(57)【要約】【課題】基準座標系に固定する必要のない回転角検出装置を提供する。【解決手段】測定対象の回転軸１００に固定される検出用回転シャフト５でサブベース３を軸支し、サブベース３でベース１を軸支する。また、サブベース３の下部にウエイト７を固定する。ベース１に固定した回転角センサ８でベース１に対する検出用回転シャフト５の回転角を検出し、ベース１に固定した傾斜角センサ９でベース１の鉛直方向に対する傾斜角を検出する。そして、傾斜角センサ９で検出した傾斜角に回転角センサ８で検出した回転角を加算した角度を回転軸１００の回転角として出力する。【選択図】図１
2018072232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の回転角を検出する回転角検出装置であって、
前記回転軸に同軸状に固定され当該回転軸と共に回転する検出用回転シャフトと、
前記検出用回転シャフトと同軸に回転可能に、当該検出用回転シャフトに軸支されたサブベースと、
前記サブベースと同軸に回転可能に、当該サブベースに軸支されたベースと、
前記ベースに対する検出用回転シャフトの回転角を検出する回転角センサと、
前記サブベースの下部に固定されたウエイトと、
前記ベースに固定された、鉛直方向に対する傾斜角度を検出する傾斜角センサと、
傾斜角センサが検出した傾斜角と前記回転角センサが検出した回転角とを用いて、前記回転軸の回転角を検出する検出部とを有することを特徴とする回転角検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の回転角検出装置であって、
前記検出部は、前記回転軸の回転角検出開始時の前記傾斜角センサの傾斜角に対する当該傾斜角センサが検出している傾斜角の変化を前記ベースの傾斜角として算出し、算出した前記ベースの傾斜角に前記回転角センサが検出した回転角を加算した角度を、前記回転軸の回転角として検出することを特徴とする回転角検出装置。
【請求項３】
請求項１記載の回転角検出装置であって、
前記ベースに固定された、当該ベースの回転軸上の位置の加速度を検出する加速度センサを有し、
前記検出部は、前記加速度センサが検出した加速度を用いて、傾斜角センサが検出している傾斜角に含まれる当該加速度による誤差を補正し、補正後の傾斜角を用いて求まる前記ベースの傾斜角に、前記回転角センサが検出した回転角を加算した角度を、前記回転軸の回転角として検出することを特徴とする回転角検出装置。
【請求項４】
回転軸の回転角を検出する回転角検出装置であって、
前記回転軸に同軸状に固定され当該回転軸と共に回転する検出用回転シャフトと、
前記検出用回転シャフトと同軸に回転可能に、当該検出用回転シャフトに軸支されたベースと、
前記ベースに対する検出用回転シャフトの回転角を検出する回転角センサと、
前記ベースの下部に固定されたウエイトと、
前記ベースに固定された、鉛直方向に対する傾斜角度を検出する傾斜角センサと、
前記ベースに固定された、当該ベースの回転軸上の位置の加速度を検出する加速度センサと、
前記加速度センサが検出した加速度を用いて、当該加速度による傾斜角センサが検出している傾斜角を補正し、補正後の傾斜角を用いて求まる前記ベースの傾斜角に、前記回転角センサが検出した回転角を加算した角度を、前記回転軸の回転角として検出する検出部とを有することを特徴とする回転角検出装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４記載の回転角検出装置であって、
前記ベースに固定された、当該ベースの回転中心軸と垂直な方向に延びるフィンを有することを特徴とする回転角検出装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５記載の回転角検出装置と、
前記検出部が検出した前記回転軸の回転角が、所定の単位角度変化する度に、所定の信号を出力する信号出力部とを有することを特徴とするロータリエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角を検出する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転角を検出する技術としては、磁石を含む回転系とホール素子を含む固定系とを備え、回転軸に回転系を固定し基準座標系に固定系を固定した状態において、回転系の磁石の磁力を、固定系のホール素子で検出することにより、回転軸の基準座標系に対する回転角を検出する回転角検出装置が知られている（たとえば、特許文献１、２）。
