【手続補正書】
【提出日】平成17年5月27日(2005.5.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】        明細書
【発明の名称】  回転検出センサとこれを有するアクチュエータおよび回転検出
方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】 情報の書換が自由な記録部を備える回転部材と、この回転部材の記録部に回転方向に応じて異なる情報を記録する情報記録手段と、上記回転部材の記録情報を検出する少なくとも２つの検出センサとを備え、上記回転部材の記録情報により上記回転部材の基準位置からの回転方向を検出することを特徴とする回転検出センサ。
【請求項２】 上記記録部は磁性体であり、上記情報記録手段は上記回転部材の記録部に回転方向に応じて異なる極性の着磁を行う永久磁石であり、上記検出センサを所定の間隔をおいて少なくとも２つ配置し、上記回転部材の基準位置からの回転方向を検出することを特徴とする請求項１記載の回転検出センサ。
【請求項３】 上記回転部材の基準位置からの回転方向の正負情報とこの正負情報を検出する基準点検出センサとを備えていることを特徴とする請求項２記載の回転検出センサ。
【請求項４】 上記２つの検出センサは上記回転部材の回転中心を挟んで対向する位置に配置され、上記永久磁石は上記２つの検出センサ間であって上記回転部材に対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載の回転検出センサ。
【請求項５】 上記２つの検出センサによる検出信号Ｈ１，Ｈ２と、上記基準点検出センサによる検出信号Ｈ３とからＨ１＜＞Ｈ２ ｔｈｅｎ Ｈ３Ｈ１＝Ｈ２ ｔｈｅｎ Ｈ１の論理式１に基づき得られた結果により上記回転部材が上記基準位置からどちらの方向に回っているか検出することを特徴とする請求項３記載の回転検出センサ。
【請求項６】 上記検出センサおよび基準点検出センサを監視しＨ３＜＞Ｈ３Ｚ−１Ａｎｄ Ｈ１＜＞Ｈ２Ａｎｄ Ｈ３＜＞（原点復帰開始時の論理式１の結果）の論理式２に基づき得られた結果により上記基準点を検出することを特徴とする請求項５記載の回転検出センサ。
【請求項７】 上記検出センサおよび基準点検出センサから得た情報を基に上記基準点を原点復帰させ得るか判断する手段と、原点復帰が困難である場合にそのことを外部に知らせる手段とを備えていることを特徴とする請求項３記載の回転検出センサ。
【請求項８】 上記回転部材に中心角１８０度の半分割環状着磁領域を設け、該着磁領域と非着磁領域との境界を上記基準位置として用いることを特徴とする請求項３記載の回転検出センサ。
【請求項９】 上記基準位置は上記回転部材に設けたスリットであり、上記基準点検出センサは上記スリットを検出する光センサであることを特徴とする請求項３記載の回転検出センサ。
【請求項１０】 請求項１から９のいずれかに記載の回転検出センサを有し、上記回転部材の基準位置からの回転方向を検出することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１１】 情報の書換が自由な記録部を回転部材に設け、この回転部材の記録部に回転方向に応じて異なる情報を記録し、上記回転部材の記録情報を検出センサにより検出し、上記回転部材の記録情報により上記回転部材の基準位置からの回転方向を検出することを特徴とする回転検出方法。
【請求項１２】 上記記録部は環状磁性体であり、永久磁石により上記回転部材の記録部に回転方向に応じて異なる極性の着磁を行い、所定の間隔をおいて少なくとも２つ配置された上記検出センサにより上記回転部材の基準位置からの回転方向を検出することを特徴とする請求項１１記載の回転検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転検出センサとこれを有するアクチュエータおよび回転検出方法に関する。さらに詳述すると、本発明は、回転体の周面あるいは主面に設けた着磁領域などから位置情報を得て回転体の回転量および周方向位置を検出する回転検出センサの構成の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】ロータの回転量や向き（本明細書ではこれらをロータの体様と表現する場合がある）を検出して基準位置に復帰させるようにしたモータがロボットアームのアクチュエータなどで使用されているが、ロータが３６０度以上回転可能であると、３６０度回転毎にロータの体様が基準位置と同じになるため、基準位置に復帰した状態なのかそれとも基準位置より３６０度余計に回転した状態なのか判別不可能な場合がある。このような場合、ロボットアームの角度や形状を初期状態に復帰させたり、回転部材に接続されたコードを捻れから保護したりすることが困難となるおそれがある。
