JP2006313073A

JP2006313073A - 冗長系回転検出器

Info

Publication number: JP2006313073A
Application number: JP2005134912A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Tamura; 健一田村
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2005-05-06
Filing date: 2005-05-06
Publication date: 2006-11-16

Abstract

【課題】本発明は、回転軸上を互いに異なる種類の回転検出器を複数設けることにより、冗長系の回転検出信号を得ることを目的とする。
【解決手段】本発明による冗長系回転検出器は、回転軸(3)上の互いに異なる種類の第１、第２回転検出器(13、24)を設け、各回転検出器(13、24)の種類を異ならせることにより回転検出信頼性を向上させるようにした構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、冗長系回転検出器に関し、特に、回転軸上に互いに異なる種類の回転検出器を複数設けることにより、冗長系の回転検出信号を得るようにするための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種のエンコーダとしては、例えば、特許文献１及び２に開示された構成を挙げることができる。
すなわち、特許文献１に開示されたエンコーダは、図４に示されるように、基台１に軸受２を介して回転自在に設けられた回転軸３には、回転符号板４が回転自在に設けられている。

前記基台１の上部には、発光素子及び受光素子からなる光学式検出部５が設けられており、前記回転軸３及び光学式検出部５を覆うようにカバー６が設けられている。

また、図示していないが、特許文献２に開示されたエンコーダにおいては、モータに結合されたモータエンコーダの構造であり、モータの回転軸と結合される中空回転軸の回転符号板に対して光学式検出部が設けられている。

特開平９−１０１１７４号公報特開平９−１０５６４３号公報

従来のエンコーダは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前述の各特許文献に開示されたエンコーダにおいては、何れも、光学式検出部は１個のみであるため、この光学式検出部の発光素子又は受光素子あるいはエンコーダ信号処理回路等に何らかの支障が生じた場合には、エンコーダ信号の出力が不能となっていた。
また、エンコーダを冗長系とするためには、図示していないが、例えば、図３で示されるエンコーダを２個直列に接続して用いるか、又は、他の回転検出センサを用いるかであったが、軸方向の容積を多く必要とすると共に、コストアップとなり、実用上では大きい支障が発生していた。

本発明による冗長系回転検出器は、基台に軸受を介して回転自在に設けられた回転軸と、前記回転軸の互いに異なる位置に設けられ互いに異なる種類の第１ロータ及び第２ロータと、前記基台側に設けられ前記各ロータと対応し互いに異なる種類の第１固定体及び第２固定体とを備え、前記第１ロータ及び第１固定体によって第１回転検出器を構成し、前記第２ロータ及び第２固定体によって第２回転検出器を構成し、前記第１、第２回転検出器で冗長系を構成すると共に、前記第１、第２回転検出器は互いに異なる種類よりなる構成であり、また、前記第１ロータはレゾルバロータからなり、前記第１固定体はレゾルバステータよりなり、前記第２ロータは光学式回転符号板よりなり、前記第２固定体は少なくとも発光素子および受光素子からなる構成であり、また、前記第１回転検出器はレゾルバよりなり、前記第２回転検出器は磁気式エンコーダよりなる構成であり、また、前記第１回転検出器は磁気式エンコーダよりなり、前記第２回転検出器は光学式エンコーダよりなる構成であり、また、前記第１回転検出器は光学式エンコーダよりなり、前記第２回転検出器は磁気式エンコーダよりなる構成であり、また、前記基台には、少なくとも３ケ所の取付用舌片を有する弾性板が設けられている構成であり、また、前記各回転検出器の第１、第２リード線は、前記基台に対して異なる方向へ導出されている構成である。

本発明による冗長系回転検出器は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、回転軸上に互いに異なる種類の回転検出器が設けられているため、コンパクトであるにも拘わらず高信頼性の回転検出機能を得ることができる。
また、回転軸上に複数の回転検出器が設けられているため、軸方向長さを最小限とし、１個の回転検出器と大差ない程の形状とすることができる。

本発明は、回転軸上に互いに異なる種類の回転検出器を複数設けることにより、冗長系の回転検出信号を得るようにした冗長系回転検出器を提供することを目的とする。

以下、図面と共に本発明による冗長系回転検出器の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には同一符号を用いて説明する。
図１において符号１で示されるものは基台であり、この基台１には１対の軸受２を介して回転軸３が回転自在に設けられている。

前記基台１の凹部１ａ内には、周知の励磁巻線及び出力巻線からなるステータ巻線１０を有する輪状のレゾルバステータ１１（第１固定体を構成する）が設けられており、前記回転軸３上には前記レゾルバステータ１１に対応する状態で周知の鉄芯からなるレゾルバロータ１２（第１ロータを構成する）が回転自在に設けられている。
前記レゾルバステータ１１とレゾルバロータ１２とによりレゾルバ１３（第１回転検出器を構成する）を構成し、このレゾルバ１３は、例えば、周知（米国特許第５，９２０，１３５号明細書及び米国特許第５７５７１８２号明細書に開示されている構成）のレゾルバにより構成されている。

