JP2017090262A - Rotation angle detection device and rotary encoder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転角を検出する技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for detecting a rotation angle.
回転角を検出する技術としては、磁石を含む回転系とホール素子を含む固定系とを備え、回転軸に回転系を固定し基準座標系に固定系を固定した状態において、回転系の磁石の磁力を、固定系のホール素子で検出することにより、回転軸の基準座標系に対する回転角度を検出する回転角検出装置が知られている（たとえば、特許文献１）。 As a technique for detecting the rotation angle, a rotation system including a magnet and a fixed system including a Hall element are provided, and in a state where the rotation system is fixed to the rotation axis and the fixed system is fixed to the reference coordinate system, A rotation angle detecting device that detects a rotation angle of a rotation axis with respect to a reference coordinate system by detecting a magnetic force with a fixed Hall element is known (for example, Patent Document 1).
また、重力を利用して-90°から+90°の範囲内において傾斜角を検出する傾斜角センサの技術も知られている（たとえば、特許文献２）。 In addition, a technique of an inclination angle sensor that detects an inclination angle within a range of −90 ° to + 90 ° using gravity is also known (for example, Patent Document 2).
上述した回転角検出装置を検出対象の回転軸が特定されない汎用の回転角検出装置として適用する場合、回転角の検出を行う回転軸を変更する度に、回転角検出装置の回転系を回転軸に固定すると共に、回転角検出装置の固定系を基準座標系に固定する煩雑な作業が必要となる。また、周辺に回転角検出装置の固定系の基準座標系への固定に適した構造体が存在しない回転軸については、基準座標系に対する回転角の検出に困難を伴う。 When the above-described rotation angle detection device is applied as a general-purpose rotation angle detection device in which the detection target rotation axis is not specified, the rotation system of the rotation angle detection device is rotated every time the rotation axis for detecting the rotation angle is changed. And a complicated operation for fixing the fixing system of the rotation angle detecting device to the reference coordinate system. In addition, it is difficult to detect the rotation angle with respect to the reference coordinate system for a rotation axis that does not have a structure suitable for fixing the rotation angle detection device to the reference coordinate system in the periphery.
よって、回転角検出装置を回転軸に固定するだけで、回転軸の基準座標系に対する回転角度を検出できれば、回転角検出装置の利便性は大きく向上する。
そこで、本発明は、基準座標系に固定する必要のない回転角検出装置を提供することを課題とする。
Therefore, if the rotation angle of the rotation axis with respect to the reference coordinate system can be detected only by fixing the rotation angle detection device to the rotation axis, the convenience of the rotation angle detection device is greatly improved.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a rotation angle detection device that does not need to be fixed to a reference coordinate system.
前記課題達成のために、本発明は、回転軸の回転角度を検出する回転角検出装置を、前記回転軸に固定される回転シャフトと、前記回転シャフトによって、当該回転シャフトに対して回転可能に軸支されるベースと、前記ベースに対する回転シャフトの回転角を検出する回転角センサと、前記ベースの下部に固定されたウエイトと、前記回転シャフトが静止しているときに、重力によって収斂する前記ベースの姿勢を正立姿勢として、前記ベースの鉛直方向に対する傾斜角度に基づいて、当該ベースの正立姿勢からの傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、前記回転角センサが検出した回転角と前記傾斜角検出手段が検出した傾斜角とを用いて、前記回転軸の回転角度を検出する検出部とを含めて構成したものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a rotation angle detection device for detecting a rotation angle of a rotation shaft so that the rotation shaft can be rotated with respect to the rotation shaft by the rotation shaft fixed to the rotation shaft and the rotation shaft. A base that is pivotally supported, a rotation angle sensor that detects a rotation angle of the rotary shaft relative to the base, a weight fixed to a lower portion of the base, and the rotary shaft that converges by gravity when the rotary shaft is stationary. An inclination angle detection means for detecting an inclination angle from the erect posture of the base based on an inclination angle with respect to the vertical direction of the base, with the posture of the base as an erect posture, and a rotation angle detected by the rotation angle sensor A detection unit that detects the rotation angle of the rotation shaft using the inclination angle detected by the inclination angle detection means is configured.
