JP6382630B2

JP6382630B2 - センサシステム

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Publication number: JP6382630B2
Application number: JP2014161324A
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Inventors: 智史高塚
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Priority date: 2014-08-07
Filing date: 2014-08-07
Publication date: 2018-08-29
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Description

本発明は、物理量を検出するためのセンサ部を有するセンサ装置を用いたセンサシステムに関する。

従来より、例えば製造設備において、回転機構側にサーボモータ等のアクチュエータを設置した図７に示すようなシステムが採用されている。同図に示すように、回転機構１は、その筒部２ｂに配設されたベアリング３により軸線３ａの周りに回転する可動側であり、回転機構１の本体部２ａには、モータ４や、モータ用のドライバ装置５が設置されている。また、モータ４にはエンコーダ４ａが設けられており、エンコーダ４ａの信号は、ドライバ装置５に出力される。

上記のシステムにおいて、静止側から回転機構１側のドライバ装置５へ電源供給を行うべく、回転機構１の筒部２ｂに、スリップリング６ａが設けられている。また、回転機構１の筒部２ｂには、スリップリング６ｂが設けられており、このスリップリング６ｂを介して、静止側の上位コントローラ（ＰＣ７やシーケンサ等）からの信号を、ドライバ装置５へ伝送する。尚、図７に示すように、回転機構１側には、モータ４やドライバ装置５、エンコーダ４ａが夫々複数設けられており、これら同一の機器について同一符号を付している。また、図７は係るシステムを概念的に示すもので、スリップリング６ａ，６ｂの極数は、実際の伝送形態に合わせて設定される。

特開２００６−１８９３２１号公報

ところで、製造設備一般では、生産量の増大や、製造コスト低減を図るべく、タクトタイム削減の要求があり、上記した回転機構１のような可動側では、その回転数を上げることが要求される。
しかしながら、上記のシステムでは、可動側へのモータ４，４の設置に伴いドライバ装置５，５が併設されるとともに、モータ４，４を統合的に制御するための専用コントローラ（図示略）を回転機構１側に設置するような場合も考えられる。このため、可動側の重量の増加を招き、モータ４，４以外の機器の設置スペースも増大する。更には、モータ４，４が大型であればドライバ装置５，５も大型のものが必要になる等、実際に用いる機器４，５分の重量増加や設置スペースの増大は不可避となる。

また、スリップリング６ｂにおいて、そのスリップとリングとの間で瞬間的な接触不良が生じると、信号が途絶えてしまう。このため、ＰＣ７とドライバ装置５との間でのデータを正確に伝送できない事態が生じうる。
従って、仮にドライバ装置５，５を静止側に設置し、可動側のエンコーダ４ａのパルス信号を、スリップリング６ｂを介してドライバ装置５，５に出力するようにしたとしても、スリップリング６ｂの瞬間的な接触不良で、ドライバ装置５，５でのカウントがずれることとなる。このため、正確な回転位置情報をえられない結果、生産システムに異常を来す虞がある。更に、スリップリング６ｂにおけるスリップとリングとの間で少なからず損耗が生じており、寿命やメンテナンスの点で問題を残している。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、可動側における軽量化と小型化を図ることができるとともに信頼性を向上させることができるセンサシステムを提供することにある。

