JPH0656714U - 多回転型絶対位置検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】軸の回転位置を多回転に亘って検出する多回転
型絶対位置検出器を提供すること。 【構成】被検出軸１の１回転未満の絶対角度位置を検出
する回転円筒２ａを用いた回転型絶対位置検出器２と、
被検出軸１の回転運動を直線運動に変換する回転・直動
変換機構部３と、その直線移動量を検出する直線型絶対
位置検出器４と、前記両方の絶対位置検出器の信号から
多回転絶対位置の信号を合成する回路部６とで構成され
る。 【効果】歯車減速機構を用いない簡潔な構造であり、な
おかつ回転円筒内の空間を利用できるために装置が小型
化できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は回転軸の絶対的な回転角度を、複数回の回転に亘って検出する為の、 多回転型絶対位置検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、通常の回転型絶対位置検出器は、１回転内の絶対角度位置しか検出でき ないことから、複数回に亘る回転の絶対角度位置を検出するために、次の二つの 方法のいずれかが行なわれている。

【０００３】 ［第一の方法］ 複数個の回転型絶対位置検出器を歯車減速機構を介して連結 させ、被検出軸に取り付けた回転型絶対位置検出器によって回転角度を検出し、 さらに、歯車減速機構で減速した回転軸に取り付けた他の回転型絶対位置検出器 の検出角度と歯車減速機構の減速比とから回転数を検出し、それらのデータを合 成して複数回に亘る回転の絶対角度位置を検出する方法。

【０００４】 ［第二の方法］ 回転型絶対位置検出器と回転数検出器を組合せ、その回転数 検出器からの信号をカウンタに順次計数し、電源遮断時にも回転数を検出し計数 できるように、回転数検出器とカウンタを電池等の補助電源によりバックアップ し、その計数値と、回転型絶対位置検出器の出力値を合成して、複数回転に亘る 回転の絶対角度位置を検出する方法。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、第一の方法では、複数個の回転型絶対位置検出器と歯車減速機 構を用いるために高価なものとなり、また、バックラッシュを含めた歯車の精度 が検出精度に影響を与え、さらに複数個の回転型絶対位置検出器と歯車減速機を 組み合わせる為に装置全体が大型化する傾向にあった。

【０００６】 また、第二の方法において主電源遮断中に外力で検出軸が回転した場合でも、 主電源を再投入したときに正しい絶対位置を示すためには、主電源遮断時に回転 数検出器も補助電源によってバックアップする必要があり、大容量の補助電源が 必要となり、やはり装置全体が大型化してしまう。なおかつ補助電源の容量に限 界があることから、長時間に亘って主電源が切れている場合は、主電源を再投入 した時に正しい絶対位置を示せなくなる恐れがあり、補助電源の保守が必要であ った。少容量の補助電源で長時間のバックアップが可能なように、消費電力を少 なくする目的で、回転数検出器を一定時間間隔でサンプリングして読み込む方式 も提案されているが、軸が高速で回転した場合に位置を見失ってしまうという課 題があった。

【０００７】 これらの課題を解決するため、本考案の目的は、歯車による減速機構や補助電 源によるバックアップを用いることなく小型で、主電源投入時には常に絶対位置 を検出できる多回転型絶対位置検出器を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案は、被検出軸に結合され、側面に絶対値コ ードを記した回転円筒により回転角度を検出する回転型絶対位置検出器と、前記 回転円筒の内部に配置され、ネジ等を用いて被検出軸の回転運動を直線運動に変 換する回転・直動変換機構部と、その直線移動量を検出するためのリニアスケー ル等の直線型絶対位置検出器と、前記両方の絶対位置検出器の信号から複数回に 亘る回転の絶対角度位置の信号を合成する回路部とで構成される。

【０００９】

【作用】

回転円筒を用いた回転型絶対位置検出器からは、被検出軸の回転角度が、０〜 ３６０度の範囲で検出される。直線型絶対位置検出器からは、被検出軸の回転数 が、ネジ等の回転・直動変換機構部により、被検出軸の１回転あたりリード長さ 分だけの直線移動量に変換され、検出される。これらの検出信号を合成すること で、被検出軸の複数回の回転に亘っての絶対角度位置を得ることが可能となる。 また、この回転・直動変換機構部及び直線型絶対位置検出器及び検出信号を合成 する回路部は前記回転円筒内に配置される。