【０００３】
また、重力を利用して傾斜角を検出する傾斜角センサの技術や（たとえば、特許文献３、４）、２軸方向や３軸方向について加速度を検出する加速度センサの技術も知られている（たとえば、特許文献５、６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２-  ８３２１２号公報
【特許文献２】特開２０１３-    ７６７１号公報
【特許文献３】特開２０１０-１７５３５９号公報
【特許文献４】特開２００５-２５７５７１号公報
【特許文献５】特開２００９-  ６３４３０号公報
【特許文献６】特開２０１５-２０６７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した回転角検出装置を検出対象の回転軸が特定されない汎用の回転角検出装置として適用する場合、回転角の検出を行う回転軸を変更する度に、回転角検出装置の回転系を回転軸に固定すると共に、回転角検出装置の固定系を基準座標系に固定する煩雑な作業が必要となる。また、周辺に回転角検出装置の固定系の基準座標系への固定に適した構造体が存在しない回転軸については、基準座標系に対する回転角の検出に大きな困難を伴う。
【０００６】
よって、回転角検出装置を回転軸に固定するだけで、良好な検出精度を維持したまま回転軸の基準座標系に対する回転角を検出できれば、回転角検出装置の利便性は大きく向上する。
【０００７】
そこで、本発明は、回転軸の基準座標系に対する回転角を精度良く検出できる、基準座標系に固定する必要のない回転角検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題達成のために、本発明は、回転軸の回転角を検出する回転角検出装置に、前記回転軸に同軸状に固定され当該回転軸と共に回転する検出用回転シャフトと、前記検出用回転シャフトと同軸に回転可能に、当該検出用回転シャフトに軸支されたサブベースと、前記サブベースと同軸に回転可能に、当該サブベースに軸支されたベースと、前記ベースに対する検出用回転シャフトの回転角を検出する回転角センサと、前記サブベースの下部に固定されたウエイトと、前記ベースに固定された、鉛直方向に対する傾斜角度を検出する傾斜角センサと、傾斜角センサが検出した傾斜角と前記回転角センサが検出した回転角とを用いて、前記回転軸の回転角を検出する検出部とを備えたものである。
【０００９】
このような回転角検出装置によれば、サブベースは、回転軸に固定される検出用回転シャフトに軸支されていると共に、サブベースの下部にはウェイトが設けられているために、回転軸から加わったトルクによって、サブベースが急峻に回転したり、大きく回転することはない。また、さらに、ベースはサブベースに軸支されているので、サブベースが回転してもサブベースからベースに伝達されるトルクは小さく、ベースに生じる角加速度は小さく抑えられる。
【００１０】
よって、回転軸から伝わるトルクによってベースの角加速度は小さく抑えられるので、当該角加速度による傾斜角センサの検出誤差も小さく、この結果、回転軸の回転角の検出誤差を小さく抑制することができる。
【００１１】
また、回転軸の移動により、下部にウェイトが設けられているために重心が偏っているサブベースが慣性力によって回転しても、ベースはサブベースに軸支されているので、サブベースが回転してもサブベースからベースに伝達されるトルクは小さく、ベースに生じる角加速度は小さく抑えられる。
【００１２】
よって、回転軸が移動してもベースの角加速度は小さく抑えられるので、当該角加速度による傾斜角センサの検出誤差も小さく、この結果回転軸の回転角の検出誤差を小さく抑制することができる。
【００１３】
ここで、より具体的には、このような回転角検出装置は、前記検出部において、前記回転軸の回転角検出開始時の前記傾斜角センサの傾斜角に対する当該傾斜角センサが検出している傾斜角の変化を前記ベースの傾斜角として算出し、算出した前記ベースの傾斜角に前記回転角センサが検出した回転角を加算した角度を、前記回転軸の回転角として検出するように構成してもよい。
【００１４】
また、このような回転角検出装置は、当該回転角検出装置に前記ベースに固定された、当該ベースの回転軸上の位置の加速度を検出する加速度センサを設け、前記検出部において、前記加速度センサが検出した加速度を用いて、傾斜角センサが検出している傾斜角に含まれる当該加速度による誤差を補正し、補正後の傾斜角を用いて求まる前記ベースの傾斜角に、前記回転角センサが検出した回転角を加算した角度を、前記回転軸の回転角として検出するように構成してもよい。
