JP3865617B2 - Angle sensor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、角度センサに関し、特に、固定盤に対して回転盤を回転自在とし、各盤に設けたコイルパターンによってレゾルバを形成し、各盤に設けたスリットによってインクリメンタルエンコーダを形成し、高精度なアブソリュートエンコーダを安価に提供するための新規な改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、用いられていたこの種の角度センサとしては、一般に高精度なアブソリュート角度センサを実現するには、複雑なスリットパターンを有する回転符号板を用い、精密な光学系信号処理系を用いていた。
また、巻線とコアを用いたレゾルバの場合、ステータとロータに巻線を施して形成していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来の角度センサは、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、アブソリュートエンコーダの場合には、その回転符号板を形成するために多大のコストを必要とし、大量生産に対する最大の障害となっていた。
また、レゾルバは巻線と積層コアを用いるために、その巻線を特殊な巻線機で行わなくてはならず、巻線工程のコスト低減化が極めて困難であった。さらに、積層コアの製作も容易ではなかった。
また、このレゾルバは、極めて高精度の角度検出には向いておらず、光学式のエンコーダを越えることは困難であった。
【0004】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、固定盤に対して回転盤を回転自在とし、各盤に設けたコイルパターンによってレゾルバを形成し、各盤に設けたスリットによってインクリメンタルエンコーダを形成し、高精度なアブソリュートエンコーダを安価に提供するようにした角度センサを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明による角度センサは、固定配置の固定盤と、前記固定盤の周縁面に形成された1個又は複数の固定スリットと、前記固定盤の固定スリットの内側に形成された多数のレゾルバ用固定コイルパターンと、前記固定盤の前記各レゾルバ用固定コイルパターンの内側に設けられ螺旋状をなす固定接続用パターンと、前記各レゾルバ用固定コイルパターンの両端を互いに直列に接続するため前記各レゾルバ用固定コイルパターンの反対面でこれと重合及びその内側に位置する固定接続パターンと、前記固定盤に対向して回転自在に設けられた回転盤と、前記回転盤の周縁面に形成され前記固定スリットと対向する多数の回転スリットと、前記回転盤に形成され前記レゾルバ用固定コイルパターンに対向する多数のレゾルバ用回転コイルパターンと、前記回転盤の前記各レゾルバ用回転コイルパターンの内側に設けられ螺旋状をなす回転接続用パターンと、前記各レゾルバ用回転コイルパターンの両端を互いに直列に接続するため前記各レゾルバ用回転コイルパターンの反対面でこれと重合及びその内側に位置する回転接続パターンと、前記回転盤の上方に位置する光源と、前記回転盤の下方に位置する受光体とを備え、前記各レゾルバ用固定コイルパターンとレゾルバ用回転コイルパターンによってレゾルバを構成し、前記固定スリットと回転スリットによりインクリメンタルエンコーダを構成すると共に、前記受光体からのインクリメンタルエンコーダ信号と前記固定接続用パターンからのレゾルバ信号とを精粗信号合成回路に入力してアブソリュート信号を得る構成である。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による角度センサの好適な実施の形態について説明する。
図1において符号1で示されるものは固定盤であり、この固定盤1の周縁面1aにはこれを貫通する1個又は複数の固定スリット2が周知のエッチング等によって形成されている。
前記固定盤1の内側の周縁面1aには、図2で示されるように後述のレゾルバ用回転コイルパターン10と同一パターンに周知のエッチング又はフォトリソグラフ等で形成されたレゾルバ用固定コイルパターン3が形成されている。
【0007】
前記レゾルバ用固定コイルパターン3は、前記固定スリット2に対して前記固定盤1の半径方向に沿う内側位置に形成されている。尚、前記スリット2とパターン3並びに後述のスリット5とパターン10は同時に形成することができる。
前記固定盤1に対向して回転盤4が回転自在に設けられ、この固定盤1と回転盤4は実際には図示しないケース内に設けられているが、ここでは、回転盤4を回転自在に保持する構成は周知であるため省略している。
【0008】
前記回転盤4の周縁面4aには、図2で示されるように、多数の回転スリット5が前記固定スリット2と同様にその半径方向に沿ってかつ円周方向に所定の角度間隔で貫通して形成されている。
尚、前記固定スリット2は、この回転スリット5と軸方向の位置関係が互いに一致するように構成されている。
【0009】
前記回転盤4の前記固定盤1と対面する内面には、前記レゾルバ用固定パターン3と同一パターンで形成されたエッチング及びフォトリソグラフ等によるレゾルバ用回転コイルパターン10が形成されている。
前記レゾルバ用固定コイルパターン3とレゾルバ用回転コイルパターン10とは、前述のように図2で示されるレゾルバ用回転コイルパターン10と同一パターンで形成されていると共に、各パターン3、10は互いに対面してレゾルバ20が構成されている。
