JPH06347241A - 回転角度検出装置 - Google Patents
回転角度検出装置Info
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- JPH06347241A JPH06347241A JP14058993A JP14058993A JPH06347241A JP H06347241 A JPH06347241 A JP H06347241A JP 14058993 A JP14058993 A JP 14058993A JP 14058993 A JP14058993 A JP 14058993A JP H06347241 A JPH06347241 A JP H06347241A
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- light
- light source
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 回転体の回転角度を非接触で検出することが
できる回転角度検出装置を提供する。 【構成】 ベアリング１の内輪１ｂの一方端面に支持部
材３を介して位置検出素子５を設ける。位置検出素子５
の中心から径方向に離れた位置に対向させて光源４を配
置し、光源４を支持部材２を介してベアリング１の外輪
１ａの一方端面に設ける。演算処理部６は、位置検出素
子６の出力電流Ｉx1，Ｉx2，Ｉy1，Ｉy2から光スポット
Ｓの座標（ｘ，ｙ）を求め、さらには回転角度θを演算
する。
できる回転角度検出装置を提供する。 【構成】 ベアリング１の内輪１ｂの一方端面に支持部
材３を介して位置検出素子５を設ける。位置検出素子５
の中心から径方向に離れた位置に対向させて光源４を配
置し、光源４を支持部材２を介してベアリング１の外輪
１ａの一方端面に設ける。演算処理部６は、位置検出素
子６の出力電流Ｉx1，Ｉx2，Ｉy1，Ｉy2から光スポット
Ｓの座標（ｘ，ｙ）を求め、さらには回転角度θを演算
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は回転角度検出装置に関
し、特に、回転体の回転角度を検出する回転角度検出装
置に関する。
し、特に、回転体の回転角度を検出する回転角度検出装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７（ａ）は従来の回転角度検出装置３
６の使用状態を例示する図であって多関節ロボットの関
節部３３を示す一部破断した正面図、図７（ｂ）は図７
（ａ）の一部破断した側面図である。多関節ロボットの
関節部３３にあっては、一方のアーム３１の端部に設け
られた回転軸３１ａが他方のアーム３２の端部に設けら
れた支持孔３２ａ内にベアリング３４を介して回転自在
に設けられている。また、関節部３３にはアーム３１，
３２間の角度を検出するための回転角度検出装置３６が
設けられており、回転角度検出装置３６の回転軸３６ａ
はカップリング３５を介して回転軸３１ａに接続され、
回転角度検出装置３６本体は支持部材３７を介してアー
ム３２に固定されている。
６の使用状態を例示する図であって多関節ロボットの関
節部３３を示す一部破断した正面図、図７（ｂ）は図７
（ａ）の一部破断した側面図である。多関節ロボットの
関節部３３にあっては、一方のアーム３１の端部に設け
られた回転軸３１ａが他方のアーム３２の端部に設けら
れた支持孔３２ａ内にベアリング３４を介して回転自在
に設けられている。また、関節部３３にはアーム３１，
３２間の角度を検出するための回転角度検出装置３６が
設けられており、回転角度検出装置３６の回転軸３６ａ
はカップリング３５を介して回転軸３１ａに接続され、
回転角度検出装置３６本体は支持部材３７を介してアー
ム３２に固定されている。
【０００３】回転角度検出装置３６内には回転軸３６ａ
の回転角度θに応じて電気抵抗値が変化する可変抵抗器
（図示せず）が設けられており、その電気抵抗値に基づ
いてアーム３１，３２間の角度θが検出され、さらには
アーム３１，３２の動作が制御される。
の回転角度θに応じて電気抵抗値が変化する可変抵抗器
（図示せず）が設けられており、その電気抵抗値に基づ
いてアーム３１，３２間の角度θが検出され、さらには
アーム３１，３２の動作が制御される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな多関節ロボットにおいては、回転角度検出装置３６
の故障が多いことおよびその寿命が短いことが問題にな
っていた。この原因は、多関節ロボットの激しい動作に
より、回転角度検出装置３６に用いられる可変抵抗器の
接触子や抵抗体がすぐに摩耗してしまうことにある。
うな多関節ロボットにおいては、回転角度検出装置３６
