(57)【要約】【課題】大型化を抑制しながら製造の手間を減らすことが可能な角度検出装置を提供する。【解決手段】第１回転体１２０と、第２回転体１２２と、第１回転体１２０の回転を減速して第２回転体１２２を回転させる第１変速機構１１１と、第１回転体１２０の回転角を検知する第１角度検知部Ｄｓと、第２回転体１２２の回転角を検知する別の第２角度検知部Ｄｍと、第１回転体１２０の回転数Ｒｓを特定する処理部４０と、を備える。処理部４０は、検知された第１回転体１２０の回転角および第１変速機構１１１の減速比Ｇ１に応じて決定される数値と、検知された第２回転体１２２の回転角と、に応じて回転数Ｒｓを特定するための特定条件を動的に変化させながら回転数Ｒｓを特定する。【選択図】図１
2019056564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体と、
別の回転体と、
前記回転体の回転を減速して前記別の回転体を回転させる変速機構と、
前記回転体の回転角を検知する角度検出部と、
前記別の回転体の回転角を検知する別の角度検出部と、
前記回転体の回転数を特定する処理部と、
を備え、
前記処理部は、検知された前記回転体の回転角および前記変速機構の減速比に応じて決定される数値と、検知された前記別の回転体の回転角と、に応じて前記回転数を特定するための特定条件を動的に変化させながら前記回転数を特定することを特徴とする角度検出装置。
【請求項２】
前記処理部は、
前記回転数を特定するための特定条件を所定のシフト量ずつシフトさせるシフト処理と、
前記別の角度検出部の検知結果が前記シフト処理によってシフトされた特定条件を満たすか否かの判定をする判定処理と、
所定の条件を満たすまで前記シフト処理および前記判定処理を繰り返すとともにループカウンタ値を更新する更新処理と、
前記別の角度検出部の検知結果が前記シフト処理によってシフトされた特定条件を満たしたとき、ループカウンタ値に応じて前記回転数を特定する処理と、
を行うことを特徴とする請求項１に記載の角度検出装置。
【請求項３】
前記変速機構は、前記回転体の回転を前記別の回転体に伝達する中間回転体を含み、
前記中間回転体の回転軸線は、前記回転体の回転軸線に対してねじれの位置に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の角度検出装置。
【請求項４】
前記変速機構は、前記回転体の回転を前記別の回転体に伝達するウォーム歯車と、当該ウォーム歯車と噛合うウォームホイールと、を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の角度検出装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の角度検出装置と、
前記回転体の回転量に応じたパルス数のパルス列を出力する回転検出装置と、
前記回転体の絶対回転量を特定する回転量特定装置と、
を備え、
前記角度検出装置は、特定された前記回転数と、検知された前記回転体の回転角と、検知された前記別の回転体の回転角と、に応じて前記回転体の回転量を特定し、
前記回転量特定装置は、前記角度検出装置にて特定された前記回転体の回転量を取得して記憶回転量として記憶するとともに、前記記憶回転量と、前記パルス列のパルス数を計数して得られる数値と、に応じて前記絶対回転量を特定することを特徴とする回転量特定ユニット。
【請求項６】
請求項５に記載の回転量特定ユニットと、
主軸を含み、当該主軸を回転駆動するハイブリッド型ステッピングモータと、
を備え、
前記回転体は、前記主軸と一体に回転するように構成されることを特徴とする回転駆動ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の回転量を特定するための角度検出装置、回転量特定ユニットおよび回転駆動ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種の制御機械装置において、可動要素の位置や角度を検出するために用いられるロータリーエンコーダが知られている。このようなエンコーダには相対的な位置又は角度を検出するインクリメンタル型のエンコーダと、絶対的な位置又は角度を検出するアブソリュート型のエンコーダがある。例えば特許文献１には、回転軸に嵌合した第１歯車と、第１歯車に係合する第２、第３歯車の絶対回転角を検出する絶対回転角検知部とを備え、検出された絶対回転角に基づいて回転軸の絶対回転角を検出する回転角度検出装置が記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載の回転角度検出装置では、実回転させた被検回転軸の絶対回転角と、算出絶対回転角との差を補正角として不揮発性メモリに記憶しておき、使用の際に、その不揮発性メモリに記憶された補正角により被検回転軸の算出絶対回転角を補正するように構成されている。しかし、この補正角は個々の装置ごとに異なるため、この回転角度検出装置では、個々の装置毎に検査対象の回転軸を実際に回転させ、補正角を測定して不揮発性メモリに記憶するので、製造に手間がかかるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０２９９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、変速機構を含み、順次減速して回転する複数の回転体の回転角に基づいて所定の回転体の複数回転にわたる回転量を特定する回転量取得装置について以下の認識を得た。
【０００６】
回転量取得装置では、その製造過程に、各回転体の回転位置を所定の関係に合わせる作業を含むことがある。例えば、一方の回転体がある回転位置にあるとき、他方の回転体が所定の回転位置に位置するように、各回転体の回転位置を合わせることが考えられる。各回転体の回転位置を精度よく位置合わせするためには慎重に作業することが望ましく、その分だけ製造の手間が余計にかかる可能性がある。特に、回転を伝達する歯車など変速機構を含む構成では、歯車のバックラッシュによるヒステリシス誤差など機械的な誤差の影響があり、各回転体の位置合わせ作業には一層手間がかかることが考えられる。
【０００７】
また、回転量取得装置では、回転量の特定可能な範囲が広いことが望ましく、そのために各回転体間の減速比を大きくすることが考えられる。しかし、減速比を大きくすると、変速機構が大型化するとともに、各回転体の位置合わせの手間が一層増大することが考えられる。
【０００８】
これらから、本発明者らは、回転量取得装置には、大型化を抑制しながら製造の手間を減らす観点で改善すべき課題があることを認識した。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、大型化を抑制しながら製造の手間を減らすことが可能な角度検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の角度検出装置は、回転体と、別の回転体と、回転体の回転を減速して別の回転体を回転させる変速機構と、回転体の回転角を検知する角度検出部と、別の回転体の回転角を検知する別の角度検出部と、回転体の回転数を特定する処理部と、を備える。処理部は、検知された回転体の回転角および変速機構の減速比に応じて決定される数値と、検知された別の回転体の回転角と、に応じて回転数を特定するための特定条件を動的に変化させながら回転数を特定する。
【００１１】
この態様によると、変速機構を含む角度検出装置において、処理部は、特定条件を動的に変化させながら回転体の回転数を特定することができる
【００１２】
本発明の別の態様は、回転量特定ユニットである。この回転量特定ユニットは、前述の角度検出装置と、回転体の回転量に応じたパルス数のパルス列を出力する回転検出装置と、回転体の絶対回転量を特定する回転量特定装置と、を備える。角度検出装置は、特定された回転数と、検知された回転体の回転角と、検知された別の回転体の回転角と、に応じて回転体の回転量を特定し、回転量特定装置は、角度検出装置にて特定された回転体の回転量を取得して記憶回転量として記憶するとともに、記憶回転量と、パルス列のパルス数を計数して得られる数値と、に応じて絶対回転量を特定する。
【００１３】
本発明のさらに別の態様は、回転駆動ユニットである。この回転駆動ユニットは、前述の回転量特定ユニットと、主軸を含み、当該主軸を回転駆動するハイブリッド型ステッピングモータと、を備える。回転体は、主軸と一体に回転するように構成される。
【００１４】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、大型化を抑制しながら製造の手間を減らすことが可能な角度検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る角度検出装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１の角度検出装置の第１回転数特定処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】図１の角度検出装置のループカウンタ値と特定条件および判定結果の一例を示す表である。
【図４】図１の角度検出装置のループカウンタ値と特定条件および判定結果の別の一例を示す表である。
【図５】図１の角度検出装置の第２回転数特定処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る角度検出装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図７】図６の角度検出装置を含むモータユニットの模式図である。
【図８】図６の角度検出装置を含むモータユニットの斜視図である。
【図９】図６の角度検出装置を含むモータユニットの別の斜視図である。
【図１０】図６の角度検出装置を含むモータユニットのさらに別の斜視図である。
