KR102228615B1 - Position detecting device - Google Patents

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KR102228615B1
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하시모토 키요시
엔도 카츠히사
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에스엠시 가부시키가이샤
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Abstract

위치 검출 디바이스 (10)가 개시된 시간에, 연산 처리 유닛 (30)은 제 1 내지 제 3 회전 각도 검출기들 (24 내지 28)에 의해 개별적으로 검출되는 회전의 제 1 내지 제 3 각도들에 대응하는 제 1 내지 제 3 아날로그 신호들에 기초하여 개시 시간에 회전 샤프트 (14)의 절대 위치를 계산한다. 회전 샤프트 (14)의 회전 동안에, 현재 위치 카운터 (54)는 개시 시간에 회전 샤프트 (14)의 절대 위치에 대응하는 전체 펄스들의 수 (TP)를 표준으로 취하여 제 1 회전 각도 검출기 (24)에 의해 검출된 회전의 제 1 각도에 대응하는 순방향 회전 펄스들 또는 역방향 회전의 펄스들의 수를 카운팅함으로써 회전 샤프트 (14)의 현재 절대 위치를 검출한다.At the time the position detection device 10 is started, the arithmetic processing unit 30 corresponds to the first to third angles of rotation that are individually detected by the first to third rotation angle detectors 24 to 28. The absolute position of the rotating shaft 14 is calculated at the start time based on the first to third analog signals. During the rotation of the rotating shaft 14, the current position counter 54 takes as a standard the number of total pulses (TP) corresponding to the absolute position of the rotating shaft 14 at the start time and tells the first rotation angle detector 24. The current absolute position of the rotating shaft 14 is detected by counting the number of forward rotation pulses or reverse rotation pulses corresponding to the first angle of rotation detected by.

Figure R1020170081304
Figure R1020170081304

Description

위치 검출 디바이스{POSITION DETECTING DEVICE}Position detection device {POSITION DETECTING DEVICE}

본 발명은 속도 저감 메커니즘이 회전 본체의 회전 샤프트에 연결된 경우에, 회전 샤프트의 회전 각도 및 속도 저감 메커니즘의 출력 샤프트의 회전 각도를 검출하도록 개조된 위치 검출 디바이스에 관한 것이다.The present invention relates to a position detection device adapted to detect the rotation angle of the rotation shaft and the rotation angle of the output shaft of the speed reduction mechanism when the speed reduction mechanism is connected to the rotation shaft of the rotation body.

이전에는, 회전 본체의 회전 샤프트의 절대 위치를 검출하기 위한 위치 검출 디바이스가 모터 또는 유사한 것과 같은 회전 본체와 함께 구비된 전기 액추에이터 또는 유사한 것 상에 인스톨되었다. 이 유형의 위치 검출 디바이스가 예를 들어, 일본 공개 특허 공개 번호 2013-164316, 일본 공개 특허 공개 번호 2012-145380, 일본 공개 특허 공개 번호 2007-078459, 일본 공개 특허 공개 번호 2002-513923 (PCT), 일본 공개 특허 공개 번호 64-023107, 및 일본 공개 특허 공개 번호 2003-161641에 개시된다.Previously, a position detection device for detecting the absolute position of the rotating shaft of the rotating body has been installed on an electric actuator or the like provided with a rotating body such as a motor or the like. This type of position detection device is, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-164316, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-145380, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-078459, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-513923 (PCT), It is disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 64-023107 and Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2003-161641.

일본 공개 특허 공개 번호 2013-164316, 일본 공개 특허 공개 번호 2012-145380, 및 일본 공개 특허 공개 번호 2007-078459에는, 유성 기어(planetary gear)가 회전 본체의 회전 샤프트에 연결된 속도 저감 메커니즘에 사용되는 멀티-회전-각도 검출 타입 위치 검출 디바이스들이 개시된다. 일본 공개 특허 공개 번호 2002-513923 (PCT) 및 일본 공개 특허 공개 번호 64-023107에는, 코드 기록 매체가 회전 본체의 회전 샤프트에 부착되고, 함께 회전 샤프트에 연결된 속도 저감 메커니즘의 출력 샤프트에 부착된 멀티-회전 각도 검출기에 부착된 위치 검출 디바이스들이 개시된다. 일본 공개 특허 공개 번호 2003-161641에는, 개시된 직교하는 좌표들을 극 좌표들로 변환시킨 후에 회전 샤프트의 검출된 회전 각도의 데이터를 절대 위치로 변환시킨 위치 검출 디바이스가 개시된다.In Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-164316, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-145380, and Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-078459, a planetary gear is used in a speed reduction mechanism connected to a rotating shaft of a rotating body. -Rotation-angle detection type position detection devices are disclosed. In Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-513923 (PCT) and Japanese Laid-Open Patent Laid-Open No. 64-023107, a code recording medium is attached to a rotating shaft of a rotating main body and attached to the output shaft of a speed reduction mechanism connected to the rotating shaft together -Position detection devices attached to the rotation angle detector are disclosed. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2003-161641 discloses a position detecting device in which the data of the detected rotation angle of the rotating shaft is converted into an absolute position after the disclosed orthogonal coordinates are converted into polar coordinates.

그러나, 일본 공개 특허 공개 번호 2013-164316, 일본 공개 특허 공개 번호 2012-145380, 및 일본 공개 특허 공개 번호 2007-078459의 위치 검출 디바이스들에서는, 자석들이 복수개의 피동(driven) 기어들의 샤프트들에 부착되고 복수개의 세트의 회전 각도 검출기들이 거기에 상대적 위치들에 부착된다. 따라서, 이런 위치 검출 디바이스들에서는, 회전 샤프트의 방사상의 방향에서 사이즈가 커지는 단점이 있다.However, in the position detection devices of JP 2013-164316, JP 2012-145380, and JP 2007-078459, magnets are attached to the shafts of a plurality of driven gears. And a plurality of sets of rotation angle detectors are attached thereto at relative positions. Therefore, in such position detection devices, there is a disadvantage of increasing the size in the radial direction of the rotating shaft.

더구나, 일본 공개 특허 공개 번호 2002-513923 (PCT) 및 일본 공개 특허 공개 번호 64-023107의 위치 검출 디바이스들에서, 회전 샤프트에 부착된 코드 기록 매체는 절대 위치 디스크로서 역할을 하고 그 위에 특화된 스캔가능한 코드가 증기 증착(vapor deposition) 또는 유사한 것에 의해 증착된다. 따라서, 높은 정확도가 요구되고, 이런 위치 검출 디바이스들은 비용이 높은 경향이 있다.Moreover, in the position detection devices of Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-513923 (PCT) and Japanese Laid-Open Patent Laid-Open No. 64-023107, the code recording medium attached to the rotating shaft serves as an absolute position disk and a specialized scannable thereon The code is deposited by vapor deposition or similar. Therefore, high accuracy is required, and such position detection devices tend to be expensive.

더구나, 일본 공개 특허 공개 번호 2003-161641의 위치 검출 디바이스에서는, 절대 위치가 실시간으로 출력되는 것을 가능하게 하기 위해, 고속 연산 처리 유닛이 요구된다.Moreover, in the position detection device of Japanese Laid-Open Patent Application No. 2003-161641, a high-speed arithmetic processing unit is required in order to enable the absolute position to be output in real time.

본 발명은 상기 앞서 언급한 문제들을 해결하려는 관점에서 고안되었고, 사이즈가 작고 그리고 비용이 낮고, 저 속도 연산 처리 디바이스를 이용하여 절대 위치를 계산하는 연산 처리를 수행하는 것이 가능한 위치 검출 디바이스를 제공하는 목적을 가진다.The present invention was devised from the viewpoint of solving the above-mentioned problems, and provides a position detection device capable of performing an arithmetic process for calculating an absolute position using a small size and low cost, and a low speed arithmetic processing device. Have a purpose.

본 발명은 속도 저감 메커니즘이 회전 본체의 회전 샤프트에 연결된 경우에, 상기 회전 샤프트의 회전의 각도 및 상기 속도 저감 메커니즘의 출력 샤프트의 회전의 각도를 기초로 상기 회전 샤프트의 절대 위치를 검출하도록 구성된 위치 검출 디바이스에 관한 것이다.The present invention provides a position configured to detect the absolute position of the rotating shaft based on the angle of rotation of the rotating shaft and the angle of rotation of the output shaft of the speed reducing mechanism when the speed reducing mechanism is connected to the rotating shaft of the rotating body. It relates to a detection device.

추가하여, 상기 앞서 언급한 목적을 성취하기 위해서, 본 발명에 따른 상기 위치 검출 디바이스는 제 1 내지 제 3 회전 각도 검출기들, 연산 처리 유닛, 및 현재 위치 검출 유닛을 포함한다.In addition, in order to achieve the above-mentioned object, the position detection device according to the present invention includes first to third rotation angle detectors, an arithmetic processing unit, and a current position detection unit.

상기 제 1 회전 각도 검출기는 상기 회전 샤프트에 실질적으로 동축 방향으로 부착된 기어의 피치 간격으로 회전의 제 1 각도를 검출하도록 구성된다. 상기 제 2 회전 각도 검출기는 상기 회전 샤프트의 일 회전내에 있는 회전의 제 2 각도를 검출하도록 구성된다. 상기 제 3 회전 각도 검출기는 상기 회전 샤프트의 다수의 회전들에 대응하고 상기 출력 샤프트의 일 회전내에 있는 회전의 제 3 각도를 검출하도록 구성된다.The first rotation angle detector is configured to detect a first angle of rotation at pitch intervals of gears substantially coaxially attached to the rotation shaft. The second rotation angle detector is configured to detect a second angle of rotation within one rotation of the rotation shaft. The third rotation angle detector is configured to correspond to a plurality of rotations of the rotation shaft and to detect a third angle of rotation within one rotation of the output shaft.

상기 연산 처리 유닛은 개시 시간에 상기 제 1 내지 제 3 회전 각도 검출기들에 의해 개별적으로 검출된 상기 회전의 제 1 내지 제 3 각도들에 기초하여 상기 위치 검출 디바이스의 개시 시간에 상기 회전 샤프트의 절대 위치를 계산하도록 구성된다. 상기 현재 위치 검출 유닛은 상기 제 1 회전 각도 검출기에 의해 검출된 상기 회전의 제 1 각도, 및 상기 개시 시간에 상기 회전 샤프트의 상기 절대 위치에 기초하여 상기 회전 본체가 구동할 때 상기 회전 샤프트의 회전동안에 상기 회전 샤프트의 현재 절대 위치를 검출하도록 구성된다.The arithmetic processing unit is based on the first to third angles of the rotation individually detected by the first to third rotation angle detectors at the start time, the absolute of the rotation shaft at the start time of the position detection device. It is configured to calculate the location. The current position detection unit rotates the rotation shaft when the rotation body is driven based on the first angle of rotation detected by the first rotation angle detector, and the absolute position of the rotation shaft at the start time. While being configured to detect the current absolute position of the rotating shaft.

상기의 구성에 따른 상기 기어, 상기 속도 저감 메커니즘, 및 상기 출력 샤프트는 상기 회전 샤프트의 축 방향을 따라서 배치되고, 상기 제 1 내지 제 3 회전 각도 검출기들은 회전 샤프트 및 상기 출력 샤프트 둘레에 배열된다. 결과적으로, 상기 위치 검출 디바이스에서는, 상기 회전 샤프트의 방사상 방향에서의 사이즈가 축소될 수 있다.The gear according to the above configuration, the speed reduction mechanism, and the output shaft are arranged along the axial direction of the rotation shaft, and the first to third rotation angle detectors are arranged around the rotation shaft and the output shaft. As a result, in the position detecting device, the size of the rotating shaft in the radial direction can be reduced.

더구나, 상기 제 1 회전 각도 검출기는 상기 회전 샤프트에 부착된 스퍼 기어의 피치 간격으로 회전의 제 1 각도를 검출한다. 따라서, 일본 공개 특허 공개 번호 2002-513923 (PCT) 및 일본 공개 특허 공개 번호 64-023107에 개시된 대로 특화된 코드가 소지된 코드 기록 매체를 제공할 필요가 없다. 따라서, 상기 위치 검출 디바이스는 축소된 비용에서 생산될 수 있다.Moreover, the first rotation angle detector detects a first angle of rotation at a pitch interval of spur gears attached to the rotation shaft. Therefore, there is no need to provide a code recording medium carrying specialized codes as disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-513923 (PCT) and Japanese Laid-Open Patent Laid-Open No. 64-023107. Thus, the position detection device can be produced at reduced cost.

더욱이, 단지 상기 개시 시간에, 상기 회전의 제 1 내지 제 3 각도들에 기초하여, 상기 연산 처리 유닛은 상기 개시 시간 정지 상태에 있는 상기 회전 샤프트의 절대 위치를 계산한다. 결과적으로, 상기 회전 샤프트의 회전 동안에, 상기 현재 위치 검출 유닛은 상기 개시 시간에 상기 회전 샤프트의 절대 위치를 표준으로 취하여, 상기 제 1 회전 각도 검출기에 의해 검출된 상기 회전의 제 1 각도로부터 상기 회전 샤프트의 현재 절대 위치를 슈도 방식(pseudo manner)으로 결정하는 것이 가능하다.Moreover, only at the start time, based on the first to third angles of the rotation, the arithmetic processing unit calculates the absolute position of the rotation shaft in the start time stop state. Consequently, during the rotation of the rotation shaft, the current position detection unit takes the absolute position of the rotation shaft at the start time as a standard, and the rotation from the first angle of the rotation detected by the first rotation angle detector. It is possible to determine the current absolute position of the shaft in a pseudo manner.

보다 구체적으로, 상기 위치 검출 디바이스는 단지 개시 시간에는 절대 유형의 회전 인코더로서 기능하고, 그 후에는, 증분 유형의 회전 인코더로서 기능한다. 다른식으로 말해서, 상기 개시 시간에, 정지 상태에 있는 상기 회전 샤프트의 상기 절대 위치가 검출되고, 그 후에, 상기 회전 샤프트의 회전 동안에, 상기 개시 시간에 그것의 상기 절대 위치에 대하여 상기 회전 샤프트의 움직임의 양에 대응하는 상기 회전의 제 1 각도가 검출된다. 추가하여, 상기 개시 시간에 상기 절대 위치에 대하여 상기 회전의 제 1 각도의 위치는 상기 회전 샤프트의 상기 현재 절대 위치로서 결정될 수 있다. 결과적으로, 일본 공개 특허 공개 번호 2003-161641에서처럼 절대 위치를 실시간으로 계산하는 것이 불필요하게 되어서, 저 속도 및 저 비용 연산 처리 유닛 (CPU)를 사용하는 것이 가능하다.More specifically, the position detection device only functions as an absolute type of rotary encoder at the start time, and then as an incremental type of rotary encoder. In other words, at the start time, the absolute position of the rotary shaft in a stationary state is detected, and then, during rotation of the rotary shaft, of the rotary shaft with respect to its absolute position at the start time. The first angle of rotation corresponding to the amount of motion is detected. In addition, the position of the first angle of rotation with respect to the absolute position at the start time may be determined as the current absolute position of the rotating shaft. As a result, it becomes unnecessary to calculate the absolute position in real time as in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2003-161641, and it is possible to use a low-speed and low-cost calculation processing unit (CPU).

더구나, 통상의 증분 회전 인코더에서는, 파워 서플라이가 턴 온 및 오프될 때마다, 자기 극 검출 동작 및 원점(origin point) 회귀 동작을 수행하는 것이 필요하다. 그에 반해서, 본 발명은, 정지 상태에 있는 상기 회전 샤프트의 절대 위치가 상기 개시 시간에 검출되기 때문에, 상기에서 설명된 개별 동작들이 불필요하다. 결과적으로, 만약 상기 위치 검출 디바이스가 전기 액추에이터에 인스톨되면, 택트(tact) 시간을 단축시키는 것이 가능하게 된다.Moreover, in a typical incremental rotary encoder, it is necessary to perform a magnetic pole detection operation and an origin point return operation each time the power supply is turned on and off. On the contrary, in the present invention, since the absolute position of the rotating shaft in a stopped state is detected at the start time, the individual operations described above are unnecessary. As a result, if the position detection device is installed on the electric actuator, it becomes possible to shorten the tact time.

앞에서의 방식으로, 본 발명에 따라, 상기 위치 검출 디바이스의 비용에서의 감소 및 더 작은 스케일로 실현하고, 이와 함께 저 속도연산 처리 디바이스를 이용하여 절대 위치를 계산하는 연산 처리를 수행하는 것이 가능하다.In the above manner, according to the present invention, it is possible to realize a reduction in the cost of the position detection device and to a smaller scale, and to perform arithmetic processing of calculating the absolute position using a low speed computing device with this. .

이 경우에서, 상기 제 1 내지 제 3 회전 각도 검출기들은 바람직하게는 이하에 설명되는 방식으로 구성된다.In this case, the first to third rotation angle detectors are preferably configured in the manner described below.

처음에, 상기 제 1 회전 각도 검출기는 상기 회전 샤프트와 실질적으로 동축 방향으로 부착되고 자기 재료로 구성된 스퍼 기어, 상기 스퍼 기어의 치 끝단(tooth end)들 사이의 간격이 한 사이클로서 정의된 경우에 상호간에 90°만큼 시프트(shift)된 위상들을 갖고 상기 스퍼 기어에 마주보는 관계로 배치된 두개의 제 1 자기 검출 엘리먼트들, 및 제 1 바이어스 자석을 포함한다. 이 경우에, 상기 제 1 자기 검출 엘리먼트들은 개별적으로, 상기 회전의 제 1 각도에 대응하는 제 1 아날로그 신호들을 출력하도록 구성되고 이의 위상들은 상호간에 90° 만큼 시프트된다.Initially, the first rotation angle detector is a spur gear attached substantially coaxially with the rotation shaft and composed of a magnetic material, when the spacing between the tooth ends of the spur gear is defined as one cycle. It includes two first magnetic detection elements, which have phases shifted by 90[deg.] to each other and arranged in a face-to-face relationship with the spur gear, and a first bias magnet. In this case, the first magnetic detection elements are individually configured to output first analog signals corresponding to the first angle of rotation and their phases are mutually shifted by 90°.

따라서, 개별 제 1 자기 검출 엘리먼트들을 포함하는 영역에 상기 제 1 바이어스 자석에 의해 생성된 자기장이 상기 스퍼 기어의 회전에 기인하여 변화를 겪는 경우에, 상기 제 1 자기 검출 엘리먼트들의 각각은 개별 제 1 아날로그 신호들로서 개별적으로 상기 자기장에 변화를 출력한다. 상기 개별 제 1 아날로그 신호들은 상기 회전의 제 1 각도에 대응하는 신호들이기 때문에, 상기 개시 시간에 상기 회전 샤프트의 절대 위치가 상기 제 1 아날로그 신호들, 등에 기초하여 상기 기어의 어떤 넘버링된 치(tooth)의 위치에 대응하여 상기 연산 처리 유닛은 보다 정확하게 결정하는 것이 가능하다. 더구나, 상업적으로 이용 가능한 스퍼 기어가 사용될 수 있기 때문에, 일본 공개 특허 공개 번호 2002-513923 (PCT) 및 일본 공개 특허 공개 번호 64-023107의 구성들과 비교하여, 위치 검출 디바이스의 비용에서의 추가 감소가 실현될 수 있다.Thus, when the magnetic field generated by the first bias magnet in the region containing the individual first magnetic detection elements undergoes a change due to the rotation of the spur gear, each of the first magnetic detection elements is a separate first As analog signals, they individually output a change in the magnetic field. Since the individual first analog signals are signals corresponding to the first angle of rotation, the absolute position of the rotating shaft at the start time is based on the first analog signals, etc. In response to the position of ), the operation processing unit can more accurately determine. Moreover, since a commercially available spur gear can be used, compared to the configurations of Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-513923 (PCT) and Japanese Laid-Open Patent Publication No. 64-023107, a further reduction in the cost of the position detection device Can be realized.

다음으로, 상기 제 2 회전 각도 검출기는 상기 회전 샤프트와 실질적으로 동축 방향에 부착된 링 형상의 제 2 바이어스 자석, 상기 회전 샤프트의 일 회전이 한 사이클로서 정의되는 경우에 상호간에 90°만큼 시프트된 위상들을 갖고 상기 제 2 바이어스 자석에 마주보는 관계로 배치된 두개의 제 2 자기 검출 엘리먼트들을 포함한다. 이 경우에, 상기 제 2 자기 검출 엘리먼트들은 개별적으로, 상기 회전의 제 2 각도에 대응하는 제 2 아날로그 신호들을 출력하도록 구성되고 이의 위상들은 상호간에 90° 만큼 시프트된다.Next, the second rotation angle detector is a ring-shaped second bias magnet attached substantially coaxially with the rotation shaft, when one rotation of the rotation shaft is defined as one cycle, shifted by 90° to each other. And two second magnetic detection elements that have phases and are disposed in opposing relationship to the second bias magnet. In this case, the second magnetic detection elements are individually configured to output second analog signals corresponding to the second angle of rotation, and their phases are shifted from each other by 90°.

따라서, 개별 제 2 자기 검출 엘리먼트들을 포함하는 영역에 상기 제 2 바이어스 자석에 의해 생성된 자기장이 변화를 겪는 경우에, 상기 제 2 자기 검출 엘리먼트들의 각각은 개별 제 2 아날로그 신호들로서 개별적으로 상기 자기장에 변화를 출력한다. 상기 개별 제 2 아날로그 신호들은 상기 회전의 제 2 각도에 대응하는 신호들이기 때문에, 상기 개시 시간에 상기 회전 샤프트의 절대 위치는 상기 제 2 아날로그 신호들, 등에 기초하여 상기 회전 샤프트의 일 회전내에 어떤 각도에 대응하여 상기 연산 처리 유닛은 용이하게 결정하는 것이 가능하다.Thus, when the magnetic field generated by the second bias magnet undergoes a change in the region containing individual second magnetic detection elements, each of the second magnetic detection elements is individually applied to the magnetic field as separate second analog signals. Print the change. Since the individual second analog signals are signals corresponding to the second angle of rotation, the absolute position of the rotating shaft at the start time is determined by a certain angle within one rotation of the rotating shaft based on the second analog signals, etc. Corresponding to, the arithmetic processing unit can be easily determined.

더구나, 상기 제 3 회전 각도 검출기는 상기 출력 샤프트와 실질적으로 동축 방향에 부착된 링 형상의 제 3 바이어스 자석, 상기 출력 샤프트의 일 회전이 한 사이클로서 정의되는 경우에 상호간에 90°만큼 시프트된 위상들을 갖고 상기 제 3 바이어스 자석에 마주보는 관계로 배치된 두개의 제 3 자기 검출 엘리먼트들을 포함한다. 이 특징부에 따라, 상기 제 3 자기 검출 엘리먼트들은 개별적으로, 상기 회전의 제 3 각도에 대응하는 제 3 아날로그 신호들을 출력하도록 구성되고 이의 위상들은 상호간에 90° 만큼 시프트된다.Moreover, the third rotation angle detector includes a ring-shaped third bias magnet attached substantially coaxially with the output shaft, a phase shifted by 90° to each other when one rotation of the output shaft is defined as one cycle. And two third magnetic detection elements disposed in a facing relationship with the third bias magnet. According to this feature, the third magnetic detection elements are individually configured to output third analog signals corresponding to the third angle of rotation, the phases of which are mutually shifted by 90°.