の故障が多いことおよびその寿命が短いことが問題にな
っていた。この原因は、多関節ロボットの激しい動作に
より、回転角度検出装置３６に用いられる可変抵抗器の
接触子や抵抗体がすぐに摩耗してしまうことにある。
【０００５】それゆえに、この発明の主たる目的は、回
転体の回転角度を非接触で検出することができる回転角
度検出装置を提供することである。
転体の回転角度を非接触で検出することができる回転角
度検出装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は回転体の回転
角度を検出する回転角度検出装置において、前記回転体
の回転軸から径方向に離れた位置に光を照射するための
光源と、前記回転体の回転軸から径方向に離れた位置の
光を検出するための光電変換素子と、前記光電変換素子
の出力に基づいて前記相対回転角度を演算する演算処理
手段とを備えて構成される。
角度を検出する回転角度検出装置において、前記回転体
の回転軸から径方向に離れた位置に光を照射するための
光源と、前記回転体の回転軸から径方向に離れた位置の
光を検出するための光電変換素子と、前記光電変換素子
の出力に基づいて前記相対回転角度を演算する演算処理
手段とを備えて構成される。
【０００７】また、前記光源は前記回転体の回転軸に沿
って光を出射し、さらに前記光源から出射された光を前
記回転体の回転軸から径方向に離れた位置に反射させる
ための反射ミラーを備えてもよい。
って光を出射し、さらに前記光源から出射された光を前
記回転体の回転軸から径方向に離れた位置に反射させる
ための反射ミラーを備えてもよい。
【０００８】また、前記光源は前記回転体の回転軸に向
けて光を出射し、さらに前記光源から出射された光を前
記回転体の回転軸に沿って反射させるための第１の反射
ミラーと、前記第１の反射ミラーによって反射された光
ビームを前記回転体の回転軸から径方向に離れた位置に
反射させるための第２の反射ミラーとを備えてもよい。
けて光を出射し、さらに前記光源から出射された光を前
記回転体の回転軸に沿って反射させるための第１の反射
ミラーと、前記第１の反射ミラーによって反射された光
ビームを前記回転体の回転軸から径方向に離れた位置に
反射させるための第２の反射ミラーとを備えてもよい。
【０００９】
【作用】この発明に係る回転角度検出装置にあっては、
回転体の回転軸から径方向に離れた位置に光を照射する
ための光源と、その光源から照射された光を検出するた
めの光電変換素子とを備えている。したがって、たとえ
ば回転体に光電変換素子を設け、その光電変換素子の回
転軸から離れた位置に光ビームを照射しておき、回転体
の回転に伴う光の照射点の移動量を検出すれば、その移
動量から回転角度を求めることができる。また、非接触
で回転角度を検出することができ、従来のように接触部
が摩耗することがない。したがって、摩耗によって故障
したり、寿命が短くなることがない。
回転体の回転軸から径方向に離れた位置に光を照射する
ための光源と、その光源から照射された光を検出するた
めの光電変換素子とを備えている。したがって、たとえ
ば回転体に光電変換素子を設け、その光電変換素子の回
転軸から離れた位置に光ビームを照射しておき、回転体
の回転に伴う光の照射点の移動量を検出すれば、その移
動量から回転角度を求めることができる。また、非接触
で回転角度を検出することができ、従来のように接触部
が摩耗することがない。したがって、摩耗によって故障
したり、寿命が短くなることがない。
【００１０】また、光源から回転体の回転軸に沿って光
を出射させ、光源から出射された光を反射ミラーによっ
て回転体の回転軸から径方向に離れた位置に反射させる
ようにすれば、光源と光電変換素子を一緒に設けること
ができる。したがって、光源の配線と光電変換素子の配
線を一緒に引き出すことができ、使い勝手が良い。
を出射させ、光源から出射された光を反射ミラーによっ
て回転体の回転軸から径方向に離れた位置に反射させる
ようにすれば、光源と光電変換素子を一緒に設けること
ができる。したがって、光源の配線と光電変換素子の配
線を一緒に引き出すことができ、使い勝手が良い。
【００１１】
【実施例】図１（ａ）はこの発明の一実施例による回転
角度検出装置２１およびその使用状態を示した断面図、
図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図１（ｃ）
は図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面および装置構成を示すブロ
ック図である。この回転角度検出装置２１は、光ビーム
を出射する光源４と、光源４から照射された光ビームを
検出する位置検出素子（ＰＳＤ；Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓ
ｅｎｓｉｔｉｖｅＤｉｏｔｅ）５と、位置検出素子５の
出力電流Ｉx1，Ｉx2，Ｉy1，Ｉy2から相対回転角度θを
演算する演算処理部６とを含み、演算処理部６はさらに
２次元座標演算部６ａと回転角度演算部６ｂとを含む。
角度検出装置２１およびその使用状態を示した断面図、
図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図１（ｃ）
は図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面および装置構成を示すブロ
ック図である。この回転角度検出装置２１は、光ビーム
を出射する光源４と、光源４から照射された光ビームを
検出する位置検出素子（ＰＳＤ；Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓ
ｅｎｓｉｔｉｖｅＤｉｏｔｅ）５と、位置検出素子５の
出力電流Ｉx1，Ｉx2，Ｉy1，Ｉy2から相対回転角度θを
演算する演算処理部６とを含み、演算処理部６はさらに
２次元座標演算部６ａと回転角度演算部６ｂとを含む。
【００１２】光源４および位置検出素子５は支持部材
２，３を介して回転体（この場合はベアリング１）に設
けられる。詳しく説明すると、支持部材２は円板部２ａ
および円筒部２ｂを含み、円盤部２ａは円筒部２ｂを介
して外輪１ａの一方端面に設けられる。この円板部２ａ
の中心から径方向に離れた所定の位置に光源４が設けら
れる。光源４はたとえば円板部２ａに設けられた孔２ｃ
にベアリング１側に向けて嵌め込まれる。なお、光源４
としては白熱ランプや発光ダイオードや半導体レーザな
どが用いられる。
２，３を介して回転体（この場合はベアリング１）に設
けられる。詳しく説明すると、支持部材２は円板部２ａ
および円筒部２ｂを含み、円盤部２ａは円筒部２ｂを介
して外輪１ａの一方端面に設けられる。この円板部２ａ
の中心から径方向に離れた所定の位置に光源４が設けら
れる。光源４はたとえば円板部２ａに設けられた孔２ｃ
にベアリング１側に向けて嵌め込まれる。なお、光源４
としては白熱ランプや発光ダイオードや半導体レーザな
どが用いられる。
【００１３】また、支持部材３は円板であって、内輪１
ｂの一方端面に設けられる。位置検出素子５はこの支持
部材３上に光源４と対向して設けられる。この位置検出
素子５は、たとえば円形の受光面５ｅを持つ一種の光電
池であり、受光面５ｅの外周部には４つの電極５ａ，５
ｂ，５ｃ，５ｄが等間隔で設けられている。各電極５
ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに所定の電圧を印加しておき受光
面５ｅに光ビームを照射すると、その光スポットＳの座
標（ｘ，ｙ）（ただし、受光面５ｅとベアリング１の回
転軸１ｃの交点を原点Ｏとし、この原点Ｏを通り電極５
ａ，５ｂ；５ｃ，５ｄ同士を結ぶ線をｘ軸，ｙ軸とす
る。）に応じた大きさの電流Ｉx1，Ｉx2，Ｉ y1，Ｉy2が
各電極５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄから出力される。これら
の出力電流Ｉ x1，Ｉx2，Ｉy1，Ｉy2は演算処理部６に与
えられる。
ｂの一方端面に設けられる。位置検出素子５はこの支持
部材３上に光源４と対向して設けられる。この位置検出
素子５は、たとえば円形の受光面５ｅを持つ一種の光電
池であり、受光面５ｅの外周部には４つの電極５ａ，５
ｂ，５ｃ，５ｄが等間隔で設けられている。各電極５
ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに所定の電圧を印加しておき受光
面５ｅに光ビームを照射すると、その光スポットＳの座
標（ｘ，ｙ）（ただし、受光面５ｅとベアリング１の回
転軸１ｃの交点を原点Ｏとし、この原点Ｏを通り電極５
ａ，５ｂ；５ｃ，５ｄ同士を結ぶ線をｘ軸，ｙ軸とす
る。）に応じた大きさの電流Ｉx1，Ｉx2，Ｉ y1，Ｉy2が
各電極５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄから出力される。これら
の出力電流Ｉ x1，Ｉx2，Ｉy1，Ｉy2は演算処理部６に与
えられる。
【００１４】演算処理部６の２次元座標演算部６ａは、
出力電流Ｉx1，Ｉx2，Ｉy1，Ｉy2から次式（１）（２）
に基づいて光スポットＳの座標（ｘ，ｙ）を演算する。
出力電流Ｉx1，Ｉx2，Ｉy1，Ｉy2から次式（１）（２）
に基づいて光スポットＳの座標（ｘ，ｙ）を演算する。
【００１５】 ｘ＝Ｋx （Ｉx2−Ｉx1）／（Ｉx1＋Ｉx2） …（１） ｙ＝Ｋy （Ｉy2−Ｉy1）／（Ｉy1＋Ｉy2） …（２） ただし、Ｋx ，Ｋy は定数である。
