(57)【要約】本発明は、伝動装置と、この伝動装置を備えたロータリエンコーダに関する。伝動装置は第1の部材(1)と、凸形の歯車(3)と、支持体(2.4;2.5)とを備え、この支持体に対して、第1の部材(1)と凸形の歯車(3)がそれぞれ回転可能に支承され、更に、かみ合い要素(4.11;4.21;4.31)を備え、このかみ合い要素が第1の部材(1)の回転位置に依存して歯車(3)にかみ合う。その際、かみ合い要素(4.11;4.21;4.31)が歯車(3)に関して、半径方向の成分を有する運動を行い、接線方向の成分を有する力を歯車(3)に加える。この力がかみ合い要素(4.11;4.21;4.31)と支持体(2.4;2.5)の間の作用連結によって生じる。
2005526237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1の部材(1)と、
凸形の歯車(3)と、
支持体(2.4;2.5)とを備え、この支持体に対して、第1の部材(1)と凸形の歯車(3)がそれぞれ回転可能に支承され、
更に、かみ合い要素(4.11;4.21;4.31)を備え、このかみ合い要素が第1の部材(1)の回転位置に依存して歯車(3)にかみ合い、その際かみ合い要素が歯車(3)に関して、
半径方向の成分を有する運動を行い、
接線方向の成分を有する力を歯車(3)に加え、この力の少なくとも一部がかみ合い要素(4.11;4.21;4.31)と支持体(2.4;2.5)の間の作用連結によって生じることを特徴とする伝動装置。
【請求項２】
第1の部材(1)が外周に偏心した形を有することを特徴とする、請求項１記載の伝動装置。
【請求項３】
かみ合い要素(4.11;4.21;4.31)がばね要素(4.12;4.22;4.32)、特に板ばねによって第1の部材(1)に押し付けられることを特徴とする、請求項１または２記載の伝動装置。
【請求項４】
かみ合い要素(4.11;4.21;4.31)の少なくとも一部範囲が円錐形またはくさび形であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の伝動装置。
【請求項５】
かみ合い要素(4.11;4.21;4.31)が第1の部材(1)の周方向にずらして配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の伝動装置。
【請求項６】
かみ合い要素(4.11;4.21;4.31)が第1の部材(1)の軸方向にずらして配置されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の伝動装置。
【請求項７】
かみ合い要素(4.11;4.21;4.31)がそれぞれ、偏心面(1.11;1.21;1.31)に作用連結され、各偏心面(1.11;1.21;1.31)が第1の部材(1)の周囲にわたって角度をずらして配置されていることを特徴とする、請求項２〜６のいずれか一つに記載の伝動装置。
【請求項８】
各かみ合い要素(4.11;4.21;4.31)に歯車(3)の範囲が付設され、この範囲において歯車(3)の他の範囲に対して、歯(3.1)が角度をずらして配置されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載の伝動装置。
【請求項９】
かみ合い要素(4.11;4.21;4.31)と歯車(3) が磁化されていることと、各々1個の歯(3.1) とそれに向き合うかみ合い要素(4.11;4.21;4.31)との間で、面圧が低下しているかまたは働かないことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つに記載の伝動装置。
【請求項１０】
各々1個の歯(3.1)とそれに向き合うかみ合い要素(4.11;4.21;4.31)との間で、反発する磁力が発生させられることを特徴とする、請求項９記載の伝動装置。
【請求項１１】
軸の回転運動を所定の減速比で回転運動に変換するための１個または複数の変速段を備えたロータリエンコーダであって、少なくとも１個の変速段が、
第1の部材(1)と、
凸形の歯車(3)と、
支持体(2.4;2.5)とを備え、この支持体に対して、第1の部材(1)と凸形の歯車(3)がそれぞれ回転可能に支承され、
更に、かみ合い要素(4.11;4.21;4.31)を備え、このかみ合い要素が第1の部材(1)の回転位置に依存して歯車(3)にかみ合い、その際歯車(3)に関して、