【０００３】このため、モータの回転検出センサとしてはロータが同じ基準位置にあっても回転量が０度なのか３６０度なのか、つまり体様に偏りがあるのかないのか見極める機能が必要であり、この機能を担保するため３６０度回転する事によって０度となっているのか否かを記憶しておく原理が求められている。実際の回転検出センサとしては、主に、（１）図１２に示す電池バックアップ式、（２）図１３に示す機械式（減速式）、（３）図１４に示す磁気バブル式、および（４）図１５に示すメカスイッチ式の４つの方法が見受けられる。
【０００４】（１）の電池バックアップ式は回転センサそのものの電源を切らない事により積算値に狂いをなくしているもので、１回転１パルスのものも含め機械的には３６０度回る事で全く同じ体様となり、回転量が電気的に記憶されるものである。この方式ではロータ１０１の近傍に例えばＭＲ素子１０２や固定マグネット１０３が設けられており、検出と検出の記憶回路自体の電源はバッテリにより主電源断後も供給状態となっている。
【０００５】また、（２）の機械式としては、減速歯車１０４を備えることにより多回転時でも機械的な体様が異なる事が基本的な記憶メカニズムとなっている。この場合、機械的に減速することで多回転したときにおいても減速後は１回転以内に収まるようにしてあり、減速後の角度を検出することで入力軸１０５の回転を検出している。回転検出手段は、例えば光源１０６とフォトトランジスタ１０７である。
【０００６】（３）の磁気バブル式は磁区を移動させる事で磁気的に記憶が行われるもので、ロータ１０１上の永久磁石１０８が磁気バブル基板１０９上を通過することで磁気バブルがシフトするのを利用している。
【０００７】（４）のメカスイッチ式は例えば突起１１０とリミットスイッチ１１１を備えるもので、根本的には（２）と同様で１回転１歯の減速歯車と考えることができ、機械的体様による記憶がなされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、（１）はバッテリーという寿命の短い部品に頼っており、回路、電池を必要とする問題がある。
【０００９】（２）の機械式は機械的接触を伴なう為、高速回転や高頻度回転での寿命、安定性が懸念される。
【００１０】また、（３）は非接触であり、材料そのものの記憶となる為理想的な方法では有るが磁気バブルという特殊な材料を必要とし、またその読み出しには複雑な回路が必要となることから、総じてコスト的に高額であり、機構的には複雑である。
【００１１】そして、（２）と同様の構成を取りうる（４）は、（２）と同様の問題を含みうる。
【００１２】そこで、本発明は、寿命と安定性に優れ、構造が簡便で低コストの回転検出センサとこれを有するアクチュエータおよび回転検出方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するため、本願発明者らは種々検討を重ね、ロータに着磁情報の上書が可能な磁性体磁石材料（被着磁部）を取り付け、ステータ（固定子）に固定永久磁石を取り付け、ロータを回転させながらこの永久磁石によりマーキングする、つまり被着磁部の着磁状態を変化させることで回転超過を検出しうることを知見するに至った。また、同様の原理により、磁気以外であっても回転超過を検出しうることも知見するに至った。
【００１４】本願発明はかかる知見に基づくものであり、請求項１記載の回転検出センサは、情報の書換が自由な記録部を備える回転部材と、この回転部材の記録部に回転方向に応じて異なる情報を記録する情報記録手段と、回転部材の記録情報を検出する少なくとも２つの検出センサとを備え、回転部材の記録情報により回転部材の基準位置からの回転方向を検出するものである。
【００１５】この回転検出センサによると、回転部材が一方向に回転をしたときと逆方向に回転したときとで異なる情報を記録部に書き込むことができるので、この記録内容を検出することによって回転部材が基準位置からみていずれの側に回転しているか判別することが可能である。また、回転部材が所定量を超えて回転した場合は記録内容がいずれかの情報に偏るので、この偏りを検出することで回転超過と超過した方向を判別することができる。
【００１６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の回転検出センサにおいて、記録部は磁性体であり、情報記録手段は回転部材の記録部に回転方向に応じて異なる極性の着磁を行う永久磁石であり、検出センサを所定の間隔をおいて少なくとも２つ配置し、回転部材の基準位置からの回転方向を検出するようにしたものである。
