0002]
【従来の技術】ボールねじ、ナットの回転による相対運
動において、例えば回転軸がねじである場合、その軸上
の設定位置にナットが通過することを確認するために
は、ボールねじとナットが閉ざされた機構内で存在し
て、行程の始点、終点、あるいはその範囲中の任意位置
の設定と検出を行う場合、ドッグとリミットスイッチで
位置決め設定をしていた。ところでボールねじ、ナット
の回転による相対運動において、例えば回転軸がねじで
ある場合、その軸上の設定位置にナットが通過すること
を確認するためには歯車減速器を内蔵する回転計数器に
より認識するか、電気的手段として、1回転内の回転角
であるが、ロータリーエンコーダ、レゾルバ等の回転角
センサーを用いて行うことができる。後者の手段の他に
多回転ポテンショメータを用いればその回転可能範囲で
計測可能である。しかし、この手段は電気摺動子と抵抗
線の摩擦による磨耗により耐久性に欠ける問題がある。
そこで磁気あるいは光を用いた非接触式の電気的デバイ
スが用いられている。しかし、1回転内の回転角検出器
のため、多回転の場合はディジタルカウンター回路のメ
モリー機能を併用しなければならない。しかし、このよ
うなディジタルカウンター回路のメモリー機能を併用す
るものでは、もし、電源が遮断した場合、メモリーが消
失して検知不能となる。さらに電気を用いることが出来
ない条件下のときは、回転角を目で観測しなければなら
ず、このとき確認不能となる。2. Description of the Related Art In a relative motion caused by rotation of a ball screw and a nut, for example, when a rotating shaft is a screw, the ball screw and the nut must be closed to confirm that the nut passes through a set position on the shaft. When setting and detecting the starting point and ending point of a stroke or an arbitrary position within the range, the positioning is set by a dog and a limit switch. By the way, in the relative motion due to the rotation of the ball screw and the nut, for example, when the rotating shaft is a screw, in order to confirm that the nut passes through a set position on the shaft, it is recognized by a rotation counter incorporating a gear reducer. Alternatively, as electrical means, a rotation angle within one rotation can be detected using a rotation angle sensor such as a rotary encoder or a resolver. If a multi-rotation potentiometer is used in addition to the latter means, measurement can be made in the rotatable range. However, this means has a problem of lack of durability due to wear caused by friction between the electric slider and the resistance wire.
Therefore, a non-contact electrical device using magnetism or light is used. However, since the rotation angle is detected within one rotation, in the case of multiple rotations, the memory function of the digital counter circuit must be used together. However, when the memory function of the digital counter circuit is used in combination, if the power is cut off, the memory is lost and cannot be detected. Further, under conditions where electricity cannot be used, the rotation angle must be visually observed, and at this time, it cannot be confirmed.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】この発明は閉ざされた
機構内に存在するボールねじとナットからなる位置決め
機構において、ナットの行程の始点、終点、あるいはそ
の範囲中の任意位置の設定と検出をボールねじの軸回転
を直接利用して回転軸とその付属装置で実現する機構を
提供することであり、従来必要としたドッグとリミット
スイッチにより位置決め設定するものと同等の効果をあ
げることである。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, in a positioning mechanism including a ball screw and a nut existing in a closed mechanism, setting and detection of a start point and an end point of a stroke of the nut, or an arbitrary position within the range, are performed. An object of the present invention is to provide a mechanism realized by a rotating shaft and its attached device by directly utilizing the rotation of the shaft of a ball screw, and to achieve an effect equivalent to that of a conventionally required positioning setting by a dog and a limit switch.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】ボールねじは多回転す
る。このねじの回転軸に1枚の歯車を同軸で接合する。
そしてこの歯車の歯数より1つ歯数の異なる平歯車をか
み合わせて伝動させるとき、反対方向にほとんど同じ速
度で逆転する。しかし歯数が1つ異なるため両者間には
わずかな回転差を生じる。検出対称軸の1回転で相手歯
車のわずかなずれは多回転では積分され、その角度より
回転数を確認できるという原理を利用することで、観測
確認と非接触での電気的検出の構想は成立する。その実
現には基本的に検出器に取り付ける第2歯車の歯数は検
出対象軸の制御可能範囲の軸回転数(例えばN回転とす
る)と同一かそれ以上の歯数を必要とする。また、互い
にかみ合う歯車は平歯車、内歯歯車いずれでも可能であ
る。検出対象の第1歯車は第2歯車より1歯異なる歯車
を選定するか、第1歯車対第2歯車の歯数比がN±1対
Nを実現する組合わせであれば機構的には可能である。The ball screw makes multiple rotations. One gear is coaxially joined to the rotation axis of the screw.
