JPH03255367A - 回転体の加速度計 - Google Patents
回転体の加速度計Info
- Publication number
- JPH03255367A JPH03255367A JP5298890A JP5298890A JPH03255367A JP H03255367 A JPH03255367 A JP H03255367A JP 5298890 A JP5298890 A JP 5298890A JP 5298890 A JP5298890 A JP 5298890A JP H03255367 A JPH03255367 A JP H03255367A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- slit
- rotating body
- slits
- photodetector
- acceleration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明はモータ等の回転体の回転加速度を測定する回転
体の加速度計に関するものである。
体の加速度計に関するものである。
〈従来の技術〉
モータの駆動システムでは、モータの回転加速度をフィ
ードバック制御すると、滑らかな回転駆動を実現できる
０回転加速度のフィードバック制御ループを設けるには
、加速度計が必要となる。
ードバック制御すると、滑らかな回転駆動を実現できる
０回転加速度のフィードバック制御ループを設けるには
、加速度計が必要となる。
モータの回転センサとしては、ロータリー型の光学式エ
ンコーダが一般的である。このエンコダは、光を用いて
非接触式に検出を行っているため、高信頼性が得られる
という利点がある。
ンコーダが一般的である。このエンコダは、光を用いて
非接触式に検出を行っているため、高信頼性が得られる
という利点がある。
〈発明が解決しようとする課題〉
ところが、従来の非接触式の光学式エンコーダは、回転
位！および回転速度を検出できるものはあったが、回転
加速度までも検出できるものはなかった。
位！および回転速度を検出できるものはあったが、回転
加速度までも検出できるものはなかった。
このため、滑らかにモータを回転することが要求される
システムでは、非接触式の利点を生かした光学式の加速
度計の実現が切望されていた。
システムでは、非接触式の利点を生かした光学式の加速
度計の実現が切望されていた。
本発明はこのような要求に応えたものであり、光を用い
て非接触式に回転体の加速度を検出できる加速度計を実
現することを目的とする。
て非接触式に回転体の加速度を検出できる加速度計を実
現することを目的とする。
く課題を解決するための手段〉
本発明は次のとおりの構成になった回転体の加速度計で
ある。
ある。
（１）回転体の回転加速度を計測する加速度計において
、 円板状に形成されていて円周方向にはピッチＰで第１の
スリットが形成され、前記回転体に位置固定された第１
の符号板と、 所定のイナーシャを有し一弾性部材を介して前記回転体
に固定された慣性部材と、 円板状に形成されていて、前記慣性部材に固定され、前
記第１のスリットと重なり合う位置にピッチＰで第２の
スリットと第３のスリットが形成され、前記第２のスリ
ットは前記第１のスリットに対して所定の位相だけずら
して重ね合わせられ、前記第３のスリットは前記第２の
スリットに対して位相をＰ／２だけずらして重ね合わさ
れていて、回転加速度が作用することにより前記弾性部
材が変形して第１のスリットと、第２および第３のスリ
ットの重なり合う部分の面積が変化する第２の符号板と
、 前記第１乃至第３のスリットに光を照射する光源と、 前記第１のスリットおよび第２のスリットを通過した光
を検出する第１の光検出器と、第１のスリットおよび第
３のスリットを通過した光を検出する第２の光検出器と
、 前記第１の光検出器と第２の光検出器の検出信号の差を
とって加速度検出信号を算出する減算器、を具備したこ
とを特徴とする回転体の加速度計。
、 円板状に形成されていて円周方向にはピッチＰで第１の
スリットが形成され、前記回転体に位置固定された第１
の符号板と、 所定のイナーシャを有し一弾性部材を介して前記回転体
に固定された慣性部材と、 円板状に形成されていて、前記慣性部材に固定され、前
記第１のスリットと重なり合う位置にピッチＰで第２の
スリットと第３のスリットが形成され、前記第２のスリ
ットは前記第１のスリットに対して所定の位相だけずら
して重ね合わせられ、前記第３のスリットは前記第２の
スリットに対して位相をＰ／２だけずらして重ね合わさ
れていて、回転加速度が作用することにより前記弾性部
材が変形して第１のスリットと、第２および第３のスリ
ットの重なり合う部分の面積が変化する第２の符号板と
