具有旋转约束构件的编码器的制作方法

专利名称：具有旋转约束构件的编码器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于固定用作用来测量角度、角速度、旋转量等的装置的旋转编 码器的技术。
背景技术：
旋转编码器测量旋转体(例如电机、内燃机、或者操作旋钮)的角位置、角速度、旋 转量、旋转数等。测量的数据用于根据测量值来设定值、显示、对机械工具的控制、调整、或 者根据预定目的的其它处理。在编码器的定子与可旋转的测量对象(例如电机)接合的情况下，转子与测量对 象的旋转轴之间设置有联轴器。然而，在这种状态下，定子会随着旋转的转子一起旋转。因 此，需要一种防止定子的旋转的布置。由于测量对象和转子比编码器主体大得多，编码器本 身由上面所描述的接合装置来支撑。因此，在防止旋转时无需考虑支撑编码器。作为这种用于防止旋转的布置，通常采用的是一种通过用于防止旋转的构件将定 子锁定或固定至测量对象主体的方法。用于防止旋转的构件的实例包括弯曲的金属板以及 那些具有与编码器和测量对象的形状对应、且实现了定子与测量对象之间的接合的各种形 状(例如柱形)的构件。如在日本未经审查专利公开No. 2005-348555中所描述的，还采用 了一种将编码器的定子直接固定至测量对象主体的方法。然而，由于在所有上述情况中都通过螺钉来固定用于防止旋转的构件和编码器的 定子，因此这种附接需要一个旋拧(screw)过程。这种旋拧过程降低了工作效率，并且限制 了大规模生产和成本降低。另外，这种过程在附接在野外进行的情况下极其麻烦。特别是 在用于防止旋转的构件附接至与产品成一体地装运的编码器的情况下，由于在机械安装方 面的难度，因此由人力进行附接，导致了成本的增加。另一方面，提出了不使用螺钉的各种附接方法。在公开的专利公开US 2002/0002777,US 2002/0148123,DE 10026958中，公开了一种用于在轴向方向上将编码器 附接至电机的结构。在这些文献所公开的结构中，在设置于固定目标中的凹入组装空间中 插入且布置进而埋置有一种角度测量装置。然后使一种被称为接头的锁定件与电机壳体的 制动器(stopper)表面接触，从而使接头的限位器表面与电机壳体的制动器表面接触，以 相互支撑。上述接头进一步径向地滑动，以与电机壳体的外围表面接触并径向地扩展，从而 径向地紧固，以防止其间的相对旋转。然而，上面所描述的接头用来接合转子和轴，以防止其间的相对旋转。将转子的锥 形顶端插入到设置于电机轴中的倒锥形孔中，并且通过接头对其偏压轴向压力。因此，难以 将这种方法应用于采用普通联轴器的编码器。由于在组装空间内接合电机轴和转子是特别 困难的，因此该接头有限地可应用于上述类型的角度测量装置。存在的另一个问题在于，电 机也需要具有组装空间，导致缺乏普适性。另外，固定到角度测量装置上仍然需要旋拧过 禾呈。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种具有这样的旋转约束构件的编码器本旋转约束构 件可广泛地应用，至少在附接至编码器的情况下无需旋拧过程等，并且能够在短时间内实 现轻松的附接。本发明的另一个目的是提供一种具有这样的旋转约束构件的编码器本旋 转约束构件能够仅从一个特定的轴向方向实现附接并且便于机械安装。这些目的通过具有权利要求1的特征的编码器来实现。在本发明的一个示例性实施方式中，一种编码器包括转子，接合至测量对象的旋 转轴；定子，可旋转地支撑转子；以及旋转约束构件，将定子锁定至测量对象，该旋转约束 构件包括接合部，作为底座；凸出固定部，沿旋转轴从接合部朝着定子延伸；以及附接部， 在任意方向上从接合部延伸或者与接合部一体地形成，并且定子至少在附接表面上具有在 沿旋转轴的方向上凹入的凹入固定部，其中，凸出固定部插入或压配合到凹入固定部中，以 与之锁定。具有旋转约束构件的编码器可具有附接部，该附接部形成为具有与凸出固定部的 结构类似的结构，并且测量对象也包括与凹入固定部类似的凹入部。具有旋转约束构件的编码器可具有由板状件制成的旋转约束构件以及从接合部 向与凸出固定部相反的方向延伸的附接部。具有旋转约束构件的编码器可具有在与转子的旋转轴相交的横向方向上延伸的 接合部，凸出固定部分别从接合部的至少两个不同位置沿旋转轴延伸，并且附接部从与凸 出固定部不同的位置向与凸出固定部相反的方向延伸。具有旋转约束构件的编码器可具有接合部，该接合部具有允许将转子的旋转轴插 入其中的开口，并且该接合部形成为设置在旋转轴周围。