JPH06347289A - Angle of rotation detector - Google Patents
Angle of rotation detectorInfo
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- JPH06347289A JPH06347289A JP14059093A JP14059093A JPH06347289A JP H06347289 A JPH06347289 A JP H06347289A JP 14059093 A JP14059093 A JP 14059093A JP 14059093 A JP14059093 A JP 14059093A JP H06347289 A JPH06347289 A JP H06347289A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は回転角度検出装置に関
し、特に、同軸的に回転する第１および第２の回転体の
相対回転角度を検出する回転角度検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotation angle detecting device, and more particularly to a rotation angle detecting device for detecting a relative rotation angle of first and second rotating bodies that rotate coaxially.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図５（ａ）は従来の回転角度検出装置３
６の使用状態を例示する図であって多関節ロボットの関
節部３３を示す一部破断した正面図、図５（ｂ）は図５
（ａ）の一部破断した側面図である。多関節ロボットの
関節部３３にあっては、一方のアーム３１の端部に設け
られた回転軸３１ａが他方のアーム３２の端部に設けら
れた支持孔３２ａ内にベアリング３４を介して回転自在
に設けられている。また、関節部３３にはアーム３１，
３２間の角度を検出するための回転角度検出装置３６が
設けられており、回転角度検出装置３６の回転軸３６ａ
はカップリング３５を介して回転軸３１ａに接続され、
回転角度検出装置３６本体は支持部材３７を介してアー
ム３２に固定されている。回転角度検出装置３６内には
回転軸３６ａの回転角度θに応じて電気抵抗値が変化す
る可変抵抗器（図示せず）が設けられており、この電気
抵抗値に基づいてアーム３１，３２間の角度θが検出さ
れ、さらにはアーム３１，３２の動作が制御される。2. Description of the Related Art FIG. 5A shows a conventional rotation angle detecting device 3
6 is a view illustrating a use state of No. 6 and is a partially cutaway front view showing a joint portion 33 of the articulated robot, and FIG.
It is the partially broken side view of (a). In the joint part 33 of the multi-joint robot, the rotary shaft 31a provided at the end of one arm 31 is rotatable through the bearing 34 in the support hole 32a provided at the end of the other arm 32. It is provided in. In addition, the joint portion 33 has an arm 31,
A rotation angle detection device 36 for detecting the angle between the 32 is provided, and a rotation shaft 36 a of the rotation angle detection device 36 is provided.
Is connected to the rotary shaft 31a via a coupling 35,
The main body of the rotation angle detection device 36 is fixed to the arm 32 via a support member 37. In the rotation angle detection device 36, a variable resistor (not shown) whose electric resistance value changes according to the rotation angle θ of the rotation shaft 36a is provided, and based on this electric resistance value, the arm 31 and the arm 32 are connected to each other. Is detected, and the operation of the arms 31 and 32 is controlled.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな多関節ロボットにおいては、回転角度検出装置３６
の故障が多いことおよびその寿命が短いことが問題にな
っていた。この原因は、多関節ロボットの激しい動作に
より、回転角度検出装置３６に用いられている可変抵抗
器の接触子や抵抗体がすぐに摩耗してしまうことにあ
る。However, in such an articulated robot, the rotation angle detecting device 36 is used.
The problem was that there were a lot of failures and their lifespan was short. The cause is that the contactor and the resistor of the variable resistor used in the rotation angle detection device 36 are immediately worn due to the violent operation of the articulated robot.
【０００４】それゆえに、この発明の主たる目的は、回
転体の回転角度を非接触で検出することができる回転角
度検出装置を提供することである。Therefore, a main object of the present invention is to provide a rotation angle detecting device which can detect the rotation angle of a rotating body in a non-contact manner.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】この発明は同軸的に回転
する第１および第２の回転体の相対回転角度を検出する
回転角度検出装置において、前記第１の回転体に対向し
て前記第２の回転体の回転軸に設けられる光源と、前記
第１の回転体に設けられ、前記光源から出射された光を
前記第２の回転体の回転軸から径方向に離れた位置に反
射させるための反射ミラーと、前記第２の回転体の回転
軸から径方向に離れた位置に設けられ、光を検出する光
電変換素子と、前記光電変換素子の出力に基づいて前記
相対回転角度を演算する演算処理手段とを備えて構成さ
れる。According to the present invention, there is provided a rotation angle detecting device for detecting a relative rotation angle between first and second rotating bodies that rotate coaxially, and the first rotating body is opposed to the first rotating body. A light source provided on the rotating shaft of the second rotating body and a light source provided on the first rotating body and reflecting the light emitted from the light source to a position radially separated from the rotating axis of the second rotating body. For reflecting, a photoelectric conversion element that is provided at a position radially separated from the rotation axis of the second rotating body and detects light, and the relative rotation angle is calculated based on the output of the photoelectric conversion element. And an arithmetic processing unit for performing the processing.