【００１５】
このようにすることにより、回転軸の加速度をもった移動によって、傾斜角センサに直接加わる加速度の影響による傾斜角の検出誤差を加速度センサで検出した加速度を用いてキャンセルして、より精度よく回転軸の回転角を検出できるようになる。
【００１６】
また、前記課題達成のために、本発明は、回転軸の回転角を検出する回転角検出装置に、前記回転軸に同軸状に固定され当該回転軸と共に回転する検出用回転シャフトと、前記検出用回転シャフトと同軸に回転可能に、当該検出用回転シャフトに軸支されたベースと、前記ベースに対する検出用回転シャフトの回転角を検出する回転角センサと、前記ベースの下部に固定されたウエイトと、前記ベースに固定された、鉛直方向に対する傾斜角度を検出する傾斜角センサと、前記ベースに固定された、当該ベースの回転軸上の位置の加速度を検出する加速度センサと、前記加速度センサが検出した加速度を用いて、当該加速度による傾斜角センサが検出している傾斜角を補正し、補正後の傾斜角を用いて求まる前記ベースの傾斜角に、前記回転角センサが検出した回転角を加算した角度を、前記回転軸の回転角として検出する検出部とを備えたものである。
【００１７】
このような回転角検出装置によれば、ベースは検出用回転シャフトに軸支されていると共に、ベースの下部にはウェイトが設けられているために、ウエイトの重さやベースの慣性モーメントを充分な大きさに設定することにより、回転軸から加わったトルクや回転軸の移動によってベースに生じる角加速度を小さく抑制することができる。
【００１８】
また、回転軸の加速度をもった移動によって、傾斜角センサに直接加わる加速度の影響による傾斜角の検出誤差を、加速度センサで検出した加速度を用いてキャンセルすることができる。
よって、このような回転角検出装置によれば、より精度よく回転軸の回転角を検出できるようになる。
【００１９】
ここで、以上の回転角検出装置には、前記ベースに固定された、当該ベースの回転中心軸と垂直な方向に延びるフィンを設けるようにしてもよい。
また、併せて本発明は、以上の回転角検出装置と、前記検出部が検出した前記回転軸の回転角が、所定の単位角度変化する度に、所定の信号を出力する信号出力部とを備えたロータリエンコーダも提供する。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明によれば、回転軸の基準座標系に対する回転角を精度良く検出できる、基準座標系に固定する必要のない回転角検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る回転角検出装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る回転角検出装置の信号処理系の構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る回転角検出の原理を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る回転角検出装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る回転角検出装置の信号処理系の構成を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る回転角検出装置の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る回転角検出装置の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
まず、第１の実施形態について説明する。
図１ａに、本第１実施形態に係る回転角検出装置の外観を示す。
いま、図中に示すように前後左右上下を定めるものとして、図１ａ１は回転角検出装置の前面を表し、図１ａ２は回転角検出装置の左側面を表し、図１ａ３は回転角検出装置の後面を表し、図１ａ４は図１ａ１の断面線A-Aによる回転角検出装置の断面を表し、図１ａ５は回転角検出装置を斜視したようすを表している。
【００２３】
図示するように、回転角検出装置は、ベース１、第１ベアリング２、サブベース３、第２ベアリング４、検出用回転シャフト５、磁石６、ウエイト７、回転角センサ８、傾斜角センサ９、ベース１に固定された信号処理系１０を備えている。
【００２４】
