(57)【要約】【課題】単一のセンサで、回転体の回転方向を検出できるようにする。【解決手段】本発明の回転方向検出構造は、検出対象としての回転体に固定されるギア２４と、検出領域内の前記ギア２４の歯２４ａの有無に対応した信号を出力するセンサと、を備える。前記ギア２４には、歯２４ａがその歯幅を順次増大あるいは減少させながら周方向に並ぶように設けられている。更に、前記センサの信号のデューティ比の変化に基づいて前記回転体の回転方向を判定する判定手段を設けてある。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体と、
この回転体に固定されるギアと、
検出領域内の前記ギアの歯の有無に対応した信号を出力するセンサと、
を備え、
前記ギアには、歯がその歯幅を順次増大あるいは減少させながら周方向に並んでいることを特徴とする、回転方向検出構造。
【請求項２】
請求項１に記載の回転方向検出構造であって、
更に、前記センサの信号のデューティ比の変化に基づいて前記回転体の回転方向を判定する判定手段を設けたことを特徴とする、
回転方向検出構造。
【請求項３】
請求項２に記載の回転方向検出構造であって、
前記判定手段は、前記センサの信号のデューティ比を連続的に３回以上取得し、デューティ比の減少傾向又は増大傾向が連続して２回以上現れたときに、前記回転体の回転方向を判定することを特徴とする、
回転方向検出構造。
【請求項４】
請求項２に記載の回転方向検出構造であって、
前記判定手段は、前記センサの信号のデューティ比を連続的に４回以上取得した上で、デューティ比の減少傾向が現れた回数と増大傾向が現れた回数とを比較し、より多く現れたデューティ比の変化傾向に基づいて前記回転体の回転方向を判定することを特徴とする、
回転方向検出構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転体の回転方向を検出する構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１は、回転軸に多数の歯をもつ強磁性体からなる歯車を固定するとともに、該歯車の外周部位に２つの磁気センサを設け、その交流電流の位相変化を測定することで、歯車の回転方向の検出が可能であることを開示する。
【０００３】
更に特許文献１は、１つの検出器（磁気センサ）で回転方向を検出できることを課題として、歯車の歯を、歯先における周方向の歯幅が相異なる２種類の第１歯体と第２歯体とを相異なる歯間距離を置いて交互に配置した構成を開示する。
【０００４】
【特許文献１】
実公平２−７５５６９号公報（考案が解決しようとする課題、考案の効果、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記特許文献１と異なる観点から、１つのセンサで回転方向を検出可能な構成を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、請求項１においては、回転体と、この回転体に固定されるギアと、検出領域内の前記ギアの歯の有無に対応した信号を出力するセンサと、を備え、前記ギアには、歯がその歯幅を順次増大あるいは減少させながら周方向に並んでいるものである。
【０００８】
請求項２においては、更に、前記センサの信号のデューティ比の変化に基づいて前記回転体の回転方向を判定する判定手段を設けたものである。
【０００９】
請求項３においては、前記判定手段は、前記センサの信号のデューティ比を連続的に３回以上取得し、デューティ比の減少傾向又は増大傾向が連続して２回以上現れたときに、前記回転体の回転方向を判定するものである。
【００１０】
請求項４においては、前記判定手段は、前記センサの信号のデューティ比を連続的に４回以上取得した上で、デューティ比の減少傾向が現れた回数と増大傾向が現れた回数とを比較し、より多く現れたデューティ比の変化傾向に基づいて前記回転体の回転方向を判定するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る回転方向検出構造を電動モータに適用した例を示した要部断面図、図２は検出歯車のギア歯の並びの様子を示す図、図３は回転方向判定のためのフローを示すフロー図である。
【００１２】
本実施形態の回転数検出構造を図１に示す。図１に一部を示す電動モータ２０はフォークリフトの前輪駆動用として用いられる交流モータであって、コイル及び積層板からなるステータ２１と、磁力を受けて回転するロータ２２と、該ロータ２２が相対回転不能に取り付けられる出力軸（回転体）２３と、を備えている。電動モータ２０は、前記出力軸２３がフォークリフトの機体左右水平方向に向くように配置される。
【００１３】
出力軸２３の一側は、電動モータ２０のエンドブラケット３０に設置されるベアリング３１に軸支されながら延出する。出力軸２３の延出側の一端には、当該出力軸２３の回転方向を計測するための検出歯車（ギア）２４が、ボルト止めされて設けられている。この検出歯車２４は鉄製の薄い円板状に形成されており、その外周には、数十個程度のギア歯２４ａが形成されている。
【００１４】
