JPH06288744A - 回転角検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転物体に対して所定方向の推力を与えて回
転軸の回りを回転する該回転物体の微小回転角をＰＳＤ
を用いて光学的に検出する際、回転軸の影響を排除して
高精度の検出を可能とする回転角検出器を提供する。 【構成】 回転軸４を中心として回転可能な回転部材３
は、回転部材３に設けられたコイル等からなる閉磁気回
路より構成される駆動手段により矢印Ａ方向に推力を受
けて回転する。回転部材３には該推力方向に沿って長い
長孔の透過窓３ａが形成され、また矢印Ｂ方向に沿って
ＰＳＤが配置され、投光手段からの光束が透過窓３ａを
通してＰＳＤに受光される。その際、推力がＡ方向に作
用して軸４とのガタが生じても、透過窓３ａは該ガタ方
向に長孔であるため、ＰＳＤの受光位置には影響がな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転角検出器に関し、
特に回転軸まわりの微小揺動運動の回転変位を発光素子
と受光素子とを用いて非接触に検出する回転角検出器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、揺動運動する物体の微小回転角を
非接触で検知する回転角検出器として、発光素子と受光
素子とを有する光電変換型の回転角検出器が知られてい
る。発光素子は例えばＩＲＥＤ（赤外発光ダイオード）
などがあり、受光素子は例えば受光スポットの位置に応
じた電流出力を生ずるＰＳＤ（ポジション・センシング
・デバイス）などがある。発光素子と受光素子は互いに
相対する様に固定部材で固定される。その中間位置には
回転部材と固定され、長穴状の透過窓を有する遮光部材
が配置される。この透過窓によって、上記発光素子から
放射された光束の一部のみが、上記受光素子に達し、こ
こで光電変換により到達した光束の位置に応じた光電流
が発生する。この光束の位置とはすなわち遮光部材の位
置に他ならず、これは回転部材の回転角に応じた値であ
るから、上記光電流は回転部材の回転角を示す量とな
る。

【０００３】また、遮光部材が無く、発光素子または受
光素子のどちらか一方が回転部材に固定され、お互いの
相対変位に応じた光電流を得ることで回転角を示す構造
もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来例
では、回転軸に軸ガタがある場合、正確な回転角を検出
できないという問題があった。すなわち、回転部材が回
転せずに単に軸ガタ分だけ平行移動を生じている場合で
あっても、上記従来例では遮光部材と発光素子及び受光
素子の位置関係（または発光素子と受光素子との位置関
係）に変化が生じ、それに応じた光電流が得られるの
で、あたかもある回転角だけ回転したかのような誤信号
を発生してしまう。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の回転軸
の軸ガタ分の平行移動の方向は、常に回転部材を回転さ
せる為の推力を発生させる駆動手段の推力方向と一致す
ることに着目したものであり、上記の問題点を解決する
ために、回転角検出器の検出方向を、駆動手段が発生す
る推力の作用線の方向と略直角な方向に配置したもので
具体的には特許請求の範囲に記載した通りである。

【０００６】

【実施例】以下に、図面を参照しながら本発明の実施例
を説明する。

【０００７】図１、図２、図３は本発明の実施例を示す
図である。

【０００８】図１において、１はＰＳＤ（ポジション・
センシング・デバイス）などの受光素子である。３は回
転部材であり、一方向に突出した腕を持ちその先端に長
穴状の透過窓３ａが設けられている。４は回転軸であ
り、回転部材３と所定のかん合寸法でかん合しており、
これにより回転部材３は回転軸４を中心に微小角度だけ
揺動運動を行う。５はホルダーであり、上部に受光素子
１、下部に発光素子２をそれぞれ受光面と発光面が相対
する様に固定され、回転部材３の透過窓３ａがちょうど
その中間にくる様に配置される。６は回転部材に固定さ
れた駆動コイルである。７は２極着磁された磁石、８は
バックヨーク、９（図示せず）は上面ヨークであり、こ
れらで閉じた磁気回路が構成される。