【０００６】また、前記演算処理手段は、前記光電変換
素子の出力から前記光が照射された位置の二次元座標を
求め、その二次元座標に基づいて前記相対回転角度を演
算することとしてもよい。Further, the arithmetic processing means may obtain two-dimensional coordinates of the position where the light is irradiated from the output of the photoelectric conversion element, and calculate the relative rotation angle based on the two-dimensional coordinates. .
【０００７】また、前記光電変換素子はリング状であ
り、前記演算処理手段は前記光が照射された位置に応じ
て前記光電変換素子の外周または内周上の複数の位置か
ら出力される電流に基づいて前記相対回転角度を演算す
ることとしてもよい。Further, the photoelectric conversion element has a ring shape, and the arithmetic processing means outputs a current output from a plurality of positions on the outer circumference or the inner circumference of the photoelectric conversion element according to the position irradiated with the light. The relative rotation angle may be calculated based on the above.
【０００８】また、前記光電変換素子は一部が欠けたリ
ング状であり、前記演算処理手段は前記光が照射された
位置に応じて前記光電変換素子の両端から出力される電
流に基づいて前記相対回転角度を演算することとしても
よい。Further, the photoelectric conversion element is in the shape of a ring with a part cut off, and the arithmetic processing means is based on the current output from both ends of the photoelectric conversion element according to the position where the light is irradiated. The relative rotation angle may be calculated.
【０００９】[0009]
【作用】この発明に係る回転角度検出装置にあっては、
第２の回転体の回転軸に光源が設けられ、第２の回転体
の回転軸から径方向に離れた位置に光電変換素子が設け
られ、光源から出射された光ビームを光電変換素子に反
射させる反射ミラーが第１の回転体に設けられる。した
がって、第１および第２の回転体の相対的な回転に応じ
て、光の照射点が光電変換素子上を円弧状に移動する。
光電変換素子の出力から光の照射点の移動量を検出する
ことができ、この移動量から相対回転角度を求めること
ができる。また、非接触で相対回転角度を検出すること
ができ、従来のように接触部が摩耗することがない。し
たがって、摩耗によって故障したり、寿命が短くなるこ
とがない。In the rotation angle detecting device according to the present invention,
A light source is provided on the rotation axis of the second rotating body, and a photoelectric conversion element is provided at a position radially separated from the rotation axis of the second rotating body, and the light beam emitted from the light source is reflected on the photoelectric conversion element. A reflecting mirror is provided on the first rotating body. Therefore, the light irradiation point moves in an arc shape on the photoelectric conversion element according to the relative rotation of the first and second rotating bodies.
The amount of movement of the light irradiation point can be detected from the output of the photoelectric conversion element, and the relative rotation angle can be obtained from this amount of movement. Further, the relative rotation angle can be detected without contact, and the contact portion is not worn unlike the conventional case. Therefore, there is no failure due to wear or shortening of the life.
【００１０】また、一方の回転体に光源および光電変換
素子が設けられるので、一方の回転体から光源および光
電変換素子の配線を引出すことができ、使い勝手が良
い。Further, since the light source and the photoelectric conversion element are provided on one of the rotating bodies, the wiring of the light source and the photoelectric conversion element can be drawn out from the one rotating body, which is convenient.
