JP2002250640A - Rotation angle detection device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用ステアリ
ングホイールの操舵角度検出などに好適な回転角検出装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotation angle detecting device suitable for detecting a steering angle of an automobile steering wheel.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、ステアリングシャフトには、
コード板と、このコード板より所要の信号を検出して出
力する信号検出手段とを備える回転角検出装置が付設け
られ、ステアリングシャフトとともにコード板を回転さ
せて得られる信号から、ステアリングホイールの操舵角
度、操舵速度および操舵方向を検出し出力して、サスペ
ンションの減衰力制御やオートマチックトランスミッシ
ョンのシフトポジション制御、それに四輪駆動車におけ
る後輪の操舵制御などを行う技術が知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, a steering shaft has
A rotation angle detection device including a code plate and signal detection means for detecting and outputting a required signal from the code plate is provided. The steering angle of the steering wheel is determined based on a signal obtained by rotating the code plate together with the steering shaft. 2. Description of the Related Art There is known a technology that detects and outputs an angle, a steering speed, and a steering direction to perform damping force control of a suspension, shift position control of an automatic transmission, and steering control of a rear wheel in a four-wheel drive vehicle.
【０００３】図９は、従来の回転角検出装置の一例を示
す内部構造図であって、１はステータ、２はステータ１
に回転自在に保持されたロータ、３はロータ２に固着さ
れたコード板、４，５，６，７はコード板３の一部と対
向に配置され、後述する信号検出トラック１１，１２か
らコード板３の回転に伴う信号を検出して出力する信号
検出手段、８は信号検出手段４，５，６，７を一体に保
持する信号検出ユニットを示している。FIG. 9 is an internal structural view showing an example of a conventional rotation angle detecting device, wherein 1 is a stator and 2 is a stator 1.
The rotor 3 is rotatably held at a position 3 is a code plate fixed to the rotor 2, and 4, 5, 6, and 7 are disposed so as to face a part of the code plate 3. Signal detection means 8 detects and outputs a signal accompanying the rotation of the plate 3, and 8 denotes a signal detection unit which integrally holds the signal detection means 4, 5, 6, and 7.
【０００４】この図から明らかなように、従来の回転角
検出装置に備えられたコード板３には、コード板３の中
心点Ｏを中心とする同心円状に２列の信号検出トラック
１１，１２が設けられており、各信号検出トラック１
１，１２は、それぞれ同一形状の信号検出パタン１３，
１４を等角度ピッチや不等角度ピッチ（図は便宜上、等
角度ピッチで表示してある。）で配列することにより構
成されていて、各信号検出パタン、例えばスリット１
３，１４のそれぞれの信号検出エッジ１３ａ，１４ａの
それぞれは、コード板３の中心点Ｏに関して放射状に設
定されている。As is apparent from FIG. 1, the code plate 3 provided in the conventional rotation angle detecting device has two rows of signal detection tracks 11 and 12 arranged concentrically around the center point O of the code plate 3. And each signal detection track 1
Reference numerals 1 and 12 denote signal detection patterns 13 and 13 having the same shape, respectively.
14 are arranged at an equiangular pitch or an unequal angular pitch (for convenience, the drawings are shown at an equal angular pitch), and each signal detection pattern, for example, the slit 1
Each of the signal detection edges 13 a and 14 a of the third and the fourth 14 is set radially with respect to the center point O of the code plate 3.
【０００５】以下、信号検出トラック１１をロータ２の
回転速度および回転方向を検出するためのインクリメン
タル信号検出トラック、信号検出トラック１２をロータ
２の回転位置を検出するためのインデックス信号検出ト
ラックとして利用する場合を例にとって説明する。Hereinafter, the signal detection track 11 is used as an incremental signal detection track for detecting the rotation speed and the rotation direction of the rotor 2, and the signal detection track 12 is used as an index signal detection track for detecting the rotation position of the rotor 2. The case will be described as an example.
【０００６】図１０に拡大して示すように、コード板３
の信号検出トラック１１のスリット１３は等角度ピッチ
αで配列されている。信号検出トラック１２のスリット
１４は角度ピッチ（１／２）・α・ｍ（ｍ＝１，２，
３，４・・・）で配列されている。また、信号検出トラ
ック１１に含まれるスリット１３のうちの該当するもの
のエッジ１３ａと、信号検出ラック１２に含まれるスリ
ット１４のうちの該当するもののエッジ１４ａとは、
（１／８）・αの相対角をもつように設定されている
（図では便宜上、信号検出トラック１２を等角度ピッチ
（１／２）・αで示しているが、実際は、角度ピッチ
（１／２）・α・ｍの不等角度ピッチとなってい
る。）。[0006] As shown in FIG.
Of the signal detection tracks 11 are arranged at an equal angular pitch α. The slit 14 of the signal detection track 12 has an angular pitch (１ ／) · α · m (m = 1, 2,
3, 4,...). Further, the edge 13a of the corresponding one of the slits 13 included in the signal detection track 11 and the edge 14a of the corresponding one of the slits 14 included in the signal detection rack 12 are:
It is set to have a relative angle of (1/8) · α (for convenience, the signal detection track 12 is shown with an equal angular pitch (1/2) · α in the figure, but actually, the angular pitch (1) / 2) · α · m with unequal angular pitch.)
【０００７】信号検出手段４，５は、インクリメンタル
信号検出トラック１１のトラック中心Ａ−Ａ上に配置さ
れている。そして、信号検出手段４は、コード板３の中
心点Ｏから信号検出ユニット８の基板面Ｃ−Ｃに垂直に
おろされた垂線Ｙ−Ｙを基準にして図面上右方向にオフ
セットされており、スリット１３の中心と合致する位置
に設定されている。信号検出手段５は、垂線Ｙ−Ｙを基
準にして図面上左方向にオフセットされており、信号検
出手段４とスリット１３の中心とが合致したときに、別
のスリット１３の信号検出エッジ１３ａと合致する位置
に設定されている。したがって、信号検出手段４，５か
らは、位相が（１／４）・α度ずれた２相のインクリメ
ンタル信号が検出される。The signal detection means 4 and 5 are arranged on the track center AA of the incremental signal detection track 11. The signal detection means 4 is offset rightward in the drawing from a center point O of the code plate 3 with reference to a perpendicular line Y-Y perpendicular to the substrate surface CC of the signal detection unit 8. It is set at a position that matches the center of the slit 13. The signal detecting means 5 is offset to the left in the drawing with respect to the perpendicular Y-Y, and when the signal detecting means 4 and the center of the slit 13 match, the signal detecting edge 13a of another slit 13 is It is set to a position that matches. Therefore, the signal detecting means 4 and 5 detect two-phase incremental signals whose phases are shifted by (１ ／) · α degrees.
【０００８】信号検出手段６，７は、インデックス信号
検出トラック１２のトラック中心Ｂ−Ｂ上に配置されて
いる。信号検出手段６は、信号検出トラック１１のスリ
ット１３のエッジ１３ａが信号検出手段４の中心を横切
るときに“Ｈｉｇｈ”の信号出力するように設定されて
いる。また、信号検出手段７は、信号検出トラック１２
のスリット１４のエッジ１４ａが信号検出手段５の中心
を横切るときに“Ｌｏｗ”の信号を出力するように設定
されている。The signal detecting means 6 and 7 are arranged on the track center BB of the index signal detecting track 12. The signal detection means 6 is set so as to output a “High” signal when the edge 13 a of the slit 13 of the signal detection track 11 crosses the center of the signal detection means 4. Further, the signal detection means 7 includes a signal detection track 12
When the edge 14a of the slit 14 crosses the center of the signal detecting means 5, a signal of "Low" is set to be output.
【０００９】したがって、従来の回転角検出装置では、
信号検出手段４，５によって検出される２相（Ａ相信
号，Ｂ相信号）のインクリメンタル信号からロータ２の
回転速度および回転方向を検出できる。また、インクリ
メンタル信号のＨｉｇｈ／Ｌｏｗの切換タイミング毎に
得られる２相（Ａ相信号，Ｂ相信号）のインクリメンタ
ル信号と信号検出手段６，７によって検出される２相
（Ｉｘ相信号，Ｉｙ相信号）のインデックス信号との組
み合わせをある規則によって取り込み、演算処理するこ
とによって、コード板３の回転内における絶対角度を検
出することができる。Therefore, in the conventional rotation angle detecting device,
The rotation speed and rotation direction of the rotor 2 can be detected from the two-phase (A-phase signal, B-phase signal) incremental signals detected by the signal detection means 4 and 5. Also, two-phase (A-phase signal, B-phase signal) incremental signal obtained at each high / low switching timing of the incremental signal and two-phase (Ix-phase signal, Iy-phase signal) detected by the signal detecting means 6 and 7 The absolute angle in the rotation of the code plate 3 can be detected by fetching the combination with the index signal of (1) according to a certain rule and performing arithmetic processing.