ここで、このような回転角検出装置は、前記検出部において、回転角センサが検出した回転角と前記傾斜角検出手段が検出した傾斜角を加算した角度を、前記回転軸の回転角度として検出するように構成してもよい。 Here, in such a rotation angle detection device, the detection unit detects an angle obtained by adding the rotation angle detected by the rotation angle sensor and the inclination angle detected by the inclination angle detection means as the rotation angle of the rotation shaft. You may comprise.
または、このような回転角検出装置は、前記検出部において、前記傾斜角検出手段が検出した傾斜角が０であるときに、回転角センサが検出した回転角を、前記回転軸の回転角度として検出するように構成してもよい。 Alternatively, in such a rotation angle detection device, the rotation angle detected by the rotation angle sensor when the inclination angle detected by the inclination angle detection means is 0 in the detection unit is set as the rotation angle of the rotation shaft. You may comprise so that it may detect.
また、前記課題達成のために、本発明は、回転軸の回転角度を検出する回転角検出装置を、
前記回転軸に固定される回転シャフトと、前記回転シャフトによって、当該回転シャフトに対して回転可能に軸支されるベースと、前記ベースを前記回転シャフトに対して回動させる回動手段と前記ベースに対する回転シャフトの回転角を検出する回転角センサと、前記ベースの下部に固定されたウエイトと、前記回転シャフトが静止しているときに、重力によって収斂する前記ベースの姿勢を正立姿勢として、前記ベースの鉛直方向に対する傾斜角度に基づいて、当該ベースの正立姿勢からの傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、前記傾斜角検出手段が検出する傾斜角が０となるように、前記回動手段による前記ベースの前記回転シャフトに対する回動を制御する制御手段と、前記回転角センサが検出した回転角を前記回転軸の回転角度として検出する検出部とを含めて構成したものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a rotation angle detection device for detecting a rotation angle of a rotation shaft.
A rotating shaft fixed to the rotating shaft; a base rotatably supported by the rotating shaft with respect to the rotating shaft; a rotating means for rotating the base with respect to the rotating shaft; and the base A rotation angle sensor that detects a rotation angle of the rotation shaft with respect to the weight, a weight fixed to a lower portion of the base, and a posture of the base that converges by gravity when the rotation shaft is stationary, Based on the tilt angle of the base with respect to the vertical direction, the tilt angle detecting means for detecting the tilt angle from the upright posture of the base, and the rotation angle so that the tilt angle detected by the tilt angle detecting means becomes zero. Control means for controlling the rotation of the base relative to the rotating shaft by the moving means, and the rotation angle detected by the rotation angle sensor as the rotation angle of the rotating shaft. It is constructed by including a detection unit for detecting Te.
ここで、本発明は、併せて、以上の回転角検出装置と、前記検出部が検出した前記回転軸の回転角度が、所定の単位角度変化する度に、所定の信号を出力する信号出力部とを備えたロータリエンコーダも提供する。 Here, the present invention also includes the above-described rotation angle detection device and a signal output unit that outputs a predetermined signal each time the rotation angle of the rotation shaft detected by the detection unit changes by a predetermined unit angle. A rotary encoder provided with the above is also provided.
以上のような回転角検出装置によれば、回転シャフトを回転軸に固定するだけで、回転軸の回転角を検出することができるので、基準座標系に対する固定の必要ない回転角検出装置が実現される。 According to the rotation angle detection device as described above, the rotation angle of the rotation shaft can be detected simply by fixing the rotation shaft to the rotation shaft, thereby realizing a rotation angle detection device that does not need to be fixed with respect to the reference coordinate system. Is done.
以上のように、本発明によれば、基準座標系に固定する必要のない回転角検出装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a rotation angle detection device that does not need to be fixed to the reference coordinate system.
以下、本発明の実施形態について説明する。
まず、第１の実施形態について説明する。
図１ａに、本第１実施形態に係る回転角検出装置の構成を示す。
いま、図中に示すように前後左右上下を定めるものとして、図１ａ１は回転角検出装置の前面を表し、図１ａ２は回転角検出装置の左側面を表し、図１ａ３は回転角検出装置の後面を表し、図１ａ４は図１ａ１の断面線A-Aによる回転角検出装置の断面を表し、図１ａ５は回転角検出装置を斜視したようすを表す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
First, the first embodiment will be described.
FIG. 1 a shows the configuration of the rotation angle detection device according to the first embodiment.