따라서, 개별 제 3 자기 검출 엘리먼트들을 포함하는 영역에 상기 제 3 바이어스 자석에 의해 생성된 자기장이 변화를 겪는 경우에, 상기 제 3 자기 검출 엘리먼트들의 각각은 개별 제 3 아날로그 신호들로서 개별적으로 상기 자기장에 변화를 출력한다. 이 경우에서, 상기 속도 저감 메커니즘은 미리 결정된 속도 저감 비율에서 상기 회전 본체의 회전 속도를 저감시키고, 상기 출력 샤프트를 회전시킨다. 따라서, 상기 개별 제 3 아날로그 신호들에 기초하여, 상기 개시 시간에 상기 회전 샤프트의 절대 위치가 상기 회전 샤프트의 다수의 회전들내 어떤 각도에 대응하여 상기 연산 처리 유닛은 용이하게 결정하는 것이 가능하다.Thus, when the magnetic field generated by the third bias magnet undergoes a change in the region containing individual third magnetic detection elements, each of the third magnetic detection elements is individually applied to the magnetic field as separate third analog signals. Print the change. In this case, the speed reduction mechanism reduces the rotational speed of the rotating body at a predetermined speed reduction ratio and rotates the output shaft. Therefore, based on the individual third analog signals, the absolute position of the rotating shaft at the start time corresponds to a certain angle within a plurality of rotations of the rotating shaft, so that the arithmetic processing unit can easily determine. .

상기 위치 검출 디바이스는 각각의 상기 제 1 자기 검출 엘리먼트들에 의해 개별적으로 출력된 상기 개별 제 1 아날로그 신호들을 두개의-위상의 제 1 펄스 신호들로 변환시키도록 구성된 보간기를 더 포함한다. 이 경우에, 상기 연산 처리 유닛은 상기 제 1 내지 제 3 회전 각도 검출기들에 의해 개별적으로 출력된 각각의 상기 제 1 내지 제 3 아날로그 신호들에 기초하여 개시 시간에 상기 회전 샤프트의 절대 위치를 계산하도록 구성되고, 상기 계산된 절대 위치에 대응하는 제 2 펄스 신호를 출력한다.The position detection device further comprises an interpolator configured to convert the individual first analog signals individually outputted by each of the first magnetic detection elements into two-phase first pulse signals. In this case, the arithmetic processing unit calculates the absolute position of the rotating shaft at the start time based on each of the first to third analog signals individually output by the first to third rotation angle detectors. And outputs a second pulse signal corresponding to the calculated absolute position.

결과적으로, 상기 현재 위치 검출 유닛은 상기 보간기로부터 출력된 상기 제 1 펄스 신호들 및 상기 연산 처리 유닛으로부터 출력된 상기 제 2 펄스 신호에 기초하여 상기 회전 샤프트의 현재 절대 위치를 용이하게 검출하는 것이 가능하다. 더구나, 상기 회전 샤프트의 순방향 또는 역방향 회전에 상관없이, 상기 속도 저감 메커니즘에 임의의 백래시(backlash)의 영향을 무시하는 것이 가능하다.As a result, the current position detection unit easily detects the current absolute position of the rotating shaft based on the first pulse signals output from the interpolator and the second pulse signal output from the arithmetic processing unit. It is possible. Moreover, regardless of the forward or reverse rotation of the rotating shaft, it is possible to ignore the effect of any backlash on the speed reduction mechanism.

이 경우에, 상기 연산 처리 유닛은 개시 시간에 상기 회전 샤프트의 절대 위치에 대응하는 펄스들의 수를 포함하는 시리얼 신호(serial signal)로서 상기 제 2 펄스 신호를 상기 현재 위치 검출 유닛에 송신하도록 구성될 수 있다. 이 특징에 따라, 비교적 저 속도연산 처리 유닛이 상기 연산 처리 유닛으로 사용될 수 있고, 상기 시리얼 신호를 시리얼 통신의 방식으로 상기 현재 위치 검출 유닛으로 송신함으로써, 상기 위치 검출 디바이스의 비용을 추가로 줄이는 것이 가능하다.In this case, the operation processing unit is configured to transmit the second pulse signal to the current position detection unit as a serial signal including the number of pulses corresponding to the absolute position of the rotating shaft at the start time. I can. According to this feature, a relatively low speed operation processing unit can be used as the operation processing unit, and by transmitting the serial signal to the current position detection unit in the manner of serial communication, it is possible to further reduce the cost of the position detection device. It is possible.

상기 위치 검출 디바이스는 상기 제 1 펄스 신호들의 각각을 체배함(multiplying)으로써 획득된 체배 펄스 신호를 생성하고, 상기 체배 펄스 신호를 상기 현재 위치 검출 유닛으로 출력하도록 구성된 체배 회로(multiplication circuit)를 더 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 현재 위치 검출 유닛은 개시 시간에 상기 시리얼 신호에 대응하는 펄스들의 수를 사전 설정하도록 구성되고, 상기 회전 샤프트의 회전 동안에, 상기 사전 설정한 펄스들의 수로부터 상기 체배 펄스 신호에 대응하는 펄스들의 수를 카운트함으로써 상기 회전 샤프트의 현재 절대 위치를 검출하도록 구성된 현재 위치 카운터(current position counter)일 수 있다.The position detection device further comprises a multiplication circuit configured to generate a multiplication pulse signal obtained by multiplying each of the first pulse signals and output the multiplication pulse signal to the current position detection unit. Can include. In this case, the current position detection unit is configured to preset the number of pulses corresponding to the serial signal at a start time, and during rotation of the rotating shaft, corresponding to the multiplication pulse signal from the preset number of pulses. It may be a current position counter configured to detect the current absolute position of the rotating shaft by counting the number of pulses to be rotated.

이 특징에 따라, 기준으로서 사전 설정한 펄스들의 수를 이용하여, 상기 현재 위치 카운터는 상기 체배 펄스 신호에 대응하는 펄스들의 수를 카운트하여서, 상기 회전 샤프트의 상기 현재 절대 위치를 용이하게 그리고 아주 효율적으로 결정하는 것이 가능하다. 더구나, 상기 체배 회로로부터 상기 현재 위치 카운터로 상기 체배 펄스 신호를 공급함으로써, 상기 현재 위치 카운터에 상기 회전 샤프트의 현재 절대 위치의 분해능(resolution)이 개선되고, 상기 절대 위치는 고 정확도로 획득될 수 있다.According to this feature, using a preset number of pulses as a reference, the current position counter counts the number of pulses corresponding to the multiplication pulse signal, so that the current absolute position of the rotating shaft is easily and very efficient. It is possible to decide. Moreover, by supplying the multiplication pulse signal from the multiplication circuit to the current position counter, the resolution of the current absolute position of the rotating shaft to the current position counter is improved, and the absolute position can be obtained with high accuracy. have.

이 경우에, 상기 체배 회로는 상기 개별 제 1 펄스 신호들을 비교함으로써 상기 회전 샤프트의 순방향 회전(forward rotation) 또는 역방향 회전(reverse rotation)을 결정하고, 상기 결정된 순방향 회전 또는 역방향 회전의 상기 체배된 펄스 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 결과적으로, 상기 현재 위치 카운터는 상기 회전 샤프트의 현재 절대 위치를 정확하게 결정하는 것이 가능하다.In this case, the multiplication circuit determines a forward rotation or a reverse rotation of the rotation shaft by comparing the individual first pulse signals, and the multiplied pulse of the determined forward rotation or reverse rotation It can be configured to generate a signal. As a result, the current position counter can accurately determine the current absolute position of the rotating shaft.

상기 위치 검출 디바이스는 상기 시리얼 신호에 대응하는 펄스들의 수가 상기 현재 위치 카운터에 사전 설정되는 경우에 상기 회전 본체를 구동시킴으로써 상기 회전 샤프트를 회전시키도록 구성된 회전 본체 구동 제어 유닛을 더 포함할 수 있다. 그것 때문에, 상기 회전 본체는 이런 사전 설정후에 동작될 수 있고, 상기 회전 샤프트의 회전동안에 상기 회전 샤프트의 절대 위치는 신뢰할 수 있게 획득될 수 있다.The position detection device may further include a rotating body drive control unit configured to rotate the rotating shaft by driving the rotating body when the number of pulses corresponding to the serial signal is preset in the current position counter. Because of that, the rotating body can be operated after such a preset setting, and the absolute position of the rotating shaft during rotation of the rotating shaft can be obtained reliably.

더구나, 본 발명에 따른 상기 위치 검출 디바이스에서, 상기 언급된 구성 (또한 상기 기본 구성으로 지칭된다)은 상기 이하의 구성들과 교환될 수 있다.Moreover, in the position detection device according to the present invention, the above-mentioned configuration (also referred to as the basic configuration) can be interchanged with the following configurations.

즉, 상기 앞서 언급한 목적을 성취하기 위해서, 본 발명에 따른 상기 위치 검출 디바이스는 다른 제 1 구성으로서, 제 1 회전 각도 검출기, 제 2 회전 각도 검출기, 연산 처리 유닛, 및 현재 위치 검출 유닛을 포함한다.That is, in order to achieve the above-mentioned object, the position detection device according to the present invention includes, as another first configuration, a first rotation angle detector, a second rotation angle detector, an arithmetic processing unit, and a current position detection unit. do.

상기 제 1 회전 각도 검출기는 상기 회전 샤프트의 일 회전내에 있는 회전의 제 1 각도를 검출하도록 구성된다. 상기 제 2 회전 각도 검출기는 상기 회전 샤프트의 다수의 회전들에 대응하고 상기 출력 샤프트의 일 회전내에 있는 회전의 제 2 각도를 검출하도록 구성된다. 상기 연산 처리 유닛은 개시 시간에 상기 제 1 회전 각도 검출기 및 상기 제 2 회전 각도 검출기에 의해 개별적으로 검출된 상기 회전의 제 1 각도 및 상기 회전의 제 2 각도에 기초하여 상기 위치 검출 디바이스의 개시 시간에 상기 회전 샤프트의 절대 위치를 계산하도록 구성된다. 상기 현재 위치 검출 유닛은 상기 제 1 회전 각도 검출기에 의해 검출된 상기 회전의 제 1 각도, 및 상기 개시 시간에 상기 회전 샤프트의 상기 절대 위치에 기초하여 상기 회전 본체가 구동할 때 상기 회전 샤프트의 회전동안에 상기 회전 샤프트의 현재 절대 위치를 검출하도록 구성된다.The first rotation angle detector is configured to detect a first angle of rotation within one rotation of the rotation shaft. The second rotation angle detector is configured to correspond to a plurality of rotations of the rotation shaft and to detect a second angle of rotation within one rotation of the output shaft. The arithmetic processing unit is the start time of the position detection device based on the first angle of the rotation and the second angle of the rotation individually detected by the first rotation angle detector and the second rotation angle detector at a start time. It is configured to calculate the absolute position of the rotating shaft. The current position detection unit rotates the rotation shaft when the rotation body is driven based on the first angle of rotation detected by the first rotation angle detector, and the absolute position of the rotation shaft at the start time. While being configured to detect the current absolute position of the rotating shaft.

이 경우에, 상기 제 1 회전 각도 검출기는 상기 회전 샤프트에 실질적으로 동축 방향으로 부착된 원통형 바이어스 자석, 상기 바이어스 자석에 마주보는 관계로 배열된 자기 검출 엘리먼트를 포함한다. 상기 자기 검출 엘리먼트는 상기 회전의 제 1 각도에 대응하는 시리얼 신호를 상기 연산 처리 유닛 (30)에 출력하고 위상들이 상호간에 90°만큼 시프트된 상기 회전의 제 1 각도에 대응하는 두개의-위상의 펄스 신호들을 상기 현재 위치 검출 유닛에 출력하도록 추가로 구성된다.In this case, the first rotation angle detector includes a cylindrical bias magnet substantially coaxially attached to the rotation shaft, and a magnetic detection element arranged in a face-to-face relationship with the bias magnet. The magnetic detection element outputs a serial signal corresponding to the first angle of the rotation to the arithmetic processing unit 30, and the phases of the two-phase corresponding to the first angle of rotation are shifted by 90° to each other. It is further configured to output pulse signals to the current position detection unit.

이 제 1 구성에서, 상기 자기 검출 엘리먼트는 상기 시리얼 신호를 상기 연산 처리 유닛으로 출력하는 기능 및 보간법 프로세싱으로서 상기 두개의-위상의 펄스 신호들을 상기 현재 위치 검출 유닛으로 출력하는 기능 둘 모두를 가진다. 더구나, 상기 연산 처리 유닛은 상기 시리얼 신호, 및 상기 제 2 회전 각도 검출기에 의해 검출된 상기 회전의 제 2 각도에 기초하여 상기 개시 시간에 상기 회전 샤프트의 절대 위치를 계산한다. 따라서, 제 1 구성에 따라, 상기 위치 검출 디바이스의 부품들의 수가 축소되고, 상기 연산 처리 유닛에서 계산 부하가 축소되기 때문에 상기 위치 검출 디바이스는 축소된 비용에서 생산될 수 있다. 더구나, 상기 원통형의 바이어스 자석이 채택되기 때문에, 상기 회전의 제 1 각도의 검출 정확성이 개선될 수 있다.In this first configuration, the magnetic detection element has both a function of outputting the serial signal to the arithmetic processing unit and a function of outputting the two-phase pulse signals to the current position detection unit as interpolation processing. Moreover, the arithmetic processing unit calculates the absolute position of the rotating shaft at the start time based on the serial signal and the second angle of the rotation detected by the second rotation angle detector. Therefore, according to the first configuration, the position detection device can be produced at a reduced cost because the number of parts of the position detection device is reduced, and the computational load in the operation processing unit is reduced. Moreover, since the cylindrical bias magnet is adopted, the detection accuracy of the first angle of rotation can be improved.

또한 상기 제 1 구성에서, 상기 이하의 유익한 효과들이 상기에서 설명된 기본 구성을 갖는 상기 위치 검출 디바이스의 경우와 유사한 방식으로 달성될 수 있다.Also in the first configuration, the following beneficial effects can be achieved in a manner similar to the case of the position detection device having the basic configuration described above.

즉, 상기 속도 저감 메커니즘, 및 상기 출력 샤프트는 상기 회전 샤프트의 축 방향을 따라서 배치되고, 상기 제 1 회전 각도 검출기 및 상기 제 2 회전 각도 검출기는 상기 회전 샤프트 및 상기 출력 샤프트 둘레에 배열된다. 결과적으로, 상기 회전 샤프트의 방사상 방향에서의 사이즈가 축소될 수 있다.That is, the speed reducing mechanism and the output shaft are disposed along the axial direction of the rotation shaft, and the first rotation angle detector and the second rotation angle detector are arranged around the rotation shaft and the output shaft. As a result, the size of the rotating shaft in the radial direction can be reduced.

더구나, 단지 상기 개시 시간에, 상기 회전의 제 1 각도 및 상기 회전의 제 2 각도에 기초하여, 상기 연산 처리 유닛은 상기 개시 시간 정지 상태에 있는 상기 회전 샤프트의 절대 위치를 계산한다. 결과적으로, 상기 회전 샤프트의 회전 동안에, 상기 현재 위치 검출 유닛은 상기 개시 시간에 상기 회전 샤프트의 절대 위치를 표준으로 취하여, 상기 두개의-위상의 펄스 신호들로부터 상기 회전 샤프트의 현재 절대 위치를 용이하게 그리고 슈도 방식(pseudo manner)으로 결정하는 것이 가능하다. 더욱이, 상기 회전 샤프트의 순방향 또는 역방향 회전에 상관없이, 상기 속도 저감 메커니즘에 임의의 백래시(backlash)의 영향을 무시하는 것이 가능하다.Moreover, only at the start time, based on the first angle of rotation and the second angle of rotation, the arithmetic processing unit calculates the absolute position of the rotation shaft in the start time stop state. As a result, during the rotation of the rotating shaft, the current position detection unit takes the absolute position of the rotating shaft at the start time as a standard, thereby facilitating the current absolute position of the rotating shaft from the two-phase pulse signals. It is possible to make decisions in a way and in a pseudo manner. Moreover, regardless of the forward or reverse rotation of the rotating shaft, it is possible to ignore the effect of any backlash on the speed reduction mechanism.

보다 구체적으로, 상기 위치 검출 디바이스는 단지 개시 시간에는 절대 유형의 회전 인코더로서 기능하고, 그 후에는, 증분 유형의 회전 인코더로서 기능한다. 결과적으로, 상기 절대 위치를 실시간으로 계산하는 것이 불필요하게 되어서, 저 속도및 저 비용 CPU를 사용하는 것이 가능하다. 만약 이런 위치 검출 디바이스가 전기 액추에이터 또는 유사한 것에 인스톨되면, 택트(tact) 시간을 단축시키는 것이 가능하게 된다.More specifically, the position detection device only functions as an absolute type of rotary encoder at the start time, and then as an incremental type of rotary encoder. As a result, it becomes unnecessary to calculate the absolute position in real time, and it is possible to use a low speed and low cost CPU. If such a position detection device is installed on an electric actuator or similar, it becomes possible to shorten the tact time.

결과적으로, 상기 제 1 구성에 따라, 상기 위치 검출 디바이스의 비용에서의 감소 및 더 작은 스케일로 실현하고, 이와 함께 저 속도연산 처리 디바이스를 이용하여 절대 위치를 계산하는 연산 처리를 수행하는 것이 가능하다.As a result, according to the first configuration, it is possible to realize a reduction in cost and a smaller scale of the position detection device, and to perform arithmetic processing of calculating the absolute position using a low-speed arithmetic processing device at the same time. .

상기 위치 검출 디바이스는 상기 속도 저감 메커니즘의 입력 샤프트에 상기 회전 샤프트의 회전 힘을 전달하도록 구성된 회전 전달 메커니즘을 포함할 수 있고, 상기 회전 샤프트, 상기 입력 샤프트, 및 상기 출력 샤프트는 실질적으로 동축 방향으로 배열될 수 있다. 비록 상기 위치 검출 디바이스는 상기 회전 전달 메커니즘 때문에 상기 방사항 방향에서 약간 커질 수 있지만, 상기 보간법 기능(interpolation function)을 갖는 상기 제 1 회전 각도 검출기가 사용되기 때문에 상기 위치 검출 디바이스의 부품들의 수는 축소될 수 있다. 따라서, 상기 전체 디바이스의 비용에서의 감소를 실현하는 것이 가능하다. 상기 회전 전달 메커니즘으로서, 1의 속도 저감 비율을 갖는 다른 속도 저감 메커니즘 또는 벨트들을 사용하는 회전 전달 수단과 같은 다양한 유형들의 회전 전달 메커니즘들이 바람직하게 채택될 수 있다.The position detection device may comprise a rotation transmission mechanism configured to transmit a rotational force of the rotational shaft to an input shaft of the speed reduction mechanism, wherein the rotational shaft, the input shaft, and the output shaft are substantially coaxially. Can be arranged. Although the position detection device may be slightly larger in the direction of the direction due to the rotation transmission mechanism, the number of parts of the position detection device is reduced because the first rotation angle detector with the interpolation function is used. Can be. Thus, it is possible to realize a reduction in the cost of the entire device. As the rotation transmission mechanism, various types of rotation transmission mechanisms such as rotation transmission means using belts or other speed reduction mechanisms having a speed reduction ratio of 1 can be preferably adopted.

즉, 상기 앞서 언급한 목적을 성취하기 위해서, 본 발명에 따른 상기 위치 검출 디바이스는 다른 제 2 구성으로서, 제 1 회전 내지 제 3 회전 각도 검출기들, 제 1 속도 저감 메커니즘, 제 2 속도 저감 메커니즘, 연산 처리 유닛, 및 현재 위치 검출 유닛을 포함한다.That is, in order to achieve the above-mentioned object, the position detection device according to the present invention is another second configuration, including first to third rotation angle detectors, a first speed reduction mechanism, a second speed reduction mechanism, A calculation processing unit, and a current position detection unit.

상기 제 1 회전 각도 검출기는 상기 회전 샤프트의 일 회전내에 있는 회전의 제 1 각도를 검출하도록 구성된다. 상기 제 1 속도 저감 메커니즘은 상기 회전 샤프트의 회전 속도를 출력 및 저감시키도록 구성된다. 상기 제 2 속도 저감 메커니즘은 상기 제 1 속도 저감 메커니즘에 연결되고, 상기 제 1 속도 저감 메커니즘에 의해 감속된 상기 회전 샤프트의 회전 속도를 추가로 감속시키고 상기 추가로 감속된 회전 속도를 상기 출력 샤프트로 출력하도록 구성된 입력 샤프트를 포함한다. 상기 제 2 회전 각도 검출기는 상기 회전 샤프트의 다수의 회전들에 대응하고 상기 입력 샤프트의 일 회전내에 있는 회전의 제 2 각도를 검출하도록 구성된다. 상기 제 3 회전 각도 검출기는 상기 회전 샤프트의 다수의 회전들에 대응하고 상기 출력 샤프트의 일 회전내에 있는 회전의 제 3 각도를 검출하도록 구성된다.The first rotation angle detector is configured to detect a first angle of rotation within one rotation of the rotation shaft. The first speed reducing mechanism is configured to output and reduce the rotational speed of the rotating shaft. The second speed reduction mechanism is connected to the first speed reduction mechanism, and further reduces the rotation speed of the rotation shaft reduced by the first speed reduction mechanism and transfers the further reduced rotation speed to the output shaft. And an input shaft configured to output. The second rotation angle detector is configured to correspond to a plurality of rotations of the rotation shaft and to detect a second angle of rotation within one rotation of the input shaft. The third rotation angle detector is configured to correspond to a plurality of rotations of the rotation shaft and to detect a third angle of rotation within one rotation of the output shaft.

상기 연산 처리 유닛은 개시 시간에 상기 제 1 내지 제 3 회전 각도 검출기들에 의해 개별적으로 검출된 상기 회전의 제 1 내지 제 3 각도들에 기초하여 상기 위치 검출 디바이스의 개시 시간에 상기 회전 샤프트의 절대 위치를 계산하도록 구성된다. 상기 현재 위치 검출 유닛은 상기 제 1 회전 각도 검출기에 의해 검출된 상기 회전의 제 1 각도, 및 상기 개시 시간에 상기 회전 샤프트의 상기 절대 위치에 기초하여 상기 회전 본체가 구동할 때 상기 회전 샤프트의 회전동안에 상기 회전 샤프트의 현재 절대 위치를 검출하도록 구성된다.The arithmetic processing unit is based on the first to third angles of the rotation individually detected by the first to third rotation angle detectors at the start time, the absolute of the rotation shaft at the start time of the position detection device. It is configured to calculate the location. The current position detection unit rotates the rotation shaft when the rotation body is driven based on the first angle of rotation detected by the first rotation angle detector, and the absolute position of the rotation shaft at the start time. While being configured to detect the current absolute position of the rotating shaft.

