JPH10153613A - Angular velocity sensor - Google Patents

Angular velocity sensor

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Publication number
JPH10153613A
JPH10153613A JP32614796A JP32614796A JPH10153613A JP H10153613 A JPH10153613 A JP H10153613A JP 32614796 A JP32614796 A JP 32614796A JP 32614796 A JP32614796 A JP 32614796A JP H10153613 A JPH10153613 A JP H10153613A
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JP
Japan
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slit
row
disk
slits
angular acceleration
Prior art date
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Pending
Application number
JP32614796A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Nomura
章博 野村
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Filing date
Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve accuracy and response property by detecting the change in the crossed area of a row of slits of a disk that rotates in one piece with a rotator as the change in the quantity of transmission light through a row of slits. SOLUTION: Two disks are fixed facing each other at the outer periphery of a rotary shaft. One disk is a still disk and a row of slits 51 are formed. The other disk is an elastic disk and a row of slits 61 are formed. A row of slits 51 are constituted of a rectangular slit and a row of slits 61 are constituted of a triangular slit. Also, the width of a range 81 where light is transmitted is an integer multiple of the pitch of the rows of slits 51 and 61. While no acceleration is applied, a trapezoid part A where a rectangular and a triangle overlap becomes a light transmission part. When a positive acceleration is applied and slits 51a and 61a move relatively, the overlapped part changes, the light transmission part increases, and the quantity of received light increases. When a negative acceleration is applied, the quantity of transmission light decreases.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、モータ軸などの回
転体の無限回転角度範囲に渡る角加速度の検出を非接触
状態で行う検出装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a detection device for detecting angular acceleration of a rotating body such as a motor shaft over an infinite rotation angle range in a non-contact state.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の角加速度センサの発明として、特
開平6−337212があげられる。図13に従来の角
加速度センサの断面図を示す。これは、2枚の光円盤デ
ィスクを組み合わせた構造になっている。第1の円盤デ
ィスクには、同心上に円周方向に向かうスリット列を形
成する。他方の第2の円盤には第1の円盤に対峙するよ
うな状態に第2のスリット列を形成している。また第2
の円盤は、スリット列形成部分の半径方向の外側に環状
の重り部分を形成し、重り部分及びスリット列に対して
半径方向の内側には、円周方向に弾性変形可能なバネ部
分を形成した構成としている。したがって、回転体が回
転すると、回転体の回転速度の変化に応じて、第2の円
盤の重り部分の慣性力によって、ばね部分が円周方向に
僅かに弾性変形する。この結果、このばね部分の外周側
に形成されている第2のスリット列も同様に円周方向に
僅かに移動する。その結果、第1のスリット列と第2の
スリット列の間に相対回転が発生する。ここで、図12
に示す様に、第1のスリット列と第2のスリット列は、
この相対回転に応じて、これらの交差位置が変動するよ
うに形成されている。したがって、この交差位置の変動
を、交差位置検出手段によって検出することにより、回
転体の角加速度が検出される。
2. Description of the Related Art A conventional angular acceleration sensor is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-337212. FIG. 13 shows a sectional view of a conventional angular acceleration sensor. This has a structure in which two optical discs are combined. The first disk is formed with a row of slits concentric with each other in the circumferential direction. On the other second disk, a second row of slits is formed so as to face the first disk. Also the second
The disc has an annular weight portion formed radially outside the slit row forming portion, and a radially elastically deformable spring portion is formed radially inside the weight portion and the slit row. It has a configuration. Therefore, when the rotating body rotates, the spring portion is slightly elastically deformed in the circumferential direction by the inertial force of the weight portion of the second disk in accordance with the change in the rotating speed of the rotating body. As a result, the second row of slits formed on the outer peripheral side of the spring portion also slightly moves in the circumferential direction. As a result, relative rotation occurs between the first slit row and the second slit row. Here, FIG.
As shown in, the first slit row and the second slit row are
These intersections are formed so as to change in accordance with the relative rotation. Therefore, the angular acceleration of the rotating body is detected by detecting the variation of the intersection position by the intersection position detection unit.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記発明においては、
透過する光の断面の位置検出が必要である。位置検出用
の光センサとして従来例においては、PSDが使われて
いる。しかし、PSDは構造上、その応答速度を速くす
ることが出来ず、PSDの応答性が角加速度センサの応
答性を決める主要な要因となる。位置検出用の光センサ
の応答性を高めるため、高速のCCD素子を使うことも
考えられるが、高速のCCD素子は取り扱いに高度な技
術が必要である。そのため、位置検出用の光センサとし
て、通常PSD素子が使われ、角加速度センサの応答性
の上限は1kHz程度に抑えられている。高速で使いた
い角加速度ループの用途には、従来の角加速度センサを
用いることが困難である。本発明の課題は、精度良く、
しかも応答性の良い角加速度センサを提供することにあ
る。
In the above invention,
It is necessary to detect the position of the cross section of the transmitted light. In a conventional example, a PSD is used as an optical sensor for position detection. However, due to its structure, the response speed of the PSD cannot be increased, and the response of the PSD is a major factor that determines the response of the angular acceleration sensor. In order to enhance the response of the optical sensor for position detection, a high-speed CCD element may be used. However, the high-speed CCD element requires advanced technology for handling. Therefore, a PSD element is usually used as an optical sensor for position detection, and the upper limit of the response of the angular acceleration sensor is suppressed to about 1 kHz. It is difficult to use a conventional angular acceleration sensor for an application of an angular acceleration loop desired to be used at high speed. An object of the present invention is to provide a highly accurate
Moreover, it is an object of the present invention to provide an angular acceleration sensor with good responsiveness.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】回転体に対して一体で回
転するように同軸状態に固定した第1の円盤と、この第
1の円盤に対峙した状態で回転体に対して一体で回転す
るように同軸状態に固定した第2の円盤とからなる角加
速度センサにおいて、前記第1の円盤に同心状に所定の
間隔で形成された第1のスリット列と、前記第2の円盤
における前記第1のスリット列に対峙した位置に円周方
向に向けて形成されていると共に、前記第1のスリット
列と可変の面積で交差する第2のスリット列と、前記第
2の円盤に前記第2のスリット列の形成位置よりも半径
方向の内側及び外側の少なくとも一方の側に形成された
環状の重り部分と、前記第2の円盤に前記重り部分及び
第2のスリット列の形成位置よりも半径方向内側に形成
されていると共に円周方向に向けて弾性変形可能な弾性
体部分と、前記回転体の回転に伴って発生する前記第1
のスリット列に対する前記第2のスリット列の交差面積
の変化を検出する検出手段とからなるものである。
Means for Solving the Problems A first disk fixed coaxially so as to rotate integrally with a rotating body, and integrally rotating with the rotating body in a state facing the first disk. Acceleration sensor comprising a second disk fixed in the coaxial state as described above, a first row of slits formed concentrically at a predetermined interval on the first disk, and the second slit in the second disk. A second slit row formed at a position facing the one slit row in the circumferential direction and intersecting the first slit row with a variable area; and a second slit formed on the second disk. An annular weight portion formed on at least one of the inner side and the outer side in the radial direction from the position where the slit row is formed, and the second disk having a radius larger than the position where the weight portion and the second slit row are formed. In the direction An elastically deformable elastic portion toward the circumferential direction, the first generated by the rotation of the rotating body
Detecting means for detecting a change in the intersection area of the second slit row with respect to the slit row.