【００１０】なお、回転角検出装置には、コード板およ
び信号検出手段の形式により、光学式、磁気式または電
気式の各形式があり、さらに、光学式には光透過型と光
反射型とがある。The rotation angle detecting device is of an optical type, a magnetic type or an electric type depending on the type of the code plate and the signal detecting means. The optical type includes a light transmission type and a light reflection type. There is.
【００１１】すなわち、上述した従来の回転角検出装置
は、光透過型の光学式回転角検出装置であり、コード板
３には信号検出パタンとしてスリット１３，１４が開設
されていたが、光反射型の光学式回転角検出装置のコー
ド板には信号検出パタンとして反射板が設定され、磁気
式回転角検出装置のコード板には信号検出パタンとして
マグネットスケールが設定され、接触（摺動）式回転角
検出装置のコード板には信号検出パタンとして導電パタ
ンが形成される。That is, the above-described conventional rotation angle detection device is a light transmission type optical rotation angle detection device, in which slits 13 and 14 are formed in the code plate 3 as signal detection patterns. A reflection plate is set as a signal detection pattern on the code plate of the optical rotation angle detection device of the type, a magnet scale is set as a signal detection pattern on the code plate of the magnetic rotation angle detection device, and a contact (sliding) type. A conductive pattern is formed as a signal detection pattern on the code plate of the rotation angle detection device.
【００１２】また、従来の光透過型の光学式回転角検出
装置では、信号検出手段４，５，６，７として発光素子
と受光素子とが所定の間隔を隔てて対向に配置された対
向型のフォトインタラプタが備えられていたが、光反射
型の光学式回転角検出装置には信号検出手段として発光
器と受光器とが所定の間隔を隔てて同一平面状に並列さ
れた並列型のフォトインタラプタが備えられ、磁気式回
転角検出装置には信号検出手段としてＭＲ素子等の磁気
検出素子が備えられ、接触（摺動）式回転角検出装置に
は信号検出手段として摺動子が備えられる。Further, in the conventional light transmission type optical rotation angle detecting device, an opposing type in which a light emitting element and a light receiving element are arranged as signal detecting means 4, 5, 6, and 7 at predetermined intervals. However, the optical rotation angle detecting device of the light reflection type has a parallel type photo detector in which a light emitting device and a light receiving device are arranged in the same plane at predetermined intervals as signal detecting means. An interrupter is provided, the magnetic rotation angle detection device is provided with a magnetic detection element such as an MR element as signal detection means, and the contact (sliding) rotation angle detection device is provided with a slider as signal detection means. .
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の回転角検出装置においては、ステータ１とロータ２
との間、およびロータ２とコード板３との間に偏心がな
く、コード板３の中心点とコード板３の回転中心とが一
致していることが理想である。このため、回転角検出装
置の組立に際しては、ステータ１とロータ２とに生じる
偏心とロータ２とコード板３との間のガタ等に起因する
偏心を少なくすべく各種の手段が設計上とられている
が、コード板３の中心点とコード板３の回転中心との間
の偏心を完全に解消することは実際上きわめて困難であ
り、コード板３の中心点とコード板３の回転中心との間
にはある程度の偏心が生じる場合の方がむしろ普通であ
る。By the way, in the conventional rotation angle detecting device described above, the stator 1 and the rotor 2
Ideally, and between the rotor 2 and the code plate 3, there is no eccentricity, and the center point of the code plate 3 coincides with the rotation center of the code plate 3. For this reason, when assembling the rotation angle detecting device, various means are designed in order to reduce the eccentricity generated in the stator 1 and the rotor 2 and the eccentricity caused by the play between the rotor 2 and the code plate 3. However, it is practically very difficult to completely eliminate the eccentricity between the center point of the code plate 3 and the rotation center of the code plate 3. It is more common that there is some eccentricity between them.
【００１４】図１１に模式的に示すように、コード板３
の中心点Ｏとコード板３の回転中心Ｐとの間に偏心量ｓ
の偏心がある場合、インクリメンタル信号検出トラック
１１のトラック中心Ａ−Ａおよびインデックス信号検出
トラック１２のトラック中心Ｂ−Ｂが偏心の方向に２ｓ
だけずれるため、各スリット１３，１４と各信号検出手
段４，５，６，７との間に相対的なずれが生じて、信号
の検出タイミングにずれを生じ、正確なインクリメンタ
ル信号（Ａ相信号，Ｂ相信号）、およびインデックス信
号（Ｉｘ相信号，Ｉｙ相信号）を検出することができな
くなる。[0014] As schematically shown in FIG.
Eccentricity s between the center point O and the rotation center P of the code plate 3
Eccentricity, the track center AA of the incremental signal detection track 11 and the track center BB of the index signal detection track 12 are shifted by 2 s in the eccentric direction.
Therefore, a relative shift occurs between each of the slits 13 and 14 and each of the signal detection means 4, 5, 6, and 7, which causes a shift in the signal detection timing, and an accurate incremental signal (A-phase signal). , B-phase signals) and index signals (Ix-phase signals, Iy-phase signals).
【００１５】図１２は、Ａ相信号とＢ相信号との出力位
相差が１．５度、Ａ相信号およびＢ相信号に対するＩｘ
相信号およびＩｙ相信号との出力位相差が０．７５度に
設定された回転角検出装置に生じる各信号の位相ずれを
模式的に示す出力波形図である。この図から明らかなよ
うに、コード板３の偏心によって、Ａ相信号とＢ相信
号、Ｉｘ相信号とＩｙ相信号、並びにＡ相信号およびＢ
相信号とＩｘ相信号およびＩｙ相信号のそれぞれに、符
号λで表される位相ずれが生じる。FIG. 12 shows that the output phase difference between the A-phase signal and the B-phase signal is 1.5 degrees, and Ix with respect to the A-phase signal and the B-phase signal.
FIG. 9 is an output waveform diagram schematically showing a phase shift of each signal generated in the rotation angle detection device in which the output phase difference between the phase signal and the Iy phase signal is set to 0.75 degrees. As is apparent from this figure, the eccentricity of the code plate 3 causes the A-phase signal and the B-phase signal, the Ix-phase signal and the Iy-phase signal, and the A-phase signal and the B-phase signal.
A phase shift represented by a symbol λ occurs in each of the phase signal, the Ix phase signal, and the Iy phase signal.
【００１６】自動車の操舵角検出などに用いられる回転
角検出装置には、設定スペースに制限があるために小型
であることが特に要求され、また、応答性が高い各種の
制御を実現するために角度の検出精度が高いことが特に
要求されるが、コード板３が小型化（小径化）される
と、コード板３に対する各信号検出手段４，５，６，７
の相対的な設定角度θ１，θ２（図１０参照）が必然的
に大きくなるため、偏心量ｓが同じであっても各検出信
号Ａ，Ｂ，Ｉｘ，Ｉｙの位相のずれλが相対的に大きく
なり、角度の検出精度の劣化が著しくなる。A rotation angle detecting device used for detecting a steering angle of an automobile is particularly required to be small in size due to a limited space for setting, and to realize various controls with high responsiveness. It is particularly required that the angle detection accuracy be high. However, when the code plate 3 is reduced in size (reduced in diameter), the signal detection means 4, 5, 6, 7 for the code plate 3 is required.
(See FIG. 10) is inevitably large, so that even if the eccentricity s is the same, the phase shift λ of each detection signal A, B, Ix, Iy is relatively large. And the accuracy of angle detection deteriorates significantly.
【００１７】一般に、コード板３の偏心によって各信号
検出手段４，５，６，７の位置と各スリット１３，１４
の位置とにコード板３の周方向のずれが生じると、偏心
がＸ−Ｘ方向よりＹ−Ｙ方向に働く場合の方が位相ずれ
λが大きくなる。例えば、ロータ２の偏心量ｓが±０．
１ｍｍである場合、Ｘ−Ｘ方向では位相のずれλが−
０．０１４〜＋０．０１４度であるのに対し、Ｙ−Ｙ方
向では位相のずれλが−０．０７６〜＋０．０７６度で
ある。Generally, the position of each signal detecting means 4, 5, 6, 7 and each slit 13, 14
When the eccentricity acts in the YY direction rather than in the XX direction, the phase shift λ becomes larger when the eccentricity acts in the YY direction than in the XX direction. For example, the eccentricity s of the rotor 2 is ± 0.
1 mm, the phase shift λ in the XX direction is −
The phase shift λ is −0.076 to +0.076 degrees in the YY direction, while the angle is 0.014 to +0.014 degrees.
【００１８】本発明は、上述の従来技術の不備を解消す
るためになされたもので、その目的は、コード板の偏心
に起因する回転角検出精度の劣化を防止することがで
き、小型にして高精度な回転角検出装置を提供すること
にある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned deficiencies of the prior art. It is an object of the present invention to prevent the rotation angle detection accuracy from deteriorating due to the eccentricity of the code plate and to reduce the size. An object of the present invention is to provide a highly accurate rotation angle detection device.
