Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
SENSOR UNIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/031607
Kind Code:
A1
Abstract:
A service voltage is stably supplied to a sensor after an initial calibration operation, while using, as the sensor of a sensor unit, a sensor which supplies the service voltage or a calibration voltage from one input terminal. Between an input terminal (44) of a sensor (4) and a sensor power supply connecting terminal (51) of a circuit board (5), a voltage stabilizing circuit (7) for stabilizing the voltage value of a power supply at the service voltage, and wiring (8) for supplying the sensor (4) with the calibration voltage are incorporated in parallel, and a switch section (82) composed of a switch for disconnecting the wiring (8) is provided. The wiring (8) is disconnected by turning off the switch section (82) from the operation port of a housing after the initial calibration operation.

Inventors:
ITOMI, Shoji (3066 Aza-Oyumida, Oaza-Higashikata, Kuwana-sh, Mie 11, 5110811, JP)
Application Number:
JP2008/065957
Publication Date:
March 12, 2009
Filing Date:
September 04, 2008
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
NTN CORPORATION (3-17, Kyomachibori 1-chome Nishi-ku, Osaka-sh, Osaka 03, 5500003, JP)
NTN株式会社 (〒03 大阪府大阪市西区京町堀1丁目3番17号 Osaka, 5500003, JP)
International Classes:
G01D18/00; G01D3/00; G01D5/12; G01D11/24
Attorney, Agent or Firm:
KAMADA, Bunji et al. (18-12, Nipponbashi 1-chome Chuo-ku, Osaka-sh, Osaka 73, 5420073, JP)
Download PDF:
Claims:
 使用電圧が供給される状態で初期較正パラメータを用いた検出信号の補正を行うセンサと、このセンサが実装された回路基板を固定するハウジングとを備え、前記センサを、その入力端に前記使用電圧より高い較正用電圧を供給した状態で前記初期較正パラメータの書き込み作業を行なうものとしたセンサユニットにおいて、
 前記センサの入力端と前記回路基板のセンサ用電源接続端との間に、供給電源の電圧値を前記使用電圧に安定化する電圧安定化回路と、前記較正用電圧を前記センサに供給する配線とを並列に組み込み、前記配線を遮断可能な切替部を設け、前記ハウジングに前記切替部で遮断するための作業口を設けたことを特徴とするセンサユニット。
 前記配線がリード線からなり、前記切替部を前記配線の冗長部とした請求項1に記載のセンサユニット。
 前記切替部が前記配線を開閉するスイッチからなる請求項1に記載のセンサユニット。
 前記作業口を塞ぐ固定材で前記切替部を遮断位置に保った請求項2又は3に記載のセンサユニット。
 前記固定材が、絶縁性及び防水性を有する充填材からなる請求項4に記載のセンサユニット。
 前記充填材としてシリコン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂のうち、少なくとも1つを用いた請求項5に記載のセンサユニット。
 前記センサを前記回路基板の一方の板面上に実装し、前記作業口を前記回路基板の他方の板面に臨ませ、前記切替部を前記作業口の内部に位置させ、前記ハウジングの前記作業口の周囲に、前記回路基板の他方の板面を支持する基板支持面を形成した請求項5又は6に記載のセンサユニット。
 前記ハウジングを、軸及び軸受を支持するものとし、前記センサを、前記軸と一体回転するエンコーダと共に非接触式ロータリエンコーダとした請求項1から7のいずれか1つに記載のセンサユニット。
Description:
センサユニット

 この発明は、使用電圧が供給される状態 初期較正パラメータを用いた検出信号の補 を行うセンサと、このセンサが実装された 路基板を固定するハウジングとを備えたセ サユニットに関する。

 この種のセンサユニットは、センサが実 された回路基板をハウジングに固定するこ で一体に取り扱えるようになっている。セ サ、回路基板、及びハウジングの各間にお て組み立て誤差が生じることは避けられな 。それ故、組み立て誤差に由来する測定誤 を補正するための初期較正パラメータを用 て検出信号の演算補正を行なうセンサが広 利用されている。初期較正パラメータは、 際に測定系を完成させて測定しない限り、 定することができない。このため、センサ 検出信号を外部較正装置に送信し、その外 較正装置で求めた初期較正パラメータをセ サの不揮発性半導体メモリに書き込む初期 正作業を行なうことが行なわれている(例え ば、特許文献1)。

 上記のセンサとしては、センサへの入力 を減らすため、1の入力端に前記使用電圧よ り高い較正用電圧を供給した状態で前記初期 較正パラメータの書き込み作業を行ない、そ の後、その1の入力端に使用電圧を供給した 態で不揮発性メモリに記憶する初期較正パ メータを用いて検出信号を補正することが きるようになったものがある。

特開2004-191101号公報

 しかしながら、上記のように、センサと て1入力端から前記の使用電圧又は較正用電 圧を供給するものを用いる場合、センサの入 力端と回路基板のセンサ用電源接続端との間 に、供給電源の電圧値を使用電圧に安定化す る電圧安定化回路を組み込むことができない 。センサの入力端に較正用電圧を供給するこ とができなくなるためである。ところが、前 記の電圧安定化回路を組み込まない場合、例 えば、建設機械や産業機械等の駆動源に備わ る発電補機から電源電圧を得る場合のように 、電源電圧が使用環境により不安定である場 合や、供給電源の電圧値が一つに特定できな い場合にセンサユニットを利用することが困 難になる。