【００１１】[0011]
【実施例】図１（ａ）はこの発明の一実施例による回転
角度検出装置２１およびその使用状態を示す断面図、図
１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面および装置構成を
示すブロック図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線断
面図である。この回転角度検出装置２１は、光ビームを
出射する光源４と、光ビームを検出する位置検出素子
（ＰＳＤ；Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄ
ｉｏｄｅ）５と、光源４から出射された光ビームを位置
検出素子５に反射させるための反射ミラー６，７と、位
置検出素子５の出力から相対回転角度θを演算する演算
処理部８とを含み、演算処理部８はさらに二次元座標演
算部８ａおよび回転角度演算部８ｂを含む。1 (a) is a sectional view showing a rotation angle detecting device 21 according to an embodiment of the present invention and its usage, and FIG. 1 (b) is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1 (a) and the device. FIG. 1C is a block diagram showing the configuration, and FIG. 1C is a sectional view taken along line BB of FIG. The rotation angle detection device 21 includes a light source 4 that emits a light beam and a position detection element (PSD; Position Sensitive D) that detects the light beam.
iode) 5, reflecting mirrors 6 and 7 for reflecting the light beam emitted from the light source 4 to the position detecting element 5, and an arithmetic processing unit 8 for calculating the relative rotation angle θ from the output of the position detecting element 5. In addition, the calculation processing unit 8 further includes a two-dimensional coordinate calculation unit 8a and a rotation angle calculation unit 8b.
【００１２】光源４、位置検出素子５および反射ミラー
６，７は支持部材２，３を介して回転体（この場合はベ
アリング１）に設けられる。詳しく説明すると、支持部
材２は円板部２ａおよび円筒部２ｂを含み、円板部２ａ
は円筒部２ｂを介して外輪１ａの一方端面に設けられ
る。光源４は、その光軸をベアリング１の回転軸１ａに
合せてかつベアリング１側に向けて円板部２ａの中央に
設けられる。光源４は、たとえば円板部２ａに設けられ
た孔２ｃに嵌込まれる。なお、光源４としては白熱ラン
プや発光ダイオードや半導体レーザなどが用いられる。The light source 4, the position detecting element 5, and the reflecting mirrors 6 and 7 are provided on the rotating body (in this case, the bearing 1) via the supporting members 2 and 3. More specifically, the support member 2 includes a disc portion 2a and a cylindrical portion 2b.
Is provided on one end surface of the outer ring 1a via the cylindrical portion 2b. The light source 4 is provided in the center of the disc portion 2a with its optical axis aligned with the rotation axis 1a of the bearing 1 and toward the bearing 1 side. The light source 4 is fitted into a hole 2c provided in the disc portion 2a, for example. An incandescent lamp, a light emitting diode, a semiconductor laser, or the like is used as the light source 4.
【００１３】また、位置検出素子５は、中央に光源４よ
りも大きな径の孔が開口された、たとえばリング状の受
光面５ｅを有し、中央の孔に光源４を通して支持部材２
の円板部２ａに設けられる。Further, the position detecting element 5 has a ring-shaped light receiving surface 5e, for example, having a hole having a diameter larger than that of the light source 4 in the center, and the light source 4 is passed through the hole in the center to support member 2.
Is provided on the disc portion 2a.
【００１４】また、支持部材３は円板であって、内輪１
の一方端面に設けられる。反射ミラー６，７は支持部材
３の中央および所定の位置に互いに反射面を対向して設
けられる。反射ミラー６の反射面は光源４に対向してベ
アリング１の回転軸１ｃに４５°の角度で設けられ、反
射ミラー７の反射面は位置検出素子５の受光面５ｅに対
向して受光面５ｅに４５°の角度で設けられる。したが
って、光源４から出射された光ビームは反射ミラー６，
７で反射されて位置検出素子５の所定位置に入射する。Further, the support member 3 is a disc, and the inner ring 1
It is provided on one end surface. The reflection mirrors 6 and 7 are provided at the center of the support member 3 and at predetermined positions with their reflection surfaces facing each other. The reflecting surface of the reflecting mirror 6 is provided on the rotating shaft 1c of the bearing 1 facing the light source 4 at an angle of 45 °, and the reflecting surface of the reflecting mirror 7 faces the light receiving surface 5e of the position detecting element 5 and the light receiving surface 5e. At an angle of 45 °. Therefore, the light beam emitted from the light source 4 is reflected by the reflection mirror 6,
It is reflected by 7 and enters a predetermined position of the position detecting element 5.
