JPH06347289A - 回転角度検出装置 - Google Patents
回転角度検出装置Info
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- JPH06347289A JPH06347289A JP5140590A JP14059093A JPH06347289A JP H06347289 A JPH06347289 A JP H06347289A JP 5140590 A JP5140590 A JP 5140590A JP 14059093 A JP14059093 A JP 14059093A JP H06347289 A JPH06347289 A JP H06347289A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 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。 【構成】 ベアリング１に対向してベアリング１の回転
軸１ｃに光源４を設け、中央の孔に光源４を通して位置
検出素子５を設ける。光源４に対向して回転軸１ｃに４
５°の角度で反射ミラー６を設け、反射ミラー６および
位置検出素子５に対向して位置検出素子５に４５°の角
度で反射ミラー７を設ける。光源４および位置検出素子
５を支持部材２を介してベアリング１の外輪１ａに設
け、反射ミラー６，７を支持部材３を介してベアリング
１の内輪１ｂに設ける。演算処理部８は、位置検出素子
６の出力から光スポットＳの座標（ｘ，ｙ）を求め、さ
らに回転角度θを演算する。
できる回転角度検出装置を提供する。 【構成】 ベアリング１に対向してベアリング１の回転
軸１ｃに光源４を設け、中央の孔に光源４を通して位置
検出素子５を設ける。光源４に対向して回転軸１ｃに４
５°の角度で反射ミラー６を設け、反射ミラー６および
位置検出素子５に対向して位置検出素子５に４５°の角
度で反射ミラー７を設ける。光源４および位置検出素子
５を支持部材２を介してベアリング１の外輪１ａに設
け、反射ミラー６，７を支持部材３を介してベアリング
１の内輪１ｂに設ける。演算処理部８は、位置検出素子
６の出力から光スポットＳの座標（ｘ，ｙ）を求め、さ
らに回転角度θを演算する。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
（３）に基づいて光スポットＳの位置ｒを演算する。
【００２７】ｒ＝ＬＩ2 ／（Ｉ1 ＋Ｉ2 ） …（３） ただし、Ｌは円弧Ｒの全長である。
【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。
位置ｒから次式（４）に基づいて回転角度θを演算す
る。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
処理部８の構成を一層簡単化することができる。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
示す断面図である。
【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。
を示す断面図である。
【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。
出装置を示す断面図である。
【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。
イメージセンサの出力信号を示す波形図である。
【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。
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。
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
Claims (4)
- 【請求項１】 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たことを特徴とする、回
転角度検出装置。 - 【請求項２】 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
することを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装
置。 - 【請求項３】 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。 - 【請求項４】 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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5140590A JPH06347289A (ja) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | 回転角度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5140590A JPH06347289A (ja) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | 回転角度検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06347289A true JPH06347289A (ja) | 1994-12-20 |
Family
ID=15272231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5140590A Withdrawn JPH06347289A (ja) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | 回転角度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06347289A (ja) |
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 (zh) * | 2018-06-28 | 2018-08-28 | 北方民族大学 | 基于双曲面透镜的角度传感器及其测量方法 |
-
1993
- 1993-06-11 JP JP5140590A patent/JPH06347289A/ja 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 (zh) * | 2018-06-28 | 2018-08-28 | 北方民族大学 | 基于双曲面透镜的角度传感器及其测量方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000905 |