JPWO2019216327A1 - Encoder and its assembly method, drive device, and vehicle steering device - Google Patents
Encoder and its assembly method, drive device, and vehicle steering device Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2019216327A1 JPWO2019216327A1 JP2020518308A JP2020518308A JPWO2019216327A1 JP WO2019216327 A1 JPWO2019216327 A1 JP WO2019216327A1 JP 2020518308 A JP2020518308 A JP 2020518308A JP 2020518308 A JP2020518308 A JP 2020518308A JP WO2019216327 A1 JPWO2019216327 A1 JP WO2019216327A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotating body
- pattern
- shaft
- rotation
- detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 25
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 136
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 30
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 28
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 17
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
- G01D5/245—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
Abstract
回転軸に取り付けられて、前記回転軸の回転情報を検出するためのパターンが形成された回転体と、前記回転体の前記パターンを検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて、前記回転軸の前記回転情報を求める演算部と、を備えるエンコーダであって、前記回転体は、前記回転軸の回転方向に沿って、それぞれ前記パターンの一部が形成された複数のパーツ部に分割されているものである。一端部に操作部が設けられ、他端部がモータに連結されたような回転軸を有する駆動部のその回転軸に対し、エンコーダを取り付けたり、又は取り外したりすることができる。Based on the rotating body attached to the rotating shaft and forming a pattern for detecting the rotation information of the rotating shaft, the detecting unit for detecting the pattern of the rotating body, and the detection result of the detecting unit. An encoder including a calculation unit for obtaining the rotation information of the rotation axis, and the rotating body is formed in a plurality of parts parts in which a part of the pattern is formed along the rotation direction of the rotation axis. It is divided. An encoder can be attached to or detached from the rotating shaft of a drive unit having a rotating shaft such that an operating portion is provided at one end and the other end is connected to a motor.
Description
本発明は、エンコーダ、エンコーダの組立方法、エンコーダを備えた駆動装置、及びエンコーダを備えた車両用操舵装置に関する。 The present invention relates to an encoder, an encoder assembly method, a drive device including the encoder, and a vehicle steering device including the encoder.
産業用ロボット及び工作機械等の駆動部に用いられるモータの回転角の制御を高精度に行うためにエンコーダ(例えば、ロータリーエンコーダ)が使用される。エンコーダは、モータの回転軸に取り付けられて所定のパターンが形成された輪帯状の信号板と、そのパターンを検出する検出部とを有する。
信号板は、回転軸の軸方向から挿入された後、回転軸に固定され、検出部は、回転軸を回転可能に支持する支持部材に取り付けられる(例えば、引用文献1参照)。An encoder (for example, a rotary encoder) is used to control the rotation angle of a motor used in a drive unit of an industrial robot, a machine tool, or the like with high accuracy. The encoder has an annular signal plate attached to the rotating shaft of the motor to form a predetermined pattern, and a detection unit for detecting the pattern.
The signal plate is inserted from the axial direction of the rotating shaft, and then fixed to the rotating shaft, and the detection unit is attached to a support member that rotatably supports the rotating shaft (see, for example, Reference 1).
最近では、エンコーダはより様々な構造の駆動部に取り付けられるようになっている。例えば、一端部に操作部が設けられ、他端部が他のモータに連結された回転軸を有する駆動部に対し、エンコーダを取り付けたり、又は取り外したりすることが求められている。 Recently, encoders have been attached to drives of more various structures. For example, it is required to attach or remove an encoder to a drive unit having a rotation shaft whose one end is provided with an operation unit and whose other end is connected to another motor.
本発明の第1の態様によれば、回転軸に取り付けられて、その回転軸の回転情報を検出するためのパターンが形成された回転体と、その回転体のパターンを検出する検出部と、その検出部の検出結果に基づいて、その回転軸の回転情報を求める演算部と、を備えるエンコーダであって、その回転体は、その回転軸の回転方向に沿って、それぞれそのパターンの一部が形成された複数のパーツ部に分割されているエンコーダが提供される。 According to the first aspect of the present invention, a rotating body attached to a rotating shaft and formed with a pattern for detecting rotation information of the rotating shaft, a detecting unit for detecting the pattern of the rotating body, and a detection unit. An encoder including a calculation unit that obtains rotation information of the rotation axis based on the detection result of the detection unit, and the rotating body is a part of the pattern along the rotation direction of the rotation axis. An encoder is provided which is divided into a plurality of parts in which the above is formed.
第2の態様によれば、第1の態様のエンコーダと、その回転軸の回転角を制御する回転角制御部と、そのエンコーダの検出結果を用いてその回転角制御部を制御する制御部とを備える駆動装置が提供される。
第3の態様によれば、第1の態様のエンコーダの組立方法であって、複数のそのパーツ部及びその検出部を準備することと、その回転軸にその回転軸の側面方向側から複数のそのパーツ部を取り付けることと、複数のそのパーツ部とその検出部とを位置決めすることと、その回転軸を回転可能に支持する支持部にその検出部を取り付けることと、を含むエンコーダの組立方法が提供される。
第4の態様によれば、回転軸と、その回転軸の一端部に設けられた操作部と、その回転軸の他端部側に連結されたアクチュエータと、そのアクチュエータによって駆動される1対の駆動輪と、その回転軸の回転情報を検出するための第1の態様のエンコーダと、そのエンコーダの検出結果に基づいてそのアクチュエータの動作を制御する制御装置と、を備える車両用操舵装置が提供される。According to the second aspect, the encoder of the first aspect, the rotation angle control unit that controls the rotation angle of the rotation axis, and the control unit that controls the rotation angle control unit using the detection result of the encoder. A drive device comprising the above is provided.
According to the third aspect, it is the method of assembling the encoder of the first aspect, in which a plurality of parts thereof and a detection unit thereof are prepared, and a plurality of parts thereof and a detection unit thereof are provided on the rotation shaft from the side surface direction side of the rotation shaft. A method for assembling an encoder including mounting the parts, positioning a plurality of the parts and the detection parts, and mounting the detection parts on a support portion that rotatably supports the rotation axis. Is provided.