【００１６】さらに、回転角度演算部６ｂは、このよう
にして得られた光スポットＳの座標（ｘ，ｙ）から式θ
＝ｔａｎ-1（ｙ／ｘ）に基づいて原点Ｏを中心とした回
転角度θを演算する。
にして得られた光スポットＳの座標（ｘ，ｙ）から式θ
＝ｔａｎ-1（ｙ／ｘ）に基づいて原点Ｏを中心とした回
転角度θを演算する。
【００１７】しかして、ベアリング１をたとえば多関節
ロボットのアーム３１，３２の回転軸３１ａと支持孔３
２ａの間に設けると、アーム３１，３２の動作に応じて
ベアリング１の外輪１ａと内輪１ｂが相対的に回転す
る。ベアリング１の外輪１ａと内輪１ｂが相対的に回転
すると、図１（ｃ）に示すように、位置検出素子５の受
光面５ｅ上を光スポットＳが原点Ｏを中心として円弧状
に移動する。光スポットＳの座標（ｘ，ｙ）に応じた電
流Ｉx1，Ｉx2，Ｉy1，Ｉy2が位置検出素子５から出力さ
れ、演算処理部６によって回転角度θが演算される。そ
して、この回転角度θが多関節ロボットのアーム３１，
３２の動作の制御に供される。
ロボットのアーム３１，３２の回転軸３１ａと支持孔３
２ａの間に設けると、アーム３１，３２の動作に応じて
ベアリング１の外輪１ａと内輪１ｂが相対的に回転す
る。ベアリング１の外輪１ａと内輪１ｂが相対的に回転
すると、図１（ｃ）に示すように、位置検出素子５の受
光面５ｅ上を光スポットＳが原点Ｏを中心として円弧状
に移動する。光スポットＳの座標（ｘ，ｙ）に応じた電
流Ｉx1，Ｉx2，Ｉy1，Ｉy2が位置検出素子５から出力さ
れ、演算処理部６によって回転角度θが演算される。そ
して、この回転角度θが多関節ロボットのアーム３１，
３２の動作の制御に供される。
【００１８】この実施例の回転角度検出装置２１におい
ては、非接触で回転角度θを検出できるので、従来のよ
うに接触部の摩耗が生ずることがない。したがって、摩
耗により故障が生じたり、寿命が短くなることがない。
よって、回転角度検出装置２１を用いたシステム全体の
信頼性の向上を図ることができる。
ては、非接触で回転角度θを検出できるので、従来のよ
うに接触部の摩耗が生ずることがない。したがって、摩
耗により故障が生じたり、寿命が短くなることがない。
よって、回転角度検出装置２１を用いたシステム全体の
信頼性の向上を図ることができる。
【００１９】また、寿命が長く、かつ検出部の小型化が
可能であることから、図１に示したようにベアリング１
に一体に組込むこともできる。これを多関節ロボットの
関節部３３に用いた場合、従来のように関節部３３の外
側に大きく張り出して障害物に当たったり、アーム３
１，３２の動作の邪魔になることがない。また、多関節
ロボットの組立時における取扱いが容易であり、組立後
の外観も良い。
可能であることから、図１に示したようにベアリング１
に一体に組込むこともできる。これを多関節ロボットの
関節部３３に用いた場合、従来のように関節部３３の外
側に大きく張り出して障害物に当たったり、アーム３
１，３２の動作の邪魔になることがない。また、多関節
ロボットの組立時における取扱いが容易であり、組立後
の外観も良い。
【００２０】なお、この実施例においては、ベアリング
１の外輪１ａ側に光源４を設け外輪１ｂ側に位置検出素
子５を設けたが、逆に、ベアリング１の外輪１ａ側に位
置検出素子５を設け外輪１ｂ側に光源４を設けてもよ
い。
１の外輪１ａ側に光源４を設け外輪１ｂ側に位置検出素
子５を設けたが、逆に、ベアリング１の外輪１ａ側に位
置検出素子５を設け外輪１ｂ側に光源４を設けてもよ
い。
【００２１】図２（ａ）はこの発明の他の実施例による
回転角度検出装置２２およびその使用状態を示す断面
図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＣ−Ｃ線断面および装置
構成を示すブロック図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＤ−
Ｄ線断面図である。この回転角度検出装置２２は、光源
４、位置検出素子７、支持部材２，３および演算処理部
６の他、反射ミラー８，９を含む。光源４は支持部材２
の円板部２ａの中心に設けられ、その光軸はベアリング
１の回転軸１ｃに合わせられる。また、位置検出素子７
は、たとえば円形の受光面７ａを有し、その中央には光
源４よりも大きな径の孔が開口されている。位置検出素
子７は、中央の孔に光源４を通して支持部材２の円板部
２ａに設けられる。また、支持部材３の中央および所定
の位置には反射ミラー８，９が互いに反射面を対向して
設けられる。反射ミラー８の反射面は光源４に対向して
光源４の光軸に４５°の角度で設けられ、反射ミラー９
の反射面は位置検出素子７の受光面７ａに対向して受光
面７ａに４５°の角度で設けられる。
回転角度検出装置２２およびその使用状態を示す断面
