JPH0371643B2 - - Google Patents

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JPH0371643B2
JPH0371643B2 JP56047593A JP4759381A JPH0371643B2 JP H0371643 B2 JPH0371643 B2 JP H0371643B2 JP 56047593 A JP56047593 A JP 56047593A JP 4759381 A JP4759381 A JP 4759381A JP H0371643 B2 JPH0371643 B2 JP H0371643B2
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JP
Japan
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output voltage
potentiometer
rotation angle
potentiometers
range
Prior art date
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JP56047593A
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English (en)
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JPS57161654A (en
Inventor
Eiji Nakano
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP56047593A priority Critical patent/JPS57161654A/ja
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Publication of JPH0371643B2 publication Critical patent/JPH0371643B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00Testing of machine parts
    • G01M13/02Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/021Gearings
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/02Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using mechanical means
    • G01D5/04Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using mechanical means using levers; using cams; using gearing

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Adjustable Resistors (AREA)
  • Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、移動体が直線的に移動する際の移動
量等を、簡単に、しかも高精度で測定する方法に
関するものである。 例えば、マイクロコンピユータ等の制御演算装
置を搭載して指示された目標地点までレールに沿
つて直線的に走行するレール走行形ロボツトにお
いては、高い精度で移動量の測定を行う必要があ
る。このような測定にはロータリエンコーダやリ
ニヤエンコーダなどを使用することができるが、
前者の場合には、精度を上げるために歯車列を使
用して高速回転させるとそれに伴うノイズや慣性
力が増大するという問題があり、後者の場合に
は、接着に伴う信頼性やデイジタルによるノイズ
の発生等に問題を有しており、しかも、いずれの
場合も高価、大型、かつ大重量となる。 一方、測定装置は、移動体の移動等に伴つて長
時間にわたり動作し続けることになるため、耐久
性の点から無接触型のものを用いるのが望まし
く、このような観点から無接触型のポテンシヨメ
ータを用いることができれば、安価、軽量、高信
頼性、高精度という点においても有利である。 しかしながら、一般に無接触型のポテンシヨメ
ータの使用可能範囲は、第1図に示す回転角度θ
に対する出力電圧Vの特性曲線V0中の実線部分
のように、有効直線部分が全周の約半分を少し越
える程度であり、そのままでは使用できない。 この問題を解決する方法として、たとえば特開
昭53−149357号公報に記載されているような回転
角度検出方法を利用することが考えられる。同検
出方法は、回転角を相関関係を持つた信号に変換
する複数の変換素子を、位相差をもたせて被検出
部に取付け、これらの出力信号の直線性の良好な
部分を選択的に組み合わせて、回転角検出信号と
するものである。 しかしながら、この方法を実施するための装置
は、変換素子の出力電圧が基準電圧に対して正極
性が負極性かを判別する極性判別回路、出力信号
波形の中の直線性の良い部分の各範囲の設定角度
に対応した比較電圧を持つコンパレータ、各コン
パレータの出力と極性判別回路の出力が同時に入
力された時、設定角度検出の出力をするANDゲ
ート等を備え、その装置が非常に複雑で高価なも
のになるのを避けられない。 本発明は、このような問題を解決し、有効直線
部分が全周の約半分を越える少なくとも2組の無
接触型ポテンシヨメータを、それらの位相をずら
して設置し、各ポテンシヨメータの使用可能範囲
で1回転の全周をカバーさせ、それらのポテンシ
ヨメータの出力の選択により回転量の測定を行う
に際し、それらのポテンシヨメータの出力電圧値
が一定の範囲内にあること及びそれらのポテンシ
ヨメータの出力電圧値の大小関係のみから回転角
領域を判別して、その領域において取得するポテ
ンシヨメータ出力電圧値を決定し、この領域及び
出力電圧値から回転量を計算し、而して簡単で安
価な装置による回転量の検出を可能にしたもので
ある。 即ち、本発明の方法は、有効直線部分が全周の
約半分以上存在する出力特性を持つ無接触回転型
のポテンシヨメータ少なくとも2個を回転軸に連
結し、上記ポテンシヨメータの1の出力電圧値が
一定の範囲内にあること及びその範囲内において
他のポテンシヨメータの出力電圧値の大小関係か
ら判別される回転角領域においてその回転角領域
及び上記1のポテンシヨメータの出力電圧に基づ
き、また上記1のポテンシヨメータの出力電圧値
が一定の範囲内にない場合にそのポテンシヨメー
タの取り得る電圧値とその電圧値の略中間値との
大小関係から判別される回転角領域においてその
回転角領域及び上記他のポテンシヨメータの出力
電圧に基づいて全周の回転量の測定を行うことを
特徴とするものである。 図面を参照して本発明の方法をさらに具体的に
説明するに、第2図及び第3図に例示するよう
に、本発明に基づいて回転量の測定が行われる移
動体1の回転軸2は、その移動体のボデイに回転
自在に支持され、この回転軸2の一端にピニオン
3を取付けると共に他端に平歯車4を固定し、こ
れと噛合する2個の平歯車5a,5bの支持軸6
a,6bにその平歯車5a,5bの回転を検出す
る無接触型のポテンシヨメータ7a,7bを取付
け、移動体1の走路に沿つて直線的に設けたラツ
ク8に上記ピニオン3を噛合させ、各ポテンシヨ
メータ7a,7bを制御演算装置9に接続させ
る。上記ピニオンに代えて走路に接触転動する摩
擦車を用いることもできる。 このように、回転軸2にはその回転を検出する
少なくとも2個のポテンシヨメータ7a,7bを
連結するが、これらのポテンシヨメータにおいて
は、その位相を相互にずらすことによつて出力電
圧Vが回転角度θと比例関係を保つ回転角領域で
1回転の全周をカバーさせる。第4図は、2個の
ポテンシヨメータ7a,7bの位相を90°ずらし
て設置した場合の回転角度θと出力電圧Vの関係
を示すものである。ここでVA,VBはポテンシヨ
メータ7a,7bの出力電圧の特性曲線を示し、
またθ1,θ2,θ3,θ4は領域〜の回転角境界の
角度で、θ1=約45°、θ2=θ1+90°、θ3=θ1+180
°、
θ4=θ1+270°である。 而して、移動体の移動量、即ち回転軸2の回転
量の測定に際し、領域においては、ポテンシヨ
メータ7bの特性曲線VBのうち、VB4からVB1
での太線で示した範囲を使用し、領域において
は特性曲線VAのうち、VA1からVA2までの太線の
範囲を使用し、領域、においても同様に太線
で示したVB2〜VB3、VA3〜VA4の範囲を使用する。
これらの範囲は、いずれもポテンシヨメータの特
性曲線中の使用可能範囲内にある。 いま、回転軸2の任意の回転角θ0に対して、ポ
テンシヨメータ7a,7bの出力電圧値VA0
VB0が読取られたとすると、以下に説明するよう
に、この二つの値から回転角θ0が領域〜のう
ちどの領域にあるかを判別することができ、従つ
てその領域の特性曲線VAまたはVBから回転角θ0
の値を計算することができる。 即ち、例えば領域においては特性曲線VA
VA1からVA2の範囲を使用して移動量を測定する
が、この領域においては、特性曲線VBが比較
的高い値をとつている。また、特性曲線VAを用
いる領域においては、特性曲線VBは比較的低
い値をとつている。 従つて、ポテンシヨメータ7aの出力電圧値
VA0が第4図の特性曲線VAの太線の範囲内にあ
り、かつポテンシヨメータ7bの出力電圧値VB0
の値がある一定値よりも高い場合には、回転角領
域の範囲内にあり、ポテンシヨメータ7aの出
力電圧値VA0に基づいて計算により回転角θ0を求
めることができる。また、ポテンシヨメータ7b
の出力電圧値VB0がある一定値よりも低い場合に
は、回転角領域の範囲内にあり、同様に出力電
圧値VA0から計算により回転角θ0を求めることが
できる。 一方、ポテンシヨメータ7aの出力電圧値VA0
が第4図の特性曲線VAの太線の範囲内にないと
きは、その出力電圧値VA0がある一定値よりも大
きければ領域、小さければ領域の範囲内にあ
ると判別でき、出力電圧値VB0から計算によつて
回転角θ0が求められる。 第5図は、以上の方法をフローチヤートによつ
て示したものである。ただし、特性曲線VAの回
転角領域、における最大値をVAmax、最小
値をVAmin、特性曲線VA,VBにおける使用領域
中の間値をCA,CBとしている。即ち、 VAmax=max(VA1,VA4) VAmin=min(VA2,VA3) CA=12(VA1+VA2)、CB=1/2(VB2+VB3) としている。 以上によつて得られた出力電圧V(VA0または
VB0)を用いて回転角θ0は次式で計算される。 θ0=aV+b(aV+b360°のとき) θ0=aV+b−360(aV+b>360°のとき) ここで、パラメータa,bは領域〜に応じ
て次表のような値をとる。
【表】 なお、上述した回転角領域の判別及び回転角θ0
の計算は、移動体1上または移動体の外部に設置
してポテンシヨメータに接続した制御演算装置9
において行われる。しかも、カウンタ等を用いて
回転軸の回転数を記憶させておけば、1mm以下か
ら数Km以上までの広範囲な移動量の測定が可能と
なる。 また、第2図及び第3図では、2個のポテンシ
ヨメータ7a,7bを使用するようにしている
が、2組の磁気抵抗素子と永久磁石製の回転子と
を出力電圧の位相が90°ずれるように同一器体内
に組込んだものを使用すれば、実質的に2個の独
立するポテンシヨメータを使用した場合と同等の
効果を得ることができ、この場合、上記平歯車4
及び5a,5bを省略してポテンシヨメータを回
転軸2に直結することが可能となる。 さらに、上述した方法は、長時間にわたり繰返
し作動する産業用ロボツトや自動製図器、三次元
測定器、NC工作機械、一般産業機械などにおけ
る可動部分の移動量測定にも適用することができ
る。 以上に詳述したところから明らかなように、本
発明によれば、移動体の直線的な移動量等を高精
度に測定することができ、しかも特別な電子回路
を必要とすることなく、複数のポテンシヨメータ
の信号だけを有効に利用したソフトウエア処理に
より、極めて簡単に回転量を測定することがで
き、それに伴つて装置を安価、軽量に構成するこ
とができると共に、高信頼性、高精度な測定を簡
単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は無接触型ポテンシヨメータの使用可能
範囲についての説明図、第2図及び第3図は本発
明に基づいて移動体の移動量を測定する装置の平
面図及び正面図、第4図は本発明に基づいて使用
する2個のポテンシヨメータの出力特性線図、第
5図は2個のポテンシヨメータの出力電圧の処理
方法を示すフローチヤートである。 2……回転軸、7a,7b……ポテンシヨメー
タ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 直効直線部分が全周の約半分以上存在する出
    力特性を持つ無接触回転型のポテンシヨメータ少
    なくとも2個を回転軸に連結し、上記ポテンシヨ
    メータの1の出力電圧値が一定の範囲内にあるこ
    と及びその範囲内において他のポテンシヨメータ
    の出力電圧値の大小関係から判別される回転角領
    域においてその回転角領域及び上記1のポテンシ
    ヨメータの出力電圧に基づき、また上記1のポテ
    ンシヨメータの出力電圧値が一定の範囲内にない
    場合にそのポテンシヨメータの取り得る電圧値と
    その電圧値の略中間値との大小関係から判別され
    る回転角領域においてその回転角領域及び上記他
    のポテンシヨメータの出力電圧に基づいて全周の
    回転量の測定を行うことを特徴とする回転量測定
    方法。
JP56047593A 1981-03-31 1981-03-31 Measuring method for amount of rotation Granted JPS57161654A (en)

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JP56047593A JPS57161654A (en) 1981-03-31 1981-03-31 Measuring method for amount of rotation

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JPS57161654A JPS57161654A (en) 1982-10-05
JPH0371643B2 true JPH0371643B2 (ja) 1991-11-14

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JP56047593A Granted JPS57161654A (en) 1981-03-31 1981-03-31 Measuring method for amount of rotation

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Families Citing this family (5)

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JPH0330400Y2 (ja) * 1985-07-26 1991-06-27
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JPS57161654A (en) 1982-10-05

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