Now, as shown in the drawing, FIG. 1a1 represents the front surface of the rotation angle detection device, FIG. 1a2 represents the left side surface of the rotation angle detection device, and FIG. 1a3 represents the rear surface of the rotation angle detection device. FIG. 1a4 shows a cross section of the rotation angle detection device taken along the cross-sectional line AA of FIG. 1a1, and FIG. 1a5 shows a perspective view of the rotation angle detection device.
図示するように、回転角検出装置は、ベース１、カバー２、ベアリング３、回転シャフト４、磁石５、回転角センサ６、傾斜角センサ７、ベース１に固定された制御/信号処理系８、ウエイト９を備えている。 As shown in the figure, the rotation angle detection device includes a base 1, a cover 2, a bearing 3, a rotation shaft 4, a magnet 5, a rotation angle sensor 6, a tilt angle sensor 7, a control / signal processing system 8 fixed to the base 1, A weight 9 is provided.
ここで、回転シャフト４は、ベアリング３によって前後方向の軸を回転軸として回転可能にベース１によって軸支されており、回転シャフト４の左端面には磁石５が固定されている。 Here, the rotary shaft 4 is pivotally supported by the base 1 so as to be rotatable about the axis in the front-rear direction by the bearing 3, and a magnet 5 is fixed to the left end surface of the rotary shaft 4.
また、図１ｂに回転シャフト４と磁石５と回転角センサ６の配置関係を示すように、回転角センサ６は、磁石５と対向する配置でベース１に固定されている。ここで磁石５はＮ極とＳ極が周方向に交互に配置された磁石５である。そして、回転角センサ６は、たとえば、ホール素子やMR素子などを用いて検出した磁力から回転角センサ６に対する磁石５の回転角、すなわち、ベース１に対する回転シャフト４の回転角を検出する。 Further, as shown in FIG. 1 b, the rotational relationship between the rotation shaft 4, the magnet 5, and the rotation angle sensor 6 is fixed to the base 1 so as to face the magnet 5. Here, the magnet 5 is a magnet 5 in which N poles and S poles are alternately arranged in the circumferential direction. The rotation angle sensor 6 detects the rotation angle of the magnet 5 with respect to the rotation angle sensor 6, that is, the rotation angle of the rotation shaft 4 with respect to the base 1, from the magnetic force detected using, for example, a Hall element or MR element.
次に、傾斜角センサ７は、図１ａ２のカバー２を外した回転角検出装置を左方から観察したようすを図１ｃに示すように、ベース１に固定されており、重力を利用して傾斜角センサ７の重力方向（鉛直方向）に対する傾斜角、すなわち、ベース１の重力方向に対する傾斜角を検出する。 Next, the inclination angle sensor 7 is fixed to the base 1 as shown in FIG. 1c as if the rotation angle detection device with the cover 2 of FIG. 1a2 removed is observed from the left side, and is inclined using gravity. The inclination angle of the angle sensor 7 with respect to the gravity direction (vertical direction), that is, the inclination angle of the base 1 with respect to the gravity direction is detected.
カバー２は、ベース１に固定され回転角検出装置の内部を保護している。
また、ウエイト９は、カバー２を介して、または、直接、ベース１の下部に固定された重りである。
ここで、このような回転角検出装置は、図１ｄ１、ｄ２に示すように、回転角を検出する回転軸１００に回転シャフト４を固定して使用する。すなわち、回転角検出装置の全体が回転軸１００によって支持されている形態で、回転軸１００の回転角を検出する。
The cover 2 is fixed to the base 1 and protects the inside of the rotation angle detection device.
The weight 9 is a weight fixed to the lower portion of the base 1 through the cover 2 or directly.
Here, such a rotation angle detection device is used by fixing the rotation shaft 4 to the rotation shaft 100 for detecting the rotation angle, as shown in FIGS. 1d1 and d2. That is, the rotation angle of the rotation shaft 100 is detected in a form in which the entire rotation angle detection device is supported by the rotation shaft 100.
次に、回転角検出装置の制御/信号処理系８の機能構成を図２に示す。
図示するように、制御/信号処理系８は、制御部８１、検出処理部８２、外部と無線通信を行う無線通信インタフェース８３よりなる。
また、図示を省略したがベース１には、制御/信号処理系８の電源を供給するバッテリも固定されている。また、バッテリは、ウエイト９またはウエイト９の一部として機能するように、ベース１の下部に固定、配置する。
Next, FIG. 2 shows a functional configuration of the control / signal processing system 8 of the rotation angle detection device.
