JPH0115918B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は回転体上でその運転中に生じる測定
量、例えば温度を検出し、その測定量を回転体側
から固定側の受信装置へ非接触式に伝達させる回
転体の測定量発信装置、特に発信装置の電子回路
を構成する電子部品プリント回路の組立構造の改
良に関する。

合成繊維工業などでは、糸を延伸したり熱処理
する工程で一般にロールヒータと呼ばれ、例えば
誘導加熱方式のヒータで加熱され、かつモータで
高速回転駆動される金属ローラが使用される。

この場合に品質の良い糸を得るにはロールヒー
タの表面温度が常に適正な値となるよう制御され
ていることが必要である。そのためには金属ロー
ラの表面温度を的確に検出し、その測定量をヒー
タの制御装置へ発信する必要があり、その手段と
しては温度センサを金属ローラと離間せずに直接
回転体である金属ローラに埋設し、該温度センサ
の出力を固定側のヒータ制御装置へ伝達させる方
式が採用されている。しかして上記信号の伝達を
回転体と固定側との間でブラシ、スリツプリング
等を介して行う方法は信号を高精度かつ長時間安
定して固定側に取出すことが極めて困難であつて
実用的に適してないことから、一般には次に述べ
る無接触方式による信号伝達方式が採用されてい
る。

すなわち温度センサの出力を或る所定の発信信
号に変換して発信する発信部を回転体側に装備
し、固定側に備えた受信部との間で無接触式に信
号の授受を行わせる。またこの種の発信手段とし
ては、温度を温度センサである測温抵抗体の抵抗
値に変え、これをウイーン・ブリツヂにて検出し
た後に周波数に変換し、回転トランスを介して固
定側へ伝達する方式、また温度センサの抵抗値を
増巾、変調回路を経てFM変調し、送信回路、ア
ンテナを通じて固定側へ送信する方式、あるいは
温度センサの出力を周波数に変換し、更に電光変
換回路を経て光信号に変え、発光素子と受光素子
との間で光学的に伝達させる方式などが知られて
いる。

ここで上記各方式のうち特に有利な光信号によ
り信号の伝達を行わせる温度発信装置の原理的な
回路および該温度発信装置を装備したロールヒー
タの概略構成を第１図および第２図に示す。まず
第１図において、１はロールヒータの回転体側に
装備した温度発信部であり、温度センサ２の出力
は電圧変換回路３、増巾回路４、電圧−周波数変
換器５、点灯回路６を経て信号発信子である発光
素子７に与えられ、光信号として発信する。なお
上記回路へは電源用回転トランスの二次コイル
８、整流回路９、定電圧回路１０を通じて固定側
から電力が供給される。一方、固定側の受信部１
１には前記発光素子７に光軸を合わせて設置した
受光素子１２で光信号を受光し、変換回路１３を
経て光信号を電気信号に変えて後段のヒータ制御
回路へ出力する。なお１４は固定側に設置した回
転トランスの一次コイルである。上記の温度発信
装置を装備したロールヒータは第２図のごとく構
成されている。駆動モータ１５の回転軸１６の一
方端には固定側のヒータ１７で加熱される金属ロ
ーラ１８が装着され、ここに先に述べた温度セン
サ２が埋設されている。回転軸１６の他端には前
述の発信部１が取付けられており、センサ温度２
とは回転軸１６の中心にあけた軸穴を通じてリー
ド線１９で相互接続されている。また受信部１
１、回転トランスの一次コイル１４などはモータ
１５のケーシングより側方へ張出したフレームに
支持されている。なお温度センサとしては先記し
た測温抵抗体のほかにサーミスタ、熱電対など他
の感温素子を用いることも可能である。