【００１９】[0019]
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、第１の発明は、ステータと、ステータに回転自在
に保持されたロータと、ロータに固着されたコード板
と、コード板の中心点を中心とする円周上に形成された
信号検出パタンの配列からなる信号検出トラックと、こ
の信号検出トラック上に配置され、前記コード板の回転
に伴う信号を検出して出力する信号検出手段とを備え、
前記信号検出トラックは、同一形状の信号検出パタンを
所定の角度ピッチで配列してなり、前記信号検出パタン
に含まれる信号検出エッジを、互いに所要の角度で交叉
する２本の直線上に形成し、前記２本の直線のうちの一
方の直線上に形成された信号検出エッジを、前記信号検
出トラックのトラック中心を基準にして前記コード板の
内周側に配置し、他方の直線上に形成された信号検出エ
ッジを、前記信号検出トラックのトラック中心を基準に
して前記コード板の外周側に配置し、前記一方の直線上
に形成された信号検出エッジ、および前記他方の直線上
に形成された信号検出エッジの少なくとも一方のエッジ
を、前記コード板の半径方向に対して傾斜させるととも
に、前記トラック中心を基準にして前記内周側にオフセ
ットされた第１信号検出手段を横切るときの、前記内周
側に配置された信号検出エッジと、前記トラック中心を
基準にして前記外周側にオフセットされた第２信号検出
手段を横切るときの、前記外周側に配置された信号検出
エッジとが、平行になるように設定し、前記信号検出ト
ラックから２相の信号が検出されるように、前記第１信
号検出手段および第２信号検出手段を配置した。In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a stator, a rotor rotatably held by the stator, a code plate fixed to the rotor, and a code plate. A signal detection track composed of an array of signal detection patterns formed on a circumference centered on a center point, and a signal detection disposed on the signal detection track and detecting and outputting a signal accompanying rotation of the code plate. And means,
The signal detection tracks are formed by arranging signal detection patterns of the same shape at a predetermined angle pitch, and forming signal detection edges included in the signal detection patterns on two straight lines that cross each other at a required angle. The signal detection edge formed on one of the two straight lines is arranged on the inner peripheral side of the code plate with reference to the track center of the signal detection track, and formed on the other straight line. The signal detection edge is disposed on the outer peripheral side of the code plate with reference to the track center of the signal detection track, the signal detection edge formed on the one straight line, and the signal detection edge formed on the other straight line. At least one edge of the detected signal edge is inclined with respect to the radial direction of the code plate, and the first signal offset toward the inner peripheral side with respect to the track center. A signal detection edge arranged on the inner peripheral side when traversing the detecting means; and a signal detecting edge arranged on the outer peripheral side when traversing the second signal detecting means offset to the outer peripheral side with reference to the track center. The first signal detection means and the second signal detection means are arranged so that the detected signal detection edges are parallel to each other and two-phase signals are detected from the signal detection tracks.
【００２０】このように構成した第１の発明では、コー
ド板の偏心によって信号検出トラックを構成する信号検
出エッジの位置と第１，第２信号検出手段のそれぞれの
位置とに、コード板の半径方向に関するずれが生じる
と、第１信号検出手段は、内周側に配置された信号検出
エッジと平行な方向にずれ、また、第２信号検出手段
は、外周側に配置された信号検出エッジと平行な方向に
ずれる。これにより、信号検出エッジの位置と、第１，
第２信号検出手段のそれぞれのとに、コード板の周方向
に関するずれが発生しない。According to the first aspect of the present invention, the radius of the code plate is set at the position of the signal detection edge forming the signal detection track by the eccentricity of the code plate and the position of each of the first and second signal detection means. When the displacement in the direction occurs, the first signal detecting means is displaced in a direction parallel to the signal detection edge arranged on the inner peripheral side, and the second signal detecting means is displaced from the signal detecting edge arranged on the outer peripheral side. Deviate in parallel direction. Thereby, the position of the signal detection edge,
A shift in the circumferential direction of the code plate does not occur between each of the second signal detection units.
【００２１】すなわち、回転角度検出精度に大きな影響
を与える方向にはずれが発生しないので、信号検出トラ
ックから常時所定のタイミングで信号を検出することが
でき、コード板の偏心に起因する回転角検出精度の劣化
を防止することができる。よって、回転角検出装置の小
型化と高精度化とを図ることができる。That is, since there is no deviation in a direction that greatly affects the rotation angle detection accuracy, a signal can always be detected from the signal detection track at a predetermined timing, and the rotation angle detection accuracy due to the eccentricity of the code plate can be detected. Degradation can be prevented. Therefore, the size and accuracy of the rotation angle detecting device can be reduced.
【００２２】また、上述の第１の発明において、前記信
号検出トラックを複数設け、各信号検出トラックから２
相の信号が検出されるように、前記各信号検出トラック
について前記第１信号検出手段および前記第２信号検出
手段を配置してもよい。In the first invention, a plurality of signal detection tracks are provided, and two or more signal detection tracks are provided.
The first signal detection means and the second signal detection means may be arranged for each signal detection track so that a phase signal is detected.
【００２３】このよう構成したものでは、各信号検出ト
ラックについて、コード板の偏心によって、信号検出パ
タンの位置と第１，第２信号検出手段のそれぞれの位置
とに、コード板の半径方向に関するずれが生じても、回
転角度検出精度に大きな影響を与える方向にはずれが発
生しないので、各信号検出トラックから常時所定のタイ
ミングで各信号を検出することができる。In this configuration, the position of the signal detection pattern and the position of each of the first and second signal detection means are shifted in the radial direction of the code plate for each signal detection track due to the eccentricity of the code plate. Does not occur in the direction that greatly affects the rotation angle detection accuracy, each signal can always be detected from each signal detection track at a predetermined timing.
【００２４】このことから、コード板に例えば２つの信
号検出トラックを形成し、その一方をインクリメンタル
信号検出トラックとして利用し、他方をインデックス信
号検出トラックとして利用する場合に、インクリメンタ
ル信号検出トラックより検出されるＡ相信号およびＢ相
信号と、インデックス信号検出トラックより検出される
Ｉｘ相信号およびＩｙ相信号とを、偏心量に拘わらず高
い精度のタイミングで検出することができる。すなわ
ち、絶対角度の検出可能な回転角検出装置の小型化と高
精度化とを図ることができる。For this reason, for example, when two signal detection tracks are formed on the code plate, one of which is used as an incremental signal detection track, and the other is used as an index signal detection track, the signal is detected from the incremental signal detection track. A and B phase signals, and Ix and Iy phase signals detected from the index signal detection track can be detected with high accuracy timing regardless of the amount of eccentricity. That is, it is possible to reduce the size and increase the accuracy of the rotation angle detecting device capable of detecting the absolute angle.
【００２５】また、上述の第１の発明において、前記ス
テータに対する前記コード板の偏心方向を規制するため
に、前記ロータを予圧する予圧手段を設けてもよい。In the first aspect, a preload means for preloading the rotor may be provided to regulate an eccentric direction of the code plate with respect to the stator.
【００２６】このように構成したものでは、この予圧手
段でロータを予圧することによって、ステータに対する
ロータの偏心方向が所定の方向に規制されるので、ロー
タに固着されるコード板の偏心方向と、信号検出エッジ
の向きとを容易に合致させることができ、したがって、
コード板の偏心に起因する回転角検出精度の劣化を防止
することができ、回転角検出装置の小型化と高精度化と
を図ることができる。According to the above construction, the preload of the rotor by the preload means restricts the eccentric direction of the rotor with respect to the stator in a predetermined direction. The direction of the signal detection edge can be easily matched, so that
It is possible to prevent the rotation angle detection accuracy from deteriorating due to the eccentricity of the code plate, and it is possible to reduce the size and increase the accuracy of the rotation angle detection device.
【００２７】また、第２の発明は、ステータと、ステー
タに回転自在に保持されたロータと、ロータに固着され
たコード板と、コード板の中心点を中心とする円周上に
形成された信号検出パタンの配列からなる信号検出トラ
ックと、信号検出トラック上に配置され、前記コード板
の回転に伴う信号を検出して出力する信号検出手段とを
備え、前記ステータに対する前記コード板の偏心方向を
規制するために、前記ロータを予圧する予圧手段を設け
るようにしてもよい。According to a second aspect of the present invention, a stator, a rotor rotatably held by the stator, a code plate fixed to the rotor, and a circumference centered on a center point of the code plate are formed. A signal detection track composed of an array of signal detection patterns, and signal detection means arranged on the signal detection track for detecting and outputting a signal accompanying rotation of the code plate; and an eccentric direction of the code plate with respect to the stator. In order to regulate the pressure, a preload means for preloading the rotor may be provided.