【００１７】この回転検出センサでは、回転部材が一方向に回転すると回転部材上の磁性体が永久磁石によって一方の極性（例えばＮ極）に着磁される一方で、逆方向に回転すると異なる磁性（例えばＳ極）に着磁される。したがって、磁性体の着磁記録を検出することによって回転部材が基準位置からいずれの側に回転しているか判別することが可能である。また、回転部材が所定量を超えて回転した場合は磁性体の大部分あるいは全部がいずれかの極性に着磁されることになるので、この偏りを検出することで回転超過と超過した方向を検出する。
【００１８】請求項３記載の発明は、請求項２記載の回転検出センサにおいて回転部材の基準位置からの回転方向の正負情報とこの正負情報を検出する基準点検出センサとを備えているものである。このため、基準点、すなわち正負の遷移点情報を基にして回転部材を所定位置に戻すことができる。
【００１９】請求項４記載の発明は、請求項２または３のいずれかに記載の回転検出センサにおいて、２つの検出センサは回転部材の回転中心を挟んで対向する位置に配置され、永久磁石は２つの検出センサ間であって回転部材に対向する位置に配置されているものである。この場合、回転部材の周囲に検出センサ、永久磁石そして検出センサと並んでいることから、回転部材がいずれかの方向に回転して磁性体がいずれかの極性に着磁されると両検出センサで検出される着磁記録の極性が等しくなるし、逆方向へ回転すれば両検出センサで反対の極性が検出される。したがって、両検出センサの検出情報から、回転部材が回転範囲内にあるか否か判別することができる。
【００２０】また、請求項３記載の回転検出センサにおいては、請求項５記載の発明のように、２つの検出センサによる検出信号Ｈ１，Ｈ２と、基準点検出センサによる検出信号Ｈ３とからＨ１＜＞Ｈ２ ｔｈｅｎ Ｈ３Ｈ１＝Ｈ２ ｔｈｅｎ Ｈ１の論理式１に基づき得られた結果により回転部材が基準点からどちらの方向に回っているか検出することができる。
【００２１】また、請求項５記載の発明においては、請求項６記載の発明のように、検出センサおよび基準点検出センサを監視しＨ３＜＞Ｈ３Ｚ−１Ａｎｄ Ｈ１＜＞Ｈ２Ａｎｄ Ｈ３＜＞（原点復帰開始時の論理式１の結果）
の論理式２に基づき得られた結果により基準点を検出することができる。
【００２２】請求項７記載の発明は、請求項３記載の回転検出センサにおいて、検出センサおよび基準点検出センサから得た情報を基に基準点を原点復帰させ得るか判断する手段と、原点復帰が困難である場合にそのことを外部に知らせる手段とを備えているものである。したがって、基準点を原点復帰させ得ると判断できれば回転部材の自動復帰をより安全に行える。
【００２３】請求項８記載の発明は、請求項３記載の回転検出センサにおいて、回転部材に中心角１８０度の半分割環状着磁領域を設け、該着磁領域と非着磁領域との境界を基準位置として用いるものである。この場合、磁力を利用した境界から明確な基準位置が得られる。また、回転部材が１８０度回転する毎に正確な基準位置が得られる。
【００２４】請求項９記載の発明は、請求項３記載の回転検出センサにおいて、基準位置は回転部材に設けたスリットであり、基準点検出センサはスリットを検出する光センサであることを特徴とする。この場合、回転部材に例えば概１８０度の遮光領域と光通過領域を設け、該遮光領域と光通過領域の境界信号が基準点情報として用いられる。遮光、光通過の各領域は反射、非反射としても同様の情報を得ることが可能である。
【００２５】また、請求項１０記載の発明のアクチュエータは、請求項１から９のいずれかに記載の回転検出センサを有し、回転部材の基準位置からの回転方向を検出することを特徴としている。この場合、回転部材の磁性体（記録部）に記録された情報を検出することにより回転部材が基準位置からいずれの側に回転しているか判別することができるし、回転部材が所定量を超えて回転した場合は磁性体（記録部）における記録の偏りを検出することで回転部材が所定量を超えて回転していることを判別することができる。
【００２６】請求項１１記載の発明の回転検出方法は、情報の書換が自由な記録部を回転部材に設け、この回転部材の記録部に回転方向に応じて異なる情報を記録し、回転部材の記録情報を検出センサにより検出し、回転部材の記録情報により回転部材の基準位置からの回転方向を検出するものである。
【００２７】この回転検出方法によると、回転部材が一方向に回転をしたときと逆方向に回転したときとで異なる情報を記録部に書き込むことができるので、この記録内容を検出することによって回転部材が基準位置からみていずれの側に回転しているか判別することが可能である。また、回転部材が所定量を超えて回転した場合は記録内容がいずれかの情報に偏るので、この偏りを検出することで回転部材が所定量を超えて回転していることを判別することができる。
【００２８】請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の回転検出方法において、記録部は磁性体であり、永久磁石により回転部材の記録部に回転方向に応じて異なる極性の着磁を行い、所定の間隔をおいて少なくとも２つ配置された検出センサにより回転部材の基準位置からの回転方向を検出するものである。