半径方向の成分を有する運動が行われ、
接線方向の成分を有する力が歯車(3)に加えられ、このの少なくとも一部がかみ合い要素(4.11;4.21;4.31)と支持体(2.4;2.5)の間の作用連結によって生じることを特徴とするロータリエンコーダ。
【請求項１２】
歯車(3)の回転軸(A3)がロータリエンコーダのコードディスク(1.4)を貫通していることを特徴とする、請求項１１記載のロータリエンーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１記載の伝動装置と、この伝動装置を備えた、請求項１１記載のロータリエンコーダ（ロータリトランスデューサ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転可能な軸の角度測定をインクリメンタル測定ステップで可能にする角度測定装置のほかに、コードロータリエンコーダとも呼ばれるいわゆる絶対角度測定装置が知られている。これは軸の１回転内で絶対角度の測定を可能にする。更に、実施された軸回転の数の検出が必要であるときには、通常は、いわゆる多回転式ロータリエンコーダが使用される。このような多回転式ロータリエンコーダでは、軸の１回転内の、すなわち０〜３６０°の絶対角度位置の測定が軸に連結されたコードディスクを介して行われる。このコードディスクは適当な走査ユニットによって走査される。その際、しばしば光電原理が適用される。しかも、例えば磁気走査システムが使用される。実施された軸回転の数に関する必要な情報を得るために、通常は減速装置が設けられている。この減速装置を介して、軸の回転時に、１個または複数の他の目盛ディスクまたはコードディスクが小さな回転数の回転運動に変換される。この目盛ディスクはしばしば、少なくとも１つのＮ極とＳ極のセクタを有する磁気ディスクとして形成されている。この目盛ディスクの回転位置は通常は適当な走査ユニット、特にホールセンサによって公知の方法で検出される。付加的なコードディスクの回転運動の設定された減速に基づいて、実施された軸の回転の数を決定することができる。従って、駆動される軸の絶対位置の測定が複数回転にわたって可能である。
【０００３】
このように構成された多回転式ロータリエンコーダは例えば本出願人の特許文献１によって知られている。
【０００４】
このような多回転式ロータリエンコーダの場合に必要な減速装置は、軸回転の正確な検出を保証するために、遊びがないようにすべきである。従って、多回転式ロータリエンコーダの伝動装置に対する機械的な要求が厳しい。
【０００５】
特許文献２には伝動装置が記載されている。この伝動装置の場合、歯またはいわゆるピンが被駆動軸と共に回転する。回転する歯は駆動軸によって加えられるトルクを伝達する。その際、被駆動軸の全周にわたって配置された歯はいわゆるニードルの間に係合する。この構造は、一方では非常に沢山の可動の歯を設けなければならず、他方では比較的に大きなスペースを必要とするので不所望である。
【０００６】
特許文献３では、伝動装置構造が提案されている。この伝動装置構造の場合、偏心体によって歯付きリムが変形するので、歯付きリムの所定の範囲において、中空ホイールとのかみ合いが行われる。ロータリエンコーダにおける減速装置としての適用については、特に比較的に大きなスペースが必要であるという欠点がある。
【０００７】
小さな構造寸法のロータリエンコーダが依然として所望される。ロータリエンコーダの電子部品が益々小さくなっているので、大きさに関する要求を満足するためには、この装置の機械部品のスペースを小さくする必要がある。
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８２００１４号公報
【特許文献２】欧州特許出願公開第２０１７３０号公報
【特許文献３】米国特許第４７１５２４７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の根底をなす課題は、小さな構造寸法を有し、製作が簡単でコストが少なくて済む、できるだけ遊びがなく、正確に作動する伝動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は本発明に従い、請求項１記載の特徴によって解決される。
【００１０】
更に、伝動装置は請求項１１に従ってロータリエンコーダに関連して使用可能である。