According to the fourth aspect, a rotating shaft, an operation unit provided at one end of the rotating shaft, an actuator connected to the other end side of the rotating shaft, and a pair driven by the actuator. Provided is a vehicle steering device including a drive wheel, an encoder of the first aspect for detecting rotation information of the rotation shaft thereof, and a control device for controlling the operation of the actuator based on the detection result of the encoder. Will be done.
以下、第1の実施形態につき図1から図7を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る駆動装置10の概略構成を示す。一例として、駆動装置10は車両用操舵装置(又は車両用操舵システム)8に使用されている。図1において、駆動装置10は、円筒状のシャフト18と、シャフト18の一端部に設けられたステアリングホイール14と、シャフト18の他端部側に設けられたアクチュエータ16と、シャフト18の回転角を含む回転情報を検出するエンコーダ部12と、エンコーダ部12の検出結果に基づいてアクチュエータ16等の動作を制御する制御装置28とを備えている。アクチュエータ16は、ドライバー(不図示)がステアリングホイール14を介してシャフト18を回転したときに、ドライバーに回転角に応じた反力(いわゆる操舵反力)を与えるためのモータである。Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a
車両用操舵装置8は、駆動装置10と、シャフト18にクラッチ20を介して連結された連結軸22と、1対の駆動輪(転舵輪)26A,26Bと、制御装置28の制御のもとで駆動輪26A,26Bの進行方向を制御する転舵アクチュエータ24とを備えている。シャフト18は車両本体部(不図示)に回転可能に支持されている。なお、車両用操舵装置8において、クラッチ20及び連結軸22を省略してもよい。さらに、アクチュエータ16の代わりに差動角制御装置を使用し、転舵アクチュエータ24の代わりにパワーステアリングを使用してもよい。この場合、差動角制御装置が、ステアリングホイール14(シャフト18)の回転角と駆動輪26A,26Bの進行方向との差動角に応じてパワーステアリングを介して駆動輪26A,26Bの進行方向を制御してもよい。車両用操舵装置8と、モータ又はエンジンに連結された1対の駆動輪(不図示)と、車両本体部(不図示)と、ブレーキ装置(不図示)と、アクセル(不図示)等とを含んで車両が構成できる。
The
本実施形態に係るエンコーダ部12は、シャフト18の側面に装着された円筒状で、例えばステアリングホイール14側の表面に回転角を検出するためのパターンが形成された回転体32を備えており、回転体32はシャフト18と一体的に回転する。また、エンコーダ部12は、回転体32のパターンを検出するための光電センサとしての第1及び第2の受発光部36A,36Bと、受発光部36Aが設けられた基板38Aと、受発光部36Bが設けられた基板38Bと、受発光部36A,36Bからの検出信号を処理して回転体32(ひいてはシャフト18)の回転情報を求める処理装置40とを備えている。回転体32は、そのパターンが形成された輪帯状のスケール部32bと、スケール部32bのアクチュエータ16側の面に設けられたスケール部32bよりも外径の小さい円筒状のハブ部32cとを一体的に連結したほぼ軸対称の形状である。なお、円筒状のハブ部32cの外径は、スケール部32bの外径と同じであってもよいし、スケール部32bの外径より大きくてもよい。基板38A,38Bは、車両本体部(不図示)に所定の連結部材(不図示)を介して支持されている。
The
図2(A)は図1中のエンコーダ部12の回転体32及び基板38A,38Bを示す平面図、図2(C)はエンコーダ部12の回転体32、基板38A,38B、及び処理装置40を示す。図2(A)において、シャフト18は断面で表されている。また、回転体32は、一例として、シャフト18の中心軸AXの回りの円周方向(周方向)又は回転方向(以下、θ方向ともいう。)に、等角度(ここでは120°)で実質的に同じ形状の3つのパーツ部(以下、部分回転体という)32A,32B,32Cを例えばボルトB1,B2,B3によって連結したものである。言い替えると、回転体32は第1、第2、及び第3の3つの部分回転体32A〜32Cに分割されている(分離可能である)。回転体はディスクともいうことができ、部分回転体32A〜32Cは部分ディスク部ともいうことができる。なお、説明の便宜上、図2(C)等においては、ボルトB1,B3は、部分回転体32A,32Cの連結部に対して斜めに配置されているが、実際には後述の図3(A)に示すように、ボルトB1,B3は対応する連結部に対して垂直になるように配置されることが好ましい。部分回転体32A,32Bの連結部を境界部33A、部分回転体32B,32Cの連結部を境界部33B、部分回転体32C,32Aの連結部を境界部33Cという。なお、部分回転体32A〜32Cの角度(中心軸AXに関する開き角)は互いに同じである必要はなく、例えば数°〜数10°の範囲で異なっていてもよい。このように、部分回転体32A〜32Cの角度が、例えば数°〜数10°の範囲で異なっている場合、当然ながら境界部33A〜33Cの角度も数°〜数10°の範囲で異なることになる。
FIG. 2A is a plan view showing the
回転体32の表面32aには、シャフト18の中心軸AXを中心とした同心円状のパターン領域に、インクリメンタルパターン34I及びアブソリュートパターン34Aがそれぞれ形成されている。インクリメンタルパターン34Iは、例えば光を反射する部分(反射部)と光の反射量(反射率)が反射部よりも小さい部分(非反射部)とを所定の周期(ピッチ)で円周方向に形成したものである。インクリメンタルパターン34Iからの反射光より得られる検出信号を内挿して積算することで、シャフト18の回転角又は回転速度等の積算値を高精度に求めることができる。アブソリュートパターン34Aは、例えば光を反射する部分(反射部)と光の反射量(反射率)が反射部よりも小さい部分(非反射部)とを有し、回転体32の1回転内の絶対角度(絶対位置)を示すパターンであり、アブソリュートパターン34Aからの反射光より得られる検出信号を用いて、シャフト18の1回転内の絶対角度を求めることができる。その絶対角度及びインクリメンタルパターン34Iから得られる回転角等の積算値を用いて、シャフト18の絶対角度をより高精度に求めることができる。
On the
また、第1の受発光部36Aは、検出用の光をアブソリュートパターン34Aの検出領域36AA及びインクリメンタルパターン34Iの検出領域36AIに照射する発光素子36Aaと、検出領域36AAからの反射光を受光する受光素子36Ab及び検出領域36AIからの反射光を受光する受光素子36Acとを有する。さらに、第2の受発光部36Bは、検出用の光をアブソリュートパターン34Aの検出領域36BA及びインクリメンタルパターン34Iの検出領域36BIに照射する発光素子36Baと、検出領域36BAからの反射光を受光する受光素子36Bb及び検出領域36BIからの反射光を受光する受光素子36Bcとを有する。発光素子36Aa,36Baは例えば発光ダイオード等であり、受光素子36Ab〜36Bcは例えばフォトダイオード等である。このように受発光部36A,36Bは反射型であるが、回転体32に透過型のパターンを設け、受発光部36A,36Bを透過型の光センサとしてもよい。
Further, the first light receiving / receiving
さらに、第1の受発光部36Aの検出領域36AA及び36AIと、第2の受発光部36Bの検出領域36BA及び36BIとは、それぞれ中心軸AXに関して対称(点対称)な位置に配置されている。なお、第1の受発光部36Aの検出領域の位置,及び第2の受発光部36Bの検出領域の位置はその対称な位置から数°程度離れた位置に配置されていてもよい。この場合、回転体32の境界部33A〜33Cは120°間隔で配置されているため、境界部33A〜33Cのうちの任意の一つ(例えば境界部33A)が第1の受発光部36Aの検出領域36AA及び36AI内に位置しているときには、他の境界部(例えば境界部33B,33C)は第2の受発光部36Bの検出領域36BA及び36BIから60°程度離れた位置にある。逆に、第2の受発光部36Bの検出領域36BA及び36BIが境界部33A〜33C上にあるときには、第1の受発光部36Aの検出領域36AA及び36AIは境界部33A〜33Cから60°程度離れた位置にある。このため、第1の受発光部36Aの検出結果と、第2の受発光部36Bの検出結果とを切り替えることによって、常に境界部33A〜33Cからずれた位置にあるインクリメンタルパターン34I及びアブソリュートパターン34Aからの反射光を受光でき、シャフト18の回転情報を高精度に検出できる。
Further, the detection areas 36AA and 36AI of the first light receiving and emitting
図3(A)は回転体32を3つの部分回転体32A〜32Cに分解(分離)した分解斜視図である。図3(A)において、シャフト18の中空部18aには、図1のステアリングホイール14からアクチュエータ16の設置部を介して制御装置28に続く複数の配線(不図示)が配置されている。部分回転体32Aは、アブソリュートパターン34Aの一部のパターン34Aa及びインクリメンタルパターン34Iの一部のパターン34Iaが形成された表面を持つ扇形のスケール部32Abと、スケール部32Abの表面と反対側の面に連結されたハブ部32Acとを有する。また、部分回転体32Bは、アブソリュートパターン34Aの一部のパターン34Ab及びインクリメンタルパターン34Iの一部のパターン34Ibが形成された表面を持つ扇形のスケール部32Bbと、スケール部32Bbの表面と反対側の面に連結されたハブ部32Bcとを有する。さらに、部分回転体32Cは、アブソリュートパターン34Aの一部のパターン34Ac及びインクリメンタルパターン34Iの一部のパターン34Icが形成された表面を持つ扇形のスケール部32Cbと、スケール部32Cbの表面と反対側の面に連結されたハブ部32Ccとを有する。
FIG. 3A is an exploded perspective view of the
なお、スケール部32Ab,32Bb,32Cbとハブ部32Ac,32Bc,32Ccとは、一体的に形成されていてもよい。ハブ部32Ac,32Bc,32Ccは、一例としてスケール部32Ab,32Bb,32Cbよりも半径が小さい扇形の断面形状を持ち、高さがスケール部32Ab,32Bb,32Cbよりも高い形状である。また、以下では、中心軸AXに対して半径方向(θ方向に直交する方向)におけるシャフト18及び回転体32等の側面(外面及び内面を含む)をそれぞれ周側面とも称する。
The scale portions 32Ab, 32Bb, 32Cb and the hub portions 32Ac, 32Bc, 32Cc may be integrally formed. As an example, the hub portions 32Ac, 32Bc, and 32Cc have a fan-shaped cross-sectional shape having a smaller radius than the scale portions 32Ab, 32Bb, and 32Cb, and have a height higher than that of the scale portions 32Ab, 32Bb, and 32Cb. Further, hereinafter, the side surfaces (including the outer surface and the inner surface) of the