請求項１記載のセンサシステムは、可動側に設けられ、ステータ及びロータを有して検出対象の物理量を検出するセンサ部を有するとともに前記センサ部の検出信号を処理する制御回路を内蔵したセンサ装置と、前記センサ装置の前記制御回路で検出された検出情報を、前記可動側から静止側へ非接触で伝送する伝送装置と、を具備し、前記センサ装置は、前記制御回路で検出された検出情報をシリアルデータ信号として出力するシリアル通信手段を有し、前記シリアルデータ信号を、前記伝送装置を介して前記静止側へ伝送するように構成されており、前記ステータ及びロータと前記制御回路は、１つのケースに収容されており、前記静止側に設けられ、前記伝送装置から伝送される前記シリアルデータ信号を、他の周辺機器で用いられるデータに変換する変換モジュールを備え、前記変換モジュールは、前記静止側において電気信号を発生し、前記伝送装置は、前記検出情報を前記可動側から静止側へ非接触で伝送する伝送トランスで構成され、前記静止側において前記変換モジュールが発生する電源信号を、前記伝送トランスを介して前記センサ装置へ伝送するように構成されていることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、センサ装置は制御回路を内蔵しているため、全体としての占有スペースをコンパクトにすることができる。また、センサ装置は、制御回路で検出された検出情報をシリアルデータ信号として出力し、伝送装置を介して静止側へ伝送する。このため、ノイズ等の影響を抑制することができるとともに、従来のようなスリップリングにおける摩耗等による信頼性の低下や寿命の問題を解消することができる。また、従来のドライバ等の独立した回路ユニットを静止側へ設けることで、可動側の軽量化と小型化を図ることができる。

第１実施形態を示すものであり、センサ装置を含むセンサシステムの概略構成を示す図センサ装置の構成を説明するための模式図第２実施形態を示す図１相当図分波回路の動作原理の説明図第３実施形態の移動台車への適用例について電気的な概略構成を示すブロック図第４実施形態を示す図５相当図従来のセンサシステムの説明図

＜第１実施形態＞
以下、工場内の製造設備に適用されるセンサ装置を用いたセンサシステム１００について、図１を参照して説明する。センサシステム１００では、静止側に対して相対的に回転する回転機構１１を備える。

回転機構１１は、例えば被支持部としての筒部１１ｂと、回転本体部１１ａとを一体に有する。回転機構１１の筒部１１ｂは、その両端外周部に配設された支持手段であるベアリング１２ａ，１２ｂにより、その軸線の周りに回転可能に支持されている。回転機構１１は、図示しない駆動機構により回転する。
回転機構１１の本体部１１ａには、検出対象となるサーボモータ１４，１５が複数（例えば２台）設けられることから、サーボモータ１４に係る構成要素の符号に「Ａ」を、サーボモータ１５に係る構成要素の符号に「Ｂ」を夫々付して一括して説明する。

サーボモータ１４，１５には、その回転角度を検出するセンサ装置２０Ａ，２０Ｂが設けられている。図２に模式的に示すように、各センサ装置２０Ａ，２０Ｂは、外郭ケース１８に設けられたステータ２１と、センサシャフトたる軸１９に設けられたロータ２２とを備えている。このうち、ステータ２１には、検出コイル２３ａ，２３ｂと励磁コイル２３ｃとが設けられており、ロータ２２には、ロータコイル２４が設けられている。ここで、励磁コイル２３ｃに励磁信号として１相の交流信号が入力されると、ロータコイル２４が励磁される。このロータコイル２４の励磁によって、検出コイル２３ａ，２３ｂに、軸１９の回転に応じて振幅変調された正弦波相出力信号と余弦波相出力信号とが誘起される。この正弦波ｓｉｎθと余弦波ｃｏｓθとによりｔａｎθを求め、アークタンジェントを求めることで、軸１９の回転角度θを演算する処理を行う。

このように、センサ装置２０Ａ，２０Ｂは、１相励磁／２相出力の振幅変調型の電磁誘導式のセンサであり、上記したコイル２３ａ，２３ｂとコイル２４との相対位置の変化により誘起される誘起電圧に基づき回転位置を検出する。センサ装置２０Ａ，２０Ｂでは、上記した１相励磁・２相出力（２相励磁・１相出力でもよい）の信号形式とし、その出力たる前記検出信号に基づいて、絶対回転位置として１回転内のアブソリュート位置を検出する構成とされている。尚、軸１９の回転数と回転角（アブソリュート位置）を同時に検出する多回転検出型の構成としてもよく、この場合例えば、軸１９に図示しない減速ギヤを設け、その１回転毎にカウントアップすることで回転数を計数する。