이 경우에, 상기 제 1 회전 각도 검출기는 상기 회전 샤프트에 실질적으로 동축 방향으로 부착된 원통형 바이어스 자석(cylindrical bias magnet), 상기 바이어스 자석에 마주보는 관계로 배열된 자기 검출 엘리먼트를 포함한다. 상기 자기 검출 엘리먼트는 상기 회전의 제 1 각도에 대응하는 시리얼 신호를 상기 연산 처리 유닛 (30)에 출력하고 위상들이 상호간에 90°만큼 시프트된 상기 회전의 제 1 각도에 대응하는 두개의-위상의 펄스 신호들을 상기 현재 위치 검출 유닛에 출력하도록 추가로 구성된다.In this case, the first rotation angle detector includes a cylindrical bias magnet substantially coaxially attached to the rotation shaft, and a magnetic detection element arranged in a face-to-face relationship with the bias magnet. The magnetic detection element outputs a serial signal corresponding to the first angle of the rotation to the arithmetic processing unit 30, and the phases of the two-phase corresponding to the first angle of rotation are shifted by 90° to each other. It is further configured to output pulse signals to the current position detection unit.

상기 제 1 및 제 2 회전 각도 검출기들이 구비된 상기 언급된 위치 검출 디바이스와 비교하여 이 제 2 구성에서, 상기 위치 검출 디바이스는 세개의 회전 각도 검출기들 (제 1 내지 제 3 회전 각도 검출기들), 및 두개의 속도 저감 메커니즘들 (제 1 속도 저감 메커니즘 및 제 2 속도 저감 메커니즘)가 구비된다. 따라서, 상기 제 1 구성과 비교하여, 부품들의 수가 크고 상기 연산 처리 유닛에서 계산 부하가 커서, 고 비용으로 귀결된다.In this second configuration compared to the aforementioned position detection device provided with the first and second rotation angle detectors, the position detection device comprises three rotation angle detectors (first to third rotation angle detectors), And two speed reduction mechanisms (a first speed reduction mechanism and a second speed reduction mechanism). Therefore, compared with the first configuration, the number of parts is large and the calculation load in the calculation processing unit is large, resulting in high cost.

그러나, 상기 제 2 회전 각도 검출기 및 상기 제 3 회전 각도 검출기는 상기 회전 샤프트의 다수의 회전들에 대응하는 상기 회전의 제 2 각도 및 상기 회전의 제 3 각도를 개별적으로 검출하고, 상기 연산 처리 유닛은 검출된 회전의 제 2 및 제 3 각도들 등을 이용하여 고 정밀도로 개시 시간에 상기 회전 샤프트의 절대적 위치를 계산하는 것이 가능하다. 결과적으로, 통상의 위치 검출 디바이스들과 비교하여, 절대 위치가 고 정밀도로 계산될 수 있고 비용은 축소될 수 있다. 더구나, 상기 원통형의 바이어스 자석이 채택되기 때문에, 상기 회전의 제 1 각도의 검출 정확성이 개선될 수 있다.However, the second rotation angle detector and the third rotation angle detector individually detect the second angle of rotation and the third angle of rotation corresponding to a plurality of rotations of the rotation shaft, and the calculation processing unit It is possible to calculate the absolute position of the rotating shaft at the start time with high precision using the detected second and third angles of rotation and the like. As a result, compared with ordinary position detection devices, the absolute position can be calculated with high precision and the cost can be reduced. Moreover, since the cylindrical bias magnet is adopted, the detection accuracy of the first angle of rotation can be improved.

또한 상기 제 2 구성에서, 상기 제 1 내지 제 3 회전 각도 검출기들 때문에 상기 이하의 유익한 효과들이 상기에서 설명된 기본 구성을 갖는 상기 위치 검출 디바이스와 유사한 방식으로 달성될 수 있다.Also in the second configuration, the following beneficial effects can be achieved in a manner similar to the position detection device having the basic configuration described above because of the first to third rotation angle detectors.

본 발명의 상기의 목적, 특징 및 장점 그리고 다른 목적들, 특징들, 및 장점들은 본 발명의 선호되는 실시예가 예시 예제의 방식으로 도시된 첨부한 도면들과 함께 고려될 때 이하의 설명으로부터 더 명확해질 것이다.The above objects, features and advantages of the present invention and other objects, features, and advantages are more apparent from the following description when preferred embodiments of the present invention are considered together with the accompanying drawings shown in the manner of illustrative examples. Will become.

도 1 은 본 실시예에 따른 위치 검출 디바이스의 블럭 다이어그램이다;
도 2 는 도 1의 회전 각도 검출 메커니즘의 개략적인 구성 다이어그램이다;
도 3 은 도면들 1 및 2의 제 1 회전 각도 검출기의 설명 다이어그램이다;
도 4a는 제 1 자기 검출 엘리먼트로부터 출력된 출력 전압 파형들의 파형 다이어그램이다;
도 4b는 출력 전압 파형들로부터 보간기에 의해 변환된 두개의-위상의 제 1 펄스 신호들의 파형 다이어그램이다;
도 5a는 제 2 및 제 3 자기 검출 엘리먼트들로부터 출력된 출력 전압 파형들의 파형 다이어그램이다;
도 5b는 일 회전 내에 놓인 동위상 변화를 보여주는 다이어그램이다;
도 6 은 제 1 펄스 신호들 및 순(forward) 회전 펄스들의 파형 다이어그램이다;
도 7 은 제 1 펄스 신호들 및 역(reverse) 회전 펄스들의 파형 다이어그램이다;
도 8 은 도 1의 위치 검출 디바이스의 동작들을 설명하기 위한 시퀀스 다이어그램 이다;
도 9 는 도 1의 위치 검출 디바이스의 동작들을 설명하기 위한 시퀀스 다이어그램 이다;
도 10 은 제 1 변형예제에 따른 위치 검출 디바이스의 블럭 다이어그램이다;
도 11은 도 10의 회전 각도 검출 메커니즘의 개략적인 구성 다이어그램이다;
도 12a는 자기 검출 엘리먼트로부터 출력된 두개의-위상의 제 1 펄스 신호들의 파형 다이어그램이다;
도 12b는 자기 검출 엘리먼트로부터 출력된 시리얼 신호(serial signal)의 파형 다이어그램이다;
도 13 은 제 2 변형예제에 따른 위치 검출 디바이스의 블럭 다이어그램이다; 및
도 14는 도 13의 회전 각도 검출 메커니즘의 개략적인 구성 다이어그램이다.
1 is a block diagram of a position detection device according to this embodiment;
Fig. 2 is a schematic configuration diagram of the rotation angle detection mechanism of Fig. 1;
Fig. 3 is an explanatory diagram of the first rotation angle detector of Figs. 1 and 2;
4A is a waveform diagram of output voltage waveforms output from a first magnetic detection element;
4B is a waveform diagram of two-phase first pulse signals transformed by an interpolator from output voltage waveforms;
5A is a waveform diagram of output voltage waveforms output from second and third magnetic detection elements;
5B is a diagram showing the in-phase change lying within one rotation;
6 is a waveform diagram of first pulse signals and forward rotation pulses;
7 is a waveform diagram of first pulse signals and reverse rotation pulses;
8 is a sequence diagram for explaining operations of the position detection device of FIG. 1;
9 is a sequence diagram for explaining operations of the position detection device of FIG. 1;
10 is a block diagram of a position detection device according to a first modified example;
Fig. 11 is a schematic configuration diagram of the rotation angle detection mechanism of Fig. 10;
12A is a waveform diagram of two-phase first pulse signals output from a magnetic detection element;
12B is a waveform diagram of a serial signal output from a magnetic detection element;
13 is a block diagram of a position detection device according to a second modified example; And
14 is a schematic configuration diagram of the rotation angle detection mechanism of FIG. 13.

본 발명에 따른 위치 검출 디바이스의 선호되는 실시예들이 첨부한 도면들을 참고로 하여 이하에서 상세하게 설명될 것이다.Preferred embodiments of the position detection device according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

[본 실시예의 구성][Configuration of this embodiment]

도 1 은 본 실시예에 따른 위치 검출 디바이스(10)의 블럭 다이어그램이다.1 is a block diagram of a position detection device 10 according to this embodiment.

위치 검출 디바이스 (10)는 모터 또는 유사한 것과 같은 회전 본체 (12)의 회전 샤프트 (14)의 회전 각도를 검출하는 회전 각도 검출 메커니즘 (16) 및 회전 본체 (12)의 구동을 제어하는 제어기 (18)를 포함한다.The position detection device 10 includes a rotation angle detection mechanism 16 that detects the rotation angle of the rotation shaft 14 of the rotation body 12, such as a motor or the like, and a controller 18 that controls the drive of the rotation body 12. ).

속도 저감 메커니즘(speed reducing mechanism) (20)이 회전 샤프트 (14)에 연결된다. 속도 저감 메커니즘 (20)은 1/N 만큼 회전 샤프트 (14)의 회전 속도를 저감시키고, 출력 샤프트 (22)를 이런 감속된 속도에서 회전하게 한다. N은 속도 저감 메커니즘 (20)의 속도 저감 비율이다.A speed reducing mechanism 20 is connected to the rotating shaft 14. The speed reduction mechanism 20 reduces the rotational speed of the rotating shaft 14 by 1/N, and causes the output shaft 22 to rotate at this reduced speed. N is the rate of speed reduction of the speed reduction mechanism 20.

회전 각도 검출 메커니즘 (16)은 제 1 내지 제 3 회전 각도 검출기들 (24 내지 28), 연산 처리 유닛 (30), 및 보간기(interpolator) (32)를 포함한다.The rotation angle detection mechanism 16 includes first to third rotation angle detectors 24 to 28, an arithmetic processing unit 30, and an interpolator 32.

도면들 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 제 1 회전 각도 검출기 (24)는 회전 샤프트 (14)와 실질적으로 동축 방향으로 부착된 스퍼 기어(spur gear) (34), 스퍼 기어 (34)에 대하여 마주하여 배치된 두개의 제 1 자기 검출 엘리먼트들 (36a, 36b), 및 제 1 자기 검출 엘리먼트들 (36a, 36b) (스퍼 기어 (34)의 방사상 방향에 외측면상에) 뒤에 배치된 제 1 바이어스 자석 (38)로 구성된 스퍼 기어에 대한 각도 검출기이다.As shown in Figures 1 to 3, the first rotation angle detector 24 with respect to the spur gear 34, spur gear 34 attached substantially coaxially with the rotation shaft 14 Two first magnetic detection elements 36a, 36b arranged facing each other, and a first bias arranged behind the first magnetic detection elements 36a, 36b (on the outer surface in the radial direction of the spur gear 34) It is an angle detector for spur gears composed of magnets 38.

스퍼 기어 (34)에 대하여, 회전 샤프트 (14)에 부착되는 것이 가능한 상업적으로 이용 가능한 스퍼 기어가 사용될 수 있다. 스퍼 기어 (34)의 치 끝단들 사이의 간격 (피치 간격)이 한 사이클 360°로서 정의된 경우에, 두개의 제 1 자기 검출 엘리먼트들 (36a, 36b)는 스퍼 기어 (34)의 원주 방향에서 90°만큼 상호간에 시프트된 스퍼 기어의 위상들을 갖는 상태로 스퍼 기어 (34)에 마주보는 관계로 배열된다. 제 1 바이어스 자석 (38)은 방사상의 안쪽 측면에 그것의 N-극 및 스퍼 기어 (34)의 방사상의 바깥쪽 측면상에 그것의 S-극을 각각이 제 1 자기 검출 엘리먼트들 (36a, 36b)의 후방 측면상에 있는 상태로 배열된다.For the spur gear 34, a commercially available spur gear capable of being attached to the rotating shaft 14 can be used. When the spacing (pitch spacing) between the tooth ends of the spur gear 34 is defined as one cycle 360°, the two first magnetic detection elements 36a, 36b are in the circumferential direction of the spur gear 34 It is arranged in a face-to-face relationship with the spur gear 34 with the phases of the spur gears shifted from each other by 90°. The first bias magnet 38 has its N-pole on the radially inner side and its S-pole on the radially outer side of the spur gear 34, respectively, with the first magnetic detection elements 36a, 36b. ) On the rear side.

추가하여, 제 1 회전 각도 검출기 (24)를 가지고, 자기장이 개별 제 1 자기 검출 엘리먼트들 (36a, 36b)를 포함한 영역에서 제 1 바이어스 자석 (38)에 의해 생성된 때, 자기장은 자기 본체인 스퍼 기어 (34)가 회전 샤프트 (14)의 회전 동작에 수반되어 회전할 때 자기장은 변화를 겪는다. 각각의 제 1 자기 검출 엘리먼트들 (36a, 36b)은 전압 변화로서 자기장에서의 변화를 검출하고, 제 1 아날로그 신호로서 검출된 전압을 출력한다.In addition, with the first rotation angle detector 24, when the magnetic field is generated by the first bias magnet 38 in the region containing the individual first magnetic detection elements 36a, 36b, the magnetic field is the magnetic body. When the spur gear 34 rotates accompanying the rotational motion of the rotating shaft 14, the magnetic field undergoes a change. Each of the first magnetic detection elements 36a, 36b detects a change in the magnetic field as a voltage change, and outputs the detected voltage as a first analog signal.

도 4a는 제 1 자기 검출 엘리먼트들 (36a, 36b)로부터 출력된 제 1 아날로그 신호들 (출력 전압 파형들)의 파형 다이어그램이다. 도 4a에서, A-위상은 하나의 제 1 자기 검출 엘리먼트 (36a)로부터 출력된 제 1 아날로그 신호 (사인파 신호)를 나타내고, B-위상은 다른 제 1 자기 검출 엘리먼트 (36b)로부터 출력된 제 1 아날로그 신호 (코사인파 신호)를 나타낸다. 더구나, 도 4a에서, 수평 축은 시간 경과에 따른 스퍼 기어 (34)의 회전 각도를 도시한다는 것에 유의하여야 한다.4A is a waveform diagram of first analog signals (output voltage waveforms) output from the first magnetic detection elements 36a, 36b. In Fig. 4A, the A-phase represents a first analog signal (sine wave signal) output from one first magnetic detection element 36a, and the B-phase represents the first output from the other first magnetic detection element 36b. Represents an analog signal (cosine wave signal). Furthermore, it should be noted that in Fig. 4A, the horizontal axis shows the angle of rotation of the spur gear 34 over time.

앞에서 언급된 바와 같이, 두개의 제 1 자기 검출 엘리먼트들 (36a, 36b)은 90° 시프트된 동위상에 있는 상태로 배열되어 있기 때문에, 90°의 위상 차이가 A-위상과 B-위상간에 일어난다. 더구나, A-위상 및 B-위상에서, 360°의 회전 각도는 한 사이클 스퍼 기어 (34)의 치 끝단들 사이의 한 사이클에 대응한다. 다시 말해서, 한 사이클은 360°의 전기적 각도에 대응한다. 결과적으로, 스퍼 기어 (34)의 치(tooth) 끝단들 사이의 간격이 한 사이클로서 정의된 경우에, 제 1 회전 각도 검출기 (24)는 한 사이클내 스퍼 기어 (34)의 임의의 위치 (회전의 제 1각도)를 검출하고, 연산 처리 유닛 (30) 및 보간기 (32)에 제 1 아날로그 신호로서 임의의 위치를 출력한다.As mentioned earlier, since the two first magnetic detection elements 36a and 36b are arranged in a state in phase shifted by 90°, a phase difference of 90° occurs between the A-phase and B-phase. . Moreover, in the A-phase and B-phase, a rotation angle of 360° corresponds to one cycle between the tooth ends of the one cycle spur gear 34. In other words, one cycle corresponds to an electrical angle of 360°. As a result, if the spacing between the tooth ends of the spur gear 34 is defined as one cycle, the first rotation angle detector 24 is at any position (rotation) of the spur gear 34 in one cycle. 1st angle) is detected, and an arbitrary position is output to the arithmetic processing unit 30 and the interpolator 32 as a first analog signal.

보간기 (32)는 저항기 네트워크가 사용되는 아날로그 전압 비교 유형의 위상 보간법 회로이다. 도 4a에 도시된 개별 제 1 아날로그 신호들에 관련하여, 미리 결정된 분할들의 수 S에 대하여 보간법을 수행함으로써, 제 1 아날로그 신호들은 제어기 (18)로 출력되는 90°의 위상 차이를 가지고 도 4b에 도시된 두개의-위상의 제 1 펄스 신호들로 변환된다. 후술되는, 시리얼 통신(serial communication)의 방식으로 연산 처리 유닛 (30)로부터 제어기 (18)로의 제 2 펄스 신호들의 송신에 비교하여, 보간기 (32)로부터 제어기 (18)로 두개의-위상의 제 1 펄스 신호들의 송신은 더 높은 송신 속도에서 일어난다.Interpolator 32 is an analog voltage comparison type phase interpolation circuit in which a resistor network is used. With respect to the individual first analog signals shown in FIG. 4A, by performing an interpolation method on the predetermined number of divisions S, the first analog signals have a phase difference of 90° output to the controller 18 and shown in FIG. 4B. It is converted into the illustrated two-phase first pulse signals. Compared to the transmission of the second pulse signals from the arithmetic processing unit 30 to the controller 18 in the manner of serial communication, described below, the two-phase The transmission of the first pulse signals takes place at a higher transmission rate.

도면들 1 및 2에 도시된 바와 같이, 제 2 회전 각도 검출기 (26)는 회전 샤프트 (14)와 실질적으로 동축 방향에 부착된 링 형상의 제 2 바이어스 자석 (40), 제 2 바이어스 자석 (40)에 마주보는 관계로 배치된 두개의 제 2 자기 검출 엘리먼트들 (42a, 42b)로 구성된 한-회전 회전 각도 검출기이다.As shown in Figures 1 and 2, the second rotation angle detector 26 is a ring-shaped second bias magnet 40, a second bias magnet 40 attached substantially coaxially with the rotation shaft 14. ) Is a one-turn rotation angle detector composed of two second magnetic detection elements 42a, 42b arranged in a face-to-face relationship.

제 2 바이어스 자석 (40)는 스퍼 기어 (34)와 속도 저감 메커니즘 (20) 사이의 위치에 회전 샤프트 (14)상에 마운트된다. 이 경우에서, 링 형상의 제 2 바이어스 자석 (40)내에서, 그것의 한쪽 반원형 부분은 N-극에 할당되고, 반면에 그것의 다른쪽 반원형의 부분은 S-극에 할당된다. 두개의 제 2 자기 검출 엘리먼트들 (42a, 42b)는 회전 샤프트 (14)와 제 2 바이어스 자석 (40)의 일 회전이 한 사이클 360°로서 정의된 경우에, 회전 샤프트 (14)와 제 2 바이어스 자석 (40)의 원주의 방향에서 90° 만큼 상호간에 시프트된 위상들을 갖는 상태로 제 2 바이어스 자석 (40)에 마주보는 관계로 배열된 홀(Hall) 엘리먼트들이다.The second bias magnet 40 is mounted on the rotating shaft 14 at a position between the spur gear 34 and the speed reduction mechanism 20. In this case, in the ring-shaped second bias magnet 40, one semicircular part of it is assigned to the N-pole, while the other semicircular part of it is assigned to the S-pole. The two second magnetic detection elements 42a, 42b are the rotating shaft 14 and the second bias when one rotation of the rotating shaft 14 and the second biasing magnet 40 is defined as one cycle 360°. These are Hall elements arranged in a face-to-face relationship with the second bias magnet 40 with phases shifted from each other by 90° in the direction of the circumference of the magnet 40.

추가하여, 제 2 회전 각도 검출기 (26)를 가지고, 자기장이 개별 제 2 자기 검출 엘리먼트들 (42a, 42b)를 포함하는 영역에 제 2 바이어스 자석 (40)에 의해 생성된 때, 회전 샤프트 (14)의 회전 동작에 수반하여 제 2 바이어스 자석 (40)이 회전할 때 자기장은 변화를 겪는다. 각각의 제 2 자기 검출 엘리먼트들 (42a, 42b)는 전압 변화로서 자기장에 변화를 검출하고, 제 2 아날로그 신호로서 검출된 전압을 출력한다.In addition, with the second rotation angle detector 26, when the magnetic field is generated by the second bias magnet 40 in the region containing the individual second magnetic detection elements 42a, 42b, the rotation shaft 14 When the second bias magnet 40 rotates along with the rotation operation of ), the magnetic field undergoes a change. Each of the second magnetic detection elements 42a, 42b detects a change in the magnetic field as a voltage change, and outputs the detected voltage as a second analog signal.

도 5a는 제 2 자기 검출 엘리먼트들 (42a, 42b)로부터 출력된 제 2 아날로그 신호들의 파형 다이어그램이다. 도 5a에서, 문자 "A"는 하나의 제 2 자기 검출 엘리먼트 (42a)로부터 출력된 제 2 아날로그 신호 (코사인파 신호) 출력을 나타내고, 문자 "B"는 다른 제 2 자기 검출 엘리먼트 (42b)로부터 출력된 제 2 아날로그 신호 (사인파 신호)를 나타낸다. 더구나, 도 5a에서, 수평 축은 시간이 경과함에 따른 회전 샤프트 (14)과 제 2 바이어스 자석 (40)의 회전 각도를 나타낸다.5A is a waveform diagram of second analog signals output from the second magnetic detection elements 42a and 42b. In Fig. 5A, the letter "A" represents a second analog signal (cosine wave signal) output output from one second magnetic detection element 42a, and the letter "B" is from another second magnetic detection element 42b. It represents the outputted second analog signal (sine wave signal). Moreover, in Fig. 5A, the horizontal axis represents the rotation angle of the rotation shaft 14 and the second bias magnet 40 over time.

도 5b는 회전 샤프트 (14)와 제 2 바이어스 자석 (40)의 일 회전내에 놓인 회전 각도에서의 변화를 나타낸다. 이 경우에서, 0° 에 대하여 반시계 방향에 회전(B-위상이 A-위상에 대하여 래그(lag)하는 경우에)이 순방향 회전(forward rotation)으로 회전되고, 반면에 시계 방향에서의 회전이 (A-위상이 B 위상에 대하여 래그하는 경우에) 역방향 회전(reverse rotation)으로 정의된다.5B shows the change in the angle of rotation that lies within one rotation of the rotation shaft 14 and the second bias magnet 40. In this case, the rotation in the counterclockwise direction with respect to 0° (when the B-phase lags with respect to the A-phase) is rotated in a forward rotation, while rotation in the clockwise direction is It is defined as reverse rotation (when the A-phase lags with respect to the B phase).

앞에서 언급된 바와 같이, 두개의 제 2 자기 검출 엘리먼트들 (42a, 42b)은 90° 시프트된 동위상에 있는 상태로 배열되어 있기 때문에, 90°의 위상 차이가 A 파형과 B 파형간에 일어난다. 더구나, A와 B 파형들에서, 360°는 회전 샤프트 (14)와 제 2 바이어스 자석 (40)의 한 사이클에 대응한다. 다시 말해서, 한 사이클은 360°의 전기적 각도에 대응한다. 결과적으로, 회전 샤프트 (14)와 제 2 바이어스 자석 (40)의 일 회전이 한 사이클로 정의되는 경우에, 제 2 회전 각도 검출기 (26)는 한 사이클내에 회전 샤프트 (14)와 제 2 바이어스 자석 (40)의 임의의 위치 (회전의 제 2 각도)를 검출하고, 연산 처리 유닛 (30)로 제 2 아날로그 신호로서 임의의 위치를 출력한다.As mentioned above, since the two second magnetic detection elements 42a and 42b are arranged in a state in phase shifted by 90°, a phase difference of 90° occurs between the A waveform and the B waveform. Moreover, in the A and B waveforms, 360° corresponds to one cycle of the rotating shaft 14 and the second bias magnet 40. In other words, one cycle corresponds to an electrical angle of 360°. Consequently, in the case where one rotation of the rotating shaft 14 and the second bias magnet 40 is defined as one cycle, the second rotation angle detector 26 can be used to determine the rotation shaft 14 and the second bias magnet ( 40) of the arbitrary position (the second angle of rotation) is detected, and the arbitrary position is output to the arithmetic processing unit 30 as a second analog signal.

