(57)【要約】  回転角検出装置は、回転軸（１０）と、被検出パターンを有する被検出部を備えた非締結体（２０）と、被検出パターンを検出する検出部（３０）と、ワッシャ（４０）と、非締結体（２０）を回転軸（１０）の軸端との間に挟み込むネジ（５０）とを備える。回転軸（１０）は、軸端から一定深さまで設けられた、穴である非有効ネジ部（１２ｂ）と、穴よりも谷径が小さい雌ネジ部（１２ａ）を備える。回転軸（１０）の熱膨張係数：α1[／Ｋ]、ネジ（５０）の熱膨張係数：α2[／Ｋ]、非締結体（２０）の熱膨張係数：α3[／Ｋ]、ワッシャ（４０）の熱膨張係数：α4[／Ｋ]、非締結体（２０）の厚み：ｌ[ｍｍ]、ワッシャ（４０）の厚み：ｔ[ｍｍ]、回転軸（１０）の非有効ネジ部（１２ｂ）の深さ：ｍ[ｍｍ]とした時、次式（１）を満たす。ｍ＝α2×（ｔ＋ｌ＋ｍ）＝（α3×ｌ＋α4×ｔ）／（α2−α1）・・・（１）
2018020616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出パターンを有する被検出部を備えた非締結体と、
前記被検出パターンを検出する検出部と、
軸端から一定深さまで設けられた、穴である非有効ネジ部と、前記非有効ネジ部に連続して設けられ、前記穴よりも谷径が小さい雌ネジ部を備えた回転軸と、
前記雌ネジ部に螺合される雄ネジ部と、雄ネジ部よりも径大のネジ頭とを有し、前記非締結体を前記回転軸の軸端との間に挟み込むネジと、
前記ネジ頭と、前記非締結体との間に挟持されたワッシャとを備え、
前記回転軸の熱膨張係数：α1[／Ｋ]
前記ネジの熱膨張係数：α2［／Ｋ]
前記非締結体の熱膨張係数：α3[／Ｋ]
前記ワッシャの熱膨張係数：α4[／Ｋ]
前記回転軸の軸端と前記ネジ頭との間で挟み込まれる非締結体の締結部の厚み：ｌ[ｍｍ]
前記回転軸の軸端と前記ネジ頭との間で挟み込まれるワッシャの締結部の厚み：t[ｍｍ]
前記回転軸の前記非有効ネジ部の深さ：ｍ[ｍｍ]とした時、次式（１）を満たすことを特徴とする回転角検出装置。
ｍ＝（（α3−α2）×ｌ＋（α4−α2）×ｔ）／（α2−α1）
・・・（１）
【請求項２】
前記検出部は磁気検出部を含み、
前記ネジは、非磁性体で構成されたことを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
【請求項３】
前記回転軸と前記非締結体は、熱膨張率が等しいことを特徴とする請求項１または２に記載の回転角検出装置。
【請求項４】
前記回転軸が、機械構造用炭素鋼Ｓ４５Ｃ、
前記非締結体が、１８クロムステンレスＳＵＳ４３０、
前記ワッシャが、黄銅、
前記ネジが、１８クロム８ニッケルＳＵＳ３０４で形成されたことを特徴とする請求項２に記載の回転角検出装置。
【請求項５】
前記ワッシャが、前記非締結体に装着され、前記被検出パターンを備え、前記雄ネジ部が貫通する中心穴を有する円板であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の回転角検出装置。
【請求項６】
中心に貫通穴を有する円板で構成され、外周部に角度検出用パターンを有する被検出部を備えた非締結体と、
前記被検出パターンを検出する検出部と、
一端から深さｍまで設けられた、貫通穴である非有効ネジ部と、前記非有効ネジ部に連続して設けられ、前記貫通穴よりも谷径が小さい雌ネジ部とを備えた回転軸と、
前記雌ネジ部に螺合される雄ネジ部と、前記雄ネジ部よりも径大のネジ頭とを有し、前記非締結体を前記回転軸の軸端との間に挟み込むネジと、
を備え、
前記非締結体は、前記回転軸に直接当接し、前記ネジ頭との間に挟持されており、
前記回転軸の熱膨張係数：α1[／Ｋ]