【００２８】このように構成した第２の発明では、予圧
手段によってロータが予圧されると、ロータの偏心量が
少なく抑えられるので、ロータの偏心に起因するコード
板の偏心量を少なく抑えることができ、小型化と高精度
化とを図ることができる。According to the second aspect of the present invention, when the rotor is preloaded by the preload means, the amount of eccentricity of the rotor can be reduced, so that the amount of eccentricity of the code plate caused by the eccentricity of the rotor can be suppressed. Thus, miniaturization and high precision can be achieved.
【００２９】また、上述の第２の発明において、前記予
圧手段が、前記ロータの回転中心から信号検出手段にお
ろされた垂線方向の予圧を、前記ロータに付与するよう
に設定してもよい。[0029] In the second aspect of the present invention, the preload means may be set so as to apply, to the rotor, a preload in a perpendicular direction from the rotation center of the rotor to the signal detection means.
【００３０】このように構成したものでは、ロータの回
転中心から信号検出手段におろされた垂線方向、すなわ
ち、回転角検出精度に大きく影響する偏心方向の偏心量
を少なく抑えることができるので、確実に回転角検出精
度を向上させることができる。With this configuration, the amount of eccentricity in the direction perpendicular to the signal detecting means from the center of rotation of the rotor, that is, in the eccentric direction which greatly affects the rotation angle detection accuracy, can be reduced. Thus, the rotation angle detection accuracy can be improved.
【００３１】[0031]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る回転角検出装
置の実施形態を、光透過型の光学式回転角検出装置を例
にとり、図１〜図５に基づいて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a rotation angle detecting device according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 5, taking a light transmission type optical rotation angle detecting device as an example.
【００３２】図１は、第１実施形態の内部構造図、図２
は、図１に示す第１実施形態に備えられるコード板の一
部拡大正面図、図３は、図１に示す第１実施形態に備え
られるコード板に対する光学素子ユニットの配置を示す
要部断面図、図４は、図１に示す第１実施形態に備えら
れる予圧手段の説明図、図５は、図１に示す第１実施形
態の効果を模式的に示す説明図である。FIG. 1 is a diagram showing the internal structure of the first embodiment, and FIG.
Is a partially enlarged front view of a code plate provided in the first embodiment shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part showing an arrangement of an optical element unit with respect to the code plate provided in the first embodiment shown in FIG. FIGS. 4 and 5 are explanatory views of the preload means provided in the first embodiment shown in FIG. 1, and FIG. 5 is an explanatory view schematically showing the effect of the first embodiment shown in FIG.
【００３３】第１実施形態は、全体的な構成に関しては
前述の従来技術と同様であり、ステータ１と、ステータ
１に回転自在に保持されたロータ２と、ロータ２に固着
されたコード板３と、コード板３の一部と対向に配置さ
れ、以下に説明する信号検出トラックよりコード板３の
回転に伴う信号を検出して出力する信号検出手段４，
５，６，７と、信号検出手段４，５，６，７を一体に保
持する信号検出ユニット８とから構成されている。The first embodiment is the same as the above-mentioned prior art in the overall structure, and includes a stator 1, a rotor 2 rotatably held by the stator 1, and a code plate 3 fixed to the rotor 2. Signal detection means 4, which is arranged to face a part of the code plate 3 and detects and outputs a signal accompanying rotation of the code plate 3 from a signal detection track described below.
5, 6, and 7, and a signal detection unit 8 that integrally holds the signal detection means 4, 5, 6, and 7.
【００３４】コード板３は光を透過させない合成樹脂板
や金属板をもって構成されており、コード板３の中心点
Ｏを中心とする円周上に、同一形状のスリット（信号検
出パタン）２１を等角ピッチで配列してなるインクリメ
ンタル信号検出トラック１１と、スリット２１とは異な
る同一形状のスリット（信号検出パタン）２２を等角ピ
ッチで配列してなるインデックス信号検出トラック１２
とが同心円状に設けられている。例えば、スリット２１
は、６度ピッチでコード板３の内周領域に配列してあ
り、スリット２２は、３度ピッチでコード板３の外周領
域に配列してある。The code plate 3 is made of a synthetic resin plate or a metal plate that does not transmit light, and a slit (signal detection pattern) 21 of the same shape is formed on a circumference centered on the center point O of the code plate 3. Incremental signal detection tracks 11 arranged at a constant pitch and index signal detection tracks 12 having slits (signal detection patterns) 22 different in shape from the slits 21 arranged at a constant pitch.
Are provided concentrically. For example, the slit 21
Are arranged in the inner peripheral region of the code plate 3 at a pitch of 6 degrees, and the slits 22 are arranged in the outer peripheral region of the code plate 3 at a pitch of 3 degrees.
【００３５】スリット２１は、図２に拡大して示すよう
に、互いに所要の角度で交叉する２本の直線上に形成さ
れる信号検出エッジ２１ａ，２１ｂを有し、これら各信
号検出エッジ２１ａ，２１ｂがインクリメンタル信号検
出トラック１１のトラック中心Ａ−Ａを基準にしてコー
ド板３の内周側および外周側に配置されている。As shown in FIG. 2, the slit 21 has signal detection edges 21a and 21b formed on two straight lines crossing each other at a required angle. Reference numerals 21b are arranged on the inner and outer peripheral sides of the code plate 3 with reference to the track center AA of the incremental signal detection track 11.
【００３６】信号検出エッジ２１ａと信号検出エッジ２
１ｂとは、コード板３の半径方向に対してそれぞれ傾斜
させてあり、信号検出エッジ２１ａと信号検出エッジ２
１ｂとの交叉角度ψ１は、次のように設定してある。The signal detection edge 21a and the signal detection edge 2
1b is inclined with respect to the radial direction of the code plate 3, and the signal detection edge 21a and the signal detection edge 2
The intersection angle ψ1 with 1b is set as follows.
【００３７】すなわち、信号検出手段４，５を配置可能
な間隔を隔てて配置された２つのスリット２１のうち、
コード板３の中心点Ｏから信号検出ユニット８の基板面
Ｃ−Ｃに垂直におろされた垂線Ｙ−Ｙを基準にして図面
上右方向に配置されたスリット２１の信号検出エッジ２
１ａは、信号検出手段４に備えられる信号検出素子の中
心を横切るときに、垂線Ｙ−Ｙと平行になるように調整
してある。また、垂線Ｙ−Ｙを基準にして図面上左方向
に配置されたスリット２１の信号検出エッジ２１ｂは、
信号検出手段５に備えられる信号検出素子の中心を横切
るときに、垂線Ｙ−Ｙと平行になるように調整してあ
る。That is, of the two slits 21 arranged at an interval capable of disposing the signal detecting means 4 and 5,
The signal detection edge 2 of the slit 21 arranged rightward on the drawing with reference to a perpendicular line Y-Y perpendicular to the substrate surface CC of the signal detection unit 8 from the center point O of the code plate 3.
1a is adjusted so as to be parallel to the perpendicular YY when crossing the center of the signal detecting element provided in the signal detecting means 4. Further, the signal detection edge 21b of the slit 21 arranged on the left side in the drawing with respect to the perpendicular YY is:
Adjustment is made so as to be parallel to the perpendicular YY when crossing the center of the signal detecting element provided in the signal detecting means 5.
【００３８】一方、スリット２２は、同じく図２に拡大
して示すように、互いに所要の角度で交叉する２本の直
線上に形成される信号検出エッジ２２ａ，２２ｂを有
し、これら各信号検出エッジ２２ａ，２２ｂがインデッ
クス信号検出トラック１２のトラック中心Ｂ−Ｂを基準
にしてコード板３の内周側および外周側に配置されてい
る。On the other hand, the slit 22 has signal detection edges 22a and 22b formed on two straight lines crossing each other at a required angle, as also shown in FIG. The edges 22a and 22b are arranged on the inner and outer peripheral sides of the code plate 3 with reference to the track center BB of the index signal detection track 12.
【００３９】信号検出エッジ２２ａと信号検出エッジ２
２ｂとは、コード板３の半径方向に関してそれぞれ傾斜
させてあり、信号検出エッジ２２ａと信号検出エッジ２
２ｂとの交叉角度ψ２は、次のように設定してある。The signal detection edge 22a and the signal detection edge 2
2b is inclined with respect to the radial direction of the code plate 3, and the signal detection edge 22a and the signal detection edge 2
The intersection angle ψ2 with 2b is set as follows.
【００４０】すなわち、信号検出手段６，７を配置可能
な間隔を隔ててインデックス信号検出トラック１２の周
方向に配置された２つのスリット２２のうち、垂線Ｙ−
Ｙを基準にして図面上右方向に配置されたスリット２２
の信号検出エッジ２２ａは、信号検出手段６に備えられ
た信号検出素子の中心を横切るときに、垂線Ｙ−Ｙと平
行になるように調整してある。また、垂線Ｙ−Ｙを基準
にして図面上左方向に配置されたスリット２２の信号検
出エッジ２２ｂは、信号検出手段７に備えられた信号検
出素子の中心を横切るときに、垂線Ｙ−Ｙと平行になる
ように調整してある。That is, of the two slits 22 arranged in the circumferential direction of the index signal detection track 12 with an interval at which the signal detection means 6 and 7 can be arranged, the perpendicular Y-
Slit 22 arranged rightward on the drawing with reference to Y
The signal detection edge 22a is adjusted so as to be parallel to the perpendicular YY when crossing the center of the signal detection element provided in the signal detection means 6. When the signal detection edge 22b of the slit 22 disposed on the left side of the drawing with respect to the perpendicular YY crosses the center of the signal detection element provided in the signal detection means 7, the signal detection edge 22b Adjusted to be parallel.