図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＣ−Ｃ線断面および装置
構成を示すブロック図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＤ−
Ｄ線断面図である。この回転角度検出装置２２は、光源
４、位置検出素子７、支持部材２，３および演算処理部
６の他、反射ミラー８，９を含む。光源４は支持部材２
の円板部２ａの中心に設けられ、その光軸はベアリング
１の回転軸１ｃに合わせられる。また、位置検出素子７
は、たとえば円形の受光面７ａを有し、その中央には光
源４よりも大きな径の孔が開口されている。位置検出素
子７は、中央の孔に光源４を通して支持部材２の円板部
２ａに設けられる。また、支持部材３の中央および所定
の位置には反射ミラー８，９が互いに反射面を対向して
設けられる。反射ミラー８の反射面は光源４に対向して
光源４の光軸に４５°の角度で設けられ、反射ミラー９
の反射面は位置検出素子７の受光面７ａに対向して受光
面７ａに４５°の角度で設けられる。
【００２２】しかして、光源４から出射された光ビーム
は反射ミラー８，９で反射されて位置検出素子７の受光
面７ａの所定の位置に入射する。ベアリング１の外輪１
ａと内輪１ｂが相対的に回転すると、位置検出素子７の
受光面７ａ上を光スポットＳが円弧上に移動する。光ス
ポットＳの座標（ｘ，ｙ）に応じた電流Ｉx1，Ｉx2，Ｉ
y1，Ｉy2が位置検出素子７から出力され、演算処理部６
が図１の実施例と同様にして回転角度θを演算する。
は反射ミラー８，９で反射されて位置検出素子７の受光
面７ａの所定の位置に入射する。ベアリング１の外輪１
ａと内輪１ｂが相対的に回転すると、位置検出素子７の
受光面７ａ上を光スポットＳが円弧上に移動する。光ス
ポットＳの座標（ｘ，ｙ）に応じた電流Ｉx1，Ｉx2，Ｉ
y1，Ｉy2が位置検出素子７から出力され、演算処理部６
が図１の実施例と同様にして回転角度θを演算する。
【００２３】この実施例においては、光源４および位置
検出素子７を外輪１ａ側の支持部材２に設けたので、光
源４および位置検出素子７のリード線を一緒に引き出す
ことができ、使い勝手が良い。
検出素子７を外輪１ａ側の支持部材２に設けたので、光
源４および位置検出素子７のリード線を一緒に引き出す
ことができ、使い勝手が良い。
【００２４】なお、この実施例では光源４および位置検
出素子７を外輪１ａ側に設けたが、逆に、光源４および
位置検出素子７を内輪１ｂ側に設けてもよい。リード線
を引き出しやすい方に設けるとよい。
出素子７を外輪１ａ側に設けたが、逆に、光源４および
位置検出素子７を内輪１ｂ側に設けてもよい。リード線
を引き出しやすい方に設けるとよい。
【００２５】図３（ａ）はこの発明のさらに他の実施例
による回転角度検出装置２３およびその使用状態を示す
断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＥ−Ｅ線断面および
装置構成を示すブロック図、図３（ｃ）は図３（ａ）の
Ｆ−Ｆ線断面図である。この回転角度検出装置２３は図
２に示した回転角度検出装置２２と同様の構成である
が、円盤上の位置検出素子７の代わりに一部が欠けたリ
ング状の受光面１０ｃを持つ位置検出素子１０を備えて
いる。ベアリング１の外輪１ａおよび内輪１ｂが相対的
に回転すると、光スポットＳが受光面１０ｃの略中央を
通る円弧Ｒ上を移動するようになっている。位置検出素
子１０の受光面１０ｃの両端には、電極１０ａ，１０ｂ
が設けられており、光スポットＳの位置ｒ（ただし、ｒ
は電極１０ａと光スポットＳの間の円弧Ｒの長さであ
る。）に応じた大きさの電流Ｉ1 ，Ｉ 2 が電極１０ａ，
１０ｂから出力される。
による回転角度検出装置２３およびその使用状態を示す
断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＥ−Ｅ線断面および
装置構成を示すブロック図、図３（ｃ）は図３（ａ）の
Ｆ−Ｆ線断面図である。この回転角度検出装置２３は図
２に示した回転角度検出装置２２と同様の構成である
が、円盤上の位置検出素子７の代わりに一部が欠けたリ
ング状の受光面１０ｃを持つ位置検出素子１０を備えて
いる。ベアリング１の外輪１ａおよび内輪１ｂが相対的
に回転すると、光スポットＳが受光面１０ｃの略中央を
通る円弧Ｒ上を移動するようになっている。位置検出素
子１０の受光面１０ｃの両端には、電極１０ａ，１０ｂ
が設けられており、光スポットＳの位置ｒ（ただし、ｒ
は電極１０ａと光スポットＳの間の円弧Ｒの長さであ
る。）に応じた大きさの電流Ｉ1 ，Ｉ 2 が電極１０ａ，
１０ｂから出力される。
【００２６】演算処理部６は、電流Ｉ1 ，Ｉ2 から次式
（３）に基づいて光スポットＳの位置ｒを演算する。
（３）に基づいて光スポットＳの位置ｒを演算する。