 そこで、この発明の課題は、センサユニ トのセンサとして1入力端から使用電圧又は 較正用電圧を供給するものを用いながら、初 期較正作業後は、安定して使用電圧をセンサ に供給可能とすることにある。

 上記の課題を達成するため、この発明に係 センサユニットは、使用電圧が供給される 態で初期較正パラメータを用いた検出信号 補正を行うセンサと、このセンサが実装さ た回路基板を固定するハウジングとを備え 前記センサを、その入力端に前記使用電圧 り高い較正用電圧を供給した状態で前記初 較正パラメータの書き込み作業を行なうも とした構成を前提とする。
 上記背景技術で述べたように、1入力端から 使用電圧又は較正用電圧を供給するものを用 い、センサへの入力線数を減らすためである 。

 前記初期較正パラメータは、少なくともセ サ、回路基板、及びハウジングの各間に生 る組み立て誤差に由来する測定誤差をセン が演算処理で補正するための伝達関数のパ メータである。
 なお、前記初期較正パラメータは、センサ 度のバラツキに由来する測定誤差を補正す ためのパラメータとすることもできる。セ サ感度のバラツキは、ハウジングに固定す 前に予め試験機で測定して規格外品を排除 ることもできるが、初期較正パラメータで 括に補正する方が便利だからである。
 また、前記センサの測定対象物を前記ハウ ングに支持させる場合、前記初期較正パラ ータは、前記センサと前記測定対象物間の み立て誤差に由来する測定誤差をも補正す ためのパラメータとすることができる。

 前記使用電圧は、前記センサが前記補正 の検出信号を出力し得る電圧値であればよ 、1の電圧値に定まる必要はない。

 前記較正用電圧は、前記使用電圧より高 、かつ前記センサが書き込み処理を行い得 電圧値であればよく、1の電圧値に定まる必 要はない。

 この発明は、上記前提において、前記セ サの入力端と前記回路基板のセンサ用電源 続端との間に、供給電源の電圧値を前記使 電圧に安定化する電圧安定化回路と、前記 正用電圧を前記センサに供給する配線とを 列に組み込み、前記配線を遮断可能な切替 を設け、前記ハウジングに前記切替部で遮 するための作業口を設けた構成を特徴とす ものである。

 この発明の構成によれば、センサの入力端 回路基板のセンサ用電源接続端との間に電 安定化回路が組み込まれていても、並列に 続された配線からセンサの入力端に較正用 圧が供給される。
 初期較正パラメータの書き込み作業後、ハ ジングの作業口から切替部で配線を遮断す ば、電圧安定化回路から安定して使用電圧 前記センサの入力端に供給することが可能 なる。

 なお、前記初期較正パラメータが無効化 ないように前記切替部で前記配線を遮断し ることは勿論である。例えば、センサ及び 路基板が前記ハウジングに対して動くと、 記の組み立て誤差が変動し、初期較正パラ ータによる補正ができなくなるからである

 前記配線及び前記切替部の具体的構成とし は、前記配線がリード線からなり、前記切 部を前記配線の冗長部とした構成を採用す ことができる。
 この構成によれば、作業口からリード線か なる配線の冗長部を切断工具で切るだけで 線の遮断を行なうことができる。すなわち 前記配線及び前記切替部を1本のリード線で 構成することができる。

 また、前記切替部が前記配線を開閉するス ッチからなる構成を採用することもできる
 この構成によれば、前記作業口から切替操 を行うことで、配線の遮断を行なうことが きる。切替操作で配線を再び導通させるこ により、使用時間経過により変動した補正 パラメータを求め、センサに書き込むこと できる。

 ここで、前記作業口は、前記センサ、回路 板等を保護するため、前記配線の遮断後は 固定材で塞ぐことが好ましい。
 前記切替部を前記リード線や前記スイッチ 構成する場合、前記固定材で前記切替部を 断位置に保った構成を採用すれば、前記配 の遮断を固定材を利用して確実に行なうこ ができる。

 前記固定材は、前記センサ等の充電部の 護が図り得る絶縁性及び防水性を有するも であり、例えば、樹脂製のカバー部材、充 材が挙げられる。

 前記固定材が絶縁性及び防水性を有する 填材からなる構成を採用すれば、蓋のよう 固定材を成形品として用意する必要がなく り、低コスト化を図ることができる。

 前記充填材としてシリコン樹脂又はウレ ン樹脂を用いれば、柔軟性に優れるため、 記ハウジングに加わる振動で外れ難くなる

 前記充填材の機械的強度を優先する場合 、前記充填材としてエポキシ樹脂を用いれ よい。

 なお、前記充填材としては、シリコン樹 、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂のうち、少 くとも1つを用いればよい。

 前記センサを前記回路基板の一方の板面 に実装し、前記作業口を前記回路基板の他 の板面に臨ませ、前記切替部を前記作業口 内部に位置させ、前記ハウジングの前記作 口の周囲に、前記回路基板の他方の板面を 持する基板支持面を形成した構成を採用す ば、充填材からなる前記固定材を回路基板 他方の板面で作業口に留めることができ、 填作業が簡単になる。

 前記センサが測定する物理量は、特に限 されず、センサの検出素子と、その検出素 に出力変化を生じさせる測定対象物との間 相対的な位置決めを要するものであればよ 。例えば、変位検出センサのように、測定 象物の運動量を電気信号に変換するセンサ 特に位置決めを要する非接触式のものが挙 られる。具体的には、ロータリエンコーダ ポテンショメータ、タコジェネレータ、温 センサ等が挙げられる。