【００１１】
本発明によって得られる効果は特に、伝動装置がロータリエンコーダ全体の外径を大きくしないで、非常に大きな減速比が伝動装置によって達成可能であることにある。更に、軸方向において必要なスペースが比較的に小さい。
【００１２】
本発明の有利な実施形は従属請求項から明らかである。
【００１３】
本発明の他の実施形では、磁力によって摩擦力が低下するようにあるいは完全に接触しない伝動装置が得られるように、被駆動側の歯車とかみ合い要素が磁気で運転可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明による伝動装置（減速装置）とこの伝動装置を備えたロータリエンコーダの他の詳細および利点は、添付の図に基づく実施の形態の次の説明から明らかになる。
【００１５】
図１において、伝動装置は中空軸1を備えている。この中空軸には、円形の外面1.11, 1.21, 1.31を有する偏心リング1.1, 1.2, 1.3が相対回転しないように接着されている。3個の偏心リング1.1, 1.2, 1.3は周囲にわたってそれぞれ角度を120°ずらして配置されている。つまり、中空軸1の回転軸線A1に対して最大距離を有する外面1.11, 1.21, 1.31の3つの点は、周方向においてそれぞれ120°だけずれている。すべての偏心リング1.1, 1.2, 1.3の間の角度のずれが同じ大きさに選定され、それによって偏心リング1.1, 1.2, 1.3の数が増えたときに隣接する2個の偏心リング1.1, 1.2, 1.3の絶対的な角度のずれが小さくなると有利である。
【００１６】
図示した例では、偏心リング1.1, 1.2, 1.3は中空軸1に接着されている。その代わりに、プレス嵌めまたはインボリュートスプライン（セレーション）等によって偏心リング1.1, 1.2, 1.3を中空軸1に相対回転しないように連結してもよい。更に、中空軸は、別体のリング状部材を使用しないで、その形状だけによって適切な外面1.11, 1.21, 1.31を生じるように製作可能である。
【００１７】
外面1.11, 1.21, 1.31は伝動装置の申し分のない持続運転のために、耐摩耗性に関して高度な要求を満足しなければならない。この理由から、偏心リング 1.1, 1.2, 1.3 は摩耗しにくいセラミック材料から作られている。その代わりに、偏心リング1.1, 1.2, 1.3は摩耗しにくい薄い硬質材料層を備えていてもよい。
【００１８】
円形の外面1.11, 1.21, 1.31の代わりに、偏心した形状を用いることができる。この偏心した形状は、場合によってはカムとして形成可能であるほぼ楕円形、放物線または双曲線の輪郭のような非回転対称である。
【００１９】
伝動装置は他の構成要素として歯車3を備えている。この歯車は軸線A3の回りに回転可能に支承されている。軸線A3は図4に示したロータリエンコーダ7のプリント基板2.4に関して定置されているかまたは摺動不能である。歯車3は凸形の形状を有する。つまり、歯3.1は回転軸線から半径方向外側に向いている。歯車3の歯3.1は摩耗を最小限に抑えるためおよび伝動装置の持続的な運転のために、耐摩耗性の硬質材料層を備えている。
【００２０】
プリント基板2.4には固定ブロック6が定置されて固定されている。この固定ブロックは3個のかみ合いユニット4.1, 4.2, 4.3に連結されている。このかみ合いユニット自体は板ばね4.12, 4.22, 4.32と歯要素4.11, 4.21, 4.31とからなっている。中空軸1はプリント基板2. 4と相対的に軸線A1の回りに回転可能に支承されている。
【００２１】
板ばね4.12, 4.22, 4.32はスリットを付けた1 枚のばね鋼薄板からなっている。板ばねは、歯要素4.11, 4.21, 4.31から離れていて固定ブロック6 に固定されたその一端で、一つの端片にまとめられている。
【００２２】
歯要素4.11, 4.21, 4.31は板ばね4.12, 4.22, 4.32上に接着され、同様に耐摩耗性の硬質材料層を備えている。
【００２３】