As illustrated, the control / signal processing system 8 includes a control unit 81, a detection processing unit 82, and a wireless communication interface 83 that performs wireless communication with the outside.
Although not shown, a battery that supplies power to the control / signal processing system 8 is also fixed to the base 1. Further, the battery is fixed and arranged at the lower part of the base 1 so as to function as a weight 9 or a part of the weight 9.
さて、制御部８１は無線インタフェースを介して受信した外部からのモード設定指令に従って、検出モードとして連続回転角検出モード、静止回転角検出モード、ロータリエンコーダモードのいずれかを検出処理部８２に設定する。 Now, the control unit 81 sets any one of the continuous rotation angle detection mode, the stationary rotation angle detection mode, and the rotary encoder mode as the detection mode in the detection processing unit 82 in accordance with an external mode setting command received via the wireless interface. .
検出処理部８２は、連続回転角検出モードが設定されているときには、回転角センサ６が検出している、回転軸１００に固定された回転シャフト４のベース１に対する回転角θ１に、傾斜角センサ７が検出している鉛直方向に対するベース１の傾斜角θ２を加算した角度θ１+θ２を回転軸１００の回転角θとして、無線通信インタフェース８３を介して外部に無線通信により出力する処理を繰り返し行う。 When the continuous rotation angle detection mode is set, the detection processing unit 82 detects the tilt angle sensor at the rotation angle θ1 with respect to the base 1 of the rotation shaft 4 fixed to the rotation shaft 100, which is detected by the rotation angle sensor 6. The angle θ1 + θ2 obtained by adding the inclination angle θ2 of the base 1 with respect to the vertical direction detected by 7 is set as the rotation angle θ of the rotating shaft 100, and the process of outputting to the outside via the wireless communication interface 83 is repeatedly performed. .
ここで、図３ａに示すように、回転軸１００が回転していない静止状態では、ウエイト９の作用により、ベース１の姿勢は、ベース１の下方が鉛直下方となる姿勢となる。ここで、このベース１の下方が鉛直下方となる姿勢にあるときに、傾斜角θ２として０を検出するように傾斜角センサ７は配置されている。 Here, as shown in FIG. 3a, in a stationary state where the rotating shaft 100 is not rotating, the posture of the base 1 becomes a posture in which the lower portion of the base 1 is vertically downward by the action of the weight 9. Here, the tilt angle sensor 7 is disposed so as to detect 0 as the tilt angle θ2 when the base 1 is in a posture in which the lower side of the base 1 is vertically downward.
次に、回転軸１００が回転している状態では、図３ｂ１に示すように、ベース１は、回転軸１００に固定された回転シャフト４からベアリング３を介して加わるトルクにより幾分回転する。そして、回転軸１００の真の回転角は、図３ｂ２に示すように、回転軸１００に固定された回転シャフト４の回転角θ１に、ベース１の回転角θ２を加算した角度θ１+θ２となる。 Next, in a state where the rotating shaft 100 is rotating, the base 1 is rotated somewhat by the torque applied via the bearing 3 from the rotating shaft 4 fixed to the rotating shaft 100 as shown in FIG. The true rotation angle of the rotation shaft 100 is an angle θ1 + θ2 obtained by adding the rotation angle θ2 of the base 1 to the rotation angle θ1 of the rotation shaft 4 fixed to the rotation shaft 100, as shown in FIG. 3b2. .
ここで、ベース１の回転角θ２は、傾斜角センサ７によって、ベース１の鉛直方向に対する傾斜角θ２として検出される。よって、回転角センサ６が検出している、回転軸１００に固定された回転シャフト４のベース１に対する回転角θ１に、傾斜角センサ７が検出している鉛直方向に対するベース１の傾斜角θ２を加算した角度θ=θ１+θ２は、回転軸１００の回転角を正しく表すものとなる。 Here, the rotation angle θ2 of the base 1 is detected by the inclination angle sensor 7 as the inclination angle θ2 with respect to the vertical direction of the base 1. Therefore, the inclination angle θ2 of the base 1 with respect to the vertical direction detected by the inclination angle sensor 7 is added to the rotation angle θ1 with respect to the base 1 of the rotation shaft 4 fixed to the rotation shaft 100 detected by the rotation angle sensor 6. The added angle θ = θ1 + θ2 correctly represents the rotation angle of the rotating shaft 100.