前記ネジの熱膨張係数：α2[／Ｋ]
前記非締結体の熱膨張係数：α3[／Ｋ]
前記回転軸の軸端と前記ネジ頭との間で挟み込まれる非締結体の厚み：ｌ[ｍｍ]
前記回転軸の前記非有効ネジ部の深さ：ｍ[ｍｍ]とした時、次式（２）を満たすことを特徴とする回転角検出装置。
ｍ＝ｌ×（α3−α2）／（α2−α1）・・・（２）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転部と非回転部との締結構造を備えた回転角検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーボモータの回転軸の回転角検出に使用する回転角検出装置は、光学式と磁気式に分けられる。【０００３】
一般的な構造の磁気式回転角検出装置では、回転軸端面に取り付けた磁石からの磁界の変化を磁気検出素子が検出することにより回転軸の回転角度を検出する。【０００４】
一方、光学式の回転角検出装置は、一例が特許文献１に示されているように、光を照射するための発光素子からの出射光が回転体に装着された角度検出用パターンで反射され、反射光を受光素子で検出し、受光素子から得られる出力電圧を演算することで、回転角度を得るようにしたものである。角度検出用パターンは非締結体に固定され、非締結体は回転軸の軸端にネジで固定される。ネジの座面にはワッシャが設けられている。【０００５】
回転軸に取り付ける非締結体には角加速度に応じたトルクがかかるため、製品設計上最大のトルクに耐えられるよう、固定強度を設計する。回転軸の軸端に非締結体をネジ締結する場合は、ネジが軸方向に引っ張られた反作用が軸力となって非締結体にかかり、ネジ座面と非締結体の摩擦、および雌ネジと雄ネジとの螺合部における摩擦により締結を保つ。この摩擦力が非締結体にかかる設計上のトルクに対して十分大きくなるように設計される。【０００６】
しかしながら、ネジを固定した時の温度に対し、製品使用環境においてネジ部の温度が上昇あるいは下降すると、ネジと非締結体の熱膨張係数の差異により軸力が変動し、非締結体が回転軸に対して変位する懸念がある。例えばネジ材質の熱膨張係数が非締結物の材質の熱膨張係数よりも大きい場合は、温度上昇時のネジの伸びが非締結物の伸びよりも大きいために軸力が低下し、非締結体にかかるトルクに対し締結力不十分となり、非締結体にトルクがかかれば、ネジが緩んで非締結体が回転軸に対して滑る危険性がある。特に回転角検出装置では、回転軸に非締結体を介して固定されている円板が変位すれば、円板上の角度検出用パターンが変位した状態で回転角度を検出してしまうため、非締結体の回転軸に対する滑りは許容することができない課題である。【０００７】
上記課題の対策として、一般的にはネジと非締結体との熱膨張係数を同等にすることで解決をはかることができる。しかし上記解決方法では、ネジおよび非締結体の材質を自由に選定できなくなり、材質選定により付加できる種々の機能を盛り込むことができないという問題があった。【０００８】
上記課題に対し、例えば特許文献２には、ボルトの熱膨張と非締結体の熱膨張との差異をワッシャの熱膨張で埋め合わせる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−２７１１７５号公報
【特許文献２】特開平１０−３２５４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、特許文献１の回転角検出装置における回転軸へのパターン形成部を備えた非締結体の締結構造では、温度変化に対する締結力の変動を抑制することができなかった。【００１１】