【図１１】図６の角度検出装置の基板の底面図である。
【図１２】図６の角度検出装置の平面図である。
【図１３】図６の角度検出装置の一部断面を含む正面図である。
【図１４】図６の角度検出装置の第２回転体の周辺を示す断面図である。
【図１５】図６の角度検出装置の第３回転体および接続回転体の周辺を示す断面図である。
【図１６】図６の角度検出装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の第３実施形態に係る回転駆動ユニットの構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明者らは、第１回転体と、第１回転体の回転に連れて減速回転する１つ以上の第２回転体と、を備え、第１回転体および第２回転体それぞれの回転角を回転角度検知部で検知し、その検知結果に基づいて第１回転体の複数回転にわたる回転量を取得する回転量取得装置を研究し、その過程で以下のような知見を得た。
【００１８】
一例として、第１回転体と、第１回転体の回転に対して減速比Ｇ（例えば１／６０）で減速回転する第２回転体と、を備え、第１回転体の回転角θｓｏおよび第２回転体の回転角θｍｏを回転角度検知部で検知し、そのθｓｏおよびθｍｏに基づいて第１回転体の複数回転にわたる回転量θａを取得する回転量取得装置について検討する。この場合、検知された回転角θｓｏ、θｍｏを、数値として処理可能な回転角θｓ、θｍとして取得する。取得された回転角θｍから第１回転体の回転数Ｒｓを特定することにより、第１回転体の回転量θａは式１によって算出することができる。
（式１）・・第１回転体の回転量θａ＝３６０×第１回転体の回転数Ｒｓ＋第１回転体の回転角θｓ（°）
【００１９】
減速比をＧとすると、第２回転体の３６０°以内の回転に対応して、第１回転体の回転数Ｒｓは０〜（１／Ｇ−１）回転の範囲で特定することができる。減速比Ｇが１／６０である例では、第２回転体の角度から第１回転体の０〜５９回転の範囲で第１回転体の回転数Ｒｓを特定することができる。つまり、第１回転体が１回転するごとに第２回転体は３６０°×減速比Ｇ＝３６０°／６０＝６°回転するから、第１回転体がＲｓ回転するとき第２回転体はＲｓ×３６０°／６０＝Ｒｓ×６°回転する。以下、３６０°×減速比Ｇを単位シフト量という。
【００２０】
すなわち第１回転体の回転数Ｒｓは、θｍを単位シフト量で除した結果の小数点以下を切り捨てた整数値として特定することができる。この例では、第１回転体の回転数Ｒｓは、θｍが０°以上で６°未満の範囲で０回転、θｍが６°以上で１２°未満の範囲で１回転、θｍが１２°以上で１８°未満の範囲で２回転と特定することができる。つまり、回転角θｍには６°ステップの境界値（０°、６°、１２°、１８°・・・３５４°）が存在する。言い換えると、第１回転体の回転数Ｒｓは、回転角θｍの単位シフト量ごとの境界値でカウントアップされる整数と考えることができる。
【００２１】
ここで一例として、回転角θｍが１２°（境界値のひとつ）である場合には、検知した値やしきい値に僅かな誤差や変動があった場合に、第１回転体の回転数Ｒｓの特定結果が１回転と２回転とで変動し、第１回転体の回転量θａに大きな差を生じさせることが考えられる。このような問題は、１２°以外の各境界値の近傍の角度についても生じうる。
【００２２】
そこで、本発明者らは、回転角θｍから第１回転体の回転数Ｒｓを特定する過程において、その特定の条件を回転角θｓに応じて変化させる方法を案出した。つまり、回転角θｍが境界値の近傍にあり、回転角θｍから特定される第１回転体の回転数Ｒｓが、カウントアップ前のｎとカウントアップ後のｎ＋１との間で変動する可能性がある場合に、回転角θｓの大きさによって、ｎとｎ＋１を選択することができる。例えば、回転角θｓが０°（＝３６０°）の近傍±６０°にある場合を考える。回転角θｓが３００°の場合、境界の直前に位置するから、回転数Ｒｓはカウントアップ前のｎである確率が高く、回転角θｓが６０°の場合、境界の直後に位置するから、回転数Ｒｓはカウントアップ後のｎ＋１である確率が高いといえる。
【００２３】
具体的には、回転角θｓに応じて下限値と上限値とを設定し、回転角θｍがその下限値以上で上限値未満の条件（以下、特定条件という）を満たすか否かを判定する。また、回転数Ｒｓそれぞれについて特定条件を設定し、回転角θｍがいずれか一つの特定条件を満たす場合に、その一つの特定条件に対応する回転数Ｒｓを第１回転体の回転数Ｒｓと特定することができる。つまり、特定条件を固定せずに、単位シフト量ずつ変化させた特定条件を用いて、回転角θｍから第１回転体の回転数Ｒｓを特定することにより、特定された回転数Ｒｓの誤差を抑制し、ひいては第１回転体の回転量θａの検知誤差を減らすことができる。
【００２４】
このように、回転角θｓと単位シフト量とに応じて回転角θｍから第１回転体の回転数Ｒｓを特定する方法は、種々のアルゴリズムにより実現することができる。第１のアルゴリズムとしては、回転角θｓおよび回転角θｍに対する回転数Ｒｓの関係を事前に計算して関係テーブルを作成してメモリに記憶させ、回転角θｓおよび回転角θｍをキーにしてテーブル処理により第１回転体の回転数Ｒｓを特定することが考えられる。この場合、処理ステップが少なく特定速度が速い点で好ましい。
【００２５】
さらに、本発明者らは、処理に用いるメモリ容量を減らす観点で研究し、第２のアルゴリズムを案出した。第２のアルゴリズムは、回転角θｓおよび減速比Ｇに応じて決定される数値である下限値および上限値と、回転角θｍと、に応じて回転数Ｒｓを特定するための特定条件を動的に変化させながら回転数Ｒｓを特定する。このアルゴリズムは、特定条件を動的に変化させる第１処理と、変化する特定条件を満たす回転数Ｒｓを特定する第２処理と、を含んでもよい。
【００２６】
例えば、第１処理は、特定条件を単位シフト量ずつシフトさせるシフト処理と、回転角θｍがシフト処理によってシフトされた変更特定条件を満たすか否かの判定をする判定処理と、終了条件を満たすまでシフト処理および判定処理を繰り返すとともにループカウンタ値を更新する更新処理と、を含んでもよい。この処理では、減速比Ｇと回転角θｓから初期の特定条件（例えば、０°以上６°未満）を決定し、ループ処理により特定条件を単位シフト量ずつ順次変化させて変更特定条件を取得するようにしてもよい。例えば、変更特定条件は、初期の特定条件を単位シフト量にループカウンタ値を乗じた数値だけシフトするようにしてもよい。この処理では、ループカウンタ値は、回転数Ｒｓの下限（０回転）から上限（１／Ｇ回転、例えば６０回転）まで順次変化させてもよい。
【００２７】
例えば、第２処理は、回転角θｍがシフト処理によってシフトされた変更特定条件を満たしたとき、ループカウンタ値に応じて回転数Ｒｓを特定する処理を含んでもよい。このアルゴリズムは、第１のアルゴリズムに比べて処理に用いるメモリ容量を減らすことができる。
【００２８】
これらの構成やアルゴリズムは、第２回転体の回転に対してさらに減速回転する第３回転体の回転角を検知して、その検知結果に基づいて第２回転体の回転数を特定する場合にも同様に適用することができる。
実施の形態は、以上の知見や思索に基づいて案出されたもので、以下にその具体的な構成を説明する。
【００２９】
以下、本発明を好適な実施形態をもとに各図面を参照しながら説明する。各実施形態、変形例では、同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
また、第１、第２などの序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、この用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられ、この用語によって構成要素が限定されるものではない。
【００３０】
［第１実施形態］
図面を参照して本発明の第１実施形態について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る角度検出装置１００の構成の一例を示すブロック図である。角度検出装置１００は、第１回転体１２０の複数回の回転にわたる回転量と角度を特定するアブソリュートエンコーダである。角度検出装置１００は、第１回転体１２０と、第１変速機構１１１と、第２回転体１２２と、第２変速機構１１５と、第３回転体１２４と、第１角度検知部Ｄｓと、第２角度検知部Ｄｍと、第３角度検知部Ｄｈと、処理部４０と、を含んでいる。第１実施形態において、第１回転体１２０と、第２回転体１２２と、第３回転体１２４と、を総括するときは各回転体という。第１回転体１２０は、例えば、モータ１の主軸１ａに連結され、主軸１ａと同じ速度で回転する回転体である。
【００３１】
第１変速機構１１１は、第１回転体１２０の回転を第１減速比Ｇ１で減速して第２回転体１２２に伝達する回転伝達機構である。第１変速機構１１１は、公知の原理に基づく減速機構を用いることができる。図１の例では、第１変速機構１１１は、第１駆動歯車１１０と、第１従動歯車１１２と、を含んでいる。第１駆動歯車１１０および第１従動歯車１１２は、例えば平歯車であってもよい。
【００３２】
第１駆動歯車１１０は、第１回転体１２０と連結され、第１回転体１２０と同じ速度で回転する。第１従動歯車１１２は、第１駆動歯車１１０と噛合い、第１駆動歯車１１０の回転にしたがって第１減速比Ｇ１で減速回転する。第２回転体１２２は、第１従動歯車１１２と連結され第１従動歯車１１２と同じ速度で回転する。したがって、第２回転体１２２は、第１回転体１２０に対して、第１減速比Ｇ１で減速回転する。図１の例では、第１減速比Ｇ１は１／６０に設定されている。
【００３３】
第２変速機構１１５は、第２回転体１２２の回転を第２減速比Ｇ２で減速して第３回転体１２４に伝達する回転伝達機構である。第２変速機構１１５は、公知の原理に基づく減速機構を用いることができる。図１の例では、第２変速機構１１５は、第２駆動歯車１１４と、第２従動歯車１１６と、を含んでいる。第２駆動歯車１１４および第２従動歯車１１６は、例えば平歯車であってもよい。