具有旋转约束构件的编码器可具有分别设置在彼此旋转地对称的位置处或者设 置在接合部的角部处的凸出固定部，并且附接部分别设置在彼此旋转地对称的位置处或者 设置在接合部的角部处，并且每个附接部均具有螺钉孔。具有旋转约束构件的编码器可具有转子，具有编码板；以及定子，具有探测元 件。根据本发明，能够极其容易地且高度普适地将编码器附接至测量对象，使得工作 效率显著提高。而且，因为所有的附接操作都能够在轴向方向上进行，所以可应用自动安 装。由于机械化，还能够有助于降低成本。根据本发明的具有旋转约束构件的编码器包括转子，接合到测量对象的旋转轴； 定子，可旋转地支撑转子；以及旋转约束构件，将定子锁定至测量对象，该旋转约束构件包 括接合部，作为底座；凸出固定部，沿旋转轴从接合部朝着定子延伸；以及附接部，在任意 方向上从接合部延伸或者与接合部一体地形成，并且定子至少在附接表面上具有在沿旋转 轴的方向上凹入的凹入固定部，其中，凸出固定部插入或压配合到凹入固定部中，以与之锁 定。凸出固定部用来将旋转约束构件固定至编码器、测量对象、或者编码器和测量对 象两者。凸出固定部插入或压配合到形成在定子或测量对象中的凹入固定部中，从而锁定 旋转约束构件。因此，旋转约束构件的凸出固定部插入或压配合成锁定到编码器或测量对 象的转子的凹入固定部中，从而使旋转约束构件能够容易地附接至编码器或测量对象而无需旋拧。此外，由于附接可仅在编码器或测量对象的附接表面的轴向方向上进行，所以可应 用机械安装。具有凸出固定部和凹入固定部的固定结构可设置在编码器上、设置在测量对象 上、或者设置在编码器和测量对象两者上。在编码器上设置该结构特别有利于编码器的大 规模生产。作为旋转约束构件的底座的接合部用来使凸出固定部和附接部彼此接合成一体。 附接部用来将旋转约束构件固定至测量对象，并且可具有与凸出固定部的结构类似的结构 或者具有与之不同的结构。没有具体地限定附接部的结构，但附接部可具有用于固定的公 知结构。附接部的构造总体上由测量对象的构造、或者使用条件或用户来限定。因此，附接 部可形成为从接合部向任意方向延伸，或者可与附接部本身一体地形成。附接部优选地形 成为从接合部向与凸出固定部相反的方向延伸。凸出固定部和附接部可通过接合部的具体 (concrete)结构彼此接合，或者彼此一体地设置而无需接合部的具体结构。这种结构的代 表性实例包括其中凸出固定部和附接部线性地形成的一种结构，并且更具体地，该结构是 条状形状、圆柱体形状、方孔形状等。这些结构能够由板状形状或条状形状的金属、树脂、或 橡胶材料制成。根据本发明，接合部的一个优选方面是在与编码器的旋转轴相交或垂直的横向方 向上延伸的一种结构体。横向地延伸的结构体优选地包括分别形成并设置在多个位置处 的凸出固定部和附接部。在接合部形成为四边形形状、钻石形状、或多边形形状的情况下， 凸出固定部和附接部优选地形成并设置在相应的角部处。在接合部形成为圆形形状的情况 下，凸出固定部或附接部优选地形成并设置在彼此旋转地对称的位置处。凸出固定部或附 接部更优选地成对地设置在相对的位置处。设置多个凸出固定部和附接部提高了固定强度 和耐用性。另一方面，鉴于附接过程和成本，凸出固定部和附接部的数量优选地更少。因此， 可根据使用目的、期望的强度和耐用性、编码器的尺寸和规格等来选择最优选的方面。虽然接合部可形成为呈条状形状或块状形状的横向地延伸的结构体，但接合部优 选地形成为板状体。接合部形成为板状体简化了加工并且降低了材料成本。优选地通过使 用类似的材料形成凸出固定部和附接部以及接合部。这些部件的一体加工和形成降低了生 产成本。这种接合部优选地在四边形形状、钻石形状、环形形状、或者这些形状中的一种的 部分结构的旋转轴的方向上具有突出几何形状，并且在中心处设置有开口，以允许将旋转 轴插入其中。可替代地，接合部可仅通过分别压出或冲出开口或其它需要的结构而由板状 体形成。换言之，接合部仅需要具有能够实现连接、接合、和固定一对或多对凸出固定部和 附接部、允许旋转轴和固定所需的构件插入其中、并确保用于附接的空间的形状即可。


由于通过参照以下结合附图考虑的详细描述，本发明的这些和其它特征和优点会 变得更好理解，因此将理解本发明的这些和其它特征和优点。图1是示出了根据本发明的编码器的基本构造和测量对象的正视图。图2是示出了根据本发明的编码器的基本构造和测量对象的平面图。图3是示出了根据本发明的编码器的基本构造和测量对象的透视图。图4是根据本发明的第一实例的旋转约束构件的透视图。