前記回転軸３上の前記第１ロータ１２とは異なる位置の段部３ａには、第２ロータ４（周知の光学式回転符号板を構成する）が回転自在に設けられており、前記基台１側には前記第２ロータ４を挟む状態で１対の第１、第２基板２０、２１が図示しない支持部材を介して保持されている。

前記第１基板２０は前記回転軸３の外周位置に配設されると共に受光素子２２（第２固定体を構成する）を有し、前記第２基板２１は前記回転軸３の端面３ｂ側に位置すると共に発光素子２３（第２固定体を構成する）を有している。

前記受光素子２２、発光素子２３及び光学式回転符号板４によって周知の光学式エンコーダ２４（第２回転検出器を構成する）が構成され、前記第１、第２回転検出器１３、２４は前記回転軸３上の互いに異なる位置に配設されると共に、互いに異なる種類の回転検出器を構成している。

前記基台１には前記第２回転検出器２４を覆う状態でキャップ型のカバー６が設けられており、前記第１回転検出器１３の第１リード線３０は図１の基台１の上方へ向けて導出され、前記第２回転検出器２４の第２リード線３１は図１の基台１の下方へ向けて導出され、各リード線３０、３１は基台１に対して互いに異なる方向へ導出されるように構成さけている。

前記基台１の一端側すなわち前記回転軸３が突出している側には、図２で示されるように、弾性金属よりなりかつ３ヶ所の取付用舌片４０を有する弾性板４１が複数のねじ４２を介して取付けられ、この弾性板４１により図１の冗長系回転検出器５０は、図示しないモータに弾性的に接続され、このモータの回転軸が前記冗長系回転検出器５０の回転軸３の軸孔３ａ内に挿入して接続されるように構成されている。
尚、図３は図１のカバー６の一部を除去した状態を示す断面図である。

従って、前述の構成において、回転軸３が駆動されると、第１ロータ１２及び第２ロータ４が同時に回転し、この第１、第２ロータ１２、４の回転は、前記第１、第２固定体１１、２２、２３によって同時に２重系で検出され、何れか一方が検出不能な状態となった場合においても残りの１冗系によって回転検出機能を確保することができる。

尚、前述の構成においては、レゾルバと光学式エンコーダの組合せによる冗長系であったが、第２回転検出器２４を磁気式エンコーダとした場合、第１回転検出器１３を磁気式エンコーダ又は光学式エンコーダとした場合、第２回転検出器２４をレゾルバとした場合等の他の形態とすることができる。

本発明は、モータに限らず全ての回転部材の回転検出を冗長系とすることが可能である。

本発明による冗長系回転検出器を示す断面図である。図１の構成に弾性板を取付けた状態を示す側面図である。図１の構成に弾性板を取付けた状態のカバーの一部を除去した状態を示す断面図である。従来構成を示す断面図である。

符号の説明

１基台
２軸受
３回転軸
４第２ロータ（光学式回転符号板）
６カバー
１０ステータ巻線
１１第１固定体（レゾルバステータ）

Claims

基台(1)に軸受(2)を介して回転自在に設けられた回転軸(3)と、前記回転軸(3)の互いに異なる位置に設けられ互いに異なる種類の第１ロータ(12)及び第２ロータ(4)と、前記基台(1)側に設けられ前記各ロータ(12、4)と対応し互いに異なる種類の第１固定体(11)及び第２固定体(22、23)とを備え、
前記第１ロータ(12)及び第１固定体(11)によって第１回転検出器(13)を構成し、前記第２ロータ(4)及び第２固定体(22、23)によって第２回転検出器(24)を構成し、前記第１、第２回転検出器(13、24)で冗長系を構成すると共に、前記第１、第２回転検出器(13、24)は互いに異なる種類よりなることを特徴とする冗長系回転検出器。
前記第１ロータ(12)はレゾルバロータからなり、前記第１固定体(11)はレゾルバステータよりなり、前記第２ロータ(4)は光学式回転符号板よりなり、前記第２固定体(22、23)は少なくとも発光素子および受光素子からなることを特徴とする請求項１記載の冗長系回転検出器。
前記第１回転検出器(13)はレゾルバよりなり、前記第２回転検出器(24)は磁気式エンコーダよりなることを特徴とする請求項１記載の冗長系回転検出器。
前記第１回転検出器(13)は磁気式エンコーダよりなり、前記第２回転検出器(24)は光学式エンコーダよりなることを特徴とする請求項１記載の冗長系回転検出器。
前記第１回転検出器(13)は光学式エンコーダよりなり、前記第２回転検出器(24)は磁気式エンコーダよりなることを特徴とする請求項１記載の冗長系回転検出器。
前記基台(1)には、少なくとも３ケ所の取付用舌片(40)を有する弾性板(41)が設けられていることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の冗長系回転検出器。
前記各回転検出器(13、24)の第１、第２リード線(30、31)は、前記基台(1)に対して異なる方向へ導出されていることを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載の冗長系回転検出器。