 例えば、前記ハウジングを、軸及び軸受を 持するものとし、前記センサを、前記軸と 体回転するエンコーダと共に非接触式ロー リエンコーダを構成するものとすることが きる。
 ここで、非接触式ロータリエンコーダは、 転に関する物理用、例えば、回転角、回転 度、回転数を測定するものである。
 この構成を有するセンサユニットの初期較 作業を行なえば、センサ、回路基板、ハウ ング、軸受、軸、及びエンコーダの各間の み立て誤差を初期較正パラメータで補正し 測定することができる。また、ハウジング センサハウジングと軸受ハウジングとを兼 るので、部品数が抑えられる。

 上述のように、この発明は、センサユニ トのセンサとして1入力端から使用電圧又は 較正用電圧を供給するものを用いながら、前 記センサの入力端と前記回路基板のセンサ用 電源接続端との間に、供給電源の電圧値を前 記使用電圧に安定化する電圧安定化回路と、 前記較正用電圧を前記センサに供給する配線 とを並列に組み込み、前記配線を遮断可能な 切替部を設け、前記ハウジングに前記切替部 を露出させる作業口を設けた構成の採用によ り、初期較正作業後は、作業口から切替部に おいて配線の導通を遮断し、電圧安定化回路 から安定して使用電圧をセンサに供給するこ とが可能になる。

第1実施形態の全体構成を示す断面図 図1のセンサ及び回路基板の回路構成を 示すブロック図 第2実施形態の全体構成を示す断面図 樹脂封止部の保護手段の実施形態に係 回転角検出装置の全体構成を示す断面図 図4の回転角検出装置における別の樹脂 封止態様を示す断面図

符号の説明

1 軸
2 軸受
3 エンコーダ
4 センサ
5 回路基板
6 ハウジング
7 電圧安定化回路
8、10 配線
9 固定材
10a 冗長部
10b、10c 切断端
41a、41b 検出素子
42 不揮発性半導体メモリ
43 演算処理部
44、71 入力端
45、73 出力端
46、72 負極端
51 センサ用電源接続端
52 入力線
53 出力端
54 出力線
61 本体部
61a 取付フランジ
61b 軸受座
61c 肩
62 蓋
62a 基板支持面
62b 内周壁面
63、64 シール
65 作業口
66 ライン口
81 第1リード線
82 切替部
82a 操作片
83 第2リード線

 以下、この発明の実施形態を図1、図2に基 いて説明する。
 図1は、この発明の第1実施形態に係るセン ユニットの全体構成をアキシャル平面の切 面で示している。
 図1に示すように、第1実施形態に係るセン ユニットは、軸1を支持する軸受2と、軸1と 体回転するエンコーダ3と共に非接触式ロー リエンコーダを構成するセンサ4と、このセ ンサ4が実装された回路基板5を固定するハウ ング6とを備えている。

 ハウジング6は、軸受2を支持するものと れている。軸受2は、一対の玉軸受から構成 れている。ハウジング6は、両側に開放され た筒状とされた本体部61の外周に取付フラン 61aを有し、その本体部61の内周に各転がり 受の静止輪が嵌合される軸受座61bを有して る。本体部61aの一端側の開放口は、軸1及び 受2の組み込み口となっており、蓋62で覆う うになっている。ハウジング6に対する軸1 び軸受2の相対的な位置決めは、本体部61の 受座61bで軸1及び軸受2を径方向に位置決めし 、本体部61の肩61c、軸1側の間座1a、及び蓋62 軸方向に位置決めするようになっている。

 ハウジング6の本体部61と蓋62との間は、 ール63で密封されている。上記のようにハウ ジング6、軸1、及び軸受2がユニット化された 状態で、軸1の一端側の端面と蓋62との間に内 部空間が生じるようになっている。この内部 空間は、軸1の一端側の端面に固定されたエ コーダ3と、蓋62の内側に固定された回路基 5の設置空間となっている。軸1の他端側の端 面は、ハウジング6から露出しており、本体 61の他端側の開放口と軸1との間がシール64で 密封されている。

 回路基板5の一方の板面上に実装されたセ ンサ4は、エンコーダ3と共に磁気式エンコー を構成している。軸受2の潤滑剤がハウジン グ6内に存在し、光学式エンコーダの採用が 難なためである。

 具体的には、センサ4は、前掲の特許文献1 ように、90°の位相差をもって生じる2相の磁 束変化から回転角を検出する磁気式の回転角 センサとして構成された周知のものである。
 エンコーダ3は、センサ4の測定対象物であ 、円周方向にN極とS極が交互に着磁された磁 気エンコーダとされている。このエンコーダ 3は、軸1の一端側の端面に対して、その回転 心が軸と一致するように取付具で固定され いる。

 エンコーダ3を軸1に固定し、回路基板5が 定された蓋62を本体部61に取り付けると、セ ンサ4及びエンコーダ3の相対的な位置決めが なわれる。その結果、センサ4の第1相用の 気検出素子41aと第2相用の磁気検出素子41bと 90°の位相差をもってエンコーダ3と対向す 。

 図2にセンサ4及び回路基板5の回路構成を 念的に示すように、センサ4は、初期較正パ ラメータを記憶する不揮発性半導体メモリ42 、不揮発性半導体メモリ42に記憶する初期 正パラメータを用いて検出信号を補正する 算処理部43とを有しており、上記検出素子41a 、41bと共に集積回路化され、回路基板5の軸 の板面に面実装されている。

