JP2011141240A - 回転軸用物理量測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エンコーダ4aの被検出面に、(A)に示す様に、それぞれが傾斜方向が異なる1対ずつの凹溝18a、18bから成る複数の被検出用特性変化組み合わせ部17、17を、周方向に関して等間隔に形成する。前記被検出面に対向するセンサの出力信号は、(B)(C)に示す様に変化する。演算器は、この出力信号が1回変化する周期と2回変化する周期との比であるタイミング比に基づいて前記主軸等に関する物理量を求める。前記エンコーダ4aの変位に拘らず、このタイミング比の大小が、隣り合うタイミング比同士の間で常に逆転する様に、各部の寸法を規制する。
【選択図】図6
Description
(1) 前記タイミング比としては、前述した様に、A/LとB/Lとの2通りのものがある。例えば前記主軸11に加わるアキシアル荷重を求める場合には、これら2通りのタイミング比のうちの何れかを採用し、演算器は、採用したタイミング比(A/LとB/Lとのうちの何れか一方のみ)に基づいて、前記アキシアル荷重を算出する。この場合に、前記演算器に取り入れたタイミング比が、この演算器が採用しているタイミング比である事が必要である。過って、採用していないタイミング比に基づいて前記アキシアル荷重を算出すると、算出結果に大きな誤差を生じる。
(2) 外乱ノイズ等、何らかの原因で、前記センサ6cの出力信号に異常パルスが混入した場合に、この出力信号が異常である事を検知する為の手段を設ける必要がある。前述の図10〜12に示した様な、1対のセンサ6a、6bを使用する従来構造の場合には、これら両センサ6a、6bの出力信号を相互監視して、これら両センサの出力信号中に異常パルスが混入しているか否かを判定できる。これに対して、前記先発明構造の場合には、単一のセンサ6cしか使用しない為、相互監視に基づいては、異常パルスの有無を判定する事ができない。
このうちのハウジングは、回転しない。
又、前記回転軸は、それぞれが予圧を付与された複数の転がり軸受により、このハウジングの内側に回転自在に支持されている。
又、前記エンコーダは、前記回転軸と同心の被検出面を有し、この回転軸の一部に支持固定されている。
又、前記センサは、検出部をこの被検出面に対向させた状態で前記ハウジングに、(直接又は他の部材を介して)支持されている。
更に、前記演算器は、前記センサの出力信号を処理するもので、この出力信号の位相に関する情報に基づいて、前記回転軸に関する物理量を求める機能を有する。
又、前記センサは、前記各被検出用特性変化組み合わせ部を構成する前記各特性変化部が前記検出部が対向する部分を通過する瞬間に出力信号を変化させるものである。
そして、前記演算器は、この出力信号が1回変化する周期と2回変化する周期との比であるタイミング比に基づいて、前記物理量を求めるものである。
具体的には、請求項2に記載した発明の様に、前記エンコーダの周方向に関して、前記各被検出用特性変化組み合わせ部を構成する1対の特性変化部が最も遠くなった部分のピッチを、隣り合う被検出用特性変化組み合わせ部が最も近付いた部分のピッチよりも小さくする。
上述の様な本発明を実施する場合に好ましくは、請求項3に記載した発明の様に、タイミング比に関して、閾値を設定する。又、前記エンコーダの回転に伴って順次取得するタイミング比をこの閾値と比較する比較器及びこの比較器の判定結果に基づいて異常の有無を判定する判定器を備える。そして、この判定器は、前記タイミング比が2回以上連続して前記閾値未満の場合、及び、2回以上連続して閾値以上の場合に、異常ありと判定する。
或は、請求項4に記載した発明の様に、前記出力信号が2回変化する周期が変化する割合に関して第二の閾値を設定する。又、この周期が変化する割合を求めてその求めた結果をこの第二の閾値と比較する比較器及び判定器を備える。そして、この判定器は、前記周期が変化する割合が前記第二の閾値を超えて大きい場合に異常ありと判定する。
この様な請求項3〜4に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項5に記載した発明の様に、前記判定器が異常ありと判定した場合に、前記演算器から物理量に関する信号の出力を停止する。
或は、請求項6に記載した発明の様に、前記判定器が異常ありと判定した場合に、前記演算器から物理量に関する信号の出力を継続しつつ、異常がある事を表す信号を出力する。
或は、請求項7に記載した発明の様に、判定器が異常ありと判定した場合に、前記演算器から物理量に関する信号の出力を停止すると共に、異常がある事を表す信号を出力する。
即ち、本発明の回転軸用物理量測定装置の場合には、エンコーダの回転に伴って順次発生する前記タイミング比の大小が、隣り合うタイミング比同士の間で常に逆転する。この為、出力信号が2回変化する周期(全周期)の間に長短2種類存在する、出力信号が1回変化する周期を分子とする、大小2種類のタイミング比のうちの、例えば常に小さい方のタイミング比を選択できる。即ち、常に、前述した第一部分周期Aを分子とするタイミング比A/Lを採用して、前記物理量を正しく求める事ができる。過って、前記第二部分周期Bを分子とするタイミング比B/Lを採用し、不正な物理量を求める事を防止できる{前述した(1) の問題を解決できる}。
或は、請求項4に記載した発明の様に、前記出力信号が2回変化する周期を第二の閾値と比較する事でも、単一のセンサしか使用しない構造で、異常パルスの有無を判定できる{前述した(2) の問題を解決できる}。