Then, when a spur gear having a different number of teeth than the number of teeth of this gear is engaged and transmitted, the spur gears reverse in the opposite direction at almost the same speed. However, since the number of teeth differs by one, a slight rotation difference occurs between the two. The concept of observation confirmation and non-contact electrical detection is established by utilizing the principle that the slight shift of the mating gear is integrated in multiple rotations in one rotation of the detection symmetry axis and the rotation speed can be confirmed from that angle. I do. To realize this, basically, the number of teeth of the second gear attached to the detector needs to be equal to or more than the number of shaft rotations (for example, N rotations) in the controllable range of the detection target shaft. The gears meshing with each other can be either spur gears or internal gears. For the first gear to be detected, select a gear that is one tooth different from the second gear, or if the combination is such that the ratio of the number of teeth of the first gear to the second gear is N ± 1: N, mechanically possible It is.
【0005】端点のみならず制御範囲内の任意の設定点
を検知したいとき、第2歯車中あるいはそれと同一軸の
基盤上の目印を基準点より回転移動でずらすことにより
可能であり、さらに多点の設定を必要とするとき、多重
構造にすれば可能となる。電気的に比接触で実現するた
めには、検知対象軸の第1歯車あるいは同上の基盤には
磁石、それと対する第2歯車あるいは同上の基盤には
(磁石が接近すると磁気誘導でもう一方の端点より磁束
が出る)磁気誘導子を設け、これらが1直線上に並ぶと
き磁束が強くなることを検知するための磁気センサーを
固定させて電気的検出する方法と、磁石を光発信器であ
る光素子に、磁気誘導子をスリットに、検出部を光セン
サーに置き換えて光素子と光センサーからなる光を検出
する方法と、この応用として前者の検出部にレーザ光の
発射と同受光素子を並列配置して、さらに第1歯車の光
素子を光反射鏡に置換すればレーザ光を利用した方法が
成立する。このときの現象は固定台からのレーザ光が第
2歯車と同期して移動するスリットを通過して第1歯車
上の反射鏡に当たり再びスリットを経て受光素子に到達
する機構で反射鏡の位置、スリットとレーザ光が同一線
上にあるとき検知する方法によって可能となる。When it is desired to detect not only the end point but also an arbitrary set point within the control range, it is possible to shift the mark on the base of the second gear or on the base of the same axis by rotational movement from the reference point. When setting is required, it becomes possible by making a multiplex structure. In order to realize electrical specific contact, a magnet is mounted on the first gear or the same base of the detection target shaft, and a second gear or the same base is mounted on the first gear or the same base of the detection target shaft by magnetic induction when the magnet approaches. A magnetic inductor is provided, and a magnetic sensor for detecting that the magnetic flux becomes strong when they are aligned on a straight line is fixed and electrically detected, and the magnet is a light that is an optical transmitter. A method of detecting light consisting of an optical element and an optical sensor by replacing the magnetic inductor with a slit and the detecting part with an optical sensor, and applying this method to the former detecting part in parallel with the emission of laser light and the same light receiving element By arranging and replacing the optical element of the first gear with a light reflecting mirror, a method using laser light is established. The phenomenon at this time is that the laser beam from the fixed base passes through the slit that moves in synchronization with the second gear, hits the reflector on the first gear, and reaches the light receiving element again through the slit. This is made possible by a method of detecting when the slit and the laser beam are on the same line.