【００３４】
第２従動歯車１１６は、第２駆動歯車１１４と噛合い、第２駆動歯車１１４の回転にしたがって第２減速比Ｇ２で減速回転する。第３回転体１２４は、第２従動歯車１１６と連結され第２従動歯車１１６と同じ速度で回転する。したがって、第３回転体１２４は、第２回転体１２２に対して、第２減速比Ｇ２で減速回転する。図１の例では、第２減速比Ｇ２は１／１２に設定されている。第３回転体１２４は、第１回転体１２０に対して、第１減速比Ｇ１と第２減速比Ｇ２の積である減速比Ｇ１２（＝１／７２０）で減速回転する。
【００３５】
第１角度検知部Ｄｓは、第１回転体１２０の回転角θｓｏを検知する角度検知要素である。第２角度検知部Ｄｍは、第２回転体１２２の回転角θｍｏを検知する角度検知要素である。第３角度検知部Ｄｈは、第３回転体１２４の回転角θｈｏを検知する角度検知要素である。第１角度検知部Ｄｓ、第２角度検知部Ｄｍおよび第３角度検知部Ｄｈを総括するときは各角度検知部という。各角度検知部は公知の原理に基づく角度検知要素を用いることができる。
【００３６】
図１に示すように、第１角度検知部Ｄｓは、マグネットＭｓと、角度センサＡｓと、を含んでいる。マグネットＭｓは、第１回転体１２０の端面に固定される。マグネットＭｓの角度センサＡｓ側の端面には第１回転体１２０の回転軸線に対して垂直な方向に２極の磁極Ｕｓが設けられる。磁極Ｕｓが設けられる端面を磁極面という。
【００３７】
角度センサＡｓは、第１回転体１２０の回転角を検知する。角度センサＡｓは、その検知面が隙間を介してマグネットＭｓの磁極面にスラスト方向に対向するように設けられている。図１の例では、角度センサＡｓは静止体である基板５に固定される。角度センサＡｓは、マグネットＭｓの磁極Ｕｓを検知して、その検知結果である回転角θｓｏを処理部４０に出力する。つまり、角度センサＡｓは、第１回転体１２０の回転角θｓｏを処理部４０に出力する。図１の例では、角度センサＡｓは、回転角θｓｏをデジタル信号として出力する。回転角θｓｏは、デジタル信号に限定されずアナログ信号であってもよい。
【００３８】
図１に示すように、第２角度検知部Ｄｍは、マグネットＭｍと、角度センサＡｍと、を含んでいる。マグネットＭｍは、第２回転体１２２の端面に固定される。マグネットＭｍの角度センサＡｍ側の端面には第２回転体１２２の回転軸線に対して垂直な方向に２極の磁極Ｕｍが設けられる。磁極Ｕｍが設けられる端面を磁極面という。
【００３９】
角度センサＡｍは、第２回転体１２２の回転角を検知する。角度センサＡｍは、その検知面が隙間を介してマグネットＭｍの磁極面にスラスト方向に対向するように設けられている。図１の例では、角度センサＡｍは静止体である基板５に固定される。角度センサＡｍは、マグネットＭｍの磁極Ｕｍを検知して、その検知結果である回転角θｍｏを処理部４０に出力する。つまり、角度センサＡｍは、第２回転体１２２の回転角θｍｏを処理部４０に出力する。図１の例では、角度センサＡｍは、回転角θｍｏをデジタル信号として出力する。回転角θｍｏは、デジタル信号に限定されずアナログ信号であってもよい。
【００４０】
図１に示すように、第３角度検知部Ｄｈは、マグネットＭｈと、角度センサＡｈと、を含んでいる。マグネットＭｈは、第３回転体１２４の端面に固定される。マグネットＭｈの角度センサＡｈ側の端面には第３回転体１２４の回転軸線に対して垂直な方向に２極の磁極Ｕｈが設けられる。磁極Ｕｈが設けられる端面を磁極面という。
【００４１】
角度センサＡｈは、第３回転体１２４の回転角を検知する。角度センサＡｈは、その検知面が隙間を介してマグネットＭｈの磁極面にスラスト方向に対向するように設けられている。図１の例では、角度センサＡｈは静止体である基板５に固定される。角度センサＡｈは、マグネットＭｈの磁極Ｕｈを検知して、その検知結果である回転角θｈｏを処理部４０に出力する。つまり、角度センサＡｈは、第３回転体１２４の回転角θｈｏを処理部４０に出力する。図１の例では、角度センサＡｈは、回転角θｈｏをデジタル信号として出力する。回転角θｈｏは、デジタル信号に限定されずアナログ信号であってもよい。
【００４２】
（角度センサ）
第１実施形態において、角度センサＡｓ、Ａｍ、Ａｈを総括するときは各角度センサという。各角度センサは、各回転体の１回転に対応する０°〜３６０°の範囲の絶対的な回転角を検知するセンサである。各角度センサは検知した回転角θｓｏ、θｍｏ、θｈｏを処理部４０に出力する。処理部４０は、回転角θｓｏ、θｍｏ、θｈｏを後述する回転角取得部４０ｓ、４０ｍ、４０ｈによって、数値として処理可能な回転角θｓ、θｍ、θｈとして取得する。各角度センサは、比較的分解能が高い磁気式角度センサであってもよい。磁気式角度センサは、一例として、磁極を検知する検知素子と、この検知素子の出力に基づいてデジタル信号を出力する演算回路と、を含む。検知素子は、例えばホールエレメントやＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）エレメントなどの磁界検知要素を複数（例えば４つ）含んでもよい。各角度センサは、一旦通電を停止して再通電をした場合に、通電停止前と同じ回転角を出力するように構成されてもよい。また、各角度センサは、通電停止時に、外力によって主軸が回転したとしても正しい現在の位置を出力するように構成されてもよい。
【００４３】
処理部４０について説明する。図１に示す処理部４０の各ブロックは、ハードウエア的には、コンピュータのＣＰＵ（central processing unit）をはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウエア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウエア、ソフトウエアの組み合わせによっていろいろなかたちで実現できることは、本明細書に触れた当業者には理解されるところである。
【００４４】
処理部４０は、半田付けにより基板５に固定されている。処理部４０は、回転角取得部４０ｓ、４０ｍ、４０ｈと、第１回転数特定部４０ｐと、第２回転数特定部４０ｑと、回転量特定部４０ｅと、出力部４０ｄと、を含む。回転角取得部４０ｓ、４０ｍ、４０ｈは、角度センサＡｓ、Ａｍ、Ａｈの検知結果である各回転体の回転角θｓｏ、θｍｏ、θｈｏを数値として処理可能な回転角θｓ、θｍ、θｈとして取得する。
【００４５】
第１回転数特定部４０ｐは、回転角θｓ、θｍに応じて第１回転体１２０の回転数Ｒｓを特定する第１回転数特定処理を行う。第２回転数特定部４０ｑは、回転角θｍ、θｈに応じて第２回転体１２２の回転数Ｒｍを特定する第２回転数特定処理を行う。回転量特定部４０ｅは、特定された回転数Ｒｓ、Ｒｍと回転角θｓとに応じて第１回転体１２０の複数回転にわたる回転量θａを特定する。出力部４０ｄは、特定された回転量θａを所望の形式の出力信号４０ａに変換して出力する。図１の例では、出力信号４０ａは、基板５に設けられたコネクタ５ｃを介して出力される。
【００４６】
（第１回転数特定処理）
次に、第１実施形態に係る角度検出装置１００の第１回転数特定処理の一例について説明する。図２は、角度検出装置１００の第１回転数特定処理の一例を示すフローチャートである。図２は、回転角θｓおよび回転角θｍに応じて第１回転体１２０の回転数Ｒｓを特定する処理Ｓ１００を示している。処理Ｓ１００は、特定条件を動的に変化させる処理と、変化する特定条件を満たす回転数Ｒｓを特定する処理と、を含んでいる。
【００４７】
特に、処理Ｓ１００は、第１減速比Ｇ１に応じて単位シフト量Ｓｕを決定する処理と、特定条件を単位シフト量Ｓｕだけシフトさせるシフト処理と、回転角θｍがシフト後の特定条件を満たすか否かの判定をする判定処理と、特定条件を満たすまでシフト処理及び判定処理を繰り返し、ループカウンタ値Ｊを更新する更新処理と、特定条件を満たしたとき、そのループカウンタ値Ｊに応じて回転数Ｒｓを特定する特定処理と、を含んでいる。
【００４８】
処理Ｓ１００が開始されたら、処理部４０は、第１減速比Ｇ１に応じて単位シフト量Ｓｕを取得する（ステップＳ１０２）。このステップにおいて、処理部４０は、単位シフト量Ｓｕは式２の演算により取得することができる。
（式２）・・単位シフト量Ｓｕ＝３６０°×第１減速比Ｇ１＝３６０／６０＝６°
【００４９】
単位シフト量Ｓｕを取得したら、処理部４０は、回転角取得部４０ｓ、４０ｍにより角度センサＡｓ、Ａｍの検知結果である回転角θｓｏ、θｍｏに基づいて、数値として処理可能な回転角θｓ、θｍを取得する（ステップＳ１０４）。回転角を取得したら、処理部４０は、回転角θｓと第１減速比Ｇ１とに応じて初期特定条件として下限値Ｌｍおよび上限値Ｌｎを取得する（ステップＳ１０６）。このステップにおいて、処理部４０は、下限値Ｌｍ、上限値Ｌｎは、式３、式４の演算により取得することができる。
（式３）・・下限値Ｌｍ＝回転角θｓ×第１減速比Ｇ１−単位シフト量Ｓｕ／２
＝回転角θｓ／６０−３°
（式４）・・上限値Ｌｎ＝回転角θｓ×第１減速比Ｇ１＋単位シフト量Ｓｕ／２
＝回転角θｓ／６０＋３°
【００５０】
初期特定条件を取得したら、処理部４０は、ループカウンタ値Ｊの初期値、終値、増分値をセットして第１ループ処理を開始する（ステップＳ１０８）。図２の例では、このステップにおいて、処理部４０は、初期値＝０、終値＝Ｈ１＝１／Ｇ１＝６０、増分値＝１にセットする。つまり、ループカウンタ値Ｊは、０から６０まで１ずつ更新される。
【００５１】
第１ループ処理が開始されたら、処理部４０は、回転角θｍが特定条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１１０）。図２の例では、特定条件は式５によって示される。つまり、処理部４０は、回転角θｍが（Ｌｍ＋Ｊ・Ｓｕ）以上で（Ｌｎ＋Ｊ・Ｓｕ）未満の条件を満たすか否かを判定する。