そして、第1の部分回転体32Aのハブ部32Acの周側面の中央部に、シャフト18の中心軸AXから半径方向に平行に(外周面から内周面に向かうように)、円形の貫通穴32Adが形成され、シャフト18の周側面の対応する位置にも円形の貫通穴18bが形成されている。貫通穴32Ad及び18bを通るように、棒状の位置決めピン54Aを差し込むことで、第1の部分回転体32Aとシャフト18との円周方向及び中心軸AXに沿った方向(以下、軸方向ともいう)の位置決めを行うことができる。
Then, in the central portion of the peripheral side surface of the hub portion 32Ac of the first partial
また、第2の部分回転体32Bのハブ部32Bcの側面に設けたピン54Bを、第1の部分回転体32Aのハブ部32Acの側面に設けた凹部32Aeに嵌合させて、ボルトB1で部分回転体32Bと部分回転体32Aとを連結することで、部分回転体32A(シャフト18)に対して部分回転体32Bを位置決めできる。同様に、第3の部分回転体32Cのハブ部32Ccの側面に設けたピン54Cを、第1の部分回転体32Aのハブ部32Acの側面に設けた凹部32Afに嵌合させて、ボルトB2で部分回転体32Cと部分回転体32Aとを連結することで、部分回転体32A(シャフト18)に対して部分回転体32Cを位置決めできる。また、実際には第2の部分回転体32Bのハブ部32Bcと第3の部分回転体32Cのハブ部32Ccとは図2(A)のボルトB3によって連結されているが、図面の錯綜を避けるため、以下の説明ではボルトB3を省略する。なお、第2の部分回転体32Bのハブ部32Bcの内面に設けたピン(不図示)をシャフト18の側面に設けた凹部(不図示)に嵌合させて、部分回転体32Bをシャフト18に対して位置決めしてもよい。この際に、ピン54Bを省略してもよい。同様に、第3の部分回転体32Cをシャフト18に対して位置決めしてもよい。なお、各ハブ部の側面は、他のハブの側面と接触する面であるので接触面ともいう。
Further, the
そして、シャフト18が無い状態で、ボルトB1,B2,B3を用いて部分回転体32A〜32Cを連結して形成される回転体32の内径は、シャフト18の外径よりもわずかに小さく設定されている。このため、部分回転体32A〜32Cでシャフト18を囲む状態で、ボルトB1,B2,B3を用いて部分回転体32A〜32Cを連結することによって、部分回転体32A〜32Cがシャフト18を締め付けることになり、部分回転体32A〜32Cがシャフト18に安定に装着される。
なお、図3(B)に示すように、シャフト18の周側面には、円形の貫通穴18bの代わりに、軸方向に細長い貫通穴18b1、円周方向に細長い貫通穴18b2、又は円周方向に形成された所定深さの溝18b3を設けてもよい。シャフト18の周側面に細長い貫通穴18b1及び18b2を設けた場合、第1の部分回転体32Aのハブ部32Acの周側面の中央部には2つの円形の貫通穴を形成し、2つの円形の貫通穴を介して2つの位置決めピンを細長い貫通穴18b1及び18b2のそれぞれに差し込めばよい。すなわち、細長い貫通穴18b1と位置決めピンとを嵌合させることによって、円周方向の位置決めが行われ、細長い貫通穴18b2と位置決めピンとを嵌合させることによって、軸方向の位置決めが行われる。The inner diameter of the
As shown in FIG. 3B, instead of the circular through
また、シャフト18の側面に溝18b3を設けた場合、上記構成と同じように、第1の部分回転体32Aのハブ部32Acの中央部には円形の貫通穴を形成し、この円形の貫通穴を介して位置決めピンの先端部を溝18b3に差し込めばよい。すなわち、溝18b3と位置決めピンの先端部とを嵌合(係合)させることによって、軸方向の位置決めが行われる。この構成の場合、円周方向の位置決めは、部分回転体32A〜32Cがシャフト18を締め付ける力で行ってもよいし、溝18b3に加え、上述した細長い貫通穴18b1を併用してもよい。
Further, when the groove 18b3 is provided on the side surface of the
さらに、シャフト18と第1の部分回転体32Aとの位置決めを位置決めピン54Aで行う構成について説明したが、この構成に限定されない。例えば、シャフト18にフランジを形成し、このフランジに第1の部分回転体32A、第2の部分回転体32B、第3の部分回転体32Cの少なくとも一つを載置した状態で、各部分回転体をボルトで連結してもよい。
Further, although the configuration in which the
図2(C)に戻り、処理装置40は、第1の受発光部36Aの受光素子36Abの検出信号を処理して絶対角度を求める絶対角度回路42A1及び第1の受発光部36Aの受光素子Acの検出信号を処理して積算値を求める内挿回路42A2と、絶対角度回路42A1及び内挿回路42A2の出力からシャフト18の回転角の絶対値を高精度に求める第1のカウンタ44Aと、第2の受発光部36Bの受光素子36Bbの検出信号を処理して絶対角度を求める絶対角度回路42B1及び第2の受発光部36Bの受光素子36Bcの検出信号を処理して積算値を求める内挿回路42B2と、絶対角度回路42B1及び内挿回路42B2の出力からシャフト18の回転角の絶対値を高精度に求める第2のカウンタ44Bと、を有する。さらに、処理装置40は、絶対角度回路42A1,42B1の出力と、第1及び第2のカウンタ44A,44Bの出力とを用いて、回転体32の境界部33A〜33Cに影響されることなく、シャフト18の回転角の絶対値等の回転情報を高精度に求める切り替え回路46を有する。なお、処理装置40の少なくとも一部の回路は、基板38A,38Bに形成されていてもよい。
Returning to FIG. 2C, the
一例として、切り替え回路46は記憶部を有し、この記憶部には、例えば受発光部36Aがアブソリュートパターン34Aを検出して得られる絶対角度と、この絶対角度が得られたときに、受発光部36Bがアブソリュートパターン34Aを検出して得られる絶対角度との関係が記憶されている。すなわち、記憶部は受発光部36Aと受発光部36Bとの位置関係を記憶している。また、記憶部には、例えば境界部33Aが受発光部36Aの検出領域にあるときの境界部33B,33Cの絶対角度(又はアブソリュートパターン34A内での境界部33A〜33Cの絶対角度)が記憶されている。そして、切り替え回路46では、例えば第1のカウンタ44Aの出力からシャフト18の回転情報を求めているときに、絶対角度回路42A1から出力される絶対角度が境界部33A〜33Cの絶対角度に対して所定角度の範囲(例えば20°程度)内になったときには、第2のカウンタ44Bの出力からシャフト18の回転情報を求めるように第1のカウンタ44Aの出力から第2のカウンタ44Bの出力に切り替える。この際に、第1のカウンタ44Aの出力を第2のカウンタ44Bの出力としてプリセットしてもよい。この後、第1の受発光部36Aの検出領域36AA,36AIを境界部33A〜33Cが通過しても、高精度にシャフト18の回転情報を求めることができる。
As an example, the switching
同様に、第2のカウンタ44Bの出力からシャフト18の回転情報を求めているときに、絶対角度回路42B1から出力される絶対角度と受発光部36Bの位置を示す絶対角度との差分が、境界部33A〜33Cの絶対角度に対して所定角度の範囲内になったときには、第1のカウンタ44Aの出力からシャフト18の回転情報を求めるようにすればよい。この際に、第2のカウンタ44Bの出力を第1のカウンタ44Aの出力としてプリセットしておいてもよい。この切り替え動作によって、境界部33A〜33Cの位置に関係なく、常に高精度にシャフト18の回転情報を求めることができる。
Similarly, when the rotation information of the
また、回転体32のスケール部32bの表面と反対側の面(ハブ部32c側の面)32dの周縁部には、図2(B)に示すように、シャフト18の中心軸AXからわずかに偏心した開き角がほぼ180°の細い扇形のN極の磁石48A及びS極の磁石48Cが固定され、磁石48A及び磁石48Cの内側に、中心軸AXからわずかに偏心した開き角がほぼ180°の細い扇形のS極の磁石48B及びN極の磁石48Dが固定されている。なお、一例として、磁石48A〜48Dはそれぞれほぼ輪帯を2分割して得られる形状の強磁性体を軸方向に磁化したものである。例えばN極の磁石48Aの面32dに接する部分はS極に着磁されている。さらに、磁石48A〜48Dに対向するように、例えば90°の開き角で2つの磁気センサ50A,50Bが配置されている。磁気センサ50A,50Bは、例えば複数の磁気抵抗素子又はホール素子等を組み合わせたものである。磁気センサ50A,50Bは、シャフト18を回転可能に支持している車両本体部(不図示)に所定の連結部材(不図示)を介して支持されている。
Further, as shown in FIG. 2B, the peripheral portion of the surface of the
回転体32の回転によって磁気センサ50A,50B上での磁石48A〜48Dの磁界が変化し、磁気センサ50A,50Bの検出信号が変化する。処理装置40内には、磁気センサ50A,50Bの検出信号より、磁石48A〜48D(シャフト18)の回転方向及び回転数(多回転情報)を求める多回転情報検出回路52が設けられている。多回転情報検出回路52の検出結果は切り替え回路46に供給されており、切り替え回路46はその多回転情報を用いて360°を超える範囲のシャフト18の回転角を求めることができる。なお、磁石48A〜48D及び磁気センサ50A,50Bを用いることなく、回転体32の表面32aに多回転情報を含むパターンを形成しておき、このパターンを別の受発光部(不図示)によって検出することで、多回転情報を求めてもよい。
The rotation of the
また、図4(B)、(C)、(D)は、それぞれ図4(A)の部分回転体32A,32Bの境界部33Aの上端部を含む円形の領域Aの拡大図である。図4(B)に示すように、部分回転体32A,32Bの表面32Aa,32Baには円周方向に最小の幅W1の非反射部34Iaと最小の幅W2の反射部34Ib(第1反射部)とを周期P(=W1+W2)で配列したインクリメンタルパターン34Iが形成されている。また、部分回転体32A,32Bの表面のうち、境界部33Aの上端部の表面32Aa,32Baには、傾斜角φが45°の傾斜部32Aa1,32Ba1が形成されている。傾斜部32Aa1,32Ba1の円周方向の全体の幅W3は、一例として反射部34Ibの幅W2と同じである。この場合、図2(C)の発光素子36Aa(又は36Ba)からほぼ軸方向に平行に傾斜部32Aa1,32Ba1に入射する光ILは、2回の反射によって入射した方向に反射されるため、傾斜部32Aa1,32Ba1は反射部34Ibとみなすことができる。また、表面32Aa,32Baにインクリメンタルパターン34Iと平行に形成されているアブソリュートパターン(不図示)の最小幅の反射部は、傾斜部32Aa1,32Ba1を含む領域に形成されている。他の境界部33B,33Cの上端部の表面も同様に反射部となる。このため、境界部33A〜33Cは、それらのパターンの最小幅の反射部(第2反射部)内に形成されているとみなすことができ、境界部33A〜33Cが受発光部36A,36Bの検出領域を通過しても、検出信号のレベルの変化が小さく、常に高精度にシャフト18の回転情報を検出できる。
4 (B), (C), and (D) are enlarged views of a circular region A including the upper end portion of the