【００１５】位置検出素子５は一種の光電池であり、位
置検出素子５の受光面５ｅの外周部には４つの電極５
ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが等間隔で設けられている。受光
面５ｅに光ビームが照射されると光スポットＳの座標
（ｘ，ｙ）（ただし、受光面５ｅとベアリング１の回転
軸１ｃの交点を原点Ｏとし、この原点Ｏを通り対向する
電極５ａ，５ｂ；５ｃ，５ｄ同士を結ぶ直線をｘ軸およ
びｙ軸とする。）に応じた大きさの電流Ｉx1，Ｉx2，Ｉ
y1，Ｉy2が各電極５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄから出力す
る。これらの出力電流Ｉx1，Ｉx2，Ｉy1，Ｉy2は演算処
理部８に与えられる。The position detecting element 5 is a kind of photovoltaic cell, and four electrodes 5 are provided on the outer peripheral portion of the light receiving surface 5e of the position detecting element 5.
a, 5b, 5c and 5d are provided at equal intervals. When the light beam is applied to the light receiving surface 5e, the coordinates (x, y) of the light spot S (however, the intersection point between the light receiving surface 5e and the rotation axis 1c of the bearing 1 is defined as an origin O, and the opposing electrode 5a passing through this origin O is used. , 5b; straight lines connecting 5c and 5d are defined as x-axis and y-axis.) Currents I x1 , I x2 , I
y1 and I y2 are output from the respective electrodes 5a, 5b, 5c and 5d. These output currents I x1 , I x2 , I y1 and I y2 are given to the arithmetic processing unit 8.
【００１６】演算処理部８の二次元座標演算部８ａは、
出力電流Ｉx1，Ｉx2，Ｉy1，Ｉy2から次式（１）（２）
に基づいて光スポットＳの座標（ｘ，ｙ）を演算する。The two-dimensional coordinate calculation unit 8a of the calculation processing unit 8 is
From the output currents I x1 , I x2 , I y1 , I y2 , the following equations (1) and (2)
The coordinates (x, y) of the light spot S are calculated based on
【００１７】 ｘ＝Ｋx （Ｉx2−Ｉx1）／（Ｉx1＋Ｉx2） …（１） ｙ＝Ｋy （Ｉy2−Ｉy1）／（Ｉxy＋Ｉy2） …（２） ただし、Ｋx ，Ｋy は定数である。X = K x (I x2 −I x1 ) / (I x1 + I x2 ) ... (1) y = K y (I y2 −I y1 ) / (I xy + I y2 ) ... (2) However, K x and K y are constants.
【００１８】さらに、回転角度演算部８ｂは、このよう
にして得られた光スポットＳの座標（ｘ，ｙ）から式θ
＝ｔａｎ-1（ｙ／ｘ）に基づいて原点Ｏを中心とした回
転角度θを演算する。Further, the rotation angle calculation unit 8b calculates the equation θ from the coordinates (x, y) of the light spot S thus obtained.
The rotation angle θ about the origin O is calculated based on = tan −1 (y / x).
【００１９】しかして、ベアリング１をたとえば多関節
ロボットのアーム３１，３２の回転軸３１ａと支持孔３
２ａの間に設けると、アーム３１，３２の動作に応じて
ベアリング１の外輪１ａと内輪１ｂが相対的に回転す
る。ベアリング１の外輪１ａと内輪１ｂが相対的に回転
すると、図１（ｂ）に示すように、位置検出素子５の受
光面５ｅ上を光スポットＳが原点Ｏを中心として円弧状
に移動する。光スポットＳの座標（ｘ，ｙ）に応じた電
流Ｉx1，Ｉx2，Ｉy1，Ｉy2が位置検出素子５から出力さ
れ、演算処理部８によって回転角度θが演算される。そ
して、この回転角度θが多関節ロボットのアーム３１，
３２の動作の制御に供される。Therefore, the bearing 1 is used as, for example, the rotary shaft 31a of the arms 31 and 32 of the articulated robot and the support hole 3 thereof.
If it is provided between 2a, the outer ring 1a and the inner ring 1b of the bearing 1 rotate relative to each other according to the operation of the arms 31 and 32. When the outer ring 1a and the inner ring 1b of the bearing 1 rotate relative to each other, the light spot S moves in an arc shape around the origin O on the light receiving surface 5e of the position detection element 5, as shown in FIG. Currents I x1 , I x2 , I y1 , I y2 corresponding to the coordinates (x, y) of the light spot S are output from the position detection element 5, and the rotation angle θ is calculated by the calculation processing unit 8. The rotation angle θ is the arm 31 of the articulated robot.