【００４１】信号検出手段４，５，６，７は、図３に例
示するように、信号検出素子としての発光素子４ａと受
光素子４ｂとが所定の間隔を隔てて対向に配置され、発
光素子４ａの前面に配置された発光レンズ４ａ′と受光
素子４ｂの前面に配置された受光レンズ４ｂ′とが同軸
上に配置されたフォトインタラプタが用いられる。他の
信号検出手段５，６，７も、これと同様に構成される。As shown in FIG. 3, the signal detecting means 4, 5, 6, 7 includes a light emitting element 4a as a signal detecting element and a light receiving element 4b opposed to each other at a predetermined interval. A photo-interrupter is used in which a light-emitting lens 4a 'arranged on the front surface of the light-receiving element 4b and a light-receiving lens 4b' arranged on the front surface of the light-receiving element 4b are arranged coaxially. The other signal detecting means 5, 6, 7 are similarly configured.
【００４２】図５に示すように、信号検出手段４は、イ
ンクリメンタル信号検出トラック１１のトラック中心Ａ
−Ａよりもコード板３の内周側にオフセットし、かつ、
垂線Ｙ−Ｙを基準にして図面上右方向にオフセットして
ある。さらに、スリット２１の信号検出エッジ２１ａが
垂線Ｙ−Ｙと平行になるときに、対向する信号検出エッ
ジ２１ａ間の中心と、信号検出素子の中心、すなわち発
光レンズ部４ａ′および受光レンズ部４ｂ′の光軸と
が、合致するように設定してある。As shown in FIG. 5, the signal detecting means 4 detects the track center A of the incremental signal detecting track 11.
Offset from the inner peripheral side of the code plate 3 with respect to −A, and
It is offset rightward on the drawing with respect to the vertical line Y-Y. Further, when the signal detection edge 21a of the slit 21 is parallel to the perpendicular YY, the center between the opposing signal detection edges 21a and the center of the signal detection element, that is, the light emitting lens portion 4a 'and the light receiving lens portion 4b' Are set so as to coincide with the optical axis.
【００４３】信号検出手段５は、インクリメンタル信号
検出トラック１１のトラック中心Ａ−Ａよりもコード板
３の外周側にオフセットし、かつ、垂線Ｙ−Ｙを基準に
して図面上左方向にオフセットしてある。さらに、スリ
ット２１の対向する信号検出エッジ２１ａ間の中心と信
号検出手段４の光軸とが合致するときに、別のスリット
２１の垂線Ｙ−Ｙ側の信号検出エッジ２１ｂと、発光レ
ンズ４ａ′および受光レンズ４ｂ′の光軸とが、合致す
るように設定してある。The signal detection means 5 is offset from the track center AA of the incremental signal detection track 11 to the outer peripheral side of the code plate 3 and offset leftward on the drawing with respect to the perpendicular YY. is there. Further, when the center between the opposing signal detection edges 21a of the slit 21 and the optical axis of the signal detection means 4 match, the signal detection edge 21b on the perpendicular YY side of another slit 21 and the light emitting lens 4a ' And the optical axis of the light receiving lens 4b 'is set to coincide.
【００４４】すなわち、信号検出手段４の光軸が対向す
る信号検出エッジ２１ａ間の中心と合致するときと、信
号検出手段５の光軸が垂線Ｙ−Ｙ側の信号検出エッジ２
１ｂと合致するときとが、同時となるように設定してあ
る。この設定によって、信号検出手段４，５からは、位
相が（１／４）・α度ずれた２相のインクリメンタル信
号が検出される。That is, when the optical axis of the signal detecting means 4 coincides with the center between the opposing signal detecting edges 21a, when the optical axis of the signal detecting means 5 is on the perpendicular YY side,
1b is set so as to coincide with the time when it coincides with 1b. With this setting, the signal detecting means 4 and 5 detect two-phase incremental signals whose phases are shifted by (１ ／) · α degrees.
【００４５】一方、信号検出手段６は、インデックス信
号検出トラック１２のトラック中心Ｂ−Ｂよりもコード
板３の内周側にオフセットし、かつ、垂線Ｙ−Ｙを基準
にして図面上右方向にオフセットしてある。さらに、ス
リット２２の信号検出エッジ２２ａが垂線Ｙ−Ｙと平行
になるときに、対向する信号検出エッジ２２ａ間の中心
と、発光レンズ部４ａ′および受光レンズ部４ｂ′の光
軸とが、合致するように設定してある。On the other hand, the signal detecting means 6 is offset to the inner peripheral side of the code plate 3 from the track center BB of the index signal detecting track 12 and to the right in the drawing with respect to the perpendicular YY. Offset. Further, when the signal detection edge 22a of the slit 22 is parallel to the perpendicular line YY, the center between the opposing signal detection edges 22a and the optical axes of the light emitting lens portion 4a 'and the light receiving lens portion 4b' coincide. It is set to do.
【００４６】信号検出手段７は、インデックス信号検出
トラック１２のトラック中心Ｂ−Ｂよりもコード板３の
外周側にオフセットし、かつ、垂線Ｙ−Ｙを基準にして
図面上左方向にオフセットしてある。さらに、スリット
２２の対向する信号検出エッジ２２ａ間の中心と信号検
出手段６の光軸とが合致するときに、別のスリット２２
の垂線Ｙ−Ｙ側の信号検出エッジ２２ｂと、発光レンズ
部４ａ′および受光レンズ部４ｂ′の光軸とが、合致す
るように設定してある。The signal detecting means 7 is offset from the track center BB of the index signal detecting track 12 to the outer peripheral side of the code plate 3 and is offset leftward on the drawing with respect to the perpendicular YY. is there. Further, when the center between the opposing signal detection edges 22a of the slit 22 and the optical axis of the signal detection means 6 match, another slit 22
Is set so that the signal detection edge 22b on the side of the perpendicular YY coincides with the optical axes of the light emitting lens portion 4a 'and the light receiving lens portion 4b'.
【００４７】なお、信号検出手段６は、信号検出トラッ
ク１１のスリット１３のエッジ１３ａが信号検出手段４
の中心を横切るときに“Ｈｉｇｈ”の信号出力するよう
に設定されている。また、信号検出手段７は、信号検出
トラック１２のスリット１４のエッジ１４ａが信号検出
手段５の中心を横切るときに“Ｌｏｗ”の信号を出力す
るように設定されている。The signal detecting means 6 is arranged such that the edge 13 a of the slit 13 of the signal detecting track 11 is
Is set to output a "High" signal when crossing the center of the. The signal detecting means 7 is set so as to output a “Low” signal when the edge 14 a of the slit 14 of the signal detecting track 12 crosses the center of the signal detecting means 5.
【００４８】これにより、第１実施形態では、信号検出
手段４，５によって検出される２相のインクリメンタル
信号（Ａ相信号，Ｂ相信号）からロータ２の回転速度お
よび回転方向を検出できる。また、インクリメンタル信
号のＨｉｇｈ／Ｌｏｗの切換タイミング毎に得られる２
相のインクリメンタル信号と、信号検出手段６，７によ
って検出される２相のインデックス信号（Ｉｘ相信号，
Ｉｙ相信号）との組み合わせを、ある規則に従って取り
込み、演算処理することによって、コード板３の絶対角
度を検出することができる。Thus, in the first embodiment, the rotation speed and the rotation direction of the rotor 2 can be detected from the two-phase incremental signals (A-phase signal and B-phase signal) detected by the signal detection means 4 and 5. In addition, 2 obtained at every switching timing of High / Low of the incremental signal.
Phase incremental signal and two-phase index signals (Ix phase signal,
The absolute angle of the code plate 3 can be detected by capturing a combination with the Iy phase signal) according to a certain rule and performing an arithmetic processing.
【００４９】さらに、第１実施形態では、図４に示すよ
うに、ステータ１に対するコード板３の偏心方向を規制
するために、ロータ２を予圧する予圧手段３０を設けあ
る。Further, in the first embodiment, as shown in FIG. 4, in order to regulate the eccentric direction of the code plate 3 with respect to the stator 1, a preload means 30 for preloading the rotor 2 is provided.