次に、検出処理部８２は、静止回転角検出モードが設定されているときには、傾斜角センサ７が検出している傾斜角が０であるときに、回転角センサ６が検出した、回転軸１００に固定された回転シャフト４のベース１に対する回転角θ１を回転軸１００の回転角θとして、無線通信インタフェース８３を介して外部に無線通信により出力する処理を行う。 Next, when the stationary rotation angle detection mode is set, the detection processing unit 82 detects the rotation axis 100 detected by the rotation angle sensor 6 when the inclination angle detected by the inclination angle sensor 7 is zero. The rotation angle θ1 of the rotary shaft 4 fixed to the base 1 is set as the rotation angle θ of the rotary shaft 100 and is output to the outside via the wireless communication interface 83 by wireless communication.
ここで、回転軸１００が回転すると、図３ｂ１に示すように、ベース１は、回転軸１００に固定された回転シャフト４からベアリング３を介して加わるトルクにより幾分回転する。そして、その後、回転軸１００が回転を停止すると、図３ｃに示すように、ウエイト９の作用により、ベース１の姿勢は、ベース１の下方が鉛直下方となる姿勢となり、傾斜角センサ７として傾斜角０が検出される。 Here, when the rotating shaft 100 rotates, the base 1 rotates somewhat by the torque applied via the bearing 3 from the rotating shaft 4 fixed to the rotating shaft 100 as shown in FIG. 3b1. After that, when the rotation shaft 100 stops rotating, as shown in FIG. 3 c, the posture of the base 1 is changed to a posture in which the lower portion of the base 1 is vertically downward by the action of the weight 9. Angle 0 is detected.
そして、ベース１の姿勢が、ベース１の下方が鉛直下方となるときの、回転軸１００の回転角は、回転角センサ６が検出している、回転軸１００に固定された回転シャフト４のベース１に対する回転角θ１に一致する。 The rotation angle of the rotary shaft 100 when the base 1 is positioned vertically below the base 1 is detected by the rotation angle sensor 6 and the base of the rotary shaft 4 fixed to the rotary shaft 100. 1 corresponds to the rotation angle θ1 with respect to 1.
よって、傾斜角センサ７が検出している傾斜角が０であるときの、回転角センサ６が検出している、回転軸１００に固定された回転シャフト４のベース１に対する回転角θ１は、回転軸１００の回転角を正しく表すものとなる。 Therefore, when the inclination angle detected by the inclination angle sensor 7 is 0, the rotation angle θ1 relative to the base 1 of the rotation shaft 4 fixed to the rotation shaft 100 detected by the rotation angle sensor 6 is a rotation. This correctly represents the rotation angle of the shaft 100.
なお、このような静止回転角検出モードの回転角の検出は、所定の回転角となるように回転制御される回転軸１００の回転角が正しく制御した回転角になっているかどうかを、回転角検出装置を用いて検証する用途に特に好適である。 Note that the detection of the rotation angle in such a stationary rotation angle detection mode is performed by determining whether the rotation angle of the rotation shaft 100 that is rotation-controlled so as to be a predetermined rotation angle is a correctly controlled rotation angle. It is particularly suitable for an application for verification using a detection device.
また、検出処理部８２は、ロータリエンコーダモードが設定されているときには、回転角センサ６が検出している、回転軸１００に固定された回転シャフト４のベース１に対する回転角θ１に、傾斜角センサ７が検出している鉛直方向に対するベース１の傾斜角θ２を加算した角度θ=θ１+θ２が所定の単位角度増加する度に、パルス信号を、無線通信インタフェース８３を介して外部に無線通信により出力する処理を行う。 In addition, the detection processing unit 82 detects an inclination angle sensor at a rotation angle θ1 with respect to the base 1 of the rotation shaft 4 fixed to the rotation shaft 100, which is detected by the rotation angle sensor 6 when the rotary encoder mode is set. When the angle θ = θ1 + θ2 obtained by adding the inclination angle θ2 of the base 1 with respect to the vertical direction detected by 7 increases by a predetermined unit angle, the pulse signal is transmitted to the outside via the wireless communication interface 83 by wireless communication. Perform output processing.
