【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及检测旋转轴等的旋转角度的角度检测装置，本专利技术特别是涉及以高分辨率检测360°以下的范围内的角度以便将机器人的关节等定位于目标位置的角度检测装置。
技术介绍
1、在过去，人们提出了检测旋转角度的各种磁编码器装置。
2、在专利文献1所公开的磁编码器装置中，圆筒状的基部由烧结金属形成，通过对该基部的外周面、内周面及两端面进行按压来进行精压加工(サイジング)。进而，将基部插入到模具中，将以热塑性树脂和磁性粉末为主要成分的树脂材料注射成型到模腔内。之后，通过多极磁化而形成两排磁编码器磁道，该磁编码器磁道在成形部具有沿圆周方向排列的多个磁极，且磁极对数相互不同。
3、将这样制作的磁编码器固定在旋转体上，与磁编码器磁道邻接并相对地设置磁传感器。磁传感器具有分别面向两排磁编码器磁道的两个检测元件和运算部，根据两个检测元件检测到的磁信号之间的相位差，以高分辨率计算出旋转体的绝对角度，并作为传感器输出而输出。
4、在专利文献2中公开的磁式编码器由磁记录旋转体和磁信息检测机构构成，在该磁记录旋转体中，在外周面上贴有以等间距交替磁化了n极和s极的带状磁栅尺部件，上述磁信息检测机构接近该磁记录旋转体而配置。上述磁信息检测机构包括沿磁记录旋转体的旋转方向间隔开配置的两个磁信息检测元件。形成在磁栅尺部件上的磁信息由两个磁信息检测元件进行检测，并且由该检测输出来生成a相、b相和z相信号。其结果是，可以以相对低的成本实现高精度、可靠性高且通用性高的磁式编码器。
5、现有技术文献
6、专
7、专利文献1：jp特开2015-75466号公报
8、专利文献2：jp特开2012-141259号公报
技术实现思路
1、专利技术要解决的课题
2、在专利文献1所公开的技术中，在冲压加工的烧结芯铁上一体地形成塑料磁体之后，进行磁化以形成由每旋转一圈来确定的磁化极数。
3、为了在满足可用空间和成本等的限制条件的同时使用多排磁编码器实现高分辨率的角度检测装置，磁传感器需要使用将必要功能集成到单个封装中的量产产品。
4、为此，磁极宽度和磁极对数等的主要规格是预先确定的，无法对应个别规格。例如，一旦确定了磁极宽度和磁极对数等的规格，编码器部的直径就由这些规格确定，将不能以任意的直径制作，设计的自由度也被限制。此外，由于模制产品是一个接一个地单独磁化，因此难以提高生产率。此外，在下述的方面存在问题，即，难以与旋转体一体地构成成型品，需要将磁化后的部件作为单独的部件安装，旋转体的尺寸变大，由此，旋转体的质量也会增加。
5、此外，为了制造磁编码器装置，需要制造用于芯铁的模具和用于注塑成型塑料磁体的模具，这产生了制造成本高的课题。
6、专利文献2所公开的技术中使用的带状磁栅尺重量轻，不需要成型模具等，因此可以解决上述问题，但关于分辨率的提高，没有任何记载。此外，虽然可以通过z相信号来检测附在圆周的一部分上的磁栅尺部件的两端，但在检测到磁栅尺部件的端部的状态时不输出a相或b相信号。因此，例如在将角度检测信号用于旋转设备的控制等时，存在无法使用通常的控制方式的课题。
7、本专利技术的目的在于解决上述课题，本专利技术的目的在于，提供设计自由度高，能实现小型化和轻量化，可谋求制作成本的降低，依赖于多排磁编码器的原理的高分辨率的角度检测装置。
8、解决问题的技术方案
9、在下文中，为了容易理解和方便，参考实施方式的附图标号来说明本专利技术。
10、本专利技术的角度检测装置4、4a、4b包括：具有n极和s极交替排列的磁道的编码器部6、6a、6b；以及隔着间隙δ与上述磁道对置的磁传感器部7；
11、在上述磁道中，在设为基准磁极宽度p及基准磁极对数n时，磁极宽度为p的主磁道2和磁极宽度为pn/(n-1)的副磁道3沿着片状的编码器用磁性材料1的长度方向相邻且相互平行地设置，在上述编码器部6、6a、6b中，上述片状的编码器用磁性材料1以不超过基准长度l＝2pn的长度卷绕在旋转体5、5a、5b的外周部或内周部上而固定；
12、上述磁传感器部7包括：两个磁检测元件8，该两个磁检测元件8分别面向上述主磁道2及上述副磁道3输出磁信号；以及运算部9，该运算部9根据这些磁检测元件8的磁信号运算出上述旋转体5、5a、5b的绝对角度；