（式５）・・（Ｌｍ＋Ｊ・Ｓｕ）≦θｍ＜（Ｌｎ＋Ｊ・Ｓｕ）
なお、式５は式６に変形可能であり、特定条件は式６により設定されてもよい。
（式６）・・Ｌｍ≦（θｍ−Ｊ・Ｓｕ）＜Ｌｎ
【００５２】
回転角θｍが特定条件を満たさない場合（ステップＳ１１０のＮ）、処理部４０は、第１ループ処理の終了判定を行う（ステップＳ１１２）。このステップで、処理部４０は、ループカウンタ値Ｊを１だけ増加させるとともに、ループカウンタ値Ｊが終値であるＨ１に達していない場合は第１ループ処理を繰り返し、Ｈ１に達した場合は第１ループ処理を終了してステップＳ１１４に移行する。つまり、第１ループ処理は、回転角θｍが特定条件を満たすまで、ループカウンタ値Ｊを更新する処理である。ループカウンタ値Ｊが更新されることによって、特定条件は、ループカウンタ値Ｊに応じて単位シフト量Ｓｕずつ動的に変化する。換言すると、特定条件は、ループ処理毎に単位シフト量Ｓｕずつ動的にシフトする。
【００５３】
第１ループ処理が終了した場合および回転角θｍが特定条件を満たす場合（ステップＳ１１０のＹ）、処理部４０は、ループカウンタ値Ｊに応じて第１回転体１２０の回転数Ｒｓを特定する（ステップＳ１１４）。図２の例では、回転数Ｒｓは式７によって特定される。
（式７）・・回転数Ｒｓ＝ループカウンタ値Ｊ
【００５４】
ステップＳ１１４を実行したら、処理部４０は処理Ｓ１００を終了させる。処理Ｓ１００は、予め設定された間隔毎に実行されてもよく、回転角θｓ、θｍを記憶しておき、回転角θｓ、θｍのいずれかが変化したときに実行されてもよく、外部機器からの要求があったときに実行されてもよい。なお、この処理Ｓ１００はあくまでも一例であり、他のステップを追加したり、一部のステップを削除したり、ステップの順序を変更したりすることも可能である。処理Ｓ１００は、上述の各計算式を変形して構成されてもよい。
【００５５】
図３は、ループカウンタ値Ｊと特定条件および判定結果の一例を示す表である。この図は、回転角θｓ＝１８０°、回転角θｍ＝１２°、Ｓｕ＝６°である場合を示している。この図のように、特定条件は、ループカウンタ値Ｊに応じて動的に変化する。θｓ＝１８０°の場合、ループカウンタ値Ｊ＝２のときに回転角θｍが特定条件を満たし、回転数Ｒｓ＝２と特定される。
【００５６】
図４は、ループカウンタ値Ｊと特定条件および判定結果の別の一例を示す表である。図４は、回転角θｓ＝１８１°、回転角θｍ＝１２°、Ｓｕ＝６°である場合を示している。θｓ＝１８１°の場合、ループカウンタ値Ｊ＝１で回転角θｍが特定条件を満たし、回転数Ｒｓ＝１と特定される。このように、特定される回転数Ｒｓは、回転角θｍが同じでも回転角θｓによって変化する。
【００５７】
（第２回転数特定処理）
次に、第１実施形態に係る角度検出装置１００の第２回転数特定処理の一例について説明する。図５は、角度検出装置１００の第２回転数特定処理の一例を示すフローチャートである。図５は、回転角θｍおよび回転角θｈに応じて第２回転体１２２の回転数Ｒｍを特定する処理Ｓ１２０を示している。処理Ｓ１２０は処理Ｓ１００と同じアルゴリズムに基づく処理である。処理Ｓ１２０は、特定条件を動的に変化させる処理と、変化する特定条件を満たす回転数を特定する処理と、を含んでいる。
【００５８】
特に、処理Ｓ１２０は、第２減速比Ｇ２に応じて単位シフト量Ｓｕを決定する処理と、特定条件を単位シフト量Ｓｕだけシフトさせるシフト処理と、回転角θｈがシフト後の特定条件を満たすか否かの判定をする判定処理と、特定条件を満たすまでシフト処理及び判定処理を繰り返し、ループカウンタ値Ｊを更新する更新処理と、特定条件を満たしたとき、そのループカウンタ値Ｊに応じて回転数Ｒｍを特定する特定処理と、を含んでいる。
【００５９】
処理Ｓ１２０が開始されたら、処理部４０は、第２減速比Ｇ２に応じて単位シフト量Ｓｕを取得する（ステップＳ１２２）。このステップにおいて、処理部４０は、単位シフト量Ｓｕは式８の演算により取得することができる。
（式８）・・単位シフト量Ｓｕ＝３６０°×第２減速比Ｇ２＝３６０／１２＝３０°
【００６０】
単位シフト量Ｓｕを取得したら、処理部４０は、回転角取得部４０ｍ、４０ｈにより角度センサＡｍ、Ａｈの検知結果である回転角θｍｏ、θｈｏに基づいて、数値として処理可能な回転角θｍ、θｈを取得する（ステップＳ１２４）。
【００６１】
回転角を取得したら、処理部４０は、回転角θｍと第２減速比Ｇ２とに応じて初期特定条件として下限値Ｌｍおよび上限値Ｌｎを取得する（ステップＳ１２６）。このステップにおいて、処理部４０は、下限値Ｌｍ、上限値Ｌｎは、式９、式１０の演算により取得することができる。
（式９）・・下限値Ｌｍ＝回転角θｍ×第２減速比Ｇ２−単位シフト量Ｓｕ／２
＝回転角θｍ／１２−１５°
（式１０）・・上限値Ｌｎ＝回転角θｍ×第２減速比Ｇ２＋単位シフト量Ｓｕ／２
＝回転角θｍ／１２＋１５°
【００６２】
初期特定条件を取得したら、処理部４０は、ループカウンタ値Ｊの初期値、終値、増分値をセットして第２ループ処理を開始する（ステップＳ１２８）。図５の例では、このステップにおいて、処理部４０は、初期値＝０、終値＝Ｈ２＝１／Ｇ２＝１２、増分値＝１にセットする。つまり、ループカウンタ値Ｊは、０から１２まで１ずつ更新される。
【００６３】
第２ループ処理が開始されたら、処理部４０は、回転角θｈが特定条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１３０）。図５の例では、特定条件は式１１によって示される。つまり、処理部４０は、回転角θｈが（Ｌｍ＋Ｊ・Ｓｕ）以上で（Ｌｎ＋Ｊ・Ｓｕ）未満の条件を満たすか否かを判定する。
（式１１）・・（Ｌｍ＋Ｊ・Ｓｕ）≦θｈ＜（Ｌｎ＋Ｊ・Ｓｕ）
なお、式１１は式１２に変形可能であり、特定条件は式１２により設定されてもよい。
（式１２）・・Ｌｍ≦（θｈ−Ｊ・Ｓｕ）＜Ｌｎ
【００６４】
回転角θｈが特定条件を満たさない場合（ステップＳ１３０のＮ）、処理部４０は、第２ループ処理の終了判定を行う（ステップＳ１３２）。このステップで、処理部４０は、ループカウンタ値Ｊを１だけ増加させるとともに、ループカウンタ値Ｊが終値であるＨ２に達していない場合は第２ループ処理を繰り返し、Ｈ２に達した場合は第２ループ処理を終了してステップＳ１３４に移行する。つまり、第２ループ処理は、回転角θｈが特定条件を満たすまで、ループカウンタ値Ｊを更新する処理である。ループカウンタ値Ｊが更新されることによって、特定条件は、ループカウンタ値Ｊに応じて単位シフト量Ｓｕずつ動的に変化する。換言すると、特定条件は、ループ処理毎に単位シフト量Ｓｕずつ動的にシフトする。
【００６５】
第２ループ処理が終了した場合および回転角θｈが特定条件を満たす場合（ステップＳ１３０のＹ）、処理部４０は、ループカウンタ値Ｊに応じて第１回転体１２０の回転数Ｒｍを特定する（ステップＳ１３４）。図５の例では、回転数Ｒｍは式１３によって特定される。
（式１３）・・回転数Ｒｍ＝ループカウンタ値Ｊ
【００６６】
ステップＳ１３４を実行したら、処理部４０は処理Ｓ１２０を終了させる。処理Ｓ１２０は、予め設定された間隔毎に実行されてもよく、回転角θｍ、θｈを記憶しておき、回転角θｍ、θｈのいずれかが変化したときに実行されてもよく、外部機器からの要求があったときに実行されてもよい。なお、この処理Ｓ１２０はあくまでも一例であり、他のステップを追加したり、一部のステップを削除したり、ステップの順序を変更したりすることも可能である。処理Ｓ１２０は、上述の各計算式を変形して構成されてもよい。
【００６７】
（回転量特定処理）
処理Ｓ１００、処理Ｓ１２０によって回転数Ｒｓ、Ｒｍが特定されたら、回転量特定部４０ｅは、回転数Ｒｓ、Ｒｍと回転角θｓとに応じて第１回転体１２０の複数回転にわたる回転量θａを特定する。回転量θａは式１４によって特定することができる。
（式１４）・・θａ＝３６０×（Ｒｍ／Ｇ１＋Ｒｓ）＋θｓ
回転量θａが特定されたら、出力部４０ｄは、回転量θａを所望の形式の出力信号４０ａに変換して出力する。
【００６８】
次に、このように構成された第１実施形態に係る角度検出装置１００の作用・効果を説明する。
【００６９】
第１実施形態に係る角度検出装置１００は、第１回転体１２０と、第２回転体１２２と、第１回転体１２０の回転を減速して第２回転体１２２を回転させる第１変速機構１１１と、第１回転体１２０の回転角θｓｏを検知する第１角度検知部Ｄｓと、第２回転体１２２の回転角θｍｏを検知する第２角度検知部Ｄｍと、第１回転体１２０の回転数Ｒｓを特定する処理部４０と、を備え、処理部４０は、第１検知された第１回転体１２０の回転角および第１変速機構１１１の第１減速比Ｇ１に応じて決定される数値である下限値および上限値と、検知された第２回転体１２２の回転角と、に応じて回転数Ｒｓを特定するための特定条件を動的に変化させながら回転数Ｒｓを特定する。この構成によれば、特定条件が固定されている場合と比較して、回転角θｍｏが境界値の近傍である場合に、機械的な誤差の影響による回転数Ｒｓの特定結果の変動を抑制することができる。角度検出装置１００は少ない段数の変速機構により構成可能であり、装置の大型化を抑制することができる。角度検出装置１００では、機械的な誤差の許容範囲が広く、各部材の位置合わせが容易になり製造の手間を減らすことができる。角度検出装置１００では、回転数Ｒｓの検出精度が向上し、外力、振動、バックラッシュなどの外乱あるいは漏れ磁束などへの耐性が向上する。角度検出装置１００では、補正角などの理想回転データを不揮発性メモリに入力する手間を省くことが可能で、不揮発性メモリの容量を節約することができる。
【００７０】