偏心リング1.1, 1.2, 1.3の外面1.11, 1.21, 1.31にはそれぞれ、板ばね4.12, 4.22, 4.32と歯要素4.11, 4.21, 4.31とからなるかみ合いユニット4.1, 4.2, 4.3が付設されている。伝動装置の運転中、偏心リング1.1, 1.2, 1.3の外面1.11, 1.21, 1.31が回転するので、この外面1.11, 1.21, 1.31と板ばね4.12, 4.22, 4.32が相対運動する。その際、かみ合いユニット4.1, 4.2, 4.3は次のように配置されている。すなわち、板ばね4.12, 4.22, 4.32が一方では偏心リング1.1, 1.2, 1.3の外面1.11, 1.21, 1.31に持続的に滑り接触し、他方では歯要素4.11, 4.21, 4.31がそれぞれ、各偏心リング1.1, 1.2, 1.3の回転位置に相応して歯車3の歯3.1の間に一時的にかみ合うように、配置されている。
【００２４】
図2a,2b は、ロータリエンコーダ（ロータリトランスデューサ）の本発明による伝動装置の平面図である。この場合、本発明を具体的に示すめに、伝動装置ケース2.5(図4)が省略してある。上述のように、板ばね4.12, 4.22, 4.32は偏心リング1.1, 1.2, 1.3の外面1.11, 1.21, 1.31に押し付けられている。板ばね4.12, 4.22, 4.32のばね定数は、かみ合いユニット4.1, 4.2, 4.3と偏心リング1.1, 1.2, 1.3の外面1.11, 1.21, 1.31の持続的な接触が保証されるように定められている。特に高回転数時のかみ合いユニット4.1, 4.2, 4.3の浮き上がりを回避すべきである。他方では、摩耗および摩擦損失を低減するために、押圧力は大きすぎないようにすべきである。従って、これに関連してもし必要であれば、付加的なリンクガイドを設けてもよい。
【００２５】
個々の歯要素4.11, 4.21, 4.31は中空軸1の軸方向に対して横方向に、中空軸1の内孔の周方向にずらして配置されている。
【００２６】
歯要素4.11, 4.21, 4.31と歯車3の歯3.1の歯面は、この範囲において線接触が保証されるように形成されている。この場合、接触線は伝動装置の運動中歯面に沿って移動する。これにより、負荷と摩耗が歯面の広い範囲に分配され、それによって低減される。
【００２７】
既に述べたように、かみ合いユニット4.1, 4.2, 4.3の端部分は固定ブロック6を介して伝動装置ケース2.5(図4)に固定連結されている。従って、かみ合いユニット4.1, 4.2, 4.3は中空軸1 の回転運動に関与しない。かみ合いユニット4.1, 4.2, 4.3は固定ブロック6を中心とした揺動運動だけを行う。その際、歯要素4.11, 4.21, 4.31は、歯車3の回転軸線A3の方に向いた成分を有する運動を行う。すなわち、歯車3に関して半径方向の成分を有する運動を行う。
【００２８】
図3a〜3dに基づいて、新規な伝動装置の作用を説明する。これらの図には、伝動装置の構成要素である、外面1.11, 1.21, 1.31、偏心リング1.1, 1.2, 1.3、かみ合いユニット4.1, 4.2, 4.3および歯車3の相互作用による伝動装置の運動の経過が概略的に示してある。偏心リング1.1, 1.2, 1.3の曲率は図示では機能原理を明瞭に示すために誇張して示してある。偏心リング1.1, 1.2, 1.3は説明した原理の例では中空軸1の回転運動に相応して時計回りに回転する。歯車3の歯3.1は、回転運動を明瞭に示すために、黒く塗って示してある。伝動装置の機能は歯車3と歯要素4.11, 4.21, 4.31の形状を決定するためにそれぞれ同じ歯状部モジュールを使用することによって最適化される。
【００２９】
図3aでは、偏心リング1.1の回転によって、歯要素4.11が歯車3の方に移動している。この時点で、歯要素4.21は丁度リターンポイントにある。同時に、第3の偏心リング1.3の回転運動と、板ばね4.32の戻し力は、歯車3 から離れる方向に歯要素4.31を移動させる。この相において、歯要素4.11, 4.21の歯面は歯車3に遊びなしにかみ合う。偏心リング1.1の回転運動によって、歯要素4.11は歯車3の隣接する2個の歯3.1の間の歯溝内に押し込まれる。歯要素4.11の運動は歯車3に関して半径方向の成分を有する。歯要素4.11と歯車3の歯3.1の傾斜した側面によって、図3aの位置で、歯車3に接線方向の力が加えられる。この接線方向の力は歯車3 を反時計回りに回転させる。板ばね4.12によって、この接線方向の力の反力が、プリント基板2.4に固定連結された固定ブロック6に伝達される。これにより、歯要素4.11が歯車3 にかみ合う間、歯要素によってトルクが発生する。この場合、歯要素4.11は最終的にプリント基板2.4 ひいてはケーシング2 に支持される。つまり、接線方向の力は実質的に、歯要素4.11; 4.21; 4.31とプリント基板2.4 の間の作用連結によって生じる。