【0006】すなわち、課題を解決するための本発明の
手段は、請求項1の発明では、検出対象の回転軸1を中
心として回転する第1歯車3と、第1歯車3とかみ合い
回転軸2を中心として回転する第2歯車4からなり、第
1歯車3と第2歯車4のそれぞれの歯の歯数比を(N±
1)対N(ただし、Nは整数)とし、第1歯車3の歯部
近傍上に目印5と第2歯車4の歯部近傍上に目印6をそ
れぞれ設け、2つの目印5および目印6が回転軸1と回
転軸2を結ぶ直線上で合致する点を始点とし、該始点よ
り検出対象の回転軸1の回転に連れて第1歯車3を回転
し、これに伴い第2歯車4が回転したとき2つの目印5
および目印6が再び直線上に合致することを原理とし
て、2つの目印5および目印6が合致したことを観測す
る観測点7を回転軸1および回転軸2を結ぶ線上の第2
歯車4上に設け、第2歯車4の歯部近傍上に基準点8を
設け、目印6を基準点8から任意回転角だけ変位した位
置に変位自在に設定可能としていることを特徴とするN
回転ストロークの回転軸のN回転以下の回転角検出機構
である。That is, according to the first aspect of the present invention, there is provided a first gear 3 rotating around a rotation shaft 1 to be detected, and a first rotation gear 2 meshing with the first gear 3. And a second gear 4 that rotates about the center of the first gear 3 and the second gear 4.
1) A pair N (where N is an integer) is provided with a mark 5 near the tooth portion of the first gear 3 and a mark 6 near the tooth portion of the second gear 4 respectively. A point coincident on a straight line connecting the rotating shaft 1 and the rotating shaft 2 is set as a starting point, and the first gear 3 rotates with the rotation of the rotating shaft 1 to be detected from the starting point, and the second gear 4 rotates accordingly. When you do two landmarks 5
In addition, on the principle that the mark 6 coincides again on the straight line, the observation point 7 for observing the coincidence of the two marks 5 and 6 is moved to the second point on the line connecting the rotation axis 1 and the rotation axis 2.
N is provided on the gear 4 and a reference point 8 is provided near the tooth portion of the second gear 4 so that the mark 6 can be set to a position displaced from the reference point 8 by an arbitrary rotation angle.
This is a rotation angle detection mechanism that is equal to or less than N rotations of the rotation axis of the rotation stroke.
【0007】上記において、2つの目印5および目印6
が回転軸1と回転軸2を結ぶ直線上で合致する点を始点
とし、再び回転により両者が合致するのは、該始点より
検出対象の回転軸1の回転に連れて第1歯車3が回転
し、これに伴い第2歯車4が回転し、それぞれの歯数の
最小公倍数をMとする時、第1歯車3および第2歯車4
はそれぞれM/(N±1)回転およびM/N回転したと
きに2つの目印5および目印6が再び直線上に合致す
る。In the above, two marks 5 and 6
Start point from a point where the first gear 3 coincides on a straight line connecting the rotation axis 1 and the rotation axis 2 because the first gear 3 rotates with the rotation of the detection target rotation axis 1 from the start point. Then, the second gear 4 rotates with this, and when the least common multiple of the number of teeth is M, the first gear 3 and the second gear 4
When M / (N ± 1) rotation and M / N rotation are performed, respectively, the two marks 5 and 6 coincide again on a straight line.
【0008】請求項2の発明では、第1歯車3の目印5
を磁石、第2歯車4の目印6を磁気誘導子、観測点7を
磁気センサーからそれぞれ形成したことを特徴とする請
求項1の手段におけるN回転ストロークの回転軸のN回
転以下の回転角検出機構である。According to the second aspect of the present invention, the mark 5 of the first gear 3 is provided.
2. A means for detecting a rotation angle equal to or less than N rotations of a rotation axis of an N rotation stroke in the means of claim 1, wherein a mark is formed from a magnet, a mark 6 of the second gear 4 is formed from a magnetic inductor, and an observation point 7 is formed from a magnetic sensor. Mechanism.
【0009】請求項3の発明では、第1歯車3の目印5
を光発信器、第2歯車4の目印6をスリット、観測点7
を受光センサーから形成したことを特徴とする請求項1
の手段におけるN回転ストロークの回転軸のN回転以下
の回転角検出機構である。According to the third aspect of the present invention, the mark 5 of the first gear 3 is provided.
Is a light transmitter, the mark 6 of the second gear 4 is slit, and the observation point 7
2. The device according to claim 1, wherein the light receiving sensor is formed from a light receiving sensor.
Means for detecting a rotation angle equal to or smaller than N rotations of the rotation shaft of N rotation strokes in the means.