第１実施形態に係る角度検出装置１００では、処理部４０は、回転数Ｒｓを特定するための特定条件を単位シフト量Ｓｕずつシフトさせるシフト処理と、第２角度検知部Ｄｍの検知結果がシフト処理によってシフトされた特定条件を満たすか否かの判定をする判定処理と、所定の条件を満たすまでシフト処理および判定処理を繰り返すとともにループカウンタ値Ｊを更新する更新処理と、第２角度検知部Ｄｍの検知結果がシフト処理によってシフトされた特定条件を満たしたとき、ループカウンタ値Ｊに応じて回転数Ｒｓを特定する処理と、を行う。この構成によれば、シフト処理により特定条件を動的に変化させながら回転数Ｒｓを特定することができる。特定条件が固定されている場合と比較して、センサの誤差やしきい値の変動の影響を抑制することができる。
【００７１】
以上、本発明の第１実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求の範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。
【００７２】
以下、第１実施形態の変形例について説明する。変形例の図面および説明では、第１実施形態と同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付する。第１実施形態と重複する説明を適宜省略し、第１実施形態と相違する構成について重点的に説明する。
【００７３】
（第１変形例）
第１実施形態の説明では、シフト処理は特定条件を単位シフト量Ｓｕずつシフトさせて変更特定条件を取得する例について説明したが、これに限られない。式６、式１２で示すように、シフト処理では、第２角度検知部Ｄｍの検知結果に基づくθｍを単位シフト量Ｓｕずつシフトさせた数値を取得し、判定処理では、シフト処理により取得された数値が特定条件を満たすか否かの判定を行うようにしてもよい。
【００７４】
第１変形例について説明する。第１変形例は、第１実施形態に係る角度検出装置１００に対して、第１回転数特定部の処理が異なり、他の構成は同様であり、相違する事項について説明する。第１変形例の第１回転数特定部は、第１減速比Ｇ１に応じて単位シフト量Ｓｕを決定する処理と、第２角度検知部Ｄｍの検知結果に基づくθｍを単位シフト量Ｓｕだけシフトさせた数値θｍｓを取得するシフト処理と、シフト処理により取得された数値θｍｓが特定条件を満たすか否かの判定をする判定処理と、特定条件を満たすまでシフト処理及び判定処理を繰り返し、ループカウンタ値Ｊを更新する更新処理と、特定条件を満たしたとき、そのループカウンタ値Ｊに応じて回転数を特定する。第１変形例によれば、第１実施形態と同様の作用・効果を奏する。加えて、第１変形例によれば、相対的な特定条件を動的に変化させながら第１回転体１２０の回転数Ｒｓを特定することができる。特定条件が固定されている場合と比較して、センサの誤差やしきい値の変動の影響を抑制することができる。
【００７５】
（第２変形例）
第１実施形態の説明では、第３回転体１２４を備える例について説明したが、これに限られない。角度検出装置が第３回転体を備えることは必須ではない。
【００７６】
（第３変形例）
第１実施形態の説明では、第２回転体１２２から第３回転体１２４に回転が伝達される例について説明したが、これに限られない。回転は、第２回転体１２２を介さずに、第１回転体１２０から第３回転体１２４に伝達されてもよい。
【００７７】
（第４変形例）
第１実施形態の説明では、第１変速機構１１１および第２変速機構１１５が平歯車で構成される例について説明したが、これに限られない。これらの変速機構は、平歯車とは別の種類の伝達要素を含んでもよい。これらの変速機構は、ウォーム歯車、ウォームホイール、欠歯歯車、チェーン、ベルトなどを含んでもよい。第１変速機構１１１および第２変速機構１１５は、２段以上の変速機構を含んでもよい。
【００７８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態では、第１回転体１２０から１段の変速機構である第１変速機構１１１を介して第２回転体１２２へ回転を伝達する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。第１回転体から第２回転体には、複数の変速機構を介して回転が伝達されてもよい。第２実施形態では、第１回転体から２つの変速機構を介して第２回転体へ回転が伝達される例について説明する。この実施形態は、複数の変速機構を採用することにより、減速比を大きくして回転数の特定範囲を拡大することが可能であり、特定条件を動的に変化させながら回転数を特定するため、減速比を大きくしても回転体の位置合わせが容易であり、製造の手間を減らすことができる。
【００７９】
図６は本発明の第２実施形態に係る角度検出装置２００の構成の一例を示すブロック図である。図６は、モータ１および回転検出装置５０と組み合わせされた状態の角度検出装置２００を示している。回転検出装置５０については後述する。モータ１の主軸１ａに角度検出装置２００および回転検出装置５０を取り付けたものをモータユニット６０という。図７は、角度検出装置２００を含むモータユニット６０の模式図である。図８は、角度検出装置２００を含むモータユニット６０の斜視図である。図９は、角度検出装置２００を含むモータユニット６０の別の斜視図である。図９は筐体３から蓋部４を取り外した状態を示している。この状態では、基板５がエンコーダ内部を覆うように設けられている。
【００８０】
図１０は、角度検出装置２００を含むモータユニット６０のさらに別の斜視図である。図１１は基板５の底面図である。基板５は、平面視で略矩形状を有し、軸方向に薄い板状のプリント配線基板である。図１２は、角度検出装置２００の平面図である。図１０および図１２は、基板５を取り外した状態を示している。角度センサＡｍ、Ａｓ、Ａｈは基板５に取付けられているが、理解を容易にするため、これらの図では角度センサＡｍ、Ａｓ、Ａｈを表示している。図１３は、角度検出装置２００の正面図である。図１３は、角度検出装置２００を主軸１ａの中心を通るＺ軸方向に平行な平面で切断した状態を示している。
【００８１】
図１４は、第２回転体２４の周辺を示す断面図である。図１４は、角度検出装置２００を略左側方から視た縦断面を示している。図１４は、角度検出装置２００を第２回転体２４の中心を通り、中間回転体２２の回転軸線に垂直、かつ、Ｚ軸方向に平行な平面で切断した状態を示している。図１５は、第３回転体３８および接続回転体３３の周辺を示す断面図である。図１５は、角度検出装置２００を略右側方から視た縦断面を示している。図１５は、角度検出装置２００を第３回転体３８の中心および接続回転体３３の中心を通るＺ軸方向に平行な平面で切断した状態を示している。図１４、図１５では筐体３および蓋部４の記載を省略している。
【００８２】
以下、ＸＹＺ直交座標系をもとに説明する。Ｘ軸方向は水平な左右方向に対応し、Ｙ軸方向は水平な前後方向に対応し、Ｚ軸方向は鉛直な上下方向に対応する。Ｙ軸方向およびＺ軸方向はそれぞれＸ軸方向に直交する。Ｘ軸方向は左方向あるいは右方向と、Ｙ軸方向は前方向あるいは後方向と、Ｚ軸方向は上方向あるいは下方向と表記することがある。この図において、Ｚ軸方向で上から視た状態を平面視と、Ｙ軸方向で前から視た状態を正面視と、Ｘ軸方向で左右から視た状態を側面視という。このような方向の表記はモータユニット６０および角度検出装置２００の使用姿勢を制限するものではなく、モータユニット６０および角度検出装置２００は任意の姿勢で使用されうる。
【００８３】
モータ１としては、ステッピングモータやＤＣブラシレスモータなど公知の原理に基づくモータを採用することができる。一例として、モータ１は波動歯車装置などの減速機構を介して産業用などのロボットを駆動する駆動源として適用されてもよい。モータ１の主軸１ａはモータ１のＺ軸方向の両側に突出している。
【００８４】
角度検出装置２００は、モータ１の主軸１ａの複数回の回転にわたる回転量を特定するアブソリュートエンコーダである。角度検出装置２００において、主軸１ａの複数回の回転にわたる回転量は、後述する第１回転体２０の回転量θａである。なお、複数回の回転にわたる回転量は複数回の回転にわたる回転角度の総和として定義することができる。また、主軸１ａの複数回の回転にわたる回転量は主軸１ａの絶対回転量または主軸１ａの絶対回転位置と称されることがある。
【００８５】
角度検出装置２００は、主軸１ａと、第１回転体２０と、第１ウォーム歯車１０と、第１ウォームホイール１２と、中間回転体２２と、第２ウォーム歯車１４と、第２ウォームホイール１６と、第２回転体２４と、第３ウォーム歯車３０と、第３ウォームホイール３２と、接続回転体３３、駆動歯車３４と、従動歯車３６と、第３回転体３８と、第１角度検知部Ｄｓと、第２角度検知部Ｄｍと、第３角度検知部Ｄｈと、処理部４０と、を含む。
【００８６】
第１角度検知部Ｄｓと、第２角度検知部Ｄｍと、第３角度検知部Ｄｈと、処理部４０と、は第１実施形態に係る角度検出装置１００と同様であり重複する説明は省略する。第１角度検知部Ｄｓは、マグネットＭｓと一体に回転する第１回転体２０の回転角θｓｏを検知する。第２角度検知部Ｄｍは、マグネットＭｍと一体に回転する第２回転体２４の回転角θｍｏを検知する。マグネットＭｈと一体に回転する第３角度検知部Ｄｈは、第３回転体３８の回転角θｈｏを検知する。
【００８７】
主軸１ａは、モータ１の出力軸であり、角度検出装置２００に回転を入力する入力軸である。第１回転体２０は、主軸１ａに固定され、主軸１ａと一体にモータ１の軸受部材によって回転可能に支持される。第１ウォーム歯車１０は、第１回転体２０の外周に双方の中心軸が略一致するように設けられ、主軸１ａの回転に従って回転する。第１ウォームホイール１２は、第１ウォーム歯車１０と噛合い、第１ウォーム歯車１０の回転に伴って回転する。第１ウォームホイール１２は、中間回転体２２の外周に中心軸が一致するように設けられる。第１ウォームホイール１２と第１ウォーム歯車１０との軸角は９０°に設定される。
【００８８】
第１ウォームホイール１２の外径に特別な制限はないが、この例では、第１ウォームホイール１２の外径は第１ウォーム歯車１０の外径より小さく設定されている。第１ウォームホイール１２の外径が大きい場合に比べて、エンコーダの主軸１ａに対する軸方向の寸法を小さく抑えることができる。