ここで、検出用回転シャフト５は、第２ベアリング４によって前後方向を回転軸として回転可能にサブベース３を同軸状に軸支しており、サブベース３は第１ベアリング２によって前後方向を回転軸として回転可能にベース１を同軸状に軸支している。
【００２５】
また、磁石６は検出用回転シャフト５の前端面に固定されており、回転角センサ８はベース１に固定されている。
ここで、図１ｂに検出用回転シャフト５と磁石６と回転角センサ８の配置関係を示す。回転角センサ８は、磁石６と対向する配置でベース１に固定されている。また、磁石６はＮ極とＳ極が周方向に交互に配置された磁石である。また、回転角センサ８は、たとえば、ホール素子やMR素子などを用いて検出した磁力から回転角センサ８に対する磁石６の回転角、すなわち、ベース１に対する検出用回転シャフト５の回転角を検出するセンサである。
【００２６】
次に、図１ｃに、前後方向に見たウエイト７、回転角センサ８、傾斜角センサ９の配置を示す。傾斜角センサ９は、回転角センサ８と共に、ベース１に固定されており、重力を利用して重力方向（鉛直方向）に対する傾斜角、すなわち、ベース１の重力方向に対する傾斜角を検出する。
【００２７】
そして、ウエイト７は、サブベース３の下部に固定された重りである。
ここで、このような回転角検出装置は、図１ｄ１、ｄ２に示すように、回転角を検出する回転軸１００に検出用回転シャフト５を固定して使用する。すなわち、回転角検出装置の全体が回転軸１００によって支持されている形態で、回転軸１００の回転角を検出する。
【００２８】
次に、回転角検出装置の信号処理系１０の機能構成を図２に示す。
図示するように、信号処理系１０は、制御部１１、検出処理部１２、外部と無線通信を行う無線通信インタフェース１３よりなる。
なお、図１では図示を省略したがベース１には、信号処理系１０の電源を供給するバッテリも固定されている。
ここで、図３ａに示すように、回転軸１００が静止している状態では、サブベース３は、ウエイト７の作用により、サブベース３の下方が鉛直下方となる姿勢となる。
【００２９】
ここで、ベース１の慣性モーメントは比較的大きく、また、ベース１の重心は、ほぼベース１の回転中心軸上の位置に設定されている。ただし、ベース１の重心は、回転軸１００が静止している状態で、ベース１の回転角が、傾斜角センサ９が検出する傾斜角が０となる回転角となるように僅かに中心からずらして設定してもよい。
【００３０】
以下、このような回転角検出装置の回転角の検出動作について説明する。
ここで、回転角センサ８が検出している、回転軸１００に固定された検出用回転シャフト５のベース１に対する回転角をθ１、計測開始時に傾斜角センサ９が検出していた鉛直方向に対するベース１の傾斜角をθref、傾斜角センサ９が検出している鉛直方向に対する現在のベース１の傾斜角をθdetとして、
検出処理部１２は、ベース１の回転角θ２を、
θ２=θdet-θref
により算出し、
回転軸１００の回転角θを、
θ=θ１+θ２により算出する。
【００３１】
さて、図３ｂに示すように、回転角センサ８が固定されているベース１が、検出用回転シャフト５に対してθ２回転すると、回転角センサ８が検出した回転角θ１は、検出用回転シャフト５、回転軸１００の真の回転角θから、ベース１の回転角θ２を減算した角度となる。なお、図３ｂに示した例は、θrefが０であり、θ２=θdetである場合についてのものである。
【００３２】
したがって、上述のように、傾斜角センサ９を用いて求めたベース１の回転角θ２を用いて、θ=θ１+θ２により回転軸１００の回転角θを算出することにより、回転軸１００の真の回転角を検出することができる。
【００３３】
さて、ベース１が角加速度をもって回転した場合、傾斜角センサ９には重力に加えて角加速度による力が加わり、傾斜角センサ９が検出する傾斜角θdetには、真のベース１の傾斜角に対する誤差が生じる。
【００３４】
ベース１が角加速度をもって回転する第１の要因は、検出用回転シャフト５、第２ベアリング４、サブベース３、第１ベアリング２を介して、回転軸１００からベース１に伝達されるトルクである。
【００３５】
しかし、本第１実施形態に係る回転角検出装置によれば、サブベース３は第２ベアリング４で検出用回転シャフト５に軸支されていると共に、サブベース３の下部にはウェイトが設けられているために、回転軸１００に固定された検出用回転シャフト５から第２ベアリング４を介して加わったトルクによって、サブベース３が急峻に回転したり、大きく回転することはない。また、さらに、ベース１は第１ベアリング２を介してサブベース３に軸支されているので、サブベース３が多少回転してもベース１に生じる角加速度は小さく抑えられる。