【0010】請求項4の発明では、観測点7にレーザ発
射口とレーザ用受光センサーを併列配置し、第2歯車4
の目印6をスリットとし、第1歯車3の目印5を反射体
とし、レーザ反射光が受光センサーに到達したことを電
気的に検出手段を設けたことを特徴とする請求項1の手
段におけるN回転ストロークの回転軸のN回転以下の回
転角検出機構である。According to the fourth aspect of the present invention, the laser emission port and the laser light receiving sensor are arranged in parallel at the observation point 7, and the second gear 4
The mark 6 of the first gear 3 is used as a reflector, and the mark 5 of the first gear 3 is used as a reflector, and a means for electrically detecting that the laser reflected light reaches the light receiving sensor is provided. This is a rotation angle detection mechanism that is equal to or less than N rotations of the rotation axis of the rotation stroke.
【0011】請求項5の発明では、請求項1〜4記載の
いずれか1項の手段において、検出対象の回転軸1の回
転角が測定可能回転角であるN回転時の回転角より小さ
いk回転時の回転角での検出を必要とするとき、L=−
1の場合は第2歯車4上の基準点8より回転方向と反対
方向(ただし、L=+1の場合は回転方向と同方向)に
k/N回転した第2歯車4上の回転位置に目印6を設け
たことを特徴とするN回転ストロークの回転軸のN回転
以下の回転角検出機構である。According to a fifth aspect of the present invention, in the means of any one of the first to fourth aspects, the rotation angle of the rotation shaft 1 to be detected is smaller than the rotation angle at the time of N rotation which is a measurable rotation angle. When detection at the rotation angle during rotation is required, L = −
In the case of 1, the rotational position on the second gear 4 rotated by k / N in the direction opposite to the rotational direction from the reference point 8 on the second gear 4 (the same direction as the rotational direction when L = + 1) is marked. 6 is a rotation angle detecting mechanism for a rotation shaft of N rotation strokes or less than N rotations, characterized in that the rotation angle detection mechanism 6 is provided.
【0012】請求項6の発明では、請求項2〜5記載の
いずれか1項の手段において、検出対象の回転軸1に接
合する第1歯車3と目印5に磁石、光発信器あるいはレ
ーザ発射口のいずれか1個を設け、第1歯車3とかみ合
う第2歯車4あるいは該第2歯車の回転軸2に同軸に設
けた回転基盤上に該目印5に対応して磁気誘導子、スリ
ットあるいはレーザ受光センサーから選択した1種から
なる複数の目印6を配設して該目印6を多重に積層した
ことを特徴とするN回転ストロークの回転軸のN回転以
下の複数の回転角検出機構である。According to a sixth aspect of the present invention, in the means of any one of the second to fifth aspects, the first gear 3 and the mark 5 joined to the rotating shaft 1 to be detected are magnetized, light-transmitted or laser-emitted. A magnetic inductor, a slit or a slot corresponding to the mark 5 is provided on a second gear 4 meshing with the first gear 3 or on a rotating base provided coaxially with the rotating shaft 2 of the second gear. A plurality of marks 6 of one kind selected from a laser light receiving sensor are provided, and the marks 6 are stacked in a multiplex manner. is there.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施の形
態を説明する。図1においてボールねじの回転軸1に同
軸の第1歯車3を接合する。この第1歯車3の歯部近傍
上あるいは第1歯車3とほぼ同半径の基盤上に目印5を
設ける。この目印5を例えば磁石片とする。また、この
第1歯車3にかみ合う第2歯車4を設ける。図1では第
2歯車4は内歯で第1歯車3とかみ合う。第2歯車4あ
るいは第2歯車の回転軸2上のほぼ第2歯車4と同半径
の基盤上に目印6を設ける。この目印6を例えば磁気誘
導子として鉄鋼の小片とする。その2枚の第1歯車3と
第2歯車4のかみ合う近傍に、すなわち回転軸2と回転
軸1を結ぶ線上に目印5と目印6が一直線に近接して対
向するように並べて観測点7を目印6の外側に設ける。
観測点7は検出器として、例えばホール素子あるいは磁
気ICからなる、磁気センサーを固定した例である。さ
らに第2歯車4の歯部近傍には基準点8を設ける。図1
はこれらを模式的に示す図である。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, a coaxial first gear 3 is joined to a rotary shaft 1 of a ball screw. The mark 5 is provided on the vicinity of the tooth portion of the first gear 3 or on a base having substantially the same radius as the first gear 3. The mark 5 is, for example, a magnet piece. Further, a second gear 4 meshing with the first gear 3 is provided. In FIG. 1, the second gear 4 meshes with the first gear 3 with internal teeth. The mark 6 is provided on the second gear 4 or a base on the rotating shaft 2 of the second gear 4 having a radius substantially equal to that of the second gear 4. The mark 6 is, for example, a small piece of steel as a magnetic inductor. An observation point 7 is arranged in the vicinity of the engagement of the two first gears 3 and the second gear 4, that is, on the line connecting the rotating shaft 2 and the rotating shaft 1 so that the marks 5 and 6 are opposed to each other in a straight line. It is provided outside the mark 6.