【００８９】
第２ウォーム歯車１４は、第１ウォームホイール１２の回転に従って回転する。第２ウォーム歯車１４は、中間回転体２２の外周に双方の中心軸が略一致するように設けられる。第２ウォームホイール１６は、第２ウォーム歯車１４と噛合い、第２ウォーム歯車１４の回転に伴い回転するように設けられる。第２ウォームホイール１６は、第２回転体２４の外周に双方の中心軸が略一致するように設けられる。第２ウォームホイール１６と第２ウォーム歯車１４との軸角は９０°に設定される。第２ウォームホイール１６の回転軸線は、第１ウォーム歯車１０の回転軸線と平行に設けられている。
【００９０】
第１ウォーム歯車１０の条数は１であり、第１ウォームホイール１２の歯数は２０である。つまり、第１ウォーム歯車１０と第１ウォームホイール１２は、減速比が１／２０の第１ウォーム変速機構１１を構成する。第１ウォーム歯車１０が２０回転するとき第１ウォームホイール１２は１回転する。第１ウォームホイール１２は中間回転体２２を回転させ、中間回転体２２は第２ウォーム歯車１４を回転させる。したがって、第１ウォームホイール１２が１回転するとき中間回転体２２および第２ウォーム歯車１４は１回転する。
【００９１】
第２ウォーム歯車１４の条数は５であり、第２ウォームホイール１６の歯数は２５である。つまり、第２ウォーム歯車１４と第２ウォームホイール１６は減速比が１／５の第２ウォーム変速機構１５を構成する。第２ウォーム歯車１４が５回転するとき第２ウォームホイール１６は１回転する。第２ウォームホイール１６は第２回転体２４およびマグネットＭｍを回転させる。
【００９２】
第１ウォーム変速機構１１と、中間回転体２２と、第２ウォーム変速機構１５とは、第１回転体２０の回転を１／１００に減速して第２回転体２４に伝達する変速機構１８を構成している。換言すると、第２回転体２４は、第１回転体２０の回転に対して第１減速比Ｋ１＝１／１００で回転する。第１回転体２０が１００回転すると、中間回転体２２が５回転し、第２回転体２４およびマグネットＭｍが１回転する。
【００９３】
第１回転体２０が３６０°（＝１回転）するとき、第２回転体２４およびマグネットＭｍは３．６°回転する。角度センサＡｍは、３．６°ごとに第１回転体２０の１回の回転を特定することができ、第１回転体２０の１００回転分の回転量を特定することができる。
【００９４】
第３ウォーム歯車３０は、第１ウォームホイール１２の回転に従って回転する。第３ウォーム歯車３０は、中間回転体２２の外周に双方の中心軸が略一致するように設けられる。第３ウォームホイール３２は、第３ウォーム歯車３０と噛合い、第３ウォーム歯車３０の回転に伴い回転するように設けられる。第３ウォームホイール３２は、接続回転体３３の外周に双方の中心軸が略一致するように設けられる。第３ウォームホイール３２と第３ウォーム歯車３０との軸角は９０°に設定される。第３ウォームホイール３２の回転軸線は、第１ウォーム歯車１０の回転軸線と平行に設けられる。
【００９５】
駆動歯車３４は、第３ウォームホイール３２と双方の中心軸が略一致するように接続回転体３３の外周に固定される。駆動歯車３４は、第３ウォームホイール３２の回転に従って一体に回転する。従動歯車３６は、駆動歯車３４と噛合い、駆動歯車３４の回転に従って回転する。第３回転体３８は、従動歯車３６に双方の中心軸が略一致するように固定される。第３回転体３８は、従動歯車３６の回転に従って一体に回転する。第３回転体３８の回転軸線は、第１回転体２０の回転軸線と平行に設けられる。
【００９６】
第３ウォーム歯車３０の条数は１であり、第３ウォームホイール３２の歯数は３０である。つまり、第３ウォーム歯車３０と第３ウォームホイール３２とは減速比が１／３０の第３ウォーム変速機構３１を構成している。第３ウォーム歯車３０が中間回転体２２と一体に３０回転するとき、第３ウォームホイール３２は１回転する。つまり、主軸１ａが６００回転するとき、第３ウォームホイール３２は１回転する。駆動歯車３４は歯数が２４の平歯車であり、従動歯車３６は歯数が４０の平歯車である。駆動歯車３４と従動歯車３６とは減速比が３／５の減速機構３５を構成している。つまり、第１回転体２０が１０００回転するとき、従動歯車３６、第３回転体３８およびマグネットＭｈは一体に１回転する。
【００９７】
第１回転体２０が１０００回転するとき、第３回転体３８、従動歯車３６およびマグネットＭｈが１回転する。第１回転体２０が３６０°（＝１回転）するとき、第３回転体３８およびマグネットＭｈは０．３６°回転する。角度センサＡｈは、０．３６°ごとに第１回転体２０の１回の回転を特定することができ、第１回転体２０の１０００回転分の回転量を特定することができる。
【００９８】
第３回転体３８は、第２回転体２４の回転に対して第２減速比Ｋ２＝１／１０で回転する。第２回転体２４が３６０°（＝１回転）するとき、第３回転体３８およびマグネットＭｈは３６°回転する。角度センサＡｈは、３６°ごとに第２回転体２４の１回の回転を特定することができる。
【００９９】
次に、第２実施形態に係る角度検出装置２００の詳細な構成について説明する。角度検出装置２００は、筐体３と、蓋部４と、ベース２と、基板５と、付勢部６２と、複数の固定具６４と、をさらに含む。付勢部６２については後述する。
【０１００】
角度検出装置２００の形状に特別な制限はないが、この例では、角度検出装置２００は、平面視で略矩形状を有し、正面視及び側面視で主軸の延伸方向（以下、軸方向という。本例で、軸方向はＺ軸方向に平行な方向である。）に薄い横長の矩形状を有する。つまり、角度検出装置２００はＺ軸方向に偏平な直方体形状を有する。
【０１０１】
筐体３は、角度検出装置２００の内部構造を収容する中空角筒状の部材である。筐体３は、少なくとも主軸１ａと中間回転体２２とを包囲する複数（例えば４つ）の外壁部３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅを含む。外壁部３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅはこの順でそれぞれ連結されている。外壁部３ｂ、３ｄは、互いに平行に設けられる。外壁部３ｃ、３ｅは、外壁部３ｂ、３ｄの側端部に架け渡され、互いに平行に設けられる。この例では、外壁部３ｂ、３ｄは、平面視においてＸ軸方向に延伸し、外壁部３ｃ、３ｅは、平面視においてＹ軸方向に延伸している。筐体３は、複数（例えば３個）の固定具６４によって後述するベース２の底部２ｂに固定される。
【０１０２】
蓋部４は、平面視で略矩形状で軸方向に薄い板状の部材である。蓋部４は、筐体３の外壁部３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅの端部に固定されている。
【０１０３】
ベース２は、各回転体および各歯車を回転可能に支持する基台である。ベース２に配設される支柱２ｃは基板５を支持する。ベース２は、底部２ｂと、複数（例えば４個）の支柱２ｃと、を含む。底部２ｂは、角度検出装置２００のモータ１側に面する板状の部分であり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に延在する。支柱２ｃは、底部２ｂから軸方向でモータ１から遠ざかる方向に突出する略円柱状の部分である。
【０１０４】
基板５は、平面視で略矩形状で軸方向に薄い板状のプリント基板である。基板５は、主に角度センサＡｍ、Ａｓ、Ａｈおよび処理部４０を支持する。基板５は、支柱２ｃの突出端に、例えばスクリュウ（不図示）を用いて固定される。固定具６４は例えばスクリュウであってもよい。
【０１０５】
（第１回転体）
第１回転体２０は、主軸１ａの回転に従って回転し、主軸１ａの回転を第１ウォーム歯車１０に伝える。第１回転体２０は、主軸１ａの外周に嵌合する連結部２０ｂと、第１ウォーム歯車１０が形成されるギア形成部２０ｃと、マグネットＭｓを保持する保持部２０ｄと、を含む。連結部２０ｂは、主軸１ａを環囲する円筒形状を有する。ギア形成部２０ｃは、連結部２０ｂの外周から半径方向に張出す円板形状を有する。保持部２０ｄは、ギア形成部２０ｃの軸方向で底部２ｂから遠い方の端面に設けられる円筒状の凹部形状を有する。連結部２０ｂと、ギア形成部２０ｃと、保持部２０ｄと、は各中心軸が略一致するように一体に形成される。第１回転体２０は、樹脂材料や金属材料など種々の材料から形成することができる。本例では、第１回転体２０は、ポリアセタール樹脂から形成されている。
【０１０６】
（第１ウォーム歯車）
第１ウォーム歯車１０は、第１ウォームホイール１２を駆動する伝達要素である。特に、第１ウォーム歯車１０は、ギア形成部２０ｃの外周に形成される条数＝１のねじ歯車である。第１ウォーム歯車１０の回転軸線は主軸１ａの軸方向に延伸している。
【０１０７】
（中間回転体）
中間回転体２２は、主軸１ａの回転に従って回転し、主軸１ａの回転を第２回転体２４および接続回転体３３に伝える。中間回転体２２は、底部２ｂに略平行に延びる回転軸線Ｌａの周りに回転可能に支持されている。中間回転体２２は、その回転軸線Ｌａの方向に延伸する略円筒形状の部材である。中間回転体２２は、基部２２ｂと、第１ウォームホイール１２が形成される第１筒部２２ｃと、第２ウォーム歯車１４が形成される第２筒部２２ｄと、第３ウォーム歯車３０が形成される第３筒部２２ｅと、両端に設けられる被支持部２２ｆ、２２ｇと、を含む。
【０１０８】