また、図4(C)に示すように、部分回転体32A,32Bの境界部33Aの上端部の表面32Aa,32Baには、傾斜角φが45°の非反射部32Aa2,32Ba2を形成してもよい。非反射部32Aa2,32Ba2の円周方向の全体の幅W3は、一例として非反射部34Ia(第1非反射部)の最小の幅W1と同じか、又は1以上の整数nを用いて(W1+n・P)に設定される。この場合、図2(C)の発光素子36Aa(又は36Ba)からほぼ軸方向に平行に境界部33Aに入射する光ILは、非反射部32Aa2,32Ba2(第2非反射部)で反射されないため、境界部33Aは非反射部34Ia、又は非反射部34Iaを周期Pのn倍だけずらした部分の下に形成されているとみなすことができる。また、表面32Aa,32Baのアブソリュートパターン(不図示)の非反射部は、非反射部32Aa2,32Ba2を含む領域に形成されている。他の境界部33B,33Cも同様に非反射部の下に形成されている。このため、境界部33A〜33Cは、それらのパターンの最小幅、又は最小幅に周期Pのn倍を加えた幅の非反射部とみなすことができ、境界部33A〜33Cが受発光部36A,36Bの検出領域を通過しても、検出信号のレベルの変化が小さく、常に高精度にシャフト18の回転情報を検出できる。
Further, as shown in FIG. 4C, non-reflective portions 32Aa2 and 32Ba2 having an inclination angle φ of 45 ° are formed on the surfaces 32Aa and 32Ba of the upper end portions of the
また、図4(D)に示すように、部分回転体32A,32Bの境界部33Aの上端部の表面32Aa,32Baには、円周方向の幅W3の隙間33Aaを形成してもよい。隙間33Aaの幅W3は、一例として非反射部34Iaの幅W1と同じか、又は1以上の整数nを用いて(W1+n・P)に設定される。この場合、図2(C)の発光素子36Aa(又は36Ba)からほぼ軸方向に平行に境界部33Aに入射する光ILは、隙間33Aaで反射されないため、隙間33Aaは非反射部34Ia、又は非反射部34Iaを周期Pのn倍だけずらした部分とみなすことができる。他の境界部33B,33Cの上端にも同様に隙間が設けられている。このため、境界部33A〜33Cは、表面32Aa,32Baに設けられているパターンの最小幅、又は最小幅に周期Pのn倍を加えた幅の非反射部の下に形成されているとみなすことができ、境界部33A〜33Cが受発光部36A,36Bの検出領域を通過しても、検出信号のレベルの変化が小さく、常に高精度にシャフト18の回転情報を検出できる。
Further, as shown in FIG. 4D, a gap 33Aa having a width W3 in the circumferential direction may be formed on the surfaces 32Aa and 32Ba of the upper end portion of the
なお、図4(B)〜(C)の例で示すように、回転体32の境界部33A〜33Cをそれらのパターンの反射部又は非反射部とみなすことができる場合には、検出信号のレベルの変化が小さいため、図2(A)の2つ受発光部36A,36Bの一方を省略して、一つの受発光部36A(又は36B)のみを用いてもよい。このように一つの受発光部のみを用いても、シャフト18の回転情報を高精度に検出できる。
As shown in the examples of FIGS. 4B to 4C, when the
次に、図5のフローチャートを参照して本実施形態のエンコーダ部12の組立方法の一例につき説明する。この場合、エンコーダ部12の回転体32は、図1に示すように、一端部側にシャフト18の断面形状よりも大きいステアリングホイール14が取り付けられ、他端部側にシャフト18の断面形状よりも大きいアクチュエータ16が装着されたシャフト18の中央部分に取り付けられるものとする。
図5のステップ102において、図3(A)の複数(ここでは3つ)の部分回転体32A〜32C、図2(C)の基板38A,38Bに装着された受発光部36A,36B、及び処理装置40を準備する。まず、3つの部分回転体32A〜32Cの製造方法について説明する。図6(A)に示すように、3つの部分回転体32A〜32Cを一体化した形状の回転体の原型32Mを製造する。原型32Mは輪帯状のスケール部32Mbと、スケール部32Mbの外径よりも外径が小さい円筒状のハブ部32Mcとを一体化した形状であり、原型32Mの中央部には、円形の貫通穴32Meが形成されている。円形の貫通穴32Meの内径は、シャフト18の外径と同じか、又はその外径よりもわずかに小さく設定されている。Next, an example of the method of assembling the
In
さらに、例えばリソグラフィー工程を用いて、原型32Mの表面32Maにアブソリュートパターン34A及びインクリメンタルパターン34Iを形成し、各パターンを形成した後、例えばワイヤカット放電加工機を用いて、回転体の原型32Mを3箇所の境界部33A〜33Cに対応する位置で切断する。この後、切断で形成された3つの部分回転体に図3(A)の貫通穴32Ad等を形成することで、部分回転体32A〜32Cを製造できる。なお、部分回転体32A〜32Cは互いに別の部材から形成してもよい。また、受発光部36A,36B及び処理装置40は、例えば半導体素子製造プロセスを用いて製造できる。
Further, for example, an
次のステップ104において、3つの部分回転体32A〜32Cをシャフト18の側面方向側からシャフト18の周側面に取り付ける。そのため、図6(B)に示すように、第1の部分回転体32Aの貫通穴32Ad及びシャフト18の周側面の貫通穴18bに位置決めピン54Aを差し込む。さらに、図6(C)に示すように、ボルトB1を用いて第1の部分回転体32Aの側面に第2の部分回転体32Bの側面を連結し、図3(A)のボルトB2を用いて第1の部分回転体32Aの側面に第3の部分回転体32Cの側面を連結する。また、図2(A)のボルトB3を用いて第2の部分回転体32Bの側面に第3の部分回転体32Cの側面を連結する。これによって、図2(A)に示すように、シャフト18を挟み込むように回転体32がシャフト18の周側面に取り付けられる。なお、各ボルトによって回転体32がシャフト18を締め付ける力が十分であれば、この後で第1の部分回転体32Aから位置決めピン54Aを引き抜いてもよい。
In the
次に、ステップ106において、回転体32(インクリメンタルパターン34I及びアブソリュートパターン34A)と、受発光部36A,36Bとの位置合わせを行い、ステップ108において、受発光部36A,36Bの基板38A,38Bを不図示の連結部材に固定し、受発光部36A,36Bを処理装置40と接続する。さらに、回転体32のスケール部32bの面32dに図2(B)の磁石48A〜48Dを接着等で取り付け、不図示の連結部材に磁気センサ50A,50Bを取り付け、磁気センサ50A,50Bを処理装置40と接続することで、エンコーダ部12の組立が完了する。
なお、エンコーダ部12の組立方法はこの方法に限定されず、例えば、受発光部36A,36Bの基板38A、38Bを上記連結部材に固定した後、回転体32をシャフト18の周側面に取り付けてもよい。Next, in
The method of assembling the
また、一例として、図6(D)に示すように、第1の部分回転体32Aと第2の部分回転体32Bとの境界部33Aでは、部分回転体32A,32Bのスケール部32Ab,32Bbが密着し、ハブ部32Ac,32Bcの間にはわずかな隙間33Abがある。隙間33Abでは、位置決めピン54Bによって部分回転体32A,32Bが位置決めされ、ボルトB1によって部分回転体32A,32Bが連結されている。これは他の境界部33B,33Cでも同様である。このような連結方法で部分回転体32A〜32Cを相互に安定に連結できる。なお、部分回転体32A,32Bのスケール部32Ab,32Bbを密着させ、さらにハブ部32Ac,32Bcを密着させてもよい。
Further, as an example, as shown in FIG. 6D, at the
上述のように、本実施形態のエンコーダ部12(エンコーダ)は、シャフト18(回転軸)に取り付けられて、シャフト18の回転情報を検出するためのパターン34I,34Aが形成された回転体32と、回転体32のパターンを検出する受発光部36A,36B(検出部)と、受発光部36A,36Bの検出結果に基づいてシャフト18の回転情報を求める処理装置40(演算部)と、を備えるエンコーダであって、回転体32は、回転体32の回転方向(θ方向)に沿って、それぞれそのパターン34I,34Aの一部が形成された複数の部分回転体32A〜32C(パーツ部)に分割されている。言い替えると、回転体32は部分回転体32A〜32Cに分離可能である。
As described above, the encoder unit 12 (encoder) of the present embodiment is attached to the shaft 18 (rotating shaft), and the
本実施形態のエンコーダ部12によれば、例えば両端に回転体32の外径より大きい部材が装着されたシャフト18の周側面に回転体32を取り付ける際には、回転体32を複数の部分回転体32A〜32Cに分割(分離)してから、部分回転体32A〜32Cをシャフト18の周側面に取り付ければよい。このため、シャフト18に対する回転体32の取り付けが容易である。さらに、例えばエンコーダ部12の使用中に、第2の部分回転体32Bの一部が損傷したような場合には、シャフト18から損傷した第2の部分回転体32Bを取り外し、その代わりに新しい第2の部分回転体32Bを取り付ければよい。これによって、使用中に回転体32の一部が損傷したときに、その損傷した部分を容易に取り替えることができる。
According to the
また、本実施形態の駆動装置10は、エンコーダ部12と、シャフト18の回転角を制御するアクチュエータ16(回転角制御部)と、エンコーダ部12の検出結果を用いてアクチュエータ16を制御する制御装置28(制御部)とを備えている。駆動装置10によれば、シャフト18に対するエンコーダ部12の回転体32の取り付けが容易であるため、駆動装置10を容易に組み立てることができる。
Further, the
また、本実施形態のエンコーダ部12の組立方法は、複数の部分回転体32A〜32C及び受発光部36A,36Bを準備するステップ102と、シャフト18にその側面から複数の部分回転体32A〜32Cを取り付けるステップ104と、複数の部分回転体32A〜32C(回転体32)と受発光部36A,36Bとを位置決めするステップ106と、シャフト18を回転可能に支持する支持部(車両本体部)に受発光部36A,36Bを取り付けるステップ108と、を含んでいる。この組立方法によれば、例えば両端に回転体32の外径より大きい部材が装着されたシャフト18の側面(周側面)に回転体32を容易に取り付けることができる。
Further, the method of assembling the
なお、本実施形態では、以下のような変形が可能である。
まず、図2(C)の切り替え回路46は、記憶部に記憶されている境界部33A〜33Cの絶対角度に基づいてカウンタ44A,44Bの出力を切り替えているが、受発光部36A,36Bの検出信号に基づいてカウンタ44A,44Bの出力を切り替えてもよい。
図7(A)は、図2(A)の回転体32及び受発光部36A,36Bを示す平面図であり、図7(B)及び(C)はそれぞれ一例として受発光部36A,36Bのインクリメンタルパターン34Iからの光を検出する受光素子36Ac,36Bc(図2(C)参照)からの検出信号の振幅を示す信号SIA及びSIBである。図7(B)及び(C)の横軸は、図7(A)の状態を基準(θ=0°)とした、シャフト18(回転体32)の反時計回りの回転角θ(°)である。この変形例では、信号SIA,SIBは、例えば図2(C)の内挿回路42A2,42B2から切り替え回路46に供給される。回転体32には等角度間隔で3つの境界部33A〜33Cがあるため、シャフト18が1回転する間に、信号SIA,SIBのレベルはそれぞれ120°間隔で低下するとともに、SIA,SIBのレベルはほぼ60°位相がずれている。In this embodiment, the following modifications are possible.