도면들 1 및 2에 도시된 바와 같이, 제 3 회전 각도 검출기 (28)는 출력 샤프트 (22)와 실질적으로 동축 방향에 부착된 링 형상의 제 3 바이어스 자석 (44), 제 3 바이어스 자석 (44)에 마주보는 관계로 배치된 두개의 제 3 자기 검출 엘리먼트들 (46c, 46d)로 구성된 멀티-회전 회전 각도 검출기이다. 링 형상의 제 3 바이어스 자석 (44)내에서, 그것의 한쪽 반원형 부분은 N-극에 할당되고, 반면에 그것의 다른쪽 반원형의 부분은 S-극에 할당된다. 두개의 제 3 자기 검출 엘리먼트들 (46c, 46d)는 출력 샤프트 (22)의 일 회전이 한 사이클 360°로서 정의된 경우에, 출력 샤프트 (22)와 제 3 바이어스 자석 (44)의 원주의 방향에서 90° 만큼 상호간에 시프트된 위상들을 갖는 상태로 제 3 바이어스 자석 (44)에 마주보는 관계로 배열된 홀(Hall) 엘리먼트들이다.As shown in Figures 1 and 2, the third rotation angle detector 28 includes a ring-shaped third bias magnet 44, a third bias magnet 44 attached substantially coaxially with the output shaft 22. ) Is a multi-rotational rotation angle detector composed of two third magnetic detection elements 46c and 46d arranged in a face-to-face relationship. In the ring-shaped third bias magnet 44, one semicircular part of it is assigned to the N-pole, while the other semicircular part of it is assigned to the S-pole. The two third magnetic detection elements 46c, 46d are the direction of the circumference of the output shaft 22 and the third bias magnet 44 when one rotation of the output shaft 22 is defined as one cycle 360°. These are Hall elements arranged in a face-to-face relationship with the third bias magnet 44 in a state of having phases shifted from each other by 90°.

추가하여, 제 3 회전 각도 검출기 (28)를 가지고, 자기장이 개별 제 3 자기 검출 엘리먼트들 (46c, 46d)를 포함하는 영역에 제 3 바이어스 자석 (44)에 의해 생성된 때, 출력 샤프트 (22)의 회전 동작에 수반하여 제 3 바이어스 자석 (44)이 회전할 때 자기장은 변화를 겪는다. 각각의 제 3 자기 검출 엘리먼트들 (46c, 46d)는 전압 변화로서 자기장에 변화를 검출하고, 제 3 아날로그 신호로서 검출된 전압을 출력한다.In addition, with the third rotation angle detector 28, when the magnetic field is generated by the third bias magnet 44 in the region containing the respective third magnetic detection elements 46c, 46d, the output shaft 22 The magnetic field undergoes a change when the third bias magnet 44 rotates along with the rotational operation of ). Each of the third magnetic detection elements 46c and 46d detects a change in the magnetic field as a voltage change, and outputs the detected voltage as a third analog signal.

따라서, 도 5a에 도시된 바와 같이, 제 3 자기 검출 엘리먼트들 (46c, 46d)로부터 출력된 제 3 아날로그 신호들의 파형들은 제 2 아날로그 신호들의 파형들과 유사한 특성들을 갖는 파형들이다. 게다가, 도 5a에서, 문자 "C"는 하나의 제 3 자기 검출 엘리먼트 (46c)로부터 출력된 제 3 아날로그 신호 (코사인파 신호) 출력을 나타내고, 문자 "D"는 다른 제 3 자기 검출 엘리먼트 (46d)로부터 출력된 제 3 아날로그 신호 (사인파 신호)를 나타낸다. 더구나, 두개의 제 3 자기 검출 엘리먼트들 (46c, 46d)은 90° 시프트된 동위상에 있는 상태로 배열되어 있기 때문에, 90°의 위상 차이가 C 파형과 D 파형간에 일어난다. 더구나, C와 D 파형들에서, 360°의 전기적 각도는 출력 샤프트 (22)와 제 3 바이어스 자석 (44)의 한 사이클에 대응한다.Accordingly, as shown in Fig. 5A, the waveforms of the third analog signals output from the third magnetic detection elements 46c and 46d are waveforms having characteristics similar to those of the second analog signals. In addition, in Fig. 5A, the letter "C" represents a third analog signal (cosine wave signal) output output from one third magnetic detection element 46c, and the letter "D" represents another third magnetic detection element 46d. It represents the third analog signal (sine wave signal) output from ). Moreover, since the two third magnetic detection elements 46c and 46d are arranged in a state in phase shifted by 90°, a phase difference of 90° occurs between the C waveform and the D waveform. Moreover, in the C and D waveforms, an electrical angle of 360° corresponds to one cycle of the output shaft 22 and the third bias magnet 44.

그러나, 속도 저감 메커니즘 (20)은 1/N 만큼 회전 샤프트 (14)의 회전 속도를 저감시키고, 출력 샤프트 (22)가 이런 감속된 속도에서 회전되게 한다. 결과적으로, 출력 샤프트 (22)와 제 3 바이어스 자석 (44)의 일 회전이 한 사이클로 정의되는 경우에, 제 3 회전 각도 검출기 (28)는 회전 샤프트 (14)의 다수의 회전들에 대응하는 출력 샤프트(22)와 제 3 바이어스 자석 (44)의 임의의 위치 (회전의 제 3 각도)를 검출하고, 연산 처리 유닛 (30)로 제 3 아날로그 신호로서 임의의 위치를 출력한다. 따라서, 회전 샤프트 (14)의 회전의 최대 양은 출력 샤프트 (22)의 일 회전내의 양에 대응한다.However, the speed reducing mechanism 20 reduces the rotational speed of the rotating shaft 14 by 1/N, and causes the output shaft 22 to rotate at this reduced speed. As a result, in the case where one rotation of the output shaft 22 and the third bias magnet 44 is defined as one cycle, the third rotation angle detector 28 outputs an output corresponding to a number of rotations of the rotation shaft 14 An arbitrary position (the third angle of rotation) of the shaft 22 and the third bias magnet 44 is detected, and an arbitrary position is output to the arithmetic processing unit 30 as a third analog signal. Thus, the maximum amount of rotation of the rotating shaft 14 corresponds to the amount within one rotation of the output shaft 22.

연산 처리 유닛 (30)은 비교적 저 속도 및 작은 스케일 연산 처리 디바이스 (CPU: arithmetic processing device)에 의해 구성된다. 연산 처리 유닛 (30)은 위치 검출 디바이스 (10)의 개시 시간에 제 1 내지 제 3 회전 각도 검출기들 (24 내지 28)로부터의 제 1 내지 제 3 아날로그 신호들에 기초하여 개시 시간에 정지 상태에 회전 샤프트 (14)의 절대 위치를 계산한다. 추가하여, 절대 위치를 전송하기 위한 제어기 (18)로부터의 요청이 이루어진 경우에, 연산 처리 유닛 (30)은 절대 위치에 대응하는 시리얼 신호를 시리얼 통신의 방식으로 제어기 (18)로 전송한다.The arithmetic processing unit 30 is constituted by a relatively low speed and small scale arithmetic processing device (CPU). The arithmetic processing unit 30 is in the stop state at the start time based on the first to third analog signals from the first to third rotation angle detectors 24 to 28 at the start time of the position detection device 10. Calculate the absolute position of the rotating shaft 14. In addition, when a request from the controller 18 for transmitting the absolute position is made, the arithmetic processing unit 30 transmits a serial signal corresponding to the absolute position to the controller 18 in the manner of serial communication.

연산 처리 유닛 (30)에서 일어나는 프로세싱은 이제 상세하게 설명될 것이다. 처음에, 연산 처리 유닛 (30)은 제 1 내지 제 3 아날로그 신호들의 출력 전압을 직사각형의 좌표들로부터 극 좌표들로 변환한다.The processing occurring in the computational processing unit 30 will now be described in detail. Initially, the arithmetic processing unit 30 converts the output voltage of the first to third analog signals from rectangular coordinates to polar coordinates.

이 경우에서, 제 1 아날로그 신호에 관련하여, 스퍼 기어 (34)의 치 끝단들 사이의 거리는 한 사이클 360°를 정의하고, 한 사이클은 S 개별 세그먼트들로 분할된다. 더구나, 제 2 아날로그 신호에 관련하여, 회전 샤프트 (14)와 제 2 바이어스 자석 (40)의 일 회전은 한 사이클 360°를 정의하고, 한 사이클은 T 개별 세그먼트들로 분할된다. 제 3 아날로그 신호에 관련하여, 출력 샤프트 (22)의 일 회전은 한 사이클 360°를 정의하고, 한 사이클은 N 개별 세그먼트들로 분할된다. 더욱이, 회전 샤프트 (14)의 회전의 최대 양은 출력 샤프트 (22)의 일 회전내의 양에 대응하도록 제공된다. 게다가, 직사각형의 좌표들로 극 좌표들로 변환 프로세스 (분할 프로세스)로의 변환에 관련하여, 예를 들어 일본 공개 특허 공개 번호 2002-513923 (PCT)에 개시된 대로 알려진 유형의 보간법 방법이 적용될 수 있다.In this case, with respect to the first analog signal, the distance between the tooth ends of the spur gear 34 defines one cycle 360°, and one cycle is divided into S individual segments. Moreover, with respect to the second analog signal, one rotation of the rotating shaft 14 and the second bias magnet 40 defines one cycle 360°, and one cycle is divided into T individual segments. Regarding the third analog signal, one rotation of the output shaft 22 defines one cycle 360°, and one cycle is divided into N individual segments. Moreover, the maximum amount of rotation of the rotating shaft 14 is provided to correspond to the amount within one rotation of the output shaft 22. In addition, with regard to the conversion of rectangular coordinates to polar coordinates to the conversion process (dividing process), a known type of interpolation method can be applied, for example as disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-513923 (PCT).

이 경우에서, 만약 스퍼 기어 (34)의 위치는 P1 (회전의 제 1 각도)에 의해 지정되고, 스퍼 기어 (34)에서의 분할 수는 S에 의해 지정되고, 제 2 바이어스 자석 (40)의 위치는 P2 (회전의 제 2 각도)에 의해 지정되고, 제 2 바이어스 자석 (40) 에서의 분할 수는 T에 의해 지정되고, 제 3 바이어스 자석 (44)의 위치는 P3 (회전의 제 3 각도)에 의해 지정되고, 및 제 3 바이어스 자석 (44)에서의 분할 수는 N에 의해 지정되면, 그러면 회전 샤프트 (14)의 회전 TA의 양은 아래의 방정식 (1)에 의해 표현될 수 있다.In this case, if the position of the spur gear 34 is specified by P1 (the first angle of rotation), the number of divisions in the spur gear 34 is specified by S, and the second bias magnet 40 The position is designated by P2 (the second angle of rotation), the number of divisions in the second bias magnet 40 is designated by T, and the position of the third bias magnet 44 is P3 (the third angle of rotation). ), and the number of divisions in the third bias magnet 44 is designated by N, then the amount of rotation TA of the rotating shaft 14 can be expressed by the equation (1) below.

TA = (P1 ÷ T) + INT(P2 × T ÷ 360) × (360 ÷ T)+ (P3 × N) …(1)TA = (P1 ÷ T) + INT(P2 × T ÷ 360) × (360 ÷ T)+ (P3 × N)… (One)

용어 INT(P2 × T ÷ 360)는 P2 × T ÷ 360의 계산 결과의 소수점 이하 자릿수들을 반올림하는 것을 포함하여 그것을 정수의 형태로 한다. 더구나, 분할 수 T는 스퍼 기어 (34)의 치들(teeth)의 수 T이고, 분할 수 N는 속도 저감 비율 N이다.The term INT(P2 × T ÷ 360) includes rounding off the decimal places of the calculation result of P2 × T ÷ 360 and makes it in the form of an integer. Moreover, the number of divisions T is the number T of teeth of the spur gear 34, and the number of divisions N is the speed reduction ratio N.

추가하여, 절대 위치가 연산 처리 유닛 (30)으로부터 제어기 (18)로 시리얼 통신의 방식으로 전송되는 경우에, 회전 샤프트 (14)가 한 번 회전될 때 펄스들의 수는 PP에 의해 표현되는 것으로 가정하여, 그러면 회전 양 TA에 대응하는 펄스들의 수 (전체 펄스들의 수) TP는 이하의 방정식 (2)에 의해 주어진다.In addition, in the case where the absolute position is transmitted in the manner of serial communication from the arithmetic processing unit 30 to the controller 18, it is assumed that the number of pulses is expressed by PP when the rotating shaft 14 is rotated once. Thus, then the number of pulses (the total number of pulses) TP corresponding to the rotation amount TA is given by the following equation (2).

TP = TA ÷ (360 ÷ PP) …(2)TP = TA ÷ (360 ÷ PP)… (2)

따라서, 전체 펄스들의 수 TP의 계산 결과가 소수 부분을 버림으로써 정수로 반올림될 때, 이하의 방정식 (3)이 획득된다.Therefore, when the calculation result of the number TP of all pulses is rounded to an integer by discarding the fractional part, the following equation (3) is obtained.

TP = INT(TA × PP ÷ 360) …(3)TP = INT(TA × PP ÷ 360)… (3)

방정식들 (1) 및 (3)을 이용하여, 연산 처리 유닛 (30)은 개시 시간에 정지 상태에 회전 샤프트 (14)의 절대 위치에 대응하는 전체 펄스들의 수 TP, 및 그것의 아래의 계산은 계산된 전체 펄스들의 수 TP에 대응하는 시리얼 신호 (제 2 펄스 신호)를 제어기 (18)로 전송한다.Using equations (1) and (3), the arithmetic processing unit 30 determines the total number of pulses TP corresponding to the absolute position of the rotating shaft 14 in the stationary state at the start time, and the calculation below it is A serial signal (second pulse signal) corresponding to the calculated number of total pulses TP is transmitted to the controller 18.

이 경우에서, 예를 들어, T = 25, N = 150, P1 = 55°, P2 = 175°, P3 = 156°, PP = 200, 및 S = 8인 경우에, 그러면TA = 23575° 및 TP = 13097이다.In this case, for example, for T = 25, N = 150, P1 = 55°, P2 = 175°, P3 = 156°, PP = 200, and S = 8, then TA = 23575° and TP = 13097.

제어기 (18)는 시리얼 통신 유닛 (50), 체배 회로(multiplication circuit) (52), 현재 위치 카운터 (현재 위치 검출 유닛) (54), 및 회전 본체 구동 제어 유닛 (56)을 포함한다.The controller 18 includes a serial communication unit 50, a multiplication circuit 52, a current position counter (current position detection unit) 54, and a rotating body drive control unit 56.

시리얼 통신 유닛 (50)은 연산 처리 유닛 (30)와 시리얼 통신을 수행한다. 예를 들어, 전체 펄스들의 수 TP의 전송 요청이 연산 처리 유닛 (30)에 대하여 송신되고, 전송 요청에 응답하여 시리얼 신호가 (전체 펄스들의 수 TP의 제 2 펄스 신호) 수신된다.The serial communication unit 50 performs serial communication with the arithmetic processing unit 30. For example, a transmission request of the total number of pulses TP is transmitted to the arithmetic processing unit 30, and a serial signal (a second pulse signal of the total number of pulses TP) is received in response to the transmission request.

체배 회로 (52)는 보간기 (32)로부터 수신된 제 1 펄스 신호들을 체배하고, 그것의 체배에 따라서, 현재 위치 카운터 (54)로 제 1 펄스 신호들 (체배 펄스 신호)을 출력한다. 이 경우에서, 도면들 6 및 7에 도시된 바와 같이, 예를 들어, A-위상이 상승하는 시간에 B-위상의 전압 레벨을 조사함으로써, 체배 회로 (52)는 두개의-위상의 제 1 펄스 신호들(에 대응하는 회전 샤프트 (14))의 순방향 회전 또는 역방향 회전 사이를 판별하고, 따라서 결정된 순방향 회전 또는 역방향 회전의 체배 펄스 신호를 생성한다.The multiplication circuit 52 multiplies the first pulse signals received from the interpolator 32, and outputs the first pulse signals (multiplication pulse signal) to the current position counter 54 according to the multiplication thereof. In this case, as shown in Figures 6 and 7, for example, by examining the voltage level of the B-phase at a time when the A-phase rises, the multiplication circuit 52 is It discriminates between the forward rotation or the reverse rotation of the pulse signals (corresponding to the rotation shaft 14), thus generating a multiplying pulse signal of the determined forward rotation or reverse rotation.

도 6의 경우에서, B-위상의 전압 레벨이 A-위상이 상승하는 시간들에 로우 레벨 (L 레벨)을 가지기 때문에, 체배 회로 (52)는 두개의-위상의 제 1 펄스 신호들은 순방향 회전을 나타내는 것으로 판별되고, 순방향 회전으로 네배 체배된 체배 펄스 신호 (순방향 회전 펄스 신호)를 생성한다. 도 7의 경우에서, B-위상의 전압 레벨이 A-위상이 상승하는 시간들에 하이 레벨 (H 레벨)을 가지기 때문에, 체배 회로 (52)는 두개의-위상의 제 1 펄스 신호들은 역방향 회전을 나타내는 것으로 판별되고, 역방향 회전으로 네배 체배된 체배 펄스 신호 (역방향 회전 펄스 신호)를 생성한다.In the case of Fig. 6, since the voltage level of the B-phase has a low level (L level) at the times when the A-phase rises, the multiplication circuit 52 rotates the first pulse signals of the two-phase forward. A multiplication pulse signal (forward rotation pulse signal) that is determined to be represented by and multiplied by four times by forward rotation is generated. In the case of Fig. 7, since the voltage level of the B-phase has a high level (H level) at the times when the A-phase rises, the multiplication circuit 52 rotates the first pulse signals of the two-phase in the reverse direction. It is discriminated to represent and generates a multiplication pulse signal (reverse rotation pulse signal) multiplied by four times by reverse rotation.

도면들 6 및 7 은 체배 회로 (52)는 두개의-위상의 제 1 펄스 신호들로부터 한배 (× 1), 두배 (× 2), 또는 네배 (× 4) 체배된 체배 펄스 신호를 생성하는 것이 가능한 일 예를 예시한다. 더구나, 체배 회로 (52)는 고 스케일링 인자를 갖는 체배 펄스 신호로부터 저 스케일링 인자를 갖는 체배 펄스 신호로 (네배 체배된 네배 -> 두배 체배된 -> 한배 체배된) 변화하는 것이 가능하다.Figures 6 and 7 show that the multiplication circuit 52 generates a multiplication pulse signal multiplied by a single (× 1), a double (× 2), or a quadruple (× 4) multiplying pulse signal from the two-phase first pulse signals. Illustrate one possible example. Moreover, the multiplication circuit 52 is capable of changing (four times multiplied by quadruple -> double multiplied -> multiplication by multiplication) from a multiplication pulse signal having a high scaling factor to a multiplication pulse signal having a low scaling factor.

위치 검출 디바이스 (10)의 개시 시간에, 현재 위치 카운터 (54)은 시리얼 통신 유닛 (50)에 의해 획득된 총 펄스들의 수 TP를 사전 설정한다. 더구나, 회전 샤프트 (14)의 회전동안에, 체배 회로 (52)로부터의 체배 펄스 신호가 현재 위치 카운터 (54)로 입력된다. 따라서, 사전 설정한 전체 펄스들의 수 TP를 기준으로 이용하여, 현재 위치 카운터 (54)는 체배 펄스 신호에 대응하는 펄스들의 수를 카운트하고, 이에 의해 회전 샤프트 (14)의 현재 절대 위치가 슈도 방식(pseudo manner)으로 검출된다.At the start time of the position detection device 10, the current position counter 54 presets the number TP of the total number of pulses acquired by the serial communication unit 50. Moreover, during the rotation of the rotary shaft 14, a multiplication pulse signal from the multiplication circuit 52 is input to the current position counter 54. Therefore, using the preset total number of pulses TP as a reference, the current position counter 54 counts the number of pulses corresponding to the multiplication pulse signal, whereby the current absolute position of the rotating shaft 14 is pseudo-type. It is detected in a (pseudo manner).

전체 펄스들의 수 TP가 현재 위치 카운터 (54)에 사전 설정된 경우에, 회전 본체 동작 신호를 회전 본체 (12)에 공급함으로써, 회전 본체 구동 제어 유닛 (56)은 회전 본체 (12)를 구동시키고 회전 샤프트 (14)이 회전하게 한다.When the total number of pulses TP is preset in the current position counter 54, by supplying the rotating body operation signal to the rotating body 12, the rotating body drive control unit 56 drives the rotating body 12 and rotates Let the shaft 14 rotate.

[본 실시예의 동작들][Operations of this embodiment]

다음으로, 본 실시예에 따른 위치 검출 디바이스 (10)의 동작들이 도면들 8 및 9에 도시된 시퀀스 다이어그램들을 참고로 하여 설명될 것이다. 동작들의 설명시에, 필요한 경우에, 설명들은 또한 도면들 1 내지 7에 관련하여 이루어질 것이다.Next, operations of the position detection device 10 according to the present embodiment will be described with reference to the sequence diagrams shown in Figures 8 and 9. In the description of the operations, if necessary, the descriptions will also be made with reference to the figures 1 to 7.

먼저, 스텝 S1에서, 운영자는 위치 검출 디바이스 (10)의 제어기 (18)의 파워 서플라이를 턴 온한다. 결과적으로, 스텝 S2에서, 제어기 (18)는 회전 각도 검출 메커니즘 (16)에 대하여 파워를 공급하기 시작한다. 결과적으로, 스텝 S3에서, 회전 각도 검출 메커니즘 (16)은 제어기 (18)로부터 파워의 공급을 수신하고 시작된다. 이 경우에, 회전 각도 검출 메커니즘 (16)은 단지 제 1 내지 제 3 회전 각도 검출기들 (24 내지 28) 및 연산 처리 유닛 (30)만 활성화한다.First, in step S1, the operator turns on the power supply of the controller 18 of the position detection device 10. As a result, in step S2, the controller 18 starts to supply power to the rotation angle detection mechanism 16. As a result, in step S3, the rotation angle detection mechanism 16 receives the supply of power from the controller 18 and starts. In this case, the rotation angle detection mechanism 16 activates only the first to third rotation angle detectors 24 to 28 and the arithmetic processing unit 30.

다음 단계 S4에서, 제 1 내지 제 3 회전 각도 검출기들 (24 내지 28)는 현재 시간(위치 검출 디바이스 (10)의 개시 시간에)에 회전의 제 1 내지 제 3 각도들을 검출하고, 회전의 제 1 내지 제 3 각도들에 대응하는 제 1 내지 제 3 아날로그 신호들을 연산 처리 유닛 (30)에 출력한다.In the next step S4, the first to third rotation angle detectors 24 to 28 detect the first to third angles of rotation at the current time (at the start time of the position detection device 10), and First to third analog signals corresponding to the first to third angles are output to the arithmetic processing unit 30.