 センサ4の入力端44は、回路基板5のセンサ 用電源接続端51に導通している。センサ用電 接続端51に接続された入力線52は、ハウジン グ6外部の電源に繋げられる。センサ4の出力 45は、回路基板5の出力端53に導通している センサ4の検出信号は、回路基板5の出力端53 繋がる出力線54よりハウジング6の外部に送 される。

 センサ4は、その入力端44に使用電圧が供 される状態で初期較正パラメータを用いた 出信号の補正を行い、その入力端44に前記 用電圧より高い較正用電圧を供給した状態 前記初期較正パラメータの書き込み作業を なうようになったものである。なお、セン 4の入力端44は、正極端であり、センサ4の負 端46は、グランドに接続されている。

 センサ4の入力端44と回路基板5のセンサ用 電源接続端51との間に、供給電源の電圧値を 記使用電圧に安定化する電圧安定化回路7と 、前記較正用電圧をセンサ4に供給する配線8 が並列に組み込まれている。

 電圧安定化回路7は、回路基板5のセンサ 電源接続端51に接続された供給電源の電圧値 を前記使用電圧に安定化する回路であればよ く、周知の構成のものが採用されている。こ の電圧安定化回路7は、図1に示すように、回 基板5の軸側の板面にセンサ4と別体に実装 れている。電圧安定化回路7の入力端71は、 路基板5のセンサ用電源接続端51に導通する 極端であり、電圧安定化回路7の負極端72は ランドに導通している。電圧安定化回路7の 力端73はセンサ4の入力端44に導通している なお、センサ4と電圧安定化回路7とを集積回 路化することもできる。

 配線8は、図1、図2に示すように、回路基 5のセンサ用電源接続端51と電圧安定化回路7 の入力端71との間に一端が接続された第1リー ド線81と、この第1リード線81の他端に一端が 続されたスイッチからなる切替部82と、こ 切替部82の他端に一端が接続された第2リー 線83とからなり、第2リード線83の他端が電圧 安定化回路7の出力端73とセンサ4の入力端44と の間に接続されている。

 上記の接続構成においては、配線8又は電 圧安定化回路7からセンサ4の入力端44に供給 れる電圧は、センサ4の入力端44とグランド の電位差として与えられる。

 切替部82を構成するスイッチがONのときは 、配線8が電圧安定化回路7と並列に導通する 態のため、センサ4の入力端44に較正用電圧 供給することができる。

 上記の構成を有する第1実施形態に係るセ ンサユニットは、図1に示すように、軸1及び 受2をハウジング6の本体部61に組み込み、回 路基板5を固定した蓋62を本体部61に固定し、 ウジング6を密封した組み立て状態で、セン サユニット全体の組み立て誤差が決まる。そ の組み立て状態で、図2に示すようにハウジ グ6の外部に取り出された入出力線52、54が図 示省略の外部較正装置の入出力端に接続され 、切替部82がON、外部較正装置から較正用電 がセンサ4の入力端44に供給された状態で、 1に示す軸1を360°回転させる間、センサ4の検 出信号が外部較正装置に送信される。外部較 正装置は、その一回転分の測定結果から、上 記の組み立て誤差とセンサ感度のバラツキに 由来する測定誤差を補正するための初期較正 パラメータを求める。求められた初期較正パ ラメータは、外部較正装置よりセンサ4に送 され、センサ4は、図2に示す不揮発性半導体 メモリ42にその初期較正パラメータを書き込 。

 上記の初期較正作業後、切替部82を構成す スイッチをOFFにすれば、配線8の導通が遮断 れるので、電圧安定化回路7のみから安定し てセンサ4に前記使用電圧を供給することが 能になる。
 例えば、入出力線52、54から外部較正装置を 切り離し、図1に示すセンサユニットをハウ ング6の取付フランジ61aを利用して建設機械 のハウジングに固定し、軸1を建設機械等の 駆動系に連結し、建設機械等の発電補機やバ ッテリを供給電源として入力線52に接続すれ 、図2に示す回路基板5のセンサ用電源接続 51に供給された電圧は、電圧安定化回路7の 力端71のみに供給され、電圧安定化回路7で 用電圧に安定化され、センサ4の入力端44に 給される。センサ4は、不揮発性半導体メモ 42に記憶した初期較正パラメータを用いて 算処理部43で補正を行い、その補正後の検出 信号を回路基板5の出力端53から出力線54を介 て外部機器に送信することができる。

 上記のON-OFF切替操作を蓋62を外して行うと 本体部61と蓋62間の組み立て誤差が変わるか 、蓋62を外すことなく切替操作を行えるよ になっている。
 具体的には、図1に示すように、ハウジング 6の蓋62に、回路基板5の蓋側の板面に臨ませ 作業口65が形成されている。切替部82は、第1 リード線81と第2リード線83を回路基板5のスル ーホールに通すことで回路基板5の蓋側の板 上に設けられ、作業口65の内部に位置してい る。切替操作は、蓋62の外側より作業口65に 具を差し入れて行うことができる。

 ここで、蓋62の内側のうち、作業口65の周 囲に、回路基板5の他方の板面を支持する基 支持面62aが形成されている。回路基板5の他 の板面は、ねじ止めにより基板支持面62aに し付けられている。なお、蓋62を絶縁材か 形成するか、回路基板5と蓋62との間に絶縁 を介在させることは勿論である。