また、図２に示すように、センサ装置２０Ａ，２０Ｂは、ステータ２１及びロータ２２と、その検出回路基板２５とを１つのケース１８に収容している。ケース１８内に配設された検出回路基板２５には、制御回路としてのコントローラ２７が実装されている。コントローラ２７は、例えばマイクロコンピュータやＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array），ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などで構成され、装置２０Ａ，２０Ｂ全体の制御を司り、前記の演算処理を含む検出処理等を実行する。

コントローラ２７には、センサインターフェイス（Ｉ／Ｆ）２６を介して、検出コイル２３ａ，２３ｂ及び励磁コイル２３ｃが接続されている。また、コントローラ２７には、内部電源回路２８、メモリ部２９、及びシリアルデータ出力部３０が接続されている。

センサ部は、上記した各コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃを含むステータ２１及びロータ２２で構成される。センサ部は、こうした磁気式の回転位置検出手段に限定するものではなく、検出原理としては、静電式、光学式、超音波或いはマイクロ波を用いて検出する方式等、何れの原理で検出してもよい。検出対象について、角度に関する物理量(位置、速度、加速度)、直線変位に関する物理量（位置、速度、加速度）の何れでもよく、又、その他の物理量を検出してもよい。

前記センサＩ／Ｆ２６は、係るセンサ部と、後段のコントローラ２７とに接続される回路である。内部電源回路２８は、後述する静止側の外部電源Ｐより供給される電源を、必要に応じて変圧・安定化させて内部の各回路に供給する。

前記メモリ部２９は、不揮発性メモリとしてのＦＲＡＭ（Ferroelectric Random Access Memory（登録商標））で構成されている。ＦＲＡＭは、読出し専用メモリとしてのＲＯＭとデータを一時的に記憶するＲＡＭとの双方の機能を有する。メモリ部２９は、ＦＲＡＭに代えてＲＯＭとＲＡＭとＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）とから構成してもよい。メモリ部２９には、制御プログラムや、回転位置と出力値とのリニアリティを改善するための補正値が記憶されるとともに、当該センサ装置２０Ａ，２０Ｂの製造情報や、稼働情報等が記憶される。

前記シリアルデータ出力部３０は、コントローラ２７で検出された検出情報や、メモリ部２９に記憶された情報を、シリアルデータ信号として出力するシリアル通信手段である。具体的には、コントローラ２７は、検出コイル２３ａ，２３ｂの検出信号に基づき、前記回転角度θつまり機械角３６０度を絶対位置の情報として、デジタル位置信号で算出する。このデジタル位置信号は、シリアルデータ出力部３０でシリアルデータ信号に変換され、そのシリアルデータ信号が、後述する回転トランス３１Ａ，３１Ｂを介して変換ユニット３２Ａ，３２Ｂに出力される。このように、センサ装置２０Ａ，２０Ｂにおいてシリアルデータ信号を出力する構成を付加しても、検出情報をシリアルデータ化するのは極めて容易で、係るソフトウェア的処理を行うために追加スペースを要しない。また、ハードウェアとしては、パルス出力するための僅かな回路部品が必要なだけで、回路スペースの増大やコストは極力抑制される。

シリアルデータ信号として出力する情報としては、前記アブソリュート位置を示す情報の他、コントローラ２７により前記検出信号に基づき演算・検知される、速度及び加速度や、センサ部の異常に関する情報が含まれる。また、出力する情報は、メモリ部２９に記憶された稼動情報（電源投入からの経過時間、軸１９の総回転数・総移動量）や、各々のセンサ装置２０Ａ，２０Ｂの製造情報を含むようにしてもよい。

本実施形態では例えば、シリアルデータ出力部３０の出力インピーダンスは１００Ωとし、シリアルデータ出力部３０と回転トランス３１Ａ，３１Ｂとの間、及び回転トランス３１Ａ，３１Ｂと変換ユニット３２Ａ，３２Ｂとの間を、市販の通信ケーブル３４を用いて接続するものとする。また、本実施形態では、シリアルデータ信号として出力されることから、信号線数が少なく（最低２芯）且つ低コストで入手性の良い通信ケーブル３４を用いることができ、しかも長距離の配線でもノイズ等でデータ異常となるのを抑制できる。シリアルデータ出力部３０は、クロック信号を使用した１つの信号ラインで出力するものとする。