First, the switching
7 (A) is a plan view showing the rotating
切り替え回路46内では信号SIA,SIBに対して予め所定の閾値Sth(例えば信号SIA,SIBの実測値の最大値と最小値との中間の値など)が設定されている。そして、例えば信号SIAのレベルが閾値Sthよりも大きいときには、受発光部36Aの検出信号(カウンタ44Aの出力)を用いてシャフト18の回転情報を検出し、その後、信号SIAのレベルが閾値Sth以下になったときには、受発光部36Bの検出信号(カウンタ44Bの出力)を用いてシャフト18の回転情報を検出する。その後、信号SIBのレベルが閾値Sth以下になったときには、受発光部36Aの検出信号(カウンタ44Aの出力)を用いてシャフト18の回転情報を検出する。これによって、回転体32の境界部33A〜33Cが受発光部36A,36Bの検出領域を通過しても、シャフト18の回転情報を高精度に検出できる。
In the switching
なお、回転体32のインクリメンタルパターン34I及び/又はアブソリュートパターン34Aの一部に受発光部36A,36Bの切り替えのタイミングを示すパターンを設けておき、受発光部36A又は36Bにそのパターンからの光を検出する受光素子を設けておいてもよい。そして、その受光素子の検出信号に基づいて受発光部36A,36B(カウンタ44A,44B)の切り替えを行うようにしてもよい。
A pattern indicating the timing of switching between the light emitting and receiving
また、上述の実施形態では、部分回転体32A,32Bのスケール部32Ab,32Bbを密着させ、ハブ部32Ac,32Bcの間にわずかな隙間33Abを設けている。これに対して、図6(E)に示すように、境界部33Aにおいて、部分回転体32A,32Bのスケール部32Ab,32Bbの間にわずかな隙間33Aaを設け、ハブ部32Ac,32Bcを密着させてもよい。その隙間33Aaは図4(D)の幅W3の隙間33Aaとして使用できる。
Further, in the above-described embodiment, the scale portions 32Ab and 32Bb of the partial
さらに、図6(F)に示すように、部分回転体32A,32Bの代わりに、ハブ部32Ac,32Bcの下面に、スケール部32Ab,32Bbと同様の形状の輪帯部32Db,32Ebを設けた形状の部分回転体32D,32Eを使用してもよい。部分回転体32D,32Eの境界部33Aにおいて、スケール部32Ab,32Bbを密着させ、ハブ部32Ac,32Bcの間にわずかな隙間33Abを設け、輪帯部32Db,32Ebを密着させてもよい。この例では、部分回転体32Cの代わりに、部分回転体32Dと同様の形状の部分回転体(不図示)が使用される。この連結方法では、スケール部32Ab,32Bbをより安定に密着させることができる。
Further, as shown in FIG. 6F, instead of the partial
また、図6(G)に示すように、境界部33Aでは、部分回転体32Aのハブ部32Acの形状を凸部33Acを持つ形状とし、部分回転体32Bのハブ部32Bcの形状を凸部33Acに嵌合可能な凹部33Adを持つ形状としてもよい。この例では、部分回転体32A,32Bのスケール部32Ab,32Bbを密着させ、部分回転体32Aのハブ部32Acの凸部33Acを部分回転体32Bのハブ部32Bcの凹部33Adに嵌合させることで、部分回転体32A〜32Cを相互に安定に密着させることができる。
Further, as shown in FIG. 6 (G), in the
また、上述の実施形態では2つの受発光部36A,36Bの検出領域の位置は中心軸AXに対して対称な位置に配置されているが、要は第1の受発光部36Aの検出領域が境界部33A〜33C上にあるときに、第2の受発光部36Bの検出領域が境界部33A〜33Cから外れた位置にあればよい。また、図8(A)、(B)の変形例のエンコーダ部12Aで示すように、2つの受発光部36A,36Bの検出領域を近接させて配置してもよい。なお、図8(A)及び(B)において、図2(A)及び(C)に対応する部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。この変形例において、シャフト18の中心軸AXに対する受発光部36A,36Bの検出領域の開き角θdは例えば45°から30°程度である。
Further, in the above-described embodiment, the positions of the detection regions of the two light receiving and emitting
このとき、第1の受発光部36Aの検出領域が境界部33A〜33C上にあるときには、第2の受発光部36Bの検出領域は境界部33A〜33Cから少なくとも30°程度離れた位置にある。このため、受発光部36A又は36Bの検出領域は常に境界部33A〜33Cからずれた位置にあるため、シャフト18の回転情報を高精度に検出できる。さらに、受発光部36A,36Bが近接して配置されているため、受発光部36A,36Bを一つの基板38Cに設けることができ、エンコーダ部12Aの構成が簡素化できる。
At this time, when the detection region of the first light receiving / receiving
また、上述の実施形態では、位置決めピン54Aを用いてシャフト18と部分回転体32A(回転体32)とを位置決めしているが、例えばシャフト18に設けた凸部に、部分回転体32Aの内面に設けた凹部を嵌合させて、シャフト18と部分回転体32A(回転体32)とを位置決めしてもよい。
また、上述の実施形態では、回転体32を3分割しているが、回転体32の分割数は任意であり、回転体32をシャフト18の円周方向に等角度で、又は非等角度でn分割(nは2以上の整数)してもよい。Further, in the above-described embodiment, the
Further, in the above-described embodiment, the rotating
さらに、回転体32はスケール部32b及びハブ部32cより構成されているため、インクリメンタルパターン34I及びアブソリュートパターン34Aが形成されているスケール部32bを変形させることなく、ハブ部32cにおいて部分回転体32A〜32Cを互いに安定に連結できる。なお、スケール部32bの高さを高くして、回転体32をスケール部32bのみから形成してもよい。この場合、分割されたスケール部32bの裏面側に分割されたスケール部を互いに連結する機構を設けてもよい。
Further, since the rotating
また、上述の実施形態では、シャフト18を囲むように部分回転体32A〜32Cを相互に連結することで、シャフト18を締め付けるようにシャフト18に回転体32を装着しているため、シャフト18には特に連結機構を設ける必要がない。なお、例えばシャフト18に外径が次第に大きくなるテーパー部を形成しておき、一体的に連結した部分回転体32A〜32C(回転体32)をそのテーパー部で軸方向にずらして、圧入によって回転体32をシャフト18に固定してもよい。
さらに、例えばシャフト18にネジ穴を設けておき、部分回転体32A〜32Cの少なくとも一つをボルト及びそのネジ穴を用いてシャフト18に固定してもよい。Further, in the above-described embodiment, since the
Further, for example, the
次に、第2の実施形態につき図9(A)から図13(B)を参照して説明する。なお、図9(A)から図11(C)において、図2(A)から図3(A)に対応する部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
図9(A)は、本実施形態に係るシャフト18の回転情報を検出するためのエンコーダ部12Bの回転体62、受発光部36Aが設けられた基板38A、及び受発光部36Bが設けられた基板38Bを示す平面図、図9(B)は図9(A)の側面図である。図9(A)、(B)において、回転体62は、アブソリュートパターン34A及びインクリメンタルパターン34Iが形成された表面62aを持つ輪帯状のスケール部62bと、スケール部62bの表面62aと反対側の面に設けられたスケール部62bよりも外径の小さい円筒状のハブ部62cとを一体的に連結したほぼ軸対称の形状である。Next, the second embodiment will be described with reference to FIGS. 9 (A) to 13 (B). In FIGS. 9 (A) to 11 (C), the parts corresponding to FIGS. 2 (A) to 3 (A) are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
FIG. 9A shows a
また、回転体62は、シャフト18の円周方向(θ方向)に等角度(ここでは180°)の実質的に同じ形状の2つの部分回転体62A,62BをボルトB4,B5によって連結したものである。言い替えると、回転体62は第1、第2の部分回転体62A,62Bに分割されている(分離可能である)。部分回転体62A,62Bの連結部を以下では境界部63A,63Bという。なお、部分回転体62A,62Bの角度(中心軸AXに関する開き角)は互いに同じである必要はなく、例えば数°〜数10°の範囲で異なっていてもよい。
Further, the rotating
本実施形態において、第2の受発光部36Bの検出領域36BA及び36BIは、第1の受発光部36Aの検出領域36AA及び36AIと中心軸AXに関して対称な位置に対して、反時計回り(時計回りでもよい)に例えば30°程度ずれた位置に配置されている。言い替えると、検出領域36AA,36AIと検出領域36BA,36BIとは中心軸AXに関して非対称な位置に配置されている。また、回転体62の境界部63A,63Bは180°間隔で(中心軸AXに関して対称に)配置されているため、一方の境界部63Aが第1の受発光部36Aの検出領域36AA及び36AI内に位置しているときには、他方の境界部63Bは第2の受発光部36Bの検出領域36BA及び36BIから30°程度離れた位置にある。逆に、第2の受発光部36Bの検出領域36BA及び36BIが境界部63A,63B上にあるときには、第1の受発光部36Aの検出領域36AA及び36AIは境界部63A,63Bから30°程度離れた位置にある。このため、少なくとも第1又は第2の受発光部36A又は36Bは常に境界部63A,63Bからずれた位置にあるインクリメンタルパターン34I及びアブソリュートパターン34Aからの反射光を受光でき、シャフト18の回転情報を常に高精度に検出できる。
In the present embodiment, the detection regions 36BA and 36BI of the second light receiving / receiving
図11(A)は回転体62を2つの部分回転体62A,62Bに分解(分離)した分解斜視図である。図11(A)において、部分回転体62Aはアブソリュートパターン34Aの一部のパターン34Ad及びインクリメンタルパターン34Iの一部のパターン34Idが形成された表面62Aaを持つ扇形のスケール部62Abと、スケール部62Abの表面62Aaと反対側の面に連結されたハブ部62Acとを有する。また、部分回転体62Bは、アブソリュートパターン34Aの一部のパターン34Ae及びインクリメンタルパターン34Iの一部のパターン34Ieが形成された表面62Baを持つ扇形のスケール部62Bbと、スケール部62Bbの表面62Baと反対側の面に連結されたハブ部62Bcとを有する。なお、スケール部62Ab,62Bbとハブ部62Ac,62Bcとは、一体的に形成されていてもよい。ハブ部62Ac,62Bcは、スケール部62Ab,62Bbよりも半径が小さい扇形の断面形状を持ち、高さがスケール部62Ab,62Bbよりも高い形状である。
FIG. 11A is an exploded perspective view of the
また、一例として、第1の部分回転体62Aのハブ部62Acの周側面の中央部に、シャフト18の中心軸AXから半径方向に平行に(外周面から内周面に向かうように)、円形の貫通穴62Adが形成され、シャフト18の周側面の対応する位置にも円形の貫通穴18b(図9(A)参照)が形成されている。貫通穴62Ad及び18bを通るように、位置決めピン54Aを差し込むことで、第1の部分回転体62Aとシャフト18との円周方向及び軸方向の位置決めを行うことができる。
Further, as an example, a circle is formed at the center of the peripheral side surface of the hub portion 62Ac of the first partial
また、第2の部分回転体62Bのハブ部62Bcの側面に設けたピン54B,54Cを、第1の部分回転体62Aのハブ部62Acの側面に設けた凹部62Ae,62Afに嵌合させて、ボルトB4,B5で部分回転体62B,62Aを連結することで、部分回転体62A(シャフト18)に対して部分回転体62Bを位置決めできる。そして、シャフト18が無い状態で、ボルトB4,B5を用いて部分回転体62A,62Bを連結して形成される回転体62の内径は、シャフト18の外径よりもわずかに小さく設定されている。このため、部分回転体62A,62Bでシャフト18を囲む状態で、ボルトB4,B5を用いて部分回転体62A,62Bを連結することによって、シャフト18を締め付けることになり、部分回転体62A,62Bがシャフト18に安定に装着される。
Further, the
これ以外のエンコーダ部12Bの構成は第1の実施形態と同様であり、エンコーダ部12Bは図2(C)の処理装置40と同じ処理装置(以下、処理装置40という)を備えている。処理装置40を用いて、受発光部36A及び36Bの検出信号(カウンタ44A及び44Bの出力)を切り替えることによって、第1の実施形態と同様に、第1の受発光部36A(又は第2の受発光部36B)の検出領域を境界部63A,63Bが通過しても、高精度にシャフト18の回転情報を求めることができる。
The configuration of the