【００５０】この予圧手段３０は、弾性体をもって形成
され、ステータ１に固定され、一部をロータ２に弾接さ
せて、ロータ２に所定の予圧を付与している。これによ
り、ロータ２は、ステータ１に対して常時垂線Ｙ−Ｙの
方向に付勢されている。The preload means 30 is formed of an elastic body, is fixed to the stator 1, and partially presses the rotor 2 to apply a predetermined preload to the rotor 2. As a result, the rotor 2 is constantly urged in the direction of the perpendicular YY with respect to the stator 1.
【００５１】なお、上述した第１実施形態を、例えば自
動車におけるステアリングホイールの操舵角度検出装置
として利用する場合には、ステータ１をステアリングシ
ャフト回りの固定部に固定するとともに、ロータ２にス
テアリングシャフトを貫通させて、これらロータ２とス
テアリングシャフトとを固定する。When the above-described first embodiment is used as a steering angle detecting device for a steering wheel in an automobile, for example, the stator 1 is fixed to a fixed portion around the steering shaft, and the steering shaft is attached to the rotor 2. The rotor 2 and the steering shaft are fixed by being penetrated.
【００５２】このように第１実施形態では、ステータ１
に予圧手段３０を設けてロータ２を垂線Ｙ−Ｙの方向に
付勢するとともに、信号検出エッジ２１ａ，２１ｂ，２
２ａ，２２ｂが垂線Ｙ−Ｙと平行になる各スリット２
１，２２を設けて、これらスリット２１，２２に対して
各信号検出手段４，５，６，７の位置を設定した。As described above, in the first embodiment, the stator 1
, The rotor 2 is urged in the direction of the perpendicular Y-Y, and the signal detection edges 21a, 21b, 2
Each slit 2 whose 2a and 22b are parallel to the perpendicular YY
The positions of the signal detecting means 4, 5, 6, and 7 were set with respect to these slits 21 and 22.
【００５３】これにより、図５に示すように、ステータ
１に対するロータ２の偏心量ｓに拘わらず、スリット２
１，２２の信号検出エッジ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２
２ｂの位置と信号検出手段４，５，６，７の位置とに垂
線Ｙ−Ｙ方向のずれが生じても、信号検出エッジ２１
ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの位置に対する信号検出手
段４，５，６，７の光軸の位置は、信号検出エッジ２１
ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂによって形成される領域内
で垂線Ｙ−Ｙ方向、すなわち信号検出エッジ２１ａ，２
１ｂ，２２ａ，２２ｂと平行な方向に移動するだけあ
る。Thus, as shown in FIG. 5, regardless of the amount of eccentricity s of the rotor 2 with respect to the stator 1, the slit 2
1, 22 signal detection edges 21a, 21b, 22a, 2
2b and the positions of the signal detection means 4, 5, 6, and 7 are displaced in the perpendicular YY direction.
The positions of the optical axes of the signal detection means 4, 5, 6, and 7 with respect to the positions of the signal detection edges 21a, 21b, 22a, and 22b
a, 21b, 22a, 22b in the direction of the perpendicular YY, that is, the signal detection edges 21a, 2b.
It only moves in a direction parallel to 1b, 22a, 22b.
【００５４】したがって、常時所定のタイミングでイン
クリメンタル信号（Ａ相信号，Ｂ相信号）とインデック
ス信号（Ｉｘ相信号，Ｉｙ相信号）とを検出することが
できる。これにより、コード板３の絶対角度を検出可能
な回転角検出装置の小型化と高精度化とを図ることがで
きる。Therefore, an incremental signal (A-phase signal, B-phase signal) and an index signal (Ix-phase signal, Iy-phase signal) can be always detected at a predetermined timing. Thus, the rotation angle detecting device capable of detecting the absolute angle of the code plate 3 can be reduced in size and higher in accuracy.
【００５５】なお、第１実施形態では、スリット２１が
６度ピッチでコード板３の内周領域に形成され、スリッ
ト２２が３度ピッチでコード板３の外周領域に形成され
ているが、本発明はこれに限るものではなく、スリット
２１，２２の配列は、必要に応じて任意の配列としても
よい。In the first embodiment, the slits 21 are formed in the inner peripheral region of the code plate 3 at a pitch of 6 degrees, and the slits 22 are formed in the outer peripheral region of the code plate 3 at a pitch of 3 degrees. The invention is not limited to this, and the arrangement of the slits 21 and 22 may be any arrangement as needed.
【００５６】また、第１実施形態では、図１に示すよう
に、信号検出手段４，５の設定間隔を信号検出手段６，
７の設定間隔よりも大きくしたが、本発明はこれに限る
ものではなく、信号検出手段４，５，６，７は、必要に
応じて任意の配列としてもよい。Further, in the first embodiment, as shown in FIG.
Although the interval is larger than the set interval of 7, the present invention is not limited to this, and the signal detectors 4, 5, 6, and 7 may have an arbitrary arrangement as needed.
【００５７】また、第１実施形態では、ステータ１とロ
ータ２との間に予圧手段３０を設けてステータ１に対す
るロータ２の偏心方向を規制したが、本発明はこれに限
るものではない。すなわち、予圧手段３０を省略し、回
転角検出装置の組立時にステータ１とロータとの間に生
じている偏心の方向を測定し、当該偏心の方向に合わせ
て信号検出手段４，５，６，７の取付位置を調整しても
よい。In the first embodiment, the preload means 30 is provided between the stator 1 and the rotor 2 to restrict the eccentric direction of the rotor 2 with respect to the stator 1, but the present invention is not limited to this. That is, the preload means 30 is omitted, the direction of eccentricity generated between the stator 1 and the rotor at the time of assembling the rotation angle detecting device is measured, and the signal detecting means 4, 5, 6, and 6 are adjusted in accordance with the eccentric direction. The mounting position of 7 may be adjusted.
【００５８】次に、第２実施形態について説明する。Next, a second embodiment will be described.
【００５９】図６は、第２実施形態の内部構成図、図７
は、図６に示す第２実施形態に備えられる予圧手段を示
す説明図、図８は、図７に示す予圧手段とは異なる予圧
手段を示す説明図である。FIG. 6 is a diagram showing the internal structure of the second embodiment, and FIG.
FIG. 8 is an explanatory view showing a preload means provided in the second embodiment shown in FIG. 6, and FIG. 8 is an explanatory view showing a preload means different from the preload means shown in FIG.
【００６０】第２実施形態は、全体的な構成に関しては
前述の従来技術と同様であり、図６に示すように、ステ
ータ１と、ステータ１に回転自在に保持されたロータ２
と、ロータ２に固着されたコード板３と、コード板３の
一部と対向に配置され、以下に説明する信号検出トラッ
ク１１，１２からコード板３の回転に伴う信号を検出し
て出力する信号検出手段４，５，６，７と、信号検出手
段４，５，６，７を一体に保持する信号検出ユニット８
とから構成されている。The second embodiment has the same overall structure as the above-described prior art, and as shown in FIG. 6, a stator 1 and a rotor 2 rotatably held by the stator 1.
And a code plate 3 fixed to the rotor 2 and a part of the code plate 3 are disposed so as to be opposed to each other, and a signal accompanying rotation of the code plate 3 is detected and output from signal detection tracks 11 and 12 described below. Signal detecting means 4,5,6,7 and a signal detecting unit 8 for integrally holding the signal detecting means 4,5,6,7
It is composed of
【００６１】また、コード板３には、従来技術と同様
に、コード板３の中心点Ｏを中心とする同心円状に２列
の信号検出トラック１１，１２を設けてある。また、各
信号検出トラック１１，１２は、同一形状の信号検出パ
タン、例えばスリット１３，１４を等角度ピッチや不等
角度ピッチ（図は便宜上、等角度ピッチで表示してあ
る。）で配列することにより構成してあり、各スリット
１３，１４の信号検出エッジ１３ａ，１４ａは、コード
板３の中心点Ｏに関して放射状に設定されている。The code plate 3 is provided with two rows of signal detection tracks 11 and 12 concentrically around the center point O of the code plate 3 as in the prior art. In addition, the signal detection tracks 11 and 12 have signal detection patterns of the same shape, for example, slits 13 and 14 arranged at an equal angular pitch or an unequal angular pitch (for convenience, the figures are shown at an equal angular pitch). The signal detection edges 13a and 14a of the slits 13 and 14 are set radially with respect to the center point O of the code plate 3.