【００２９】この回転検出方法では、回転部材が一方向に回転すると回転部材上の磁性体が永久磁石によって一方の極性（例えばＮ極）に着磁される一方で、逆方向に回転すると異なる磁性（例えばＳ極）に着磁される。したがって、磁性体の着磁記録を検出することによって回転部材が基準位置からいずれの側に回転しているか判別することが可能である。また、回転部材が所定量を超えて回転した場合は磁性体の大部分あるいは全部がいずれかの極性に着磁されることになるので、この偏りを検出することで回転部材が所定量を超えて回転していることを判別することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【００３１】図１〜図３に、本発明の回転検出センサ１を示す。回転検出センサ１は、情報の書換が可能な記録部５を備える回転部材２と、この回転部材２の記録部５に回転方向に応じて異なる情報を記録する情報記録手段３と、回転部材２の記録情報を検出する検出センサ４とを備え、回転部材２の記録情報により回転部材２の基準位置からの回転方向を検出するものである。
【００３２】以下では、本発明の一実施形態として、ロボットアーム等のアクチュエータとしてのモータに適用して好適な磁気型回転検出センサ１を説明する。この回転検出センサ１は、回転部材２の基準位置を検出する基準位置検出機能と、回転部材２の回転超過状況を検出する回転超過検出機能とを備え、回転部材２を単に原点復帰させるだけでなく、合計回転量を初期状態に戻した上で原点復帰させることにより回転部材２に接続されたコード等を捻れから保護しあるいはアーム等を初期状態の角度や形状に復帰させるようにしていることを特徴としている。
【００３３】まず回転超過検出機能について説明する。この機能を担保するため本実施形態の回転検出センサ１は、図２に示すように、回転部材２としてのロータ（以下「ロータ２」という）と、このロータ２に着磁を行う情報記録手段３としての永久磁石（以下「永久磁石３」という）と、この永久磁石３によるロータ２の着磁状態を検出する検出センサ４とを備え、検出センサ４を所定の間隔をおいて少なくとも２つ配置し、ロータ２の回転方向を検出するようにしている。
【００３４】ロータ２は、永久磁石３によってその着磁記録が書き換えられる（上書きされる）記録部５を備えている。記録部５は、例えば永久磁石３のＮ極近傍を通過するとＳ極に着磁されＳ極近傍を通過するとＮ極に着磁され、次に磁気が上書きされるまではこの着磁状態を保ちうる環状の磁性体（以下「被着磁リング６」という）によって構成される。なお、ロータ２の全体を磁性材料で構成してもよいが、本実施形態では図１に示すように磁性材料からなる被着磁リング６によって記録部５を構成し、これをロータ２に嵌め込んで一体的にし、同軸回転するようにしている。
【００３５】永久磁石３はロータ２の記録部５に磁気記録を行う記録ヘッドである。また、検出センサ４は永久磁石３によって記録された記録部５上の磁気情報を読み取る検出ヘッドである。永久磁石３と検出センサ４は、記録部５に着磁記録をしあるいはこの記録内容を読み取ることができるようにいずれも記録部５の周面に対向した位置に配置される。永久磁石３は、例えば図２に示すようにＮ極とＳ極とがロータ２の接線方向に並ぶように配置される。図示するようにＮ極からみてＳ極を時計回り方向に配した場合、ロータ２の記録部５は、ロータ２が時計回りに回転するとこのＳ極によって図２中で黒塗りして示すようにＮ極に着磁され、反対にロータ２を反時計回りに回転させると永久磁石３のＮ極によって図中白抜きして示すようにＳ極に着磁される。
【００３６】また、着磁記録を検出するための検出センサ４として本実施形態ではホール素子を用いている（以下「ホール素子４」と示す）。本実施形態では、図２に示すように２つのホール素子４ａ，４ｂを１８０度おきに設け、回転検出センサ１の中心を挟んで反対側に対向配置している。上述の永久磁石３は、これらホール素子４ａ，４ｂとは異なる位置（例えば図示するような直角の位置）に配置されている。
【００３７】続いて、ロータ２の基準位置を検出する基準位置検出機能について説明する。回転検出センサ１は、ロータ２に形成された基準点情報７と該基準点情報７を検出する基準点検出センサ８とにより、基準点を基にロータ２を原点復帰させる。図３（Ａ）に示すように、本実施形態では、１８０度ごとにＮ極とＳ極に着磁され、上述の被着磁リング６と同軸上に設けられた環状磁性体（以下「磁石リング９」という）を利用し、この磁石リング９のＮ極とＳ極との境目である境界部分を基準点情報７として用いる。磁石リング９の周囲に情報記録手段（例えば永久磁石）は設けられておらず、磁石リング９の着磁情報は検出されるのみで変化が与えられることはない。磁石リング９は被着磁リング６と同様にロータ２と一体的に設けられ同量回転するようになっている。なお、ここでは磁石リング９のＮ極着磁領域（以下「記録部１０」という）を中心角１８０度の半周形状としたが、この範囲はこれに限られることはない。また、磁石リング９を着磁領域と非着磁領域とに分け、着磁領域を記録部１０とすることもできる。