中間回転体２２は、筐体３の外壁部３ｂ、３ｄに対して所定の位置に配置される。外壁部３ｂは、中間回転体２２の主軸１ａとは反対側に配置されている。外壁部３ｄは、外壁部３ｂと平行に、中間回転体２２の主軸１ａが配置される側に配置されている。中間回転体２２は、その回転軸線Ｌａが任意の方向に向くように配置されてもよい。中間回転体２２の回転軸線Ｌａは、平面視において、中間回転体２２の主軸１ａとは反対側に設けられる外壁部３ｂの延伸方向に対して５°から３０°の範囲で傾斜して設けられてもよい。図１２の例では中間回転体２２の回転軸線Ｌａは外壁部３ｂの延伸方向に対して２０°傾斜している。換言すると、筐体３は、平面視において、中間回転体２２の回転軸線Ｌａに対して５°から３０°の範囲で傾斜した方向に延在する外壁部３ｂを含んでいる。図１２の例では、外壁部３ｂの延在方向と中間回転体２２の回転軸線Ｌａとの傾斜Ｅｓは２０°に設定されている。
【０１０９】
図１２の例では、基部２２ｂは円筒形状を有し、第１筒部２２ｃ、第２筒部２２ｄ、および第３筒部２２ｅは基部２２ｂより大径の円筒形状を有する。基部２２ｂと、第１筒部２２ｃと、第２筒部２２ｄと、第３筒部２２ｅと、被支持部２２ｆ、２２ｇと、は各中心軸が略一致するように一体に形成される。第２筒部２２ｄ、第１筒部２２ｃ、および第３筒部２２ｅはこの順で互いに離れた位置に配置される。中間回転体２２は、樹脂材料や金属材料など種々の材料から形成することができる。本例では、中間回転体２２は、ポリアセタール樹脂から形成されている。
【０１１０】
図１２の例では、被支持部２２ｆ、２２ｇは、底部２ｂの一部が切り起こされた支持部２ｆ、２ｇに支持される。支持部２ｆ、２ｇには、中間回転体２２の回転軸線方向に貫通して被支持部２２ｆ、２２ｇが嵌合する孔が設けられている。このように構成されることによって、中間回転体２２は支持部２ｆ、２ｇに回転可能に支持される。
【０１１１】
（付勢部）
付勢部６２は、各ウォーム歯車が各ウォームホイールを駆動するときの反力に起因する中間回転体２２の位置変動を抑制する要素である。付勢部６２は、底部２ｂに取付けられる取付部６２ｂと、取付部６２ｂから延出して中間回転体２２の半球型突起２２ｈに接触するスプリング部６２ｃと、を含む。取付部６２ｂと、スプリング部６２ｃと、は薄板状のスプリング材から形成され、スプリング部６２ｃの根元が途中で取付部６２ｂに対して略直角に折曲げられている。付勢部６２の付勢力により、中間回転体２２の回転軸方向の位置の変動を抑えることができる。第２ウォーム歯車１４と第３ウォーム歯車が中間回転体２２作用する反力は互いに逆向きに設定されている。
【０１１２】
（第１ウォームホイール）
第１ウォームホイール１２は、第１ウォーム歯車１０に駆動される伝達要素である。特に、第１ウォームホイール１２は、第１筒部２２ｃの外周に形成される歯数＝２０のはす歯車である。第１ウォーム歯車１０および第１ウォームホイール１２は第１ウォーム変速機構１１を構成する。第１ウォームホイール１２の回転軸線は主軸１ａの軸方向に垂直な方向に延伸している。
【０１１３】
（第２ウォーム歯車）
第２ウォーム歯車１４は、第２ウォームホイール１６を駆動する伝達要素である。特に、第２ウォーム歯車１４は、第２筒部２２ｄの外周に形成される条数＝５のねじ歯車である。第２ウォーム歯車１４の回転軸線は主軸１ａの軸方向に垂直な方向に延伸している。
【０１１４】
（第２回転体）
第２回転体２４は、主軸１ａの回転に従って回転し、主軸１ａの回転を減速してマグネットＭｍに伝える。第２回転体２４は、底部２ｂから略垂直に延びる回転軸線周りに回転可能に支持されている。第２回転体２４は、平面視で略円形状の部材である。底部２ｂに回転可能に支持される軸受部２４ｂと、第２ウォームホイール１６が形成される張出部２４ｃと、マグネットＭｍを保持する保持部２４ｄと、を含む。軸受部２４ｂは、底部２ｂから突出する突出するシャフト２４ｓを隙間を介して環囲する円筒形状を有する。
【０１１５】
張出部２４ｃは、軸受部２４ｂの外周から半径方向に張出す円板形状を有する。本例では、張出部２４ｃは、軸受部２４ｂの底部２ｂから遠い方の端部に寄った位置に設けられている。保持部２４ｄは、張出部２４ｃの軸方向で底部２ｂから遠い方の端面に設けられる円筒状の凹部形状を有する。軸受部２４ｂと、張出部２４ｃと、保持部２４ｄと、は各中心軸が略一致するように一体に形成される。第２回転体２４は、樹脂材料や金属材料など種々の材料から形成することができる。本例では、第２回転体２４は、ポリアセタール樹脂から形成されている。
【０１１６】
（第２ウォームホイール）
第２ウォームホイール１６は、第２ウォーム歯車１４に駆動されるはす歯歯車である。特に、第２ウォームホイール１６は、張出部２４ｃの外周に形成される歯数＝２５のはす歯歯車である。第２ウォーム歯車１４および第２ウォームホイール１６は第２ウォーム変速機構１５を構成する。第２ウォームホイール１６の回転軸線は主軸１ａの軸方向に平行な方向に延伸している。
【０１１７】
第３ウォーム歯車３０は、第３ウォームホイール３２を駆動する伝達要素である。特に、第３ウォーム歯車３０は、第３筒部２２ｅの外周に形成される条数＝１のねじ歯車である。第３ウォーム歯車３０の回転軸線は主軸１ａの軸方向に垂直な方向に延伸している。
【０１１８】
（接続回転体）
接続回転体３３は、主軸１ａの回転に従って回転し、主軸１ａの回転を減速して第３回転体３８に伝える。接続回転体３３は、底部２ｂから略垂直に延びる回転軸線周りに回転可能に支持されている。接続回転体３３は、平面視で略円形状の部材である。底部２ｂに回転可能に支持される軸受部３３ｂと、第３ウォームホイール３２が形成される張出部３３ｃと、を含む。軸受部３３ｂは、底部２ｂから突出する突出するシャフト３３ｓを隙間を介して環囲する円筒形状を有する。
【０１１９】
接続回転体３３を備えることにより、その分後述する第３回転体３８を第３ウォーム歯車３０から遠ざけた位置に配置することができる。このため、マグネットＭＡｍｈの間の距離を長くして互いの漏れ磁束の影響を減らすことができる。また、接続回転体３３を備えることにより、その分減速比を設定できる範囲が拡がり設計の自由度が向上する。
【０１２０】
張出部３３ｃは、軸受部３３ｂの外周から半径方向に張出す円板形状を有する。本例では、張出部３３ｃは、軸受部３３ｂの底部２ｂから遠い方の端部に寄った位置に設けられている。駆動歯車３４は、軸受部３３ｂの張出部３３ｃより底部２ｂ側の領域の外周に形成される。軸受部３３ｂと、張出部３３ｃと、は各中心軸が略一致するように一体に形成される。接続回転体３３は、樹脂材料や金属材料など種々の材料から形成することができる。本例では、接続回転体３３は、ポリアセタール樹脂から形成されている。
【０１２１】
（第３ウォームホイール）
第３ウォームホイール３２は、第３ウォーム歯車３０に駆動される伝達要素である。特に、第３ウォームホイール３２は、張出部３３ｃの外周に形成される歯数＝３０のはす歯歯車である。第３ウォーム歯車３０および第３ウォームホイール３２は第３ウォーム変速機構３１を構成する。第３ウォームホイール３２の回転軸線は主軸１ａの軸方向に平行な方向に延伸している。
【０１２２】
（駆動歯車）
駆動歯車３４は、従動歯車３６を駆動する伝達要素である。特に、駆動歯車３４は、軸受部３３ｂの外周に形成される歯数＝２４の平歯車である。
【０１２３】
（第３回転体）
第３回転体３８は、主軸１ａの回転に従って回転し、主軸１ａの回転を減速してマグネットＭｈに伝える。第３回転体３８は、底部２ｂから略垂直に延びる回転軸線周りに回転可能に支持されている。第３回転体３８は、平面視で略円形状の部材である。第３回転体３８は、底部２ｂに回転可能に支持される軸受部３８ｂと、従動歯車３６が形成される張出部３８ｃと、マグネットＭｈを保持する保持部３８ｄと、を含む。軸受部３８ｂは、底部２ｂから突出するシャフト３８ｓを隙間を介して環囲する円筒形状を有する。
【０１２４】
張出部３８ｃは、軸受部３８ｂの外周から半径方向に張出す円板形状を有する。本例では、張出部３８ｃは、軸受部３８ｂの底部２ｂに寄った位置に設けられている。保持部３８ｄは、軸受部３８ｂの軸方向で底部２ｂから遠い方の端面に設けられる円筒状の凹部形状を有する。軸受部３８ｂと、張出部３８ｃと、保持部３８ｄと、は各中心軸が略一致するように一体に形成される。第３回転体３８は、樹脂材料や金属材料など種々の材料から形成することができる。本例では、第３回転体３８は、ポリアセタール樹脂から形成されている。
【０１２５】
（従動歯車）
従動歯車３６は、駆動歯車３４に駆動される伝達要素である。特に、従動歯車３６は、張出部３８ｃの外周に形成される歯数＝６０の平歯車である。駆動歯車３４および従動歯車３６は減速機構３５を構成している。
【０１２６】
マグネットＭｓは、第１回転体２０の保持部２０ｄに、マグネットＭｍは第２回転体２４の保持部２４ｄに、マグネットＭｈは第３回転体３８の保持部３８ｄに、それぞれ接着固定されている。
【０１２７】
（動作）
次に、このように構成された第２実施形態に係る角度検出装置２００の動作を説明する。図１６は、角度検出装置２００の動作の一例を示すフローチャートである。図１６は、第１回転体２０の回転量を特定して出力信号４０ａとして出力する処理Ｓ１４０を示している。処理Ｓ１４０を開始したら、回転角取得部４０ｓ、４０ｍ、４０ｈは、角度センサＡｓ、Ａｍ、Ａｈの検知結果である各回転体の回転角θｓｏ、θｍｏ、θｈｏを回転角θｓ、θｍ、θｈとして取得する（ステップＳ１４２）。
【０１２８】
回転角を取得したら、第１回転数特定部４０ｐは、回転角θｓ、θｍに応じて第１回転体２０の回転数Ｒｓを特定する第１回転数特定処理を行う（ステップＳ１４４）。同様に、第２回転数特定部４０ｑは、回転角θｍ、θｈに応じて第２回転体２４の回転数Ｒｍを特定する第２回転数特定処理を行う（ステップＳ１４６）。
【０１２９】
ステップＳ１４４の処理には、第１実施形態で説明した第１回転数特定処理である処理Ｓ１００を適用することができる。ステップＳ１４６の処理には、第１実施形態で説明した第２回転数特定処理である処理Ｓ１２０を適用することができる。これらの処理を適用する場合、第１回転体１２０を第１回転体２０と、第２回転体１２２を第２回転体２４と、第３回転体１２４を第３回転体３８と、第１減速比Ｇ１（＝１／６０）を第１減速比Ｋ１（＝１／１００）と、第２減速比Ｇ２（＝１／１２）を第２減速比Ｋ２（＝１／１０）と、読み替える。