【００６２】信号検出トラック１１，１２は、従来技術
と同様に、前述の図１０に示すように、コード板３の信
号検出トラック１１のスリット１３は等角度ピッチαで
配列してある。信号検出トラック１２のスリット１４は
角度ピッチ（１／２）・α・ｍ（ｍ＝１，２，３，４・
・・）で配列してある。また、信号検出トラック１１に
含まれるスリット１３のうちの該当するもののエッジ１
３ａと、信号ト検出ラック１２に含まれるスリット１４
のうちの該当するもののエッジ１４ａとは、（１／８）
・αの相対角をもつように設定してある（図では便宜
上、信号検出トラック１２を等角度ピッチ（１／２）・
αで示しているが、実際は、角度ピッチ（１／２）・α
・ｍの不等角度ピッチとなっている。）。In the signal detection tracks 11 and 12, the slits 13 of the signal detection tracks 11 of the code plate 3 are arranged at an equal angular pitch α as shown in FIG. The slit 14 of the signal detection track 12 has an angular pitch (１ ／) · α · m (m = 1, 2, 3, 4 ·
・ ・) In addition, the edge 1 of a corresponding one of the slits 13 included in the signal detection track 11 is
3a, a slit 14 included in the signal detection rack 12
The edge 14a of the corresponding one of (1/8)
It is set so as to have a relative angle of α (for the sake of convenience, the signal detection track 12 is equiangular pitch (（) in the figure)
Although it is indicated by α, it is actually angular pitch (（) · α
-An unequal angular pitch of m. ).
【００６３】信号検出手段４，５は、インクリメンタル
信号検出トラック１１のトラック中心Ａ−Ａ上に配置し
てある。そして、信号検出手段４は、コード板３の中心
点Ｏから信号検出ユニット８の基板面Ｃ−Ｃに垂直にお
ろされた垂線Ｙ−Ｙを基準にして図面上右方向にオフセ
ットしてあり、スリット１３の中心と合致する位置に設
定してある。信号検出手段５は、垂線Ｙ−Ｙを基準にし
て図面上左方向にオフセットさしてあり、信号検出手段
４とあるスリット１３の中心とが合致したときに、別の
スリット１３の信号検出エッジ１３ａと合致する位置に
設定してある。したがって、信号検出手段４，５から
は、位相が（１／４）・α度ずれた２相のインクリメン
タル信号が検出される。The signal detection means 4 and 5 are arranged on the track center AA of the incremental signal detection track 11. The signal detecting means 4 is offset rightward in the drawing from a center point O of the code plate 3 with reference to a perpendicular line Y-Y perpendicular to the substrate surface CC of the signal detecting unit 8. It is set at a position that matches the center of the slit 13. The signal detecting means 5 is offset leftward on the drawing with respect to the perpendicular Y-Y, and when the signal detecting means 4 and the center of a certain slit 13 match, the signal detecting edge 13a of another slit 13 is It is set to a position that matches. Therefore, the signal detecting means 4 and 5 detect two-phase incremental signals whose phases are shifted by (１ ／) · α degrees.
【００６４】信号検出手段６，７は、インデックス信号
検出トラック１２のトラック中心Ｂ−Ｂ上に配置してあ
る。信号検出手段６は、信号検出トラック１１のスリッ
ト１３のエッジ１３ａが信号検出手段４の中心を横切る
ときに“Ｈｉｇｈ”の信号出力するように設定してあ
る。また、信号検出手段７は、信号検出トラック１２の
スリット１４のエッジ１４ａが信号検出手段５の中心を
横切るときに“Ｌｏｗ”の信号を出力するように設定し
てある。The signal detection means 6, 7 are arranged on the track center BB of the index signal detection track 12. The signal detecting means 6 is set so as to output a "High" signal when the edge 13a of the slit 13 of the signal detecting track 11 crosses the center of the signal detecting means 4. The signal detecting means 7 is set so as to output a signal of "Low" when the edge 14a of the slit 14 of the signal detecting track 12 crosses the center of the signal detecting means 5.
【００６５】したがって、第２実施形態でも、従来技術
と同様に、信号検出手段４，５によって検出される２相
（Ａ相信号，Ｂ相信号）のインクリメンタル信号からロ
ータ２の回転速度および回転方向を検出できる。また、
インクリメンタル信号のＨｉｇｈ／Ｌｏｗの切換タイミ
ング毎に得られる２相のインクリメンタル信号と信号検
出手段６，７によって検出される２相（Ｉｘ相信号，Ｉ
ｙ相信号）のインデックス信号との組み合わせをある規
則によって取り込み、演算処理することによって、コー
ド板３の回転内における絶対角度を検出することができ
る。Therefore, also in the second embodiment, the rotation speed and the rotation direction of the rotor 2 are determined from the two-phase (A-phase signal, B-phase signal) incremental signals detected by the signal detecting means 4 and 5 as in the prior art. Can be detected. Also,
Two-phase incremental signals obtained at each High / Low switching timing of the incremental signals and two phases (Ix-phase signals, I-phase signals) detected by the signal detection means 6 and 7
The absolute angle in the rotation of the code plate 3 can be detected by taking a combination of the index signal of the y-phase signal) and the index signal according to a certain rule and performing an arithmetic processing.
【００６６】特に第２実施形態では、上述の第１実施形
態に備えられる予圧手段３０と同様の機能を有する予圧
手段として図６，７に示すものを備えている。In particular, in the second embodiment, the preload means shown in FIGS. 6 and 7 has the same function as the preload means 30 provided in the first embodiment.
【００６７】すなわち、図６，７に示すように、柱状の
弾性体から成り、ロータ１の周側面に摺接してロータ２
に予圧を付与する弾性部材３１と、ステータ１に固定さ
れ、弾性部材３１の両端が固定されて、ロータ２の回転
をガイドするガイド部３２とを備えている。That is, as shown in FIGS. 6 and 7, the rotor 2 is made of a columnar elastic body,
And a guide portion 32 fixed to the stator 1 and fixed to both ends of the elastic member 31 to guide the rotation of the rotor 2.
【００６８】このように構成した第２実施形態では、検
出タイミングに大きく影響するＹ−Ｙ方向にロータ２を
予圧し、ロータ２がステータ１の内壁面１ａに押付けら
れるようにしてあるので、ロータ２のＹ−Ｙ方向の偏心
量を少なく抑えることができ、したがって、回転角検出
精度を向上させることができ、小型化と高精度化とを図
ることができる。In the second embodiment configured as described above, the rotor 2 is pre-pressed in the YY direction which greatly affects the detection timing, and the rotor 2 is pressed against the inner wall surface 1a of the stator 1. 2, the amount of eccentricity in the YY direction can be suppressed to a small value, and therefore, the rotation angle detection accuracy can be improved, and miniaturization and high accuracy can be achieved.
【００６９】なお、第２実施形態では、弾性部材３１、
ガイド部３２を備える予圧手段３０を例に挙げたが、本
発明はこれに限るものではなない。例えば、図８に示す
ように、リング状の弾性体から成り、ロータ１に摺接し
てロータ２に予圧を付与するＯリング３３と、このＯリ
ング３３に内接し、Ｏリング３３の一部がロータ１に対
する摺接を阻止する係止部３４とを備える予圧手段でも
よい。In the second embodiment, the elastic members 31,
Although the preload means 30 including the guide portion 32 has been described as an example, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 8, an O-ring 33 which is made of a ring-shaped elastic body and slidably contacts the rotor 1 to apply a preload to the rotor 2, and is inscribed in the O-ring 33 and a part of the O-ring 33 is formed. Preload means may be provided with a locking portion 34 for preventing sliding contact with the rotor 1.
【００７０】なお、第１，第２実施形態では、光透過型
の光学式回転角検出装置を例にとって説明したが、本発
明はこれに限るものではなく、光反射型の光学式回転角
検出装置、磁気式の回転角検出装置、並びに接触（摺
動）式の回転角検出装置に応用してもよい。In the first and second embodiments, the light transmission type optical rotation angle detection device has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the light reflection type optical rotation angle detection device is used. The present invention may be applied to a device, a magnetic rotation angle detection device, and a contact (sliding) rotation angle detection device.
【００７１】[0071]
【発明の効果】以上説明したように、第１の発明では、
コード板が偏心すると、第１信号検出手段は、内周側に
配置された信号検出エッジと平行な方向にずれ、また、
第２信号検出手段は、外周側に配置された信号検出エッ
ジと平行な方向にずれる。これにより、信号検出パタン
の位置と第１，第２信号検出手段のそれぞれの位置とに
周方向に関するずれが発生せず、常時所定のタイミング
で信号検出トラックから信号を検出することができるの
で、コード板の偏心に起因する回転角検出精度の劣化を
防止することができ、回転角検出装置の小型化と高精度
化とを図ることができる。As described above, in the first invention,
When the code plate is eccentric, the first signal detection means shifts in a direction parallel to the signal detection edge arranged on the inner peripheral side, and
The second signal detection means is shifted in a direction parallel to a signal detection edge arranged on the outer peripheral side. As a result, there is no deviation in the circumferential direction between the position of the signal detection pattern and the position of each of the first and second signal detection means, and the signal can always be detected from the signal detection track at a predetermined timing. It is possible to prevent the rotation angle detection accuracy from deteriorating due to the eccentricity of the code plate, and it is possible to reduce the size and increase the accuracy of the rotation angle detection device.