ところで、第１図において符号３〜６などで示
した発信装置の信号変換回路は通常ICないしは
ミニチユアコンデンサ、抵抗体、トランジスタ、
ダイオードなどの電子部品をプリント板に実装し
たプリント回路として構成されている。かかる電
子回路部品は個々の部品、素子が極く細いリード
線でプリント板に半田付けされており機械的には
極めて弱い。このために不当な方向から外力が加
わると、リード線などは容易に断線して電子部
品、素子が損傷される恐れがあり、その取扱いに
ついては細心の注意が必要である。一方ロールヒ
ータは運転時には高速回転駆動されるために、該
ロールヒータの回転体側に組立て装荷した前記の
電子回路部品は相当程度の遠心荷重を受けること
がまぬがれない。この点から電子回路部品に対す
る遠心荷重対策は極めて重要な課題であり、この
観点から従来、高速回転体に装備する電子回路部
品の組立て構造についていくつかの試みがなされ
たが、いづれも実機テストの結果高速回転による
遠心荷重を受けて回路部品、素子に破損が生じ、
実用に耐られなかつた。またプリント回路をプラ
スチツクでモールドして強度の向上を図る試もな
されたがプリント回路の点検、部品交換が行えな
い難点がある。

本発明は上記の点にかんがみなされたものであ
り、その目的は回転体の高速回転に伴う遠心荷重
によつて不当に回路部品、素子が損傷を受ける恐
れがなくて十分に遠心荷重に耐えることができ、
しかも構造が簡単、かつ組立も容易であるなど信
頼性、製作の面ですぐれた回転体の測定量発信装
置を提供することにある。

かかる目的は本発明により、発信部の信号変換
回路を構成するプリント回路の電子部品を複数枚
のプリント板へ分けてその実装面へほぼ密着して
実装し、しかも実装面を内周側に向けて各プリン
ト板を前記プリント回路取付台の周域に並べて分
散配備し、かつ取付台のつば部の間にまたがつて
架設固定して構成することにより達成される。

以下本発明の構成を図示実施例に基づいて詳述
する。

第３図ないし第８図において、まず駆動モータ
の回転軸１６に取付けられた発信部１は大別して
プリント回路取付台２０と、発光素子取付台３０
と、保護カバー４０と、前記プリント回路取付台
２０に装備した信号変換回路を構成するプリント
回路５０と、取付台３０に取付けた発信子として
の発光素子７と、電源用回転トランスの二次側コ
イル８およびコア８１の組立体とを相互に組合わ
せて構成されている。このうちプリント回路取付
台２０は例えばアルミ成型品として作られたもの
であり、その構造は回転軸１６にはめ合うボス部
２１と、ボス部の軸方端および中間位置の２箇所
に設けた径大な２条のつば部２２，２３とを有す
るボビン形状体である。またボス部２１のうちつ
ば部２３よりも左側に延長したボス部分２１′は
回転トランスの支持用ボスとして使われる。かか
る取付台２０はそのつば部２２，２３の外周面が
後述するプリント板の取付座となるものであり、
プリント板の枚数に合わせて多角形（図示例では
正六角形）に切削加工されている。更に中間のつ
ば部２３の周面上には２箇所で前記多角形の頂角
部分に半径方向の貫通ねじ穴２４があけてあり、
このねじ穴２４を通して止めねじ２５により取付
台２０が回転軸１６へ強固に固定されている。な
おねじ穴２４の加工を容易にするためにつば部２
３の頂角部は面とりして平坦面に形成されてい
る。また取付台２０のボス部２１′には回転トラ
ンスの二次コイル８を巻装したリング状のコア８
１がはめ込み支持されている。

一方、発光素子取付台３０は絶縁物で作られ、
かつボルト頭にねじ穴を設けた取付ボルト３１
（第４図）を介して前記取付台２０のつば部２２
の端面に着脱可能に取付けられている。その構造
は中央にリード線通し穴３２をあけた円板状の基
板３３、および該基板３３の板面より軸方向へ突
出して一体成形された直径方向に長く延びる取付
台部３４を具備し、かつ取付台部３４における回
転軸１６の軸中心と一致する箇所には発光素子７
が光軸を軸中心に合わせてはめ込み式に取付けら
れている。更にこの取付台３０は端子台を兼ね、
前記取付台部３４の側面には組立に際して温度セ
ンサからの引出し接続リード線１９を中継接続す
るための接続端子３５を備えている。なお３６は
先記したボビン形状のプリント回路取付台２０の
内方空間へ連なるリード線通し穴である。接続端
子３５のねじ操作方向は円周方向から出来るよう
に向けられている。さらに、軸の回転方向に向け
れば、リード線は遠心力により抜け出ることはな
い。