【００２７】ｒ＝ＬＩ2 ／（Ｉ1 ＋Ｉ2 ） …（３） ただし、Ｌは円弧Ｒの全長である。
【００２８】さらに、演算処理部６は、光スポットＳの
位置ｒから次式（４）に基づいて回転角度θを演算す
る。
位置ｒから次式（４）に基づいて回転角度θを演算す
る。
【００２９】 θ＝θ0 ｒ／Ｌ＝θ0 Ｉ2 ／（Ｉ1 ＋Ｉ2 ） …（４）
ただし、θは原点Ｏを中心として電極１０ａと光スポッ
トＳの間に開かれた角度であり、θ0 は電極１０ａと電
極１０ｂの間に開かれた角度である。
ただし、θは原点Ｏを中心として電極１０ａと光スポッ
トＳの間に開かれた角度であり、θ0 は電極１０ａと電
極１０ｂの間に開かれた角度である。
【００３０】この実施例においては、上述のとおり位置
検出素子１０の出力から回転角度θを簡単な式で求める
ことができるので、演算処理部６の構成を簡単化できる
というメリットがある。
検出素子１０の出力から回転角度θを簡単な式で求める
ことができるので、演算処理部６の構成を簡単化できる
というメリットがある。
【００３１】なお、電流Ｉ1 と電流Ｉ2 の和Ｉ1 ＋Ｉ2
は光スポットＳの光強度で決まるので、光スポットＳの
光強度が一定になるように光源４を制御すれば、回転角
度θは式θ＝ｋＩ2 （ただし、ｋは定数である。）で表
わされることとなり、回転角度θの演算がより簡単にな
る。
は光スポットＳの光強度で決まるので、光スポットＳの
光強度が一定になるように光源４を制御すれば、回転角
度θは式θ＝ｋＩ2 （ただし、ｋは定数である。）で表
わされることとなり、回転角度θの演算がより簡単にな
る。
【００３２】図４（ａ）はこの発明のさらに他の実施例
による回転角度検出装置２４およびその使用状態を示し
た断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＧ−Ｇ線断面およ
び装置構成を示すブロック図、図４（ｃ）は図４（ａ）
のＨ−Ｈ線断面図である。この回転角度検出装置２４は
図２に示した回転角度検出装置２２と同様の構成である
が、位置検出素子７の代わりにリング状の受光面１１ａ
を持つサーキュラーイメージセンサ１１を備えている。
ベアリング１の外輪１ａおよび内輪１ｂが相対的に回転
すると、光スポットＳがイメージセンサ１１の受光面１
１ａ上を移動するようになっている。サーキュラーイメ
ージセンサ１１においては、受光面１１ａが一定の角速
度２π／Ｔ0 で走査される。出力信号ｖには、図５に示
すように、光スポットＳに対応した信号Ｐが現われる。
したがって、走査の開始点から信号Ｐが出力されるまで
の時間Ｔを計測すれば、走査の開始点から光スポットＳ
の位置までの回転角度θを式θ＝２πＴ／Ｔ0 ＝ｋＴ
（ただし、ｋは定数である。）に基づいて容易に求める
ことができる。
による回転角度検出装置２４およびその使用状態を示し
た断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＧ−Ｇ線断面およ
び装置構成を示すブロック図、図４（ｃ）は図４（ａ）
のＨ−Ｈ線断面図である。この回転角度検出装置２４は
図２に示した回転角度検出装置２２と同様の構成である
が、位置検出素子７の代わりにリング状の受光面１１ａ
を持つサーキュラーイメージセンサ１１を備えている。
ベアリング１の外輪１ａおよび内輪１ｂが相対的に回転
すると、光スポットＳがイメージセンサ１１の受光面１
１ａ上を移動するようになっている。サーキュラーイメ
ージセンサ１１においては、受光面１１ａが一定の角速
度２π／Ｔ0 で走査される。出力信号ｖには、図５に示
すように、光スポットＳに対応した信号Ｐが現われる。
したがって、走査の開始点から信号Ｐが出力されるまで
の時間Ｔを計測すれば、走査の開始点から光スポットＳ
の位置までの回転角度θを式θ＝２πＴ／Ｔ0 ＝ｋＴ
（ただし、ｋは定数である。）に基づいて容易に求める
ことができる。
【００３３】したがって、この実施例においては、演算
処理部６の構成を一層簡単化することができる。
処理部６の構成を一層簡単化することができる。
【００３４】図６（ａ）はこの発明のさらに他の実施例
による回転角度検出装置２５およびその使用状態を示し
た断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＫ−Ｋ線断面およ
び装置構成を示すブロック図、図６（ｃ）は図６（ａ）
のＬ−Ｌ線断面図である。この回転角度検出装置２５に
おいては、受光面１２ａがたとえば四角形のＣＣＤカメ
ラ用のエリアイメージセンサ１２が用いられる。エリア
イメージセンサ１２は反射ミラー８，９に対向して支持
部材２に設けられ、その受光面１２ａの中央には反射ミ
ラー１３が設けられる。反射ミラー１３の反射面は受光
面１２ａに対して４５°の角度で反射ミラー８に対向し