また、本実施形態のシリアルデータ信号は、回転トランス３１Ａ，３１Ｂを介して伝送するため、シリアルデータ出力部３０にてマンチェスタ符号化される。ここで、マンチェスタ符号は、周知のように論理値１，０についてビット区間の中央でハイレベルからローレベル或いはローレベルからハイレベルに変化させる。これにより、伝送信号の直流成分をなくして、回転トランス３１Ａ，３１Ｂにおける磁気結合に適した構成とすることができる。

尚、シリアルデータ信号を、その出力部３０にて所定の変調方式で変調してもよい。例えば、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）方式により、シリアルデータ信号と、その１ビット毎の送出に同期したクロック信号との排他的論理和をとることで、論理値１，０についてクロック信号の半周期毎にハイレベルからローベル或いはローレベルからハイレベルに変化させる。この他、ＦＭ（Frequency Modulation）等の各変調方式を採用することができる。

続いて、センサシステム１００における静止側の構成について説明する。
図１に示すように、センサシステム１００は、可動側と静止側との間でデータを非接触で伝送する回転トランス３１Ａ，３１Ｂと、シリアルデータ信号を受信する変換ユニット３２Ａ，３２Ｂと、モータ用のドライバ装置３３Ａ，３３Ｂと、その上位ユニット（例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）３５）とを備える。尚、後述するように、上位ユニットはＰＣ３５に限らず、ＰＬＣたるシーケンサ（登録商標）等を用いて構成してもよい。

回転トランス３１Ａ，３１Ｂは、回転機構１１の筒部１１ｂ側の１次コイルと、前記ベアリング１２ａ，１２ｂを有する固定体４０（図１中の破線参照）側の２次コイルとを対向配置し、且つ筒部１１ｂの軸線が中心となるように設けてある。各コイルに通信ケーブル３４が接続されることで、回転トランス３１Ａ，３１Ｂは非接触でデータ通信を行う伝送装置（伝送トランス）として構成されている。尚、通信ケーブル３４を２対の信号線とし、シリアルデータ信号について、クロック信号と独立して伝送する場合、更に一対の回転トランス３１Ａ，３１Ｂが用いられる。

また、回転機構１１の筒部１１ｂ側に位置させて、スリップリング３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃが設けられている。これにより、静止側のドライバ装置３３Ａ，３３Ｂからの駆動信号は、スリップリング３６Ａ，３６Ｂを介して、サーボモータ１４，１５へ供給される。他方、静止側の外部電源Ｐから、スリップリング３６Ｃを介して、センサ装置２０Ａ，２０Ｂへ共通のセンサ用ＤＣ電源が供給される。

前記変換ユニット３２Ａ，３２Ｂは、回転トランス３１Ａ，３１Ｂから伝送されるシリアルデータ信号を、他の周辺機器３３Ａ，３３Ｂで用いられるデータに変換する変換モジュールである。変換ユニット３２Ａ，３２Ｂは、図１に示すように、受信部４１、コントローラ４２、エンコーダ出力部４３、及び内部電源回路４４を備える。また、図示は省略するが、例えば液晶ディスプレイや、ユーザにより操作される操作入力部を変換ユニット３２Ａ，３２Ｂに設けるようにしてもよい。内部電源回路４４は、外部電源より供給される電源を、必要に応じて変圧・安定化させて内部の各回路に供給する。

受信部４１は、マンチェスタ符号化されたシリアルデータ信号を受信して波形成形し、デコードを行う（復調する）。コントローラ４２は、復調されたシリアルデータ信号に基づいて、エンコーダ出力部４３でパルス信号を生成するための演算処理や、液晶ディスプレイに前記検出情報を表示させるための表示制御等を行う。そして、エンコーダ出力部４３は、コントローラ４２から入力されるデータに基づいて、Ａ相、Ｂ相、Ｚ相のパルス信号を出力する。例えば、Ａ相及びＢ相は所定のパルスレートに設定され、相互に１／４周期ずれたパルス信号として生成される。Ｚ相は、１回転毎に出力される基準位置を示すパルス信号である。