【００７２】また、第２の発明では、予圧手段によって
ロータが予圧されると、ロータの偏心量が少なく抑えら
れるので、ロータの偏心に起因するコード板の偏心量を
少なく抑えることができ、小型化と高精度化とを図るこ
とができる。According to the second aspect of the present invention, when the rotor is preloaded by the preload means, the amount of eccentricity of the rotor can be reduced, so that the amount of eccentricity of the code plate caused by the eccentricity of the rotor can be reduced. And high precision can be achieved.
【図１】本発明の回転角検出装置の第１実施形態の内部
構造図である。FIG. 1 is an internal structural diagram of a first embodiment of a rotation angle detecting device of the present invention.
【図２】図１に示す第１実施形態に備えられるコード板
の一部拡大正面図である。FIG. 2 is a partially enlarged front view of a code plate provided in the first embodiment shown in FIG.
【図３】図１に示す第１実施形態に備えられるコード板
に対する光学素子ユニットの配置を示す要部断面図であ
る。FIG. 3 is a sectional view of a main part showing an arrangement of an optical element unit with respect to a code plate provided in the first embodiment shown in FIG. 1;
【図４】図１に示す第１実施形態に備えられる予圧手段
の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a preload means provided in the first embodiment shown in FIG. 1;
【図５】図１に示す第１実施形態の効果を模式的に示す
説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing an effect of the first embodiment shown in FIG. 1;
【図６】第２実施形態の内部構成図である。FIG. 6 is an internal configuration diagram of a second embodiment.
【図７】図６に示す第２実施形態の予圧手段を示す説明
図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断
面図である。FIGS. 7A and 7B are explanatory views showing the preload means of the second embodiment shown in FIG. 6, wherein FIG. 7A is a front view and FIG. 7B is a sectional view taken along line AA of FIG.
【図８】図７に示す予圧手段とは異なる予圧手段を示す
説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図
である。8A and 8B are explanatory views showing a preload means different from the preload means shown in FIG. 7, in which FIG. 8A is a front view and FIG. 8B is a sectional view taken along line BB.
【図９】従来の回転角検出装置の内部構造図である。FIG. 9 is an internal structural diagram of a conventional rotation angle detection device.
【図１０】従来の回転角検出装置のコード板の一部拡大
正面図である。FIG. 10 is a partially enlarged front view of a code plate of a conventional rotation angle detecting device.
【図１１】従来の回転角検出装置の不備を模式的に示す
説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram schematically showing a defect of a conventional rotation angle detection device.
【図１２】従来の回転角検出装置の不備を模式的に示す
波形図である。FIG. 12 is a waveform diagram schematically showing defects in a conventional rotation angle detection device.
１ ステータ ２ ロータ ３ コード板 ４ 信号検出手段（第１信号検出手段） ５ 信号検出手段（第２信号検出手段） ６ 信号検出手段（第１信号検出手段） ７ 信号検出手段（第２信号検出手段） ８ 信号検出ユニット １１，１２ 信号検出トラック ２１，２２ スリット（信号検出パタン） ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ 信号検出エッジ ３０ 予圧手段 REFERENCE SIGNS LIST 1 stator 2 rotor 3 code plate 4 signal detecting means (first signal detecting means) 5 signal detecting means (second signal detecting means) 6 signal detecting means (first signal detecting means) 7 signal detecting means (second signal detecting means) 8) signal detection unit 11, 12 signal detection track 21, 22 slit (signal detection pattern) 21a, 21b, 22a, 22b signal detection edge 30 preload means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA39 BB16 CC11 FF02 FF17 GG13 HH15 JJ01 JJ05 JJ07 JJ15 PP13 QQ04 2F069 AA86 BB40 GG01 GG04 GG06 GG07 HH13 HH15 2F103 BA05 CA02 DA11 EA03 EA12 EB08 EB16 EB28 EB33 EC01 FA06 GA04 GA15 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F065 AA39 BB16 CC11 FF02 FF17 GG13 HH15 JJ01 JJ05 JJ07 JJ15 PP13 QQ04 2F069 AA86 BB40 GG01 GG04 GG06 GG07 HH13 HH15 2F103 BA05 CA02 DA11 EA03 EA12 EA03 EB03
Claims (5)
されたロータと、ロータに固着されたコード板と、コー
ド板の中心点を中心とする円周上に形成された信号検出
パタンの配列からなる信号検出トラックと、この信号検
出トラック上に配置され、前記コード板の回転に伴う信
号を検出して出力する信号検出手段とを備え、 前記信号検出トラックは、同一形状の信号検出パタンを
所定の角度ピッチで配列してなり、 前記信号検出パタンに含まれる信号検出エッジを、互い
に所要の角度で交叉する２本の直線上に形成し、 前記２本の直線のうちの一方の直線上に形成された信号
検出エッジを、前記信号検出トラックのトラック中心を
基準にして前記コード板の内周側に配置し、他方の直線
上に形成された信号検出エッジを、前記信号検出トラッ
クのトラック中心を基準にして前記コード板の外周側に
配置し、 前記一方の直線上に形成された信号検出エッジ、および
前記他方の直線上に形成された信号検出エッジの少なく
とも一方のエッジを、前記コード板の半径方向に対して
傾斜させるとともに、 前記トラック中心を基準にして前記内周側にオフセット
された第１信号検出手段を横切るときの、前記内周側に
配置された信号検出エッジと、前記トラック中心を基準
にして前記外周側にオフセットされた第２信号検出手段
を横切るときの、前記外周側に配置された信号検出エッ
ジとが、平行になるように設定し、 前記信号検出トラックから２相の信号が検出されるよう
に、前記第１信号検出手段および第２信号検出手段を配
置したことを特徴とする回転角検出装置。An arrangement of a stator, a rotor rotatably held by the stator, a code plate fixed to the rotor, and a signal detection pattern formed on a circumference centered on a center point of the code plate. A signal detection track, and signal detection means disposed on the signal detection track for detecting and outputting a signal accompanying the rotation of the code plate, wherein the signal detection track has a predetermined signal detection pattern of the same shape. The signal detection edges included in the signal detection pattern are formed on two straight lines that cross each other at a required angle, and on one of the two straight lines, The formed signal detection edge is arranged on the inner peripheral side of the code plate with reference to the track center of the signal detection track, and the signal detection edge formed on the other straight line is referred to as the signal detection track. A signal detection edge formed on the one straight line, and at least one edge of a signal detection edge formed on the other straight line with respect to the track center of the disc. Is tilted with respect to the radial direction of the code plate, and a signal detected on the inner peripheral side when crossing the first signal detecting means offset to the inner peripheral side with respect to the track center. Setting an edge and a signal detection edge disposed on the outer peripheral side when traversing the second signal detecting means offset to the outer peripheral side with respect to the track center as parallel, A rotation angle detecting device, wherein the first signal detecting means and the second signal detecting means are arranged such that two-phase signals are detected from a detection track.
号検出トラックから２相の信号が検出されるように、前
記各信号検出トラックについて前記第１信号検出手段お
よび前記第２信号検出手段を配置したことを特徴とする
請求項１記載の回転角検出装置。2. A plurality of signal detection tracks are provided, and the first signal detection means and the second signal detection means are arranged for each of the signal detection tracks so that two-phase signals are detected from each of the signal detection tracks. The rotation angle detecting device according to claim 1, wherein
心方向を規制するために、前記ロータを予圧する予圧手
段を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に
記載の回転角検出装置。3. The rotation angle detecting device according to claim 1, wherein a preload means for preloading the rotor is provided to regulate an eccentric direction of the code plate with respect to the stator.
されたロータと、ロータに固着されたコード板と、コー
ド板の中心点を中心とする円周上に形成された信号検出
パタンの配列からなる信号検出トラックと、信号検出ト
ラック上に配置され、前記コード板の回転に伴う信号を
検出して出力する信号検出手段とを備え、 前記ステータに対する前記コード板の偏心方向を規制す
るために、前記ロータを予圧する予圧手段を設けたこと
を特徴とする回転角検出装置。4. An arrangement of a stator, a rotor rotatably held by the stator, a code plate fixed to the rotor, and a signal detection pattern formed on a circumference centered on the center point of the code plate. Signal detection track, comprising a signal detection means disposed on the signal detection track, for detecting and outputting a signal accompanying the rotation of the code plate, in order to regulate the eccentric direction of the code plate with respect to the stator, A rotation angle detecting device comprising a preload means for preloading the rotor.
から前記信号検出手段におろされた垂線方向の予圧を、
前記ロータに付与するように設定したことを特徴とする
請求項５記載の回転角検出装置。5. The preloading device according to claim 1, wherein a preload in a perpendicular direction from the rotation center of the rotor to the signal detection device is provided.
The rotation angle detection device according to claim 5, wherein the rotation angle is set so as to be applied to the rotor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001386418A JP2002250640A (en) | 2000-12-22 | 2001-12-19 | Rotation angle detection device |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000391256 | 2000-12-22 | ||
| JP2000-391256 | 2000-12-22 | ||
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- 2001-12-19 JP JP2001386418A patent/JP2002250640A/en not_active Withdrawn
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