前記各パターン3、10の両端は、図2に示されるように互いに点線で示される固定接続パターン30A及び回転接続パターン30によって互いに直列接続され、螺旋状に形成された固定接続用パターン31A及び回転接続用パターン31に各パターン3、10の直列接続された両端が接続されている。
尚、前記固定接続パターン30A及び回転接続パターン30は、前記レゾルバ用固定コイルパターン3及びレゾルバ用回転コイルパターン10の各反対面3a,10aでこれらの各パターン3,10と重合及びその内側に位置するように形成されている。
【0010】
前記回転盤4の上方(外側)には光源32が設けられ、この光源32からの光32aは、回転盤4の回転スリット5を経て固定盤1の固定スリット2を貫通し、この固定盤1の下方(外側)に位置する受光体33に到達して受光され、前述の光源32、回転スリット5、固定スリット2及び受光体33により光学式のインクリメンタルエンコーダ34を構成している。
【0011】
前記レゾルバ20のレゾルバ用固定パターン3は、周知のレゾルバのように、励磁用と検出用に用いられ、回転盤4のレゾルバ用回転コイルパターン10の回転により、この各パターン3、10間の磁気作用によって回転盤4の回転角度(数)を示すレゾルバ信号40が出力される。
【0012】
前記受光体33からは、前記インクリメンタルエンコーダ34からのインクリメンタルエンコーダ信号41が出力され、前記レゾルバ信号40は粗信号生成用R/D変換回路50に入力されてR/D(レゾルバ/デジタル)変換された後に精粗信号合成回路51に入力されている。
前記受光体33からのインクリメンタルエンコーダ信号41は精信号生成用A/D(アナログ/デジタル)変換回路52に入力されてA/D変換された後に前記精粗信号合成回路51に入力してレゾルバ信号40に内挿されて合成される。
前記精粗信号合成回路51では、入力されたレゾルバ信号40で粗信号すなわち回転盤4の回転数を検出し、インクリメンタルエンコーダ信号41で精信号すなわち回転盤4の1回転内の回転角度を検出し、回転数と回転角度を示す精粗信号からなるアブソリュート信号52が前記精粗信号合成回路51から出力される。
尚、前記各盤1、4は、エッチング等でスリット2、5が抜きやすい周知の材質及び厚さで構成されている。
【0013】
【発明の効果】
本発明による角度センサは、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、固定盤と回転盤の各プリントパターンによってレゾルバを構成することにより、従来よりも部品点数の低減、コイル製造の簡易化及び工数低減、コイルの製造バラツキ低減及び高精度化を実現することができる。
また、固定盤と回転盤のスリットを用いてインクリメンタルエンコーダを構成しているため、エンコーダをレゾルバと一体化して構成することができ、偏平小形形状の高精度アブソリュート角度センサを得ることができる。
また、各スリット及びパターンは、固定盤及び回転盤に対してエッチング又はフォトリソグラフ等によって同時形成できるため、極めて安価に製造可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による角度センサを示す構成図である。
【図2】 図1の回転盤4の裏面を示す構成図である。
【符号の説明】
1 固定盤
1a 周縁面
2 固定スリット
3 レゾルバ用固定コイルパターン
4 回転盤
4a 周縁面
5 回転スリット
10 レゾルバ用回転コイルパターン
20 レゾルバ
32 光源
33 受光体
34 インクリメンタルエンコーダ
40 レゾルバ信号
41 インクリメンタルエンコーダ信号
3a,10a 反対面
30 回転接続パターン
30A 固定接続パターン
31 回転接続用パターン
31A 固定接続用パターン
51 精粗信号合成回路
52 アブソリュート信号 [0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an angle sensor, and in particular, a rotating disk is rotatable with respect to a fixed disk, a resolver is formed by a coil pattern provided on each disk, and an incremental encoder is formed by a slit provided on each disk. The present invention relates to a new improvement for providing a low-cost absolute encoder at low cost.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this type of angle sensor that has been used, in order to realize a highly accurate absolute angle sensor, a rotary code plate having a complicated slit pattern is used and a precise optical signal processing system is used. .