The observation point 7 is an example in which a magnetic sensor, such as a Hall element or a magnetic IC, is fixed as a detector. Further, a reference point 8 is provided near the tooth portion of the second gear 4. FIG.
Is a diagram schematically showing these.
【0014】図2は、図1の第2歯車を外歯の平歯車と
した例からなる模式的に示す図である。図1および図2
において第1歯車3と第2歯車4の歯数の比率はそれぞ
れ(N−1)対Nとする。第1歯車3の回転軸1をボー
ルねじのねじとするとき、ボールねじの可動範囲を回転
軸1のN回転とするとき、2枚の第1歯車3と第2歯車
4のそれぞれの歯数はこの条件より設定する。あくまで
(N−1)対Nは比率であるから歯車のモジュール、そ
れぞれの歯数は任意に設定できる。FIG. 2 is a diagram schematically showing an example in which the second gear of FIG. 1 is an external spur gear. 1 and 2
, The ratio of the number of teeth of the first gear 3 to the number of teeth of the second gear 4 is (N−1) to N, respectively. When the rotation shaft 1 of the first gear 3 is a screw of a ball screw, and when the movable range of the ball screw is N rotations of the rotation shaft 1, the number of teeth of each of the two first gears 3 and the second gear 4 Is set based on this condition. To the last, (N-1): N is a ratio, so the gear module and the number of teeth of each can be set arbitrarily.
【0015】図3は、図2の第1歯車3が1回転したと
き第2歯車4の回転が1回転より360度×(1/N)
回転の遅れ角度αが生じていることを示す。FIG. 3 shows that when the first gear 3 of FIG. 2 makes one rotation, the rotation of the second gear 4 is 360 degrees × (1 / N) than one rotation.
This indicates that a rotation delay angle α has occurred.
【0016】図4は、第1歯車3のN回転以内の回転角
を設定するとき、例えばk回転(ただし、k≦N)を設
定したいとき回転方向と逆回り、すなわち第2歯車4の
回転方向10と反対方向、に360度×(k/N)すな
わち逆回り角度θの位置に目印6、例えば磁気誘導子、
を設定する。このようにすることにより第1歯車3のN
回転以内の回転角が検出可能となる。必ずしもkは整数
でなくても構わない。FIG. 4 shows the case where the rotation angle of the first gear 3 within N rotations is set, for example, when it is desired to set k rotations (where k ≦ N), the rotation direction is opposite to the rotation direction, that is, the rotation of the second gear 4 In the direction opposite to the direction 10, a mark 6, for example, a magnetic inductor, is provided at a position of 360 degrees × (k / N), that is, a reverse rotation angle θ
Set. By doing so, the N of the first gear 3
The rotation angle within the rotation can be detected. K does not necessarily have to be an integer.
【0017】ボールねじ中のナットの位置を回転軸1の
端点(ストロークエンド)に設定して、そのとき第1歯
車3の目印5、第2歯車4の目印6を基準点である観測
点7に合致させ、始点、終点間の任意位置で信号を検出
したいとき、図4のごとく磁気誘導子である目印6の位
置を逆回り角度θ=360度×k/Nの計算式に従い再
設定すればよい。The position of the nut in the ball screw is set at the end point (stroke end) of the rotating shaft 1, and at this time, the mark 5 of the first gear 3 and the mark 6 of the second gear 4 are used as observation points 7 serving as reference points. When it is desired to detect a signal at an arbitrary position between the start point and the end point, the position of the mark 6 which is a magnetic inductor is reset according to a calculation formula of reverse rotation angle θ = 360 degrees × k / N as shown in FIG. I just need.