、 前記第１乃至第３のスリットに光を照射する光源と、 前記第１のスリットおよび第２のスリットを通過した光
を検出する第１の光検出器と、第１のスリットおよび第
３のスリットを通過した光を検出する第２の光検出器と
、 前記第１の光検出器と第２の光検出器の検出信号の差を
とって加速度検出信号を算出する減算器、を具備したこ
とを特徴とする回転体の加速度計。
■前記第１の光検出器および第２の光検出器は、１８０
°の回転位置を隔てて一対ずつ設！されていて、各対に
おける２つの光検出器の検出信号を加算したものを第１
の光検出器および第２の光検出器の検出信号とすること
を特徴とする請求項（１）記載の回転体の加速度計。
°の回転位置を隔てて一対ずつ設！されていて、各対に
おける２つの光検出器の検出信号を加算したものを第１
の光検出器および第２の光検出器の検出信号とすること
を特徴とする請求項（１）記載の回転体の加速度計。
く作用〉
このような本発明では、回転体に位置固定した第１の符
号板と、弾性部材を介して回転体に取付けられていて加
速度が作用すると弾性部材の変形により第１の符号板と
の相対的位置が変わる第２の符号板とを設け、第１の符
号板に形成されたスリットと第２の符号板に形成された
スリットの両方を通過した光をもとに加速度を検出する
。
号板と、弾性部材を介して回転体に取付けられていて加
速度が作用すると弾性部材の変形により第１の符号板と
の相対的位置が変わる第２の符号板とを設け、第１の符
号板に形成されたスリットと第２の符号板に形成された
スリットの両方を通過した光をもとに加速度を検出する
。
〈実施例〉
以下、図面を用いて本発明を説明する。
第１図は本発明の一実棒例のｌｌ！或図である。
第１図で、１は軸りを回転軸として回転する回転体、２
は円板状に形成されていて、円周方向にピッチＰでスリ
ット２１が形成された符号板である。符号板２は、回転
体１に固定されている。この場合、符号板２は剛体部分
で回転体１と連結されていて、回転体１が回転しても符
号板２との相対位置は変わらないようになっている。
は円板状に形成されていて、円周方向にピッチＰでスリ
ット２１が形成された符号板である。符号板２は、回転
体１に固定されている。この場合、符号板２は剛体部分
で回転体１と連結されていて、回転体１が回転しても符
号板２との相対位置は変わらないようになっている。
３は弾性材料で円筒状に形成されていて、回転体１に固
定されたフレクシャ、４は所定の慣性を有しフレクシャ
３を介して回転体１に取付けられた慣性部材である。
定されたフレクシャ、４は所定の慣性を有しフレクシャ
３を介して回転体１に取付けられた慣性部材である。
５は円板状に形成されていて、円周方向に沿つてスリッ
ト２１と重なる位置に、ピッチＰでスリットが形成され
た符号板である。このスリットは、図に示すようなスリ
ット５１と、図示されていないスリット５２からなる。
ト２１と重なる位置に、ピッチＰでスリットが形成され
た符号板である。このスリットは、図に示すようなスリ
ット５１と、図示されていないスリット５２からなる。
スリット５１はスリット２１に対して所定の位相例えば
Ｐ／４だけずらして重ね合わせられていて、スリット５
２はスリット５１に対して位相をＰ／２だけずらして重
ね合わせられている。第２図はこれらのスリットの位相
間係を示した図である。符号板５内でスリット５１と５
２は、第３図に示すように、２段スリットの外側にスリ
ット５１が、内側にスリット５２がそれぞれ形成されて
いる。
Ｐ／４だけずらして重ね合わせられていて、スリット５
２はスリット５１に対して位相をＰ／２だけずらして重
ね合わせられている。第２図はこれらのスリットの位相
間係を示した図である。符号板５内でスリット５１と５
２は、第３図に示すように、２段スリットの外側にスリ
ット５１が、内側にスリット５２がそれぞれ形成されて
いる。
配置されている。符号板５はフレクシャ３を介して回転
体１に固定されている。固定部分の構成を第４図に示す
、第４図に示すように、フレクシャは回転方向にはばね
定数が小さく、その他の方向へは閑性の高い構成になっ
ている。
体１に固定されている。固定部分の構成を第４図に示す
、第４図に示すように、フレクシャは回転方向にはばね
定数が小さく、その他の方向へは閑性の高い構成になっ
ている。
６はスリット２１．５１．５２に光を照射する光源であ
る。
る。
７はスリット２１と５１の通過光を検出するフォトダイ
オード（以下、フォトダイオードをＰＤＡとする）、８
はスリット２１と５２の通過光を検出するＰＤＡである
。９と１０はそれぞれＰＤＡ７と８の検出信号を処理し
てＰＤＡの受光面積に比例したレベルの信号を出力する
信号処理回路である。１１は信号処理回路９と１０の出
力信号の差をとる減算器である。減算器１１でとった差