In the case of a resolver using a winding and a core, the stator and the rotor are wound.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional angle sensor is configured as described above, the following problems exist.
That is, in the case of an absolute encoder, a great cost is required to form the rotary code plate, which has been the biggest obstacle to mass production.
Further, since the resolver uses a winding and a laminated core, the winding must be performed by a special winding machine, and it is extremely difficult to reduce the cost of the winding process. Furthermore, it was not easy to manufacture a laminated core.
Further, this resolver is not suitable for angle detection with extremely high accuracy, and it has been difficult to go beyond an optical encoder.
[0004]
The present invention has been made to solve the above-described problems. In particular, the rotating disk can be rotated with respect to the fixed disk, and a resolver is formed by a coil pattern provided on each disk, and is provided on each disk. Another object of the present invention is to provide an angle sensor in which an incremental encoder is formed by a slit and a high-precision absolute encoder is provided at a low cost.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
An angle sensor according to the present invention includes a fixed platen having a fixed arrangement, one or a plurality of fixed slits formed on a peripheral surface of the fixed platen, and a plurality of resolver fixings formed inside the fixed slits of the fixed platen. A coil pattern, a fixed connection pattern having a spiral shape provided inside each fixed coil pattern for each resolver of the fixed plate, and each resolver for connecting both ends of each fixed coil pattern for each resolver in series with each other On the opposite surface of the fixed coil pattern, it overlaps with this and the fixed connection pattern located inside thereof, the rotating disk provided to be rotatable facing the fixed disk, and the fixed slit formed on the peripheral surface of the rotating disk And a number of rotating slit patterns for the resolver that are formed on the rotating disk and face the fixed coil pattern for the resolver. , The rotating coil pattern for the resolvers for the rotational connection patterns connects both ends in series with each other in the rotating coil pattern each resolver constituting the rotating disk of the provided inside of the rotating coil pattern the resolvers spiral And a rotating connection pattern positioned on the inner side of the rotating disk, a light source positioned above the rotating disk, and a light receiver positioned below the rotating disk, and the fixed coil pattern for each resolver. And a resolver rotating coil pattern, and the fixed slit and the rotating slit constitute an incremental encoder, and the coarse encoder synthesizes the incremental encoder signal from the photoreceptor and the resolver signal from the fixed connection pattern. The absolute signal is obtained by inputting to the circuit .
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of an angle sensor according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, a reference numeral 1 denotes a fixed platen, and one or a plurality of fixed slits 2 penetrating through the peripheral surface 1a of the fixed platen 1 are formed by known etching or the like.
On the inner peripheral surface 1a of the fixed platen 1, as shown in FIG. 2, a resolver
[0007]
The resolver
A rotating plate 4 is rotatably provided facing the fixed plate 1, and the fixed plate 1 and the rotating plate 4 are actually provided in a case (not shown). Here, the rotating plate 4 is rotatable. Since the structure held in is well known, it is omitted.
[0008]
As shown in FIG. 2, a large number of rotating
Note that the fixed slit 2 is configured such that the
[0009]
A resolver rotating
The resolver
Wherein both ends of each
The
[0010]
A light source 32 is provided above (outside) the rotating plate 4, and light 32 a from the light source 32 passes through the fixing slit 2 of the fixing plate 1 through the rotating
[0011]
The resolver
[0012]
The photoreceptor 33 outputs an
The
In the fine
Each of the boards 1 and 4 is made of a well-known material and thickness in which the
[0013]
【The invention's effect】
Since the angle sensor according to the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
That is, by configuring the resolver with each print pattern of the fixed platen and the rotary platen, it is possible to achieve a reduction in the number of parts, simplification and man-hour reduction of coil manufacturing, reduction in coil manufacturing variation and higher accuracy than before. it can.
Further, since the incremental encoder is configured by using the slits of the fixed plate and the rotary plate, the encoder can be integrated with the resolver, and a flat and small high-precision absolute angle sensor can be obtained.
Each slit and pattern can be simultaneously formed by etching or photolithography on the stationary platen and the rotating platen, and can be manufactured at a very low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an angle sensor according to the present invention.
2 is a configuration diagram showing a back surface of the turntable 4 of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fixed platen 1a Perimeter surface 2
3a, 10a opposite side
30 rotation connection pattern
30A fixed connection pattern
31 Rotary connection pattern
31A Fixed connection pattern
51 Rough signal synthesis circuit
52 Absolute signal
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