また、特許文献２に記載されている締結構造では、温度変化に対する締結力の変動を抑制できるものの、設計の自由度が低く、ボルト、非締結体、ワッシャの材料、および非締結体の締結部の厚みから一意的にワッシャの必要厚みが決まってしまうという問題があった。例えばワッシャの厚みが厚くなり、ネジ頭が大きく飛び出てしまう問題が生じたり、特殊な厚みのワッシャが必要となり、高コストとなったりするという課題があった。【００１２】
特許文献２に記載の例ではワッシャの厚みが２．９ｍｍとなっているが、一般にワッシャの厚みはＩＳＯをはじめとする標準規格で規格化されている。従って厚み２．９ｍｍのワッシャは規格外で汎用流通品ではないため、特別注文が必要となり高コストである。一方で、規格に従いワッシャを選定した場合、ワッシャの厚みが不十分であり、熱膨張をキャンセルするに足る効果が得られないことが多かった。さらにワッシャのみによりボルトの熱膨張と非締結体の熱膨張との差異を埋め合わせる必要があるため、ワッシャ材料に、アルミニウムなど熱膨張係数が大きい材料あるいは、アルミナセラミックスなど熱膨張係数が小さい材料しか選定できないという問題があった。【００１３】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ネジ締結時の温度に対し、使用環境の温度が異なっても、ネジの締結力の低下を防止することの可能なネジ締結構造を備えた回転角検出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、被検出パターンを有する被検出部を備えた非締結体と、被検出パターンを検出する検出部と、軸端から一定深さまで設けられた、穴である非有効ネジ部と、非有効ネジ部に連続して設けられ、前記穴よりも谷径が小さい雌ネジ部を備えた回転軸と、雌ネジ部に螺合される雄ネジ部と、径大のネジ頭とを有し、非締結体を前記回転軸の軸端との間に挟み込むネジと、ネジ頭と非締結体との間に挟持されたワッシャとを備える。そして、
回転軸の熱膨張係数：α1[／Ｋ]
ネジの熱膨張係数：α2[／Ｋ]
非締結体の熱膨張係数：α3[／Ｋ]
ワッシャの熱膨張係数：α4[／Ｋ]
回転軸の軸端とネジ頭との間で挟み込まれる締結部の厚み：ｌ[ｍｍ]
回転軸の軸端とネジ頭との間で挟み込まれる締結部の厚み：ｔ[ｍｍ]
回転軸の非有効ネジ部の深さ：ｍ[ｍｍ]とした時、次式（１）を満たすように構成する。
ｍ＝（（α3−α2）×ｌ＋（α4−α2）×ｔ）／（α2−α1）・・・（１）
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ネジ締結時の温度に対し、使用環境の温度が異なっても、ネジの締結力の低下を防止することの可能なネジ締結構造を備えた回転角検出装置を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１の回転角検出装置を示す要部断面図
【図２】実施の形態２の回転角検出装置を示す要部断面図
【図３】実施の形態２の回転角検出装置を示す要部断面図であって、図２のIII-III断面図
【図４】実施の形態３の回転角検出装置を示す要部断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の回転角検出装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため各層あるいは各部材の縮尺が現実と異なる場合があり、各図面間においても同様である。また、断面図であっても、図面を見易くするためにハッチングを付さない場合がある。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる回転角検出装置すなわちロータリーエンコーダの実施の形態１の要部断面図である。実施の形態１の回転角検出装置１００は、回転軸１０と、被検出パターン２２を有する被検出部２１を備えた円筒状の非締結体２０と、被検出パターン２２を検出する検出部３０とを備える。回転軸１０は、円柱状のシャフト本体部１１と、シャフト本体部１１の上端に設けられた軸端部１２とを備える。軸端部１２は、シャフト本体部１１の軸端に一定深さまで設けられた穴からなる非有効ネジ部１２ｂと、非有効ネジ部１２ｂからさらに一定深さまで連続して設けられ、雌ネジ１１Ｎを備えた雌ネジ部１２ａとを備える。非有効ネジ部１２ｂは雌ネジ１１Ｎの谷径よりも径が大きい貫通穴を構成する。ネジ５０は、ネジ頭５１と、外周に雄ネジ５２Ｎを形成した雄ネジ部５２とを有する。
【００１９】
ネジ頭５１と、非締結体２０との間にワッシャ４０が挟持される。ネジ５０の雄ねじ５２Ｎを回転軸の雌ネジ１１Ｎに螺合させることで、ネジ頭５１と、非締結体２０との間に挟持されたワッシャ４０とで、非締結体２０が回転軸１０の軸端との間に挟持される。そして、
回転軸の熱膨張係数：α1［／Ｋ]
ネジの熱膨張係数：α2［／Ｋ]
非締結体の熱膨張係数：α3［／Ｋ]
ワッシャの熱膨張係数：α4［／Ｋ]
回転軸の軸端とネジ頭との間で挟み込まれる非締結体の締結部の厚み：ｌ[ｍｍ]
回転軸の軸端とネジ頭との間で挟み込まれるワッシャの締結部の厚み：ｔ[ｍｍ]
回転軸の非有効ネジ部の深さ：ｍ[ｍｍ]とした時、次式（１）を満たす。
ｍ＝（（α3−α2）×ｌ＋（α4−α2）×ｔ））／（α2−α1）・・・（１）
【００２０】
検出部３０は、制御基板３１上に受光素子３２と発光素子３３とを搭載してなり、被検出パターン２２で反射された、発光素子３３からの光を、受光素子３２で検出する。
【００２１】
実施の形態１による回転角検出装置１００の回転軸１０には軸端からｍ［ｍｍ]離れて雌ネジ１１Ｎが加工されている。軸端からｍ[ｍｍ]の範囲には雌ネジ１１Ｎの谷径よりも径が大きい穴である非有効ネジ部１２ｂが設けられている。非有効ネジ部１２ｂの深さを設計することで一般的な厚みのワッシャ４０を用いて熱膨張によるネジ緩みを防ぐことができる。
【００２２】
上記式（１）は、次式(２)の変形により得ることができる。式（２）の左辺は熱によるネジ５０の伸び、右辺は回転軸１０と非締結体２０とワッシャ４０との伸びであり、これらが等しい時、すなわち次式（２）が成立する。
α2×（ｍ＋ｔ＋ｌ）＝α1×ｍ＋α3×ｌ＋α4×ｔ・・・（２）
そこで式（２）を満たすように材料を選定し、寸法ｔ,ｌ,ｍを設計する。
【００２３】
実際には、市販品の中からワッシャ４０を選択し、非締結体２０を選択し、式（１）を満たす非有効ネジ部１２ｂの深さｍを決定する。
【００２４】
ネジ締結時の温度と使用環境の温度差ΔＴに応じてネジ５０の伸縮量と非締結体２０の伸縮量に差がある場合、軸力が変動する。しかし式（１）を満たす回転角検出装置ではネジ部の伸縮量α2×（ｔ＋ｍ＋ｌ）×ΔＴと非締結体２０およびワッシャの伸縮量（α1×ｍ＋α3×ｌ＋α4×t）×ΔＴが等しくなるため、温度変化による軸力の増加、減少が起こらない。
【００２５】
上記構成によれば、回転軸１０の非有効ネジ部１２ｂの深さｍを調整することで、ワッシャ４０に市販品を用いることができ、設計の自由度が増大し、各部材の材質を仕様に合わせて選択することが可能となる。
【００２６】
以上説明したように、実施の形態１の締結構造によれば、回転軸１０が非有効ネジ部１２ｂを構成することで、ネジ締結時の温度に対し使用環境の温度が異なっても、軸力の増加あるいは軸力の減少を抑制でき、締結力の低下が生じない。実施の形態１の構成をとることで、室温から８５℃程度の温度変化に対しても締結力の低下を生じることなく使用可能である。