以上、本発明の第１の実施形態について説明した。
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
本第２実施形態に係る回転検出装置の前面、側面、後面、外観は、図１ａ１、ａ２、ａ３、ａ５と同様に表れる。
図４ａに、本第２実施形態に係る回転角検出装置の、図１ａ１の断面線A-Aによる断面を表す。
図示するように、本第２実施形態に係る回転角検出装置は、回転シャフト４にマグネット４０１を固定し、ベース１のマグネット４０１と対向する位置にコイル４０２を固定し、回転シャフト４をロータ、ベース１をステータとするモータとしても回転角検出装置が機能するようにしたものである。また、本第２実施形態に係る回転角検出装置は、図２に示した制御/信号処理系８に代えて、制御/信号処理系８０を設けたものである。
The first embodiment of the present invention has been described above.
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The front surface, the side surface, the rear surface, and the appearance of the rotation detection device according to the second embodiment appear in the same manner as in FIGS. 1a1, a2, a3, and a5.
FIG. 4a shows a cross section of the rotation angle detection device according to the second embodiment, taken along the cross sectional line AA of FIG. 1a1.
As shown in the figure, in the rotation angle detection device according to the second embodiment, a magnet 401 is fixed to the rotating shaft 4, a coil 402 is fixed to a position facing the magnet 401 of the base 1, and the rotating shaft 4 is connected to a rotor, The rotation angle detector functions as a motor having the base 1 as a stator. The rotation angle detection apparatus according to the second embodiment is provided with a control / signal processing system 80 instead of the control / signal processing system 8 shown in FIG.
次に、図５に、本第２実施形態に係る回転角検出装置の制御/信号処理系８０の機能構成を示す。
図示するように、本第２実施形態に係る回転角検出装置の制御/信号処理系８０は、制御部８１、検出処理部８２、無線通信インタフェース８３に加え、コイル４０２を駆動するモータ駆動部８４、モータ駆動部８４を介してモータの回転角度、すなわち、ロータである回転シャフト４とステータであるベース１間の相対的な回転角度を制御するモータ制御部８５とを備えたものである。
Next, FIG. 5 shows a functional configuration of the control / signal processing system 80 of the rotation angle detection device according to the second embodiment.
As shown in the figure, a control / signal processing system 80 of the rotation angle detection device according to the second embodiment includes a motor drive unit 84 that drives a coil 402 in addition to a control unit 81, a detection processing unit 82, and a wireless communication interface 83. The motor control unit 85 controls the rotation angle of the motor via the motor drive unit 84, that is, the relative rotation angle between the rotation shaft 4 as a rotor and the base 1 as a stator.
このような構成において、モータ制御部８５は、傾斜角センサ７が検出するベース１の傾斜角θ２が０となるようにモータの回転角度をフィードバック制御する。
一方、制御部８１は無線インタフェースを介して受信した外部からのモード設定指令に従って、検出モードとして回転角検出モードとロータリエンコーダモードのいずれかを検出処理部８２に設定する。
In such a configuration, the motor control unit 85 feedback-controls the rotation angle of the motor so that the inclination angle θ2 of the base 1 detected by the inclination angle sensor 7 becomes zero.
On the other hand, the control unit 81 sets either the rotation angle detection mode or the rotary encoder mode as the detection mode in the detection processing unit 82 in accordance with an external mode setting command received via the wireless interface.
そして、検出処理部８２は、回転角検出モードが設定されているときには、回転角センサ６が検出している、ベース１に対する、回転軸１００に固定された回転シャフト４の回転角θ１を回転軸１００の回転角θとして、無線通信インタフェース８３を介して外部に無線通信により出力する処理を行う。 When the rotation angle detection mode is set, the detection processing unit 82 detects the rotation angle θ1 of the rotation shaft 4 fixed to the rotation shaft 100 with respect to the base 1 detected by the rotation angle sensor 6 as the rotation axis. A process of outputting to the outside through the wireless communication interface 83 as a rotation angle θ of 100 is performed by wireless communication.