图5是根据本发明的第一实例的定子的透视图。图6是根据本发明的第二实例的旋转约束构件的透视图。图7是根据本发明的第二实例的定子的透视图。图8是根据本发明的第三实例的、与第一实例的旋转约束构件类似的另一旋转约 束构件的透视图。图9是根据本发明的第四实例的、与第一实例的旋转约束构件类似的再一旋转约 束构件的透视图。图10是根据本发明的第五实例的、与第一实例的旋转约束构件类似的又一旋转 约束构件的透视图。图11是根据本发明的第六实例的、与第二实例的旋转约束构件类似的另一旋转 约束构件的透视图。图12是根据本发明的第七实例的、与第二实例的旋转约束构件类似的再一旋转 约束构件的透视图。图13是根据本发明的第八实例的、与第二实例的旋转约束构件类似的又一旋转 约束构件的透视图。图14是根据本发明的第九实例的旋转约束构件的透视图。图15是根据本发明的第九实例的定子的透视图。图16是根据本发明的第十实例的、与第九实例的旋转约束构件类似的另一旋转 约束构件的凸出固定部的透视图。图17是根据本发明的第十一实例的、与第十实例的凸出固定部类似的另一凸出 固定部的透视图。图18是根据本发明的第十二实例的、与第一实例的旋转约束构件类似的另一旋 转约束构件的凸出固定部的透视图。图19是根据本发明的第十三实例的、与第一实例的旋转约束构件类似的再一旋 转约束构件的凸出固定部的透视图。图20是示出了本发明的第十四实例的透视图。图21是示出了本发明的第十五实例的透视图。
具体实施例方式结合附图，下面描述根据本发明的具有旋转约束构件的编码器的更具体的构造。 如图1至图3所示，作为根据一个优选方面的编码器的实例，包括接合到测量对象3的旋转 轴19的转子、可旋转地支撑转子的定子2、以及将定子2锁定至测量对象的旋转约束构件 1。旋转约束构件1具有相对于转子的旋转轴19在横向方向上延伸的接合部11、分别从接 合部的至少两个不同位置沿旋转轴延伸的凸出固定部15、以及从不同于凸出固定部15的 位置在与凸出固定部15相反的方向上延伸的附接部13，并且编码器构造成使得定子在附 接表面上具有沿旋转轴凹入的凹入固定部21，并且凸出固定部15分别插入或压配合成锁 定在凹入固定部21中。图1是示出了根据本发明的编码器2的基本构造和测量对象3的 正视图，并且图2和图3分别是其平面图和透视图。如上所述，由于设置有相对于转子的旋转轴19在横向方向上延伸的接合部11以及从接合部上的彼此不同的位置延伸的凸出固定部15和附接部13，所以便于用于凸出固 定部和附接部的固定和附接的过程。进一步，当接合部11在水平方向上延伸并且优选地由 板状体形成时，接合部11易于弯成弓形，以缓和(absorb)编码器2和测量对象3彼此固定 的位置的未对准和倾斜。因此，附接的准确度会降低，以进一步便于附接并提高实用性。编码器包括接合至测量对象3的旋转轴的转子19、以及可旋转地支撑转子的定子 2。编码器的这种基本构造是众所周知的，并且在各种文献中公开，例如日本经审查专利公 开No. 641853。定子2对应于编码器主体，并且其上通常安装有转子的编码板、探测形成在 编码板上的编码或编码图的探测元件、设置有处理电路的电路板等。定子是通常作为编码 器的主体或框架的结构体。在一些情况下，定子进一步设置有用于电路板等的盖、连接电路 板和外部电路的连接件等。转子19接合至测量对象，并且与测量对象相对地或者同步地旋转。转子19通过 轴支撑构件(例如轴承)由定子可旋转地支撑。转子设置有作为编码器的旋转轴的部分、 产生用于实现对旋转角度和旋转位置的探测的信号和编码图的编码板、狭缝板等。当转子 (旋转轴)旋转时，探测元件探测预定的信号或编码图。旋转约束构件1具有在与转子的旋转轴垂直的方向上(即，在横向方向上)延伸 的接合部11、分别从接合部11的至少两个不同位置沿旋转轴延伸或突出的凸出固定部15、 以及从不同于凸出固定部15的位置在与凸出固定部15相反的方向上延伸或突出的附接部 13。每个凸出固定部15均形成为相对于接合部11在轴向方向上延伸或突出，并从附接表 面插入或压配合到定子2的对应的凹入固定部21中，且与之固定。因此，凸出固定部15形 成为具有与凹入固定部21的开口的形状对应的突出几何形状，并且插入或压配合，以塑性 地或弹性地变形并容纳到凹入固定部21中。一旦插入或压配合，这两个部件就能够由于这 两个部件的接触表面之间的摩擦阻力所形成的有利保持力而彼此锁定。