【0018】この応用で2点以上の設定と検出を可能と
するためには、第2歯車4上に複数の同軸の基盤を設け
該基盤上に設けた複数の磁気誘導子である目印6は、そ
の回転軌道が相互に合致することのないように多段に積
層状に設置して検出側の磁気センサーを多層構造とす
る。このとき第1歯車3上に載置した目印5である磁石
は各層に磁力を供給可能な高さとし、これにより各層毎
に設定したそれぞれの回転角を磁気的に検知し、電気信
号として出力して2点以上の回転角の検出が可能とな
る。図5に目印6を2段に設けた概略図を示す。この場
合、2個の目印5である磁石片5a、磁石片5bは上下
に重ねて第1歯車3上に設け、第2歯車4上には高さの
異なる2個の目印6である磁気誘導子6a、磁気誘導子
6bを設ける。そしてこれらの磁気誘導子6a、磁気誘
導子6bは第2歯車4上で検出する回転角に合わせて任
意に配設する位置を変更することが可能に設けられてい
る。なお、第2歯車4上には基準点8が設けられてい
る。そして第2歯車4上には、目印5と目印6が両歯車
の回転により最近接位置にきたときの直線上に磁気セン
サー7a、磁気センサー7bを位置する支持枠11が第
2歯車4の側部から立設されている。In order to enable setting and detection of two or more points in this application, a plurality of coaxial bases are provided on the second gear 4, and a plurality of magnetic inductors 6 provided on the bases are marked. The magnetic sensors on the detection side have a multi-layer structure by being installed in multiple layers so that their rotation orbits do not coincide with each other. At this time, the magnet serving as the mark 5 placed on the first gear 3 has a height capable of supplying a magnetic force to each layer, whereby each rotation angle set for each layer is magnetically detected and output as an electric signal. Thus, the rotation angles at two or more points can be detected. FIG. 5 shows a schematic diagram in which marks 6 are provided in two stages. In this case, the magnet pieces 5a and 5b, which are the two marks 5, are provided on the first gear 3 so as to be vertically overlapped, and the two magnetic marks 6 having different heights are provided on the second gear 4. An inductor 6a and a magnetic inductor 6b are provided. These magnetic inductors 6 a and 6 b are provided so as to be able to arbitrarily change the positions of the magnetic inductors 6 a and 6 b according to the rotation angle detected on the second gear 4. Note that a reference point 8 is provided on the second gear 4. On the second gear 4, a support frame 11 on which the magnetic sensors 7a and 7b are positioned on a straight line when the marks 5 and 6 come to the closest positions due to the rotation of the two gears is located on the side of the second gear 4. It is erected from the department.
【0019】[0019]
【発明の効果】以上説明したとおり、本願の発明の機構
とすることにより、外部から見ることのできないケース
体内に収納されているボールねじが回転してボールねじ
軸に螺合されたナットを直線移動する機構において、外
観することのできないナットの位置をこれと直接結合す
るケース外の要素の移動位置の監視により正確に確認で
きる。従来は、始点、終点(ストロークエンド)、ある
いは制御範囲内の任意設定と位置の電気的検出には直線
移動する機構の要素とそれに相対する検出器間にドック
と呼ばれる突起物の設定とリミットスイッチの設置で可
能にしていた。しかし、外部からナットの位置が閉ざさ
れた場合は確認できなかった。例えば、ナットの運動が
他の制御系、油圧系、に連動して最終出力軸がナットの
位置と直接的でない伝達機構においては、ボールねじの
回転よりナットの位置を確認することが要求されていた
が確認は容易でなく、このような場合、ボールねじとナ
ットが破損する事態があった。この破損の原因の一つは
ストロークエンドに到達しても検知があいまいのため過
大のトルクで軸を回転させて軸とナットの両案内面、ボ
ール等の破損がこれに起因していた。ところで本発明で
はこの発生が容易に防止できる。さらに、本発明では、
ボールねじの入力軸側でストロークエンドの確認と任意
回転角の設定とこれらの電気的検知を可能とするため、
従来、直線移動する出力軸側の要素に検知装置を付けて
いたものを、入力軸側でこれをするため出力軸側の機構
設計が簡略化し、作業空間が拡大する。As described above, by adopting the mechanism of the present invention, the ball screw housed in the case, which cannot be seen from the outside, rotates, and the nut screwed to the ball screw shaft is straightened. In the moving mechanism, the position of the nut, which cannot be seen, can be accurately confirmed by monitoring the moving position of an element outside the case which is directly connected to the nut. Conventionally, for the electrical detection of the start point, end point (stroke end), or any setting and position within the control range, the setting of a projection called a dock and a limit switch between a linearly moving mechanism element and its corresponding detector Was possible with the installation. However, when the position of the nut was