【００３６】
よって、本第１実施形態に係る回転角検出装置によれば、検出用回転シャフト５、第２ベアリング４、サブベース３、第１ベアリング２を介して、回転軸１００からベース１に加わるトルクによってベース１の角加速度は小さく抑えられるので、当該角加速度による回転軸１００の回転角θの検出誤差を小さく抑制することができる。
【００３７】
次に、ベース１が角加速度をもって回転する第２の要因は、図３ｃに示すように、回転軸１００の位置が固定されておらず、回転軸１００が移動する場合に、当該回転軸１００の移動に伴い、下部にウェイトが設けられているために重心が偏っているサブベース３が慣性力によって角加速度をもって回転することによるものであり、この場合、サブベース３の回転に伴い第１ベアリング２を介してサブベース３からベース１にトルクが伝達される。
【００３８】
しかし、本第１実施形態に係る回転角検出装置によれば、上述のように、ベース１は第１ベアリング２を介してサブベース３に軸支されているので、サブベース３が回転しても、サブベース３からベース１に伝達されるトルクは小さく、ベース１に生じる角加速度は小さく抑えられる。
【００３９】
よって、本第１実施形態に係る回転角検出装置によれば、回転軸１００が移動した場合でも、これによって、ベース１の角加速度はベース１に生じる角加速度は小さく抑えられるので、回転軸１００の移動に伴うに回転軸１００の回転角θの検出誤差を小さく抑制することができる。
【００４０】
さて、図２において、制御部１１は無線インタフェースを介して受信した外部からのモード設定指令に従って、検出モードとして連続回転角検出モード、ロータリエンコーダモードのいずれかを検出処理部１２に設定する。
【００４１】
検出処理部１２は、連続回転角検出モードが設定されているときには、上述のように、計測開始時に、傾斜角センサ９が検出している鉛直方向に対するベース１の傾斜角をθrefとして記憶する。そして、以降、回転角センサ８が検出している、ベース１に対する回転軸１００に固定された検出用回転シャフト５の回転角をθ１、傾斜角センサ９が検出している鉛直方向に対するベース１の傾斜角をθdetとして、
θ２=θdet-θref
θ=θ１+θ２
によって算出した回転軸１００の回転角θを、無線通信インタフェース１３を介して外部に無線通信により出力する処理を繰り返し行う。
【００４２】
次に、検出処理部１２は、ロータリエンコーダモードが設定されているときには、計測開始時に、傾斜角センサ９が検出している鉛直方向に対するベース１の傾斜角をθrefとして記憶する。そして、以降は、
θ２=θdet-θref
θ=θ１+θ２
によって算出した回転軸１００の回転角θが所定の単位角度増減したときにパルス信号を、無線通信インタフェース１３を介して外部に無線通信により出力する処理を行う。
【００４３】
以上、本発明の第１の実施形態について説明した。
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。
本第２実施形態に係る回転角検出装置の構成は、図１に示した第１実施形態に係る回転角検出装置の構成に、加速度センサを追加した構成を備えている。
ここで、図４ａに、図１ａ１の断面線A-Aによる、本第２実施形態に係る回転角検出装置の断面を示す。本第２実施形態に係る回転角検出装置の加速度センサ４１はベース１に固定されており、図４ｂに前後方向に見たウエイト７、傾斜角センサ９、加速度センサ４１の配置を示す。加速度センサ４１は、ベース１の回転中心軸上の位置に、回転角センサ８と前後方向に見て重なるようにベース１に固定される。そして、加速度センサ４１は、ベース１の回転中心軸上の位置の当該回転中心軸と垂直な２軸方向について加速度を検出する。ここで、このように加速度センサ４１はベース１の回転中心軸上の位置に配置されているので、加速度センサ４１が検出する加速度は、回転軸１００の移動によって生じた回転角検出装置の全体の移動の加速度を表すものとなる。
【００４４】
次に、図５に、本第２実施形態に係る信号処理系１０の機能構成を示す。
図示するように、本第２実施形態では、信号処理系１０の検出処理部１２において、加速度センサ４１で検出した加速度を考慮して、回転軸１００の回転角θを算出する。