다음, 스텝 S5에서, 연산 처리 유닛 (30)은 상기-설명된 방정식들 (1) 및 (3)으로 그리고 입력 제 1 내지 제 3 아날로그 신호들에 기초하여 위치 검출 디바이스 (10)의 개시 시간에 정지 상태에 있는 회전 샤프트 (14)의 절대 위치에 대응하는 전체 펄스들의 수 TP를 계산한다. 스텝 S6에서, 연산 처리 유닛 (30)은 전체 펄스들의 수 TP를 시리얼 신호 (제 2 펄스 신호)로 변환한다.Next, in step S5, the arithmetic processing unit 30 at the start time of the position detection device 10 with the above-described equations (1) and (3) and based on the input first to third analog signals. Calculate the total number of pulses TP corresponding to the absolute position of the rotating shaft 14 at rest. In step S6, the arithmetic processing unit 30 converts the total number of pulses TP into a serial signal (second pulse signal).

다음 단계 S7에서, 연산 처리 유닛 (30)은 시리얼 신호에 대한 전송 요청이 제어기 (18)로부터 발행되었는지 아닌지 여부를 확인한다. 만약 이런 전송 요청이 없다면, 루틴은 단계 S4로 회귀하고, 단계들 S4 내지 S7 의 프로세스들이 다시 실행된다. 따라서, 제어기 (18)로부터 전송 요청의 통지가 수신될 때까지, 회전 각도 검출 메커니즘 (16)은 정지 상태에 회전 샤프트 (14)의 절대 위치에 대한 검출 프로세스를 순차적으로 실행한다.In the next step S7, the arithmetic processing unit 30 checks whether or not a transmission request for a serial signal has been issued from the controller 18 or not. If there is no such transfer request, the routine returns to step S4, and the processes of steps S4 to S7 are executed again. Thus, until a notification of the transmission request is received from the controller 18, the rotation angle detection mechanism 16 sequentially executes the detection process for the absolute position of the rotation shaft 14 in the stationary state.

반면에, 스텝 S8에서, 만약 제어기 (18)의 시리얼 통신 유닛 (50)이 연산 처리 유닛 (30)에 대하여 시리얼 신호에 대한 전송 요청이 수행되었다면, 그러면 연산 처리 유닛 (30)은 전송 요청 (단계 S7: 예(YES))의 통지를 수신하고, 시리얼 신호의 송신을 시리얼 통신 유닛 (50)으로 개시한다 (단계 S9). 시리얼 신호의 수신의 완료 통지가 시리얼 통신 유닛 (50)로부터 수신될 때까지 (단계 S9, 단계 S10: 아니오(NO)) 연산 처리 유닛 (30)은 시리얼 신호의 송신 프로세스를 계속한다.On the other hand, in step S8, if the serial communication unit 50 of the controller 18 has made a transmission request for the serial signal to the arithmetic processing unit 30, then the arithmetic processing unit 30 sends a transmission request (step S7: A notification of YES) is received, and transmission of the serial signal is started to the serial communication unit 50 (step S9). Until a notification of completion of reception of the serial signal is received from the serial communication unit 50 (step S9, step S10: NO), the arithmetic processing unit 30 continues the serial signal transmission process.

시리얼 신호의 수신이 개시된 때, 스텝 S11에서, 시리얼 통신 유닛 (50)은 시리얼 신호의 수신이 끝났는지 아닌지 여부에 관한 판단 프로세스를 수행한다. 만약 시리얼 신호의 수신이 아직 완료되지 않으면(단계 S11: 아니오(NO)), 단계 S8 가 다시 실행되고, 시리얼 신호에 대한 전송 요청이 연산 처리 유닛 (30)에 대하여 수행된다.When reception of the serial signal is started, in step S11, the serial communication unit 50 performs a judgment process as to whether or not reception of the serial signal has ended. If the reception of the serial signal has not yet been completed (step S11: NO), step S8 is executed again, and a transmission request for the serial signal is performed to the arithmetic processing unit 30.

반면에, 만약 시리얼 신호의 수신이 끝났으면(단계 S11: 예(YES)), 시리얼 통신 유닛 (50)은 현재 위치 카운터 (54)로 시리얼 신호를 출력하고, 스텝 S12에서, 현재 위치 카운터 (54)는 입력 시리얼 신호에 대응하는 전체 펄스들의 수 TP를 사전 설정한다.On the other hand, if the reception of the serial signal is finished (step S11: YES), the serial communication unit 50 outputs a serial signal to the current position counter 54, and in step S12, the current position counter 54 ) Presets the total number of pulses TP corresponding to the input serial signal.

스텝 S13에서, 전체 펄스들의 수 TP가 사전 설정된 것을 확인한 때에 시리얼 통신 유닛 (50)은 연산 처리 유닛 (30)으로 수신 완료의 통지를 송신한다. 수신의 완료 통지가 수신된 때, 연산 처리 유닛 (30)은 시리얼 신호의 송신이 끝났는 지를 결정하고 (단계 S10: 예), 회전 본체 (12)의 회전을 구동시키기 위한 동작 모드로 전환한다 (도 9의 단계 S14). 동작 모드에서, 회전 각도 검출 메커니즘 (16)은 단지 제 1 회전 각도 검출기 (24) 및 보간기 (32)만을 동작시킨다.In step S13, when confirming that the total number of pulses TP is set in advance, the serial communication unit 50 transmits a notification of completion of reception to the arithmetic processing unit 30. When the notification of completion of reception is received, the arithmetic processing unit 30 determines whether transmission of the serial signal has ended (step S10: YES), and switches to the operation mode for driving the rotation of the rotating main body 12 (Fig. Step S14 of 9). In the operating mode, the rotation angle detection mechanism 16 operates only the first rotation angle detector 24 and the interpolator 32.

스텝 S15에서, 전체 펄스들의 수 TP가 사전 설정된 것을 확인한 때, 회전 본체 구동 제어 유닛 (56)은 회전 본체 (12)의 회전을 구동시키기 위한 회전 본체 동작 신호를 회전 본체 (12)에 공급한다. 회전 본체 (12)는 회전 본체 동작 신호의 공급에 기초하여 구동되고, 그 결과 회전 샤프트 (14)가 회전된다(단계 S16).In step S15, when it is confirmed that the total number of pulses TP is preset, the rotating body drive control unit 56 supplies a rotating body operation signal to the rotating body 12 for driving the rotation of the rotating body 12. The rotating body 12 is driven based on the supply of the rotating body operation signal, as a result of which the rotating shaft 14 is rotated (step S16).

스텝 S17에서, 제 1 회전 각도 검출기 (24)의 제 1 자기 검출 엘리먼트들 (36a, 36b)는 그것의 회전 동안에 회전 샤프트 (14)의 회전의 제 1 각도에 대응하는 제 1 아날로그 신호들을, 개별적으로, 보간기 (32)로 출력한다. 회전의 제 1 각도는 정지 상태에 회전 샤프트 (14)의 절대 위치에 대하여 회전 샤프트 (14)의 움직임의 양 (회전 양)을 나타내는 각도의 회전이고, 개별 제 1 아날로그 신호들은 이런 움직임의 양에 대응하는 아날로그 신호들이다. 보간기 (32)는 개별 제 1 아날로그 신호들을 두개의-위상의 제 1 펄스 신호들로 변환하고, 각각의 변환된 제 1 펄스 신호들을 제어기 (18)의 체배 회로 (52)로 출력한다.In step S17, the first magnetic detection elements 36a, 36b of the first rotational angle detector 24 generate first analog signals corresponding to the first angle of rotation of the rotational shaft 14 during its rotation, individually. And output to the interpolator 32. The first angle of rotation is the rotation of the angle representing the amount of movement of the rotating shaft 14 (the amount of rotation) with respect to the absolute position of the rotating shaft 14 in the stationary state, and the individual first analog signals correspond to the amount of this movement. These are the corresponding analog signals. The interpolator 32 converts the individual first analog signals into two-phase first pulse signals, and outputs each of the converted first pulse signals to the multiplication circuit 52 of the controller 18.

다음, 스텝 S18에서, 회전 각도 검출 메커니즘 (16)은 파워 제어기 (18)로부터 파워 공급이 중단되었는지 아닌지를 결정한다. 만약 파워의 공급이 중단되지 않았다면(단계 S18: 아니오(NO)), 단계들 S16 내지 S18의 프로세스들이 다시 실행된다. 보다 구체적으로, 파워 제어기 (18)로부터 공급이 중단될 때까지(단계 S18: 예(YES)), 회전 각도 검출 메커니즘 (16)은 회전의 제 1 각도의 검출 동작, 및 두개의-위상의 제 1 펄스 신호들의 출력 동작을 반복적으로 수행한다.Next, in step S18, the rotation angle detection mechanism 16 determines whether or not the power supply from the power controller 18 has been stopped. If the supply of power has not been interrupted (step S18: NO), the processes of steps S16 to S18 are executed again. More specifically, until the supply from the power controller 18 is stopped (step S18: YES), the rotation angle detection mechanism 16 performs a detection operation of the first angle of rotation, and the control of the two-phase. One pulse signal output operation is repeatedly performed.

반면에, 스텝 S19에서, 만약 개별 제 1 펄스 신호들이 체배 회로 (52)로 입력되었다면, 체배 회로 (52)는 두개의-위상의 제 1 펄스 신호들을 비교하고, 두개의-위상의 제 1 펄스 신호들이 순방향 회전 또는 역방향 회전를 나타내는지 여부를 결정한다. 이런 결정 결과에 기초하여, 체배 회로 (52)는 제 1 펄스 신호들이 체배된 순방향 회전 체배 펄스 신호 (순방향 회전 펄스들) 또는 역방향 회전 체배 펄스 신호 (역방향 회전 펄스들)을 생성하고, 생성된 순방향 회전 펄스들 또는 역방향 회전 펄스들을 현재 위치 카운터 (54)로 출력된다.On the other hand, in step S19, if the individual first pulse signals are input to the multiplication circuit 52, the multiplication circuit 52 compares the first pulse signals of two-phase, and the first pulse of two-phase Determine whether the signals indicate forward or reverse rotation. Based on this determination result, the multiplication circuit 52 generates a forward rotation multiplication pulse signal (forward rotation pulses) or a reverse rotation multiplication pulse signal (reverse rotation pulses) in which the first pulse signals are multiplied, and The rotation pulses or reverse rotation pulses are output to the current position counter 54.

사전 설정한 전체 펄스들의 수 TP를 기준으로 사용하여, 현재 위치 카운터 (54)는 전체 펄스들의 수 TP로부터 순방향 회전 펄스들 또는 역방향 회전 펄스들의 펄스들의 수를 카운트한다. 보다 구체적으로, 현재 위치 카운터 (54)는 개시 시간에 정지 상태에 회전 샤프트 (14)의 절대 위치를 원점(origin point)으로 취하여, 그것의 회전동안에 회전 샤프트 (14)의 회전 각도(움직임의 양, 회전 양)에 대응하는 현재 절대 위치를 슈도 방식(pseudo manner)으로 검출하고 이는 전체 펄스들의 수 TP에 대응한다.Using the preset number of total pulses TP as a reference, the current position counter 54 counts the number of pulses of forward rotation pulses or reverse rotation pulses from the total number of pulses TP. More specifically, the current position counter 54 takes the absolute position of the rotating shaft 14 in the stopped state at the start time as the origin point, and the rotation angle of the rotating shaft 14 during its rotation (the amount of movement , The current absolute position corresponding to the amount of rotation) is detected in a pseudo manner, which corresponds to the total number of pulses TP.

다음, 스텝 S20에서, 제어기 (18)는 제어기 (18)의 파워 서플라이가 턴 오프되어야 하는지 아닌지를 확인한다. 만약 파워 서플라이가 턴 오프되지 않으면 (단계 S20: 아니오(NO)), 제어기 (18)는 다시 단계들 S15, S19, 및 S20의 프로세스들을 실행한다. 보다 구체적으로, 위치 검출 디바이스 (10)에서, 회전 샤프트 (14)의 절대 위치를 검출하는 프로세스는 제어기 (18)의 파워 서플라이가 턴 오프될 때까지 순차적으로 실행된다.Next, in step S20, the controller 18 checks whether or not the power supply of the controller 18 should be turned off. If the power supply is not turned off (step S20: NO), the controller 18 again executes the processes of steps S15, S19, and S20. More specifically, in the position detecting device 10, the process of detecting the absolute position of the rotating shaft 14 is sequentially executed until the power supply of the controller 18 is turned off.

스텝 S20에서, 만약 운영자가 제어기 (18)의 파워 서플라이를 턴 오프하면 (단계 S20: 예(YES)), 제어기 (18) 내부에 개별 컴포넌트들은 정지되고 (단계 S21), 회전 각도 검출 메커니즘 (16)에 파워 공급을 중단한다 (단계 S18: 예(YES)). 결과적으로, 회전 각도 검출 메커니즘 (16) 내부에 개별 컴포넌트들 또한 중단된다(단계 S22).In step S20, if the operator turns off the power supply of the controller 18 (step S20: YES), the individual components inside the controller 18 are stopped (step S21), and the rotation angle detection mechanism 16 ) To stop the power supply (step S18: YES). As a result, the individual components inside the rotation angle detection mechanism 16 are also stopped (step S22).

[본 실시예의 효과들][Effects of this embodiment]

상기에서 설명되었던 것처럼, 본 실시예에 따른 위치 검출 디바이스 (10)에 따라, 스퍼 기어 (34), 속도 저감 메커니즘 (20), 및 출력 샤프트 (22)가 회전 샤프트 (14)의 축 방향을 따라 배치되고, 회전 샤프트 (14) 및 출력 샤프트 (22) 둘레에 제 1 내지 제 3 회전 각도 검출기들 (24 내지 28)를 배열시킴으로써, 위치 검출 디바이스 (10)에 회전 샤프트 (14)의 방사상 방향에서의 사이즈가 축소될 수 있다.As described above, according to the position detection device 10 according to this embodiment, the spur gear 34, the speed reduction mechanism 20, and the output shaft 22 are arranged along the axial direction of the rotating shaft 14. Arranged, and by arranging the first to third rotation angle detectors 24 to 28 around the rotation shaft 14 and the output shaft 22, the position detection device 10 in the radial direction of the rotation shaft 14 Can be reduced in size.

더구나, 제 1 회전 각도 검출기 (24)는 회전 샤프트 (14)에 부착된 스퍼 기어 (34)의 피치 간격으로 회전의 제 1 각도를 검출한다. 따라서, 일본 공개 특허 공개 번호 2002-513923 (PCT) 및 일본 공개 특허 공개 번호 64-023107에 개시된 대로 특화된 코드가 소지된 코드 기록 매체를 제공할 필요가 없다. 따라서, 위치 검출 디바이스 (10)는 축소된 비용에서 생산될 수 있다.Moreover, the first rotation angle detector 24 detects the first angle of rotation at pitch intervals of the spur gears 34 attached to the rotation shaft 14. Therefore, there is no need to provide a code recording medium carrying specialized codes as disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-513923 (PCT) and Japanese Laid-Open Patent Laid-Open No. 64-023107. Thus, the position detection device 10 can be produced at reduced cost.

더욱이, 연산 처리 유닛 (30)은 위치 검출 디바이스 (10)의 단지 개시 시간에 회전의 제 1 내지 제 3 각도들에 기초하여 개시 시간에 정지 상태에 회전 샤프트 (14)의 절대 위치(absolute position)를 계산한다. 결과로서, 회전 샤프트 (14)의 회전 동안에, 현재 위치 카운터 (54)는 제 1 회전 각도 검출기 (24)의 제 1 회전에 의해 검출된 회전의 제 1 각도로부터 회전 샤프트 (14)의 현재 절대 위치를 슈도 방식으로 결정하는 것이 가능하고, 개시 시간에 정지 상태에 회전 샤프트 (14)의 절대 위치를 표준으로 취한다.Moreover, the arithmetic processing unit 30 is based on the first to third angles of rotation at only the start time of the position detection device 10, the absolute position of the rotary shaft 14 in the stationary state at the start time. Calculate As a result, during the rotation of the rotating shaft 14, the current position counter 54 is the current absolute position of the rotating shaft 14 from the first angle of rotation detected by the first rotation of the first rotation angle detector 24. It is possible to determine in a pseudo manner, and the absolute position of the rotating shaft 14 in the stationary state at the start time is taken as standard.

보다 구체적으로, 위치 검출 디바이스 (10)는 단지 개시 시간에는 절대 유형의 회전 인코더로서 기능하고, 그 후에는, 증분 유형의 회전 인코더로서 기능한다. 다른식으로 말하면, 위치 검출 디바이스 (10)로, 개시 시간에는, 정지 상태에 회전 샤프트 (14)의 절대 위치가 검출되고, 그 후에, 회전 샤프트 (14)의 회전동안에, 개시 시간에 그것의 절대 위치에 대하여 회전 샤프트 (14)의 움직임의 양(회전 양)에 대응하는 회전의 제 1 각도가 검출된다. 추가하여, 개시 시간에 절대 위치에 대하여 회전의 제 1 각도의 위치는 현재 회전 샤프트 (14)의 절대 위치로서 결정된다. 결과적으로, 일본 공개 특허 공개 번호 2003-161641에서처럼 절대 위치를 실시간으로 계산하는 것이 불필요하게 되어서, 연산 처리 유닛 (30)으로서 저 속도 및 저 비용 연산 처리 유닛 (CPU)를 사용하는 것이 가능하다.More specifically, the position detection device 10 only functions as an absolute type of rotary encoder at the start time, and then as an incremental type of rotary encoder. In other words, with the position detection device 10, at the start time, the absolute position of the rotating shaft 14 in the stationary state is detected, and then, during the rotation of the rotating shaft 14, its absolute at the start time. The first angle of rotation corresponding to the amount of movement of the rotating shaft 14 with respect to the position (the amount of rotation) is detected. In addition, the position of the first angle of rotation relative to the absolute position at the start time is currently determined as the absolute position of the rotating shaft 14. As a result, it becomes unnecessary to calculate the absolute position in real time as in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2003-161641, and it is possible to use a low-speed and low-cost calculation processing unit (CPU) as the calculation processing unit 30.

더구나, 통상의 증분 회전 인코더에서는, 파워 서플라이가 턴 온 및 오프될 때마다, 자기 극 검출 동작 및 원점 회귀 동작을 수행하는 것이 필요하다. 거기에 반해서, 위치 검출 디바이스 (10)으로는, 개시 시간에 회전 샤프트 (14)의 절대 위치가 검출될 수 있기 때문에, 앞서 언급한 동작들이 불필요하다. 결과적으로, 만약 위치 검출 디바이스 (10)가 전기 액추에이터 또는 유사한 것에 인스톨되면, 택트(tact) 시간을 단축시키는 것이 가능하게 된다.Moreover, in a typical incremental rotary encoder, it is necessary to perform a magnetic pole detection operation and an origin return operation each time the power supply is turned on and off. On the other hand, with the position detecting device 10, since the absolute position of the rotating shaft 14 can be detected at the start time, the aforementioned operations are unnecessary. As a result, if the position detection device 10 is installed on an electric actuator or similar, it becomes possible to shorten the tact time.

앞에서의 방식으로, 본 실시예에 따른 위치 검출 디바이스 (10)에 따라, 위치 검출 디바이스 (10)의 비용에서의 감소 및 더 작은 스케일로 실현하는 것이 가능하고, 이와 함께 저 속도연산 처리 디바이스를 이용하여 절대 위치를 계산하기 위해 연산 처리를 수행한다.In the above manner, according to the position detection device 10 according to this embodiment, it is possible to realize a reduction in the cost of the position detection device 10 and a smaller scale, and use a low speed operation processing device with this. Then, it performs arithmetic processing to calculate the absolute position.

더구나, 제 1 회전 각도 검출기 (24)에서, 개별 제 1 자기 검출 엘리먼트들 (36a, 36b)를 포함하는 영역에 제 1 바이어스 자석 (38)에 의해 생성된 자기장이 스퍼 기어 (34)의 회전에 기인하여 변화를 겪게 되는 경우에, 각각의 제 1 자기 검출 엘리먼트들 (36a, 36b)은 개별 제 1 아날로그 신호들로서 개별적으로, 자기장에서 변화를 출력한다. 개별 제 1 아날로그 신호들은 회전의 제 1 각도에 대응하는 신호들이다. 따라서, 개별 제 1 아날로그 신호들에 기초하여, 연산 처리 유닛 (30)은 개시 시간에 회전 샤프트 (14)의 절대 위치가 스퍼 기어 (34)의 어떤 넘버링된 치(tooth)의 위치에 대응하는 고 정밀도로 결정하는 것이 가능하다. 더구나, 상업적으로 이용 가능한 스퍼 기어 (34)가 사용될 수 있기 때문에, 일본 공개 특허 공개 번호 2002-513923 (PCT) 및 일본 공개 특허 공개 번호 64-023107의 구성들과 비교하여, 위치 검출 디바이스 (10)의 비용에서의 추가 감소가 실현될 수 있다.Moreover, in the first rotation angle detector 24, the magnetic field generated by the first bias magnet 38 in the region containing the individual first magnetic detection elements 36a, 36b is caused by the rotation of the spur gear 34. In the case of undergoing a change due to, each of the first magnetic detection elements 36a, 36b outputs a change in the magnetic field individually, as individual first analog signals. The individual first analog signals are signals corresponding to the first angle of rotation. Thus, based on the individual first analog signals, the arithmetic processing unit 30 determines that the absolute position of the rotating shaft 14 at the start time corresponds to the position of some numbered tooth of the spur gear 34. It is possible to determine with precision. Moreover, since a commercially available spur gear 34 can be used, compared to the configurations of Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-513923 (PCT) and Japanese Laid-Open Patent Publication No. 64-023107, the position detection device 10 A further reduction in the cost of can be realized.

더욱이, 제 2 회전 각도 검출기 (26)에서, 개별 제 2 자기 검출 엘리먼트들 (42a, 42b)를 포함하는 영역에 제 2 바이어스 자석 (40)의 회전에 의해 생성된 자기장이 변화를 겪게 되는 경우에, 각각의 제 2 자기 검출 엘리먼트들 (42a, 42b)은 개별 제 2 아날로그 신호들로서 개별적으로, 자기장에서 변화를 출력한다. 개별 제 2 아날로그 신호들은 회전의 제 2 각도에 대응하는 신호들이다. 따라서, 개별 제 2 아날로그 신호들에 기초하여, 연산 처리 유닛 (30)은 개시 시간에 회전 샤프트 (14)의 절대 위치가 회전 샤프트(14)의 일 회전내의 어떤 각도에 대응하여 용이하게 결정하는 것이 가능하다.Moreover, in the second rotation angle detector 26, when the magnetic field generated by the rotation of the second bias magnet 40 in the region containing the individual second magnetic detection elements 42a, 42b is subjected to a change , Each of the second magnetic detection elements 42a, 42b outputs a change in the magnetic field, individually as separate second analog signals. The individual second analog signals are signals corresponding to the second angle of rotation. Therefore, based on the individual second analog signals, the arithmetic processing unit 30 can easily determine that the absolute position of the rotating shaft 14 at the start time corresponds to a certain angle within one rotation of the rotating shaft 14. It is possible.