It is used to control the operation of 32.
【００２０】この実施例の回転角度検出装置２１におい
ては、非接触で回転角度θを検出することができるの
で、従来のように接触部の摩耗が生ずることがない。し
たがって、摩耗により故障が生じたり、寿命が短くなる
ことがない。よって、回転角度検出装置２１を用いたシ
ステム全体の信頼性の向上を図ることができる。In the rotation angle detecting device 21 of this embodiment, since the rotation angle θ can be detected without contact, wear of the contact portion does not occur unlike the conventional case. Therefore, failure does not occur due to wear and the life is not shortened. Therefore, the reliability of the entire system using the rotation angle detection device 21 can be improved.
【００２１】また、寿命が長く、かつ検出部の小型化が
可能であることから、図１に示したようにベアリング１
に一体に組込むこともできる。これを多関節ロボットの
関節部３３に用いた場合、従来のように関節部３３の外
側に大きく張出して障害物に当ったり、アーム３１，３
２の動作の邪魔になることがない。また、多関節ロボッ
トの組立時における取扱いが容易であり、組立後の外観
も良い。Further, since the life of the bearing is long and the detector can be downsized, as shown in FIG.
It can also be integrated into the. When this is used for the joint part 33 of the multi-joint robot, it is greatly extended to the outside of the joint part 33 and hits an obstacle as in the conventional case, or the arms 31, 3
It does not interfere with the operation of 2. In addition, the articulated robot is easy to handle during assembly and has a good appearance after assembly.
【００２２】また、光源４および位置検出素子５を一方
の回転体（この場合はベアリング１の外輪１ａ）に設け
るので、光源４および位置検出素子５のリード線を一緒
に引出すことができ、使い勝手が良い。Further, since the light source 4 and the position detecting element 5 are provided on one of the rotating bodies (in this case, the outer ring 1a of the bearing 1), the lead wires of the light source 4 and the position detecting element 5 can be drawn out together, which is convenient for use. Is good.
【００２３】なお、この実施例では光源４および位置検
出素子５をベアリング１の外輪１ａ側に設け反射ミラー
６，７を内輪１ｂ側に設けたが、逆に、光源４および位
置検出素子５をベアリング１の内輪１ａ側に設け反射ミ
ラー６，７を外輪１ａ側に設けてもよい。光源４および
位置検出素子５のリード線を取扱いやすい方に設けると
よい。In this embodiment, the light source 4 and the position detecting element 5 are provided on the outer ring 1a side of the bearing 1 and the reflection mirrors 6 and 7 are provided on the inner ring 1b side. The reflecting mirrors 6 and 7 may be provided on the inner ring 1a side of the bearing 1 and on the outer ring 1a side. It is advisable to provide the lead wires of the light source 4 and the position detection element 5 on the side where it is easy to handle.
【００２４】図２（ａ）はこの発明の他の実施例による
回転角度検出装置２２およびその使用状態を示す断面
図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＣ−Ｃ線断面および装置
構成を示すブロック図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＤ−
Ｄ線断面図である。この回転角度検出装置２２は図１に
示した回転角度検出装置２１と同様の構成であるが、リ
ング状の位置検出素子５の代わりに一部が欠けたリング
状の受光面９ｃを持つ位置検出素子９を備えている。ベ
アリング１の外輪１ａおよび内輪１ｂが相対的に回転す
ると、光スポットＳが受光面９ｃの略中央を通る円弧Ｒ
上を移動するようになっている。FIG. 2 (a) is a sectional view showing a rotation angle detecting device 22 according to another embodiment of the present invention and its usage, and FIG. 2 (b) is a sectional view taken along the line CC of FIG. 2 (a). FIG. 2C is a block diagram showing the configuration, and FIG.
It is a D line sectional view. This rotation angle detection device 22 has the same configuration as the rotation angle detection device 21 shown in FIG. 1, but instead of the ring-shaped position detection element 5, a position detection having a ring-shaped light receiving surface 9c with a part cut off. The device 9 is provided. When the outer ring 1a and the inner ring 1b of the bearing 1 rotate relative to each other, the light spot S has an arc R passing through substantially the center of the light receiving surface 9c.
It is designed to move up.
【００２５】位置検出素子９の受光面９ｃの両端には電
極９ａ，９ｂが設けられており、光スポットＳの位置ｒ
（ただし、ｒは電極９ａと光スポットＳの間の円弧Ｒの
長さである。）に応じた大きさの電流Ｉ1 ，Ｉ2 が電極
９ａ，９ｂから出力される。Electrodes 9a and 9b are provided at both ends of the light-receiving surface 9c of the position detecting element 9, and the position r of the light spot S is r.
(However, r is the length of the arc R between the electrode 9a and the light spot S.) Currents I 1 and I 2 having a magnitude corresponding to the arcs are output from the electrodes 9a and 9b.
【００２６】演算処理部８は、電流Ｉ1 ，Ｉ2 から次式
（３）に基づいて光スポットＳの位置ｒを演算する。The arithmetic processing unit 8 calculates the position r of the light spot S from the currents I 1 and I 2 based on the following equation (3).
【００２７】ｒ＝ＬＩ2 ／（Ｉ1 ＋Ｉ2 ） …（３） ただし、Ｌは円弧Ｒの全長である。R = LI 2 / (I 1 + I 2 ) (3) where L is the total length of the arc R.
【００２８】さらに、演算処理部８は、光スポットとの
位置ｒから次式（４）に基づいて回転角度θを演算す
る。Further, the arithmetic processing unit 8 calculates the rotation angle θ from the position r with respect to the light spot based on the following equation (4).
【００２９】 θ＝θ0 ｒ／Ｌ＝θ0 ／（Ｉ1 ＋Ｉ2 ） …（４） ただし、θは原点Ｏを中心として電源９ａと光スポット
Ｓの間に開かれた角度であり、θ0 は電極９ａと電極９
ｂの間に開かれた角度である。Θ = θ 0 r / L = θ 0 / (I 1 + I 2 ) (4) where θ is the angle opened between the power source 9 a and the light spot S about the origin O, and θ 0 is electrode 9a and electrode 9
It is the angle opened between b.
【００３０】この実施例においては、上述のとおり位置
検出素子９の出力から回転角度θを簡単な式で求めるこ
とができるので、演算処理部８の構成を簡単化すること
ができるというメリットがある。In this embodiment, as described above, the rotation angle θ can be obtained from the output of the position detecting element 9 by a simple formula, so that there is an advantage that the configuration of the arithmetic processing unit 8 can be simplified. .
【００３１】なお、電流Ｉ1 とＩ2 の和Ｉ1 ＋Ｉ2 は光
スポットＳの光強度で決まるので、光スポットＳの光強
度が一定になるように光源４を制御すれば、回転角度θ
は式θ＝ｋＩ2 （ｋは定数である。）で表わされること
となり、回転角度θの演算がさらに簡単になる。The sum I 1 + I 2 of the currents I 1 and I 2 is determined by the light intensity of the light spot S. Therefore, if the light source 4 is controlled so that the light intensity of the light spot S becomes constant, the rotation angle θ
Is represented by the equation θ = kI 2 (k is a constant), and the calculation of the rotation angle θ is further simplified.
【００３２】図３（ａ）はこの発明のさらに他の実施例
による回転角度検出装置２３およびその使用状態を示す
断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＥ−Ｅ線断面および
装置構成を示すブロック図、図３（ｃ）は図３（ａ）の
Ｆ−Ｆ線断面図である。この回転角度検出装置２３は図
１に示した回転角度検出装置２１と同様の構成である
が、位置検出素子５の代わりにリング状の受光面１０ａ
を持つサーキュラーイメージセンサ１０を備えている。
ベアリング１の外輪１ａおよび内輪１ｂが相対的に回転
すると、光スポットＳがサーキュラーイメージセンサ１
０の受光面１０ａ上を移動するようになっている。FIG. 3 (a) is a sectional view showing a rotation angle detecting device 23 according to still another embodiment of the present invention and its usage, and FIG. 3 (b) is a sectional view taken along line EE of FIG. 3 (a). The block diagram which shows an apparatus structure, FIG.3 (c) is the FF sectional view taken on the line of FIG.3 (a). This rotation angle detection device 23 has the same configuration as the rotation angle detection device 21 shown in FIG. 1, but instead of the position detection element 5, a ring-shaped light receiving surface 10a.
The circular image sensor 10 having
When the outer ring 1a and the inner ring 1b of the bearing 1 rotate relative to each other, the light spot S produces a light spot S.
It moves on the light receiving surface 10a of 0.
【００３３】サーキュラーイメージセンサ１０において
は、受光面１０ａが一定の角速度２π／Ｔ0 で走査され
る。出力信号ｖには、図４に示すように、光スポットＳ
に対応した信号Ｐが現われる。したがって、走査の開始
点から信号Ｐが出力されるまでの時間Ｔを計測すれば、
走査の開始点から光スポットＳの位置までの回転角度θ
を式θ＝２πＴ／Ｔ0 ＝ｋＴ（ただし、ｋは定数であ
る。）に基づいて容易に求めることができる。In the circular image sensor 10, the light receiving surface 10a is scanned at a constant angular velocity of 2π / T 0 . As shown in FIG. 4, the output signal v has a light spot S
The signal P corresponding to Therefore, if the time T from the start point of scanning to the output of the signal P is measured,
Rotation angle θ from the scanning start point to the position of the light spot S
Can be easily obtained based on the equation θ = 2πT / T 0 = kT (where k is a constant).
【００３４】したがって、この実施例においては、演算
処理部８の構成を一層簡単化することができる。Therefore, in this embodiment, the configuration of the arithmetic processing unit 8 can be further simplified.
【００３５】[0035]
【発明の効果】以上のように、この発明の回転角度検出
装置にあっては、第１の回転体に光源および光電変換素
子が設けられ、第２の回転体に光源から出射された光を
光電変換素子に反射させる反射ミラーが設けられる。し
たがって、非接触で回転角度を検出することができ、従
来のように接触部が摩耗して故障したり、寿命が短くな
ることがない。As described above, in the rotation angle detecting device of the present invention, the first rotating body is provided with the light source and the photoelectric conversion element, and the second rotating body receives the light emitted from the light source. A reflection mirror that reflects the photoelectric conversion element is provided. Therefore, the rotation angle can be detected in a non-contact manner, and unlike the conventional case, the contact portion is not worn out and is not broken down, and the life is not shortened.
【００３６】また、光源と光電変換素子が一方の回転体
に設けられるので、光源の配線と光電変換素子の配線と
を一緒に引出すことができ、使い勝手がよい。Further, since the light source and the photoelectric conversion element are provided on one rotating body, the wiring of the light source and the wiring of the photoelectric conversion element can be drawn out together, which is convenient.
【図１】この発明の一実施例による回転角度検出装置を
示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a rotation angle detection device according to an embodiment of the present invention.
【図２】この発明の他の実施例による回転角度検出装置
を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a rotation angle detecting device according to another embodiment of the present invention.
【図３】この発明のさらに他の実施例による回転角度検
出装置を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a rotation angle detection device according to still another embodiment of the present invention.
【図４】図３に示した回転角度検出装置のサーキュラー
イメージセンサの出力信号を示す波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram showing an output signal of the circular image sensor of the rotation angle detection device shown in FIG.
【図５】（ａ）は従来の回転角度検出装置の使用状態を
例示する図であって多関節ロボットの関節部を示す一部
破断した正面図、（ｂ）は（ａ）の一部破断した側面図
である。5A is a diagram illustrating a usage state of a conventional rotation angle detection device, a partially cutaway front view showing a joint portion of an articulated robot, and FIG. 5B is a partially cutaway view of FIG. FIG.