尚、採用した部分周期以外の部分周期で前記アキシアル荷重の算出を行わない様にする為に採用する前記閾値の値は、上述の様な0.5に限る必要はない。例えば、第一部分周期Aを分子とするタイミング比A/Lで前記アキシアル荷重を求める場合、前記閾値として、例えば0.4、0.3等、0.5よりも小さい値にする事もできる。又、第二部分周期Bを分子とするタイミング比B/Lで前記アキシアル荷重を求める場合には、前記閾値として、例えば0.6、0.7等、0.5よりも大きい値にする事もできる。この場合には、前記各被検出用特性変化組み合わせ部17、17を構成する1対の特性変化部18a、18bが最も遠くなった部分のピッチP18よりも、隣り合う被検出用特性変化組み合わせ部17、17が最も近付いた部分のピッチP17を、十分に大きく(P18≪P17)する。又、前記演算器の演算誤差等による誤判定を防止する為に、設定した閾値に不感帯を設ける事が望ましい。例えば、この閾値として0.5なる値を設定した場合に、0.45〜0.55を不感帯とし、上述した2種類のタイミング比A/L、B/Lのうちのタイミング比A/Lを0.45以下とし(このタイミング比A/Lの最大値を0.45とし)、タイミング比B/Lを0.55以上とする(このタイミング比B/Lの最小値を0.55とする)。
又、エンコーダの被検出面に設ける各被検出用特性変化組み合わせ部を構成する各特性変化部は、図示の例の様な凹溝に限らず、土手状(但しエッジ部分が尖った)の突条とする事もできる。
2 ハブ
3 転動体
4、4a エンコーダ
5 カバー
6a、6b、6c センサ
7 透孔
8 柱部
9 第一の特性変化部
10 第二の特性変化部
11 主軸
12 ハウジング
13 多列転がり軸受ユニット
14 電動モータ
15a〜15d 転がり軸受
16 センサユニット
17 被検出用特性変化組み合わせ部
18a、18b 凹溝
19 永久磁石
20 ホルダ
Claims (7)
- 回転しないハウジングと、それぞれが予圧を付与された複数の転がり軸受により、このハウジングの内側に回転自在に支持された回転軸と、この回転軸の一部に支持固定された、この回転軸と同心の被検出面を有するエンコーダと、検出部をこの被検出面に対向させた状態で前記ハウジングに支持された1個のセンサと、このセンサの出力信号を処理する演算器とを備え、この演算器は、この出力信号の位相に関する情報に基づいて、前記回転軸に関する物理量を求める機能を有するものであり、
前記エンコーダの被検出面は、複数の被検出用特性変化組み合わせ部を、周方向に関して等間隔に、それぞれ前記物理量の測定方向に一致する前記被検出面の幅方向に形成しており、前記各被検出用特性変化組み合わせ部は、この幅方向に対する傾斜方向が互いに異なる1対の特性変化部を、前記エンコーダの周方向に離隔した状態で設けたものであり、
前記センサは、前記各被検出用特性変化組み合わせ部を構成する前記各特性変化部が前記検出部が対向する部分を通過する瞬間に出力信号を変化させるものであり、
前記演算器は、この出力信号が1回変化する周期と2回変化する周期との比であるタイミング比に基づいて前記物理量を求めるものである回転軸用物理量測定装置に於いて、
前記被検出面の幅方向に関する、前記センサの検出部が前記各被検出用特性変化組み合わせ部に対向する位置に関係なく、前記エンコーダの回転に伴って順次発生する前記タイミング比の大小が、隣り合うタイミング比同士の間で常に逆転する様に、前記各被検出用特性変化組み合わせ部を構成する前記1対ずつの特性変化部の周方向に関するピッチと、周方向に隣り合うこれら各被検出用特性変化組み合わせ部同士のピッチとを規制した事を特徴とする回転軸用物理量測定装置。 - エンコーダの周方向に関して、各被検出用特性変化組み合わせ部を構成する1対の特性変化部が最も遠くなった部分のピッチが、隣り合う被検出用特性変化組み合わせ部が最も近付いた部分のピッチよりも小さい、請求項1に記載した回転軸用物理量測定装置。
- タイミング比に関して閾値を設定すると共に、エンコーダの回転に伴って順次取得するタイミング比をこの閾値と比較する比較器及びこの比較器の判定結果に基づいて異常の有無を判定する判定器を備え、この判定器は前記タイミング比が2回以上連続して前記閾値未満の場合、及び、2回以上連続して閾値以上の場合に異常ありと判定する、請求項1〜2のうちの何れか1項に記載した回転軸用物理量測定装置。
- 出力信号が2回変化する周期が変化する割合に関して閾値を設定すると共に、この周期が変化する割合を求めてその求めた結果をこの閾値と比較する比較器及び判定器を備え、この判定器はこの割合がこの閾値を超えて大きい場合に異常ありと判定する、請求項1〜3のうちの何れか1項に記載した回転軸用物理量測定装置。
- 判定器が異常ありと判定した場合に、演算器から物理量に関する信号の出力を停止する、請求項3〜4のうちの何れか1項に記載した回転軸用物理量測定装置。
- 判定器が異常ありと判定した場合に、演算器から物理量に関する信号の出力を継続しつつ、異常がある事を表す信号を出力する、請求項3〜4のうちの何れか1項に記載した回転軸用物理量測定装置。
- 判定器が異常ありと判定した場合に、演算器から物理量に関する信号の出力を停止すると共に、異常がある事を表す信号を出力する、請求項3〜4のうちの何れか1項に記載した回転軸用物理量測定装置。
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