为了使凸出固定部15具有预定的弹性或者具有可塑性变形的形状，凸出固定部 15可由弯成U字形状的板状体形成，从而使呈U字形状的这部分弯成弓形，以发挥弹性或塑 性。类似地，板状体可弯曲成C字形状，或者弯曲成众所周知的任何其它弓形形状。此外， 凸出固定部15可由天然橡胶或合成橡胶、或者树脂材料制成。可将在以上特性方面表现出 色的这些材料中的一种仅用于弓形部分。接合部11具有附接部13，每个附接部均形成为在与凸出固定部15相反的方向上 延伸或突出。附接部13设置成附接并固定至用作旋转体的测量对象3，例如电机。虽然附 接部13的形状及附接部的固定方法可限定成与凸出固定部15对应，但附接部13优选地具 有用于旋拧的螺钉孔。通常，在编码器的生产中不使用附接部13，但是在由终端用户将编码 器附接至测量对象时会使用附接部。此部件可具有旋拧结构，因为这种结构几乎不影响编 码器的生产率。虽然接合部11可形成为块状的结构体，但接合部11优选地由单个或多个板状件 制成。当接合部11由单个构件制成且更优选地由一个板状体制成时，可以降低生产成本。 凸出固定部15和附接部可形成为与接合部11分开以附接至接合部11的构件。然而，由于 以上原因，优选地通过采用折叠的并且经过不同处理的单个构件或板状件使凸出固定部15 和附接部与接合部11 一体地形成。可替代地，接合部11可由一个板状块制成，可通过层压 或者结合多个板状体而形成结构，或者可由为条状形状或块状形状的构件构造。
没有具体地限定用于旋转约束构件1的材料，但可以是金属或者树脂材料。具体 地，优选的材料包括金属和合金，例如磷青铜(杨氏模量是llOGPa，并且剪切弹性模量是 43GPa)、奥氏体不锈钢SUS304(杨氏模量是197GPa，并且剪切弹性模量是74GPa)、马氏体 不锈钢SUS410 (杨氏模量是200GPa，并且屈服强度是345MPa)、硬铝A2017P (杨氏模量是 69GPa,并且屈服强度是195MPa)、具有的物理特性与以上金属和合金的物理特性相当的其 它金属和合金。可替代地，树脂材料是优选的。树脂材料的实例包括ABS树脂、聚丙烯(PP) 树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂、多氯化联苯树脂、聚酯树脂、以及氟化乙烯树脂。 一种优选的材料可根据相应的使用条件从上面所列的那些材料中选出。定子2在附接表面上具有沿旋转轴19凹入一定深度的凹入固定部21。如上所述， 凸出固定部15分别插入或压配合到凹入固定部21中，从而凹入固定部21优选地具有与凸 出固定部15的形状对应的形状，具体地，例如等于或者稍小于凸出固定部15的突出平面的 开口。该开口可具有与转子的旋转轴19平行的侧表面，S卩，与开口相同的形状在深度方向 上连续，或者在任意方向上稍倾斜。换言之，开口可形成为轴向地延伸，且开口的形状在深 度方向上是不变的，或者可形成为开口在深度方向上扩大或者缩小。对于倾斜的侧表面，该 侧表面可形成为使开口从开口端起在深度方向上扩大。对于这种布置，凸出固定部15难于 插入同时难于拔出，导致实用性降低但稳定性提高。另一方面，当侧表面形成为使开口从开 口端起在深度方向上缩小时，凸出固定部15易于插入同时易于拔出，导致实用性提高但稳 定性降低。可根据应用、生产环境等选择凹入固定部21的这两方面之一。每个凹入固定部 21均可具有至少与凸出固定部15的高度相等的深度，或者可形成为允许将定子22插入其 中的孔。应注意的是，考虑到实用性，侧表面优选地形成为非倾斜的。定子2通常通过加工由铝、铝合金等制成的金属块而形成。材料可以是如上所述 的铝或铝合金、铁或其合金、例如黄铜或镁合金的金属、或树脂材料。旋转约束构件1通过将凸出固定部15分别插入或压配合到凹入固定部21中而锁 定至定子2。如上所述，每个凸出固定部15均弹性地或塑性地变形，以容纳到对应的凹入 固定部21中，并由于作用在这些部分之间的摩擦阻力、弹性形变力等而保持和固定从而锁 定。没有具体地限定插入或压配合所需的力，只要获得锁定旋转约束构件1必需的保持力 即可。然而，在需要过大的力的情况下，具有多个缺点，例如极其恶化的实用性和旋转约束 构件1的变形。另一方面，极弱的力会造成保持力的降低并增大了由于摇晃而导致脱离的 风险。因此，应适当地调整插入或压配合所需的力。第一实例图4和图5分别示出了本发明的第一实例。图4是根据一个实例的旋转约束构件 1的透视图，并且图5是根据一个实例的定子2的透视图。