더구나, 제 3 회전 각도 검출기 (28)에서, 개별 제 3 자기 검출 엘리먼트들 (46c, 46d)를 포함하는 영역에 제 3 바이어스 자석 (44)의 회전에 의해 생성된 자기장이 변화를 겪게 되는 경우에, 각각의 제 3 자기 검출 엘리먼트들 (46c, 46d)은 개별 제 3 아날로그 신호들로서 개별적으로, 자기장에서 변화를 출력한다. 이 경우에서, 속도 저감 메커니즘 (20)은 미리 결정된 감소 비율 N에서 회전 본체 (12)의 회전 속도를 감속시켜 출력 샤프트 (22)를 회전시키기 때문에, 개별 제 3 아날로그 신호들에 기초하여, 연산 처리 유닛 (30)은 개시 시간에 회전 샤프트 (14)의 절대 위치가 회전 샤프트(14)의 다수의 회전들내의 어떤 각도에 대응하여 용이하게 결정하는 것이 가능하다.Moreover, in the third rotation angle detector 28, when the magnetic field generated by the rotation of the third bias magnet 44 in the region containing the individual third magnetic detection elements 46c, 46d undergoes a change. , Each of the third magnetic detection elements 46c, 46d outputs a change in the magnetic field, individually as separate third analog signals. In this case, since the speed reduction mechanism 20 rotates the output shaft 22 by decelerating the rotational speed of the rotating body 12 at a predetermined reduction ratio N, based on the individual third analog signals, arithmetic processing The unit 30 is capable of easily determining the absolute position of the rotating shaft 14 at the start time corresponding to a certain angle within a number of rotations of the rotating shaft 14.

게다가, 회전 샤프트 (14)는 제 2 바이어스 자석 (40)를 통과하여 투과하지만 반면에 출력 샤프트 (22)는 제 3 바이어스 자석 (44)을 통과하여 투과하기 때문에, 제 2 회전 각도 검출기 (26) 및 제 3 회전 각도 검출기 (28)에서 회전의 제 2 각도 및 회전의 제 3 각도의 검출 정확도가 낮아질 수 있는 가능성이 있다. 그러나, 위치 검출 디바이스 (10)에 따라, 회전의 제 1 각도는 스퍼 기어 (34)를 이용하여 제 1 회전 각도 검출기 (24)에 의해 고 정밀도로 검출된다. 결과적으로, 회전의 제 2 각도 및 회전의 제 3 각도의 검출 정확도를 낮추는 것이 회전의 제 1 각도의 고 검출 정확도에 의해 보상되기 때문에, 연산 처리 유닛 (30)에 절대 위치를 계산하는 프로세스상에 그것의 임의의 영향은 억제될 수 있다.In addition, since the rotating shaft 14 passes through and transmits through the second bias magnet 40, whereas the output shaft 22 passes through and transmits through the third bias magnet 44, the second rotation angle detector 26 And there is a possibility that the detection accuracy of the second angle of rotation and the third angle of rotation in the third rotation angle detector 28 may be lowered. However, according to the position detection device 10, the first angle of rotation is detected with high precision by the first rotation angle detector 24 using the spur gear 34. As a result, since lowering the detection accuracy of the second angle of rotation and the third angle of rotation is compensated by the high detection accuracy of the first angle of rotation, on the process of calculating the absolute position in the arithmetic processing unit 30 Any effect of it can be suppressed.

더구나, 보간기 (32)는 개별 제 1 아날로그 신호들을 두개의-위상의 제 1 펄스 신호들로 변환하고, 연산 처리 유닛 (30)은 개별 제 1 내지 제 3 아날로그 신호들에 기초하여 개시 시간에 회전 샤프트 (14)의 절대 위치를 계산하고, 계산된 절대 위치에 대응하는 제 2 펄스 신호를 출력한다. 결과적으로, 현재 위치 카운터 (54)는 보간기 (32)로부터 출력된 개별 제 1 펄스 신호들, 및 연산 처리 유닛 (30)으로부터 출력된 제 2 펄스 신호들에 기초하여 현재 회전 샤프트 (14)의 절대 위치를 용이하게 검출하는 것이 가능하다. 더구나, 회전 샤프트 (14)의 순방향 또는 역방향 회전에 상관없이, 속도 저감 메커니즘 (20)에 임의의 백래시(backlash)의 영향을 무시하는 것이 가능하다.Moreover, the interpolator 32 converts the individual first analog signals into two-phase first pulse signals, and the arithmetic processing unit 30 at the start time based on the individual first to third analog signals. The absolute position of the rotating shaft 14 is calculated, and a second pulse signal corresponding to the calculated absolute position is output. As a result, the current position counter 54 is based on the individual first pulse signals output from the interpolator 32, and the second pulse signals output from the arithmetic processing unit 30. It is possible to detect the absolute position easily. Moreover, regardless of the forward or reverse rotation of the rotating shaft 14, it is possible to ignore the effect of any backlash on the speed reduction mechanism 20.

속도 저감 메커니즘 (20)의 백래시는 바람직하게는 360°/(2 × n)의 각도 범위내에 존재한다. 더구나, 상기에서 논의된 바와 같이, 임의의 백래시의 정정은 보간기 (32) 및 현재 위치 카운터 (54)에 의해 수행된 소프트웨어 프로세싱에 따라 처리될 수 있다. 본 실시예에서, 속도 저감 메커니즘 (20)의 출력 샤프트 (22)에 대하여 고정된 방향에 토크를 인가하는 나선형 스프링과 같은 메커니즘을 제공함으로써, 소프트웨어에 의한 정정 프로세싱이 불필요하게 될 수 있다.The backlash of the speed reduction mechanism 20 is preferably in the angular range of 360°/(2×n). Moreover, as discussed above, correction of any backlash can be processed according to the software processing performed by the interpolator 32 and the current position counter 54. In this embodiment, by providing a mechanism such as a helical spring that applies torque in a fixed direction with respect to the output shaft 22 of the speed reduction mechanism 20, correction processing by software may be made unnecessary.

더구나, 위치 검출 디바이스 (10)에서, 연산 처리 유닛 (30)은 개시 시간에 회전 샤프트 (14)의 절대 위치에 대응하는 전체 펄스들의 수 TP를 나타내는 시리얼 신호의 형태로 제 2 펄스 신호들을, 시리얼 통신 유닛 (50)을 통하여 현재 위치 카운터 (54)로 송신하기 때문에, 위치 검출 디바이스 (10)의 비용을 추가로 줄이는 것이 가능하다.Moreover, in the position detection device 10, the arithmetic processing unit 30 serializes the second pulse signals in the form of a serial signal indicating the total number of pulses TP corresponding to the absolute position of the rotating shaft 14 at the start time. Since it is transmitted to the current position counter 54 via the communication unit 50, it is possible to further reduce the cost of the position detection device 10.

더욱이, 위치 검출 디바이스 (10)의 개시 시간에, 현재 위치 카운터 (54)는 총 펄스들의 수 TP를 사전 설정한다. 더구나, 회전 샤프트 (14)의 회전 동안에, 체배 회로 (52)는 제 1 펄스 신호들에 근거하여 체배 펄스 신호를 생성한다. 따라서, 사전 설정한 전체 펄스들의 수 TP를 기준으로 이용하여, 현재 위치 카운터 (54)는 체배 펄스 신호에 대응하는 펄스들의 수를 카운트하고, 이에 의해 회전 샤프트 (14)의 현재 절대 위치가 검출된다. 결과적으로, 현재 회전 샤프트 (14)의 절대 위치는 용이하게 그리고 아주 효율적으로 결정될 수 있다. 더구나, 체배 회로 (52)로부터 현재 위치 카운터 (54)로 체배 펄스 신호를 공급함으로써, 현재 위치 카운터 (54)에 회전 샤프트 (14)의 현재 절대 위치의 분해능(resolution)이 개선되고, 절대 위치는 고 정확도로 획득될 수 있다.Moreover, at the start time of the position detection device 10, the current position counter 54 presets the total number of pulses TP. Moreover, during rotation of the rotating shaft 14, the multiplication circuit 52 generates a multiplication pulse signal based on the first pulse signals. Therefore, using the preset total number of pulses TP as a reference, the current position counter 54 counts the number of pulses corresponding to the multiplication pulse signal, whereby the current absolute position of the rotating shaft 14 is detected. . As a result, the absolute position of the rotating shaft 14 can now be determined easily and very efficiently. Moreover, by supplying a multiplication pulse signal from the multiplication circuit 52 to the current position counter 54, the resolution of the current absolute position of the rotary shaft 14 to the current position counter 54 is improved, and the absolute position is It can be obtained with high accuracy.

더구나, 체배 회로 (52)는 두개의-위상의 제 1 펄스 신호들을 비교함으로써 회전 샤프트 (14)의 순방향 회전 또는 역방향 회전을 결정하고, 결정된 순방향 회전 또는 역방향 회전의 체배 펄스 신호를 생성한다. 따라서, 현재 위치 카운터 (54)는 회전 샤프트 (14)의 현재 절대 위치를 정확하게 결정하는 것이 가능하다.Moreover, the multiplication circuit 52 determines the forward or reverse rotation of the rotating shaft 14 by comparing the two-phase first pulse signals, and generates a multiplication pulse signal of the determined forward or reverse rotation. Thus, the current position counter 54 is able to accurately determine the current absolute position of the rotating shaft 14.

더욱이, 전체 펄스들의 수 TP가 현재 위치 카운터 (54)에 사전 설정된 경우에, 회전 본체 구동 제어 유닛 (56)은 회전 본체 (12)를 구동시키고 회전 샤프트 (14)이 회전하게 하여서 회전 샤프트의 회전 동안에 회전 샤프트 (14)의 절대 위치가 신뢰할 수 있게 획득될 수 있다.Moreover, when the total number of pulses TP is preset in the current position counter 54, the rotating body drive control unit 56 drives the rotating body 12 and causes the rotating shaft 14 to rotate, thereby rotating the rotating shaft. In the meantime, the absolute position of the rotating shaft 14 can be obtained reliably.

[본 실시예의 변형예들][Modifications of this embodiment]

다음으로, 본 실시예에 따른 위치 검출 디바이스 (10)의 변형예들 (제 1 변형예에 따른 위치 검출 디바이스 (10A) 및 제 2 변형예에 따른 위치 검출 디바이스 (10B))이 도면들 10 내지 14를 참고로 하여 설명될 것이다. 위치 검출 디바이스들 (10A, 10B)에 관하여, 도면들 1 내지 9를 참고로 하여 설명된 위치 검출 디바이스 (10)의 구성 엘리먼트들과 동일한 그것의 구성 엘리먼트들은 동일한 도면 번호들에 의해 표시되고, 및 이런 특징부들의 상세한 설명은 생략된다.Next, modifications of the position detection device 10 according to the present embodiment (position detection device 10A according to the first modification and position detection device 10B according to the second modification) are shown in Figs. This will be explained with reference to 14. With respect to the position detecting devices 10A, 10B, the constitutional elements thereof which are identical to the constitutional elements of the position detecting device 10 described with reference to the drawings 1 to 9 are indicated by the same drawing numbers, and Detailed descriptions of these features are omitted.

<제 1 변형예><First modification>

먼저, 제 1 구성으로서 제 1 변형예에 따른 위치 검출 디바이스 (10A)가 도면들 10 내지 12b를 참고로 하여 설명될 것이다.First, the position detection device 10A according to the first modification as a first configuration will be described with reference to figures 10 to 12b.

위치 검출 디바이스 (10A)는 회전 각도 검출 메커니즘 (16)이 제 1 속도 저감 메커니즘 (60), 제 2 속도 저감 메커니즘 (62), 제 1 회전 각도 검출기 (64), 및 제 2 회전 각도 검출기 (66)을 포함한다는 점에서 기본 구성으로서 도면들 1 내지 9에 도시된 위치 검출 디바이스 (10)와 상이하다.The position detection device 10A includes a rotation angle detection mechanism 16 comprising a first speed reduction mechanism 60, a second speed reduction mechanism 62, a first rotation angle detector 64, and a second rotation angle detector 66. It differs from the position detection device 10 shown in Figures 1 to 9 as a basic configuration in that it includes ).

제 1 속도 저감 메커니즘 (60)은 회전 본체 (12)의 회전 샤프트 (14)의 회전 속도를 저감시키는 것이 가능한 회전 전달 메커니즘이고 제 1 속도 저감 메커니즘 (60)의 출력 샤프트로서도 또한 역할을 하는 제 2 속도 저감 메커니즘 (62)의 입력 샤프트 (68)에 감속된 회전 속도를 전달한다. 제 1 변형예에서, 제 1 속도 저감 메커니즘 (60)의 속도 저감 비율은 1 (일)이어서 회전 샤프트 (14)의 회전 속도 (회전 힘)가 그대로 입력 샤프트 (68)로 출력된다는 것에 유의하여야 한다.The first speed reduction mechanism 60 is a rotation transmission mechanism capable of reducing the rotation speed of the rotation shaft 14 of the rotation body 12 and a second speed reduction mechanism 60 also serves as an output shaft of the first speed reduction mechanism 60. It transmits the reduced rotational speed to the input shaft 68 of the speed reduction mechanism 62. It should be noted that in the first variant, the speed reduction ratio of the first speed reduction mechanism 60 is 1 (one), so that the rotation speed (rotation force) of the rotation shaft 14 is output to the input shaft 68 as it is. .

제 1 속도 저감 메커니즘 (60)은 회전 샤프트 (14)의 일측상에 제공된 제 1 속도 저감 유닛 (60a), 회전 샤프트 (14), 입력 샤프트 (68), 및 출력 샤프트 (22)에 실질적으로 평행으로 연장된 중간 샤프트 (60b), 이의 일단은 제 1 속도 저감 유닛 (60a)에 연결되고, 중간 샤프트 (60b)의 타단에 연결되고 입력 샤프트 (68)의 일측상에 제공된 제 2 속도 저감 유닛 (60c)이 구비된다. The first speed reduction mechanism 60 is substantially parallel to the first speed reduction unit 60a provided on one side of the rotation shaft 14, the rotation shaft 14, the input shaft 68, and the output shaft 22. An intermediate shaft 60b extended to, one end of which is connected to the first speed reduction unit 60a, is connected to the other end of the intermediate shaft 60b, and is provided on one side of the input shaft 68 ( 60c) is provided.

제 1 속도 저감 유닛 (60a)은 입력측상에 회전 샤프트 (14)에 실질적으로 동축 방향으로 부착된 제 1 기어 (70a), 및 제 1 기어 (70a)와 맞물리고 출력측상에 중간 샤프트 (60b)의 일단 측에 실질적으로 동축 방향으로 부착된 제 2 기어 (72a)로 구성된다. 제 2 속도 저감 유닛 (60c)은 입력측상에 중간 샤프트 (60b)의 타단에 실질적으로 동축 방향으로 부착된 제 3 기어 (70b), 제 3 기어 (70b)와 맞물리고 출력측상에 입력 샤프트 (68)에 실질적으로 동축 방향으로 부착된 제 4 기어 (72b)로 구성된다. 상기에서 설명된 것처럼, 제 1 속도 저감 메커니즘 (60)의 속도 저감 비율은 1이기 때문에, 제 1 속도 저감 유닛 (60a) 및 제 2 속도 저감 유닛 (60c)의 각각의 속도 저감 비율들 n은 n = 1로 설정된다.The first speed reduction unit 60a meshes with a first gear 70a attached substantially coaxially to the rotating shaft 14 on the input side, and the first gear 70a, and an intermediate shaft 60b on the output side. It is composed of a second gear 72a attached substantially coaxially to one end side of the. The second speed reduction unit 60c meshes with a third gear 70b and a third gear 70b attached substantially coaxially to the other end of the intermediate shaft 60b on the input side and the input shaft 68 on the output side. ) Is substantially coaxially attached to the fourth gear 72b. As described above, since the speed reduction ratio of the first speed reduction mechanism 60 is 1, the respective speed reduction ratios n of the first speed reduction unit 60a and the second speed reduction unit 60c are n Is set to = 1.

제 2 속도 저감 메커니즘 (62)은 위치 검출 디바이스 (10)의 속도 저감 메커니즘 (20)와 실질적으로 동일한 구성을 가진다. 제 2 속도 저감 메커니즘 (62)은 회전 샤프트 (14)와 실질적으로 동축 방향으로 배열되고 회전 샤프트 (14)의 회전 힘이 제 1 속도 저감 메커니즘 (60)을 통하여 전달되는 입력 샤프트 (68), 회전 샤프트 (14)및 입력 샤프트 (68)와 실질적으로 동축 방향으로 배열되고, 속도 저감 비율 N만큼 입력 샤프트 (68)의 회전 속도로부터 감속된 회전 속도에서 회전하는 출력 샤프트 (22)가 구비된다. 따라서, 제 1 변형예에서, 제 1 속도 저감 메커니즘 (60) 및 제 2 속도 저감 메커니즘 (62)의 전체 속도 저감 비율은 N (= 1 × N)이다.The second speed reduction mechanism 62 has substantially the same configuration as the speed reduction mechanism 20 of the position detection device 10. The second speed reduction mechanism 62 is arranged substantially coaxially with the rotary shaft 14 and the rotational force of the rotary shaft 14 is transmitted through the first speed reduction mechanism 60, the input shaft 68, the rotation An output shaft 22 is provided that is arranged substantially coaxially with the shaft 14 and the input shaft 68 and rotates at a rotational speed reduced from the rotational speed of the input shaft 68 by a speed reduction ratio N. Therefore, in the first modification, the total speed reduction ratio of the first speed reduction mechanism 60 and the second speed reduction mechanism 62 is N (= 1 × N).

제 1 회전 각도 검출기 (64)는 회전 샤프트 (14)의 프론트(front) 단부측에 실질적으로 동축 방향으로 부착된 원통형 바이어스 자석 (74), 바이어스 자석 (74)의 중심에 마주보는 관계로 배열된 자기 검출 엘리먼트 (76)로 구성된다. 바이어스 자석 (74)에서, 그것의 한쪽 반원형 부분은 N-극에 할당되고, 반면에 그것의 다른쪽 반원형의 부분은 S-극에 할당된다. 따라서, 제 1 회전 각도 검출기 (64)는 회전 샤프트 (14)의 일 회전내에 있는 회전의 제 1 각도를 검출하기 위한 일-회전 회전 각도 검출기이다. 자기 검출 엘리먼트 (76)는 회전의 제 1 각도에 대응하는 시리얼 신호 (도 12b에 도시된 회전 각도 데이터의 신호)를 연산 처리 유닛 (30)에 시리얼 통신의 방식으로 출력한다. 또한, 자기 검출 엘리먼트 (76)는 회전의 제 1 각도에 대응하고 이들의 위상들이 상호간에 by 90°만큼 시프트된 두개의-위상의 디지털 펄스 신호들 (도 12a에 도시된 A-위상 및 B-위상 제 1 펄스 신호들)을 체배 회로(52)에 출력한다.The first rotation angle detector 64 is a cylindrical bias magnet 74 attached substantially coaxially to the front end side of the rotation shaft 14, arranged in a relationship facing the center of the bias magnet 74. It consists of a magnetic detection element 76. In the bias magnet 74, one semicircular part of it is assigned to the N-pole, while the other semicircular part of it is assigned to the S-pole. Accordingly, the first rotation angle detector 64 is a one-rotation rotation angle detector for detecting a first angle of rotation within one rotation of the rotation shaft 14. The magnetic detection element 76 outputs a serial signal (a signal of the rotation angle data shown in Fig. 12B) corresponding to the first angle of rotation to the arithmetic processing unit 30 in a serial communication manner. Further, the magnetic detection element 76 corresponds to the first angle of rotation and the two-phase digital pulse signals (A-phase and B-shown in Fig. 12A) whose phases are shifted from each other by 90°. Phase first pulse signals) to the multiplication circuit 52.

다른 식으로 말하면, 제 1 변형 실시예에 따라, 자기 검출 엘리먼트 (76)는 시리얼 신호를 연산 처리 유닛 (30)에 출력하는 기능 및 보간법 프로세싱으로서 두개의-위상의 제 1 펄스 신호들을 체배 회로 (52)에 출력하는 기능 둘 모두를 가진다. 즉, 제 1 변형 실시예에 따른 위치 검출 디바이스 (10A)는 위치 검출 디바이스 (10)내 제 1 회전 각도 검출기 (24) 및 제 2 회전 각도 검출기 (26)를 제 1 회전 각도 검출기 (64)와 교환한다. 도 12b는 미리 결정된 시간 기간 (시리얼 전송 기간)동안에, 자기 검출 엘리먼트 (76)가 연산 처리 유닛 (30)로 시리얼 신호를 전송하는 경우를 예시한다.In other words, according to the first modified embodiment, the magnetic detection element 76 has a function of outputting a serial signal to the arithmetic processing unit 30 and a multiplication circuit ( 52) has both functions. That is, the position detection device 10A according to the first modified embodiment includes the first rotation angle detector 24 and the second rotation angle detector 26 in the position detection device 10 with the first rotation angle detector 64. Exchange. 12B illustrates a case in which the magnetic detection element 76 transmits a serial signal to the arithmetic processing unit 30 during a predetermined time period (serial transmission period).

제 2 회전 각도 검출기 (66)는 위치 검출 디바이스 (10)의 제 3 회전 각도 검출기 (28) (도면들 1 및 2 참조)에 유사한 구성을 가진다. 제 2 회전 각도 검출기 (66)는 회전 샤프트 (14)의 다수의 회전들에 대응하는 출력 샤프트 (22)의 일 회전내에 있는 회전의 제 2 각도를 제 3 자기 검출 엘리먼트들 (46c, 46d)에 의해 검출하고, 검출된 회전의 제 2 각도에 대응하는 아날로그 신호들 (제 3 아날로그 신호에 유사)를 연산 처리 유닛 (30)에 출력한다.The second rotation angle detector 66 has a configuration similar to the third rotation angle detector 28 of the position detection device 10 (see Figures 1 and 2). The second rotation angle detector 66 determines a second angle of rotation within one rotation of the output shaft 22 corresponding to a plurality of rotations of the rotation shaft 14 to the third magnetic detection elements 46c, 46d. And outputs analog signals (similar to the third analog signal) corresponding to the detected second angle of rotation to the arithmetic processing unit 30.

연산 처리 유닛 (30)은 도 12b에 도시된 미리 결정된 샘플링 간격들에서 자기 검출 엘리먼트(76)로부터의 시리얼 신호의 샘플링을 수행한다. 더구나, 연산 처리 유닛 (30)은 제 3 자기 검출 엘리먼트들 (46c, 46d)로부터의 아날로그 신호들의 출력 전압들을 직사각형의 좌표들로부터 극 좌표들로 변환한다. 그런다음, 연산 처리 유닛 (30)은 극 좌표들로 변환된 출력 전압들 및 샘플링에 의해 획득된 시리얼 신호에 기초하여 개시 시간에 회전 샤프트 (14)의 절대 위치를 계산한다.The arithmetic processing unit 30 performs sampling of the serial signal from the magnetic detection element 76 at predetermined sampling intervals shown in Fig. 12B. Moreover, the arithmetic processing unit 30 converts the output voltages of analog signals from the third magnetic detection elements 46c and 46d from rectangular coordinates to polar coordinates. Then, the arithmetic processing unit 30 calculates the absolute position of the rotating shaft 14 at the start time based on the output voltages converted into polar coordinates and the serial signal obtained by sampling.

이 경우에서, 연산 처리 유닛 (30)은 아래 방정식 (4)에 기초하여 회전 샤프트 (14)의 회전 양 TA를 계산한다.In this case, the arithmetic processing unit 30 calculates the amount of rotation TA of the rotating shaft 14 based on the following equation (4).