【００２７】
実施の形態１の回転角検出装置１００における回転軸１０と非締結体２０の締結構造においては、非有効ネジ部１２ｂの長さつまり深さｍがあるために設計自由度が高くなっている。深さｍ[ｍｍ]の値を調整することで汎用的で安価なワッシャを選定することができる。
【００２８】
なお、非有効ネジ部１２ｂは雌ネジの下穴加工後に、下穴加工時よりも径の大きいドリルを用いて加工することができ、深さｍ［ｍｍ]はドリルの加工深さによって容易に調整可能であるため、コストアップ無く自由に深さを定めることができる。
【００２９】
実施例１．
実施例１の回転角検出装置は、各部材を構成する材料と寸法とが異なるのみで、構成については、図１に示した、実施の形態１の回転角検出装置１００の構成と同様であり、同一部位には同一符号を付した。実施例１の回転角検出装置１００では、回転軸１０の材質を炭素鋼Ｓ４５Ｃ（α1＝１１．０×１０-6／Ｋ）、非締結体２０の材質を磁性体であるフェライト系ステンレスＳＵＳ４３０（α3＝１０．４×１０-6／Ｋ）、ネジ５０の材質を非磁性体であるオーステナイト系ステンレスＳＵＳ３０４（α2＝１７．３×１０-6／Ｋ）、ワッシャの材質をアルミニウム合金（α4＝２３×１０-6／Ｋ）とする。非締結体２０の結部厚みｌを１ｍｍ、ワッシャ４０の締結部の厚みｔを２ｍｍとしたとき、非有効ネジ部１２ｂの深さｍを０.７１ｍｍとすることで、式（１）を満たすことができる。
【００３０】
上記構成をとることで、ネジ５０の熱膨張係数に依存することなく、ネジの材質を決定することができるためネジを非磁性体で構成することができる。回転角検出装置においては、サーボモータの回転軸１０に、サーボモータの回転を停止する図示しないブレーキが接続されており、サーボモータの回転検出がなされる。従って、実施例１の回転角検出装置１００は、磁気検出による回転角検出を行う場合にも、サーボモータあるいはブレーキからの磁界が磁気検出部に達することを防ぐことができ、高精度の回転角検出を行うことが可能となる。非締結体２０に対してネジ５０の熱膨張係数が大きい場合にも、式（１）を満たせばよいため、ワッシャ４０の材質に熱膨張係数が大きい材質を選定することで、温度変化によるネジ緩みを防止できる。また非有効ネジ部１２ｂの深さｍが式（１）を満たすように設計することで、ワッシャ４０の選択に自由度が増大し、低コストで入手性が良いワッシャを選定できる。なお回転軸１０の非有効ネジ部１２ｂは雌ネジ部１２ａの下穴加工時に製作しておくことで、締結構造の低コスト化が実現される。
【００３１】
なお、ワッシャの材質を黄銅（α4＝１８から２３×１０-6／Ｋ）で構成しても良い。ワッシャの熱膨張係数によって、非有効ネジ部１２ｂの深さｍは若干ずれるが、式（１）を満たすように設計することができる。
【００３２】
また、上記式（１）を満たすように、材質および寸法を選択すればよいため、回転軸と非締結体は、熱膨張係数が等しいものを用いることもでき、設計に自由度が向上する。
【００３３】
実施例２．
実施例２の回転角検出装置についても、各部材を構成する材料と寸法とが異なるのみで、構成については、図１に示した、実施の形態１の回転角検出装置１００の構成と同様であり、同一部位には同一符号を付した。実施例２の回転角検出装置１００では、回転軸１０の材質を非磁性体２０であるオーステナイト系ステンレスＳＵＳ３０４（α1＝１７．３×１０-6／Ｋ）、非締結体２０の材質を回転軸１０と同じオーステナイト系ステンレスＳＵＳ３０４（α１＝１７．３×１０-6／Ｋ）、ネジ５０の材質を炭素鋼Ｓ４５Ｃ（α1＝１１．０×１０-6／Ｋ）、ワッシャ４０の材質を非磁性体であるアルミナセラミックス（α4＝７．２×１０-6／Ｋ）とする。非締結体２０の締結部の厚みｌを１ｍｍ、ワッシャ４０の締結部の厚みｔを３ｍｍとしたとき、非有効ネジ部１２ｂの深さｍを０．８１ｍｍとすることで、式（１）を満たすことができる。