保護カバー４０はプリント回路取付台２０の外
周を包囲する筒状カバー４１と、発光素子取付台
３０を軸方向から包囲する皿状カバー４２との組
合せからなる。このうち筒状カバー４１は一端が
先記した回転トランスのコア８１の肩部に形成し
た段付部へいんろう式にはめ込み支持され、他方
端は皿状カバー４２と係合し合い、かつ皿状カバ
ー４２は取付ボルト４３を介して先記した取付台
３０の取付ボルト３１のボルト頭にあけたねじ穴
へねじ込んで固定される。また筒状カバー４１の
周面には取付台２０へ組込んだ状態でカバー４１
の外方から取付台２０の止めねじ２５をねじ操作
できるようにドライバの差込穴４４があけてあ
る。更に皿状カバー４２は左右両端部に切欠き窓
４５が切欠かれており、この切欠き窓４５を通じ
て内方のリード線接続状態を外方から目視できる
ように工夫されている。また、端子接続などのと
き、皿状カバーのみを受光−発光素子のすきまを
通して取外すことができる。

次に本発明の要部であるプリント回路５０の構
成およびその取付構造について述べる。まず第１
図で述べた信号変換回路のプリント回路５０を構
成する電子部品は、符号５１で示すごとく短冊形
の複数枚（図示例では６枚）のプリント板５２へ
分けて各プリント板５２の片側の実装面上にそれ
ぞれ密着して実装されている。かかる各プリント
板５２は電子部品５１の実装面を内周に向けて先
記したプリント回路取付台２０の周域に分散して
並べ多角形状のつば部２２と２３の取付座面にま
たがつてそれぞれ半径方向よりボルト５３で固定
支持される。この取付状態で電子部品５１はボス
部２１とつば部２２，２３とで囲まれた空間内に
格納されることになる。この場合にプリント板５
２が取付台２０を回転軸１６へ固定する止めねじ
用ねじ穴２４を塞いでしまうことを避けるため
に、プリント板５２の角部を斜めに切欠いてねじ
穴２４を逃しており、このプリント板の形状によ
り隣り合うプリント板の間にねじ穴２４のための
十分なスペースを確保できる。更に取付台２０へ
装着した状態でプリント板５２の遠心荷重に対す
る強度を補強するために、各プリント板５２は外
周に巻装したバインダ５４で相互一体に強固に縛
締されている。バインダ５４としては絶縁物の
糸、テープなどが用いられる。なお場合によつて
はプリント板５２の固定支持をバインダ５４のみ
で行い、ボルト５３を省略することも可能であ
る。この場合にはプリント板５２のずれを防ぐた
めに取付台２０のつば部２２，２３には各プリン
ト板がそれぞれ所定位置にはまり込む溝を形成し
ておき、この溝の底部をプリント板取付座面とし
てプリント板を外周側からはめ込んで保持するよ
うにするとよい。更にプリント板５２の遠心荷重
に対する保持手段として、バインダ５４の代りに
先記した保護カバー４０の内周面に適宜なスペー
サなどを介在してプリント板５２を外周より保持
させることも可能である。

また先記した保護カバー４０に戻つて、該保護
カバー４０の円筒状カバー４１の径寸法は、取付
台２０とプリント板５２との組立体に対してその
外径寸法より若干大きい程度に合わせて規定され
ている。かかる径寸法の選定により、万一回転中
にプリント板５２の止ねじ５３が緩んでも、止ね
じ５３は円筒状カバー４１の内面に突き当つて抜
け出ることがない。