【００３８】また、磁石リング９の磁気情報を検出する基準点検出センサ８が、磁石リング９の記録面に対向して取り付けられている。基準点検出センサ８としては上述の検出センサと同様にホール素子が利用されている（以下「ホール素子８」という）。
【００３９】ここで、上述の２つのリング（被着磁リング６および磁石リング９）、ホール素子４，８、永久磁石３の配置例を図１に示す。なお、永久磁石３に対するホール素子４ａ，４ｂの位置関係、これらホール素子４ａ，４ｂと磁石リング９側のホール素子８との位置関係により、記録部１０の着磁角度をこれらに対応させて種々変更することが可能であるが、本実施形態では、ホール素子４ａ、永久磁石３、ホール素子４ｂを９０度置きに配置した好適な配置例を示している。このような配置の場合、２つのホール素子４ａ，４ｂからの信号を簡単な論理演算をとる事で回転させること無くオーバー回転（回転超過）状態の方向を取得できる点で好適である。
【００４０】
【実施例】本実施形態における回転検出センサ１の動作をコンピュータ上でシミュレーションした一例を図５に示す。永久磁石３、ホール素子４とも点着磁石、点検出するものとしてシミュレーションした。図５の左側テキストボックス１１内の数字はロータ２の相対移動角度を入力するものあるいは示すもので、左側ピクチャーボックス１２内にそのときの着磁状態が示されている。一方、右側ピクチャーボックス１４は１回転２極の磁石リング９の状態を示したもので、検出値がそのまま黒で表示される。
【００４１】また、中央のピクチャーボックス１３はホール素子４による検出状態を示しており、縦に３分割されて左右方向へ並ぶ３つの縦長の領域が形成されている。このうち、左部分が被着磁リング６の検出状態でホール素子４ａ，４ｂとも同じレベルが検出された場合には検出レベルが黒で表示され、異なったレベルが検出された場合には白で表示される。中央部分はその論理合成されたものが表示されており、以下の数式１、数式２に示す論理が計算される（論理式１）。なお、以下に示す式中ではホール素子４ａ，４ｂによる検出信号をＨ１，Ｈ２で示し、ホール素子８による検出信号をＨ３で示す。
【数１】Ｈ１＜＞Ｈ２ ｔｈｅｎ Ｈ３【数２】Ｈ１＝Ｈ２ ｔｈｅｎ Ｈ１図５においては±１８０度以上の回転が３個所で現れているが検出の結論である中央ピクチャーボックス１３の中央部分は正常に検出されていることが解る。同様に動作をより多くオーバー回転させた例も図５に示している。
【００４２】以上から、回転検出センサ１は、このようにロータ２が行きつ戻りつの動作をした場合に回転超過が生じているかどうか確実に検出している事が解る。また１８０度超えを生じている場合に原点復帰をするときは、１８０度超過の信号であるＨ１，Ｈ２の同符号信号がまずネゲート（検出信号がオフ）されてから、その後に磁石リング９の極性反転が生じた位置を原点位置としていることも重要な要素である。
【００４３】更に回転を増加させて±２７０度以上動作させると図６のようになり、オーバー後の逆転（戻り動作）が９０度回ったところで誤検出が発生している（図中長円で囲んで示した部分）。このようにオーバ回転時には誤検出とはならず、その後の反転動作で誤検出となるのは本実施例の回転検出センサ１を数式１、数式２のみで処理した場合の特徴である。
【００４４】続いて、原点復帰中の検出センサ４の状態と±３６０度以内からの原点復帰について述べる。原点復帰の方向は前述した条件で表される。すなわち、正常な場合、つまり±２７０度を超過しない場合、数式１、数式２に示した論理式１で問題は発生しないことは図５R>５、図６で確認したとおりであるが、以下では原点復帰動作を行う際の復帰中の各センサーの状態を考える。ここでは被着磁リング６の初期状態を原点中心に１８０度ずつ分かれた状態、つまり図５、図６の初期状態を基準に考える。この状態より２７０度以上３６０度以下回転をした後、その反対方向に戻る事を想定してみる。ここで戻った角度と戻る為に回転した角度を考慮し、数式１に基づき原点復帰を行った場合をシミュレーションしてみる。またここで原点復帰が正常に終了する条件として、原点の検出条件を数式３〜５として示す論理式（論理式２）を仮定した。
【数３】Ｈ３＜＞Ｈ３Ｚ−１ ；Ｈ３の出力が反転してかつ【数４】Ａｎｄ Ｈ１＜＞Ｈ２ ；回転超過状態ではない【数５】Ａｎｄ Ｈ３＜＞（原点復帰開始時の数式１，２の結果） ；Ｈ３エッジの方向が原点復帰方向に合致
【００４５】また下記論理式条件を「混乱」と定義する（論理式３）。
【数６】（論理式１による検出方向）＜＞ （論理式１による検出方向・Ｚ−１）