なお、検出処理部８２は、傾斜角センサ７が検出するベース１の傾斜角θ２が０のときにのみ、回転軸１００に固定された回転シャフト４の回転角θ１を回転軸１００の回転角θとし、回転角θを出力するように構成してもよい。 The detection processing unit 82 uses the rotation angle θ1 of the rotation shaft 4 fixed to the rotation shaft 100 as the rotation angle θ of the rotation shaft 100 only when the inclination angle θ2 of the base 1 detected by the inclination angle sensor 7 is zero. The rotation angle θ may be output.
ここで、本第２実施形態では、図４ｂに示すように、モータ制御部８５の制御により、ベース１の姿勢は、傾斜角センサ７として傾斜角０が検出される姿勢、すなわち、ベース１の下方が鉛直下方となる姿勢に維持される。 Here, in the second embodiment, as shown in FIG. 4 b, the attitude of the base 1 is controlled by the motor control unit 85 so that the inclination angle 0 is detected as the inclination angle sensor 7, that is, the base 1. The posture is maintained such that the lower portion is vertically downward.
そして、このときの、回転角センサ６が検出している、ベース１に対する、回転軸１００に固定された回転シャフト４の回転角θ１は、回転軸１００の回転角を正しく表すものとなる。 At this time, the rotation angle θ1 of the rotation shaft 4 fixed to the rotation shaft 100 with respect to the base 1 detected by the rotation angle sensor 6 correctly represents the rotation angle of the rotation shaft 100.
また、検出処理部８２は、ロータリエンコーダモードが設定されているときには、回転角センサ６が検出している、ベース１に対する、回転軸１００に固定された回転シャフト４の回転角θ１が所定の単位角度増加する度に、パルス信号を、無線通信インタフェース８３を介して外部に無線通信により出力する処理を行う。 Further, when the rotary encoder mode is set, the detection processing unit 82 detects the rotation angle θ1 of the rotation shaft 4 fixed to the rotation shaft 100 with respect to the base 1 detected by the rotation angle sensor 6 in a predetermined unit. Every time the angle increases, a process of outputting the pulse signal to the outside via the wireless communication interface 83 by wireless communication is performed.
以上、本発明の実施形態について説明した。
ところで、以上の第１実施形態、第2実施形態では、回転検出装置から外部に無線通信を介して検出した回転角θやパルス信号を出力したが、これは、制御/信号処理系８と外部とをケーブルにより接続し、制御/信号処理系８から外部にケーブルを介して検出した回転角θやパルス信号を出力するようにしてもよい。また、この場合には、当該ケーブルを介して回転検出装置の電源を供給するようにしてよい。
The embodiment of the present invention has been described above.
In the first embodiment and the second embodiment described above, the rotation angle θ and the pulse signal detected via the wireless communication are output from the rotation detection device to the outside. And the rotation angle θ and the pulse signal detected via the cable may be output from the control / signal processing system 8 to the outside. In this case, the rotation detector may be supplied with power via the cable.
１…ベース、２…カバー、３…ベアリング、４…回転シャフト、５…磁石、６…回転角センサ、７…傾斜角センサ、８…制御/信号処理系、９…ウエイト、８０…制御/信号処理系、８１…制御部、８２…検出処理部、８３…無線通信インタフェース、８４…モータ駆動部、８５…モータ制御部、１００…回転軸、４０１…マグネット、４０２…コイル。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base, 2 ... Cover, 3 ... Bearing, 4 ... Rotary shaft, 5 ... Magnet, 6 ... Rotation angle sensor, 7 ... Inclination angle sensor, 8 ... Control / signal processing system, 9 ... Weight, 80 ... Control / signal Processing system 81... Control unit 82 82 Detection processing unit 83 Wireless communication interface 84 Motor drive unit 85 Motor control unit 100 Rotating shaft 401 Magnet 402 Coil
Claims (5)
前記回転軸に固定される回転シャフトと、
前記回転シャフトによって、当該回転シャフトに対して回転可能に軸支されるベースと、
前記ベースに対する回転シャフトの回転角を検出する回転角センサと、
前記ベースの下部に固定されたウエイトと、
前記回転シャフトが静止しているときに、重力によって収斂する前記ベースの姿勢を正立姿勢として、前記ベースの鉛直方向に対する傾斜角度に基づいて、当該ベースの正立姿勢からの傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、
前記回転角センサが検出した回転角と前記傾斜角検出手段が検出した傾斜角とを用いて、前記回転軸の回転角度を検出する検出部とを有することを特徴とする回転角検出装置。
A rotation angle detection device for detecting a rotation angle of a rotation shaft,
A rotating shaft fixed to the rotating shaft;
A base that is rotatably supported by the rotary shaft with respect to the rotary shaft;
A rotation angle sensor for detecting a rotation angle of the rotation shaft with respect to the base;
A weight fixed to the bottom of the base;
When the rotating shaft is stationary, the base posture that converges by gravity is regarded as an upright posture, and the tilt angle from the upright posture of the base is detected based on the tilt angle with respect to the vertical direction of the base. Tilt angle detection means;
A rotation angle detection apparatus comprising: a detection unit that detects a rotation angle of the rotation shaft using a rotation angle detected by the rotation angle sensor and an inclination angle detected by the inclination angle detection means.