TA = P1 + (P3 × N) …(4)TA = P1 + (P3 × N)… (4)

제 1 변형예에서, 스퍼 기어 (34)가 사용되지 않기 때문에, 방정식 (4)에서 P1은 회전 샤프트 (14)의 각도 (회전의 제 1 각도)를 나타낸다는 것에 유의하여야 한다.It should be noted that in the first variant, since the spur gear 34 is not used, P1 in equation (4) represents the angle of the rotating shaft 14 (the first angle of rotation).

더구나, 제 1 변형예에서, 전체 펄스들의 수 TP는 다음 방정식 (5)에 의해 계산된다.Moreover, in the first variant, the total number of pulses TP is calculated by the following equation (5).

TP = INT(TA × PP ÷ 360) …(5)TP = INT(TA × PP ÷ 360)… (5)

제 1 변형예에 따른 위치 검출 디바이스 (10A)는 또한 도면들 8 및 9에 도시된 시퀀스 다이어그램들에 따라 동작할 수 있다. 이 경우에서, 단계들 S4, S5, 및 S17에 관련하여, 두개의-위상의 제 1 펄스 신호들이 자기 검출 엘리먼트(76)로부터 체배 회로 (52)로 직접 출력되고, 시리얼 신호는 자기 검출 엘리먼트(76)로부터 연산 처리 유닛 (30)으로 출력되고, 아날로그 신호들은 제 3 자기 검출 엘리먼트들 (46c, 46d)로부터 연산 처리 유닛 (30)로 출력되고, 및 전체 펄스들의 수 TP는 방정식들 (4) 및 (5)에 기초하여 연산 처리 유닛 (30)에 의해 계산된다는 점을 제외하고는 위치 검출 디바이스 (10A)는 위치 검출 디바이스 (10)에 유사하게 동작한다. 따라서, 상세한 동작의 설명은 생략될 것이다.The position detection device 10A according to the first modification can also operate according to the sequence diagrams shown in Figures 8 and 9. In this case, with respect to steps S4, S5, and S17, the two-phase first pulse signals are output directly from the magnetic detection element 76 to the multiplication circuit 52, and the serial signal is the magnetic detection element ( 76) to the arithmetic processing unit 30, analog signals are output from the third magnetic detection elements 46c, 46d to the arithmetic processing unit 30, and the total number of pulses TP is the equations (4) The position detection device 10A operates similarly to the position detection device 10 except that it is calculated by the arithmetic processing unit 30 based on and (5). Therefore, a detailed description of the operation will be omitted.

상기에서 설명된 것처럼, 제 1 변형예에 따른 위치 검출 디바이스 (10A)에서, 제 1 회전 각도 검출기 (64)의 자기 검출 엘리먼트 (76)는 연산 처리 유닛 (30)로 시리얼 신호를 출력하고 보간법 프로세싱으로서 제어기 (18)의 체배 회로 (52)로 두개의-위상의 제 1 펄스 신호들을 출력하는 양쪽 기능들을 가진다. 더구나, 연산 처리 유닛 (30)은 시리얼 신호에 기초하여, 개시 시간에 회전 샤프트 (14)의 절대 위치 및 제 2 회전 각도 검출기 (66)(의 제 3 자기 검출 엘리먼트들 (46c, 46d))에 의해 검출된 회전의 제 2 각도를 계산한다. 따라서, 제 1 변형예에서, 위치 검출 디바이스 (10A)의 부품들의 수가 축소되고, 연산 처리 유닛 (30)에서 계산 부하가 축소되기 때문에 위치 검출 디바이스 (10A)는 축소된 비용에서 생산될 수 있다. 더구나, 원통형의 바이어스 자석 (74)이 채택되기 때문에, 링 자석과 비교하여 자기 플럭스 밀도에 감소가 억제되고, 회전의 제 1 각도의 검출 정확도가 개선될 수 있다.As described above, in the position detection device 10A according to the first modification, the magnetic detection element 76 of the first rotation angle detector 64 outputs a serial signal to the arithmetic processing unit 30 and performs interpolation processing. It has both functions of outputting two-phase first pulse signals to the multiplication circuit 52 of the controller 18 as. Moreover, the arithmetic processing unit 30 is based on the serial signal, the absolute position of the rotation shaft 14 and the second rotation angle detector 66 (the third magnetic detection elements 46c, 46d) at the start time. The second angle of rotation detected by is calculated. Therefore, in the first modification, the position detection device 10A can be produced at a reduced cost because the number of parts of the position detection device 10A is reduced, and the computational load in the arithmetic processing unit 30 is reduced. Moreover, since the cylindrical bias magnet 74 is adopted, the decrease in magnetic flux density compared to the ring magnet is suppressed, and the detection accuracy of the first angle of rotation can be improved.

더구나, 제 1 변형예에 따른 위치 검출 디바이스 (10A)에서는 또한, 이하의 장점들이 위치 검출 디바이스 (10)의 경우에 유사한 방식으로 획득될 수 있다.Moreover, in the position detection device 10A according to the first modification, also, the following advantages can be obtained in a similar manner in the case of the position detection device 10.

즉, 제 2 속도 저감 메커니즘 (62) 및 출력 샤프트 (22)가 회전 샤프트 (14)의 축 방향을 따라 배치되고, 회전 샤프트 (14) 및 출력 샤프트 (22) 둘레에 제 1 회전 각도 검출기 (64) 및 제 2 회전 각도 검출기 (66)를 배열시킴으로써, 회전 샤프트 (14)의 방사상 방향에서의 사이즈가 축소될 수 있다.That is, the second speed reduction mechanism 62 and the output shaft 22 are arranged along the axial direction of the rotation shaft 14, and the first rotation angle detector 64 around the rotation shaft 14 and the output shaft 22 ) And the second rotation angle detector 66, the size of the rotation shaft 14 in the radial direction can be reduced.

더욱이, 연산 처리 유닛 (30)은 단지 개시 시간에 회전의 제 1 및 제 2 각도들에 기초하여 개시 시간에 정지 상태에 회전 샤프트 (14)의 절대 위치를 계산한다. 결과로서, 회전 샤프트 (14)의 회전 동안에, 제어기 (18)(의 현재 위치 카운터 (54))는 두개의-위상의 제 1 펄스 신호들로부터 회전 샤프트 (14)의 현재 절대 위치를 용이하게 그리고 슈도 방식으로 결정하는 것이 가능하고, 개시 시간에 회전 샤프트 (14)의 절대 위치를 표준으로 취한다.Moreover, the arithmetic processing unit 30 only calculates the absolute position of the rotating shaft 14 in the stationary state at the start time based on the first and second angles of rotation at the start time. As a result, during the rotation of the rotating shaft 14, the controller 18 (of the current position counter 54) easily calculates the current absolute position of the rotating shaft 14 from the two-phase first pulse signals and It is possible to determine in a pseudo manner, taking the absolute position of the rotating shaft 14 at the start time as a standard.

보다 구체적으로, 위치 검출 디바이스 (10A)는 단지 개시 시간에는 절대 유형의 회전 인코더로서 기능하고, 그 후에는, 증분 유형의 회전 인코더로서 기능한다. 따라서, 절대 위치를 실시간으로 계산하는 것이 불필요하게 되어서, 저 속도 및 저 비용 CPU를 사용하는 것이 가능하다. 결과적으로, 만약 이런 위치 검출 디바이스 (10A)가 전기 액추에이터 또는 유사한 것에 인스톨되면, 택트(tact) 시간을 단축시키는 것이 가능하게 된다.More specifically, the position detection device 10A only functions as an absolute type of rotary encoder at the start time, and then as an incremental type of rotary encoder. Thus, it becomes unnecessary to calculate the absolute position in real time, and it is possible to use a low speed and low cost CPU. As a result, if such a position detection device 10A is installed on an electric actuator or similar, it becomes possible to shorten the tact time.

따라서, 또한 제 1 변형예에 따라, 저 속도 연산 처리 디바이스를 이용하여 절대 위치를 계산하기 위해 연산 처리를 수행하는 것과 함께 위치 검출 디바이스 (10A)의 비용에서의 감소 및 더 작은 스케일을 실현하는 것이 가능하다.Therefore, also according to the first variant, it is possible to realize a reduction in the cost and a smaller scale of the position detection device 10A together with performing the arithmetic processing to calculate the absolute position using the low speed arithmetic processing device. It is possible.

더욱이, 또한 제 1 변형예에 따라, 회전 샤프트 (14)의 순방향 또는 역방향 회전에 상관없이, 제 1 속도 저감 메커니즘 (60) 및 제 2 속도 저감 메커니즘 (62)에 임의의 백래시(backlash)의 영향을 무시하는 것이 가능하다. 제 1 속도 저감 메커니즘 (60)의 백래시는 바람직하게는 360°/(4 × n × n)의 각도 범위내에 존재한다. 제 1 변형예에서, n = 1이다. 따라서, 백래시가 90°의 각도 범위내에 존재하는 것이 바람직하다.Moreover, also according to the first variant, regardless of the forward or reverse rotation of the rotating shaft 14, the effect of any backlash on the first speed reduction mechanism 60 and the second speed reduction mechanism 62 It is possible to ignore The backlash of the first speed reduction mechanism 60 is preferably in the angular range of 360°/(4×n×n). In the first variant, n = 1. Therefore, it is desirable for the backlash to exist within an angular range of 90°.

위치 검출 디바이스 (10A)는 회전 샤프트 (14)의 회전 힘을 제 2 속도 저감 메커니즘 (62)의 입력 샤프트 (68)에 전달하는 제 1 속도 저감 메커니즘 (60)을 더 포함하고, 회전 샤프트 (14), 입력 샤프트 (68), 및 출력 샤프트 (22)는 실질적으로 동축 방향으로 배열된다. 위치 검출 디바이스 (10A)가 제 1 속도 저감 메커니즘 (60) 때문에 방사상의 방향에서 약간 커지게 되지만, 위치 검출 디바이스 (10A)의 부품들의 수는 보간법 기능을 갖는 제 1 회전 각도 검출기 (64)가 사용되기 때문에 축소된다. 따라서, 전체 디바이스의 비용에서의 감소를 실현하는 것이 가능하다. 상기의 설명에서, 1의 속도 저감 비율을 갖는 제 1 속도 저감 메커니즘 (60)이 사용되는 경우가 설명된다. 대안적으로, 제 1 속도 저감 메커니즘 (60) 대신에, 다양한 유형들의 회전 전달 메커니즘들 예컨대 벨트들을 이용하는 회전 전달 수단들이 바람직하게 채택될 수 있다.The position detection device 10A further comprises a first speed reduction mechanism 60 for transmitting the rotational force of the rotation shaft 14 to the input shaft 68 of the second speed reduction mechanism 62, and the rotation shaft 14 ), the input shaft 68, and the output shaft 22 are arranged substantially coaxially. Although the position detection device 10A becomes slightly larger in the radial direction due to the first speed reduction mechanism 60, the number of parts of the position detection device 10A is used by the first rotation angle detector 64 with an interpolation function. Because it becomes, it is reduced. Thus, it is possible to realize a reduction in the cost of the entire device. In the above description, the case where the first speed reduction mechanism 60 having a speed reduction ratio of 1 is used is described. Alternatively, instead of the first speed reduction mechanism 60, rotation transmission means using various types of rotation transmission mechanisms such as belts can be preferably employed.

<제 2 변형예><Second Modified Example>

다음, 제 2 구성으로서 제 2 변형예에 따른 위치 검출 디바이스 (10B)가 도면들 13 내지 14를 참고로 하여 설명될 것이다.Next, the position detection device 10B according to the second modification as the second configuration will be described with reference to the drawings 13 to 14.

위치 검출 디바이스 (10B)는 회전 각도 검출 메커니즘 (16)이 제 1 내지 제 3 회전 각도 검출기 (64,78,80)를 포함하고 제 1 속도 저감 메커니즘 (60)의 제 1 속도 저감 유닛 (60a) 및 제 2 속도 저감 유닛 (60c)의 각각의 속도 저감 비율 n이 1보다 크다는 점에서 제 1 변형예에 따른 위치 검출 디바이스 (10A) (도면들 10 및 11 참조)의 구성과 다르다. 따라서, 제 1 속도 저감 메커니즘 (60) 및 제 2 속도 저감 메커니즘 (62)의 전체 속도 저감 비율은 n × n × N (제 1 속도 저감 유닛 (60a): n; 제 2 속도 저감 유닛 (60c): n; 제 2 속도 저감 메커니즘 (62): N)가 된다. 결과적으로, 출력 샤프트 (22)의 회전 속도는 (1/n) × (1/n) × (1/N) 만큼 회전 샤프트 (14)의 회전 속도로부터 감속된 회전 속도가 된다.The position detection device 10B includes a rotation angle detection mechanism 16 comprising first to third rotation angle detectors 64,78,80 and a first speed reduction unit 60a of the first speed reduction mechanism 60 And the configuration of the position detection device 10A (see Figs. 10 and 11) according to the first modification in that the respective speed reduction ratio n of the second speed reduction unit 60c is greater than 1. Therefore, the total speed reduction ratio of the first speed reduction mechanism 60 and the second speed reduction mechanism 62 is n × n × N (first speed reduction unit 60a: n; second speed reduction unit 60c) : n; becomes the second speed reduction mechanism 62: N). As a result, the rotational speed of the output shaft 22 becomes a rotational speed reduced from the rotational speed of the rotational shaft 14 by (1/n) × (1/n) × (1/N).

제 2 회전 각도 검출기 (78)는 위치 검출 디바이스 (10)의 제 2 회전 각도 검출기 (26) (도면들 1 및 2 참조)에 실질적으로 유사한 구성을 가진다. 그러나, 제 2 회전 각도 검출기 (78)는 회전 샤프트 (14) 대신에 입력 샤프트 (68)를 위하여 제공된다는 것에 유의하여야 한다. 즉, 제 2 변형예에서, 속도 저감 비율 n × n을 갖는 제 1 속도 저감 메커니즘 (60)이 회전 샤프트 (14)와 입력 샤프트 (68) 사이에 제공된다. 따라서, 제 2 회전 각도 검출기 (78)의 제 2 자기 검출 엘리먼트들 (42a, 42b)는 회전 샤프트 (14)의 다수의 회전들에 대응하고 입력 샤프트 (68)의 일 회전내에 있는 회전의 제 2 각도를 검출할 수 있다.The second rotation angle detector 78 has a configuration substantially similar to the second rotation angle detector 26 (see Figures 1 and 2) of the position detection device 10. However, it should be noted that a second rotation angle detector 78 is provided for the input shaft 68 instead of the rotation shaft 14. That is, in the second variant, a first speed reduction mechanism 60 having a speed reduction ratio n×n is provided between the rotary shaft 14 and the input shaft 68. Thus, the second magnetic detection elements 42a, 42b of the second rotation angle detector 78 correspond to a number of rotations of the rotation shaft 14 and the second rotation within one rotation of the input shaft 68 The angle can be detected.

제 3 회전 각도 검출기 (80)는 위치 검출 디바이스 (10A)의 제 2 회전 각도 검출기 (66) (도면들 10 및 11 참조)에 유사한 구성을 가진다. 제 3 회전 각도 검출기 (80)의 제 3 자기 검출 엘리먼트들 (46c, 46d)는 회전 샤프트 (14)의 다수의 회전들에 대응하고 출력 샤프트 (22)의 일 회전내에 있는 회전의 제 3 각도를 검출할 수 있다.The third rotation angle detector 80 has a configuration similar to the second rotation angle detector 66 (see Figures 10 and 11) of the position detection device 10A. The third magnetic detection elements 46c, 46d of the third rotation angle detector 80 correspond to a number of rotations of the rotation shaft 14 and determine a third angle of rotation within one rotation of the output shaft 22. Can be detected.

연산 처리 유닛 (30)은 도 12b에 도시된 미리 결정된 샘플링 간격들에서 자기 검출 엘리먼트(76)로부터의 시리얼 신호의 샘플링을 수행한다. 더구나, 연산 처리 유닛 (30)은 제 2 자기 검출 엘리먼트들 (42a, 42b)로부터의 회전의 제 2 각도에 대응하는 개별 아날로그 신호들 (제 2 아날로그 신호에 유사한) 및 제 3 자기 검출 엘리먼트들 (46c, 46d)로부터의 회전의 제 3 각도에 대응하는 아날로그 신호들 (제 3 아날로그 신호에 유사한)의 출력 전압들을 직사각형의 좌표들로부터 극 좌표들로 변환한다. 그런다음, 연산 처리 유닛 (30)은 극 좌표들로 변환된 출력 전압들 및 샘플링에 의해 획득된 시리얼 신호에 기초하여 개시 시간에 회전 샤프트 (14)의 절대 위치를 계산한다.The arithmetic processing unit 30 performs sampling of the serial signal from the magnetic detection element 76 at predetermined sampling intervals shown in Fig. 12B. Moreover, the arithmetic processing unit 30 includes individual analog signals (similar to the second analog signal) and third magnetic detection elements (similar to the second analog signal) corresponding to the second angle of rotation from the second magnetic detection elements 42a, 42b. 46c, 46d), the output voltages of the analog signals (similar to the third analog signal) corresponding to the third angle of rotation from rectangular coordinates to polar coordinates. Then, the arithmetic processing unit 30 calculates the absolute position of the rotating shaft 14 at the start time based on the output voltages converted into polar coordinates and the serial signal obtained by sampling.

이 경우에서, 연산 처리 유닛 (30)은 아래 방정식 (6)에 기초하여 회전 샤프트 (14)의 회전 양 TA를 계산한다.In this case, the arithmetic processing unit 30 calculates the amount of rotation TA of the rotating shaft 14 based on the equation (6) below.

TA = P1 + (P2 × n × n) + (P3 × N × n × n) …(6)TA = P1 + (P2 × n × n) + (P3 × N × n × n)… (6)

제 2 변형예에서, 스퍼 기어 (34)가 사용되지 않기 때문에, 그리고 제 2 회전 각도 검출기 (78)가 입력 샤프트 (68)에 대하여 배열되기 때문에, 방정식 (6)에서, P1은 회전 샤프트 (14)의 각도 (회전의 제 1 각도)를 나타내고 P2는 입력 샤프트 (68)의 각도 (회전의 제 2 각도)를 나타낸다는 것에 유의하여야 한다. 더구나, 제 2 변형예에서, 전체 펄스들의 수 TP는 상기에서 설명된 방정식 (5)에 의해 계산된다.In the second variant, since the spur gear 34 is not used, and because the second rotation angle detector 78 is arranged relative to the input shaft 68, in equation (6), P1 is the rotation shaft 14 It should be noted that) represents the angle of (the first angle of rotation) and P2 represents the angle of the input shaft 68 (the second angle of rotation). Moreover, in the second variant, the total number of pulses TP is calculated by equation (5) described above.

위치 검출 디바이스 (10A)의 경우에 유사한 방식으로, 제 2 변형예에 따른 위치 검출 디바이스 (10B)는 또한 도면들 8 및 9에 도시된 시퀀스 다이어그램들에 따라 동작할 수 있다. 또한 이 경우에서, 단계들 S4, S5, 및 S17에 관련하여, 두개의-위상의 제 1 펄스 신호들이 자기 검출 엘리먼트(76)로부터 체배 회로 (52)로 직접 출력되고, 시리얼 신호는 자기 검출 엘리먼트(76)로부터 연산 처리 유닛 (30)으로 출력되고, 아날로그 신호들은 제 2 자기 검출 엘리먼트들 (42a, 42b) 및 제 3 자기 검출 엘리먼트들 (46c, 46d)로부터 연산 처리 유닛 (30)로 출력되고, 및 전체 펄스들의 수 TP는 방정식들 (5) 및 (6)에 기초하여 연산 처리 유닛 (30)에 의해 계산된다는 점을 제외하고는 위치 검출 디바이스 (10B)는 위치 검출 디바이스 (10)에 유사하게 동작한다. 따라서, 상세한 동작의 설명은 생략될 것이다.In a similar manner in the case of the position detecting device 10A, the position detecting device 10B according to the second modification can also operate according to the sequence diagrams shown in Figures 8 and 9. Also in this case, with respect to steps S4, S5, and S17, the two-phase first pulse signals are output directly from the magnetic detection element 76 to the multiplication circuit 52, and the serial signal is the magnetic detection element. Output from 76 to the processing unit 30, analog signals are output from the second magnetic detection elements (42a, 42b) and the third magnetic detection elements (46c, 46d) to the processing unit 30 The position detection device 10B is similar to the position detection device 10 except that, and the total number of pulses TP are calculated by the arithmetic processing unit 30 based on the equations (5) and (6). Works well. Therefore, a detailed description of the operation will be omitted.

상기에서 설명된 것처럼, 제 1 변형예에 따른 위치 검출 디바이스 (10A)와 비교하여, 제 2 변형예에 따른 위치 검출 디바이스 (10B)는 세개의 회전 각도 검출기들 (제 1 내지 제 3 회전 각도 검출기들 (64,78,80)), 및 각각이 1보다 큰 속도 저감 비율 n, N을 갖는 두개의 속도 저감 메커니즘들 (제 1 속도 저감 메커니즘 (60) 및 제 2 속도 저감 메커니즘 (62))이 구비된다. 따라서, 위치 검출 디바이스 (10A)와 비교하여, 부품들의 수가 크고 연산 처리 유닛 (30)에서 계산 부하가 커서, 고 비용으로 귀결된다.As described above, compared to the position detection device 10A according to the first modification, the position detection device 10B according to the second modification includes three rotation angle detectors (first to third rotation angle detectors). S (64,78,80)), and two speed reduction mechanisms (first speed reduction mechanism 60 and second speed reduction mechanism 62) each having a speed reduction ratio n, N greater than 1 It is equipped. Therefore, compared with the position detection device 10A, the number of parts is large and the computational load in the arithmetic processing unit 30 is large, resulting in high cost.

그러나, 제 2 변형예에서, 제 2 회전 각도 검출기 (78) 및 제 3 회전 각도 검출기 (80)는 회전 샤프트 (14)의 다수의 회전들에 대응하는 회전의 제 2 각도 및 회전의 제 3 각도를 개별적으로 검출하고, 연산 처리 유닛 (30)는 검출된 회전의 제 2 및 제 3 각도들 등을 이용하여 고 정밀도로 개시 시간에 회전 샤프트 (14)의 절대 위치를 계산하는 것이 가능하다. 결과적으로, 통상의 위치 검출 디바이스들과 비교하여, 절대 위치가 고 정밀도로 계산될 수 있고 비용은 축소될 수 있다. 더구나, 또한 제 2 변형예에서는, 원통형의 바이어스 자석 (74)이 채택되기 때문에, 링 자석과 비교하여 자기 플럭스 밀도에 감소가 억제되고, 회전의 제 1 각도의 검출 정확도가 개선될 수 있다.However, in the second variant, the second rotation angle detector 78 and the third rotation angle detector 80 are provided with a second angle of rotation and a third angle of rotation corresponding to a number of rotations of the rotation shaft 14. It is possible to individually detect and the arithmetic processing unit 30 to calculate the absolute position of the rotating shaft 14 at the start time with high precision using the detected second and third angles of rotation or the like. As a result, compared with ordinary position detection devices, the absolute position can be calculated with high precision and the cost can be reduced. Moreover, in the second modification, since the cylindrical bias magnet 74 is adopted, a decrease in magnetic flux density compared to the ring magnet is suppressed, and the detection accuracy of the first angle of rotation can be improved.