 回路基板5の外周は、蓋62の内側に形成さ た内周壁面62bで位置決めされている。

 上記のように、回路基板5が蓋62の基板支 面62a及び内周壁面62bで確実に位置固定する 共にねじ止めされているため、切替操作に り、回路基板5が蓋62に対して動くことはな 。

 また、この切替部82の切替操作は、操作 82aを回路基板5と平行に動かすようになって る。このため、プッシュボタン式のように 切替操作時に回路基板5が撓み、センサ4の 置ずれが生じる心配もない。

 したがって、切替操作により配線8を遮断 する間、センサ4及び回路基板5は、ハウジン 6に対して動かない。換言すれば、前記の組 み立て誤差が変動し、初期較正パラメータが 無効化することはない。

 切替操作により配線8の遮断した後、蓋62 外部に開放する作業口65は、固定材9で塞ぐ とができる。固定材9として、絶縁性及び防 水性を有する充填材が採用されており、回路 基板5の充電部が保護されている。

 切替部82の操作片82aは、固定材9により、 断位置であるOFF位置に保たれている。

 固定材9の耐衝撃性を優先する場合は、上 記充填材としてシリコン樹脂又はウレタン樹 脂を用いることができる。固定材9の機械的 度を優先する場合は、前記充填材としてエ キシ樹脂を用いることができる。

 上記のように、作業口65の周囲に形成さ た蓋62の基板支持面62aで回路基板5の蓋側の 面が支持されており、これらの間が非常に い。このため、充填材からなる固定材9は回 基板5により作業口65内に留められるので、 填作業を簡単に行なうことができる。

 この第1実施形態のように、回路基板5の 周を位置決めする内周壁面62bを形成すれば 回路基板5の外周から充填材が食み出ること 内周壁面62bで抑えられるので、作業口65内 充填材をより留めることができる。

 なお、ハウジング6の蓋62に、入力線52及 出力線54を外部に取り出すためのライン口66 形成されている。入力線52及び出力線54は、 同軸ケーブルになっており、ライン口66は、 記作業口65と同様にして充填材で塞がれて る。両線52、54を回路基板5に半田付けし、コ ネクタを省略するためである。

 上記第1実施形態は、作業口65の固定材9を 外せば、再較正作業を行ない得る点で便利で ある。上記第1実施形態においては、固定材9 、充填材に代えて作業口65に着脱されるカ ー部材とし、そのカバー部材に操作片82aをOF F位置に保つこともできる。

 配線8の切替構造は、上記第1実施形態の のに限定されず、その他、配線の途中に切 部となるコネクタを設け、そのコネクタを 業口内に位置させ、コネクタの抜差しによ 、配線の遮断と導通を切替可能にすること できる。なお、配線の一端と回路基板とを ネクタで接続することもできるが、回路基 に引き抜き力が負荷される点で配線の途中 設ける方がよい。

 また、別例として、この発明の第2実施形 態を図3に基づいて説明する。なお、以下で 、上記第1実施形態との相違点を中心に述べ 同一に考えられる構成の説明を省略する。

 図3(a)に示すように、この第2実施形態に るセンサユニットは、センサ4に較正用電圧 供給する配線10が1本のリード線からなる。 線10は、回路基板5のスルーホールに通して 業口65の内部に位置するように冗長部10aが けられている。その作業口65内の冗長部10aは 、外側に近づくように曲げられており、ニッ パで蓋62の外部から簡単に切ることができる すなわち、配線10の冗長部10aが、その配線10 を遮断可能な切替部を構成している。初期較 正作業後に、冗長部10aをニッパで切るだけな ので、センサ4及び回路基板5がハウジング6に 対して動かない。

 配線10が冗長部10aで切られた後、図3(b)に すように、両切断端10b、10cは、充填材から る固定材9で互いに離間する遮断位置に保た れている。第2実施形態においては、固定材9 、充填材に代えて作業口65に着脱されるカ ー部材とし、そのカバー部材に両切断端10b 10cを絶縁遮蔽する壁部を設けることもでき 。

 この第2実施形態は、上記のように切替部 としてスイッチやコネクタを設けずに、1本 リード線で配線及び切替部を構成すること できる。

 以下、この発明に係るセンサユニットを 転角検出装置に適用し、さらにセンサを樹 封止する場合に適用可能な樹脂封止部の保 手段を説明する。

 この樹脂封止部の保護手段は、ハウジン に対して回転自在に支持された軸と、この の回転角を検出する回転角センサとを備え 回転角検出装置に関し、後述の背景事情か 発明されたものである。

 すなわち、この種の回転角検出装置は、 ウジングの内周と軸との間に転がり軸受が み込まれている。ハウジングの一側面に開 する軸受組み込み口を覆うハウジング蓋は ハウジングの一側端に装着可能となってい 。ハウジング蓋を装着すると、ハウジング ハウジング蓋とで内部空間が形成される。 の内部空間は回転角センサの配置に利用さ ており、ハウジング及びハウジング蓋を利 して回転角センサを外力から保護すること できる。

 この種の回転角検出装置は、予めハウジ グ蓋に回路基板の取り付けや配線を行なう とができる、また、ハウジング蓋の側面積 利用して回路基板を設置することができる また、軸を転がり軸受で支持した状態でハ ジング蓋を装着すれば、回転角センサと軸 の位置関係を決めることができる、という 点がある。

 従来、上記のような組み込みが可能な回転 センサとしては、接触式の角度ポテンショ ータが広く利用されている(特開平11-344302号 公報)。
 角度ポテンショメータのブラシは、軸の一 端面に取り付けられる。ブラシに接触させ 環状の抵抗体及び電気切片は、基盤上に固 されている。その基盤は、ハウジング蓋の 側面のうち、軸の一側端面と対向する部分 接着で取り付けられている。軸を軸受で支 させた状態でハウジング蓋を装着すると、 ラシ、抵抗体及び電気切片が接触し、これ より、回転角を電気信号に変換する検出回 が構成される。
 一方、蓋の一側面に、回路基板を収める凹 が形成されている。回路基板を凹部に収め ことにより、その回路基板の樹脂封止が可 になっている。回路基板は、予め、角度ポ ンショメータのアナログ検出信号をディジ ル化するADコンバータとして構成されてい 。なお、回路基板には、電源回路が適宜に けられる。
 軸の他端は、ハウジングの他側面に形成さ た軸通孔から外部に露出している。この軸 露出部分において他の機器の軸に連結する とが可能である。
 回路基板でディジタル化された検出信号は 外部コンピュータに送信され、その外部コ ピュータで演算処理が行われる。

 前掲の特開平11-344302号公報の回転角検出 置は、接触式の検出回路と回路基板とをハ ジング蓋の両側面に分けて配置することに り、水や油が回路基板の充電部に達するこ を樹脂封止で防止しながら、回路基板の樹 封止の際に、樹脂が抵抗体や電気切片に付 して検出不良が生じる恐れを確実に無くす とができる。

 特開平11-344302号公報の回転角検出装置は、 脂封止部が外部に露出しており、例えば、 設機械の軸の角度検出に回転角検出装置を 用する場合、樹脂が振動や衝撃といった外 を受けて損傷する懸念がある。特に、ウレ ン樹脂のような半固形化する樹脂を採用す と、その柔軟性により回路基板に実装され 素子の振動を軽減させることができるが、 脂自体が外力に弱いため、固形化する樹脂 り樹脂封止が破れ易い。
 樹脂封止に代えて回路基板をカバー部材で ったり、樹脂封止部をカバー部材で覆った すると、別途にカバー部材を要し、部品数 増えてしまう。また、カバー部材の設置空 が得られない場合もある。

 また、特開平11-344302号公報の回転角検出 置は、抵抗体及び電気切片を固定した基盤 ハウジング蓋の他側面に取り付けた後でな れば、抵抗体及び電気切片の接点と回路基 とを接続することができない。すなわち、 盤を取り付けたハウジング蓋をひっくり返 て回路基板の樹脂封止を別途に行なう手間 生じ、面倒である。仮に、回路基板と基盤 をハウジング蓋の同側面に配置すると、樹 封止により検出不良が発生する恐れがある

 上記の事情に鑑み、回転角検出装置に組 込む回路基板の樹脂封止作業の手間を減ら ながら、カバー部材を設けることなく樹脂 止部を保護する、という課題がある。

 上記の課題を解決するこの樹脂封止部の保 手段は、ハウジングに対して回転自在に支 された軸と、この軸の回転角を検出する回 角センサとを備え、前記ハウジングの一側 に、軸受組み込み口を覆うハウジング蓋を 着可能とし、そのハウジング蓋の側面に凹 を形成し、その凹部に、前記回転角センサ 検出信号を処理する回路基板を収め、その 路基板を樹脂で封止した回転角検出装置に いて、前記回転角センサを磁気式エンコー のみから構成し、前記ハウジング蓋の他側 に、前記ハウジングの一側端に当てる外周 を形成すると共に、前記凹部を該外周部よ 中央側に位置するように形成したことを特 とするものである。
 ここで、磁気式エンコーダから構成される 記回転角センサは、軸と一体回転するエン ーダの回転による磁束変化に応じてアナロ 検出信号を出力する複数の磁気検出素子を しており、これら磁気検出素子は、対とな 磁気検出素子間で位相差をもったアナログ 出信号が得られるように配置されており、 の位相差をもったアナログ検出信号に基づ 演算処理回路により回転角を求めるように った一般的なものである。演算処理回路は 前記回路基板に実装される。

 具体的には、前記ハウジング蓋の他側面に 前記ハウジングの一側端に当てる外周部を 成すると共に、前記凹部を該外周部より中 側に位置するように形成すれば、ハウジン 蓋をハウジングの一側端に装着した状態で 樹脂封止部は、ハウジング及びハウジング で形成された内部空間に位置し、ハウジン とハウジング蓋とで外部から保護される。
 前記回転角センサの複数の磁気検出素子は 軸と一体回転するエンコーダの着磁面と対 させるため、上記凹部と同じく、ハウジン 蓋の他側面のうち前記外周部より中央側に 置することになる。すなわち、複数の磁気 出素子と回路基板とがハウジング蓋の同側 に配置されるので、前記凹部に収めた回路 板を樹脂封止する際、ハウジング蓋をひっ り返す手間がなくなり、回路基板の樹脂封 作業の手間が減る。
 磁気検出素子の感磁面に樹脂が付着した状 でも、磁力線は樹脂を通過するため、検出 支障はない。したがって、前記回転角セン を磁気式エンコーダのみで構成しておけば 樹脂封止により検出不良が発生する恐れは い。

 前記回転角センサとしては、複数の磁気検 素子及びアナログ演算処理回路がパッケー されたセンサ集積回路を有するものを採用 ることが好ましい。前記回路基板に前記セ サ集積回路を実装することにより、磁気検 素子と回路基板とを一度に実装・樹脂封止 ることができる。
 また、この種のセンサ集積回路は、アナロ 演算処理回路で演算処理を行うため、ADコ バータのような比較的大規模な回路ではな 、複数の磁気検出素子と共にコンパクトに 積化されているため、回路基板の設置面積 小さくて済み、凹部の小型化が容易になる なお、この種のセンサ集積回路は、市販品 して様々に用意されており、調達が容易な 点もある。
 上記のセンサ集積回路ではなく、複数の磁 検出素子とアナログ演算処理回路とを別々 実装する回転角センサを採用することも可 である。

 前記ハウジングと前記軸との間に転がり軸 を組み込み、前記蓋の前記外周部を前記転 り軸受の外輪の一側面に押し当てて予圧を えた構成を採用することができる。予圧に り転がり軸受の剛性が高まり、軸振れが防 されるので、磁気検出素子とエンコーダと 相対的な位置ずれが防止される。
 この構成を採用する場合、ハウジング蓋の 側面をラジアル平面に形成すると、軸の一 端面とハウジング蓋との間が狭くなり、回 角センサを配置する空間が不足する場合、 輪とハウジング蓋との間にスペーサリング 介在させることになる。
 ここで、上述のように、前記凹部は、外輪 一側面を押す外周部より中央側に位置して る。
 したがって、前記凹部を、その底面が前記 の一側端面に軸方向に臨むように前記外周 より軸方向一方側に凹ませた構成を採用す ば、凹部の形成を利用して回転角センサを 置する空間を増すことができ、スペーサリ グの省略やスペーサリングの小幅化を図る とができる。

 また、前記凹部に、前記回転角センサの 気検出素子の感磁面より低く樹脂を盛るこ により、エンコーダの着磁面との間に樹脂 ない分、両面間の磁気ギャップをより小さ することができ、ひいては、より小型の磁 検出素子やエンコーダを採用することがで る。

 上記のように、樹脂封止された回路基板 、ハウジングとハウジング蓋とで形成され 内部空間に位置することになる。このため 回路基板は外部の水や油から二重に防護さ る。前記樹脂として、半固形化するものを いても、樹脂封止部は、ハウジングとハウ ング蓋とで防護されるため、容易には破壊 れ難くなる。

 前記の半固形化する樹脂としては、ウレ ン樹脂の他に、発泡ウレタン樹脂、シリコ 樹脂等を用いることができる。

 上述のように、この樹脂封止部の保護手 は、回転角センサを磁気式エンコーダのみ ら構成し、前記回路基板に前記回転角セン の演算処理回路を設け、前記ハウジング蓋 他側面に、前記ハウジングの一側端に当て 外周部を形成すると共に、前記凹部を該外 部より中央側に位置するように形成した構 の採用により、回転角検出装置に組み込む 路基板の樹脂封止作業の手間を減らしなが 、カバー部材を設けることなく樹脂封止部 保護することができる。

 以下、この樹脂封止部の保護手段に係る実 形態の回転角検出装置を図4に基づいて説明 する。
 図4は、実施形態の回転角検出装置に係る全 体構成をアキシャル平面の切断面で示してい る。
 図4に示すように、実施形態の回転角検出装 置は、ハウジング101に対して回転自在に支持 された軸102と、この軸102の回転角を検出する 回転角センサ103とを備え、ハウジング101と軸 102との間に、転がり軸受104、105が組み合せ軸 受を構成するように組み込まれ、ハウジング 101の一側端に、ハウジング101の一側面に開放 する軸受組み込み口を覆うハウジング蓋106を 装着可能なものとなっている。

 ハウジング101は、外周に取付フランジ111 有しており、回転角検出装置を組み立てた 態で他の機器のハウジングにねじ止めする とが可能になっている。軸102の他側端面は ハウジング101の他側面に形成された軸通口 ら露出するようになっており、外部機器の に接続することが可能である。

 回転角センサ103は、磁気式エンコーダの から構成されている。

 転がり軸受104、105は、シール付き軸受と っており、潤滑剤が回転角センサハウジン 101の内部に飛散することが防止されている また、転がり軸受104、105は、回転慣性抵抗 考慮し、それぞれ玉軸受とされている。

 ハウジング蓋106の他側面に、ハウジング1 01の一側端に当てる外周部161と、該外周部161 り中央側に位置し、かつ該外周部161より軸 向一方側に凹ませた凹部162とが形成されて る。

 軸102を転がり軸受104、105でハウジング101 対して回転自在に支持させた状態で、ハウ ング蓋106の外周部161は、ハウジング101の一 端に当り、また、ハウジング蓋106側の転が 軸受105の外輪の一側面にも当る。ハウジン 蓋106は、その外周部161をハウジング101に対 てボルト107で締結することで固定される。 こで、ハウジング蓋106の凹部162は、この固 状態で、その底面が軸102の一側端面に軸方 に臨むように凹ませられている。これによ 、ハウジング蓋106と軸102の一側面との対向 隔は、凹部162により拡がっており、スペー リングを用いることなく、回転角センサ103 配置するための内部空間が確保されている