これは単純に原点検出前に論理式１の判定が反転してしまう状況の検出である。
【００４６】これに基づき、−２７０度以上の位置から一旦動作を行った場合の検出状態の変化を図７に示す。
【００４７】これら表から言える事として２７０度を超過した場合、また超過の履歴を持つ場合に、１）原点復帰が行えない場合、論理式３より混乱状態が必ず検出される。
２）超過履歴をもっていても原点検出が行える場合が有るが、この場合超過の履歴は失われ、正常状態に復帰している。
３）原点復帰開始時のセンサ状態とその後センサ状態の変化を記憶、判断する事で、混乱が生じた角度がおおよそ分かる。
ということがいえる。
【００４８】この結果を応用面より考察してみると、１）は、論理式３を用いた混乱検出を行う事で、±２７０度を超過履歴を持つ場合で原点が復帰できない場合の検出が可能であり、エラー検出として応用できる。２）からは、被着磁リング６を初期化する際にはＨ３により原点位置から＋方向に１８０度回転させ、更にそこからマイナス方向に３６０度回転させる事で初期化される事が解る。また３）からは、混乱検出した状態が検出された場合、そこにいたるＨ１〜Ｈ３の変化の状況を図７、図８に添って解析する事で再初期化と原点復帰が可能となり、±３６０度の動作領域においても自動で確実に原点復帰を行える事が解る。
【００４９】付け加えると、図７、図８から、すべてのパターンに関して評価されているかどうかの問題を考察しておく必要がある。すなわち、３６０度以下、２７０度以上回転した時点からこれを超過しない範囲で行きつ戻りつし、ある角度に停止したときの電源遮断中の動作を考えてみる。この場合の被着磁リング６はどのような着磁状態となっているか考える際の一例として図９を示す。ここから解る様に初期に回った２７０度以上のどこまでオーバー回転したかと、最終的に原点復帰を開始する位置だけが関係しており、ロータ２の行きつ戻りつしている範囲が「どこまでオーバー回転したか」を示す範囲を超過しない限り、結果としての着磁状態は同じ状態となる。
【００５０】また、図９は２７０度超過の場合の実際の動作として３３０度まで一旦振った後、図上部では−１００，＋９０，−３０，＋４０，−５０度と振った結果として２８０度となった場合の着磁状態の変化を示している。一方、図下部では３３０度まで振った後に直接２８０度の地点に移動させた場合の着磁状態を示している。ここで着磁の分かれ目＝極性変化点は一旦３３０度まで振った時点で決定しており、行きつ戻りつする動作範囲がこの３３０度を超過しない限り着磁の極性変化点の位置は被着磁リング６に固定されたままでその相対位置は変化しない。この事により、行きつ戻りつする動作は最大の行き過ぎ点を超過しない限り着磁状態を変化させないことといえる。
【００５１】つまり、図７、図８のセンサ変化が±２７０度超過、±３６０度以内の履歴を有する原点復帰過程の全てを表しているものと考えられる。
【００５２】（超±３６０度の場合）ここまで、±３６０度つまり可動領域２回転である場合の原点復帰は論理的には達成できる結果が得られた。それでは、それ以上の回転の履歴に対してはどの様な応答となるのか考察する。また図７、図８と同様に混乱に陥った場合の場所（角度）も同様に検討してみる。この結果を図１０に示す。シミュレーションはマイナス側でしか行っていないが、図７および図８をみても明らかなように、また、回転対象の論理を論じている為、プラス側はＨ１，Ｈ２の入れ替え、＋、−の符号の反転で全く等価となる事は明らかである。
【００５３】（原点復帰）ここでは図７と図１０の考察を通して、超２７０度の場合と超３６０度の場合に対して原点復帰が可能かどうかを考察してみる。
【００５４】(i)履歴が±２７０度以下に収まっている場合は「混乱」は生じず、そのまま原点復帰を行い、終了させる事ができる。
【００５５】(ii)履歴が±２７０〜±３６０度以上のパターン、±３６０〜±４５０度のパターン（この場合、履歴として少なくとも２７０度を超える絶対値を有するものとする）においても「混乱」が生じない場合はそのまま原点復帰を終了させても、その後の着磁状態の変動は（１）の場合の原点復帰後と同様な状態に収まる。
【００５６】(iii)履歴が±２７０〜±３６０度以上のパターン、±３６０〜±４５０度のパターンにおいて、原点復帰中に「混乱」が生じた場合は(ii)のパターンに持ち込む方法をとる。センサ状況の変動から混乱の発生位置を推定して必要量の送りを掛けて(ii)の位置まで移動させて原点復帰させる。
【００５７】ここで(iii)について詳述する。ここでもマイナス側で論じる。混乱が生じた位置が９０度毎の単位で把握できれば最小の移動距離をふって(ii)のパターンの位置までロータ２を回し再度原点復帰を行う事が、原点復帰の時間として最も高速に行えるものとなる。(ii)のパターンの要点は、履歴でオーバーした方向とは反対側に絶対角度で９０度以上強制的に戻す事である。これは初期化の動作と全く同じである。ここで注意すべき点はこの強制的に戻す角度が２７０度を超過してはならない事である。要約すると、履歴でオーバーの有った方向と反対側の±９０〜±２７０度の範囲に強制移動させる事で原点復帰が可能となり、着磁の状態も修正されるという事である。