【００３０】
図3bには、歯要素4.11がリターンポイントに達している伝動装置構成要素の位置が示してある。トルクは歯要素4.21を介して伝達される。この歯要素は歯車3の歯底の方への運動によって、同時に接線方向に力を歯車3に加える。歯要素4.31は歯車3から離れるように移動する。
【００３１】
図3cにおいて歯要素4.21は再びリターンポイントに達し、しかも歯要素4.21が歯車3に最も深くかみ合う位置あるいは歯要素4.21が中空軸1の回転軸線A1から最も離れる位置に達している。この位置まで、歯車3は既に、反時計回りに半ピッチtだけ回転している。トルクは歯要素4.31によって歯車に加えられ、歯要素4.11は歯底から後退している。
【００３２】
図3dでは、歯要素4.31が中空軸1の回転軸線A1に対して最大距離を有するそのリターンポイントに達している。この位置で、歯要素4.11は歯車3 の歯底の方への運動によって歯車の駆動を開始している。
【００３３】
中空軸1の1回転あたり、歯車3は1個の歯3.1だけ回転する。これにより、歯車3の歯3.1の数によって減速比が生じる。この実施の形態では、歯車3は16個の歯3.1を備えているので、1:16の減速比が生じる。
【００３４】
図3a〜3dを検討すると、伝動装置の最適な機能性と寿命を保証するため、特に図示例において伝動装置を潤滑しないで済むようにするために、歯要素4.11, 4.21, 4.31と歯車3の歯3.1の歯面傾斜または歯面湾曲を、対の材料または表面の摩擦係数または摩擦角度に適合させなければならないことが明らかである。実施の形態では、すべての位置において、歯4.11, 4.21, 4.31と歯3.1の間に線接触が生じる。この場合、この線接触の場所は運動過程の間絶えず変化する。これにより、歯要素4.11, 4.21, 4.31と歯3.1の局部的な過負荷が回避される。
【００３５】
図示した実施の形態と異なり、磁気的な反発力によって伝動装置の非接触運転ひいては摩耗なしの運転が可能になるように、歯要素4.11, 4.21, 4.31と歯車の歯3.1を磁化することができる。そのために例えば、歯要素4.11, 4.21, 4.31と歯車の歯3.1はそれぞれ半径方向に磁化することによって同じ極として形成されるので、運転中例えば常にS極が向き合っている。
【００３６】
少なくとも2個の歯要素4.11, 4.21, 4.31が同時にかみ合うことにより、伝動装置の遊びなしの運転が常に保証される。更に、3個（または場合によってはそれ以上）の歯要素4.11, 4.21, 4.31を使用することにより、伝動装置は回転方向逆転時に死点がない。
【００３７】
本発明による伝動装置の機能の説明から明らかなように、それぞれ1個の歯要素4.11, 4.21, 4.31が歯車3にかみ合うかみ合い範囲は、プリント基板2.4 に関して固定または定置されている。換言すると、歯要素4.11, 4.21, 4.31は定置された回転点を中心に揺動運動を行う。
【００３８】
本発明は、歯要素4.11, 4.21, 4.31が接線方向または周方向にずらさないで上下に配置され、歯車の特別な構造によってずれが達成される構造体も含んでいる。そのために、例えば歯車が上下に配置された3 個の同一の歯車ディスクからなり、この歯車ディスクが互いに角度をずらしてまたは回転方向にずらして配置されている。
【００３９】
上記の例において、板ばね4.12, 4.22, 4.32によって、ばね機能、揺動機能および接線方向力の支持機能が達成される。本発明は、これらの機能が複数の構成要素に分割されている構造体も含んでいる。例えばばね機能を満たすために、偏心リング1.1, 1.2, 1.3と歯要素4.11, 4.21, 4.31の間にコイルばねが配置されている。その際、比較的に剛性のある支持要素、例えば棒の形をした支持要素が、歯要素4.11, 4.21, 4.31と固定ブロック6に連結されている。この場合、揺動運動を行うことができるようにするために、ヒンジとしての働きをする縮小部または細い個所が各棒に設けられている。これにより、棒の縦方向において、接線方向力を伝達するために充分な強度が得られ一方、偏心リング1.1, 1.2, 1.3の偏心によって生じる曲げモーメントを加えることによってヒンジが曲げられ、歯要素4.11, 4.21, 4.31の揺動運動が可能になる。更に、固定ブロック6 を回転ヒンジ（円筒体）の一部として形成すると有利である。この場合、棒の範囲はそれぞれ回転ヒンジを完全なものとするための相手方部材（リング）である。この実施の形態場合、棒の上記の細い個所は省略することができる。