て設けられる。また、エリアイメージセンサ１２の外周
部には光源１４が反射ミラー１３の反射面に対向して設
けられ、光源１４の光軸は反射ミラー１３の反射面上で
ベアリング１の回転軸１ｃと直交するようにして設けら
れる。したがって、光源１４から出射された光ビームは
反射ミラー１３，８，９で反射されてエリアイメージセ
ンサ１２の中央から径方向に離れた位置に入射する。ま
た、ベアリング１の外輪１ａと内輪１ｂが相対的に回転
すると、光スポットＳがエリアイメージセンサ１２の受
光面１２ａ上を円弧状に移動する。
による回転角度検出装置２５およびその使用状態を示し
た断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＫ−Ｋ線断面およ
び装置構成を示すブロック図、図６（ｃ）は図６（ａ）
のＬ−Ｌ線断面図である。この回転角度検出装置２５に
おいては、受光面１２ａがたとえば四角形のＣＣＤカメ
ラ用のエリアイメージセンサ１２が用いられる。エリア
イメージセンサ１２は反射ミラー８，９に対向して支持
部材２に設けられ、その受光面１２ａの中央には反射ミ
ラー１３が設けられる。反射ミラー１３の反射面は受光
面１２ａに対して４５°の角度で反射ミラー８に対向し
て設けられる。また、エリアイメージセンサ１２の外周
部には光源１４が反射ミラー１３の反射面に対向して設
けられ、光源１４の光軸は反射ミラー１３の反射面上で
ベアリング１の回転軸１ｃと直交するようにして設けら
れる。したがって、光源１４から出射された光ビームは
反射ミラー１３，８，９で反射されてエリアイメージセ
ンサ１２の中央から径方向に離れた位置に入射する。ま
た、ベアリング１の外輪１ａと内輪１ｂが相対的に回転
すると、光スポットＳがエリアイメージセンサ１２の受
光面１２ａ上を円弧状に移動する。
【００３５】エリアイメージセンサ１２においては、受
光面１２ａが水平および垂直方向に走査される。水平お
よび垂直同期信号には光スポットＳに対応した信号が現
われる。演算処理部６の２次元座標演算部６ａは、エリ
アイメージセンサ１２の垂直および水平同期信号から光
スポットＳの座標（ｘ，ｙ）を求める。たとえば、ある
水平走査線の水平同期信号において走査開始点から光ス
ポットＳに対応した信号が現われるまでの時間からｘ座
標を求め、垂直同期信号において走査開始点からその水
平走査線が現われるまでの時間からｙ座標を求める。さ
らに、回転角度演算部６ｂは、光スポットＳの座標
（ｘ，ｙ）から式θ＝ｔａｎ-1（ｙ／ｘ）に基づいて原
点Ｏを中心とした回転角度θを演算する。
光面１２ａが水平および垂直方向に走査される。水平お
よび垂直同期信号には光スポットＳに対応した信号が現
われる。演算処理部６の２次元座標演算部６ａは、エリ
アイメージセンサ１２の垂直および水平同期信号から光
スポットＳの座標（ｘ，ｙ）を求める。たとえば、ある
水平走査線の水平同期信号において走査開始点から光ス
ポットＳに対応した信号が現われるまでの時間からｘ座
標を求め、垂直同期信号において走査開始点からその水
平走査線が現われるまでの時間からｙ座標を求める。さ
らに、回転角度演算部６ｂは、光スポットＳの座標
（ｘ，ｙ）から式θ＝ｔａｎ-1（ｙ／ｘ）に基づいて原
点Ｏを中心とした回転角度θを演算する。
【００３６】この実施例においては、ＣＣＤカメラ用の
エリアイメージセンサ１２を使用するので、大量生産に
も容易に対応することができる。
エリアイメージセンサ１２を使用するので、大量生産に
も容易に対応することができる。
【００３７】
【発明の効果】以上のように、この発明にあっては、光
を出射する光源と光を検出する光電変換素子を用いるの
で、非接触で回転角度を検出することができる。したが
って、従来のように接触部が摩耗して故障したり、寿命
が短くなることがない。
を出射する光源と光を検出する光電変換素子を用いるの
で、非接触で回転角度を検出することができる。したが
って、従来のように接触部が摩耗して故障したり、寿命
が短くなることがない。
【００３８】また、光源からの光を光電変換素子に反射
させるための反射ミラーを設ければ、光源と光電変換素
子を一緒に設けることができる。したがって、リード線
を一緒に引き出すことができ、使い勝手が良い。
させるための反射ミラーを設ければ、光源と光電変換素
子を一緒に設けることができる。したがって、リード線
を一緒に引き出すことができ、使い勝手が良い。
【図１】この発明の一実施例による回転角度検出装置を
示した断面図である。
示した断面図である。
【図２】この発明の他の実施例による回転角度検出装置
を示した断面図である。
を示した断面図である。
【図３】この発明のさらに他の実施例による回転角度検
出装置を示した断面図である。
出装置を示した断面図である。
【図４】この発明のさらに他の実施例による回転角度検