【００３４】
上記構成をとることで、非締結体２０に対してネジ５０の熱膨張係数が小さい場合にも、式（１）を満たせばよいため、ワッシャ４０の材質に熱膨張係数が小さい材質を選定することで、実施例２の回転角検出装置１００は、温度変化によるネジ緩みを防止できる。また非有効ネジ部１２ｂの深さｍを設計することで、低コストで入手性が良いワッシャ４０の選定が可能となる。特にセラミック製のワッシャは焼結により製作されるため、厚みを特注する場合のコスト増が大きい。なお回転軸１０の非有効ネジ部１２ｂは雌ネジの下穴加工時に製作しておくことで、締結構造の低コスト化が実現される。
【００３５】
実施例３．
実施例３の回転角検出装置は、各部材を構成する材料と寸法とが異なるのみで、構成については、図１に示した、実施の形態１の回転角検出装置１００の構成と同様であり、同一部位には同一符号を付した。実施例３の回転角検出装置１００では、回転軸１０の材質を炭素鋼Ｓ４５Ｃ（α1＝１１．０×１０-6／Ｋ）、非締結体２０の材質を黄銅（α3＝１９．０×１０-6／Ｋ）、ネジ５０の材質をオーステナイト系ステンレスＳＵＳ３０４（α2＝1７．３×１０-6ｍ／Ｋ）、ワッシャ４０の材質を非磁性体であるオーステナイト系ステンレスＳＵＳ３０４（α2＝１７．３×１０-6／Ｋ）とする。非締結体２０の締結部の厚みｌを２ｍｍ、ワッシャ４０の締結部の厚みｔを０．５ｍｍとしたとき、非有効ネジ部１２ｂの深さｍを０．５４ｍｍとすることで、式（１）を満たすことができる。
【００３６】
実施例３ではネジ５０と非締結体２０の熱膨張差があるが、ワッシャ４０の材質で熱膨張差を埋め合わせるのではなく、実施例３の回転角検出装置１００は、非有効ネジ部１２ｂにおける回転軸１０とネジ５０との熱膨張差によって埋め合わせている。このため実施例３の回転角検出装置１００では、ワッシャ４０に一般的な材質を採用することができる。
【００３７】
実施の形態２．
図２は、本発明にかかる回転角検出装置すなわちロータリーエンコーダの実施の形態２の要部断面を示す図である。図３は、図２のIII-III断面図である。実施の形態２の回転角検出装置１００ａは、実施の形態１のワッシャと角度検出用パターンとを一体とした中心穴付き円板２３を有するものである。中心穴付き円板２３の外周部に角度検出用パターンを構成するスリット２２Ｓが有り、ネジ締結時にワッシャの代わりに中心穴付き円板２３の内周部を用いる。中心穴は、回転軸１０を貫通させることのできる大きさであればよい。非締結体２０Ｓの締結部の厚みｌ2を２ｍｍ、中心穴付き円板２３の締結部の厚みｔ＝ｔ2を０．５ｍｍとしたとき、非有効ネジ部１２ｂの深さｍ＝ｍ2を０．５４ｍｍとすることで、式（１）を満たすことができる。
【００３８】
上記構成によれば、角度検出用パターンを、ワッシャを兼ねた中心穴付き円板２３で構成しているため、実施の形態２の回転角検出装置１００ａは部品点数が少なく低コストで製作可能であり、またパターン角度検出用パターンが非締結体から脱離する懸念がなく、信頼性が高い。
【００３９】
実施の形態３．