应注意的是，在这些图中没有示 出编码器的其它部件，例如转子、轴承、编码板、探测元件、处理电路、以及盖。然而，作为一 个光学编码器或磁性编码器，实际上包含了必需的部件。在此实例中示出的旋转约束构件1通过加工板状件而形成，该板状件优选地是不 锈钢(SUS304)的金属板等。如图中所示，接合部11在中心处具有允许将旋转轴插入其中 的开口 10，并且该接合部由具有四边形形状或者钻石形状的轮廓且具有不变的宽度的平 板体构成。在每个相对的角部处形成有一对凸出固定部15或附接部13。凸出固定部15 和附接部13由从接合部11连续的单个构件形成。更具体地，将钣金加工(sheet metalprocessing)、冲孔加工等应用于板状体，从而使凸出固定部15和附接部13分别通过切割 和折叠板状体而形成。由于这些部件能够通过加工单个板状体而形成，所以能够提高大规 模化生产率并降低成本。图中示出的每个凸出固定部15均具有底座，轴向地折叠成从接合部11的角部的 外侧向上延伸；弯曲部151a，设置在底座上，以从向上延伸的底座在相应的横向上扩展并 径向地弯曲成U字形状；以及扁平部152a，设置在弯曲部151a的相应端部上，以彼此靠拢 并接近。即，当在轴向方向上突出时，凸出固定部15具有与其开口彼此面对的两个U字形 状类似的形状。另一方面，定子2具有位于中心处的开口 23，转子通过介于其间的轴承构件等固 定至该开口 ；以及附接表面27，具有形成在面向凸出固定部15的位置处的一对凹入固定部 21a。另外，定子2具有切除部22，这些切除部形成在与附接部对应的位置处，以使编码器能 够不受干扰地轴向地接近附接部13并附接至测量对象。因此，能够将工具轴向地插入附接 部13中，以进行旋拧。根据本实例的每个凹入固定部21a均形成为与凸出固定部15的为四边形形状且 具有设置成彼此面对的两个U字的圆角的突出几何形状对应的开口。凹入固定部21a比凸 出固定部15稍小，从而使凸出固定部15的弯曲部151a弯成弓形并且变形以插入凹入固定 部21a中。附接部13设置在接合部11上且位于没有形成凸出固定部15的其余角部处。每 个附接部13均具有折叠成在与凸出固定部相反的轴向方向上向下延伸的折叠部12，并且 附接部13被进一步折叠并从折叠部12径向地延伸。换言之，由折叠部12和附接部13以 及接合部11形成Z字形状。附接部13具有用于旋拧至测量对象的螺钉孔14。螺钉孔14 形成为所谓的长孔，以在将附接部13附接至测量对象时缓和一些尺寸上的差异。定子2进一步具有主干(trunk)部25，具有比定子2的外径稍小的轮廓并且允 许将盖附接于此；以及柱状件26，每个柱状件均形成为从轮廓的部分突出并支撑安装有探 测元件和处理电路的电路板。第二实例图6和图7分别示出了本发明的第二实例。图6是另一旋转约束构件的透视图， 并且图7是另一定子的透视图。在本实例中，凸出固定部15具有折回部153a，在向上延伸 的同时在中途(halfway)扩展并进一步径向向外地且径向向下地折回；以及扁平部IMa， 从折回部153a向下延伸，以与向上延伸部分平行。换言之，本实例采用了一种轴向地或者 竖直地折回的结构，而第一实例采用了横向地折叠的结构。因此，定子2具有凹入固定部21b，每个凹入固定部均具有与凸出固定部15的突出 几何形状对应的带有非圆角的四边形形状。在本实例中，在将凸出固定部15插入凹入固定 部21b中的情况下首先插入折回部153a，而在从凹入固定部21b中拔出凸出固定部15的情 况下使扁平部15 的一端与凹入固定部21b的侧表面接合。因此，与第一实例相比，第二 实例采用了一种实现了易于插入但难于拔出的结构。除上面所描述的之外，本实例部分地 采用了与第一实例的构造类似的构造。应注意的是，相同的构件由相同的符号表示，并且在 本实例中不再重复对其进行描述。第三实例