信号が加速度計の出力となる。
オード（以下、フォトダイオードをＰＤＡとする）、８
はスリット２１と５２の通過光を検出するＰＤＡである
。９と１０はそれぞれＰＤＡ７と８の検出信号を処理し
てＰＤＡの受光面積に比例したレベルの信号を出力する
信号処理回路である。１１は信号処理回路９と１０の出
力信号の差をとる減算器である。減算器１１でとった差
信号が加速度計の出力となる。
このような加速度計の動作を説明する。
回転体１が静止しているときは、スリット２１と５１．
２１と５２の重なり合う部分の長さはそれぞれＰ／４で
ある。
２１と５２の重なり合う部分の長さはそれぞれＰ／４で
ある。
符号板２は剛体により回転体１に固定されている。符号
板５はフレクシャ３を介して回転体１に取付けられてい
る。このため、回転体１に加速度αが作用すると、スリ
ット２１と５１の重なり合う部分の長さＷｌは次のよう
に変化する。
板５はフレクシャ３を介して回転体１に取付けられてい
る。このため、回転体１に加速度αが作用すると、スリ
ット２１と５１の重なり合う部分の長さＷｌは次のよう
に変化する。
ｖｖ ＋ ＝ （Ｐ ／ ４ ）＋Δχ−（Ｐ／４）＋
（Ｊ／Ｒ）・α Δχ：回転による重なり部分の長さの変化量＝（Ｊ／Ｒ
） ・ α Ｊ：慣性部材４のイナーシャ Ｒ：フレクシャ３のばね定数 また、スリット２１と５２の重なり合う部分の長さＷ２
は次式で与えられる。
（Ｊ／Ｒ）・α Δχ：回転による重なり部分の長さの変化量＝（Ｊ／Ｒ
） ・ α Ｊ：慣性部材４のイナーシャ Ｒ：フレクシャ３のばね定数 また、スリット２１と５２の重なり合う部分の長さＷ２
は次式で与えられる。
Ｗ２ ＝ （Ｐ／４ ） −（Ｊ ／Ｒ）・αＰＤＡ７
と８は受光面積に比例した検出信号を出力するため、信
号処理回路９と１０の出力ｖＯとＶｌは次式で与えられ
る。
と８は受光面積に比例した検出信号を出力するため、信
号処理回路９と１０の出力ｖＯとＶｌは次式で与えられ
る。
Ｖｏ ＝ （（Ｐ／４ ） ＋（Ｊ／Ｒ）・α）・ＥＶ
＋ ＝ （（Ｐ／４）−（Ｊ／Ｒ） ・α） ・ＥＥ：
比例定数 すなわち、回転体が一定方向に回転した場合、■。が増
加すると、Ｖｔは同じ量だけ減少する。
＋ ＝ （（Ｐ／４）−（Ｊ／Ｒ） ・α） ・ＥＥ：
比例定数 すなわち、回転体が一定方向に回転した場合、■。が増
加すると、Ｖｔは同じ量だけ減少する。
従って、減算器１１は次式の演算を行って変動成分を求
める。
める。
Ｓ”Ｖｏ ”Ｖ＋
＝２Ｅ （Ｊ／Ｒ）・α
このようにして求めた信号Ｓは加速度αに比例した信号
であるため、この信号が加速度検出信号になる。
であるため、この信号が加速度検出信号になる。
ここで、回転体１が回転しているときに、第５図に示す
ように、符号板５が符号板２に対して回転方向にねじれ
る場合は、上述した演算で加速度が求められる。しかし
、第６図に示すように符号板５が同一方向にずれる（以
下、これを並進すれとする）場合は、第７図に示すよう
に１８ｏ゛の回転位置を隔てて一対のＰＤＡ７１と７２
を設置し、これらのフォトダイオードの検出信号を加算
器７３で加算することにより、並進ずれにより検出信号
に生じる誤差をキャンセルする０例えば、符号板５がｂ
方向に並進する場合は、ＰＤＡ７１の検出信号は大きく
なる方向に誤差が生じ、ＰＤＡ７２の検出信号は小さく
なる方向に誤差が生じる。このため、ＰＤＡ７１と７２
の検出信号を加算すると、並進ずれによる検出信号の誤
差はキャンセルされる。ＰＤＡ８についても同様とする
。
ように、符号板５が符号板２に対して回転方向にねじれ
る場合は、上述した演算で加速度が求められる。しかし
、第６図に示すように符号板５が同一方向にずれる（以
下、これを並進すれとする）場合は、第７図に示すよう
に１８ｏ゛の回転位置を隔てて一対のＰＤＡ７１と７２
を設置し、これらのフォトダイオードの検出信号を加算
器７３で加算することにより、並進ずれにより検出信号
に生じる誤差をキャンセルする０例えば、符号板５がｂ
方向に並進する場合は、ＰＤＡ７１の検出信号は大きく
なる方向に誤差が生じ、ＰＤＡ７２の検出信号は小さく
なる方向に誤差が生じる。このため、ＰＤＡ７１と７２
の検出信号を加算すると、並進ずれによる検出信号の誤
差はキャンセルされる。ＰＤＡ８についても同様とする
。
く効果〉
本発明によれば、加速度が働くと相対的にスリット位！
がずれる２枚の符号板のスリット通過光をもとに加速度
を検出しているなめ、光を利用して非接触式に加速度を
検出する加速度計を実現できる。
がずれる２枚の符号板のスリット通過光をもとに加速度
を検出しているなめ、光を利用して非接触式に加速度を
検出する加速度計を実現できる。
第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図〜第４図は
