JPH07324945A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な制御で且つ短時間で原点位置を検出す
ることができる位置検出装置を提供する。 【構成】 回転体の原点位置を検出する位置検出装置に
おいて、前記回転体に同動して回転する半円板状部又は
半円リング状部を有する検出体を設けると共に、該検出
体の半円板状部又は半円リング状部の有無を検知する検
出体検知手段を原点位置又は該原点位置から１８０°回
転した位置に設け、該検出体検知手段の検知結果の変化
によって前記原点位置を検出する構成よりなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、位置検出装置に係り、
より詳細には、回転体の原点位置を検出する位置検出装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、回転体の回転位置を検出する位置
検出装置としては、所定の間隔で位置検出用スリットを
形成したスリット円板と、このスリット円板の位置検出
用スリットを検知する透過型フォトセンサからなる位置
検知用センサとを組合わせたロータリエンコーダが一般
的である。

【０００３】そして、このようなロータリエンコーダに
あっては、原点位置を検出するため、スリット円板に位
置検出用スリットと径方向位置を異ならせて原点検出用
スリットを別個に形成すると共に、この原点検出用スリ
ットを検知するための透過型フォトセンサからなる原点
検知用センサを設けている。

【０００４】このロータリエンコーダにあっては、回転
体に同動してスリット円板が回転することによって、原
点位置検知用センサが原点位置検出用スリットを検知し
た時点を基準として、位置検知用センサからの位置検出
用スリットの検知信号をカウントすることによって、原
点位置からの回転位置（回転量）を得ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の回転体
の原点位置を検出する位置検出装置の場合、次のような
問題がある。すなわち、 スリット円板に形成される原点位置検出用スリット
は１個であるため、初期状態で原点位置検知用センサが
原点位置検出用スリットを検知していないとき、すなわ
ち回転体が原点位置にないときには、原点位置検知用セ
ンサが原点位置検出用スリットを検知するまで回転体す
なわちスリット円板を予め定めた所定の方向に回転させ
ることになるが、スリット円板の停止位置によっては最
大略３６０°回転させなければならない場合が生じて、
原点位置の検出に時間がかかる。 しかも、例えば船舶の操舵の場合のように回転体が
原点を基準として±１８０°の回転範囲でしか回転しな
いようなときには、所定の方向にスリット円板を回転さ
せて原点を検出できなければ、再度逆方向にスリット円
板を回転させなければならなくなり、原点位置の検出に
一層時間がかかり、制御も複雑になる。 等の問題がある。

【０００６】本発明は、上述した問題に対処して創案し
たものであって、その目的とする処は、簡単な制御で且
つ短時間で原点位置を検出することができる位置検出装
置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そして、上記目的を達成
するための手段としての本発明の位置検出装置は、回転
体に同動して回転する半円板状部又は半円リング状部を
有する検出体を設けると共に、該検出体の半円板状部又
は半円リング状部の有無を検知する検出体検知手段を原
点位置又は該原点位置から１８０°回転した位置に設
け、該検出体検知手段の検知結果の変化によって前記原
点位置を検出する構成としている。

【０００８】また、本発明の位置検出装置は、回転体の
原点位置を検出する位置検出装置において、前記回転体
に同動して回転する扇板状部又は扇リング状部を有する
検出体を設けると共に、該検出体の扇板状部又は扇リン
グ状部の有無を検知する検出体検知手段を原点位置又は
該原点位置から１８０°〜３５９°回転した位置、また
は１°〜１８０°回転した位置に設け、該検出体検知手
段の検知結果の変化によって前記原点位置を検出する構
成としている。

【０００９】また、本発明の位置検出装置は、上記各位
置検出装置において、検出体には全周にわたって回転位
置検出用の所定のパターンが形成された回転位置検出部
が一体的に設けられている構成としている。