前記検出部は、回転角センサが検出した回転角と前記傾斜角検出手段が検出した傾斜角を加算した角度を、前記回転軸の回転角度として検出することを特徴とする回転角検出装置。
The rotation angle detection device according to claim 1,
The said detection part detects the angle which added the rotation angle which the rotation angle sensor detected, and the inclination angle which the said inclination angle detection means detected as a rotation angle of the said rotating shaft, The rotation angle detection apparatus characterized by the above-mentioned.
前記検出部は、前記傾斜角検出手段が検出した傾斜角が０であるときに、回転角センサが検出した回転角を、前記回転軸の回転角度として検出することを特徴とする回転角検出装置。
The rotation angle detection device according to claim 1,
The detection unit detects a rotation angle detected by a rotation angle sensor as a rotation angle of the rotation shaft when the inclination angle detected by the inclination angle detection means is 0. .
前記回転軸に固定される回転シャフトと、
前記回転シャフトによって、当該回転シャフトに対して回転可能に軸支されるベースと、
前記ベースを前記回転シャフトに対して回動させる回動手段と
前記ベースに対する回転シャフトの回転角を検出する回転角センサと、
前記ベースの下部に固定されたウエイトと、
前記回転シャフトが静止しているときに、重力によって収斂する前記ベースの姿勢を正立姿勢として、前記ベースの鉛直方向に対する傾斜角度に基づいて、当該ベースの正立姿勢からの傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、
前記傾斜角検出手段が検出する傾斜角が０となるように、前記回動手段による前記ベースの前記回転シャフトに対する回動を制御する制御手段と、
前記回転角センサが検出した回転角を前記回転軸の回転角度として検出する検出部とを有することを特徴とする回転角検出装置。
A rotation angle detection device for detecting a rotation angle of a rotation shaft,
A rotating shaft fixed to the rotating shaft;
A base that is rotatably supported by the rotary shaft with respect to the rotary shaft;
A rotating means for rotating the base with respect to the rotating shaft; a rotation angle sensor for detecting a rotation angle of the rotating shaft with respect to the base;
A weight fixed to the bottom of the base;
When the rotating shaft is stationary, the base posture that converges by gravity is regarded as an upright posture, and the tilt angle from the upright posture of the base is detected based on the tilt angle with respect to the vertical direction of the base. Tilt angle detection means;
Control means for controlling the rotation of the base relative to the rotation shaft by the rotation means so that the inclination angle detected by the inclination angle detection means becomes 0;
A rotation angle detection apparatus comprising: a detection unit that detects a rotation angle detected by the rotation angle sensor as a rotation angle of the rotation shaft.
前記検出部が検出した前記回転軸の回転角度が、所定の単位角度変化する度に、所定の信号を出力する信号出力部を有することを特徴とするロータリエンコーダ。 The rotation angle detection device according to claim 1, 2, 3 or 4,
A rotary encoder comprising: a signal output unit that outputs a predetermined signal each time a rotation angle of the rotation shaft detected by the detection unit changes by a predetermined unit angle.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018072231A (en) * | 2016-11-01 | 2018-05-10 | 株式会社小野測器 | Rotation angle detector and rotary encoder |
| CN109211098A (en) * | 2017-07-06 | 2019-01-15 | 罗伯特·博世有限公司 | Rotation angle sensor device, laser radar system and equipment |
| JP2019109206A (en) * | 2017-12-20 | 2019-07-04 | 株式会社小野測器 | Rotary encoder |
-
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- 2015-11-11 JP JP2015221024A patent/JP6787625B2/en active Active
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