【0005】また、前記角加速度検出用の検出手段は、
前記第1及び前記第2のスリット列を両側から挟む状態
に配置された発光素子及び光量検出手段及び前記第1及
び第2のスリットピッチの整数倍の透過幅を持つ透過光
制限スリットを備え、前記第1のスリット列及び前記第
2のスリット列を通過する透過光の一部の光量を検出す
るようになっている。また、前記検出手段が円盤円周方
向の複数の箇所に設置するものである。また、前記第1
のスリットが矩形スリットであり、前記第2のスリット
が三角形スリットにしたものである。また、前記第1の
スリットが矩形スリットであり、前記第2のスリットが
台形スリットにしたものである。また、前記第1及び第
2のスリットが、そのスリット間に位相差を持つ矩形ス
リットにしたものである。また、前記角加速度センサに
おいて、前記第1の円盤上の前記第1のスリット列近傍
に前記第1のスリット列と並列に形成した第3のスリッ
ト列と、前記第2の円盤上の前記第2のスリット列近傍
に前記第3のスリット列に対峙するよう前記第2のスリ
ット列と並列に形成され第2スリットと同一スリット形
状で向きを180°回転させたスリットからなる第4の
スリット列と、回転体の回転に伴って発生する前記第1
のスリット列に対する前記第2のスリット列および前記
第3のスリット列に対する前記第4のスリット列の交差
面積の変化を検出する検出手段からなるものである。ま
た、前記第3スリットが矩形スリットであり、前記第4
スリットが三角形スリットにしたものである。また、前
記第3スリットが矩形スリットであり、前記第4スリッ
トが台形スリットにしたものである。また、前記第3及
び第4のスリットが矩形スリットでありそのスリットピ
ッチを互いに1/4ピッチずらしたものである。
[0005] The detecting means for detecting the angular acceleration includes:
A light-emitting element and a light-amount detecting unit disposed so as to sandwich the first and second slit rows from both sides, and a transmitted-light limiting slit having a transmission width that is an integral multiple of the first and second slit pitches; The light amount of a part of the transmitted light passing through the first slit row and the second slit row is detected. Further, the detecting means is installed at a plurality of locations in the circumferential direction of the disk. In addition, the first
Is a rectangular slit, and the second slit is a triangular slit. Also, the first slit is a rectangular slit, and the second slit is a trapezoidal slit. The first and second slits are rectangular slits having a phase difference between the slits. Further, in the angular acceleration sensor, a third slit row formed in parallel with the first slit row near the first slit row on the first disk, and the third slit row on the second disk. A fourth slit row formed in parallel with the second slit row near the second slit row so as to face the third slit row and having the same slit shape as the second slit and rotated by 180 °. And the first generated with the rotation of the rotating body.
And detecting means for detecting a change in the intersection area of the second slit row with respect to the third slit row and the fourth slit row with respect to the third slit row. The third slit is a rectangular slit, and the fourth slit is
The slit is a triangular slit. Further, the third slit is a rectangular slit, and the fourth slit is a trapezoidal slit. Further, the third and fourth slits are rectangular slits, and their slit pitches are shifted from each other by 4 pitch.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】図1に、本発明の第1の実施例で
ある角加速度センサの断面図を示す。回転軸4の外周に
は、2枚の円盤5、6が対峙した状態で固定されてい
る。一方の円盤5は剛性円盤であり、その外周側には、
円周方向に向けて第1のスリット列51が同心状態に形
成されている。他方の円盤6は後述する構造の弾性円盤
であり、その外周方向に向けて第2のスリット列61が
形成されている。第1及び第2の円盤5、6のスリット
(51、61)形成位置を両側から挟むように、光学式
センサ7が配置されている。この検出部は、平行光発生
素子(例えば平行光LED又はLEDとレンズ系から成
るもの)と、光量検出装置(例えばフォトダイオード)
から構成されており、これらは第1及び第2のスリット
列51、61を挟む状態に取り付けられている。図2に
剛性円盤5の形状を示す。この円盤5の外周側には同心
状態に、第1のスリット列51が形成されている。角加
速度が加わらない状態でこのスリット列51及び後で述
べる61の重なった状態様子を示したのが図4である。
図3には弾性円盤6の形状を示している。円盤6は、外
側の環状部分67と、回転体取り付け用のボスを形成し
ている内側の環状部分63と、これらの間を繋ぐ半径方
向に伸びる3本のリブ64、65、66から構成されて
いる。外側の環状部分62に第2のスリット列61が形
成されている。3本のリブ64、65、66は円盤円周
方向に弾性変形が可能なばね部分である。以上のよう
に、円盤6においては、外側の環状部分62が3本のば
ね上のリブによって支持されているので、回転に伴って
発生する環状部分62の慣性力によって、この環状部分
62は、円周方向に弾性移動する。このように、外側の
環状部分62はリブの部分を弾性変形させる重りとして
機能する。
FIG. 1 is a sectional view of an angular acceleration sensor according to a first embodiment of the present invention. Two disks 5, 6 are fixed to the outer periphery of the rotating shaft 4 in a state of facing each other. One disk 5 is a rigid disk, and on the outer peripheral side,
The first slit row 51 is formed concentrically in the circumferential direction. The other disk 6 is an elastic disk having a structure to be described later, and has a second row of slits 61 formed in the outer peripheral direction. The optical sensor 7 is arranged so as to sandwich the slit (51, 61) forming position of the first and second disks 5, 6 from both sides. The detecting unit includes a parallel light generating element (for example, a parallel light LED or an LED and a lens system) and a light amount detecting device (for example, a photodiode)
These are mounted so as to sandwich the first and second slit rows 51 and 61. FIG. 2 shows the shape of the rigid disk 5. A first slit row 51 is formed concentrically on the outer peripheral side of the disk 5. FIG. 4 shows a state where the slit rows 51 and 61 described later overlap each other in a state where no angular acceleration is applied.
FIG. 3 shows the shape of the elastic disk 6. The disk 6 is composed of an outer annular portion 67, an inner annular portion 63 forming a boss for attaching a rotating body, and three radially extending ribs 64, 65, 66 connecting them. ing. A second slit row 61 is formed in the outer annular portion 62. The three ribs 64, 65, 66 are spring portions that can be elastically deformed in the disk circumferential direction. As described above, in the disk 6, since the outer annular portion 62 is supported by the three spring ribs, the annular portion 62 is formed by the inertial force of the annular portion 62 generated with the rotation. It moves elastically in the circumferential direction. Thus, the outer annular portion 62 functions as a weight that elastically deforms the rib portion.