【００５８】この強制移動すべき角度を求める為、図７R>７、図８からセンサの検出パターンの変化毎に混乱の生じる点をまとめてみたのが図１１である。この図を見る限り強制回転すべき角度は所定の範囲内に収まり、−２７０〜−３６０度、−３６０〜−４５０度という２種類の、履歴の深さの違いでも問題なく原点復帰可能な領域に持って行く事ができる。ただし、所定の範囲内に収まり、センサー誤差などが入った場合にオープンループ的に規定の角度振っただけでは計算上の範囲に入らない事が充分予想される。
【００５９】ここで再度図７、図８に戻って原点復帰可能なセンサパターンを眺めてみると原点復帰可能なパターンは双方とも同じであり、開始位置でのＨ１，Ｈ２，Ｈ３のパターンが＋＋＋あるいは＋＋−の２種類のパターンとなる。このうち＋＋＋は「混乱」の発生する開始のパターンにも含まれる為、＋＋−のパターンであれば＋１８０〜＋２７０度の領域に入っていると判断でき、このまま原点復帰が行える状態となる。
【００６０】以上説明したとおり、本実施例の回転検出センサ１によると、(1) 論理式１により原点復帰方向を判定し原点復帰を開始し、原点復帰中も論理式１〜３を実行し続ける。
(2) この場合、論理式２により原点復帰が終了すればそれで終了となる。
(2)' 論理式３により「混乱」が検出された場合は、原点復帰中のセンサ状態を示す図７、図８と照合し強制的に戻すべき方向を決める。
(3) マイナス側のオーバ履歴側とマッチした場合、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の検出値が＋＋−になるまでプラス側に回す(3)' プラス側のオーバ履歴側とマッチした場合、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の検出値が−−＋になるまでマイナス側に回す。
(4) (1)に戻り原点復帰し直す。この場合、必ず(2)となり(2)'とはならず原点復帰終了すると考えられる。
【００６１】なお、上述の実施形態あるいは実施例は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、本実施形態ではステータ側に固定した検出センサ（ホール素子）４に対し、回転部材（ロータ）２側に設けた記録部５を回転させて着磁記録の上書きするようにしたが、これらは相対的に位置を変えるものであれば足り、例えばこれとは逆に、固定的な記録部５に対し情報記録手段３および検出センサ４をその記録部５の周囲を回転するように設けても本実施形態と同様に回転方向や回転超過を検出することが可能である。
【００６２】また本実施形態では、被着磁リング６の記録部５に情報を記録する好適な手段として磁気を利用した場合を説明したが、記録手段は特にこれに限られることはなく、磁気を利用した場合と同様に情報記録手段３と対向する部位を次々と上書きすることができるあらゆる手段、例えば感熱性材料に対して上書きし、その画像を取り込んで判別する装置などを利用することができる。
【００６３】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項１記載の回転検出センサによると、回転部材が一方向に回転をしたときと逆方向に回転したときとで異なる情報を記録部に書き込み、この記録内容を検出することによって回転部材が基準位置からみていずれの側に回転しているか判別することが可能である。また、回転部材が所定量を超えて回転した場合は記録内容がいずれかの情報に偏るので、この偏りを検出することで回転部材が所定量を超えて回転していることを判別することができる。
【００６４】したがって、この回転検出センサによると回転部材を単に原点復帰させるだけでなく、合計の回転量を初期状態に戻した上で原点復帰させることが可能である。このため、回転部材に接続されたコード等を捻れから保護しあるいはアーム等が初期状態の角度や形状に復帰させることができる。
【００６５】また、請求項２記載の回転検出センサによると、磁性体の着磁記録を検出することによって回転部材が基準位置からいずれの側に回転しているか判別することが可能である。また、回転部材が所定量を超えて回転した場合は磁性体の大部分あるいは全部がいずれかの極性に着磁されることになるので、この偏りを検出することで回転部材が所定量を超えて回転していることを判別することができる。
【００６６】しかも、無電源、非接触の簡便な構造を採ることで寿命と安定性の向上が図れるし、ホール素子、永久磁石、磁性材料といった廉価、単純な部材により構成できるため低コストを実現しやすい。