图8示出了本发明的第三实例。图8是根据另一实例的、与第一实例的旋转约束 构件类似的旋转约束构件的透视图。在第三实例中，接合部11设置为具有开口 10的中空 圆形板，其为环形板形状且具有不变的宽度。凸出固定部15设置在旋转地对称且彼此面对 的位置，从而每个凸出固定部15均从接合部11的中空圆形板的外缘向上延伸，并且扩展部 分轴向地弯曲成彼此接近。具体地，扩展部分从外侧向内侧环绕延伸，以彼此接近。附接部 13类似地形成在彼此旋转地对称的位置，同时与相应的凸出固定部15隔开四分之一圆周 地旋转地设置。接合部11具有比定子的外径小的外径。除上面所描述的之外，本实例部分 地采用了与第一实例的构造类似的构造。应注意的是，相同的构件由相同的符号表示，并且 在本实例中不再重复对其进行描述。第四实例图9示出了本发明的第四实例。图9是根据再一实例的、与第一实例的旋转约束 构件类似的旋转约束构件的透视图。同样在此实例中，接合部11设置为具有环形板形状的 中空圆形板。另一方面，每个凸出固定部15均从接合部11的圆形板的内缘向上延伸，并且 扩展部分径向地弯曲成彼此接近。除上面所描述的之外，本实例部分地采用了与第一和第 三实例的构造类似的构造。应注意的是，相同的构件由相同的符号表示，并且在本实例中不 再重复对其进行描述。第五实例图10示出了本发明的第五实例。图10是根据又一实例的、与第一实例的旋转约 束构件类似的旋转约束构件的透视图。在第五实例中，接合部11在中心处具有开口 10，该 开口是圆形的且具有比旋转轴的直径大的直径，并且该接合部形成为具有与定子的外围对 应的圆形外缘的四边形板状体。一对凸出固定部15分别从彼此旋转地对称且更靠近接合 部11内的轴的位置向上延伸，并且扩展部分彼此径向地接近。构成每个凸出固定部15的 部分均形成为使得接合部11内的除了底座之外的构件被切除并向上延伸。接合部11具有 四边形的孔，因为切除部分对应于凸出固定部15。切除部分没有从向上延伸的部分扩展，而 仅是折叠成U字形状。附接部13形成在四边形形状的较长边的外侧且位于彼此旋转地对 称的位置处，同时与相应的凸出固定部15隔开四分之一圆周地旋转地设置。根据这种构造，旋转约束构件能够由一块板通过应用钣金加工、压花等来生产，而 没有浪费的部分。除上面所描述的之外，本实例部分地采用了与第一和第三实例的构造类 似的构造。应注意的是，相同的构件由相同的符号表示，并且在本实例中不再重复对其进行 描述。第六实例图11示出了本发明的第六实例。图11是根据另一实例的、与第二实例的旋转约束 构件类似的旋转约束构件1的透视图。在本实例中，接合部11设置为具有环形板形状的中 空圆形板。环形形状具有比旋转轴的内径大的内径，以在其间具有一定余量。环形形状可 具有一定宽度，以确保所需的强度。凸出固定部15设置在旋转地对称且彼此面对的位置， 并且从接合部11的圆形板的外边缘向上延伸，扩展，朝着轴折叠，且然后向下延伸。附接部 13类似地形成在彼此旋转地对称的位置，同时与相应的凸出固定部15隔开四分之一圆周 地旋转地设置。除上面所描述的之外，本实例部分地采用了与第一实例的构造类似的构造。 应注意的是，相同的构件由相同的符号表示，并且在本实例中不再重复对其进行描述。
第七实例图12示出了本发明的第七实例。图12是根据再一实例的、与第二实例的旋转约 束构件类似的旋转约束构件的透视图。同样在第七实例中，接合部11设置为具有环形板形 状的中空圆形板。另一方面，凸出固定部15分别从接合部11的圆形板的内边缘向上延伸， 扩展，径向向外地折叠，且然后向下延伸。除上面所描述的之外，本实例部分地采用了与第 二和第六实例的构造类似的构造。应注意的是，相同的构件由相同的符号表示，并且在本实 例中不再重复对其进行描述。第八实例图13示出了本发明的第八实例。图13是根据又一实例的、与第二实例的旋转约束 构件类似的旋转约束构件的透视图。在第八实例中，形成在接合部11上的每个凸出固定部 15均具有与第二实例的构造相同的构造，同时每个附接部均以与第二实例的构造类似的构 造形成，同时与凸出固定部相反地竖直地设置。根据这种构造，旋转约束构件能够容易地附 接到测量对象而无需旋拧。然而，需要与凹入固定部类似地加工测量对象。除上面所描述 的之外，本实例部分地采用了与第二实例的构造类似的构造。应注意的是，相同的构件由相 同的符号表示，并且在本实例中不再重复对其进行描述。第九实例图14和15分别示出了本发明的第九实例。图14是旋转约束构件的凸出固定部 的局部透视图，并且图15是定子的透视图。在本实例中，凸出固定部15在向上延伸的同时 在中途横向地扩展，并且其中具有弯曲部156的相应扩展端部在彼此相反的方向上弯成圆 弧形状，以具有S字形状的突出几何形状。换言之，扩展部分的相应端部弧形弯曲为形成总 体上具有圆柱形轮廓的结构。因此，定子2的每个凹入固定部21c均具有与凸出固定部15的突出几何形状对应 的圆柱形形状。除上面所描述的之外，本实例部分地采用了与第一实例的构造类似的构造。 应注意的是，相同的构件由相同的符号表示，并且在本实例中不再重复对其进行描述。