次に上記構成の発信部１における相互接続リー
ド線の配線の仕方について述べる。図示されてな
い温度センサから引出されたリード線１９はモー
タ回転軸１６の中心穴を通り、更に取付台３０の
リード線通し穴３２を経て接続端子３５に接続さ
れ、該接続端子を中継点にしてプリント回路へ渡
り接続される。なお接続端子３５とプリント回
路、およびプリント回路と発光素子７とを結ぶ接
続リード線は第４図に示すごとく取付台３０のリ
ード線通し穴３６を通じて引まわされている。ま
た各プリント板５２の相互間を接続するリード線
は第５図の符号５５で示すように特にプリント板
５２の電子部品実装面と同じ側に配線されてい
る。この配線構造によりプリント板間の渡りリー
ド線５５は遠心荷重に対してもプリント板から脱
落する恐れがない。

次に発信装置全体の組立構造を第８図に示す。
前述した発信部１に対向して固定側には受信部１
１が支持アーム６０、フランジ６１を介して駆動
モータ１５のブラケツトに支持されており、かつ
受信部１１には受光素子１２が発信部１の発光素
子７と光軸を合わせて設置されている。またフラ
ンジ６１には回転トランスの二次コイル８に対向
する一次コイル１４および一次コイルを取巻くリ
ング状のコア１４１との組立体がはめ込まれてね
じ止めされている。なおフランジ６１の軸方向寸
法は当然のことながら発信部１における取付台２
０の止めねじ２５の操作に支障のないよう定めて
ある。更に発信部１および受信部１１はフランジ
６１へねじ止め支持した防塵カバー６２によつて
覆われている。なお符号６３，６４はそれぞれ外
方へ引出した電源用回転トランスの一次側のリー
ド線、および受信部１１の出力リード線である。

上述した本発明の測定量発信装置によれば、回
転体に装備した発信部における電子部品の組合せ
からなるプリント回路は、電子部品が複数枚のプ
リント板に分けてその実装面に密着して実装さ
れ、かつ実装面を内周に向けて各プリント板がプ
リント回路取付台の外周にバランスよく均等に並
べて固定支持されている。従つてこの巧みな構成
配置により、回転体の高速回転に伴つて生じる遠
心荷重はすべて電子部品をプリント板へ押圧する
方向に作用することになり、機械的に弱い電子部
品のリード線や、リード線とプリント板との半田
付け箇所にはこれらに損傷を与えるような不当な
荷重が加わらず、遠心荷重に対する耐力を大巾に
向上できる。また各プリント板は回転体の回転軸
に対してその周上に並べて同心的に配列されてお
り、かつその回転半径も小さく構成できるので回
転体、特に駆動モータに対するアンバランス荷重
となることが殆どなく、円滑な高速運転が期待で
きる。更に加えて本発明によればプリント板の支
持構造、発光素子取付台の構造、回転トランスの
支持構造、保護カバーの構造などにも細かな工夫
と配慮がなされており、この結果発信装置全体と
して信頼性の向上とともに組立性、取扱性の改善
が図れるなど優れた効果を得ることができる。