１ ベアリング １ｃ 回転軸 ４ 光源 ５，９ 位置検出素子 ８ 演算処理部 ６，７ 反射ミラー １０ サーキュラーイメージセンサ 1 Bearing 1c Rotation axis 4 Light source 5,9 Position detection element 8 Arithmetic processing unit 6,7 Reflection mirror 10 Circular image sensor
Claims (4)
体の相対回転角度を検出する回転角度検出装置におい
て、 前記第１の回転体に対向して前記第２の回転体の回転軸
に設けられる光源と、 前記第１の回転体に設けられ、前記光源から出射された
光を前記第２の回転体の回転軸から径方向に離れた位置
に反射させるための反射ミラーと、 前記第２の回転体の回転軸から径方向に離れた位置に設
けられ、光を検出する光電変換素子と、 前記光電変換素子の出力に基づいて前記相対回転角度を
演算する演算処理手段とを備えたことを特徴とする、回
転角度検出装置。1. A rotation angle detecting device for detecting a relative rotation angle between first and second rotating bodies that rotate coaxially, comprising: a rotating shaft of the second rotating body facing the first rotating body. A light source provided on the first rotating body, and a reflection mirror provided on the first rotating body for reflecting the light emitted from the light source to a position radially separated from the rotation axis of the second rotating body, A photoelectric conversion element that is provided at a position distant from the rotation axis of the second rotating body in the radial direction and detects light, and an arithmetic processing unit that calculates the relative rotation angle based on the output of the photoelectric conversion element are provided. A rotation angle detection device characterized by the above.
の出力から前記光が照射された位置の二次元座標を求
め、その二次元座標に基づいて前記相対回転角度を演算
することを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装
置。2. The arithmetic processing means obtains two-dimensional coordinates of a position where the light is irradiated from the output of the photoelectric conversion element, and calculates the relative rotation angle based on the two-dimensional coordinates. The rotation angle detection device according to claim 1.
記光電変換素子の外周または内周上の複数の位置から出
力される電流に基づいて前記相対回転角度を演算するこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の回転角度検出
装置。3. The photoelectric conversion element has a ring shape, and the arithmetic processing unit applies a current output from a plurality of positions on an outer circumference or an inner circumference of the photoelectric conversion element according to a position irradiated with the light. The rotation angle detection device according to claim 1, wherein the relative rotation angle is calculated based on the calculation.
状であり、 前記演算処理手段は前記光が照射された位置に応じて前
記光電変換素子の両端から出力される電流に基づいて前
記相対回転角度を演算することを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の回転角度検出装置。4. The photoelectric conversion element is in the shape of a ring with a part cut off, and the arithmetic processing means is configured to perform the operation based on a current output from both ends of the photoelectric conversion element according to a position irradiated with the light. The rotation angle detecting device according to claim 1 or 2, wherein a relative rotation angle is calculated.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14059093A JPH06347289A (en) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | Angle of rotation detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14059093A JPH06347289A (en) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | Angle of rotation detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06347289A true JPH06347289A (en) | 1994-12-20 |
Family
ID=15272231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14059093A Withdrawn JPH06347289A (en) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | Angle of rotation detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06347289A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5678933A (en) * | 1995-01-20 | 1997-10-21 | Nsk Ltd. | Speed sensing rolling bearing unit |
| US5868485A (en) * | 1996-04-26 | 1999-02-09 | Seiko Epson Corporation | Projection type display device |
| US6642507B1 (en) | 1999-10-12 | 2003-11-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Beam rotation angle detecting apparatus, rotation detecting apparatus and beam rotation angle detecting method |
| CN108458672A (en) * | 2018-06-28 | 2018-08-28 | 北方民族大学 | Angular transducer based on bitoric lens and its measurement method |
-
1993
- 1993-06-11 JP JP14059093A patent/JPH06347289A/en not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5678933A (en) * | 1995-01-20 | 1997-10-21 | Nsk Ltd. | Speed sensing rolling bearing unit |
| US5868485A (en) * | 1996-04-26 | 1999-02-09 | Seiko Epson Corporation | Projection type display device |
| US6053616A (en) * | 1996-04-26 | 2000-04-25 | Seiko Epson Corporation | Projection type display device |
| US6642507B1 (en) | 1999-10-12 | 2003-11-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Beam rotation angle detecting apparatus, rotation detecting apparatus and beam rotation angle detecting method |
| US6958468B2 (en) | 1999-10-12 | 2005-10-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Beam rotation angle detecting apparatus, rotation detecting apparatus and beam rotation angle detecting method |
| CN108458672A (en) * | 2018-06-28 | 2018-08-28 | 北方民族大学 | Angular transducer based on bitoric lens and its measurement method |
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