【００１０】

【作用】本発明の位置検出装置は、回転体に同動して回
転する検出体の半円板状部又は半円リング状部の有無を
原点位置又は該原点位置から１８０°回転した位置、あ
るいは扇板状部又は扇リング状部の有無を原点位置又は
該原点位置から１８０°〜３５９°回転した位置、また
は１°〜１８０°回転した位置に設けた検出体検知手段
で検知し、該検出体検知手段の検知結果の変化によって
前記原点位置を検出するので、原点位置検出のための回
転体の回転方向を選択することができ、原点位置検出に
要する時間が短くなるように作用する。また、検出体に
全周にわたって回転位置検出用の所定のパターンが形成
された回転位置検出部を設けることで、原点位置検出と
共に回転位置（回転量）検出もできるように作用する。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明を具体化
した実施例について説明する。ここに、図１〜図５は、
本発明に係る位置検出装置を適用した±１８０度角度位
置制御装置の一実施例を示し、図１は機構部の要部断面
図、図２は図１の要部側面図、図３は制御部のブロック
図、図４は原点位置検出作用のフロー図、図５は図４の
説明に供する説明図である。また、図６及び図７は、本
発明に係る位置検出装置を適用した回転位置検出装置の
一実施例を示し、図６は要部正面図、図７は図５の側面
図である。さらに、図８は検出体の他の実施例の斜視
図、図９，図１０は検出体の更に他の実施例の要部側面
図である。

【００１２】本実施例の±１８０度角度位置制御装置
は、出力軸の角度位置を０〜１８０度の範囲内で制御す
るための装置であって、概略すると、モータ１によって
回転体である出力軸２を回転すると共に、この出力軸２
の原点位置を検出する本発明に係る原点位置検出装置３
を備え、この原点位置検出装置３で検出した原点位置を
基準として出力軸２の先端部に固着されたノックレバー
４を左右にそれぞれ９０度の範囲内で回転させる構成と
している。

【００１３】ここで、機構部のモータ１はケース５内に
配設され、出力軸２はケース５に装着された軸受６，６
を介して回転自在に支承され、モータ１の回転軸１ａの
先端部に固着されたギヤ７と出力軸２に固着されたギヤ
８とを噛み合わせてモータ１の回転を減速して出力軸２
に伝達している。また、モータ１の回転軸１ａの後端部
にはモータ回転量を検出するためのロータリエンコーダ
９が設けられている。さらに、出力軸２のケース５から
突出した部分にはノックレバー４が固着されている。

【００１４】原点位置検出装置３は、出力軸２に固着さ
れた半円板状部のみからなる半円板状検出体１１と、出
力軸２の原点位置（０°）から１８０°回転した位置に
設けられ、半円板状検出体１１の有無を検知する検出体
検知手段である近接スイッチ１２とから構成されてい
る。この近接スイッチ１２は半円板状検出体１１を検知
しているとき（有るとき）にオン状態になり、半円板状
検出体１１を検知していないとき（無いとき）にオフ状
態になるように設定し、ここでは半円板状検出体１１が
ず２で左領域及び原点位置のときオン状態、右領域のと
きオフ状態になる。

【００１５】一方制御部は、操作部１４、位置制御部１
５及びモータ駆動部１６等で構成され、操作部１４は出
力軸２の角度位置として原点（０），＋１，＋２，＋
３，−１，−２，−３の７位置を指示するロータリスイ
ッチ１７を備え、位置制御部１５はマイクロコンピュー
タ、アンプ、デジスイッチ、カウンタ等からなり、操作
部１４からの指示信号、ロータリエンコーダ９及び原点
位置検出装置３の近接スイッチ１２からの入力信号等に
基づいて、モータ駆動部１６を駆動制御してモータ１を
回転駆動する。

【００１６】操作部１４のロータリスイッチ１７によっ
て指示する７位置の内の原点位置を除く６位置の角度
は、位置制御部１５に設けられたデジスイッチによって
０〜１８０°の範囲内で任意に設定することができ、位
置制御部１５は操作部１４の指示に応じてデジスイッチ
によって設定されている角度分モータ１を回転駆動制御
する。

【００１７】次に、本実施例の±１８０度角度位置制御
装置における原点位置検出作用について図４及び図５を
も参照して説明すると、電源が投入されると、位置制御
部１５は近接スイッチ１２がオン状態か否か、すなわち
半円状検出体１１（ノックレバー８も同様である。）が
原点位置又は左領域にあるか否かを判別する。