なお図示実施例では信号発信子として発光素子
を採用した光学的信号伝達方式について述べた
が、光学的方式のほか電波方式あるいは電磁的な
方式で無接触式に回転体側と固定側との間で信号
を授受させることも可能である。また回転体上で
検出する諸量としては温度のみに限定されるもの
ではなく、その他の物理的、化学的諸量、ないし
は回転電機における回転子の電流、電圧などの電
気的な諸量の測定量発信装置としても実施適用す
ることができることはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１図は温度発信装置の原理を示す回路図、第
２図は温度発信装置を装備したロールヒータの構
成略示図、第３図ないし第８図は本発明の一実施
例の構造を示すものであり、第３図は保護カバー
を外した状態の発信部を示す上半分断面側視図、
第４図は第３図の端面図、第５図は第３図におけ
る矢視−断面図、第６図は保護カバーを覆せ
た状態の側面図、第７図は第６図の端面図、第８
図は一部を切欠断面した装置全体の組立図であ
る。 １……回転側の発信部、２……センサ、３〜６
……信号変換回路、７……信号発信子としての発
光素子、８……電源用回転トランスの二次コイ
ル、１１……固定側の受信部、１２……受光素
子、１４……回転トランスの一次コイル、１５…
…駆動モータ、１６……回転軸、１８……回転体
としてのロールヒータ、２０……プリント回路取
付台、２２，２３……つば部、２５……止めね
じ、３０……発光素子取付台、４０……保護カバ
ー、５０……プリント回路、５１……電子部品、
５２……プリント板、５３……プリント板の取付
ボルト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転体に生じる諸量を検出するセンサと、該
   センサの出力を発信信号に変換して固定側の受信
   部へ非接触式に伝達するための信号変換回路と、
   前記回転体とともに回転側に設けられた信号発信
   子と、前記信号変換回路を構成するプリント回路
   の電子部品を実装するべく設けられた複数枚のプ
   リント板と、前記プリント板の取付座となる２条
   のつば部を有するボビン形にして前記回転体の回
   転軸上に装着されたプリント回路取付台と、より
   なる回転体の測定量発信装置において、前記電子
   部品が前記プリント板の実装面へほぼ密着して実
   装され、前記プリント板の各々がその実装面を内
   周側に向けて前記プリント回路取付台の周域に並
   べて分散配備され前記取付台の前記つば部にまた
   がつて架設固定されたことを特徴とする回転体の
   測定量発信装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の測定量発信装
   置において、プリント回路取付台が軸方向に並べ
   て配置される電源用回転トランスの二次側コイル
   とコアの組立体を支持するためのボスと一体に構
   成されていることを特徴とする回転体の測定量発
   信装置。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載の測定量発信装
   置において、信号発信子が発光素子であり、かつ
   該発光素子がプリント回路取付台の軸方先端に着
   脱可能に取付けた発光素子取付台へ回転体の軸中
   心に光軸を合わせて装着されていることを特徴と
   する回転体の測定量発信装置。 ４ 特許請求の範囲第１項に記載の測定量発信装
   置において、プリント回路取付台とプリント板と
   の組立体に対し該組立体を包囲する保護カバーを
   装備していることを特徴とする回転体の測定量発
   信装置。 ５ 特許請求の範囲第１項に記載の測定量発信装
   置において、各プリント板が個々にプリント回路
   取付台のつば部へボルト締めして固定されている
   ことを特徴とする回転体の測定量発信装置。 ６ 特許請求の範囲第１項、第５項のいづれかの
   項に記載の測定量発信装置において、プリント回
   路取付台の周域に配備した各プリント板が各プリ
   ント板の外周に巻装したバインダを介して相互一
   体に縛締されていることを特徴とする回転体の測
   定量発信装置。 ７ 特許請求の範囲第１項、第２項のいづれかの
   項に記載の測定量発信装置において、プリント回
   路取付台が隣り合うプリント板の間に位置を定め
   てつば部の外周面にあけた貫通ねじ穴またはピン
   穴などを通して回転体の回転軸にねじ止めまたは
   ピン止めされていることを特徴とする回転体の測
   定量発信装置。 ８ 特許請求の範囲第１項に記載の測定量発信装
   置において、各プリント板の相互間を渡り接続す
   るリード線が電子部品と同じくプリント板の実装
   面側に配線されていることを特徴とする回転体の
   測定量発信装置。 ９ 特許請求の範囲第３項に記載の測定量発信装
   置において、発光素子取付台がセンサとプリント
   回路との相互間を結ぶ渡り接続リード線の中継接
   続端子を備えていることを特徴とする回転体の測
   定量発信装置。 １０ 特許請求の範囲第４項に記載の測定量発信
   装置において、保護カバーはその径寸法がプリン
   ト回路取付台とプリント板との組立体の外径寸法
   にほぼ近い寸法に定められ、かつ周面上にはプリ
   ント回路取付台を回転体の回転軸へ固定する止め
   ねじに対向して止めねじを外方から操作するため
   のドライバ差込穴があけてあることを特徴とする
   回転体の測定量発信装置。 １１ 特許請求の範囲第１項、第２項、第７項の
   いづれかの項に記載の測定量発信装置において、
   プリント回路取付台のつば部が各辺をプリント板
   取付座とするプリント板の枚数に相応した多角形
   の形状に形成されていることを特徴とする回転体
   の測定量発信装置。