【００６７】請求項３記載の回転検出センサによると、回転部材に形成された基準点情報と該基準点情報を検出する基準点検出センサとを備えたことから、基準点情報を基にして回転部材を所定位置に戻すことができる。
【００６８】また、請求項４記載の回転検出センサによると、回転部材の周囲に検出センサ、永久磁石そして検出センサと並んでいることから、両検出センサの検出情報を基にして回転部材が回転範囲内にあるか否か判別することができる。
【００６９】また、請求項５記載の回転検出センサによると、２つの検出センサによる検出信号Ｈ１，Ｈ２と、基準点検出センサによる検出信号Ｈ３とから論理式に基づき得られた結果により回転部材が基準点からどちらの方向に回っているか検出することができる。
【００７０】また、請求項６記載の回転検出センサによると、検出センサおよび基準点検出センサを監視し、論理式に基づき得られた結果により回転部材上に設けた基準点を検出することができる。
【００７１】また、請求項７記載の回転検出センサによると、基準点を原点復帰させ得ると判断できれば回転部材の自動復帰をより安全に行うことができる。
【００７２】また、請求項８記載の回転検出センサによると、回転部材に中心角１８０度の半分割環状着磁領域を設け、該着磁領域と非着磁領域との境界信号を基準点情報として用いていることから明確な基準点情報が得られる。また、回転部材が１８０度回転する毎に正確な基準点情報が得られる。
【００７３】また、請求項９記載の回転検出センサによると、光センサを利用して明確な基準点情報を得ることができる。
【００７４】請求項１０記載のアクチュエータは、請求項１から９のいずれかに記載の回転検出センサを有することから、回転部材の磁性体（記録部）に記録された情報を検出することにより回転部材が基準位置からいずれの側に回転しているか判別することができるし、回転部材が所定量を超えて回転した場合は磁性体（記録部）における記録の偏りを検出することで回転部材が所定量を超えて回転していることを判別することができる。
【００７５】請求項１１記載の回転検出方法によると、回転部材が一方向に回転をしたときと逆方向に回転したときとで異なる情報を記録部に書き込むことができるので、この記録内容を検出することによって回転部材が基準位置からみていずれの側に回転しているか判別することが可能である。また、回転部材が所定量を超えて回転した場合は記録内容がいずれかの情報に偏るので、この偏りを検出することで回転部材が所定量を超えて回転していることを判別することができる。
【００７６】また、請求項１２記載の回転検出方法によると、磁性体の着磁記録を検出することによって回転部材が基準位置からいずれの側に回転しているか判別することが可能である。また、回転部材が所定量を超えて回転した場合は磁性体の大部分あるいは全部がいずれかの極性に着磁されることになるので、この偏りを検出することで回転部材が所定量を超えて回転していることを判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す回転検出センサの斜視図である。
【図２】回転検出センサにおける回転超過検出機能を示すセンサの平面図である。
【図３】回転検出センサの（Ａ）基準位置検出機能部分の平面図、（Ｂ）回転超過検出機能部分の平面図、（Ｃ）回転超過検出機能部分の正面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す被着磁リングおよび永久磁石の概略斜視図である。
【図５】本発明の一実施例を説明する図で、正常に検出する範囲での動作を示すものである。
【図６】２７０度を超過した後の動作を示す図である。
【図７】−２７０度を超過した後の動作と論理式２，３との関係（−方向超過）を示す表である。
【図８】＋２７０度を超過した後の動作と論理式２，３との関係（＋方向超過）を示す表である。
【図９】電源遮断中の被着磁リングの着磁状態の一例を示す図である。
【図１０】−２７０度を超過した後の動作と論理式２，３との関係（−方向超過）を示す表である。
【図１１】回転検出センサの検出パターンの変化毎に混乱の生じる点をまとめた表である。
【図１２】従来の電池バックアップ式回転検出センサを示す概略図である。
【図１３】従来の機械式（減速式）回転検出センサを示す概略図である。
【図１４】従来の磁気バブル式回転検出センサを示す概略図で、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）部分平面図である。
【図１５】従来のメカスイッチ式回転検出センサを示す概略図である。
【符号の説明】
１ 回転検出センサ
２ ロータ（回転部材）
３ 永久磁石（情報記録手段）
４ ホール素子（検出センサ）
５ 記録部
７ 基準点情報
８ ホール素子（基準点検出センサ）
９ 磁石リング（磁性体）