【０１３０】
回転数を特定したら、回転量特定部４０ｅは、特定された回転数Ｒｓ、Ｒｍと回転角θｓとに応じて第１回転体２０の複数回転にわたる回転量θａを特定する（ステップＳ１４８）。回転量θａは、第１減速比Ｇ１（＝１／６０）を第１減速比Ｋ１（＝１／１００）と、読み替えることにより、式１４により特定することができる。なお、図６の例では、第１回転体２０の回転量θａはモータ１の主軸１ａの回転量である。回転量を特定したら、出力部４０ｄは、特定された回転量θａを所望の形式の出力信号４０ａに変換して出力する（ステップＳ１５０）。図６の例では、出力信号４０ａは、基板５に設けられたコネクタ５ｃを介して出力される。
【０１３１】
ステップＳ１５０を実行したら、処理部４０は、処理をステップＳ１４２の先頭に戻し、ステップＳ１４２〜Ｓ１５０を繰り返す。なお、この処理Ｓ１４０はあくまでも一例であり、他のステップを追加したり、一部のステップを削除したり、ステップの順序を変更したりすることも可能である。
【０１３２】
このように構成された第２実施形態に係る角度検出装置２００は、第１実施形態と同様の作用・効果を奏する。加えて、角度検出装置２００は以下の作用・効果を奏する。
【０１３３】
第２実施形態に係る角度検出装置２００では、変速機構１８は、第１回転体２０の回転を第２回転体２４に伝達する中間回転体２２を含み、中間回転体２２の回転軸線は、第１回転体２０の回転軸線に対してねじれの位置に設けられている。この構成によれば、中間回転体２２を挟んで複数の変速機構を連結して減速比を大きくすることができるため、中間回転体を有しない場合よりも回転数の特定範囲を拡大することができる。角度検出装置２００では、各回転軸線をねじれの位置に配置することで変速機構１８の伝達経路を屈曲させることができるため、伝達経路が屈曲していない場合よりも変速機構１８を薄くすることができる。また、角度検出装置２００では、特定条件を動的に変化させながら回転数を特定するため、減速比が大きい場合でも回転体の位置合わせが容易であり、製造の手間を減らすことができる。
【０１３４】
第２実施形態に係る角度検出装置２００では、変速機構１８は、第１回転体２０の回転を第２回転体２４に伝達する第１ウォーム歯車１０と、第１ウォーム歯車１０と噛合う第１ウォームホイール１２と、を含んでいる。この構成によれば、ウォーム歯車とウォームホイールを含むことで変速機構１８の減速比を大きくすることができるため、回転数の特定範囲を拡大することができる。角度検出装置２００では、ウォーム歯車とウォームホイールを含むことで変速機構１８の伝達経路を屈曲させることができるため、伝達経路が屈曲していない場合よりも変速機構１８を薄くすることができる。また、角度検出装置２００では、特定条件を動的に変化させながら回転数を特定するため、減速比が大きい場合でも回転体の位置合わせが容易であり、製造の手間を減らすことができる。
【０１３５】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１７は、第３実施形態に係る回転駆動ユニット３００の構成の一例を示すブロック図である。まず、回転駆動ユニット３００を案出するに至る経緯について説明する。第２実施形態の説明では、角度検出装置２００が、第１回転体２０の複数回転にわたる回転量θａを特定するアブソリュート型エンコーダとして単独で使用される例について説明した。アブソリュート型エンコーダは、コストダウン観点から、処理速度の低いＣＰＵを採用できることが望ましい。低速のＣＰＵを用いると、高速回転時に処理が追いつかない可能性がある。一方、インクリメンタル型エンコーダは通電停止後の再動作時に絶対的な回転位置を検知することが難しい。
【０１３６】
そこで、本発明者らは、アブソリュート型エンコーダにインクリメンタル型エンコーダを組み合わせる構成を考え出した。特に、角度検出装置２００にインクリメンタル型エンコーダである回転検出装置５０を組み合わせることによって、停止後の再動作時に回転量を検知することが可能で高速応答性に優れる回転量特定ユニットを提供することができる。図１７に示す回転量特定ユニット８０は、角度検出装置２００と、回転検出装置５０と、回転量特定装置７０と、を含んでいる。回転量特定装置７０は、角度検出装置２００の出力と回転検出装置５０の出力とに応じて第１回転体２０の絶対回転量を特定する。なお、回転量特定ユニット８０により特定される回転量を絶対回転量と表記して、角度検出装置２００により特定される回転量と区別する。
【０１３７】
回転量特定ユニット８０にモータを取り付けた状態で、双方の回転軸はできるだけ一致していることが望ましい。そこで、本発明者らは、回転量特定ユニット８０にモータ１を組み合わせて一体化した回転駆動ユニット３００を案出するに至った。以下、回転駆動ユニット３００について具体的に説明する。
【０１３８】
回転駆動ユニット３００は、角度検出装置２００と、回転検出装置５０と、回転量特定装置７０と、モータ１と、を含み、モータ１の主軸１ａの絶対回転量を特定して出力する。角度検出装置２００については、第２実施形態で説明したものと同じである。回転検出装置５０は、回転体である主軸１ａの回転量に応じたパルス数のパルス列５０ａを出力する回転検出装置である。回転検出装置５０には、回転量に応じたパルス数のパルス列５０ａを出力可能なものであれば特に限定はない。本例では、回転検出装置５０は、コードホイール５０ｄのスリットを光学的に検出する光学式のインクリメンタル型のロータリーエンコーダである。回転検出装置５０は、パルス列５０ａをコネクタ５５ｃに出力する。
【０１３９】
回転検出装置５０は、演算処理を用いないため分解能が高く、応答性が高い特徴を有する。本例では、角度検出装置２００は、モータ１のＺ軸方向の端部に設けられており、回転検出装置５０は、モータ１と角度検出装置２００との間に設けられている。
【０１４０】
回転駆動ユニット３００では、主軸１ａは第１回転体２０と一体に回転するため、回転検出装置５０は、第１回転体２０の回転量に応じたパルス数のパルス列５０ａを出力する。パルス列５０ａのパルス数は、第１回転体２０の回転量に比例する。第１回転体２０の回転量の変化量（以下、変化量Δθという）は、パルス列５０ａのパルス数の計数値に比例定数Ｔを乗じることにより特定される。比例定数Ｔは、パルス数当りの回転量として定義される。一例として、比例定数Ｔは、１回転の回転量である３６０°をコードホイール５０ｄのスリット数で除した値であるスリットピッチであってもよい。
【０１４１】
モータ１としては、公知の原理に基づくモータを採用することができる。本例のモータ１はハイブリッド型ステッピングモータである。ハイブリッド型ステッピングモータはトルクが大きく高い分解能が実現できる点で好ましい。
【０１４２】
回転量特定装置７０は、角度検出装置２００から出力される出力信号４０ａと、回転検出装置５０から出力されるパルス列５０ａと、に応じて第１回転体２０の絶対回転量を特定する。特に、回転量特定装置７０は、出力信号４０ａから第１回転体２０の回転量θａを取得して記憶し（以下、記憶された回転量を記憶回転量θｍという）、パルス列５０ａのパルス数を計数して得られる計数値に比例定数Ｔを乗じて回転量の変化量Δθを特定し、記憶回転量θｍに、その記憶したタイミングからの回転量の変化量Δθを加えて第１回転体２０の絶対回転量７０ａを特定して出力する。
【０１４３】
回転量θａを記憶する記憶タイミングは、所望の特性に応じて設定することができる。例えば、記憶タイミングは、通電が停止された後の再動作開始のときであってもよく、第１回転体２０の回転速度が予め設定されたしきい値を超えたときであってもよい。回転量特定装置７０は、通電が停止された後の再動作開始のタイミングで回転量θａを記憶するように構成されている。記憶回転量θｍは、随時更新されてもよく、予め設定されたタイミングで更新されてもよい。
【０１４４】
第３実施形態に係る回転駆動ユニット３００は、回転量特定ユニット８０と、主軸１ａを含み、当該主軸１ａを回転駆動するハイブリッド型ステッピングモータであるモータ１と、を備え、第１回転体２０は、主軸１ａと一体に回転するように構成されている。この構成によれば、角度検出装置２００の処理部４０に処理速度の低いＣＰＵを用いた場合であっても、高速回転に対応して絶対回転量７０ａを特定することができる。
【０１４５】
上述した各実施形態と変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。
【符号の説明】
【０１４６】
１・・モータ、  １ａ・・主軸、  ５・・基板、  １０・・第１ウォーム歯車、  １１・・第１ウォーム変速機構、  １２・・第１ウォームホイール、  １４・・第２ウォーム歯車、  １５・・第２ウォーム変速機構、  １６・・第２ウォームホイール、  １８・・変速機構、  ２０・・第１回転体、  ２２・・中間回転体、  ２４・・第２回転体、  ３０・・第３ウォーム歯車、  ３１・・第３ウォーム変速機構、  ３２・・第３ウォームホイール、  ３３・・接続回転体、  ３４・・駆動歯車、  ３５・・減速機構、  ３６・・従動歯車、  ３８・・第３回転体、  ４０・・処理部、  ５０・・回転検出装置、  ６０・・モータユニット、  ７０・・回転量特定装置、  ８０・・回転量特定ユニット、  １００・・角度検出装置、  ２００・・角度検出装置、  ３００・・回転駆動ユニット。
【図１】
2019056564.tif 000003
【図２】
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【図３】
2019056564.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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