ここで、加速度センサ４１と傾斜角センサ９の位置関係は固定であるので、加速度センサ４１で検出した加速度の大きさ、方向より、回転軸１００の移動によって生じた回転角検出装置の全体の移動により傾斜角センサ９に加わる加速度の大きさと傾斜角センサ９に対する方向は定まる。そして、上述のようにベース１に働く角加速度は小さく抑えられ、かつ、これにより、ベース１の慣性モーメントを大きく設定していることとも相まって、ベース１の回転速度も小さく抑えられるので、傾斜角センサ９にベース１の回転による力はほとんど加わらない。したがって、回転軸１００の移動によって、直接、傾斜角センサ９に加わる加速度が、実質的に、傾斜角センサ９に加わる加速度となる。
【００４５】
そこで、検出処理部１２は、加速度センサ４１で検出した加速度を用いて、回転軸１００の加速度をもった移動によって、直接、傾斜角センサ９に加わっている加速度により傾斜角センサ９に生じている傾斜角の検出誤差Eを算定し、傾斜角センサ９が検出している鉛直方向に対するベース１の傾斜角θdetを、
θdet' =θdet-E
によりθdetから検出誤差Eをキャンセルした傾斜角θdet'に補正する。
【００４６】
ここで、傾斜角センサ９に加速度が加わっている場合、図４ｃ１に示すように、傾斜角センサ９には、加速度に対する慣性力ベクトルＡと重力ベクトルＧとを合成した力ベクトルＦが加わり、この力Ｆベクトルに対する傾斜角が傾斜角センサ９において検出されることとなる。
また、図４ｃ２に示すように、重力ベクトルＧの大きさは固定であるので、慣性力ベクトルＡの大きさ及び方向と、力Ｆベクトルの方向ＦＤＥＴが求まれば、重力ベクトルＧの方向は定まり、この重力ベクトルＧの方向と力Ｆベクトルの方向ＦＤＥＴの差が、傾斜角センサ９に加わっている加速度により傾斜角センサ９に生じている傾斜角の検出誤差Eとなる。
【００４７】
そして、加速度に対する慣性力ベクトルＡの大きさと方向は加速度センサ４１で検出した加速度より求まり、力Ｆベクトルの方向ＦＤＥＴは傾斜角センサ９において検出された傾斜角より求まるので、加速度センサ４１で検出した加速度と傾斜角センサ９において検出された傾斜角より、傾斜角センサ９に生じている傾斜角の検出誤差Eを定めることができる。
そこで、検出処理部１２における加速度センサ４１で検出した加速度からの傾斜角センサ９に生じている傾斜角の検出誤差Eの算定は、たとえば、傾斜角センサ９で検出される傾斜角と、加速度センサ４１で検出される加速度の大きさ及び方向と、傾斜角センサ９に生じる傾斜角の検出誤差Eとの関係式または対応関係を予め求めて検出処理部１２に設定しておき、検出処理部１２において当該関係式または対応関係と傾斜角センサ９で検出された傾斜角と加速度センサ４１で検出した加速度とに従って算定すること等により行う。
【００４８】
そして、検出処理部１２は、回転角センサ８が検出している、ベース１に対する回転軸１００に固定された検出用回転シャフト５の回転角をθ１、計測開始時に傾斜角センサ９が検出していた鉛直方向に対するベース１の傾斜角をθrefとして、
θ２=θdet'-θref
θ=θ１+θ２
回転軸１００の回転角θにより算出する。
【００４９】
なお、以上の回転軸１００の回転角θの算出動作以外の他の信号処理系１０の動作は第１実施形態と同様である。
以上、本発明の第２実施形態について説明した。
このような第２実施形態によれば、回転軸１００の加速度をもった移動によって、傾斜角センサ９に直接加わる加速度の影響による傾斜角の検出誤差をキャンセルして、より精度よく回転軸１００の回転角θを検出できるようになる。
【００５０】
以下、本発明の第３の実施形態について説明する。
図６ａに、本第３実施形態に係る回転角検出装置の外観を示す。
いま、図中に示すように前後左右上下を定めるものとして、図６ａ１は回転角検出装置の前面を表し、図６ａ２は回転角検出装置の左側面を表し、図６ａ３は回転角検出装置の後面を表し、図６ａ４は図６ａ１の断面線A-Aによる回転角検出装置の断面を表し、図６ａ５は回転角検出装置を斜視したようすを表している。
図示するように、回転角検出装置は、ベース６１、ベアリング６２、検出用回転シャフト６３、磁石６４、ウエイト６５、回転角センサ６６、傾斜角センサ６７、ベース１に固定された信号処理系６８、加速度センサ６９を備えている。
【００５１】
ここで、検出用回転シャフト６３は、ベアリング６２によって前後方向を回転軸１００として回転可能にベース６１を軸支している。
また、磁石６４は検出用回転シャフト６３の前端面に固定されており、回転角センサは、磁石６４と対向する配置でベース６１に固定されている。
また、加速度センサ６９は、ベース６１の回転中心軸上の位置に、回転角センサと前後方向に見て重なるようにベース６１に固定され、ベース６１の回転中心軸上の位置の当該回転中心軸と垂直な２軸方向について加速度を検出する。
