JPS62169010A - 回転角度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転角度測定装置に関する。

〔発明の概要〕

入力クロックパルス数に比例した回転角度が生じるよう
に角度測定軸を減速機を介してモータでもって駆動し、
角度測定軸の回転原点位置と角度入力軸によって定まる
測定角度位置との間に含まれるクロックパルス数をカウ
ンタで計数することにより、簡単な構成で高分解能の角
度測定値が得られるようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来、測量用又は割出し盤などに使用される回動角度測
定装置として、インクリメンタル型ロータリーエンコー
ダ及びアブソリュート型ロータリーエンコーダ等を使用
したものが一般的である。

これらはさらに光電式あるいは磁気式に分けられる。測
量用のものはその用途上、角度測定が３６０゜にわたり
、さらに度、分、秒まで正確に測定されることが要求さ
れる。このため光電式の場合は、回転円板の前面にわた
って、濃淡のむらなくしかも一定の角度で微細に放射状
スリットを設ける必要がある。又、磁気式の場合も、回
転円板の前面にわたって一様の強さでしかも高精度の角
度の磁気パターンを設ける必要がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上述の回動角度測定装置においては、光学
式、磁気式のいずれにおいても、スリット又は磁気パタ
ーンを秒のオーダまで設定しなければならないため、そ
のピッチ間隔が極小となり、回動円板製作上、全角度に
わたり均一なスリット又は６イ１気パターンを作成する
には高度な加工技術が必要となっていた。さらに機構上
回動円板を偏心のないように軸に取付ける高度な組立技
術が必要となっ゛でいた。従って、歩留り良く、装置を
製作するご。とば甚だ困難であった。又、スリット又は
磁気パターンの分解能を高めるためには、信号検出可能
なスリット巾又は着磁中の制限により、装置の小形化、
簡素化が犠牲になるという問題点があった。

従って本発明の目的は、高度な加工技術や組立技術を使
用せする簡易な構成で高い分解能が得られ、また小形化
が可能な角度測定装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図及び第２図に示すように、減速機８を介してモー
タ７によって回転される角度測定軸４と、この角度測定
軸４の回転原点を検出する原点位置検出器１１とを測定
側に設けである。上記角度測定軸と共通軸心を有する角
度入力軸１によって上記回転原点に対する回転角度が設
定され且つ上記角度測定軸４の回転に伴ってその回転角
度位置１２を検出する回転位置検出器を角度入力側に設
けである。上記原点位置検出器１１及び回転位置検出器
１２の夫々の出力の間隔を所定のクロックパルスに基い
て計数するカウンタ２６を設け、上記クロックパルスの
パルス数に比例した回転角度が生じるように上記モータ
７を制御し、このカウンタ２６より上記入力角度軸１か
ら入力された角１に対応する角度測定値を得るようにし
である。

〔作　用〕

角度測定の分解能は減速機８の減速比で十分に高めるこ
とができる。角度測定軸の回転に伴って回転原点と人力
角度位置との二点のみを検出するので、回転検出部（ス
リットや磁気パターン等）の構造が節単になっている。

［実施例〕 以下、本発明の第１実施例を図面を参照して説明する。

第１Δ、１８図は、それぞれ本発明による回転角度測定
装置の構造を示す縦断面図及び横断面図である。

第１Ａ及び１８図に示すように、角度人力軸１と、これ
に取付けられた角度入力軸側回転円板２とが軸受３を介
して筐体９に取付けられ、回動自在にされている。この
角度入力軸１の軸心の延長線上に、角度測定軸４が軸受
６を介して筐体９に取付けられ、又、上記角度入力軸側
回転円板２に対向して角度測定軸側回転円板５がこの角
度測定軸４に取付けられている。

角度測定軸４は減速機８を介してモータ７に結合され、
モータ７の回転駆動に伴い角度測定軸側回転円板反５が
回転駆動するようになされている。

減速機８の減速比は、例えば１：１０’となっている。

角度測定軸側回転円板５には、角度原点位置検出用スリ
ット部１０が設けられ、筐体９に取り付けられた角度原
点位置検出器１１により、角度検出原点が通過の瞬間に
おいて検出される。なお、磁気式の場合はスリット部を
設ける必要はなく、基準となる磁化パターンにより検出
される。又、角度入力軸側回転円板２には、回転位置検
出器１２が設けられ、これにより角度測定軸側回転円板
５の回転角度位置が検出される。これらの機構要素はす
べて所定のクリアランスで筺体９内に取付けられている
。

第２図は上記角度検出器１１．１２により得られる電気
信号により、回転角襄を測定する回転角度測定回路のブ
ロックダイヤグラムである。

まず七オドライト（トランシット）等の角度軸に連結さ
れた角度入力軸１が測定すべき角度に設定される。次に
モータ７が始動されて角度測定が始まる。

角度原点位置検出器］１は、角度測定軸側回転円板５の
スリット部１．０が通過する瞬間に、回転角度測定の原
点を知らせるスタート信号２１　（ＳＴＡ）をクリップ
フロップ等からなるゲート制御回路２３に導出する。回
転円板５が更に回転して、角度入力軸１によって角度が
設定された角度入力軸側回転円板２の回転位置検出器１
２に対向すると、ストップ信号２２　　（ＳＴＯ）がゲ
ート制御回路　２３に導出される。