【0007】次に、円盤5、6に形成されている第1及
び第2のスリット列51、61について述べる。剛性円
盤5の側に形成した第1のスリット列51は、一定のピ
ッチで形成された半径方向に伸びる巾1/2ピッチの矩
形スリットから構成されている。これに対して、弾性円
盤6の側に形成されたスリット列61は、ピッチはスリ
ット列51と同じであるが、その形状は半径方向にその
一辺を持つ三角形のスリット列から成る。図4には、こ
れらのスリット列51、61を円周方向から直線方向に
展開した状態を示している。この図において実線で示す
スリット群が剛性円盤5の側に形成したスリット列51
をあらわし、点線で示すものが弾性円盤6の側に形成し
たスリット列61である。又、一点鎖線81で囲った範
囲が、制限スリットにより、平行光発生素子からの光が
透過される範囲である。この制限スリットの巾は、スリ
ット列51、61のピッチの整数倍となっている。この
ため制限スリット内には、スリット51a、61aの整
数倍のスリットが入っている。スリット列51のスリッ
ト51aは一定のピッチpで形成された矩形状スリット
であり、他方のスリット列61のスリット61aは、そ
のピッチがpの三角形状のスリットである。これらのス
リット51a、61aの重なり部分が光通過部分を形成
している。
Next, the first and second slit rows 51 and 61 formed on the disks 5 and 6 will be described. The first row of slits 51 formed on the side of the rigid disk 5 is composed of rectangular slits formed at a constant pitch and extending in the radial direction and having a width of 1/2 pitch. On the other hand, the pitch of the slit row 61 formed on the side of the elastic disk 6 is the same as that of the slit row 51, but the shape thereof is a triangular slit row having one side in the radial direction. FIG. 4 shows a state where these slit rows 51 and 61 are developed in a linear direction from a circumferential direction. In this figure, a group of slits indicated by solid lines is a slit row 51 formed on the rigid disk 5 side.
The slit line 61 formed on the side of the elastic disk 6 is indicated by a dotted line. The range surrounded by the one-dot chain line 81 is the range through which the light from the parallel light generating element is transmitted by the limiting slit. The width of the limiting slit is an integral multiple of the pitch of the slit rows 51 and 61. For this reason, a slit of an integral multiple of the slits 51a and 61a is provided in the restriction slit. The slit 51a of the slit row 51 is a rectangular slit formed at a constant pitch p, and the slit 61a of the other slit row 61 is a triangular slit having a pitch p. The overlapping portion of these slits 51a and 61a forms a light passing portion.

【0008】加速度が加わらない図4の状態では、矩形
と三角形の重なる斜線の台形部分Aが光透過部分とな
り、平行光発生素子から出た光の内この斜線の部分の光
のみが、光量検出素子に受光される。この時台形の上底
と下底をα、βとすると透過面積は (1/2)(P/2)(α+β)=( 1/4) P( α+β) ・・・(1) となる。光検出素子は受光量に比例した電圧を発生す
る。正の角加速度が加わり、スリット51a、61aが
xだけ相対移動をした時の様子を図5に示す。スリット
51a、61aの相対移動によりスリット51a、61
aの重なり部分が変化する。
In the state shown in FIG. 4 where no acceleration is applied, the trapezoidal portion A of the oblique line that overlaps the rectangle and the triangle becomes the light transmitting portion, and only the light of the oblique line portion of the light emitted from the parallel light generating element is the light amount detection The light is received by the element. At this time, if the upper and lower bases of the trapezoid are α and β, the transmission area is (1 /) (P / 2) (α + β) = (1 /) P (α + β) (1) The photodetector generates a voltage proportional to the amount of received light. FIG. 5 shows a state where the positive angular acceleration is applied and the slits 51a and 61a relatively move by x. The relative movement of the slits 51a, 61a causes the slits 51a, 61
The overlapping portion of a changes.

【0009】この時の台形の上底と下底はそれぞれ α’=α(h+x)/h β’=β(h+x)/h となり、透過面積は (1/2)(P/2)((1+x/h)α+(1+x/h)β) =(1/4)P(α+β+x(α+β)/h)・・・(2) となる。 〔(2)式〕−〔(1)式〕=( 1/4)(P/h)x(
α+β) よりこの変化する部分の面積は、スリット51a、61
aの相対移動量xに比例した面積となり、正の加速度が
加わる図5の場合、重なり部分の面積が増加する。その
結果、光透過部分が増加し、光量検出素子の受光量は増
加するため光量検出素子の電圧は増加する。その電圧の
増加量はスリット51a、61aの相対移動量xに比例
する。逆に負の加速度が加わる場合を図6に示す。スリ
ット51a、61aの相対移動により透過光は減少し、
光量検出素子の電圧は減少する。その電圧の減少量はス
リット51a、スリット61aの相対変位xに比例す
る。図7に、本発明の第2の実施例である検出装置のス
リット列51、61を円周方向から直線方向に展開した
状態を示している。スリット51aは矩形スリットであ
る。スリット61aは台形スリットである。
The upper and lower bases of the trapezoid at this time are α ′ = α (h + x) / h β ′ = β (h + x) / h, and the transmission area is (1/2) (P / 2) (( 1 + x / h) α + (1 + x / h) β) = (1 /) P (α + β + x (α + β) / h) (2) [Equation (2)]-[Equation (1)] = (1/4) (P / h) x (
α + β), the area of this changing portion is determined by slits 51a and 61
The area becomes proportional to the relative movement amount x of a, and in the case of FIG. 5 in which a positive acceleration is applied, the area of the overlapping portion increases. As a result, the light transmitting portion increases, and the light receiving amount of the light amount detecting element increases, so that the voltage of the light amount detecting element increases. The amount of increase in the voltage is proportional to the relative movement amount x of the slits 51a and 61a. Conversely, the case where a negative acceleration is applied is shown in FIG. The transmitted light decreases due to the relative movement of the slits 51a and 61a,
The voltage of the light quantity detection element decreases. The amount of decrease in the voltage is proportional to the relative displacement x of the slits 51a and 61a. FIG. 7 shows a state where the slit rows 51 and 61 of the detection device according to the second embodiment of the present invention are developed in a linear direction from a circumferential direction. The slit 51a is a rectangular slit. The slit 61a is a trapezoidal slit.

【0010】図8に、本発明の第3の実施例である検出
装置のスリット列51、61を円周方向から直線方向に
展開した状態を示している。スリット51a、スリット
61aは共に矩形スリットであり、スリットの開口部分
の長さはそれぞれ1/2ピッチであり、静止時のスリッ
トの重なり部分が1/4ピッチである。この図の場合、
一点鎖線で囲まれた制限スリットの開口面積は、スリッ
ト51a、スリット61aのピッチの4倍となってい
る。加速度が加わらない時、透過光量は(1/4ピッチ
分の光量)*(4ピッチ)となる。正の角加速度が加わ
るとき、スリット51a、スリット61aの重なり部分
の面積は増加し、透過光量は増加する。光量検出素子の
検出電圧は増加し、その増加分はスリット51a,スリ
ット61aの相対変位量に比例する。すなわち印加加速
度に比例する。負の加速度が加わるときは、透過光量は
減少し検出電圧も減少する。検出電圧の減少分は負の印
加加速度に比例する。
FIG. 8 shows a state in which the slit rows 51 and 61 of the detection apparatus according to the third embodiment of the present invention are developed in a linear direction from a circumferential direction. The slit 51a and the slit 61a are both rectangular slits, and the length of the opening of the slit is そ れ ぞ れ pitch, and the overlapping portion of the slit at rest is 1 / pitch. In this case,
The opening area of the limiting slit surrounded by the dashed line is four times the pitch of the slits 51a and 61a. When no acceleration is applied, the transmitted light amount is (light amount for 1/4 pitch) * (4 pitches). When a positive angular acceleration is applied, the area of the overlapping portion of the slit 51a and the slit 61a increases, and the amount of transmitted light increases. The detection voltage of the light quantity detection element increases, and the increase is proportional to the relative displacement of the slits 51a and 61a. That is, it is proportional to the applied acceleration. When a negative acceleration is applied, the amount of transmitted light decreases and the detection voltage also decreases. The decrease in the detection voltage is proportional to the negative applied acceleration.

【0011】図10に、本発明の第4の実施例を示す。
本例では2枚の円盤にはスリット列がそれぞれ2組切ら
れている。1組目は、発明の第1の実施例で述べたよう
に2つの円盤にそれぞれ第1のスリット列51、及び第
2のスリット列61が切られている。そして透過部分A
1を形成している。2組目のスリット列として円盤5に
は第3のスリット列52及び円盤6には第4のスリット
列62が切られている。第4のスリット列のスリット
は、1組目にきられている三角形スリットと形は同じで
あるが向きを180°回転させたものとなっている。そ
して透過部分A2を形成している。その結果、円盤6の
変位により1組目のスリット列の透過部分A1の面積が
増加するとき、二組目のスリット列の透過部分A2は同
じ面積だけ減少する。そのため図11に示すようにセン
サを構成することにより差動構成の角加速度センサを構
成することができノイズの影響を低減でき感度を2倍に
することができる。円盤6に切るスリットは三角形に限
らず台形でもよい。また、第3の実施例のような1/4
ピッチずれた矩形スリットでもよい。図9に、本発明の
第5の実施例である角加速度センサの断面図を示す。発
光素子、制限スリット及び光量検出器から成る光センサ
7が二組回転ディスクの対向する位置に配置されてい
る。この二組の光センサからの信号を信号処理すること
により回転ディスクの偏心などの機械的誤差を低減する
ことが出来る。回転体が回転すると、回転体の回転速度
の変化に応じて、第2の円盤の重り部分の慣性力によっ
て、ばね部分が円周方向に僅かに弾性変形する。この結
果、このばね部分の外周側に形成されている第2のスリ
ット列も同様に円周方向に僅かに移動するので、第1の
円盤の第1のスリット列との間に相対回転が発生する。
ここに、第1のスリット列及び第2のスリット列は、こ
れらの間の相対移動に応じて、その透過面積が変動する
ように形成されている。したがって、この透過面を通過
する発光素子からの光量を光量検出素子により検出する
ことにより、回転体の角加速度が検出される。ここで、
円盤などの偏心などに伴う誤差を解消するためには、角
加速度検出用の検出手段を、円盤円周方向の複数の箇所
に設置し、これらの出力に基づき誤差を補償することが
好ましい。角加速度が加わると、慣性力により第2の円
盤が弾性変形し、第1の円盤及び第2の円盤は円周方向
に相対移動し、その結果第1のスリット列と第2のスリ
ット列は相対移動する。そして、第1のスリットと第2
のスリットの重なる部分の透過面積が変化する。この透
過面積の変化が角加速度信号に比例するため透過面積の
変化を測定することにより角加速度を測定することがで
きる。
FIG. 10 shows a fourth embodiment of the present invention.
In this example, two discs each have two sets of slit rows. In the first set, a first slit row 51 and a second slit row 61 are cut into two disks as described in the first embodiment of the present invention. And the transmission part A
1 are formed. A third slit row 52 is formed on the disk 5 and a fourth slit row 62 is formed on the disk 6 as a second set of slit rows. The slits of the fourth slit row have the same shape as the triangular slits provided in the first set, but are rotated by 180 degrees. And the transmission part A2 is formed. As a result, when the area of the transmission part A1 of the first set of slit rows increases due to the displacement of the disk 6, the transmission part A2 of the second set of slit rows decreases by the same area. Therefore, by configuring the sensor as shown in FIG. 11, an angular acceleration sensor having a differential configuration can be configured, the influence of noise can be reduced, and the sensitivity can be doubled. The slit cut into the disk 6 is not limited to a triangle but may be a trapezoid. Also, 1/4 as in the third embodiment.
A rectangular slit having a shifted pitch may be used. FIG. 9 shows a sectional view of an angular acceleration sensor according to a fifth embodiment of the present invention. An optical sensor 7 including a light emitting element, a limiting slit, and a light quantity detector is arranged at a position facing the two sets of rotating disks. By processing the signals from the two sets of optical sensors, mechanical errors such as eccentricity of the rotating disk can be reduced. When the rotating body rotates, the spring portion is slightly elastically deformed in the circumferential direction by the inertial force of the weight portion of the second disk in accordance with the change in the rotating speed of the rotating body. As a result, the second row of slits formed on the outer peripheral side of the spring portion also slightly moves in the circumferential direction, so that relative rotation between the first row of slits and the first row of disks is generated. I do.
Here, the first slit row and the second slit row are formed such that their transmission areas vary according to the relative movement between them. Accordingly, the angular acceleration of the rotating body is detected by detecting the amount of light from the light emitting element passing through the transmitting surface by the light amount detecting element. here,
In order to eliminate an error due to eccentricity of the disk or the like, it is preferable to install detection means for detecting angular acceleration at a plurality of positions in the circumferential direction of the disk and compensate for the error based on these outputs. When an angular acceleration is applied, the second disk is elastically deformed by the inertial force, and the first disk and the second disk relatively move in the circumferential direction. As a result, the first slit row and the second slit row become Move relative. And the first slit and the second
The transmission area of the overlapping portion of the slit changes. Since the change in the transmission area is proportional to the angular acceleration signal, the angular acceleration can be measured by measuring the change in the transmission area.

【0012】[0012]

【発明の効果】角加速度検出用の光センサとして光量検
出素子を用いているので、位置検出用の光センサにおい
て問題となる光センサの応答性の制限が無くなり、角加
速度センサとして応答性の良いセンサを提供することが
出来る。
According to the present invention, since the light amount detecting element is used as the optical sensor for detecting the angular acceleration, the responsiveness of the optical sensor which is a problem in the optical sensor for detecting the position is not restricted, and the responsiveness of the angular acceleration sensor is good. A sensor can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例である角加速度センサを
示す断面図
FIG. 1 is a sectional view showing an angular acceleration sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明図1のセンサの剛性円盤の形状を示す平
面図
FIG. 2 is a plan view showing the shape of a rigid disk of the sensor of the present invention shown in FIG. 1;

【図3】本発明図1のセンサの弾性円盤の形状を示す平
面図
FIG. 3 is a plan view showing the shape of an elastic disk of the sensor shown in FIG. 1 of the present invention.