図４は、本発明にかかる回転角検出装置すなわちロータリーエンコーダの実施の形態３の要部断面を示す図である。実施の形態３による回転角検出装置１００ｂは、ワッシャを有しておらず、非締結体２０の内周部がネジ５０の座面と直接接触する。ワッシャ４０以外の構成部品の材質は実施例３と同様である。回転軸１０の材質を炭素鋼Ｓ４５Ｃ（α1＝１１．０×１０-6／Ｋ）、非締結体２０の材質を黄銅（α3＝１９．０×１０-6／Ｋ）、ネジ５０の材質をオーステナイト系ステンレスＳＵＳ３０４（α2＝１７．３×１０-6／Ｋ）とする。非締結体２０の締結部の厚みｌ＝ｌ3を２ｍｍ、ワッシャを用いないので厚みｔを０ｍｍとする。実施の形態１で説明した式（２）においてｔ＝０とした時、次式（３）となる。次式（３）から次式（４）が導かれ、次式（４）を満たすように、非有効ネジ部１２ｂの深さｍ＝ｍ3を０．５４ｍｍとする。
α2×（ｌ＋ｍ）＝α1×ｍ＋α3×ｌ ・・・（３）
ｍ＝ｌ×（α3−α2）／（α2−α1）・・・（４）
【００４０】
上記構成によれば、ワッシャを用いることなく温度変化によるネジ緩みを防止し、実施の形態３の回転角検出装置１００ｂは、高精度の回転角検出を実現することができる。また、ワッシャを用いることなく形成できるため、実施の形態３の回転角検出装置１００ｂは、小型化が可能で、低コスト化が実現できる。
【００４１】
なお、実施の形態１から３の回転角検出装置において、回転軸、および非締結体の材質がマルテンサイト系ステンレス、フェライト系ステンレス、炭素鋼、もしくはＳＳ４００をはじめとする一般構造用鋼材であり、ネジの材質がオーステナイト系ステンレスであり、ワッシャの材質がアルミニウム合金、もしくは黄銅であってもよい。マルテンサイト系ステンレス、フェライト系ステンレス、および炭素鋼は、熱膨張係数が９．９×１０-6／Ｋから１１．０×１０-6／Ｋに対し、オーステナイト系ステンレスは１７．３×１０-6／Ｋと高い。このとき、ワッシャに熱膨張係数２３×１０-6／Ｋのアルミニウム合金もしくは熱膨張係数１９×１０-6／Ｋの黄銅を用いることで、温度変化時の軸力変動を防ぐ事ができる。
【００４２】
特に、回転軸と非締結体は、磁性体である炭素鋼で構成し、ネジは、非磁性体であるオーステナイト系ステンレスで構成した場合、従来は熱膨張により、締結が緩みやすいという問題があったが、非有効ネジ部の深さｍを設計値に合わせることで、極めて容易に、特性の優れた回転角検出装置を得ることができる。特に磁気検出を用いる場合にはネジを非磁性体で形成することができ、サーボモータあるいはブレーキからの磁界が磁気検出部に与える影響を低減し、検出精度の高い回転角検出装置を得ることが可能となる。
【００４３】
また、実施の形態１から３の回転角検出装置において、回転軸、および非締結体の材質がオーステナイト系ステンレスであり、ネジの材質がマルテンサイト系ステンレス、フェライト系ステンレス、炭素鋼、もしくはＳＳ４００をはじめとする一般構造用鋼材であり、ワッシャの材質がファインセラミックスであってもよい。マルテンサイト系ステンレス、フェライト系ステンレス、炭素鋼は、熱膨張係数が９．９×１０-6／Ｋから１１．０×１０-6／Ｋに対し、オーステナイト系ステンレスは、１７．３×１０-6／Ｋと高い。ワッシャとして熱膨張係数７．２×１０-6／Ｋのアルミナをはじめとするファインセラミックスを用いることで、温度変化時の軸力変動を防ぐ事ができる。
【００４４】
以上の材料の組み合わせのほか、非有効ネジ部の深さを調整することで、いかなる組み合わせを用いることも可能であり、設計の自由度が高く、ネジに非磁性体を用いるなど、検出時における誤検出を低減できる材料選定が容易となる。
【００４５】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  回転軸、１１  シャフト本体部、１２ａ  雌ネジ部、１１Ｎ  雌ネジ、１２ｂ  非有効ネジ部、２０，２０Ｓ  非締結体、２２  被検出パターン、３０  検出部、４０  ワッシャ、５０  ネジ、５１  ネジ頭、５２  雄ネジ部、５２Ｎ  雄ネジ、１００，１００ａ，１００ｂ  回転角検出装置。