【００５２】
また、図６ｂに、前後方向に見たウエイト６５、加速度センサ６９、傾斜角センサ６７の配置を示すように、傾斜角センサ６７は、回転角センサと共に、ベース６１に固定されており、各々、重力を利用して重力方向（鉛直方向）に対する傾斜角、すなわち、ベース６１の重力方向に対する傾斜角を検出する。
【００５３】
そして、ウエイト６５は、ベース６１の下部に固定された重りである。
ここで、このような回転角検出装置は、回転角を検出する回転軸１００に検出用回転シャフト６３を固定して使用する。すなわち、回転角検出装置の全体が回転軸１００によって支持されている形態で、回転軸１００の回転角を検出する。
【００５４】
次に、本第３実施形態に係る信号処理系１０の構成、動作は、上述した第２実施形態に係る信号処理系１０の構成、動作と同じである。
以上、本発明の第３の実施形態について説明した。
以上のように、本第３実施形態に係る回転角検出装置は、上述した第２実施形態に係る回転角検出装置において、サブベース３と第２ベアリング４を除いて、ベース１を直接、第１ベアリング２を介して検出用回転シャフト５で軸支すると共に、ウエイト７をサブベース３に代えてベース１の下部に固定した構成と等しい構成を備えている。
【００５５】
ここで、本第３実施形態に係る回転角検出装置によれば、ベース６１は検出用回転シャフト６３に軸支されていると共に、ベース６１の下部にはウェイトが設けられているために、ウエイト７の重さやベース１の慣性モーメントを充分に大きく設定したり、ベアリング６２の摩擦係数を充分に小さく設定することにより、回転軸１００の回転や回転軸１００の移動によって生じるベース１の角加速度を充分に小さく抑えることができる。
【００５６】
したがって、第２実施形態と同様に精度よく回転軸１００の回転角θを検出することができる。
【００５７】
以上の第１、第２、第３実施形態に係る回転角検出装置には、ベース１/６１の回転を非接触で抑制するための機構を、さらに備えるようにしてもよい。
すなわち、たとえば、図７ａ１に示すように、ベース１/６１の外周面に、回転軸１００と垂直な方向に延びるフィン７０１を設けるようにしてもよい。
このように設けたフィン７０１は、ベース１/６１の回転に対する空気抵抗を増大し、ベース１/６１の回転を非接触で抑制する。
また、このように設けたフィン７０１は、回転軸１００と共に回転角検出装置の全体が移動を継続する場合、図７ｂ１に示すように、当該移動に伴って生じるベース１/６１に対する気流の方向に沿った方向に、ベース１/６１の回転角を固定する。
【００５８】
または、たとえば、図７ｂに示すように、ヘリウム等を充填した気球７０２でベース１/６１の姿勢を一定に保つ力を加えることにより、ベース１/６１の回転を非接触で抑制するようにしてもよい。
【００５９】
または、たとえば、図７ｃに示すように、ベース１/６１の外周等に磁石７０３を固定し、周辺に存在する金属等の磁性体や、別途周辺に配置した他の磁石との磁力による結合によって、ベース１/６１にベース１/６１の姿勢を一定に保つ力が加わるようにすることにより、ベース１/６１の回転を非接触で抑制するようにしてもよい。
【００６０】
以上、本発明の実施形態について説明した。
以上の第１、第２、第３実施形態では、回転検出装置から外部に無線通信を介して検出した回転角θやパルス信号を出力したが、これは、回転検出装置と外部とをケーブルにより接続し、回転検出装置から外部にケーブルを介して検出した回転角θやパルス信号を出力するようにしてもよい。また、この場合には、当該ケーブルを介して回転検出装置の電源を供給するようにしてよい。
【符号の説明】
【００６１】
１…ベース、２…第１ベアリング、３…サブベース、４…第２ベアリング、５…検出用回転シャフト、６…磁石、７…ウエイト、８…回転角センサ、９…傾斜角センサ、１０…信号処理系、１１…制御部、１２…検出処理部、１３…無線通信インタフェース、４１…加速度センサ、６１…ベース、６２…ベアリング、６３…検出用回転シャフト、６４…磁石、６５…ウエイト、６６…回転角センサ、６７…傾斜角センサ、６８…信号処理系、６９…加速度センサ、１００…回転軸、７０１…フィン、７０２…気球、７０３…磁石。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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