closed from the outside, it could not be confirmed. For example, in a transmission mechanism in which the movement of the nut is linked to other control systems and hydraulic systems and the final output shaft is not directly related to the position of the nut, it is required to confirm the position of the nut by rotating the ball screw. However, confirmation was not easy, and in such a case, the ball screw and the nut were sometimes damaged. One of the causes of the damage was that the shaft was rotated with excessive torque because the detection was ambiguous even at the end of the stroke, and the guide surfaces of both the shaft and the nut, balls and the like were damaged. In the present invention, this can be easily prevented. Further, in the present invention,
In order to enable confirmation of stroke end, setting of arbitrary rotation angle, and electrical detection of these on the input shaft side of the ball screw,
Conventionally, the detection device is attached to the element on the output shaft side that moves linearly. However, since this is performed on the input shaft side, the mechanical design on the output shaft side is simplified, and the work space is expanded.
【図1】本発明の1実施の形態を模式的に説明する図で
ある。FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の他の実施の形態を模式的に説明する図
である。FIG. 2 is a diagram schematically illustrating another embodiment of the present invention.
【図3】本発明の原理を模式的に説明する図である。FIG. 3 is a diagram schematically illustrating the principle of the present invention.
【図4】本発明の他の原理を模式的に説明する図であ
る。FIG. 4 is a diagram schematically illustrating another principle of the present invention.
【図5】本発明をボールねじに適用した実施の形態を示
す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing an embodiment in which the present invention is applied to a ball screw.
1 回転軸 2 回転軸 3 第1歯車 4 第2歯車 5 目印 6 目印 7 観測点 8 基準点 9 回転方向 10 回転方向 11 支持枠 12 ボールねじ回転軸 α 遅れ角度 θ 逆回り角度 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotation axis 2 Rotation axis 3 1st gear 4 2nd gear 5 Mark 6 Mark 7 Observation point 8 Reference point 9 Rotation direction 10 Rotation direction 11 Support frame 12 Ball screw rotation axis α Delay angle θ Reverse rotation angle
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 21/22 G01B 7/30 G01B 5/24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01B 21/22 G01B 7/30 G01B 5/24
Claims (6)
る第1歯車3と、第1歯車3とかみ合い回転軸2を中心
として回転する第2歯車4からなり、第1歯車3と第2
歯車4のそれぞれの歯の歯数比を(N+L)対N(ただ
し、Nは整数、Lは±1)とし、第1歯車3の歯部近傍
上に目印5と第2歯車4の歯部近傍上に目印6をそれぞ
れ設け、2つの目印5および目印6が回転軸1と回転軸
2を結ぶ直線上で合致する点を始点とし、該始点より検
出対象の回転軸1の回転に連れて第1歯車3を回転し、
これに伴い第2歯車4が回転したとき2つの目印5およ
び目印6が再び直線上に合致することを原理として、2
つの目印5および目印6が合致したことを観測する観測
点7を回転軸1および回転軸2を結ぶ線上の第2歯車4
上に設け、第2歯車4の歯部近傍上に基準点8を設け、
目印6を基準点8から任意回転角だけ変位した位置に変
位自在に設定可能としていることを特徴とするN回転ス
トロークの回転軸のN回転以下の回転角検出機構。1. A first gear 3 that rotates about a rotation shaft 1 to be detected and a second gear 4 that meshes with the first gear 3 and rotates about a rotation shaft 2. The first gear 3 and the second gear 3
The ratio of the number of teeth of each tooth of the gear 4 is (N + L) to N (where N is an integer and L is ± 1), and a mark 5 and a tooth portion of the second gear 4 are provided near the tooth portion of the first gear 3. Marks 6 are provided on the vicinity, respectively, and two marks 5 and a point where the marks 6 coincide on a straight line connecting the rotation axis 1 and the rotation axis 2 are set as a starting point, and from the starting point, the rotation of the rotation axis 1 to be detected is performed. Rotate the first gear 3,
In principle, when the second gear 4 rotates, the two marks 5 and 6 coincide again on a straight line.