【００１０】

【実施例】

以下、図面により本考案による多回転型絶対位置検出器の実施例を説明する。 図１は本考案の実施例を示す多回転型絶対位置検出器の概略構成図である。図１ において１は検出対象である被検出軸、２は回転型絶対位置検出器、２ａは被検 出軸に取り付けられた回転円筒、２ｂは回転円筒２ａの回転角度コードを読みと る角度検出器、３は回転数を直線移動量に変換するためのネジを用いた回転・直 動変換機構部、３ａは被検出軸１に結合されたオネジ、３ｂは３ａと組み合わさ れたメネジ、３ｃはメネジ３ｂの回転を規制して直線運動させるためのガイドレ ール、３ｄはメネジ３ｂがオネジ３ａの端部に到達したときに押し戻すためのバ ネ、４はメネジ３ｂの直線移動量を検出するための直線型絶対位置検出器、５は メネジ３ｂがオネジ３ａの端部に到達したことを検出する異常検出器、６は前記 両方の絶対位置検出器の検出信号を合成する回路部である。

【００１１】 モータなどに連結された被検出軸１が回転すると、その被検出軸１に取り付け られた回転円筒２ａも被検出軸１と同量の回転をする。回転円筒２ａの側面には 絶対角度位置を示すコードを記しており、角度検出器２ｂによってその絶対角度 位置コードを読みとり、回転角度を検出する。

【００１２】 また、被検出軸１にはオネジ３ａが結合されており、被検出軸１が回転すると オネジ３ａも回転し、ガイドレール３ｃによって回転が規制されたメネジ３ｂは 、軸方向の直線運動を行う。このメネジ３ｂはオネジ３ａの１回転毎にオネジ３ ａのリード長さ分だけ移動するので、直線型絶対位置検出器４により、被検出軸 の回転量を直線移動量として検出できる。

【００１３】 この回転・直動変換機構部３及び直線型絶対位置検出器４は、回転型絶対位置 検出器２の回転円筒２ａの内部に組み込まれる。そのため、前記２つの絶対位置 検出器は装置内の至近位置に配置できる。そして、両方の検出器からの信号は回 路部６において合成され、多回転絶対位置が得られる。

【００１４】 ここで、両方の検出器からの信号の合成を行うにあたり、オネジ３ａの１回転 に対応するメネジ３ｂの直線移動量と直線型絶対位置検出器４の最小分解能を一 致させたのでは回転型絶対位置検出器２の変化点と直線型絶対位置検出器４の変 化点が、ネジの持つバックラッシュ等によりずれた場合、誤ったデータを得るこ ととなる。そこで、直線型絶対位置検出器４の分解能を２倍にし、最小ビットが オネジのリードの１／２で変化するようにする。このような直線型絶対位置検出 器４を用い、回転型絶対位置検出器２の出力が最大値から０へ、または０から最 大値に変化する点を直線型絶対位置検出器４の分解能の中央部に合わせると、回 転型絶対位置検出器２のデータの変化点では直線型絶対位置検出器４の出力は常 に奇数または偶数のいずれかになる。

【００１５】 例えば、回転型絶対位置検出器２の絶対値データが最大値から０に変化する点 で直線型絶対位置検出器４の絶対値データが奇数の場合には、直線型絶対位置検 出器４のデータ値をｎとすれば、 ｎが偶数ならば被検出軸１は（ｎ−２）／２回転、 ｎが奇数でかつ回転型絶対位置検出器２の絶対値データが最大値の半分以 上であれば、被検出軸１は（ｎ−３）／２回転、 ｎが奇数でかつ回転型絶対位置検出器２の絶対値データが最大値の半分以 下であれば、被検出軸１は（ｎ−１）／２回転していると判断する処理を行えば 正しい回転数を得ることができる。