第十实例图16示出了本发明的第十实例。图10是旋转约束构件1的凸出固定部15的局 部透视图。在本实例中，凸出固定部15在向上延伸的同时在半途横向地扩展，并且每个均 在其中具有弯曲部157的相应的扩展端部在同一方向上弯曲成圆弧形状，以具有锥形圆柱 体形状。换言之，扩展部分的相应端部折叠成具有像顶端被切掉的圆锥体那样的锥形圆柱 体结构。因此，凸出固定部15可更容易地插入凹入固定部21c中，同时更容易地拔出。除 上面所描述的之外，本实例部分地采用了与第九实例的构造类似的构造。应注意的是，相同 的构件由相同的符号表示，并且在本实例中不再重复对其进行描述。第H实例图17示出了本发明的第i^一实例。图17是旋转约束构件1的凸出固定部15的 局部透视图。在本实例中，凸出固定部15具有弯曲部157，具有第十实例的锥形圆柱体形 状；以及翼部158，在每个翼部中，弯曲部157部分地从下部打开一定范围，以形成具有例如 倒钩的结构的翼状形状。换言之，凸出固定部15形成为具有部分地在圆柱体或圆锥体形状 的扩展部分中作为额外结构的倒钩的结构体。11
因此，凸出固定部15能够更容易地插入定子2的凹入固定部21c中。另外，凸出 固定部15难以克服拔出力而拔出，因为作为倒钩的翼部158不仅压住凹入固定部的侧表面 而且与之接合。除上面所描述的之外，本实例部分地采用了与第十实例的构造类似的构造。 应注意的是，相同的构件由相同的符号表示，并且在本实例中不再重复对其进行描述。第十二实例图18示出了本发明的第十二实例。图18是旋转约束构件的凸出固定部的局部透 视图。在本实例中，凸出固定部形成为一种结构体，其中，第一实例的扩展部分不是弯成弧 形而仅是弯曲。换言之，扩展部分仅以锐角而非以直角折叠。定子2的凹入固定部优选地 具有像第二实例中的四边形形状。除上面所描述的之外，第十二实例部分地采用了与第十 实例的构造类似的构造。应注意的是，相同的构件由相同的符号表示，并且在本实例中不再 重复对其进行描述。第十三实例图19示出了本发明的第十三实例。图19是旋转约束构件的凸出固定部的局部透 视图。在本实例中，凸出固定部形成为一种结构体，其中，根据第九实例的凸出固定部15的 扩展部分弯曲到同一方向上，以相应地形成圆弧形状。具体地，尽管凸出固定部15具有平 的底座，但扩展部分的相应端部弯曲成圆弧形状，以具有呈拱背(hog-back)半圆形形状的 突出平面。圆弧的相应端部对应于扩展部分的相应端部，并且这些相应端部形成为彼此面 对，且其间具有预定的间隙。定子2的凹入固定部优选地具有与凸出固定部15的突出几何 形状对应的半圆形形状或拱背形状。除上面所描述的之外，本实例采用了与第十三实例的 构造类似的构造。应注意的是，相同的构件由相同的符号表示，并且在本实例中不再重复对 其进行描述。第十四实例图20示出了本发明的第十四实例。图20是具有与图6和图7所示的第二实例的 构造基本相同的构造的旋转约束构件的透视图。在第十四实例中，附接部13的折叠部12 首先从接合部在与凸出固定部相同的方向上延伸，并且在弯曲部1 处向下弯曲成U字形 状，并且附接部13形成在弯曲部12a的末端。换言之，本实例采用了一种结构的附接部，其 中，从第二实例中的接合部向下折叠的部分首先向上折叠且然后向下折叠。如上面所描述 的，附接部可具有从接合部在任意方向上延伸的结构，弯曲(bend)或弯成弧形(curve)，且 然后在与凸出固定部相反的方向上延伸。可替代地，虽然未示出，但附接部可没有弯曲或弯 成弧形，而是在与接合部类似的方向上延伸。另外可替代地，附接部可形成在接合部中。在这些结构中，与第二实例的结构相比，接合部11与附接部13之间在高度上具有 更小的差异，从而可使编码器与测量对象之间的间隙或距离更小。除上面所描述的之外，本 实例采用了与第二实例的构造类似的构造。应注意的是，相同的构件由相同的符号表示，并 且在本实例中不再重复对其进行描述。第十五实例图21示出了本发明的第十五实例。图21是具有与图12所示的第七实例的构造 基本类似的构造的旋转约束构件的透视图。在第十五实例中，没有设置接合部的从一个凸 出固定部15的底座到另一个凸出固定部15的底座的一半，从而接合部以半环形形状形成。 具体地，虽然在第七实例中接合部11以环形形状形成，但本实例中的接合部11减半成半圆形形状，该半圆形形状的两端分别设置有凸出固定部15。在半圆形形状的中心处仅设置有 一个附接部13。因此，与第七实例相比较，接合部11和附接部13可用更少量的材料来生产，以降 低成本。另外，旋转约束构件易于弯成弓形，并且易于安装，因为仅设置有一个附接部。另 一方面，这种旋转约束构件在强度和耐用性方面会降低。除上面所描述的之外，本实例采用 了与第七实例的构造类似的构造。应注意的是，相同的构件由相同的符号表示，并且在本实 例中不再重复对其进行描述。本发明通常可应用于作为用于测量旋转体的角度、角速度、旋转量等的装置的旋 转编码器。本发明同样可应用于设置有定子和转子的编码器，不管是磁性还是光学类型的。 另外，本发明使得能够在装置的生产过程中自动安装编码器。