【図１】
2018020616.tif 000003
【図２】
2018020616.tif 000004
【図３】
2018020616.tif 000005
【図４】
2018020616.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成29年3月14日(2017.3.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出パターンを有する被検出部を備えた非締結体と、
前記被検出パターンを検出する検出部と、
軸端から一定深さまで設けられた、穴である非有効ネジ部と、前記非有効ネジ部に連続して設けられ、前記穴よりも谷径が小さい雌ネジ部を備えた回転軸と、
前記雌ネジ部に螺合される雄ネジ部と、雄ネジ部よりも径大のネジ頭とを有し、前記非締結体を前記回転軸の軸端との間に挟み込むネジと、
前記ネジ頭と、前記非締結体との間に挟持されたワッシャとを備え、
前記回転軸の熱膨張係数：α1[／Ｋ]
前記ネジの熱膨張係数：α2［／Ｋ]
前記非締結体の熱膨張係数：α3[／Ｋ]
前記ワッシャの熱膨張係数：α4[／Ｋ]
前記回転軸の軸端と前記ネジ頭との間で挟み込まれる非締結体の締結部の厚み：ｌ[ｍｍ]
前記回転軸の軸端と前記ネジ頭との間で挟み込まれるワッシャの締結部の厚み：t[ｍｍ]
前記回転軸の前記非有効ネジ部の深さ：ｍ[ｍｍ]とした時、次式（１）を満たすことを特徴とする回転角検出装置。
ｍ＝（（α3−α2）×ｌ＋（α4−α2）×ｔ）／（α2−α1）
・・・（１）
【請求項２】
前記検出部は磁気検出部を含み、
前記ネジは、非磁性体で構成されたことを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
【請求項３】
前記回転軸と前記非締結体は、熱膨張率が等しいことを特徴とする請求項１または２に記載の回転角検出装置。
【請求項４】
前記回転軸が、機械構造用炭素鋼Ｓ４５Ｃ、
前記非締結体が、１８クロムステンレスＳＵＳ４３０、
前記ワッシャが、黄銅、
前記ネジが、１８クロム８ニッケルＳＵＳ３０４で形成されたことを特徴とする請求項２に記載の回転角検出装置。
【請求項５】
前記ワッシャが、前記非締結体に装着され、前記被検出パターンを備え、前記雄ネジ部が貫通する中心穴を有する円板であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の回転角検出装置。
【請求項６】
中心に貫通穴を有する円板で構成され、外周部に角度検出用の被検出パターンを有する被検出部を備えた非締結体と、
前記被検出パターンを検出する検出部と、
一端から深さｍまで設けられた、貫通穴である非有効ネジ部と、前記非有効ネジ部に連続して設けられ、前記貫通穴よりも谷径が小さい雌ネジ部とを備えた回転軸と、
前記雌ネジ部に螺合される雄ネジ部と、前記雄ネジ部よりも径大のネジ頭とを有し、前記非締結体を前記回転軸の軸端との間に挟み込むネジと、
を備え、
前記非締結体は、前記回転軸に直接当接し、前記ネジ頭との間に挟持されており、
前記回転軸の熱膨張係数：α1[／Ｋ]
前記ネジの熱膨張係数：α2[／Ｋ]
前記非締結体の熱膨張係数：α3[／Ｋ]
前記回転軸の軸端と前記ネジ頭との間で挟み込まれる非締結体の厚み：ｌ[ｍｍ]
前記回転軸の前記非有効ネジ部の深さ：ｍ[ｍｍ]とした時、次式（２）を満たすことを特徴とする回転角検出装置。
ｍ＝ｌ×（α3−α2）／（α2−α1）・・・（２）
【国際調査報告】
2018020616.tif 000007
2018020616.tif 000008