【００１８】このとき、近接スイッチ１２がオン状態で
半円状検出体１１が図５（ａ）に示すように原点位置又
は左領域にあるときには、モータ駆動部１６を介してモ
ータ１を回転駆動して出力軸２を左回転させる。そし
て、近接スイッチ１２がオフ状態になったときに出力軸
２の回転を停止し、予め定めた設定時間（出力軸２の回
転量にして１度以内）経過した後、出力軸２を左回転さ
せ、近接スイッチ１２がオン状態になったときに出力軸
２の回転を停止し、その位置を原点位置として内部のカ
ウンタを「０」にセットする。

【００１９】これに対して、近接スイッチ１２がオフ状
態で半円状検出体１１が図５（ｂ）に示すように右領域
にあるときには、モータ駆動部１６を介してモータ１を
回転駆動して出力軸２を右回転させる。そして、近接ス
イッチ１２がオン状態になったときに出力軸２の回転を
停止し、その位置を原点位置として内部のカウンタを
「０」にセットする。

【００２０】つまり、電源投入時に近接スイッチ１２の
状態を確認することで原点位置検出のための出力軸の回
転方向を選択し、半円状検出体１１が原点位置又は左領
域にあるときには、そのいずれであるかを区別するため
にいったん出力軸２を左回転して半円板状検出体１１を
近接スイッチ１２から外した後、出力軸２を右回転して
再度近接スイッチ１２がオン状態になった位置を原点位
置とし、半円状検出体１１が右領域にあるときにはその
まま出力軸２を右回転して近接スイッチ１２がオン状態
になった位置を原点位置とするように作用する。また、
半円状検出体１１が原点位置又は左領域にあるときに、
上記の手順を行うことにより、近接スイッチ１２の動作
感応範囲は面であるが、検出体１１を回転させることで
その範囲が線で捉えられて原点位置精度が確保される
（±１度以内の精度になる）ように作用する。

【００２１】この場合、出力軸２の回転範囲は原点位置
を基準として左右に９０度の範囲であるから原点位置検
出のための出力軸２の回転範囲は最大９０度となり、モ
ータ１のロータリエンコーダ９に原点位置検出用スリッ
トを設けた場合に比べて著しく原点位置検出に要する時
間が短縮されることになる。

【００２２】次に、本実施例の回転位置検出装置（図６
及び図７）は、検出体２１を外周側に半円板状部２１ａ
が、中央部側に円板状の回転位置検出部２１ｂが一体形
成され、この回転位置検出部２１には全周に所定のパタ
ーンであるスリット２２が形成されている構成とし、検
出体２１の半円板状部２１ａの有無を検知する近接スイ
ッチ２３と、回転位置検出部２１ｂのスリット２２を検
知する透過型フォトセンサ２４とを設けている。この装
置によれば、原点位置を検出すると共に回転位置（回転
量）も検出できるように作用する。

【００２３】なお、回転位置検出部２１ｂの全周にわた
って形成する回転位置検出用の所定のパターン及びこの
パターンを検知するセンサとしては、上記の例に限ら
ず、スリットに代えてホール（孔）でもよく、またスリ
ットやホールに代えて磁気を帯電させて磁気センサで読
み取ってもよいし、あるいは反射パターンを印刷して反
射型フォトセンサで読み取るようにすることなどもでき
る。

【００２４】また、検出体は半円板状部を有するものに
限らず、図８に示すように半円リング状の検出体３１で
あっても同様に用いることができる。

【００２５】さらに、前記±１８０度角度位置制御装置
と同様な構成を用いて、近接スイッチの原点位置を不揮
発性メモリに記憶すると共に、検出体が近接スイッチを
通過する回数（オン状態→オフ状態の回数及びオフ状態
→オン状態の回数）を加減算して記憶して、原点位置と
の偏差を演算することによって、多回転位置制御装置と
して構成することができる。

【００２６】この場合、原点位置との偏差が「０」であ
れば原点位置、偏差が＋であれば回転体は原点位置より
＋方向に位置し、そのときの偏差量が原点位置からの回
転量に相当し、同様に偏差が−であれば回転体は原点位
置より−方向に位置し、そのときの偏差量が原点位置か
らの回転量に相当することになる。これにより、多回転
制御も可能になり、常に原点位置から左右に何回転して
いるかを確認することができるようになる。