出装置を示した断面図である。
出装置を示した断面図である。
【図５】図４に示した回転角度検出装置のサーキュラー
イメージセンサの出力信号を示す波形図である。
イメージセンサの出力信号を示す波形図である。
【図６】この発明のさらに他の実施例による回転角度検
出装置を示した断面図である。
出装置を示した断面図である。
【図７】（ａ）は従来の回転角度検出装置の使用状態を
例示する図であって多関節ロボットの関節部を示す一部
破断した正面図、（ｂ）は（ａ）の一部破断した側面図
である。
例示する図であって多関節ロボットの関節部を示す一部
破断した正面図、（ｂ）は（ａ）の一部破断した側面図
である。
１ ベアリング １ｃ 回転軸 ４，１４ 光源 ５，７，１０ 位置検出素子 ６ 演算処理部 ８，９，１３ 反射ミラー １１ サーキュラーイメージセンサ １２ エリアイメージセンサ
Claims (3)
- 【請求項１】 回転体の回転角度を検出する回転角度検
出装置において、 前記回転体の回転軸から径方向に離れた位置に光を照射
するための光源と、 前記回転体の回転軸から径方向に離れた位置の光を検出
するための光電変換素子と、 前記光電変換素子の出力に基づいて前記回転角度を演算
する演算処理手段とを備えたことを特徴とする、回転角
度検出装置。 - 【請求項２】 前記光源は前記回転体の回転軸に沿って
光ビームを出射し、さらに前記光源から出射された光を
前記回転体の回転軸から径方向に離れた位置に反射させ
るための反射ミラーを備えたことを特徴とする請求項１
に記載の回転角度検出装置。 - 【請求項３】 前記光源は前記回転体の回転軸に向けて
光を出射し、さらに前記光源から出射された光を前記回
転体の回転軸に沿って反射させるための第１の反射ミラ
ーと、 前記第１の反射ミラーによって反射された光を前記回転
体の回転軸から径方向に離れた位置に反射させるための
第２の反射ミラーとを備えたことを特徴とする請求項１
に記載の回転角度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14058993A JPH06347241A (ja) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | 回転角度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14058993A JPH06347241A (ja) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | 回転角度検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06347241A true JPH06347241A (ja) | 1994-12-20 |
Family
ID=15272207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14058993A Withdrawn JPH06347241A (ja) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | 回転角度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06347241A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5678933A (en) * | 1995-01-20 | 1997-10-21 | Nsk Ltd. | Speed sensing rolling bearing unit |
| JP2013205207A (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Showa Corp | 相対角度検出装置、トルク検出装置および電動パワーステアリング装置 |
-
1993
- 1993-06-11 JP JP14058993A patent/JPH06347241A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5678933A (en) * | 1995-01-20 | 1997-10-21 | Nsk Ltd. | Speed sensing rolling bearing unit |
| JP2013205207A (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Showa Corp | 相対角度検出装置、トルク検出装置および電動パワーステアリング装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000905 |