ゲート制御回路２３はスタート信号５ＴＡ２］からスト
ップ信号５ＴＯ２２までの区間Ｃ高【７・ベルとなるゲ
ート信号２９を発生し、この区間でゲート回路２４が開
かれる。従ってクロック発生回路２５から供給されるク
ロック信号２８が、ゲー［・回路２４でストローブされ
、積算カウンタ２６で計数される。なおゲート制御回路
２３がらはスタート信号２１に同期してリセット信号３
０が積算カウンタ２６に与えられる。

一方、クロック信号発生回路２５の出力のクロック信号
２８はモータ駆動回路２７にも導出され、このモータ駆
動回路２７の出力によりモータ７が前記クロック信号２
８のパルス数と回転角が比例するように駆動される。モ
ータ７は例えばパルスモータ（ステッピングモータ）で
あってよい。

この結果、測定すべき角度（ゲート信号２９の巾）がモ
ータ７を駆動するクロックパルスの数で代表されるので
、ゲート信号２９の区間でクロック信号２８を計数する
積算カウンタ２６の出力が角度を表すことになる。モー
タ７がクロック信号２９の１パルスにつき１度だけ回転
するならば、減速機８の介在により角度測定軸４の回転
角は例えばｌ／１０’度となる。即ち、積算カウンタ２
６で１０４個のクロックパルスを計数したとき、１度に
相当する角度測定値が得られるので、高精度の測角が容
易に出来る。なおりウンタ２６の計数出力は度分秒の単
位に換算して表示される。

モータ７はＤＣモータでもよい。この場合モータ軸にパ
ルス発生器を取付け、クロック発生回路２５の出力のク
ロック信号２８を分周したパルスとパルス発生器出力と
の位相を比較し、位相差が無くなるようにＰＬＬ制御を
行う。即ち、クロック信号２８を基準信号としてモータ
７の回転角を位相同期させる。これによってパルス信号
２８のパルス数と角度測定軸４の回転角とを比例関係に
保つことができる。

なお重錘によって角度原点位置検出器１１を常に鉛直線
上に保持させるようにすれば、土木測量機器の高度角測
定装置とすることができる。また積算カウンタ８にプリ
セット機能を具備させれば、角度原点位置を電気的にて
オフセットさせることができ、補角の測定や任意の角度
からの角度差の測定に利用できる。

モータ７は常時一定方向に回転させておいてもよい。ま
た測定時にのみ回転させてもよいので、省電力化が可能
となる。

角度原点位置検出器１１及び回転位置検出器１２の受光
光路にレンズ系を介在させれば、エンジがシャープな検
出信号が得られ、検出精度を高めることができる。また
、レンズ系を介在させれば、検出用スリット１０の巾を
広げて加工精度を低くしても必要な分解能が得られるの
で、回転円板５を含めて全体としてより小形化（小径化
）することも可能になる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明による回転角度測定装置はパルス数
のカウントによるインクリメント式の角度測定を行って
いるので、測定回路が前車であり、外部回路とのインタ
ーフェースも容易である。また原点位置と入力角度位置
の二点を検出すれば良いので、従来のインクリメン）・
形やアブソリュート形のロータリーエンコーダのように
ディスクの全面に均一かつ微細なスリットや磁気パター
ンを形成する必要がなく、製造が容易になり、小形化し
ても高い精度が得られる。

またモータと角度測定軸との間に減速機を介在させてい
るので、減速比に応じて分解能を十分高めることができ
、内挿補間等を行わな（でも高精度の角度測定値が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図及び第１Ｂ図はそれぞれ本発明による回転角度
測定装置の構造を示す断面図である。第２図は回転角度
を測定する回転角度測定回路のブロックダイヤグラムで
ある。 なお図面に用いた符号において、 １−・・・・−・−・−・−・−・角度入力軸２・−一
−−−−〜−−−−−−−−−−−角度入力軸側回転円
板４・・−一−−−−・−・・−−−−−・角度測定軸
５・−・・・−・・−・・・−角度測定軸側回転円板７
・・−・−・−・−・・−一−−−−−モータ８・・・
・−・・・−・−−−−−−−ｍ−減速機１１・・・・
・−・−一−−−・−−−−ｍ−角度原点位置検出器１
２・・・・・・・−・−・・−・一回転位置検出器２３
・−・・・−・−・・・−・−ゲート制御回路２５・・
−・・・−・・・−・・・・・−クロック信号発生回路
２６・−・・−〜−−−・−・−積算カウンタである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 減速機を介してモータによって回転される角度測定軸と
   、この角度測定軸の回転原点を検出する原点位置検出器
   と、上記角度測定軸と共通軸心を有する角度入力軸によ
   って上記回転原点に対する回転角度が設定され且つ上記
   角度測定軸の回転に伴ってその回転角度位置を検出する
   回転位置検出器と、上記原点位置検出器及び回転位置検
   出器の夫々の出力の間隔を所定のクロックパルスに基い
   て計数するカウンタと、上記クロックパルスのパルス数
   に比例した回転角度が生じるように上記モータを制御す
   るモータ駆動回路とを具備し、上記カウンタより上記角
   度入力軸から入力された角度に対応する角度測定値を得
   るようにした回転角度測定装置。