前記ドライバ装置３３Ａ，３３Ｂは、変換ユニット３２Ａ，３２Ｂが接続されるエンコーダＩ／Ｆ５３ａと、上位ユニットであるＰＣ３５が接続される上位Ｉ／Ｆ５３ｂと、モータ用のＩ／Ｆ５３ｃとを備える。ドライバ装置３３Ａ，３３Ｂは、変換ユニット３２Ａ，３２Ｂから入力されるパルス信号に基づいて、サーボモータ１４，１５の駆動を制御する。また、ドライバ装置３３Ａ，３３Ｂは、入力されるパルス信号を計数してサーボモータ１４，１５の回転角度を検知するカウンタを備えている。そして、ＰＣ３５は、ドライバ装置３３Ａ，３３Ｂとの間で、通信回線５４を介して種々のデータのやり取りが行えるようになっている。こうして、ＰＣ３５は、サーボモータ１４，１５の回転速度や回転方向の指令等をドライバ装置３３Ａ，３３Ｂに出力し、サーボモータ１４，１５を統合的に制御する。尚、この制御は、ＰＣ３５に代替するシーケンサ（登録商標）のシーケンス制御や、他の制御機器の論理制御によって実行してもよい。また、変換ユニット３２Ａ，３２Ｂは、上記したようなドライバ装置３３Ａ，３３Ｂとは別体のモジュールに限らず、ドライバ装置３３Ａ，３３Ｂに当該変換ユニット３２Ａ，３２Ｂの機能を内蔵してもよい。

上記したセンサシステム１００において、シリアルデータ信号は、センサ装置２０Ａ，２０Ｂから回転トランス３１Ａ，３１Ｂへ、途中に何らの「回路ユニット」を経由せずに直接的に伝送される。ここで、「回路ユニット」とは、電源を必要とするような半導体等を含む独立した回路ユニットである。従って、回路ユニットに該当しない、回転トランス３１Ａ，３１Ｂのインピーダンスを調整する部品、伝送効率を高めるための共振コンデンサ、コモンモードチョークコイルなどのノイズ対策部品、サージを吸収する回路等は、センサ装置２０Ａ，２０Ｂと回転トランス３１Ａ，３１Ｂとの間に設けるようにしてもよい。この場合でも、上記のようにドライバ装置３３Ａ，３３Ｂや、変換ユニット３２Ａ，３２Ｂが静止側に設けられることから、回転機構１１を極力軽量にすることができる。

そして、回転トランス３１Ａ，３１Ｂにおけるコイル間の磁気結合により、シリアルデータ信号が確実に伝送される。即ち、本実施形態と異なり、スリップリングで信号を伝送する場合、スリップとリングとの間で瞬間的な接触不良が生じると、信号が途絶えてしまう。特に、本実施形態のように回転位置を検出し（或いはモータ以外の回転体の角度や直線変位に関する物理量を検出し）、静止側でパルス信号をカウントする構成にあっては、瞬間的な接触不良でもカウントがずれて正確な回転位置情報をえられない結果、生産システムに異常を来す虞がある。このように、スリップとリングは摩耗等の影響により、常に良好な接触を維持するのは困難であることから、信頼性やメンテナンス性の観点から問題がある。この点、本実施形態の回転トランス３１Ａ，３１Ｂは、回転機構１１の回転の有無にかかわらず瞬間的な伝送異常も来すことがなく、信頼性の高いものとすることができるとともに、メンテナンスの必要もなく、寿命を延ばすことができる。

以上説明したように、本実施形態のセンサシステム１００は、前記センサ部の検出信号を処理する制御回路たるコントローラ２７を内蔵したセンサ装置２０Ａ，２０Ｂと、センサ装置２０Ａ，２０Ｂのコントローラ２７で検出された検出情報を、可動側から静止側へ非接触で伝送する伝送装置とを具備し、センサ装置２０Ａ，２０Ｂは、コントローラ２７で検出された検出情報をシリアルデータ信号として出力するシリアル通信手段を有し、シリアルデータ信号を、伝送装置を介して静止側へ伝送するように構成されている。