【００１６】 回転型絶対位置検出器２の絶対値データが最大値から０に変化する点で直線型 絶対位置検出器４の絶対値データが偶数の場合にも回転型絶対位置検出器２の絶 対値データの値との組み合わせ処理により回転数は得られる。このように、直線 型絶対位置検出器４の分解能を回転型絶対位置検出器２の１回転の１／２に設定 し、上述の処理をする事により、回転型絶対位置検出器２の絶対値データが最大 値から０に変化する点と、直線型絶対位置検出器４の絶対値データの分解能の中 央部がずれることがあっても、ずれが直線型絶対位置検出器４の分解能の１／２ 以下ならば誤りなく被検出軸１の回転数と回転角度を検出できる。これによって 、ネジの持つバックラッシュの影響を除去することができる。しかも、この直線 型絶対位置検出器４の最小分解能はオネジ３ａのリード長さの１／２が検出でき れば良く、特別な高分解能を必要としない。

【００１７】 また、被検出軸１の回転数が検出範囲を越え、メネジ３ｂがオネジ３ａの端部 に達した場合に備えてオネジ３ａの両端部にはネジを切っていない部分を設けて あり、メネジ３ｂがオネジ３ａの端部に達した場合、メネジ３ｂは空転状態にな り、それ以上は移動しなくなる。その状態において、オネジ３ａがこれまでと逆 方向に回転すると、メネジ３ｂはバネ３ｄにより押し返されて、端部からオネジ ３ａの中央部方向に戻る。

【００１８】 このように回転数が検出範囲を越えた後に復帰した場合は、被検出軸１の実際 の回転数と、直線型絶対位置検出器４により検出した位置から求めた回転数が異 なってしまう。そこで、このような異常を検出するために、異常検出器５が設け られている。一度でもメネジ３ｂがオネジ３ａの端部に到達すると異常検出器５ は、アラーム信号を出力して、正しい回転数を検出していない状態であることを 示す。この場合にはこの多回転型絶対位置検出器の機械装置への取付と調整を再 度行い、その際に異常検出器５のアラーム信号をリセットする必要があるが、予 め被検出軸１の最大回転量を考慮して選択し、組み付けを行えば、このような問 題は起きないことは言うまでもない。

【００１９】 以上の実施例はあくまで一例であり、本考案はこれらに限定される物ではない 。例えば、メネジが回転し、オネジが直線運動する構造でも良い。

【００２０】

【考案の効果】

本考案による多回転型絶対位置検出器は、角度の検出に円筒を用いた回転型絶 対位置検出器、回転数の検出に、ネジ構造と直線型絶対位置検出器を用いている ため、簡単な構造で多回転位置検出が可能である。また、歯車減速機構の様な複 雑な減速機構を用いず、さらに回転数の検出のためのネジ構造と直線型絶対位置 検出器とを回転型絶対位置検出器の内部に配置できるために装置全体の小型化が 可能になる。

【００２１】 カウンタによる回転数の計数を行なっていないので、補助電源による電力供給 の必要がなく、補助電源組み込みのためのスペースの確保や配線及び保守の必要 がない。また、主電源が切れている間に軸が回転した場合にも、角度の検出に回 転型絶対位置検出器を用い、回転数の検出に直線型絶対位置検出器を用いている ので、主電源投入時には常に絶対位置を検出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す説明図である。

【符号の説明】 １ 被検出軸 ２ 回転型絶対位置検出器 ２ａ 回転円筒 ２ｂ 角度検出器 ３ 回転・直動変換機構部 ３ａ オネジ ３ｂ メネジ ３ｃ ガイドレール ３ｄ バネ ４ 直線型絶対位置検出器 ５ 異常検出器 ６ 回路部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検出軸に結合された回転型絶対位置検
   出器と、被検出軸の回転運動を直線運動に変換する回転
   ・直動変換機構部と、その直線移動量を検出するための
   直線型絶対位置検出器と、前記両方の絶対位置検出器の
   信号により多回転絶対位置の信号を合成する回路とで構
   成される多回転型絶対位置検出器において、回転型絶対
   位置検出器に回転円筒を用い、回転・直動変換機構部及
   び直線型絶対位置検出器を前記回転円筒内部に配置した
   ことを特徴とする多回転型絶対位置検出器。