【００４０】
伝動装置は絶対角度位置を測定するための多回転式ロータリエンコーダに組み込まれる。図４では、ロータリエンコーダは中空軸１を備えている。この中空軸には、図４に示していない軸が相対回転しないように収容可能である。軸の回転角度はロータリエンコーダの運転中に測定される。中空軸１は図示した実施の形態では３個の偏心リング1.1, 1.2, 1.3を備えている。この偏心リングは接着によって中空軸１に相対回転しないように連結されている。従って、各々の偏心リング1.1, 1.2, 1.3は中空軸１を挿入する円形の穴と、円形の外面1.11, 1.21, 1.31を有する。この円形の形状の中心は偏心に応じてそれぞれずれている。
【００４１】
中空軸１の段部にはコードディスク1.4が固定、本例では接着固定されている。従って、コードディスク1.4は測定運転中中空軸１と同じ回転数で回転する。中空軸１の１回転内で絶対的な位置を検出するために、コードディスク1.4は多トラックのコード、一般的にグレーコードを有する。この場合、最も微細なコードは高分解能のインクリメンタルトラックである。このインクリメンタルトラックはコードディスク1.4のできるだけ外側に周方向に配置されると有利である。それによって、周囲にわたってできるだけ多くのピッチ周期を配置することができる。全周にわたってピッチ周期が多く配置されればされるほど、ロータリエンコーダの検出すべき角度分解能が高くなる。
【００４２】
ロータリエンコーダ7の回転しないケーシング2内には、光源2.2とレンズ2.1と走査板2.3が設けられている。更に、ケーシング2にはプリント基板2.4が連結されている。このプリント基板の下面にはフォト検出器が取付けられている。この光学的な角度走査装置によって、中空軸1の1回転内のその都度の角度位置が増分的におよび／または絶対的に測定される。ケーシング2と中空軸1の間にボールベアリング5が設けられているので、ケーシング2と中空軸1は相対回転運動することができる。
【００４３】
多回転測定のために、本発明による伝動装置と、それと協働する他の伝動装置段が必要となる。これらの伝動装置は1個の伝動装置ケース2.5 内で一体化されている。この伝動装置ケースの外壁は図4において見やすくするために部分的に切除されている。この例では、支持体として回転しない伝動装置ケース2.5が示してある。既に説明したように、回転しないプリント基板2.4は支持体として使用可能である。伝動装置ケース2.5はケーシング2に相対回転しないように連結され、従って中空軸1の回転運動および歯車3の回転運動に関与しない。これにより、歯車3の回転軸線A3は伝動装置ケース2.5ひいてはケーシング2と相対的に摺動不能である。更に、固定ブロック6 が伝動装置ケース2.5に連結されている。この固定ブロック6には3 個の板ばね4.12, 4.22, 4.32が固定されている。この板ばねには更に、それぞれ1個の歯要素4.11, 4.21, 4.31が接着されている。この歯要素によって、中空軸1の回転運動は上記の機能原理に従って所定の減速を行ってスリップしないで歯車3に伝達される。歯車3には他の歯車が相対回転しないように連結されている。この他の歯車は他の減速段の歯車にかみあっている。この他の減速段の軸には、磁気的な目盛をつけられた目盛ディスク（コードディスク）8.1が固定されている。更に、他の目盛ディスク8.2, 8.3を有する他の伝動装置段が配置されている。目盛ディスク8.1, 8.2, 8.3の回転軸線は中空軸1と平行に向いている。各目盛ディスク8.1, 8.2, 8.3は磁極(N-S) が周方向に交互に配置された磁石本体を備えている。最も簡単な場合には、目盛ディスク8.1, 8.2, 8.3が1つのN極とS極を有する短い棒磁石として形成されている。目盛ディスク8.1, 8.2, 8.3の磁気的な目盛は共通の一平面内に配置されている。
【００４４】
目盛ディスク8.1 は中空軸1 よりもゆっくり回転し、他の伝動装置段は対応する目盛ディスク8.2, 8.3の回転数を更に低下させることになる。