これによれば、センサ装置２０Ａ，２０Ｂはコントローラ２７を内蔵しているため、全体としての占有スペースをコンパクトにすることができる。また、センサ装置２０Ａ，２０Ｂは、コントローラ２７で検出された検出情報をシリアルデータ信号として出力し、伝送装置を介して非接触で静止側へ伝送する。このため、ノイズ等の影響を抑制することができるとともに、従来のようなスリップリングにおける摩耗等による信頼性の低下や寿命の問題を解消することができる。また、ドライバ装置３３Ａ，３３Ｂ等の独立した回路ユニットを静止側へ設けることで、可動側の軽量化と小型化を図ることができる。

前記伝送装置は、前記検出情報を可動側から静止側へ非接触で伝送する伝送トランスで構成されている。これによれば、伝送トランスのコイル間の磁気結合によりシリアルデータ信号を確実に伝送でき、高信頼性で且つ寿命を延ばすことができる。
センサ装置２０Ａ，２０Ｂはアブソリュート位置検出装置であって、前記センサ部は、検出対象の絶対位置を表す信号を出力し、コントローラ２７は、絶対位置の信号に基づいて検出対象の位置情報を出力する。これによれば、検出対象の位置情報を絶対値として把握することができるため、より高い信頼性の位置情報を得ることができる。

また、センサシステム１００において静止側に設けられ、前記伝送装置から伝送されるシリアルデータ信号を、他の周辺機器３３Ａ，３３Ｂで用いられるデータに変換する変換モジュール（変換ユニット３２Ａ，３２Ｂ）を備える。これによれば、他の周辺機器３３Ａ，３３Ｂで、センサ部の正確な情報を取得することができ、信頼性が高く汎用性に優れたシステム１００を構築することができる。

＜その他の実施形態＞
図３〜図６は、その他の実施形態を示すものであり、第１実施形態と異なるところを説明する。尚、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。

図３は、第２実施形態のセンサシステム１００´を示しており、第２実施形態のセンサ装置５０Ａ，５０Ｂと、第１実施形態のセンサ装置２０Ａ，２０Ｂは以下の点で相違する。即ち、センサシステム１００´ではスリップリング３６Ｃを省略し、回転トランス３１Ａ，３１Ｂを介して、センサ装置５０Ａ，５０Ｂへの電源供給と、当該装置５０Ａ，５０Ｂからのシリアルデータ信号の伝送を可能な構成とする。この場合の変換ユニット５２Ａ，５２Ｂは、パワーアンプ５５によって交流のパワー信号を発生させ、このパワー信号を、回転トランス３１Ａ，３１Ｂを介してセンサ装置５０Ａ，５０Ｂに供給する。また、センサ装置５０Ａ，５０Ｂは、前記絶対位置信号をシリアルデータ信号として出力し、そのシリアルデータ信号を、回転トランス３１Ａ，３１Ｂを介して、変換ユニット５２Ａ，５２Ｂで受信し、上位のドライバ装置３３Ａ，３３Ｂに必要なデータに変換する。

また、第１実施形態と同様、シリアルデータ信号は、回転トランス３１Ａ，３１Ｂを経由するためマンチェスタ符号化し、或いはＰＳＫ方式やＦＭ方式で変調する。これにより、シリアルデータ信号は直流成分をもたず、送信信号の占有帯域幅を一定以下に狭くする一方、前記パワー信号は、単一周波数に設定される。こうして、シリアルデータ信号とパワー信号について、夫々の周波数帯域を異ならせ、分波回路を通じて１つの信号ラインに合成し、回転トランス３１Ａ，３１Ｂを介して伝送することができる。この場合、図３に示す変換ユニット５２Ａ，５２Ｂの分波回路５６、及びセンサ装置５０Ａ，５０Ｂの分波回路５７によってシリアルデータ信号とパワー信号は合成・分離される。