また、図4(B)〜(C)の例で示したように、回転体62の境界部63A,63Bをインクリメンタルパターン34I及びアブソリュートパターン34Aの反射部又は非反射部とみなすことができる場合には、検出信号のレベルの変化が小さいため、2つ受発光部36A,36Bの一方を省略して、一つの受発光部36A(又は36B)のみを用いてもよい。この場合にも、シャフト18の回転情報を高精度に検出できる。
Further, as shown in the examples of FIGS. 4B to 4C, when the
なお、上述の実施形態では、シャフト18に設けた貫通穴18bを用いてシャフト18と部分回転体62Aとの回転方向の位置決めを行っている。これに対して、図10(A)及び(B)の変形例のエンコーダ部12Cで示すように、シャフト18の側面の軸方向の一部に平面状の切り欠き部18c及び18d(面取り部)を設けてもよい。一例として、切り欠き部18c及び18dは中心軸AXに関して対称に、すなわちθ方向に180°の間隔で設けられている。また、回転体62の部分回転体62A,62Bの内周面には、シャフト18の切り欠き部18c及び18dがある部分を収容可能な溝部62Ag,62Bgが設けられている。溝部62Ag,62Bgは全体として長方形状で、両端部が円弧状である。回転体62(スケール部62b及びハブ部62c)の軸方向の高さは、切り欠き部18c及び18dの軸方向の幅よりもわずかに短く設定されている。
In the above-described embodiment, the
この他の構成は図9(A)及び(B)の実施形態と同様である。図10(A)のエンコーダ部12Cにおいて、切り欠き部18c及び18dを挟むように部分回転体62A,62Bを取り付け、ボルトB4,B5を用いて部分回転体62A,62Bを連結することによって、シャフト18の円周方向(回転方向)及び軸方向に対して位置決めした状態で、シャフト18の周側面に部分回転体62A,62B(回転体62)を安定に装着できる。このため、エンコーダ部12Cの信頼性が向上する。
Other configurations are the same as those of the embodiments shown in FIGS. 9A and 9B. In the
なお、エンコーダ部12Cにおいては、部分回転体62A,62Bの境界部63A,63Bは、中心軸AXを通る直線上にある必要はなく、境界部63A,63Bは、例えば中心軸AXに対して所定量だけ位置ずれした点を通る直線上(図10(A)の境界部63A,63Bを例えば上下に平行移動した位置)に配置されていてもよい。さらに、境界部63A,63Bのθ方向の角度を180°と異なる角度にすることも可能であり、部分回転体62A,62Bの製造が容易である。
また、エンコーダ部12Cにおいて、シャフト18の切り欠き部18c,18dの角度間隔は180°と異なる任意の角度に設定することができる。さらに、エンコーダ部12Cではシャフト18に1箇所の切り欠き部18cを設けるのみでもよく、シャフト18に3箇所以上の切り欠き部を設けてもよい。これらの場合、回転体62の内面にはそれぞれ1箇所及び3箇所以上の平坦部を設ければよい。In the
Further, in the
次に、図12のフローチャートを参照して上述の実施形態のエンコーダ部12Bの組立方法の一例につき説明する。この場合、エンコーダ部12Bの回転体62は、図1に示すように、一端部側にシャフト18の断面形状よりも大きいステアリングホイール14が取り付けられ、他端部側にシャフト18の断面形状よりも大きいアクチュエータ16が装着されたシャフト18の中央部分の周側面に取り付けられるものとする。図12のステップ102において、図9(A)及び(B)の複数(ここでは2つ)の部分回転体62A,62B、及び基板38A,38Bに装着された受発光部36A,36B等を準備する。まず、2つの部分回転体62A,62Bを一体化した形状の回転体の原型32M(図6(A)参照)を製造し、原型32Mの表面にアブソリュートパターン34A及びインクリメンタルパターン34Iを形成し、例えばワイヤカット放電加工機を用いて、回転体の原型32Mを2箇所の境界部63A,63Bに対応する位置で切断する。この後、切断で形成された2つの部分回転体に図11(A)の貫通穴62Ad等を形成することで、部分回転体62A,62Bが製造できる。なお、部分回転体62A,62Bを互いに別の部材から形成してもよい。
Next, an example of the method of assembling the
次のステップ104において、2つの部分回転体62A,62Bをシャフト18の側面方向側からシャフト18の周側面に取り付ける。そのため、図11(B)に示すように、第1の部分回転体62Aの貫通穴62Ad(図11(A)参照)及びシャフト18の周側面の貫通穴18b(図9(A)参照)に位置決めピン54Aを差し込む。さらに、第1の部分回転体62Aの凹部62Ae,62Afに第2の部分回転体62Bのピン54B,54Cを嵌合させて、ボルトB4,B5を用いて部分回転体62Aの側面に部分回転体62Bの側面を連結する。これによって、図11(C)に示すように、シャフト18を挟み込むように回転体62がシャフト18の周側面に取り付けられる。なお、この後で部分回転体62Aから位置決めピン54Aを引き抜いてもよい。
In the
次に、本実施形態では、図11(D)に示すように、開き角がほぼ180°の2つの扇形の部分(以下、部分組立用工具という)56A,56Bに分割(分離)されている組立用工具56(図13(A)参照)を使用する。部分組立用工具56A,56Bは、例えば内径がシャフト18の外径よりもわずかに小さい輪帯状の部材を2分割することによって製造できる。部分組立用工具56A,56Bは例えば2つのボルトB6,B7によって連結できる。部分組立用工具56A及び56Bの底面には、それぞれ互いに同じ形状の棒状の第1組の2つの位置決め部材58A及び58Bが設けられている。さらに、部分組立用工具56Bの底面には、互いに同じ形状の段差を持つ棒状の第2組の2つの位置決め部材60A,60Bが設けられている。
Next, in the present embodiment, as shown in FIG. 11D, the two fan-shaped portions (hereinafter referred to as partial assembly tools) having an opening angle of approximately 180 ° are divided (separated) into 56A and 56B. An assembly tool 56 (see FIG. 13 (A)) is used. The
なお、部分組立用工具56Aの底面に位置決め部材58Aを設け、部分組立用工具56Bの底面に位置決め部材58Bを設けたが、部分組立用工具56A又は部分組立用工具56Bのいずれか一方に、2つの位置決め部材58A及び58Bを設けてもよい。位置決め部材60A,60Bの全体の長さは位置決め部材58A,58Bの長さよりも短く、位置決め部材60A,60Bの先端部60Aa,60Baは固定端に比べ細い棒状となっている。
Although the
次に、ステップ112において、図13(A)に示すように、シャフト18の回転体62が取り付けられている位置の上方の周側面に、シャフト18を挟むように部分組立用工具56A,56BをボルトB6,B7で連結することによって、組立用工具56を取り付ける。この際に、ボルトB6,B7の締め付け力を弱くしておき、組立用工具56をシャフト18の軸方向に容易に移動できるようにしておく。
Next, in
そして、ステップ114において、組立用工具56を用いて回転体62(インクリメンタルパターン34I及びアブソリュートパターン34A)と受発光部36A,36Bとの位置合わせを行う。このために、受発光部36Aが設けられた基板38Aには位置決め部材60A,60Bの先端部60Aa,60Baを挿入できる開口38Aa,38Abが設けられている。なお、説明の便宜上、図13(A)の基板38Aの形状は図9(A)の基板38Aの形状と異なっている。組立用工具56の底面には、位置決め部材60A,60Bに対して、図9(A)の基板38A,38Bの開き角と同じ開き角で、位置決め部材60A,60Bと同じ形状の第3組の2本の位置決め部材(不図示)が設けられている。そして、受発光部36Bが設けられた基板38Bにはその第3組の位置決め部材の先端部を挿入できる開口(不図示)が設けられている。また、基板38Aは、ボルトB11を介して中心軸AXに垂直な方向(半径方向)に所定範囲で移動可能に断面がL字型の連結部材64に取り付けられている。連結部材64は、中心軸AXの軸方向に細長い長穴64a,64b及びボルトB12を介して、所定範囲で軸方向に移動可能に連結部材66に取り付けられ、連結部材66は、シャフト18を回転可能に支持する車両本体部(支持部)(不図示)に連結されている。
Then, in
そして、図13(B)に示すように、組立用工具56をシャフト18の側面に沿って回転体62の方向に降下させて、組立用工具56の第2組の位置決め部材60A,60Bの先端部60Aa,60Baを基板38Aの開口38Aa,38Abに挿入し、組立用工具56の第1組の位置決め部材58A,58Bを回転体62の表面62aに当接させる。さらに、基板38Aが位置決め部材60A,60Bの段差部に突き当たるように基板38Aの高さを調整する。これにより、受発光部36Aと回転体62の表面62aとの間隔が最適な値になり、受発光部36Aとインクリメンタルパターン34I及びアブソリュートパターン34Aとの位置関係が最適な関係になるように、位置決め部材58A,58B及び60A,60Bの形状及び位置関係が設定されている。このため、受発光部36Aと回転体62との位置関係が最適な位置関係に設定される。同様に、受発光部36Bと回転体62との位置関係も最適な位置関係に設定される。
Then, as shown in FIG. 13B, the
さらに、ステップ108において、受発光部36Aの基板38Aを連結部材64,66を介して車両本体部(不図示)に固定し、同様に受発光部36Bの基板38Bを固定する。そして、基板38A,38Bと処理装置40とを接続することで、エンコーダ部12Bの組立が完了する。
本実施形態のエンコーダ部12Bによれば、回転体62はシャフト18(回転軸)の回転方向に沿って、それぞれアブソリュートパターン34A及びインクリメンタルパターン34Iの一部が形成された2つの部分回転体62A,62Bに分割されている(分離可能である)。このため、例えば両端にシャフト18の外径より大きい部材が装着されたシャフト18の周側面に回転体62を取り付ける際には、回転体62を2つの部分回転体62A,62Bに分割(分離)してから、部分回転体62A,62Bをシャフト18の周側面に取り付ければよい。このため、シャフト18に対する回転体62の取り付けが容易である。さらに、例えばエンコーダ部12Bの使用中に、第2の部分回転体62Bの一部が損傷した場合には、シャフト18から損傷した第2の部分回転体62Bを取り外し、その代わりに新しい第2の部分回転体62Bを取り付ければよい。これによって、使用中に回転体62の一部が損傷したときに、その損傷した部分を容易に取り替えることができる。また、回転体62の分割数は2分割と最小であるため、部分回転体62A,62Bを効率的に製造することができ、シャフト18への部分回転体62A,62Bの取り付けも容易である。Further, in
According to the
また、本実施形態のエンコーダ部12Bの組立方法は、回転体62及び受発光部36A,36B(検出部)の基板38A,38Bに係合する位置決め部材58A,58B及び60A,60B(係合部)を有するとともに、シャフト18の回転方向に沿って複数に分割された組立用工具56(位置決め用工具)をシャフト18の側面に取り付けるステップ112と、組立用工具56を用いて、複数の部分回転体62A,62Bと受発光部36A,36Bとを位置決めするステップ114とを有する。このため、組立用工具56を容易にシャフト18の側面に装着可能であり、組立用工具56を用いて回転体62と受発光部36A,36Bとの位置合わせを効率的に行うことができる。
Further, in the method of assembling the
なお、本実施形態の組立用工具56は2分割されているが、組立用工具56をn分割(nは2以上の整数)してもよい。さらに、中心軸AXに対する開き角が例えば180°以下の一つの部材(例えば部分組立用工具56B)のみを組立用工具として使用してもよい。この場合、その一つの部材を例えばシャフト18の側面に押し当てて軸方向に移動させながら、回転体62と受発光部36A,36Bとの位置合わせを行うようにしてもよい。
また、シャフト18に対するエンコーダ部12Bの取付位置が予め決められている場合には、シャフト18の周側面に、円形の貫通穴や、軸方向に細長い貫通穴及び円周方向に細長い貫通穴や、円周方向に形成された所定深さの溝を設け、これら貫通穴や溝に対して、部分組立用工具56A又は56Bの一方に形成された貫通穴を介して位置決めピンを差し込み、部分組立用工具56A又は56Bを位置決めすればよい。この位置決めされた部分組立用工具を基準としてエンコーダ部12Bを取り付けることができる。Although the
When the mounting position of the
また、本実施形態においても、2つの受発光部36A,36Bを例えば角度間隔が30°程度になるように近接して配置してもよい。
なお、上述の各実施形態において、回転体32,62(ディスク)をシャフト18(回転軸)から一度取り外すと、回転体32,62をシャフト18に再度取り付けた際に以前と全く同じ条件で取り付けることが困難である恐れがある。つまり、部分回転体32A〜32C(62A,62B)の着脱時のねじ締めによる部分回転体32A〜32C(62A,62B)の歪みの違いによってパターン34A,34Iの位置に僅かな誤差が生じる恐れがある。例えば、エンコーダ部12A〜12Cを工作機械に用いた場合などでは、この誤差による検出結果の影響が大きくなる恐れがある。
そのため、その誤差を小さくするために、部分回転体32A〜32C(62A,62B)の再取り付け後に検出結果のキャリブレーションを以下に説明するように行うようにしてもよい。Further, also in the present embodiment, the two light emitting / receiving
In each of the above-described embodiments, once the