【０００９】図２において、１０ａ・１０ｂは受光素子
１から出力されるふたつの光電流を電圧信号へ変換する
電流電圧変換回路である。１１は電流電圧変換回路１０
ａ・１０ｂの出力信号の差を求める減算回路であり、１
２は電流電圧変換回路１０ａ・１０ｂの出力信号の和を
求める加算回路である。１３は減算回路１１と加算回路
１２の出力の比を求める除算回路であり、この出力が受
光素子１に照射された光束の位置の変化に比例した値と
なる。

【００１０】次に、上記構成における動作を順をおって
説明する。

【００１１】駆動コイル６に電流が通電されると磁石７
及びヨーク８・９で構成される磁気回路のギャップ磁束
によって図中Ａで示される方向に推力が発生する。この
推力によって回転部材３はＡ方向に平行に移動しようと
するが回転軸４により固定されているため回転軸４を中
心とした回転運動を行うことになる。すると透過窓３ａ
は図中Ｂで示される方向に移動するため、発光素子２か
ら発せられた光束が透過窓３ａを通って受光素子１に照
射する光束の位置も変化する。受光素子１は、光束の位
置に応じた比の大きさの一対の光電流信号をふたつの端
子からそれぞれ出力する。この一対の光電流信号は電流
電圧変換回路１０ａ・１０ｂによってそれぞれ電圧信号
に変換され、さらに減算回路１１によって両者の差が、
加算回路１２によって両者の和が求められる。除算回路
１３は加算回路１２の出力を分母に、減算回路１１の出
力を分子とする比を出力するので、この出力が前述の回
転部材３の回転変位に比例した値となっている。

【００１２】ところが、通常回転軸４と回転部材のかん
合部は回転を妨げない程度のかん合ガタをもたなければ
ならない。すると、このガタにより、駆動コイル６によ
り得られたＡ方向の推力は１００％が回転運動にはもち
いられず、必ずＡ方向にかん合ガタ分の平行移動を生じ
てしまう。これは回転部材３に微小な揺動運動をさせよ
うとする場合には駆動方向が反転するたびに生じるので
より顕著に現れてしまう。そのために、本実施例では駆
動コイルの発生推力の方向Ａに対して、回転部材３の透
過窓３ａの移動方向Ｂすなわち受光素子１の検出方向を
互いに直交する方向に配置している。こうすることによ
って、かん合ガタ分のＡ方向の平行移動が生じても、透
過窓３ａはＡ方向に長穴となっているので、透過して受
光素子１に達する光束の位置はまったく変化せず、誤信
号を発生することはない。

【００１３】図３は本実施例の原理を示す図である。図
３の（ａ）の様に軸部にかん合ガタがあるとする。この
とき、左回りの方向にトルクを得たい場合、図３の
（ｂ）の様にＡ方向に推力を発生させるが、この時軸部
はかん合ガタ分だけＡ方向に移動する。しかし透過窓３
ａはＡに平行な長穴となっているので、本構成の検出器
の検出方向のＢには影響を与えず、誤信号は発生しな
い。

【００１４】

【発明の効果】本発明によれば、回転部材の回転軸の軸
ガタに起因する平行移動が生じる場合であっても、誤信
号を生じることのない、精度の良い回転角検出器が得ら
れる。また、本発明によれば、検出精度を落すことな
く、回転軸の軸ガタの拡大を許容できるので、部品の寸
法公差を大きくとれ、製造コストが低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図。

【図２】図１の実施例における回路構成を示す図。

【図３】図１に示す実施例の原理を説明する図。

【符号の説明】

１…受光素子 ２…発光素子 ３…回転部材 ４…回転軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の方向に作用する推力を駆動手段よ
   り得、回転軸を中心として回転する回転部材と一体に回
   転し、該回転軸方向に対して形成された孔部を有するセ
   ンサ部と、該センサ部の孔部を通して発光手段からの光
   束を受光し、受光位置に応じた光電変換信号を出力する
   光電変換手段とを有し、該光電変換手段からの出力に応
   じて回転角を検出する回転角検出器において、 該光電変換手段の光束検出方向を、該駆動手段が発生す
   る推力の作用線と略直角な方向に配置すると共に、該セ
   ンサ部の孔部を該推力の作用線方向に沿った長孔とした
   ことを特徴とする回転角検出器。