ここで、図４に、センサ装置５０Ａ，５０Ｂにおける分波回路５７の動作原理の説明図を示す。同図ではパワー信号を低周波帯域側、シリアルデータ信号を高周波帯域側とするが、逆の関係でも良い。

低周波成分のパワー信号は、同図のコンデンサＣによって、シリアルデータ出力部３０側への通電が阻止され、インダクタンス成分Ｌのある整流回路５７側へ通電がなされる。この結果、パワー信号は、内部電源回路２８へ供給され、センサ装置５０Ａ，５０Ｂの電源の生成に寄与する。一方、センサ装置５０Ａ，５０Ｂから出力されるシリアルデータ信号は、高周波成分で構成されるため、コンデンサＣを通過する。もっとも、高周波成分のシリアルデータ信号は、インダクタンス成分Ｌを通過できず整流回路５７に戻ることがない。従って、シリアルデータ信号は回転トランス３１Ａ，３１Ｂを介して、変換ユニット５２Ａ，５２Ｂへ伝達される。尚、図４では、センサ装置５０Ａ，５０Ｂの分波回路５７の動作原理を表すが、変換ユニット５２Ａ，５２Ｂの分波回路５６も同様の原理で動作する。こうして、分波回路５６，５７は、相互に周波数帯域が異なるパワー信号とシリアルデータ信号とを合成して合成信号を生成する機能と、合成信号をパワー信号とシリアルデータ信号とに分離する機能とを備える。

以上説明した第２実施形態によれば、センサ装置５０Ａ，５０Ｂへの電源信号と、センサ装置５０Ａ，５０Ｂからのシリアルデータ信号の出力とを、回転トランス３１Ａ，３１Ｂのみで非接触で伝送することができる。このため、センサ装置５０Ａ，５０Ｂへ電源供給するためのスリップリング３６Ｃを不要とした簡単な構成にすることができ、省配線化が可能となる。この場合でも、回転トランス３１Ａ，３１Ｂにおいて、接点不良に起因するデータ途切れがなく、パワー信号も常に伝送することが可能となる。従って、より信頼性を向上させることができ、スリップリング３６Ｃに係るメンテナンスも不要となる。また、センサシステム１００´に係る構成部品や設置スペースを更に低減し、その配線や接続に余計な手間がかからず、接点数削減により安価な構成を実現できる。

尚、図３は、分波回路５６，５７を採用することで回転トランス３１Ａ，３１Ｂを一対で済ませているが、分波回路５６，５７を用いない場合、もう一対の回転トランス３１Ａ，３１Ｂで電源供給を行う。この場合でも、電源供給経路に接点を使わずにパワー信号を確実に伝送することができ、スリップリング３６Ｃを用いた場合に比して寿命を延ばすことができる。

図５は、第３実施形態のセンサシステム１０１について、スリップリング３６Ａ〜３６Ｃの必要のない適用例を模式的に示している。
即ち、第３実施形態の可動側は、回転機構１１に代えて移動台車６０が用いられる。移動台車６０は例えば、図示しない台枠と車輪を備えており、図５の位置を停止位置とし、同図の矢印Ｄ方向へ往復動するように構成されている。センサ装置５０Ａは、図示しないサーボモータ１４の回転角度を検出するものとする。トランス５９Ａは、移動台車６０に設けられた可動コイル６１と、静止側に設けられ前記停止位置で可動コイル６１と対向するように配置された固定コイル６２とからなる。こうして、移動台車６０の停止位置において、磁気結合素子である可動コイル６１と固定コイル６２との磁気結合により、非接触で上記した信号の授受を行う。これにより、上位ユニットであるＰＣ３５で、センサ装置５０Ａに係るデータを読み込むことができる。尚、第３実施形態の変換ユニット６３Ａの外部Ｉ／Ｆ６５は、コントローラ４２から入力されるデータに基づいて、ＰＣ３５等の周辺機器の通信規格に応じたデータを出力する。