第１図の加速度計の要部構成図、第５図および第６図は
２枚の符号板の相対的位置の変化を示した図、第７図は
本考案の他の実線例の構成図である。 １・・・回転体、２．５・・・符号板、２１，５１゜５
２・・・スリット、３・・・フレクシャ、４・・・慣性
部材、６・・・光源、７．８・・・ＰＤＡ、９，１０・
・・信号処理回路、１１・・・減算器。
第１図の加速度計の要部構成図、第５図および第６図は
２枚の符号板の相対的位置の変化を示した図、第７図は
本考案の他の実線例の構成図である。 １・・・回転体、２．５・・・符号板、２１，５１゜５
２・・・スリット、３・・・フレクシャ、４・・・慣性
部材、６・・・光源、７．８・・・ＰＤＡ、９，１０・
・・信号処理回路、１１・・・減算器。
Claims (2)
- （１）回転体の回転加速度を計測する加速度計において
、 円板状に形成されていて円周方向にはピッチＰで第１の
スリットが形成され、前記回転体に位置固定された第１
の符号板と、 所定のイナーシャを有し、弾性部材を介して前記回転体
に固定された慣性部材と、 円板状に形成されていて、前記慣性部材に固定され、前
記第１のスリットと重なり合う位置にピッチＰで第２の
スリットと第３のスリットが形成され、前記第２のスリ
ットは前記第１のスリットに対して所定の位相だけずら
して重ね合わせられ、前記第３のスリットは前記第２の
スリットに対して位相をＰ／２だけずらして重ね合わさ
れていて、回転加速度が作用することにより前記弾性部
材が変形して第１のスリットと、第２および第３のスリ
ットの重なり合う部分の面積が変化する第２の符号板と
、 前記第１乃至第３のスリットに光を照射する光源と、 前記第１のスリットおよび第２のスリットを通過した光
を検出する第１の光検出器と、 第１のスリットおよび第３のスリットを通過した光を検
出する第２の光検出器と、 前記第１の光検出器と第２の光検出器の検出信号の差を
とつて加速度検出信号を算出する減算器、を具備したこ
とを特徴とする回転体の加速度計。 - （２）前記第１の光検出器および第２の光検出器は、１
８０°の回転位置を隔てて一対ずつ設置されていて、各
対における２つの光検出器の検出信号を加算したものを
第１の光検出器および第２の光検出器の検出信号とする
ことを特徴とする請求項（１）記載の回転体の加速度計
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5298890A JPH03255367A (ja) | 1990-03-05 | 1990-03-05 | 回転体の加速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5298890A JPH03255367A (ja) | 1990-03-05 | 1990-03-05 | 回転体の加速度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03255367A true JPH03255367A (ja) | 1991-11-14 |
Family
ID=12930302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5298890A Pending JPH03255367A (ja) | 1990-03-05 | 1990-03-05 | 回転体の加速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03255367A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993020451A1 (fr) * | 1992-03-29 | 1993-10-14 | Harmonic Drive Systems Inc. | Detecteur d'acceleration angulaire |
-
1990
- 1990-03-05 JP JP5298890A patent/JPH03255367A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993020451A1 (fr) * | 1992-03-29 | 1993-10-14 | Harmonic Drive Systems Inc. | Detecteur d'acceleration angulaire |
| US5537874A (en) * | 1992-03-29 | 1996-07-23 | Harmonic Drive Systems, Inc. | Angular acceleration detector |
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