더욱이, 제 2 변형예에 따른 위치 검출 디바이스 (10B)는 제 1 내지 제 3 회전 각도 검출기들 (64,78,80)가 또한 구비되기 때문에, 위치 검출 디바이스 (10)에 유사한 유익한 효과들이 획득될 수 있다.Moreover, since the position detection device 10B according to the second modification is also equipped with the first to third rotation angle detectors 64,78,80, similar beneficial effects to the position detection device 10 can be obtained. I can.

본 발명은 상기에서 설명된 실시예에 제한되지 않고, 다양한 변형되거나 또는 추가의 구성들이 첨부된 청구항들에 개시된 본 발명의 본질 및 요지에서 벗어나지 낳고서 거기에 채택될 수 있다는 것은 말할 필요도 없다. It goes without saying that the present invention is not limited to the embodiments described above, and that various modifications or additional configurations may be adopted therein without departing from the essence and spirit of the present invention disclosed in the appended claims.

Claims (12)

회전 본체 (12)의 회전 샤프트 (14)에 연결된 속도 저감 메커니즘 (20)을 포함하고, 상기 회전 샤프트 (14)의 회전각도 및 상기 속도 저감 메커니즘 (20)의 출력 샤프트 (22)의 회전 각도에 기초하여 상기 회전 샤프트 (14)의 절대 위치(absolute position)을 검출하도록 구성된 위치 검출 디바이스 (10)로서,
상기 회전 샤프트 (14)에 실질적으로 동축 방향으로(coaxially) 부착된 기어 (34)의 피치 간격으로 회전의 제 1 각도를 검출하도록 구성된 제 1 회전 각도 검출기 (24);
상기 회전 샤프트 (14)의 일 회전내에 있는 회전의 제 2 각도를 검출하도록 구성된 제 2 회전 각도 검출기 (26);
상기 회전 샤프트 (14)의 다수의 회전들에 대응하고 상기 출력 샤프트 (22)의 일 회전(one rotation)내에 있는 회전의 제 3 각도를 검출하도록 구성된 제 3 회전 각도 검출기 (28);
개시 시간(time of initiation)에 상기 제 1 내지 제 3 회전 각도 검출기들 (24 내지 28)에 의해 개별적으로 검출된 상기 회전의 제 1 내지 제 3 각도들에 기초하여 상기 위치 검출 디바이스 (10)의 개시 시간에 상기 회전 샤프트 (14)의 절대 위치를 계산하도록 구성된 연산 처리 유닛 (30); 및
상기 제 1 회전 각도 검출기 (24)에 의해 검출된 상기 회전의 제 1 각도, 및 상기 개시 시간에 상기 회전 샤프트 (14)의 상기 절대 위치에 기초하여 상기 회전 본체 (12)가 구동할 때 상기 회전 샤프트 (14)의 회전동안에 상기 회전 샤프트 (14)의 현재 절대 위치를 검출하도록 구성된 현재 위치 검출 유닛 (54)을 포함하는, 위치 검출 디바이스(10).
It includes a speed reduction mechanism 20 connected to the rotation shaft 14 of the rotation body 12, and the rotation angle of the rotation shaft 14 and the rotation angle of the output shaft 22 of the speed reduction mechanism 20 A position detecting device 10 configured to detect an absolute position of the rotating shaft 14 on the basis of,
A first rotation angle detector (24) configured to detect a first angle of rotation at pitch intervals of gears (34) substantially coaxially attached to the rotation shaft (14);
A second rotation angle detector (26) configured to detect a second angle of rotation within one rotation of the rotation shaft (14);
A third rotation angle detector (28) configured to correspond to a plurality of rotations of the rotation shaft (14) and to detect a third angle of rotation within one rotation of the output shaft (22);
Of the position detection device 10 based on the first to third angles of the rotation individually detected by the first to third rotation angle detectors 24 to 28 at a time of initiation. An arithmetic processing unit (30) configured to calculate the absolute position of the rotating shaft (14) at a start time; And
The rotation when the rotation body 12 is driven based on the first angle of the rotation detected by the first rotation angle detector 24, and the absolute position of the rotation shaft 14 at the start time. A position detection device (10), comprising a current position detection unit (54), configured to detect a current absolute position of the rotating shaft (14) during rotation of the shaft (14).
청구항 1에 있어서,
상기 제 1 회전 각도 검출기 (24)는 상기 회전 샤프트 (14)와 실질적으로 동축 방향으로 부착되고 자기 재료로 구성된 스퍼 기어(spure gear) (34), 상기 스퍼 기어 (34)의 치 끝단(tooth end)들 사이의 간격이 한 사이클(one cycle)로서 정의된 경우에 상호간에 90°만큼 시프트(shift)된 위상들을 갖고 상기 스퍼 기어 (34)에 마주보는 관계로 배치된 두개의 제 1 자기 검출 엘리먼트들 (36a, 36b), 및 제 1 바이어스 자석(bias magnet) (38)를 포함하고; 및
상기 제 1 자기 검출 엘리먼트들 (36a, 36b)은 위상들이 상호간에 90° 만큼 시프트된, 개별적으로, 상기 회전의 제 1 각도에 대응하는 제 1 아날로그 신호들을 출력하도록 구성된, 위치 검출 디바이스(10).
The method according to claim 1,
The first rotation angle detector 24 is attached substantially coaxially with the rotation shaft 14 and comprises a spure gear 34 made of a magnetic material, a tooth end of the spur gear 34 ) Two first magnetic detection elements arranged in a face-to-face relationship with the spur gear 34 with phases shifted by 90° to each other when the interval between them is defined as one cycle S 36a, 36b, and a first bias magnet 38; And
The first magnetic detection elements 36a, 36b are configured to output, individually, first analog signals corresponding to the first angle of rotation, in which the phases are shifted from each other by 90°, the position detection device 10 .
청구항 2에 있어서,
상기 제 2 회전 각도 검출기 (26)는 상기 회전 샤프트 (14)와 실질적으로 동축 방향에 부착된 링 형상의 제 2 바이어스 자석 (40), 및 상기 회전 샤프트(14)의 일 회전이 한 사이클로서 정의되는 경우에 상호간에 90°만큼 시프트된 위상들을 갖고 상기 제 2 바이어스 자석 (40)에 마주보는 관계로 배치된 두개의 제 2 자기 검출 엘리먼트들 (42a, 42b)를 포함하고; 및
상기 제 2 자기 검출 엘리먼트들 (42a, 42b)은 위상들이 상호간에 90° 만큼 시프트된, 개별적으로, 상기 회전의 제 2 각도에 대응하는 제 2 아날로그 신호들을 출력하도록 구성된, 위치 검출 디바이스(10).
The method according to claim 2,
The second rotation angle detector 26 defines a ring-shaped second bias magnet 40 attached substantially coaxially with the rotation shaft 14, and one rotation of the rotation shaft 14 as one cycle. Two second magnetic detection elements (42a, 42b) arranged in opposing relationship to the second bias magnet (40), with phases shifted by 90[deg.] to each other, if so; And
The second magnetic detection elements 42a, 42b are configured to output, individually, second analog signals corresponding to the second angle of rotation, in which the phases are shifted by 90° with each other, the position detection device 10 .
청구항 3에 있어서,
상기 제 3 회전 각도 검출기 (28)는 상기 출력 샤프트 (22)와 실질적으로 동축 방향에 부착된 링 형상의 제 3 바이어스 자석 (44), 및 상기 출력 샤프트(22)의 일 회전이 한 사이클로서 정의되는 경우에 상호간에 90°만큼 시프트된 위상들을 갖고 상기 제 3 바이어스 자석 (44)에 마주보는 관계로 배치된 두개의 제 3 자기 검출 엘리먼트들 (46c, 46d)를 포함하고; 및
상기 제 3 자기 검출 엘리먼트들 (46c, 46d)은 위상들이 상호간에 90° 만큼 시프트된, 개별적으로, 상기 회전의 제 3 각도에 대응하는 제 3 아날로그 신호들을 출력하도록 구성된, 위치 검출 디바이스(10).
The method of claim 3,
The third rotation angle detector 28 defines a ring-shaped third bias magnet 44 attached substantially coaxially with the output shaft 22, and one rotation of the output shaft 22 as one cycle. Two third magnetic detection elements 46c and 46d disposed in a face-to-face relationship with the third bias magnet 44, with phases shifted by 90° to each other when they are; And
The third magnetic detection elements 46c, 46d are configured to output, individually, third analog signals corresponding to the third angle of rotation, in which the phases are shifted by 90° with each other, the position detection device 10 .
청구항 4에 있어서, 상기 제 1 자기 검출 엘리먼트들 (36a, 36b)의 각각에 의해 개별적으로 출력된 상기 개별 제 1 아날로그 신호들을 두개의-위상의 제 1 펄스 신호들로 변환시키도록 구성된 보간기 (32)를 더 포함하고;
상기 연산 처리 유닛 (30)은 상기 제 1 내지 제 3 회전 각도 검출기들 (24 내지 28)에 의해 개별적으로 출력된 각각의 상기 제 1 내지 제 3 아날로그 신호들에 기초하여 개시 시간에 상기 회전 샤프트 (14)의 절대 위치를 계산하도록 구성되고, 상기 계산된 절대 위치에 대응하는 제 2 펄스 신호를 출력하고; 및
상기 현재 위치 검출 유닛 (54)은 상기 보간기 (32)로부터 출력된 상기 제 1 펄스 신호들 및 상기 연산 처리 유닛 (30)로부터 출력된 상기 제 2 펄스 신호에 기초하여 상기 회전 샤프트 (14)의 현재 절대 위치를 검출하도록 구성된, 위치 검출 디바이스(10).
The interpolator according to claim 4, configured to convert the individual first analog signals individually outputted by each of the first magnetic detection elements (36a, 36b) into two-phase first pulse signals ( 32);
The operation processing unit 30 is based on each of the first to third analog signals output individually by the first to third rotation angle detectors 24 to 28, the rotation shaft ( 14) and outputs a second pulse signal corresponding to the calculated absolute position; And
The current position detection unit 54 of the rotation shaft 14 based on the first pulse signals output from the interpolator 32 and the second pulse signal output from the arithmetic processing unit 30. Position detection device 10, configured to detect a current absolute position.
청구항 5에 있어서, 상기 연산 처리 유닛 (30)은 개시 시간에 상기 회전 샤프트 (14)의 절대 위치에 대응하는 펄스들의 수를 포함하는 시리얼 신호(serial signal)로서 상기 제 2 펄스 신호를 상기 현재 위치 검출 유닛 (54)에 송신하도록 구성된, 위치 검출 디바이스(10).The method according to claim 5, wherein the operation processing unit 30 receives the second pulse signal as a serial signal including the number of pulses corresponding to the absolute position of the rotating shaft 14 at a start time. Position detection device 10, configured to transmit to detection unit 54. 청구항 6에 있어서, 상기 제 1 펄스 신호들의 각각을 체배함(multiplying)으로써 획득된 체배 펄스 신호를 생성하고, 상기 체배 펄스 신호를 상기 현재 위치 검출 유닛 (54)으로 출력하도록 구성된 체배 회로(multiplication circuit) (52)를 더 포함하고;
상기 현재 위치 검출 유닛 (54)은 개시 시간에 상기 시리얼 신호에 대응하는 펄스들의 수를 사전 설정하도록 구성되고, 상기 회전 샤프트 (14)의 회전 동안에, 상기 사전 설정한 펄스들의 수로부터 상기 체배 펄스 신호에 대응하는 펄스들의 수를 카운트함으로써 상기 회전 샤프트 (14)의 현재 절대 위치를 검출하도록 구성된 현재 위치 카운터인, 위치 검출 디바이스(10).
The multiplication circuit according to claim 6, configured to generate a multiplication pulse signal obtained by multiplying each of the first pulse signals, and to output the multiplication pulse signal to the current position detection unit (54). ) Further comprises (52);
The current position detection unit 54 is configured to preset the number of pulses corresponding to the serial signal at a start time, and during rotation of the rotary shaft 14, the multiplication pulse signal from the preset number of pulses Position detection device 10, which is a current position counter configured to detect the current absolute position of the rotating shaft 14 by counting the number of pulses corresponding to.
청구항 7에 있어서, 상기 체배 회로 (52)는 상기 개별 제 1 펄스 신호들을 비교함으로써 상기 회전 샤프트 (14)의 순방향 회전(forward rotation) 또는 역방향 회전(reverse rotation)을 결정하고, 상기 결정된 순방향 회전 또는 역방향 회전의 상기 체배된 펄스 신호를 생성하도록 구성된, 위치 검출 디바이스(10).The method of claim 7, wherein the multiplication circuit (52) determines a forward rotation or a reverse rotation of the rotation shaft (14) by comparing the individual first pulse signals, and the determined forward rotation or Position detection device (10), configured to generate the multiplied pulse signal of reverse rotation. 청구항 7에 있어서, 상기 시리얼 신호에 대응하는 펄스들의 수가 상기 현재 위치 카운터 (54)에 사전 설정되는 경우에 상기 회전 본체 (12)를 구동시킴으로써 상기 회전 샤프트 (14)를 회전시키도록 구성된 회전 본체 구동 제어 유닛 (56)을 더 포함하는, 위치 검출 디바이스(10).The rotating body drive according to claim 7, configured to rotate the rotating shaft 14 by driving the rotating body 12 when the number of pulses corresponding to the serial signal is preset in the current position counter 54. Position detection device (10), further comprising a control unit (56). 회전 본체 (12)의 회전 샤프트 (14)에 연결된 속도 저감 메커니즘 (62)을 포함하고, 상기 회전 샤프트 (14)의 회전각도 및 상기 속도 저감 메커니즘 (62)의 출력 샤프트 (22)의 회전 각도에 기초하여, 상기 회전 샤프트 (14)의 절대 위치(absolute position)을 검출하도록 구성된 위치 검출 디바이스 (10A)로서,
상기 회전 샤프트 (14)의 일 회전내에 있는 회전의 제 1 각도를 검출하도록 구성된 제 1 회전 각도 검출기 (64);
상기 회전 샤프트 (14)의 다수의 회전들에 대응하고 상기 출력 샤프트 (22)의 일 회전내에 있는 회전의 제 2 각도를 검출하도록 구성된 제 2 회전 각도 검출기 (66);
개시 시간에 상기 제 1 회전 각도 검출기 (64) 및 상기 제 2 회전 각도 검출기 (66)에 의해 개별적으로 검출된 상기 회전의 제 1 각도 및 상기 회전의 제 2 각도에 기초하여, 상기 위치 검출 디바이스 (10A)의 개시 시간에 상기 회전 샤프트 (14)의 절대 위치를 계산하도록 구성된 연산 처리 유닛 (30); 및
상기 제 1 회전 각도 검출기 (64)에 의해 검출된 상기 회전의 제 1 각도, 및 상기 개시 시간에 상기 회전 샤프트 (14)의 상기 절대 위치에 기초하여 상기 회전 본체 (12)가 구동할 때 상기 회전 샤프트 (14)의 회전동안에 상기 회전 샤프트 (14)의 현재 절대 위치를 검출하도록 구성된 현재 위치 검출 유닛 (54)을 포함하되,
상기 제 1 회전 각도 검출기 (64)는 상기 회전 샤프트 (14)에 실질적으로 동축 방향으로 부착된 원통형 바이어스 자석 (74), 상기 바이어스 자석 (74)에 마주보는 관계로 배열된 자기 검출 엘리먼트 (76)를 포함하고, 및
상기 자기 검출 엘리먼트 (76)는 상기 회전의 제 1 각도에 대응하는 시리얼 신호를 상기 연산 처리 유닛 (30)에 출력하고, 위상들이 상호간에 90°만큼 시프트된 상기 회전의 제 1 각도에 대응하는 두개의-위상의 펄스 신호들을 상기 현재 위치 검출 유닛 (54)에 출력하도록 추가로 구성된, 위치 검출 디바이스(10A).
It includes a speed reduction mechanism 62 connected to the rotation shaft 14 of the rotation body 12, and the rotation angle of the rotation shaft 14 and the rotation angle of the output shaft 22 of the speed reduction mechanism 62 On the basis of, as a position detection device 10A configured to detect an absolute position of the rotating shaft 14,
A first rotation angle detector (64) configured to detect a first angle of rotation within one rotation of the rotation shaft (14);
A second rotation angle detector (66) configured to correspond to a plurality of rotations of the rotation shaft (14) and to detect a second angle of rotation within one rotation of the output shaft (22);
Based on the first angle of rotation and the second angle of rotation individually detected by the first rotation angle detector 64 and the second rotation angle detector 66 at a start time, the position detection device ( An arithmetic processing unit 30 configured to calculate the absolute position of the rotating shaft 14 at the start time of 10A); And
The rotation when the rotation body 12 is driven based on the first angle of the rotation detected by the first rotation angle detector 64, and the absolute position of the rotation shaft 14 at the start time. A current position detection unit 54 configured to detect a current absolute position of the rotating shaft 14 during rotation of the shaft 14,
The first rotation angle detector 64 includes a cylindrical bias magnet 74 attached substantially coaxially to the rotation shaft 14, and a magnetic detection element 76 arranged in a face-to-face relationship with the bias magnet 74. Including, and
The magnetic detection element 76 outputs a serial signal corresponding to the first angle of rotation to the arithmetic processing unit 30, and two corresponding to the first angle of rotation in which phases are shifted by 90° to each other. The position detecting device 10A, further configured to output pulse signals of pseudo-phase to the current position detecting unit 54.
청구항 10에 있어서, 상기 회전 샤프트 (14)의 회전 힘을 상기 속도 저감 메커니즘 (62)의 입력 샤프트 (68)로 전송하도록 구성된 회전 전달 메커니즘 (60)을 더 포함하되,
상기 회전 샤프트 (14), 상기 입력 샤프트 (68), 및 상기 출력 샤프트 (22)는 실질적으로 동축 방향에 배열된, 위치 검출 디바이스(10A).
11. The method of claim 10, further comprising a rotation transmission mechanism (60) configured to transmit the rotational force of the rotation shaft (14) to the input shaft (68) of the speed reduction mechanism (62),
The position detection device (10A), wherein the rotating shaft (14), the input shaft (68), and the output shaft (22) are arranged substantially coaxially.
회전 본체 (12)의 회전 샤프트 (14)에 연결된 속도 저감 메커니즘 (62)을 포함하고, 상기 회전 샤프트 (14)의 회전각도 및 상기 속도 저감 메커니즘 (62)의 출력 샤프트 (22)의 회전 각도에 기초하여, 상기 회전 샤프트 (14)의 절대 위치(absolute position)을 검출하도록 구성된 위치 검출 디바이스 (10B)로서,
상기 회전 샤프트 (14)의 일 회전내에 있는 회전의 제 1 각도를 검출하도록 구성된 제 1 회전 각도 검출기 (64);
상기 회전 샤프트 (14)의 회전 속도를 출력 및 저감시키도록 구성된 제 1 속도 저감 메커니즘 (60);
상기 제 1 속도 저감 메커니즘 (60)에 연결되고, 상기 제 1 속도 저감 메커니즘 (60)에 의해 감속된 상기 회전 샤프트 (14)의 회전 속도를 추가로 감속시키고, 상기 추가로 감속된 회전 속도를 상기 출력 샤프트 (22)로 출력하도록 구성된 입력 샤프트 (68)를 포함하는 제 2 속도 저감 메커니즘 (62);
상기 회전 샤프트 (14)의 다수의 회전들에 대응하고 상기 입력 샤프트 (68)의 일 회전내에 있는 회전의 제 2 각도를 검출하도록 구성된 제 2 회전 각도 검출기 (78);
상기 회전 샤프트 (14)의 다수의 회전들에 대응하고 상기 출력 샤프트 (22)의 일 회전내에 있는 회전의 제 3 각도를 검출하도록 구성된 제 3 회전 각도 검출기 (80);
개시 시간에 상기 제 1 내지 제 3 회전 각도 검출기들 (64,78,80)에 의해 개별적으로 검출된 상기 회전의 제 1 내지 제 3 각도들에 기초하여, 상기 위치 검출 디바이스 (10B)의 개시 시간에 상기 회전 샤프트 (14)의 절대 위치를 계산하도록 구성된 연산 처리 유닛 (30); 및
상기 제 1 회전 각도 검출기 (64)에 의해 검출된 상기 회전의 제 1 각도, 및 상기 개시 시간에 상기 회전 샤프트 (14)의 상기 절대 위치에 기초하여 상기 회전 본체 (12)가 구동할 때 상기 회전 샤프트 (14)의 회전동안에 상기 회전 샤프트 (14)의 현재 절대 위치를 검출하도록 구성된 현재 위치 검출 유닛 (54)을 포함하되,
상기 제 1 회전 각도 검출기 (64)는 상기 회전 샤프트 (14)에 실질적으로 동축 방향으로 부착된 원통형 바이어스 자석 (74), 상기 바이어스 자석 (74)에 마주보는 관계로 배열된 자기 검출 엘리먼트 (76)를 포함하고, 및
상기 자기 검출 엘리먼트 (76)는 상기 회전의 제 1 각도에 대응하는 시리얼 신호를 상기 연산 처리 유닛 (30)에 출력하고 위상들이 상호간에 90°만큼 시프트된 상기 회전의 제 1 각도에 대응하는 두개의-위상의 펄스 신호들을 상기 현재 위치 검출 유닛 (54)에 출력하도록 추가로 구성된, 위치 검출 디바이스(10B).
It includes a speed reduction mechanism 62 connected to the rotation shaft 14 of the rotation body 12, and the rotation angle of the rotation shaft 14 and the rotation angle of the output shaft 22 of the speed reduction mechanism 62 On the basis of, as a position detection device 10B configured to detect the absolute position of the rotating shaft 14,
A first rotation angle detector (64) configured to detect a first angle of rotation within one rotation of the rotation shaft (14);
A first speed reduction mechanism (60) configured to output and reduce the rotational speed of the rotation shaft (14);
It is connected to the first speed reduction mechanism 60, further decelerates the rotational speed of the rotational shaft 14 decelerated by the first speed reduction mechanism 60, and the further reduced rotational speed. A second speed reduction mechanism 62 comprising an input shaft 68 configured to output to the output shaft 22;
A second rotation angle detector 78 configured to correspond to a plurality of rotations of the rotation shaft 14 and detect a second angle of rotation within one rotation of the input shaft 68;
A third rotation angle detector 80 configured to correspond to a plurality of rotations of the rotation shaft 14 and detect a third angle of rotation within one rotation of the output shaft 22;
Based on the first to third angles of the rotation individually detected by the first to third rotation angle detectors 64,78,80 at the start time, the start time of the position detection device 10B An arithmetic processing unit (30) configured to calculate the absolute position of the rotating shaft (14); And
The rotation when the rotation body 12 is driven based on the first angle of the rotation detected by the first rotation angle detector 64, and the absolute position of the rotation shaft 14 at the start time. A current position detection unit 54 configured to detect a current absolute position of the rotating shaft 14 during rotation of the shaft 14,
The first rotation angle detector 64 includes a cylindrical bias magnet 74 attached substantially coaxially to the rotation shaft 14, and a magnetic detection element 76 arranged in a face-to-face relationship with the bias magnet 74. Including, and
The magnetic detection element 76 outputs a serial signal corresponding to the first angle of rotation to the arithmetic processing unit 30, and two phases corresponding to the first angle of rotation are shifted by 90° to each other. -Position detection device 10B, further configured to output pulse signals of phase to the current position detection unit 54.
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