Therefore, in order to reduce the error, the detection result may be calibrated as described below after the partial
例えば、図1に示すシャフト18の端部に基準エンコーダ部(不図示で、基準エンコーダ部の回転体(回転体72と称する。)は例えば非分割式の一体型である)を設ける。そして、図1の回転体32をシャフト18に再度取り付けた後に、基準エンコーダ部の検出結果とエンコーダ部12の検出結果との差分を補正値としてエンコーダ部12の処理装置40又は制御装置28に記憶し、これ以降は記憶した差分でエンコーダ部12の出力値を補正してもよい。
また、基準エンコーダを用いない方法として、2つの受発光部36A,36Bの出力を用いて補正することも可能である。
例えば、図2(A)に示すように、回転体32が3分割されて受発光部36A,36Bが180°間隔で対向して(中心軸AXに関して対称な位置に)配置される場合は、2つの受発光部36A,36Bで検出される出力(カウント値)の平均を取ることにより補正する(誤差を減少する)ことができる。For example, a reference encoder unit (not shown, the rotating body (referred to as a rotating body 72) of the reference encoder unit is, for example, a non-divided integrated type) is provided at the end of the
Further, as a method that does not use the reference encoder, it is also possible to correct by using the outputs of the two light emitting / receiving
For example, as shown in FIG. 2A, when the
また、図9(A)に示すように回転体62が2つの部分回転体62A,62Bに分割されて受発光部36A,36Bが対称な位置からずれて配置される場合は、例えばシャフト18の側面に不図示のミラーを取り付けて、不図示のコリメータでシャフト18の回転角を実測できるようにしてもよい。そして、一例としてシャフト18を手動等で回転しながら、所定のサンプリングレートでコリメータで計測されるシャフト18の回転角と、受発光部36A,36Bの検出信号から算出される回転角とを取り込み、2つの計測値の差分から計測結果の誤差を求めてもよい。この際に、誤差が所定の許容範囲を超える場合には、回転体32をシャフト18から取り外した後、再度シャフト18に取り付けてもよい。別の方法として、求められた誤差を記憶し、この記憶した誤差で受発光部36A,36Bの検出信号から算出される回転角を補正してもよい。
Further, as shown in FIG. 9A, when the
また、上述の各実施形態のエンコーダ部12〜12Cは、光学式のパターンが形成された回転体32,62を分割しているが、磁気センサ用の磁気パターン又は静電容量型のセンサ用の導電パターン等が形成された回転体を複数の部分に分割し、回転軸の側面にその複数の部分を連結して取り付けるようにしてもよい。これらの場合、検出部としては、磁気センサ又は静電容量型のセンサが使用される。
Further, the
また、上述の各実施形態のエンコーダ部12〜12Cは、交流モータ又は直流モータ等を備えた駆動装置にも適用することができ、この駆動装置は、各種工作機械又はロボット装置の駆動機構として使用できる。
Further, the
8…車両用操舵装置、10…駆動装置、12,12A,12B…エンコーダ部、14…ステアリングホイール、16…アクチュエータ、18…シャフト、28…制御装置、32…回転体、32A〜32C…部分回転体、33A〜33C…境界部、34A…アブソリュートパターン、34I…インクリメンタルパターン、36A,36B…受発光部、38A〜38C…基板、40…処理装置、54A〜54C…位置決めピン、56…組立用工具、56A,56B…部分組立用工具、62…回転体、62A,62B…部分回転体 8 ... Vehicle steering device, 10 ... Drive device, 12, 12A, 12B ... Encoder, 14 ... Steering wheel, 16 ... Actuator, 18 ... Shaft, 28 ... Control device, 32 ... Rotating body, 32A to 32C ... Partial rotation Body, 33A to 33C ... Boundary, 34A ... Absolute pattern, 34I ... Incremental pattern, 36A, 36B ... Light receiving and receiving part, 38A to 38C ... Substrate, 40 ... Processing device, 54A to 54C ... Positioning pin, 56 ... Assembly tool , 56A, 56B ... Partial assembly tool, 62 ... Rotating body, 62A, 62B ... Partial rotating body
Claims (17)
前記回転体の前記パターンを検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記回転軸の前記回転情報を求める演算部と、を備えるエンコーダであって、
前記回転体は、前記回転軸の回転方向に沿って、それぞれ前記パターンの一部が形成された複数のパーツ部に分割されているエンコーダ。A rotating body attached to a rotating shaft and formed with a pattern for detecting rotation information of the rotating shaft.
A detection unit that detects the pattern of the rotating body, and
An encoder including a calculation unit for obtaining the rotation information of the rotation axis based on the detection result of the detection unit.
The rotating body is an encoder that is divided into a plurality of parts having a part of the pattern formed along the rotation direction of the rotating shaft.
前記第2検出部は、前記第1検出部の第1検出領域内に前記回転体の分割位置が含まれているときに、前記パターンを検出可能な第2検出領域を有し、
前記演算部は、前記第1及び第2検出部の検出結果に基づいて、前記回転軸の前記回転角情報を求める請求項1に記載のエンコーダ。The detection unit includes a first detection unit that detects the pattern, and a second detection unit that is disposed with respect to the first detection unit in a predetermined time in the rotation direction of the rotation axis.
The second detection unit has a second detection region capable of detecting the pattern when the division position of the rotating body is included in the first detection region of the first detection unit.
The encoder according to claim 1, wherein the calculation unit obtains the rotation angle information of the rotation axis based on the detection results of the first and second detection units.
前記第1及び第2検出部は、前記回転軸の回転中心に関して対称な位置に配置されている請求項2に記載のエンコーダ。The rotating body is divided into three at equal angles along the rotation direction of the rotating shaft.
The encoder according to claim 2, wherein the first and second detection units are arranged at positions symmetrical with respect to the rotation center of the rotation axis.
前記第1及び第2検出部は、前記回転軸の回転中心に関して非対称な位置に配置されている請求項2に記載のエンコーダ。The rotating body is divided into two at equal angles along the rotation direction of the rotating shaft.
The encoder according to claim 2, wherein the first and second detection units are arranged at positions asymmetric with respect to the rotation center of the rotation axis.
前記第1及び第2検出部は、前記パーツ部の開き角より小さい角度間隔で配置されている請求項2に記載のエンコーダ。The rotating body is divided into three parts at equal angles along the rotation direction of the rotating shaft.
The encoder according to claim 2, wherein the first and second detection units are arranged at an angular interval smaller than the opening angle of the parts portion.
前記演算部は、前記第1及び第2検出部で検出される前記アブソリュートパターンの検出結果、及び予め記憶してある前記回転体の分割位置の情報を用いて、前記第1検出部の検出結果と、前記第2検出部の検出結果とを切り替えて、前記回転軸の前記回転情報を求める請求項2から請求項5のいずれか一項に記載のエンコーダ。The pattern has an absolute pattern indicating an absolute position of the rotation axis in the rotation direction.
The calculation unit uses the detection result of the absolute pattern detected by the first and second detection units and the information of the division position of the rotating body stored in advance, and the detection result of the first detection unit. The encoder according to any one of claims 2 to 5, which switches between the detection result of the second detection unit and the detection result of the second detection unit to obtain the rotation information of the rotation shaft.
前記第1パーツ部と前記回転軸とを前記回転方向に沿って位置決めする位置決め部と、
前記第2パーツ部と、前記第1パーツ部及び前記回転軸の少なくとも一方とを連結する連結部とを備える請求項1から請求項8のいずれか一項に記載のエンコーダ。The rotating body has a first part portion and a second part portion divided along the rotation direction of the rotation axis.
A positioning portion that positions the first part portion and the rotation shaft along the rotation direction, and a positioning portion.
The encoder according to any one of claims 1 to 8, further comprising a second part portion, a connecting portion that connects the first part portion and at least one of the rotating shafts.
前記パターンは、前記光を反射する複数の第1反射部と、前記第1反射部より前記光の反射量が少ない複数の非反射部とを有し、
前記回転方向における前記第1反射部の最小の幅をdとしたとき、
前記回転体の複数の前記パーツ部の少なくとも一つの境界部は、前記回転方向における幅がdの前記光を反射する第2反射部内に設けられた請求項1から請求項9のいずれか一項に記載のエンコーダ。The detection unit irradiates the pattern with light, detects the light reflected by the pattern, and then detects the light.