【００４５】
図4に示していないプリント基板2.4の上側に設けられた検出装置、ここではホールセンサにより、目盛ディスク8.1, 8.2, 8.3の角度位置が測定される。つまり、目盛ディスク8.1, 8.2, 8.3は中空軸1の回転の数を測定する働きをする。この場合、各目盛ディスク8.1, 8.2, 8.3は減速装置を介して、その都度手前に接続配置された伝動装置段によって減速されて駆動される。省スペース的な構造のために、目盛ディスク8.1, 8.2, 8.3と歯車3の回転軸A3の回転軸受Pは、コードディスク1.4の周方向範囲内に配置されている。従って、歯車3の回転軸A3はコードディスク1.4を貫通している。
【００４６】
検出装置としてホールセンサの代わりに、AMRセンサまたはGMRセンサ（巨大磁気抵抗センサ）またはTMRセンサ（トンネル磁気抵抗センサ）のような磁気抵抗センサを使用することができる。
【００４７】
目盛ディスク8.1, 8.2, 8.3の磁気的な目盛が一平面内に配置されていることにより、それに属する検出装置はプリント基板2.4の上側に比較的に簡単に収納可能である。プリント基板2.4の下側には、上述のように、適当なフォト検出器が取付けられている。プリント基板2.4の両側は電子モジュールを備えている。これは必要スペースと製作の経済性に関してきわめて有利である。
【００４８】
光学的な走査装置の構成要素 (特に光源2.2、レンズ2.1、走査板2.3およびコードディスク1.4)は、図4のロータリエンコーダ7の場合プリント基板2.4の下方に設けられている。この場合、フォトセルはプリント基板2.4の下側に取付けられている。プリント基板2.4の上側には、特に目盛ディスク8.1, 8.2, 8.3の回転位置を検出するための検出装置が固定されている。図4に示すように、プリント基板の上方に、新規の伝動装置と他の伝動装置段が取付けられている。
【００４９】
上記の構造によって、きわめて小さな寸法を有しかつ上記の利点を有する伝動装置を備えたロータリエンコーダ7が形成される。
【００５０】
伝動装置の適用は、インクリメンタル走査が光学原理で行われるかあるいは回転の計数が磁気的な走査原理に基づいているロータリエンコーダに制限されない。特に容量的にまたは誘導的に作用するロータリエンコーダも含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】伝動装置ケースを省略した、本発明による伝動装置の斜視図である。
【図２ａ】本発明による伝動装置の平面図である。
【図２ｂ】伝動装置のかみ合い範囲の詳細図である。
【図３ａ】伝動装置機構の運転位置を示す図である。
【図３ｂ】伝動装置機構の他の運転位置を示す図である。
【図３ｃ】伝動装置機構の他の運転位置を示す図である。
【図３ｄ】伝動装置機構の他の運転位置を示す図である。
【図４】減速伝動装置を備えた本発明によるロータリエンコーダの断面図である。
【図１】
2005526237.tif 000003
【図２ａ】
2005526237.tif 000004
【図２ｂ】
2005526237.tif 000005
【図３ａ】
2005526237.tif 000006
【図３ｂ】
2005526237.tif 000007
【図３ｃ】
2005526237.tif 000008
【図３ｄ】
2005526237.tif 000009
【図４】
2005526237.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成15年11月13日(2003.11.13)
【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】
第1の部材(1)と、
軸線(A3)の回りに回転可能に支承された凸形の歯車(3)と、
支持体(2.4;2.5)とを備え、この支持体に対して、第1の部材(1)と凸形の歯車(3)がそれぞれ回転可能に支承され、
更に、かみ合い要素(4.11;4.21;4.31)を備え、このかみ合い要素が第1の部材(1)の回転位置に依存して歯車(3)にかみ合い、その際かみ合い要素が歯車(3)に関して、
半径方向の成分を有する運動を行い、
接線方向の成分を有する力を歯車(3)に加え、この力の少なくとも一部がかみ合い要素(4.11;4.21;4.31)と支持体(2.4;2.5)の間の作用連結によって生じる、
伝動装置において、
かみ合い要素(4.11;4.21;4.31)がばね要素(4.12;4.22;4.32)によって第1の部材(1)に押し付けられ、歯車(3)の軸線(A3)から離れるようにかみ合い要素(4.11;4.21;4.31)を動かす戻し力が、ばね要素(4.12;4.22;4.32)によって発生可能であることを特徴とする伝動装置。
【請求項２】
第1の部材(1)が外周に偏心した形を有することを特徴とする、請求項１記載の伝動装置。
【請求項３】
ばね要素(4.12;4.22;4.32)が板ばねとして形成されていることを特徴とする、請求項１または２記載の伝動装置。
【請求項４】
かみ合い要素(4.11;4.21;4.31)の少なくとも一部範囲が円錐形またはくさび形であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の伝動装置。
【請求項５】
かみ合い要素(4.11;4.21;4.31)が第1の部材(1)の周方向にずらして配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の伝動装置。
【請求項６】
かみ合い要素(4.11;4.21;4.31)が第1の部材(1)の軸方向にずらして配置されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の伝動装置。
【請求項７】
かみ合い要素(4.11;4.21;4.31)がそれぞれ、偏心面(1.11;1.21;1.31)に作用連結され、各偏心面(1.11;1.21;1.31)が第1の部材(1)の周囲にわたって角度をずらして配置されていることを特徴とする、請求項２〜６のいずれか一つに記載の伝動装置。
【請求項８】
各かみ合い要素(4.11;4.21;4.31)に歯車(3)の範囲が付設され、この範囲において歯車(3)の他の範囲に対して、歯(3.1)が角度をずらして配置されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載の伝動装置。
【請求項９】
かみ合い要素(4.11;4.21;4.31)と歯車(3) が磁化されていることと、各々1個の歯(3.1) とそれに向き合うかみ合い要素(4.11;4.21;4.31)との間で、面圧が低下しているかまたは働かないことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つに記載の伝動装置。
【請求項１０】
各々1個の歯(3.1)とそれに向き合うかみ合い要素(4.11;4.21;4.31)との間で、反発する磁力が発生させられることを特徴とする、請求項９記載の伝動装置。
【請求項１１】
軸の回転運動を所定の減速比で回転運動に変換するための１個または複数の変速段を備えたロータリエンコーダであって、少なくとも１個の変速段が、
第1の部材(1)と、
軸線(A3)の回りに回転可能に支承された凸形の歯車(3)と、
支持体(2.4;2.5)とを備え、この支持体に対して、第1の部材(1)と凸形の歯車(3)がそれぞれ回転可能に支承され、
更に、かみ合い要素(4.11;4.21;4.31)を備え、このかみ合い要素が第1の部材(1)の回転位置に依存して歯車(3)にかみ合い、その際歯車(3)に関して、
半径方向の成分を有する運動が行われ、
接線方向の成分を有する力が歯車(3)に加えられ、このの少なくとも一部がかみ合い要素(4.11;4.21;4.31)と支持体(2.4;2.5)の間の作用連結によって生じる、
ロータリエンコーダにおいて、
かみ合い要素(4.11;4.21;4.31)がばね要素(4.12;4.22;4.32)によって第1の部材(1)に押し付けられ、歯車(3)の軸線(A3)から離れるようにかみ合い要素(4.11;4.21;4.31)を動かす戻し力が、ばね要素(4.12;4.22;4.32)によって発生可能であることを特徴とするロータリエンコーダ。
【請求項１２】
歯車(3)の軸線(A3)がロータリエンコーダのコードディスク(1.4)を貫通していることを特徴とする、請求項１１記載のロータリエンーダ。
【国際調査報告】
2005526237.tif 000011
2005526237.tif 000012
2005526237.tif 000013
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