【図4】本発明図1のセンサにおいて、角加速度が加わ
らない時、双方の円盤に形成された第1及び第2のスリ
ット列の関係を示す説明図
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between first and second slit rows formed on both disks when no angular acceleration is applied in the sensor of the present invention shown in FIG. 1;

【図5】本発明図1のセンサにおいて、正の角加速度が
加わった時、双方の円盤に形成された第1及び第2のス
リット列の関係を示す説明図
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between first and second slit rows formed on both disks when a positive angular acceleration is applied in the sensor of the present invention shown in FIG. 1;

【図6】本発明図1のセンサにおいて、負の角加速度が
加わった時、双方の円盤に形成された第1及び第2のス
リット列の関係を示す説明図
FIG. 6 is an explanatory view showing a relationship between first and second slit rows formed on both disks when a negative angular acceleration is applied in the sensor of the present invention shown in FIG. 1;

【図7】本発明の第2の実施例である角加速度センサに
おいて、角加速度が加わらない時、双方の円盤に形成さ
れた第1及び第2のスリット列の関係を示す説明図
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a relationship between first and second slit rows formed on both disks when angular acceleration is not applied in the angular acceleration sensor according to the second embodiment of the present invention;

【図8】本発明の第3の実施例である角加速度センサに
おいて、角加速度が加わらない時、双方の円盤に形成さ
れた第1及び第2のスリット列の関係を示す説明図
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a relationship between first and second slit rows formed on both disks when angular acceleration is not applied in the angular acceleration sensor according to the third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第5の実施例である角加速度センサの
断面図
FIG. 9 is a sectional view of an angular acceleration sensor according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第4の実施例におけるスリット列の
関係を示す説明図
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a relationship between slit rows in a fourth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第4の実施例の説明図FIG. 11 is an explanatory view of a fourth embodiment of the present invention.

【図12】従来の角加速度センサにおいて、双方の円盤
に形成された第1及び第2のスリット列の関係を示す説
明図
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a relationship between first and second slit rows formed on both disks in a conventional angular acceleration sensor.

【図13】従来の角加速度センサを示す断面図FIG. 13 is a sectional view showing a conventional angular acceleration sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 検出装置 4 回転軸 5 剛性円盤 51 第1のスリット列 52 第3のスリット列 51a 第1のスリット 52a 第3のスリット 6 弾性円盤 61 第2のスリット列 61a 第2のスリット 62 第4のスリット列 62a 第4のスリット 64、65、66 リブ 7 光学式センサ 71、73 平行光発生素子 72、74 光量検出素子 8、81、82 透過光制限スリット 9 差動アン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Detecting device 4 Rotation axis 5 Rigid disk 51 First slit row 52 Third slit row 51a First slit 52a Third slit 6 Elastic disk 61 Second slit row 61a Second slit 62 Fourth slit Row 62a Fourth slit 64, 65, 66 Rib 7 Optical sensor 71, 73 Parallel light generating element 72, 74 Light quantity detecting element 8, 81, 82 Transmitted light limiting slit 9 Differential amplifier

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回転体に対して一体で回転するように同
軸状態に固定した第1の円盤と、前記第1の円盤に対峙
した状態で回転体に対して一体で回転するように同軸状
態に固定した第2の円盤とからなる角加速度センサにお
いて、 前記第1の円盤に同心状に所定の間隔で形成された第1
のスリット列と、前記第2の円盤に前記第1のスリット
列に対峙した位置に円周方向に向けて形成されていると
共に前記第1のスリット列と可変の面積で交差する第2
のスリット列と、前記第2の円盤において前記第2のス
リット列の形成位置よりも半径方向の内側及び外側の少
なくとも一方の側に形成された環状の重り部分と、前記
第2の円盤において前記重り部分及び第2のスリット列
の形成位置よりも半径方向内側に形成されていると共に
円周方向に向けて弾性変形可能な弾性体部分と、前記回
転体の回転に伴って発生する前記第1のスリット列に対
する前記第2のスリット列の交差面積の変化を検出する
検出手段とからなることを特徴とする角加速度センサ。
1. A first disk fixed coaxially so as to rotate integrally with a rotating body, and a coaxial state rotating integrally with the rotating body in a state facing the first disk. An angular acceleration sensor comprising a second disk fixed to the first disk, a first disk formed concentrically at a predetermined interval on the first disk.
And a second row formed on the second disk at a position facing the first slit row in the circumferential direction and intersecting the first slit row with a variable area.
And an annular weight portion formed on at least one of the inner side and the outer side in the radial direction from the position where the second slit row is formed on the second disk; An elastic portion formed radially inward of the weight portion and the position where the second slit row is formed and elastically deformable in the circumferential direction; and the first portion generated as the rotating body rotates. Detecting means for detecting a change in the area of intersection of said second slit row with said slit row.
【請求項2】 前記角加速度検出用の検出手段は、前記
第1及び前記第2のスリット列を両側から挟む状態に配
置された発光素子及び光量検出手段及び前記第1及び第
2のスリットピッチの整数倍の透過幅を持つ透過光制限
スリットを備え、前記第1のスリット列及び前記第2の
スリット列を通過する透過光の一部の光量を検出するこ
とを特徴とする請求項1記載の角加速度センサ。
2. The detecting means for detecting angular acceleration comprises: a light emitting element and a light quantity detecting means arranged so as to sandwich the first and second slit rows from both sides; and the first and second slit pitches. 2. A transmission light restricting slit having a transmission width that is an integral multiple of the first slit row and a part of transmitted light passing through the first slit row and the second slit row is detected. Angular acceleration sensor.
【請求項3】 前記検出手段が円盤円周方向の複数の箇
所に設置されていることを特徴とする請求項1または2
記載の角加速度センサ。
3. The disk drive according to claim 1, wherein said detecting means is provided at a plurality of positions in a circumferential direction of the disk.
The angular acceleration sensor according to any one of the preceding claims.
【請求項4】 前記第1のスリットが矩形スリットであ
り、前記第2のスリットが三角形スリットである請求項
1から3までのいずれか1項に記載の角加速度センサ。
4. The angular acceleration sensor according to claim 1, wherein said first slit is a rectangular slit, and said second slit is a triangular slit.
【請求項5】 前記第1のスリットが矩形スリットであ
り、前記第2のスリットが台形スリットである請求項1
から3までのいずれか1項に記載の角加速度センサ。
5. The method according to claim 1, wherein the first slit is a rectangular slit, and the second slit is a trapezoidal slit.
4. The angular acceleration sensor according to any one of claims 1 to 3.
【請求項6】 前記第1及び第2のスリットが、そのス
リット間に位相差を持つ矩形スリットである請求項1か
ら3までのいずれか1項に記載の角加速度センサ。
6. The angular acceleration sensor according to claim 1, wherein the first and second slits are rectangular slits having a phase difference between the slits.
【請求項7】 前記角加速度センサにおいて、前記第1
の円盤上の前記第1のスリット列近傍に前記第1のスリ
ット列と並列に形成した第3のスリット列と、 前記第
2の円盤上の前記第2のスリット列近傍に前記第3のス
リット列に対峙するよう前記第2のスリット列と並列に
形成され第2スリットと同一スリット形状で向きを18
0°回転させたスリットからなる第4のスリット列と、
回転体の回転に伴って発生する前記第1のスリット列に
対する前記第2のスリット列および前記第3のスリット
列に対する前記第4のスリット列の交差面積の変化を検
出する検出手段からなる請求項1記載の角加速度セン
サ。
7. The angular acceleration sensor according to claim 1, wherein:
A third slit row formed in parallel with the first slit row near the first slit row on the disk; and a third slit near the second slit row on the second disk. The second slit row is formed in parallel with the second slit row so as to face the row, and has the same slit shape as the second slit and has an orientation of 18
A fourth row of slits consisting of slits rotated by 0 °,
A detection means for detecting a change in the intersection area of the second slit row with respect to the first slit row and the fourth slit row with respect to the third slit row, which is generated with the rotation of a rotating body. 2. The angular acceleration sensor according to 1.
【請求項8】 前記第3スリットが矩形スリットであ
り、前記第4スリットが三角形スリットである請求項7
記載の角加速度センサ。
8. The slit according to claim 7, wherein the third slit is a rectangular slit, and the fourth slit is a triangular slit.
The angular acceleration sensor according to any one of the preceding claims.
【請求項9】 前記第3スリットが矩形スリットであ
り、前記第4スリットが台形スリットである請求項7記
載の角加速度センサ。
9. The angular acceleration sensor according to claim 7, wherein said third slit is a rectangular slit, and said fourth slit is a trapezoidal slit.
【請求項10】 前記第3及び第4のスリットが矩形ス
リットでありそのスリットピッチを互いに1/4ピッチ
ずらしたものである請求項7記載の角加速度センサ。
10. The angular acceleration sensor according to claim 7, wherein said third and fourth slits are rectangular slits and their slit pitches are shifted from each other by 4 pitch.
JP32614796A 1996-11-20 1996-11-20 Angular velocity sensor Pending JPH10153613A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001289805A (en) * 2000-04-03 2001-10-19 Rigaku Corp Degree of revolution detector for thermobalance apparatus
CN105548610B (en) * 2015-12-07 2018-05-04 太原理工大学 A kind of acceleration detector and detection method based on resonance light tunneling effect

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