The pattern has a plurality of first reflecting portions that reflect the light, and a plurality of non-reflecting portions that reflect the light less than the first reflecting portion.
When the minimum width of the first reflecting portion in the rotation direction is d,
One of claims 1 to 9, wherein at least one boundary portion of the plurality of the parts portions of the rotating body is provided in a second reflecting portion having a width d in the rotation direction and reflects the light. The encoder described in.
前記パターンは、前記光を反射する複数の反射部と、前記反射部より前記光の反射量が少ない複数の第1非反射部とを有し、
前記回転方向における前記第1非反射部の最小の幅をd、前記反射部と前記第1非反射部との最小の繰返し周期をPとしたとき、
前記回転体の複数の前記パーツ部の少なくとも一つの境界部は、前記回転方向における幅が(d+n・P)(nは0以上の整数)の前記光の反射量が前記反射部より少ない第2非反射部内に設けられた請求項1から請求項9のいずれか一項に記載のエンコーダ。The detection unit irradiates the pattern with light, detects the light reflected by the pattern, and then detects the light.
The pattern has a plurality of reflecting portions that reflect the light, and a plurality of first non-reflecting portions that reflect the light less than the reflecting portion.
When the minimum width of the first non-reflective portion in the rotation direction is d and the minimum repetition period between the reflective portion and the first non-reflective portion is P.
At least one boundary portion of the plurality of the parts portions of the rotating body has a width (d + n · P) (n is an integer of 0 or more) in the rotation direction, and the amount of light reflected is smaller than that of the reflecting portion. The encoder according to any one of claims 1 to 9, which is provided in the non-reflective portion.
前記パターンは、前記光を反射する複数の反射部と、前記反射部より前記光の反射量が少ない複数の非反射部とを有し、
前記回転方向における前記非反射部の最小の幅をd、前記反射部と前記非反射部との最小の繰返し周期をPとしたとき、
前記回転体の複数の前記パーツ部の少なくとも一つの境界部に、幅が(d+n・P)(nは0以上の整数)の隙間が設けられた請求項1から請求項9のいずれか一項に記載のエンコーダ。The detection unit irradiates the pattern with light to detect the light through the pattern.
The pattern has a plurality of reflecting portions that reflect the light, and a plurality of non-reflecting portions that reflect the light less than the reflecting portion.
When the minimum width of the non-reflective portion in the rotation direction is d and the minimum repeating period between the reflective portion and the non-reflective portion is P,
Any one of claims 1 to 9, wherein a gap having a width (d + n · P) (n is an integer of 0 or more) is provided at at least one boundary portion of the plurality of parts of the rotating body. The encoder described in.
前記回転軸の回転角を制御する回転角制御部と、
前記エンコーダの検出結果を用いて前記回転角制御部を制御する制御部と、を備える駆動装置。The encoder according to any one of claims 1 to 13, and the encoder.
A rotation angle control unit that controls the rotation angle of the rotation axis,
A drive device including a control unit that controls the rotation angle control unit using the detection result of the encoder.
複数の前記パーツ部及び前記検出部を準備することと、
前記回転軸に前記回転軸の側面方向側から複数の前記パーツ部を取り付けることと、
複数の前記パーツ部と前記検出部とを位置決めすることと、
前記回転軸を回転可能に支持する支持部に前記検出部を取り付けることと、
を含むエンコーダの組立方法。The method for assembling an encoder according to any one of claims 1 to 13.
Preparing a plurality of the parts and the detection unit, and
By attaching a plurality of the parts to the rotating shaft from the side surface direction of the rotating shaft,
Positioning a plurality of the parts and the detection unit,
Attaching the detection unit to the support unit that rotatably supports the rotation shaft,
How to assemble the encoder including.
前記回転体及び前記検出部に係合する係合部を有するとともに、前記回転軸の前記回転方向に沿って複数に分割された位置決め工具を前前記回転軸の側面に取り付けることと、
前記位置決め工具を用いて、複数の前記パーツ部と前記検出部とを位置決めすることと、を含む請求項15に記載のエンコーダの組立方法。Positioning the plurality of the parts and the detection unit is not possible.
It has an engaging portion that engages with the rotating body and the detecting portion, and a plurality of positioning tools divided along the rotating direction of the rotating shaft are attached to the side surface of the front rotating shaft.
The method for assembling an encoder according to claim 15, wherein the positioning tool is used to position a plurality of the parts and the detection unit.
前記回転軸の一端部に設けられた操作部と、
前記回転軸の他端部側に連結されたアクチュエータと、
前記アクチュエータによって駆動される1対の駆動輪と、
前記回転軸の回転情報を検出するエンコーダと、
前記エンコーダの検出結果に基づいて前記アクチュエータの動作を制御する制御装置と、を備える車両用操舵装置であって、
前記エンコーダは、
前記回転軸に取り付けられて、前記回転軸の回転情報を検出するためのパターンが形成された回転体と、
前記回転体の前記パターンを検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記回転軸の前記回転情報を求める演算部と、を有し、
前記回転体は、前記回転軸の回転方向に沿って、それぞれ前記パターンの一部が形成された複数のパーツ部に分割されている
車両用操舵装置。Rotation axis and
An operation unit provided at one end of the rotating shaft and
With the actuator connected to the other end side of the rotating shaft,
A pair of drive wheels driven by the actuator and
An encoder that detects rotation information of the rotation axis and
A vehicle steering device including a control device that controls the operation of the actuator based on the detection result of the encoder.
The encoder
A rotating body attached to the rotating shaft and formed with a pattern for detecting rotation information of the rotating shaft.
A detection unit that detects the pattern of the rotating body, and
It has a calculation unit for obtaining the rotation information of the rotation axis based on the detection result of the detection unit.
The rotating body is a vehicle steering device that is divided into a plurality of parts having a part of the pattern formed along the rotation direction of the rotating shaft.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018091018 | 2018-05-09 | ||
JP2018091018 | 2018-05-09 | ||
PCT/JP2019/018311 WO2019216327A1 (en) | 2018-05-09 | 2019-05-07 | Encoder, assembly method therefor, drive device, and vehicle steering device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2019216327A1 true JPWO2019216327A1 (en) | 2021-05-13 |
JP7332986B2 JP7332986B2 (en) | 2023-08-24 |
Family
ID=68468088
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020518308A Active JP7332986B2 (en) | 2018-05-09 | 2019-05-07 | Encoder and its assembly method, drive device, and vehicle steering device |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7332986B2 (en) |
WO (1) | WO2019216327A1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008148457A (en) * | 2006-12-11 | 2008-06-26 | Mitsuba Corp | Connection structure for resolver and brushless motor |
JP2009300154A (en) * | 2008-06-11 | 2009-12-24 | Tdk Corp | Rotation detector and magnetic encoder |
JP2009300155A (en) * | 2008-06-11 | 2009-12-24 | Tdk Corp | Installation method of rotation detector, and installation method of magnetic encoder |
US20100163333A1 (en) * | 2008-12-30 | 2010-07-01 | Honeywell International Inc | Rotary position sensing apparatus |
JP2013064684A (en) * | 2011-09-20 | 2013-04-11 | Jtekt Corp | Displacement detector, vehicular steering device, and motor |
JP2014025713A (en) * | 2012-07-24 | 2014-02-06 | Nikon Corp | Encoder, movement information detection method, driving device, robotic device and power steering device |
-
2019
- 2019-05-07 JP JP2020518308A patent/JP7332986B2/en active Active
- 2019-05-07 WO PCT/JP2019/018311 patent/WO2019216327A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008148457A (en) * | 2006-12-11 | 2008-06-26 | Mitsuba Corp | Connection structure for resolver and brushless motor |
JP2009300154A (en) * | 2008-06-11 | 2009-12-24 | Tdk Corp | Rotation detector and magnetic encoder |
JP2009300155A (en) * | 2008-06-11 | 2009-12-24 | Tdk Corp | Installation method of rotation detector, and installation method of magnetic encoder |
US20100163333A1 (en) * | 2008-12-30 | 2010-07-01 | Honeywell International Inc | Rotary position sensing apparatus |
JP2013064684A (en) * | 2011-09-20 | 2013-04-11 | Jtekt Corp | Displacement detector, vehicular steering device, and motor |
JP2014025713A (en) * | 2012-07-24 | 2014-02-06 | Nikon Corp | Encoder, movement information detection method, driving device, robotic device and power steering device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7332986B2 (en) | 2023-08-24 |
WO2019216327A1 (en) | 2019-11-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3488188B1 (en) | Magnetic position sensor | |
EP2693169A1 (en) | Absolute encoder device and motor | |
EP2059770A2 (en) | Rotary optical encoder employing multiple sub-encoders with common reticle substrate | |
US11619522B2 (en) | Calibrating position sensor readings | |
JP2008076391A5 (en) | ||
EP2103910B1 (en) | Rotation angle detector | |
JP2018059714A (en) | Eccentricity calculation method, rotary encoder, robot arm and robot apparatus | |
US20230025430A1 (en) | Magnetic position sensor mounting arrangement | |
EP2546613B1 (en) | Method for working out the eccentricity and the angular position of a rotating element and Device for carrying out such a method | |
JP5200778B2 (en) | Linear motion rotary motor position detection device and linear motion rotary motor | |
JP7332986B2 (en) | Encoder and its assembly method, drive device, and vehicle steering device | |
KR20140080432A (en) | Torque sensor | |
JPH11153451A (en) | Magnetic encoder | |
JP3881188B2 (en) | Rotation position detector | |
JP2008039673A (en) | Magnetic encoder system | |
JP2505520B2 (en) | Position detection device for eccentric planetary differential reducer | |
CN111043943B (en) | Offset sensing mechanism of rotating shaft | |
JPH0734331Y2 (en) | Rotary encoder | |
JPH0424645B2 (en) | ||
CN113054804A (en) | Magnetic encoder and motor rotation position measuring device | |
CN110873585A (en) | Grating encoder and device thereof | |
JP2019015691A (en) | Rotation angle detection structure, encoder, and disk unit | |
CN113494877A (en) | Rotational position detecting device | |
JP2012005221A (en) | Stop position control motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211129 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220810 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20221005 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221207 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230301 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20230427 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230627 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230712 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230725 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7332986 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |