JP4549548B2 - 回転位置検出装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転体の回転位置を検出する回転位置検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
種々の回転機器で使用される回転位置検出装置として、従来からよく知られたものに、エンコーダとレゾルバがある。
前者は、例えば、光学式の場合、ガラス板に多数のスリットを設け、これを挟んで発光部と受光部を設け、この受光の有無によりスリットの有無を検出する構成で、回転に伴って検出されるスリットの数をカウントすることで回転位置を検出するものである。
また、後者は、固定子側に設けられた巻線と回転子側の鉄心部分により磁気回路を構成し、これのインダクタンスが回転子位置により変化することを利用してこのインダクタンス値から回転位置を検出するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回転位置検出装置、例えば、上掲前者のエンコーダでは、ガラス板などでスリット板を構成するため機械強度に劣る他、デジタル値として出力されるため、絶対位置を検出するためには、複数のスリット列とそれに対応する複数のセンサ(発受光部)を設け、これらの組み合わせで位置検出する必要があり装置が複雑となるという問題がある。
また、上掲後者のレゾルバでは、その検出の巻線自体が大きく装置が大形化するという問題がある。
【0004】
この発明は以上のような問題点を解消するためになされたもので、機械的に丈夫で信頼性が高く、小形で絶対位置の検出が可能な回転位置検出装置を得ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項1に係る回転位置検出装置は、回転中、常に互いに向き合うように、回転部と固定部とのいずれか一方に被検体を他方にセンサを取り付け、上記センサの出力を上記回転部の回転位置に変換する変換部を備えた回転位置検出装置において、
上記被検体は、環状に形成された、上記センサとの対向面の面粗さが上記回転部の回転位置に応じて変化する外形を有し、
上記センサは、上記被検体の対向面の面粗さに基づき、上記被検体の対向面との距離を検出するものである。
【0006】
この発明の請求項2に係る回転位置検出装置は、上記被検体の上記センサとの対向面は、上記センサからの距離が上記回転部の回転位置に応じて変化する外形を有し、上記センサは、上記被検体の対向面との距離及び上記対向面の面粗さの双方に基づいて回転位置を検出するものである。
【0007】
また、請求項3に係る回転位置検出装置は、上記センサを複数設けるとともに、1つの被検体が有する複数の面を対向面として、上記複数の対向面にはそれぞれ、上記回転部の全稼動域において、上記センサのうち各々異なるものが対向しているものである。
【0008】
また、請求項4に係る回転位置検出装置は、上記複数の対向面は、2つないし3つの面からなり、そのうち1つの対向面は、回転部の回転軸と平行で、かつ、上記回転軸と鎖交するように配置され、他の対向面は、回転部の回転軸と直角で、かつ、上記回転軸と鎖交するように配置されているものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1における回転位置検出装置を装着したモータの断面図である。図において、1は回転軸2とこれに固着された回転コア3とからなる回転部としての回転子、4は固定子フレーム5とこれに固着された固定子コア6および固定子コイル7とからなる固定部としての固定子である。
8は回転軸2に取り付けられた被検体、9は被検体8と常に互いに向き合うように、固定子フレーム5に取り付けられたセンサで、この被検体8とセンサ9については更に後段で詳述する。10はセンサ9の近傍に取り付けられた温度センサ、11はセンサ9および温度センサ10からの信号を入力して回転位置信号に変換する信号変換部である。
【0010】
図2は被検体8の単体を示す斜視図である。中央の円筒状空洞部に回転軸2が貫通する。8Aは被検体8の外周に環状に形成された、センサ9との対向面である。
【0011】
図3は、この回転位置検出装置の動作を説明するため、被検体8とセンサ9とを回転軸2の方向から見た図である。ここで、被検体8は例えば鉄などの導電体で構成され、センサ9は高周波電源である高周波発振回路12と被検体8に高周波磁界を印加する高周波コイル13とからなる。そして、高周波コイル13から見たインピーダンスが被検体8との距離に応じて変化する現象を利用し、センサ9はこのインピーダンスの変化から被検体8までの距離を検出する。
一方、被検体8の対向面8Aは、ある基準角度位置Oからの機械角度θ(deg)に対して、半径(軸中心からの距離)R(θ)が(1)式となるよう加工されている。
R(θ)=R0−k・θ(m) ・・・(1)
【0012】
被検体8の回転中心位置からセンサ9までの距離をRs(m)とすると、回転子1が角度θだけ回転した位置における被検体8の対向面8Aとセンサ9との距離d(θ)(m)は下記(2)式で表される。
d(θ)=Rs−R(θ)
=(Rs−R0)+k・θ(m) ・・・(2)
【0013】
(2)式から回転位置θは下記(3)式で求まる。
θ=d(θ)/k−(Rs−R0)/k(deg) ・・・(3)
即ち、信号変換部11は、上記(3)式に基づき、センサ9からの出力信号d(θ)を回転位置信号θに変換して出力する。図4は両信号の関係を示す特性図である。なお、センサ9の出力には温度の影響が無視できない場合があるので、温度センサ10がその温度を検出して、信号変換部11においてセンサ9の出力の温度補正を行う。
【0014】
以上のように、この実施の形態1における回転位置検出装置では、被検体8は金属導電材で構成すれば足り、丈夫で耐環境性にも優れ非接触式であること等から信頼性が高い。また、高周波コイル13は従来のレゾルバ方式のものに比較して小型であり、装置全体として小型化が可能になるとともに安価で量産性に優れている。
【0015】
なお、以上では、距離dが回転角度θの一次の関数となる、換言すれば、上記(1)式におけるkを定数とした場合を示したが、回転角度θに対して距離dが一意に決定されるように構成すれば必ずしも一次の関数でなくてもよい。
【0016】
また、図1では、被検体8の対向面8Aが、回転子1の回転軸2と平行でかつ回転軸2と鎖交するように、被検体8を回転軸2に取り付け、センサ9は被検体8の対向面8Aと向き合って回転軸2の径方向における対向面8Aまでの距離を検出するよう固定子フレーム5に取り付けている。
しかし、被検体8およびセンサ9の位置関係は以上のものに限られるものではなく、被検体8を例えば図5に示す形状で製作し、これを図6に示すように、取り付ける構成としてもよい。即ち、被検体8の対向面8Aが回転軸2と直角でかつ回転軸2と鎖交するように、被検体8を回転子1の回転コア3に取り付け、センサ9は被検体8の対向面8Aと向き合って回転軸2の軸方向における対向面8Aまでの距離を検出するよう固定子フレーム5に取り付けている。
【0017】
更に、図示は省略するが、図6で被検体8とセンサ9との取付位置を入れ替えた構成としてもよい。即ち、図5で示す、被検体8の対向面8Aが回転軸2と直角でかつ回転軸2と鎖交するように、被検体8を固定子4の固定子フレーム5に取り付け、センサ9は被検体8の対向面8Aと向き合って回転軸2の軸方向における対向面8Aまでの距離を検出するよう回転子1の回転コア3に取り付ける。但し、このケースでは、センサ9の出力は、例えば、スリップリング等を介して固定側に導出する必要がある。また、高周波発信回路12の出力は一般に正弦波状のものが用いられるが、これを矩形波状としても同様に検出可能であることがわかった。すなわち、高周波発信回路12の出力は正弦波状のものに限るのではなく、矩形波状のものを使用してもよい。
【0018】
また、被検体8とセンサ9との設置位置は、上記各例で示した、モータの端部に限られるものではなく、例えばモータ中央部でもよいし、回転子1と連結された別体としてもよい。なお、実験の結果、過電流センサを用いた場合に、センサ対向面の面粗さが3μmRmax以下とすることで、安定したセンサ出力が得られることがわかった。また、高周波発振回路12の出力は一般に正弦波状のものが用いられるが、これを矩形波状としても同様に検出可能であることがわかった。すなわち、高周波発振回路12の出力は正弦波状のものに限るのではなく、矩形波状のものを使用してもよい。
【0019】
実施の形態2.
先の実施の形態1においては、被検体8とセンサ9との距離は、回転子1の絶対位置(機械角)と対応していた。言い換えれば、回転子1の機械的な1回転360(deg)に対して、距離が一意に決定されるような構成となっている。ところで、例えばモータにおいて、速度やトルクを制御したいが、位置決定制御を行う必要はない場合には、回転子1の絶対位置情報は必要でなく、電気角の情報のみがあればよい。即ち、電気角360(deg)に相当する1極対ごとに信号を出力できればよい。これによって、機械角から電気角への変換部を省略することができる。
【0020】
図7は、この実施の形態2における被検体8を回転軸2の軸方向から見た図で、同図(a)は4極(2極対)機の場合、同図(b)は8極(4極対)機の場合に使用するものである。例えば、同図(a)の2極対の場合は、回転軸2の1/2回転分である区分回転の範囲で、被検体8の対向面8Aからセンサ9までの距離が一意に決定されるよう形成されている。
【0021】
また、この区分回転の範囲での対向面8Aとセンサ9との距離を同一とすると、極対の増加とともにセンサ9の分解能が上昇する。即ち、モータの極対数をPとすると、同一のセンサ性能の条件下で電気角の角度分解能が実施の形態1の場合に比べてP倍になる。
図8は、8極(4極対)機の場合の回転角度に対するセンサ9の出力信号を示したものである。
【0022】
実施の形態3.
図9は、この発明の実施の形態3における回転位置検出装置を装着したモータの断面図である。ここでは、被検体とセンサとの組を2つ用いることにより、精度を向上しつつ絶対位置の検出を可能としている。即ち、一方の被検体81は図10(a)に示すように、電気角検出用に構成され、他方の被検体82は図10(b)に示すように、極対判別用に構成されている。この極対判別用のセンサ92の出力信号特性を図11に示す。
両センサ91、92は相互に干渉しないように取り付けられ、信号変換部11は両センサ91、92の信号を入力することにより、精度(分解能)が高く絶対位置の検出が可能な回転位置検出装置を得ることができる。
なお、被検体とセンサとの組数は2つに限定されるものではなく、この組数を増やすことにより分解能を更に向上させることができる。
【0023】
実施の形態4.
図12は、この発明の実施の形態4における回転位置検出装置で採用する被検体83を示す図である。
先の実施の形態1の図2(図3)で示す被検体8を使用した場合のセンサ9の出力信号特性は、図4に示すように、出力信号(センサと被検体との距離)が急変化する不連続点が存在し、この付近で位置情報が不安定になる可能性がある。この実施の形態4では、図12に示す2種類の被検体83、84を使用し、この不連続点をなくして連続的に変化する出力信号特性を得ている。
【0024】
即ち、一方の被検体83には図12(a)に示した構成のものを用いることで、図13に示すような滑らかな(出力信号特性の微分係数が連続関数となる)信号波形が得られる。そして、絶対位置を検出するため、図12(b)に示す極対判別用の被検体84を併用する。これによって不連続点がなくなり、安定した回転位置検出が可能となる。
【0025】
実施の形態5.
図14は、この発明の実施の形態5における回転位置検出装置において、先に例示した各種被検体と併用する被検体85を示す図である。
先の実施の形態1では、温度変化による出力変動を、温度センサ10を用いて補正していたが、出力変動要因としては、温度変化のほかに工作時の取り付け位置の誤差の影響も考えられ、これが回転位置検出誤差につながる恐れがある。この実施の形態5は、図14に示す校正用被検体85およびこれとの間の距離(ここでは、角度にかかわらず一定値となる)を検出する校正用センサ95(図示省略)を、先の実施の形態例で説明した通常の被検体、センサの組とは別に設けることで、上記した誤差の補償を行うものである。
【0026】
即ち、通常のセンサ9の出力を、
va=v1・f(θ) ・・・(4)
と表現すると、実際には温度変化等による出力比例誤差係数ktが係り、また、取り付け位置誤差等による出力オフセット誤差verrが加算されるので、これら誤差を考慮した出力は下記(5)式で表されることになる。
va=kt・(v1・f(θ)+verr) ・・・(5)
【0027】
これに対し、通常のセンサ9と同一仕様をもつ校正用センサ95を用いて得られる出力vbは、両組の被検体、センサ組が、その温度依存性および取り付け位置誤差が同等になるよう調整されているので、一定値v2を用いて下記(6)式で表される。
vb=kt・(v2+verr) ・・・(6)
ここで、v2》verrとなるように調整しておけば、下記(7)式で示す信号処理を行うことにより、温度誤差や取り付け位置誤差等に影響されない正確で安定した出力voutが得られる。
vout=(va−vb)/vb
≒(v1/v2)・f(θ)−1 ・・・(7)
【0028】
実施の形態6.
以下では、この発明に係る回転位置検出装置に使用するセンサの変形例について説明する。図15はこの発明の実施の形態6における回転位置検出装置のセンサ96の検出原理を示す図である。図において、14は駆動回路、15は半導体レーザ、16は投光レンズ、17は受光レンズ、18は光位置検出素子、19は信号増幅回路である。
半導体レーザ15から出たレーザ光は、投光レンズ16を経て被検体8の対向面8Aで反射し、受光レンズ17を通過して光位置検出素子18の一点に焦点を結ぶ。
【0029】
測定対象物である被検体8との距離が変化するごとにこの焦点も移動するので、その焦点位置を検出することにより距離が測定できる。
この方式の場合、センサ部の構成がやや複雑になるが、被検体は導電体に限定されず、その材料の選択範囲が広がる利点がある。例えば、樹脂成形品で構成すれば、高精度でかつ量産性の良い被検体が得られる。非接触であるため信頼性が高いことは実施の形態1の高周波磁界を利用した方式と同様である。
【0030】
実施の形態7.
図16は、この発明の実施の形態7における回転位置検出装置のセンサ96の検出原理を示す図である。図において、20は超音波発振部、21は超音波受信部である。
超音波発振部20から出た超音波が測定対象物である被検体8の対向面8Aに反射して戻ってくるまでの時間を検出し、これと音速とから距離Lを測定する。 この方式の場合も実施の形態6と同様に、センサ部の構成がやや複雑になるという欠点があるが、被検体は導電体に限定されず、被検体の材料の選択範囲が広がる。また、非接触であるため信頼性が高いこと、温度による変動を補正するのが望ましいことは実施の形態1と同様である。
【0031】
実施の形態8.
図17は、この発明の実施の形態8における回転位置検出装置のセンサ97を示す図、図18はその検出原理を示す図である。図において、22は1次コイル23および2次コイル24を有するトランス、25は各コイル23、24の軸方向に移動可能に構成された可動鉄心部で、その一端はバネ部26の張力により測定対象物である被検体8の対向面8Aに常に当接するよう保たれている。
【0032】
1次コイル23に交流電圧を印加した場合、2次コイル24のそれぞれに出力される電圧は、可動鉄心部25の軸方向位置によって変化することから、この2つの2次コイル24の電圧差出力から被検体8までの距離を検出することができる。
この方式の場合、可動式の接触部分が存在するため長期信頼性という点ではやや不利であるが、可動部の具体的な移動動作を観測するので、確実な測定が可能となる。
【0033】
実施の形態9.
本実施の形態は、被検体の対向面での面粗さによって過電流センサの出力が変化することを利用し、図2に示した被検体8の対向面8Aの粗さを工夫した例である。
【0034】
例えば、センサと被検体8の対向面8Aとの距離を設置スペースが狭いなどのために離すことができないような場合、距離が遠い部分での面粗さを粗くすることで過電流が流れにくくなり、センサ出力としては、距離が実際よりも離れているかのような信号が出力される。このように、被検体8の対向面8Aの一部分における面粗さを変更することにより、出力信号の補正(リニアリティの向上など)を行うことができる。
【0035】
さらに、物理的な空隙長が一定のままでも、面粗さを漸次変化させることにより、回転角の検出が可能である。例えば、図14に示したような形状の被検体85を用い、面粗さを周方向に漸次変化させることで、角度情報と面粗さ情報とが対応することになり、これを用いて角度情報を検出することができる。
【0036】
本実施の形態においては、過電流センサを用いる例について示したが、それに限られるものではなく、例えばレーザ光を用い、被検体の対向面の面粗さによりレーザ光の反射率が変化することを利用して回転角度の検出が可能になる。
【0037】
実施の形態10.
図19は、本発明の実施の形態10における被検体を示す斜視図である。同図に示したように、本実施の形態は、被検体86の対向面86Aを一面のみではなく複数面とした例であり、同図は3つの対向面86Aそれぞれのセンサとの距離が回転角度に応じて変化する例である。このような構成とした被検体86に対し、例えば、上面および側面の2面に対して2つのセンサを配置し、この2つのセンサの出力信号を平均化処理することで、コンパクトな形状を保ちつつ、測定の信頼度を向上することができる。
【0038】
図19では、3つの対向面86Aをセンサの検出面とした場合に、いずれも回転角度に応じてセンサの出力信号が変化する例を示したが、例えば、図2に示した被検体8を用い、上面と側面をセンサの検出面とすれば、側面で回転角度信号を、上面で温度補償用の基準信号を得ることができ、1つの被検体8で両方の出力信号を得ることができる。
【0039】
実施の形態11.
図20は、この発明の実施の形態11における回転位置検出装置を装着したアクチュエータの断面図である。本実施の形態は、1回転以上であるが連続回転しない(例えば、2回転=720゜しか回転しないなど)アクチュエータの絶対位置検出を行う例であり、図において、27は回転子1の内径側に設けられたスクリュー型の雌ねじ、28は雌ねじ27と螺合するスクリュー型の雄ねじ29が設けられた可動部、30は可動部の端面、98,99は固定子4側のフレーム5内壁に取り付けられたセンサである。
【0040】
本実施の形態の動作を図20を用いて説明する。回転子1のスクリュー型の雌ねじ27が回転すると、スクリュー型の雌ねじ27と螺合するスクリュー型の雄ねじ29が設けられた可動部28が左右に移動する。このようなアクチュエータのような移動機構を駆動するモータは、連続して多数回を回り続けることはなく、数回転程度の限られた範囲で駆動される。この場合、アクチュエータの駆動範囲の全領域にわたり位置検出を行うため、2つのセンサ98,99を用いる。1回転の中での回転角度検出には、実施の形態1と同様の被検体8とセンサ98を用いる。回転角度検出とは別に、アクチュエータが今何周目を回っているかを判断するための簡単な判断手段として、左右に移動する可動部28の端面30を被検体の対向面とし、可動部の端面30と対向するセンサ99を設け、端面30とセンサ99との距離により、回転回数を検出する。このように、2つのセンサ98,99の出力信号を組み合わせることによって、360゜以上の絶対角度検出が可能になる。
【0041】
実施の形態12.
図21は、この発明の実施の形態12における回転位置検出装置を装着したアクチュエータの断面図であり、図22は、図21の被検体を示す斜視図である。本実施の形態は、実施の形態11と同様、1回転以上であるが連続回転しない(例えば、2回転=720゜しか回転しないなど)アクチュエータの絶対位置検出を行う例であるが、センサを1つだけ設ける場合である。
【0042】
センサを1つだけしか設けない場合、1回転までの範囲はこれまでに説明した方式で対応可能であるが、1回転を越える分については、それが何周目にあたるかが判別できないため、上掲の実施の形態11では複数のセンサを設けた。
【0043】
センサ1つで検出できるようにするため、図21に示したように、被検体86をアクチュエータの可動部28に取り付け、センサ9を回転子1につながった回転部に取り付け、図22に示したように、被検体86をソフトクリームのような構造、すなわち、センサ9の回転に応じてセンサ9が対向する対向面86Aの軸方向位置が漸次変化するとともに、センサ9が対向する対向面86Aの高さ(センサとの距離)もセンサ9の回転に応じて変化する構造とした。この構造によれば、センサ9の回転角度と回転数に応じてセンサ9と対向面86Aとの距離が変化するので、実際にアクチュエータが回転する角度範囲ににわたって1つのセンサのみで360゜以上の絶対角度検出が可能になる。
【0044】
実施の形態13.
実施の形態1〜12では、距離センサの出力特性(距離と出力信号との関係)が線形である場合を仮定して説明してきた。すなわち、センサの出力特性が線形ではないことが予め分かっている場合には、これを変換部側で補正して用いる場合の説明であった。
【0045】
本実施の形態においては、距離センサの出力特性が非線形であることが分かっている場合に、あらかじめ被検体の形状を工夫することで出力特性を線形とした場合である。図23に示したように、被検体とセンサの距離d(m)に対するセンサ出力電圧をf(d)(V)とし、被検体の形状関数d(θ)とこれに対するセンサ出力g(θ)(V)の関係が下記(8)式となるような形状関数d(θ)を求め、この関数に基づいて被検体の形状を決定し、加工する。
g(θ)=g(f(d)、d(θ))
=A・θ+B(A、Bは定数) ・・・(8)
ここで、θはある基準位置からの機械角度(deg)である。この被検体を用いた場合の角度θと出力電圧g(θ)(V)の関係を図24に示す。θに対してほぼ線形となり、変換部での非線形処理が不要となるため、安価なセンサを実現できる。また、高精度な角度検出が必要な場合には、変換部のメモリに補正項を設け、簡単な非線形処理を併用することで、センサの個体差を吸収することもできる。
【0046】
なお、この発明の回転位置検出装置に採用するセンサとしては、上掲各実施の形態で説明した方式のものに限られるものではないことは当然である。更に、被検体の形状も、上掲のものに限られるものではない。
【0047】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項1に係る回転位置検出装置は、回転中、常に互いに向き合うように、回転部と固定部とのいずれか一方に被検体を他方にセンサを取り付け、上記センサの出力を上記回転部の回転位置に変換する変換部を備えた回転位置検出装置において、
上記被検体は、環状に形成された、上記センサとの対向面の面粗さが上記回転部の回転位置に応じて変化する外形を有し、
上記センサは、上記被検体の対向面の面粗さに基づき、上記被検体の対向面との距離を検出するので、小形で信頼性の高い回転位置検出装置を提供することができる。
【0048】
また、請求項2に係る回転位置検出装置は、上記被検体の上記センサとの対向面は、上記センサからの距離が上記回転部の回転位置に応じて変化する外形を有し、上記センサは、上記被検体の対向面との距離及び上記対向面の面粗さの双方に基づいて回転位置を検出するので、小形で信頼性の高い回転位置検出装置を提供することができる。
【0049】
また、請求項3に係る回転位置検出装置は、上記センサを複数設けるとともに、1つの被検体が有する複数の面を対向面として、上記複数の対向面にはそれぞれ、上記回転部の全稼動域において、上記センサのうち各々異なるものが対向しているものであるので、コンパクトな形状を保ちつつ、測定の信頼度を向上させることができる。
【0050】
また、請求項4に係る回転位置検出装置は、上記複数の対向面は、2つないし3つの面からなり、そのうち1つの対向面は、回転部の回転軸と平行で、かつ、上記回転軸と鎖交するように配置され、他の対向面は、回転部の回転軸と直角で、かつ、上記回転軸と鎖交するように配置されているので、1つの被検体で回転角度信号及び温度補償用の基準信号を得ることができる。
【0051】
また、請求項5に係る回転位置検出装置は、被検体は、回転部の1/N(Nは正の整数)回転分である区分回転の範囲で、センサからその対向面までの距離が一意に決定されるよう構成したので、モータ等へ適用した場合には、機械角から電気角への変換が不要となり、また、位置検出の分解能の向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1における回転位置検出装置を装着したモータの断面図である。
【図2】 図1の被検体8単体を示す斜視図である。
【図3】 図1の回転位置検出装置の検出動作を説明するための図である。
【図4】 図1の回転位置検出装置の出力信号特性を示す図である。
【図5】 被検体8の他の構成例を示す斜視図である。
【図6】 図5の被検体8を使用した回転位置検出装置を装置したモータの断面図である。
【図7】 この発明の実施の形態2における回転位置検出装置の被検体8を示す図である。
【図8】 図7の被検体8を使用した回転位置検出装置の出力信号特性を示す図である。
【図9】 この発明の実施の形態3における回転位置検出装置を装着したモータの断面図である。
【図10】 図9の回転位置検出装置に使用する被検体81、82を示す図である。
【図11】 図10の被検体82を使用した回転位置検出装置の出力信号特性を示す図である。
【図12】 この発明の実施の形態4における回転位置検出装置に使用する被検体83、84を示す図である。
【図13】 図12の被検体83を使用した回転位置検出装置の出力信号特性を示す図である。
【図14】 この発明の実施の形態5における回転位置検出装置に使用する被検体85を示す図である。
【図15】 この発明の実施の形態6における回転位置検出装置に使用するセンサ95を示す図である。
【図16】 この発明の実施の形態7における回転位置検出装置に使用するセンサ96を示す図である。
【図17】 この発明の実施の形態8における回転位置検出装置に使用するセンサ97を示す図である。
【図18】 図17のセンサ97の動作を説明する図である。
【図19】 この発明の実施の形態10における回転位置検出装置の被検体を示す図である。
【図20】 この発明の実施の形態11における回転位置検出装置を装着したアクチュエータの断面図である。
【図21】 この発明の実施の形態12における回転位置検出装置を装着したアクチュエータの断面図である。
【図22】 図21の被検体86単体を示す斜視図である。
【図23】 被検体とセンサとの距離に対するセンサ出力信号電圧と位置角度との関係を示す図である。
【図24】 形状関数に基づいて決定した被検体を用いた場合の位置角度とセンサ出力信号電圧との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 回転子、4 固定子、
8,81,82,83,84,85,86 被検体、
9,91,92,93,94,95,96,97,98,99 センサ、
11 信号変換部、12 高周波発振回路、13 高周波コイル、15 半導体レーザ、
18 光位置検出素子、20 超音波発振部、21 超音波受信部、22 トランス、
25 可動鉄心部、26 バネ部、27 スクリュー型の雌ねじ、28 可動部、
29 スクリュー型の雄ねじ、30 可動部の端面。
Claims (4)
- 回転中、常に互いに向き合うように、回転部と固定部とのいずれか一方に被検体を他方にセンサを取り付け、上記センサの出力を上記回転部の回転位置に変換する変換部を備えた回転位置検出装置において、
上記被検体は、環状に形成された、上記センサとの対向面の面粗さが上記回転部の回転位置に応じて変化する外形を有し、
上記センサは、上記被検体の対向面の面粗さに基づき、上記被検体の対向面との距離を検出することを特徴とする回転位置検出装置。 - 上記被検体の上記センサとの対向面は、上記センサからの距離が上記回転部の回転位置に応じて変化する外形を有し、上記センサは、上記被検体の対向面との距離及び上記対向面の面粗さの双方に基づいて回転位置を検出することを特徴とする請求項1記載の回転位置検出装置。
- 上記センサを複数設けるとともに、1つの被検体が有する複数の面を対向面として、上記複数の対向面にはそれぞれ、上記回転部の全稼動域において、上記センサのうち各々異なるものが対向していることを特徴とする請求項1または2記載の回転位置検出装置。
- 上記複数の対向面は、2つないし3つの面からなり、そのうち1つの対向面は、回転部の回転軸と平行で、かつ、上記回転軸と鎖交するように配置され、他の対向面は、回転部の回転軸と直角で、かつ、上記回転軸と鎖交するように配置されていることを特徴とする請求項3記載の回転位置検出装置。
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