权利要求
1.一种编码器，包括转子，所述转子接合至测量对象(3)的旋转轴(19)；定子O)，所述定子可旋转地支撑所述转子；以及旋转约束构件(1)，所述旋转约束构件将所述定子(2)锁定至所述测量对象(3)，所述旋转约束构件(1)包括接合部(11)，所述接合部作为底座；凸出固定部(15)，所述凸出固定部沿所述旋转轴从所述接合部(11)朝着所述定子(2) 延伸；以及附接部(13)，在任意方向上从所述接合部(11)延伸或者与所述接合部(11) 一体地形 成，并且所述定子至少在附接表面(XT)上具有在沿所述旋转轴(19)的方向上凹入的凹入固定 部(21)，其中，所述凸出固定部(1 插入或压配合到所述凹入固定部中，以与之锁定。
2.根据权利要求1所述的具有旋转约束构件(1)的编码器，其中，所述附接部(13)形 成为具有与所述凸出固定部(15)的结构类似的结构，并且所述测量对象(3)也包括与所述 凹入固定部类似的凹入部。
3.根据权利要求1或2所述的具有旋转约束构件(1)的编码器，其中，所述旋转约束构 件(1)由板状件制成，并且所述附接部(13)从所述接合部(11)向与所述凸出固定部(15) 相反的方向延伸。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的具有旋转约束构件(1)的编码器，其中，所述 接合部(11)在与所述转子的旋转轴(19)相交的横向方向上延伸，所述凸出固定部(15)分 别从所述接合部(11)的至少两个不同位置沿所述旋转轴(19)延伸，并且所述附接部(13) 从不同于所述凸出固定部(15)的位置向与所述凸出固定部(15)相反的方向延伸。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的具有旋转约束构件(1)的编码器，其中，所述接 合部(11)具有开口(10)，所述开口允许将所述转子的旋转轴(19)插入其中，并且所述接合 部(U)形成为设置在所述旋转轴(19)周围。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的具有旋转约束构件(1)的编码器，其中，所述 凸出固定部(1 分别设置在彼此旋转地对称的位置处或者设置在所述接合部(11)的角 部处，并且所述附接部(1 分别设置在彼此旋转地对称的位置处或者设置在所述接合部 (11)的角部处，并且每个所述附接部(1 均具有螺钉孔。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的具有旋转约束构件(1)的编码器，其中，所述转 子具有编码板，并且所述定子具有探测元件。
全文摘要
本发明提供了一种具有旋转约束构件的编码器，本旋转约束构件可广泛地应用，在附接至编码器时无需例如旋拧的过程，并且能够在短时间内容易地附接。此外，本旋转约束构件能够仅从特定的一个方向附接，并且能够机械地安装。本编码器包括与测量对象(3)的旋转轴(19)接合的转子、可旋转地支撑转子的定子(2)、以及将定子锁定至测量对象(3)的旋转约束构件(1)，本旋转约束构件(1)包括作为底座的接合部(11)；沿旋转轴从接合部(11)向定子(2)延伸的凸出固定部(15)；以及在任意方向上从接合部(11)延伸或与接合部(11)一体地形成的附接部(13)，并且定子(2)至少在附接表面上具有在沿旋转轴的方向上凹入的凹入固定部(21)，其中凸出固定部(15)插入或压配合到凹入固定部(21)中，以与之锁定。
文档编号G01D5/347GK102057255SQ200980121561
公开日2011年5月11日 申请日期2009年5月4日 优先权日2008年6月9日
发明者中村义行, 奥山晃久, 山下守 申请人:约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司