上記の方式を利用して、移動台車６０が正規の停止位置に停止したか否か、ＰＣ３５上で把握することができる。図示は省略するが、更に複数のセンサ装置を移動台車６０に設置して、それら複数のセンサ装置のデータをＰＣ３５で読み込むこともできる。この場合、複数のセンサ装置にアドレスを設定し、各センサ装置から出力されるシリアルデータ信号にアドレスデータを含ませることで、ＰＣ３５で個々のセンサ装置を識別することができる。また、固定コイル６２は、移動台車６０の移動方向（矢印Ｄ方向）へ延設した長尺形状にすることで、可動コイル６１からのシリアルデータ信号を移動台車６０の移動中にそのトランス５９Ａで伝送するように構成してもよい。

図６は、第４実施形態のセンサシステム１０２について、変換ユニット６３Ａの外部Ｉ／Ｆ６５にフィールドバス６６を接続した例を示している。
同図に示すように、変換ユニット６３Ａのコントローラ４２で処理された後の信号は、ネットワークＩ／Ｆ６５からフィールドバス６６を介して複数のネットワーク接続機器６７，６８，３５に伝達される。ネットワーク接続機器は、例えば上位ユニットとしてのＰＬＣ６７，６８（Programmable Logic Controller）やＰＣ３５であり、フィールドバス６６は、これら接続機器６７，６８，３５及び変換ユニット６３Ａを１種類のケーブルで接続している。このフィールドネットワークによって、各信号のデジタル化や配線を共通化する等して省配線化や低コスト化が可能となる。

本発明は上記した、又は図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、種々の変形又は拡張が可能である。
前記センサ部は、検出対象の絶対位置を表す信号を出力するものに限らず、検出対象の相対位置を表す信号を出力するものでもよい。つまり、センサ装置はアブソリュート位置検出装置でなくてもよい。前記伝送装置は、上記した磁気結合（電磁結合）に限らず、光結合により非接触で検出信号を伝送する構成としてもよい。例えば、発光ダイオードとフォトダイオードとを対向配置することで、これら光通信素子の光結合によりデータの授受を行うことができる。また、可動側は、回転機構１１や移動台車６０に限らず他の可動体で構成してもよいし、静止側は、可動側に対し相対的静止状態或いは見かけ上の静止状態にある場所であればよい。

図面中、２０Ａ，２０Ｂ，５０Ａ，５０Ｂはセンサ装置（アブソリュート位置検出装置）、２７は制御回路、３０はシリアル通信手段、３１Ａ，３１Ｂ，５９Ａは伝送装置（伝送トランス）、３２Ａ，３２Ｂ，５２Ａ，５２Ｂ，６３Ａは変換モジュール、１００，１００´，１０１，１０２はセンサシステムを示す。

Claims

可動側に設けられ、ステータ及びロータを有して検出対象の物理量を検出するセンサ部を有するとともに前記センサ部の検出信号を処理する制御回路を内蔵したセンサ装置と、
前記センサ装置の前記制御回路で検出された検出情報を、前記可動側から静止側へ非接触で伝送する伝送装置と、を具備し、
前記センサ装置は、前記制御回路で検出された検出情報をシリアルデータ信号として出力するシリアル通信手段を有し、前記シリアルデータ信号を、前記伝送装置を介して前記静止側へ伝送するように構成されており、
前記ステータ及びロータと前記制御回路は、１つのケースに収容されており、
前記静止側に設けられ、前記伝送装置から伝送される前記シリアルデータ信号を、他の周辺機器で用いられるデータに変換する変換モジュールを備え、
前記変換モジュールは、前記静止側において電気信号を発生し、
前記伝送装置は、前記検出情報を前記可動側から静止側へ非接触で伝送する伝送トランスで構成され、前記静止側において前記変換モジュールが発生する電源信号を、前記伝送トランスを介して前記センサ装置へ伝送するように構成されていることを特徴とするセンサシステム。
前記センサ装置はアブソリュート位置検出装置であって、前記センサ部は、検出対象の絶対位置を表す信号を出力し、前記制御回路は、前記絶対位置の信号に基づいて前記検出対象の位置情報を出力することを特徴とする請求項１記載のセンサシステム。