An observation point 7 for observing that the two marks 5 and 6 have matched with each other is a second gear 4 on a line connecting the rotation shaft 1 and the rotation shaft 2.
And a reference point 8 is provided near the tooth portion of the second gear 4,
A rotation angle detecting mechanism for a rotation axis of N rotation strokes or less of N rotation strokes, wherein the mark 6 can be set to a position displaced from the reference point 8 by an arbitrary rotation angle.
の目印6を磁気誘導子、観測点7を磁気センサーから形
成したことを特徴とする請求項1記載のN回転ストロー
クの回転軸のN回転以下の回転角検出機構。2. The mark 5 of the first gear 3 is a magnet, the second gear 4
2. The rotation angle detecting mechanism according to claim 1, wherein the mark is formed by a magnetic inductor and the observation point is formed by a magnetic sensor.
車4の目印6をスリット、観測点7を受光センサーから
形成したことを特徴とする請求項1記載のN回転ストロ
ークの回転軸のN回転以下の回転角検出機構。3. The N rotation stroke of claim 1, wherein the mark 5 of the first gear 3 is formed by an optical transmitter, the mark 6 of the second gear 4 is formed by a slit, and the observation point 7 is formed by a light receiving sensor. A rotation angle detection mechanism that is equal to or less than N rotations of the rotation shaft.
センサーを併列配置し、第2歯車4の目印6をスリット
とし、第1歯車3の目印5を反射体とし、レーザ反射光
が受光センサーに到達したことを電気的に検出手段を設
けたことを特徴とする請求項1記載のN回転ストローク
の回転軸のN回転以下の回転角検出機構。4. A laser emitting port and a laser light receiving sensor are arranged in parallel at an observation point 7, a mark 6 of the second gear 4 is a slit, a mark 5 of the first gear 3 is a reflector, and the laser reflected light is received. 2. The rotation angle detecting mechanism according to claim 1, further comprising means for electrically detecting arrival at the sensor.
において、検出対象の回転軸1の回転角が測定可能回転
角であるN回転時の回転角より小さいk回転時の回転角
での検出を必要とするとき、第2歯車4上の基準点8よ
り、L=−1の場合は回転方向と反対方向に、また、L
=+1の場合は回転方向と同方向に、k/N回転した第
2歯車4上の回転位置に目印6を設けたことを特徴とす
るN回転ストロークの回転軸のN回転以下の回転角検出
機構。5. The mechanism according to claim 1, wherein the rotation angle of the rotation shaft 1 to be detected is smaller than the rotation angle at the time of N rotation, which is the measurable rotation angle, at the time of k rotation. When L = -1 from the reference point 8 on the second gear 4 in the direction opposite to the rotation direction,
In the case of = + 1, a mark 6 is provided at the rotational position on the second gear 4 which has been rotated k / N in the same direction as the rotational direction. mechanism.
において、検出対象の回転軸1に接合する第1歯車3と
目印5に磁石、光発信器あるいはレーザ発射口のいずれ
か1個を設け、第1歯車3とかみ合う第2歯車4あるい
は該第2歯車の回転軸2に同軸に設けた回転基盤上に該
目印5に対応して磁気誘導子、スリットあるいはレーザ
受光センサーから選択した1種からなる複数の目印6を
配設して該目印6を多重に積層したことを特徴とするN
回転ストロークの回転軸のN回転以下の複数の回転角検
出機構。6. The mechanism according to claim 2, wherein the first gear 3 joined to the rotating shaft 1 to be detected and the mark 5 are provided with any one of a magnet, an optical transmitter or a laser emitting port. And a magnetic gear, a slit or a laser receiving sensor corresponding to the mark 5 on a second gear 4 meshing with the first gear 3 or on a rotating base provided coaxially with the rotating shaft 2 of the second gear. A plurality of marks 6 of one kind are arranged, and the marks 6 are stacked in multiple layers.
A plurality of rotation angle detection mechanisms of N rotations or less of the rotation axis of the rotation stroke.
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