【００２７】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で変
形実施できる構成を含むものである。因みに、上記実施
例では、検出体検知手段として近接スイッチを用いた例
について説明したが、フォトセンサ、磁気センサ、ホー
ルセンサ等も用いることができる。また、検出体とし
て、前述した実施例においては、半円板状部又は半円リ
ング状部の構成で説明したが、図９〜図１０に示すよう
に、扇板状部または扇リング状部で形成し、該検出体４
１、５１の扇板状部又は扇リング状部の有無を検知する
検出体検知手段４２、５２を原点位置又は該原点位置か
ら１８０°〜３５９°回転した位置、または１°〜１８
０°回転した位置に設けた構成としてもよい。そして、
この構成の場合、回転角度が左右異なる場合に有効であ
る。すなわち、このような構成とすることにより、原点
検出時間が短縮できるという利点を有する。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の請求項１、２の位置検出装置によれば、回転体に同動
して回転する検出体の半円板状部又は半円リング状部の
有無を原点位置又は該原点位置から１８０°回転した位
置、あるいは扇板状部又は扇リング状部の有無を原点位
置又は該原点位置から１８０°〜３５９°回転した位
置、または１°〜１８０°回転した位置に設けた検出体
検知手段で検知し、該検出体検知手段の検知結果の変化
によって前記原点位置を検出するようにしたので、原点
位置検出のための回転体の回転方向を選択することがで
きて原点位置検出に要する時間が短くなるという効果を
有し、特に回転体の回転範囲が規制されているようなと
きには著しく検出時間が短縮されるという効果を有す
る。

【００２９】また、本発明の請求項３の位置検出装置に
よれば、検出体に全周にわたって回転位置検出用の所定
のパターンが形成された回転位置検出部を設けたので、
原点位置検出と共に回転位置（回転量）検出もできると
いう効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る位置検出装置を適用した±１８０
度角度位置制御装置の一実施例を示す機構部の要部断面
図である。

【図２】図１の要部側面図である。

【図３】制御部のブロック図である。

【図４】原点位置検出作用のフロー図である。

【図５】図４の説明に供する説明図である。

【図６】本発明に係る位置検出装置を適用した回転位置
検出装置の一実施例を示す要部正面図である。

【図７】図５の側面図である。

【図８】検出体の別実施例の斜視図である。

【図９】検出体の更に他の実施例の要部側面図である。

【図１０】検出体の更に他の実施例の要部側面図であ
る。

【符号の説明】

１・・・モータ、２・・・出力軸（回転体）、３・・・
原点位置検出装置、８・・・ノックレバー、１１，２
１，３１，４１，５１・・・検出体、１２，２３，４
２，５２・・・近接スイッチ（検出体検知手段）、２１
ａ・・・半円板状部、２１ｂ・・・回転位置検出部、２
２・・・スリット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転体の原点位置を検出する位置検出装
   置において、前記回転体に同動して回転する半円板状部
   又は半円リング状部を有する検出体を設けると共に、該
   検出体の半円板状部又は半円リング状部の有無を検知す
   る検出体検知手段を原点位置又は該原点位置から１８０
   °回転した位置に設け、該検出体検知手段の検知結果の
   変化によって前記原点位置を検出することを特徴とする
   位置検出装置。
2. 【請求項２】 回転体の原点位置を検出する位置検出装
   置において、前記回転体に同動して回転する扇板状部又
   は扇リング状部を有する検出体を設けると共に、該検出
   体の扇板状部又は扇リング状部の有無を検知する検出体
   検知手段を原点位置又は該原点位置から１８０°〜３５
   ９°回転した位置、または１°〜１８０°回転した位置
   に設け、該検出体検知手段の検知結果の変化によって前
   記原点位置を検出することを特徴とする位置検出装置。
3. 【請求項３】 検出体には全周にわたって回転位置検出
   用の所定のパターンが形成された回転位置検出部が一体
   的に設けられている請求項１または２に記載の位置検出
   装置。