13、上述角度检测装置包括校正计算部10，该校正计算部10将已运算出的上述绝对角度乘以与上述编码器部6、6a、6b的直径相对应的校正系数，来校正上述旋转体5、5a、5b的绝对角度。
14、按照该构造，片状的编码器用磁性材料1卷绕于旋转体5、5a、5b的外周部或内周部而固定，用作角度检测装置4、4a、4b的编码器部6、6a、6b。由此，即使改变编码器部的直径，也不需要制作模具，能够容易地制造任意直径的编码器部6、6a、6b。运算部9可以基于两个磁检测元件8的磁信号以高分辨率运算出旋转体5、5a、5b的绝对角度。校正计算部10将运算出的绝对角度乘以对应于编码器部6、6a、6b的直径的校正系数，使得即使编码器部的直径不是l/π，仍可以高分辨率精确地检测具有圆周长度l的旋转体5、5a、5b的绝对角度。另外，如果将现有的旋转部件11a、11b、11c用作上述旋转体，则无需追加作为其它部件的编码器，能够简化角度检测装置的结构，能够实现小型化和轻量化。
15、当基准长度为l的上述编码器用磁性材料1以任意长度切断，卷绕在旋转体5、5a、5b的外周或内周上的上述编码器部6、6a、6b的直径为s时，校正计算部10可以将上述基准长度l除以直径s与圆周率π的乘积而得到的值l/(πs)作为上述校正系数。
16、如果编码器部6、6a、6b的直径不等于l/π的直径s，则来自磁传感器部7所输出的传感器输出与实际角度不同，但如果将l/πs作为校正系数与传感器输出相乘，则得到正确的角度。
17、所包括的编码器部6、6a、6b可以通过将上述主磁道2和上述副磁道3的长度l1为上述基准长度l以下的上述编码器用磁性材料1卷绕而固定在周长比上述长度l1长的上述旋转体5、5a、5b的外周部或内周部上形成。
18、该角度检测装置还可以包括：极限角度存储部12，该极限角度存储部12位于上述磁道两端部且存储与磁传感器部7的输出相对应的极限角度；以及检测范围判断部13，该检测范围判断部13判断从上述磁传感器部7输出的绝对角度是否在该极限角度范围内，并输出表示是否脱离了极限角度的识别信号。
19、按照该构造，如果当表示极限角度偏离的识别信号输出时，旋转停止，则指示绝对角度的通常传感器信号输出，由此可通过通常的控制方法进行操作来避开无法检测的区域。
20、旋转体5、5a、5b可以是机器人关节的旋转部件11a、11b、11c。在检测机器人关节的绝对角度时，需要的角度检测范围往往小于360°。在这种情况下，如果将编码器用磁性材料1的接缝配本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种角度检测装置，该角度检测装置包括：编码器部，该编码器部具有N极和S极交替排列的磁道；以及磁传感器部，该磁传感器部隔着间隙与上述磁道对置，
2.根据权利要求1所述的角度检测装置，其特征在于，当上述基准长度L的上述编码器用磁性材料以任意长度切断，卷绕在上述旋转体的外周部或内周部上的上述编码器部的直径为S时，上述校正计算部将上述基准长度L除以直径S与圆周率π的乘积而得到的值L/(πS)作为上述校正系数。
3.根据权利要求1或2所述的角度检测装置，其特征在于，所包括的上述编码器部是通过将上述主磁道及上述副磁道的长度L1为上述基准长度L以下的上述编码器用磁性材料卷绕而固定在周长比上述长度L1长的上述旋转体的外周部或内周部上形成的；
4.根据权利要求1至3中任一项所述的角度检测装置，其特征在于，上述旋转体是机器人关节的旋转部件。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种角度检测装置，该角度检测装置包括：编码器部，该编码器部具有n极和s极交替排列的磁道；以及磁传感器部，该磁传感器部隔着间隙与上述磁道对置，
2.根据权利要求1所述的角度检测装置，其特征在于，当上述基准长度l的上述编码器用磁性材料以任意长度切断，卷绕在上述旋转体的外周部或内周部上的上述编码器部的直径为s时，上述校正计算部将上述基准长度l除以直径s与圆周率π的乘积而得到...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。