 また、ハウジング蓋106の外周部161をハウ ング101の一側端にボルト7で押し付けると、 ハウジング蓋106の外周部161は、転がり軸受105 の外輪の一側面全周に押し当てられ、その結 果、ハウジング101の肩112、軸102の間座部121、 ハウジング蓋106で転がり軸受104、105に定位置 予圧が与えられる。これにより、転がり軸受 104、105の剛性が高まり、軸102の軸振れが防止 されている。

 なお、蓋106の外周部161とハウジング101と 間はパッキン108で密封されている。ハウジ グ101の軸通口と軸102との間は、オイルシー 109a、スリンガ109bで密封されている。

 この回転角センサ103は、複数の磁気検出 子131a、131b及びアナログ演算処理回路から る演算処理回路がパッケージされたセンサ 積回路131を有するものが利用されている。 ンサ集積回路131としては、これら磁気検出 子の正弦波出力と余弦波出力とから回転角 求めるアナログ演算処理回路を有するもの 例えば、特開2004-191101号公報に開示のものを 利用することができる。

 センサ集積回路131は、回路基板132に実装 れている。回路基板132に入出力ライン133の 端が接続される。入出力ライン133の他端は 部機器に接続される。

 センサ集積回路131、入出力ライン133の一 が固定された回路基板132は、ハウジング蓋1 06の他側面に形成された凹部162に収められる 回路基板132は、凹部162の底面にねじ止めす ことによりその板面がラジアル平面に沿う うに支持される。磁気検出素子131a、131bの 磁面を軸方向に向けるためである。なお、 の磁気検出素子131a、131bの感磁面は、このセ ンサ集積回路131の軸方向他端部に形成された モールド平面と同一面を形成している。ハウ ジング蓋106が導電性を有する場合は、回路基 板132の板面と凹部162の底面との間を絶縁すれ ばよい。

 回路基板132のねじ止めは、ハウジング蓋1 06の他側面を上にした状態で、行なうことが きる。ハウジング蓋106をねじ止め作業時の 勢にしたまま、凹部162に樹脂134を入れて回 基板132を封止することができる。樹脂134に 、ウレタン樹脂が用いられている。センサ 積回路131は、樹脂134に完全に埋没しており 樹脂134の柔軟性によるセンサ集積回路131の 動軽減により、回路基板132への半田付け部 の破壊が防止されている。

 ハウジング蓋106に、凹部162にねじ止めさ た回路基板132の板面に臨む貫通孔163が形成 れており、入出力ライン133は、回路基板132 ねじ止めに際し、この貫通孔163から外部に り出される。

 回転角センサ103のエンコーダ135は、N極と S極が周方向に交互に着磁された磁気ドラム らなり、軸102の一側端面上にその回転中心 軸102と一致するように取付具で固定するこ により、軸102に支持されている。なお、軸10 2の一側端面は、形状単純化のため、ラジア 平面に形成され、エンコーダ135は軸102の一 端面に取付具で支持させられている。

 エンコーダ135を軸102に固定し、回路基板1 32が固定されたハウジング蓋106をハウジング1 01の一側端にボルト107で軸方向に押し付ける 、磁気検出素子131a、131bの感磁面が90°の位 差をもってエンコーダ135の着磁面と軸方向 対向した位置関係に固定される。

 この実施形態に係る回転角検出装置は、上 の構成を有するものであり、ハウジング蓋1 06の凹部162に、予めセンサ集積回路131を実装 た回路基板132をねじ止めした後、そのまま 脂封止することができる。このため、この 施形態に係る回転角検出装置は、ハウジン 蓋106をひっくり返す手間がなく、回路基板1 32の樹脂封止作業の手間を減らすことができ 。
 なお、貫通孔163は、ハウジング蓋106をハウ ング101に装着し、回転角センサ103の初期較 作業が終わった後、充填材で塞がれる。回 角センサ103の初期不良があった場合、貫通 163への充填が無駄になるからである。した って、貫通孔163を形成したところで、ハウ ング蓋106をひっくり返す手間が増えること ない。

 また、この実施形態に係る回転角検出装 は、ハウジング蓋106をハウジング101の一側 に装着した状態で、凹部162に形成された樹 封止部がハウジング101及びハウジング蓋106 形成された内部空間に位置するため、ハウ ング101とハウジング蓋106とで外部から保護 ることができる。

 なお、この実施形態に係る回転角検出装 では、センサ集積回路131の保護を優先する め、センサ集積回路131を樹脂134に埋没させ が、図5に別の樹脂封止態様を示すように、 ハウジング蓋106の凹部162に、磁気検出素子131 a、131bの感磁面より低く樹脂134を盛ることに り、エンコーダ135の着磁面との間に樹脂が い分、両面間の磁気ギャップをより小さく ることができ、ひいては、より小型の磁気 出素子やエンコーダを採用することができ 。なお、樹脂134は、回路基板132の全ての充 部を埋没させるように盛ることは、樹脂封 の目的上、勿論のことである。

 図4、図5では、この技術的手段に関する 成のみを図示している。図4、図5の例におい て図1~図3に示した実施形態に係る構成を具備 させるには、回路基板132に図1等のように安 化電源回路、切替部を追加し、図4、図5のハ ウジング蓋106に図1等のように作業口を設け だけでよい。

 この技術的手段に係る回転角検出装置は 図4、図5に例示したものに限定されず、こ 種の回転角検出装置において上述の課題を 決するために適用することができ、同一の 術的手段と見なし得る範囲内で種々の変更 行うことができる。勿論、この技術的手段 係る回転角検出装置は、この発明に係るセ サユニットと共に採用する必要性は無い。