また、検出歯車２４の外周に対向するようにして、センサ２５が設けられている。このセンサはホールＩＣを用いた公知のセンサであって、前記検出歯車２４の外周の凹凸（即ち、ギア歯２４ａの有無）に対応した磁界の変化を検知するタイプのセンサである。センサ２５は、検出歯車２４のギア歯２４ａが読取領域にあるときはＨレベル信号を、読取領域にないときはＬレベル信号を、それぞれ出力する。
【００１５】
検出歯車２４のギア歯２４ａの形状を図２に示す。この図２に示すように、ギア歯２４ａは、正転方向に向かうに従ってその歯幅を順次増大させながら、検出歯車２４の周方向に並んでいる。具体的には、数十枚の前記ギア歯２４ａは、正転方向に向かうに従って順次歯幅ｗを増大させるギア歯２４ａの数枚のグループＧが、周期的に繰り返される配置となっている。なお、各ギア歯２４ａの間の距離（歯間距離）は、等間隔とされている。
【００１６】
前記回転軸の回転方向判定のための電気的構成を説明する。フォークリフトの制御装置は、中央処理装置ＣＰＵや、ＲＯＭや、ＲＡＭ等を備えており、これらハードウェアとＲＯＭに記憶されるプログラムによって、制御装置の内部に判定手段が構築されている。前記センサ２５は制御装置に電気的に接続され、当該センサ２５の出力する信号が制御装置に送られる。
【００１７】
回転方向判定のためのフローの一例を図３に示す。このフローは、回転する検出歯車２４の１枚のギア歯２４ａがセンサ２５の読取領域を通過する毎に呼び出されるものである。
【００１８】
前記ＲＡＭの記憶領域には、３枚分の前記ギア歯２４ａのデューティ比を記憶する領域〈ｄｔ１〉，〈ｄｔ２〉，〈ｄｔ３〉が確保されている。ステップＳ１では先ず、〈ｄｔ３〉に〈ｄｔ２〉の内容をコピーし、次いでステップＳ２で、〈ｄｔ２〉に〈ｄｔ１〉の内容をコピーする。
【００１９】
次にステップＳ３で、前記センサ２５からの信号を基に、最後に通過したギア歯２４ａのデューティ比を演算し、得られたデューティ比を〈ｄｔ１〉に記憶させる。このデューティ比は、本実施形態では、１つ前の歯が通過して歯底がセンサ２５により検出された時点から、今回の歯が通過して歯底がセンサ２５により検出された時点までのデューティ比とされる。
【００２０】
以上のステップＳ１〜Ｓ３の処理によって、本ルーチンが呼び出される毎に、一番最近に通過したギア歯のデューティ比、その１枚前に通過したギア歯２４ａのデューティ比、２枚前に通過したギア歯２４ａのデューティ比が、それぞれ〈ｄｔ１〉，〈ｄｔ２〉，〈ｄｔ３〉に記憶されることになる。
【００２１】
そしてステップＳ４で、〈ｄｔ１〉と〈ｄｔ２〉の内容が比較される。〈ｄｔ１〉＜〈ｄｔ２〉の場合には更に〈ｄｔ２〉と〈ｄｔ３〉の内容が比較され（Ｓ５）、〈ｄｔ１〉＜〈ｄｔ２〉かつ〈ｄｔ２〉＜〈ｄｔ３〉であるときは、デューティ比の減少傾向が連続して２回以上現れたことになるから、回転方向を正転と判定して（Ｓ６）、フローを終了する。
【００２２】
〈ｄｔ１〉＞〈ｄｔ２〉の場合には更に〈ｄｔ２〉と〈ｄｔ３〉の内容が比較され（Ｓ８）、〈ｄｔ１〉＞〈ｄｔ２〉かつ〈ｄｔ２〉＞〈ｄｔ３〉であるときは、デューティ比の増大傾向が連続して２回以上現れたことになるから、回転方向を逆転と判定して（Ｓ９）、フローを終了する。
【００２３】
即ち、検出歯車２４のギア歯２４ａの配置は、前述のとおり正転方向に向かうに従って歯幅小→歯幅大と順に並ぶように構成されていることから、もし検出歯車２４が正転方向に回転していればデューティ比は順次減少し、検出歯車２４が逆転方向に回転していればデューティ比は順次増大することになる。このデューティ比の変化の傾向を〈ｄｔ１〉，〈ｄｔ２〉，〈ｄｔ３〉の内容の比較によって判断し、〈ｄｔ１〉＜〈ｄｔ２〉＜〈ｄｔ３〉なら正転、〈ｄｔ１〉＞〈ｄｔ２〉＞〈ｄｔ３〉なら逆転と判定するのである。
【００２４】
このように、検出歯車２４のギア歯２４ａを歯幅小→歯幅大となるように順に並べる配置とし、デューティ比の変化に基づいて出力軸２３の回転方向を回転するから、センサ２５が１つで済み、また判定が簡単で、制御装置の電気的構成も簡素化できる。
【００２５】
なお図２に示すように、ギア歯２４ａは、正転方向に向かうに従って順次歯幅ｗを増大させていく歯の組Ｇが繰り返されているが、組Ｇと組Ｇとの切れ目（４箇所）では、正転方向に向かって歯幅大→歯幅小となる歯の並びが発生することになる。以下、このギア歯の並びを、「例外的な歯の並び」と称する。
【００２６】
しかしながら、例外的な歯の並びは、組Ｇと組Ｇの境界にのみ現れ、各組Ｇの途中には現れない。言い換えれば、正転方向に向かって歯幅大→歯幅小となる例外的な歯の並びの前と後には、必ず、正転方向に向かって歯幅小→歯幅大となる通常の並びが現れる。
【００２７】
これを利用して本フローでは、〈ｄｔ１〉＜〈ｄｔ２〉かつ〈ｄｔ２〉＞〈ｄｔ３〉、あるいは〈ｄｔ１〉＞〈ｄｔ２〉かつ〈ｄｔ２〉＜〈ｄｔ３〉のときには、例外的な歯の並びが通過したと判定し、回転方向の判定を保留して、フローを終了する（Ｓ７）。このようにすることで、例外的な歯の並びがセンサ２５を通過した場合でも、回転方向の誤判定を確実に防止することができる。
【００２８】
以上に本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、様々な変容が可能である。
【００２９】
（１）本実施形態では例外的な歯の並びが検知されたときは回転方向の判定を保留することとしているが（Ｓ７）、前回のルーチン呼び出しによる判定結果をＲＡＭに記憶させるようにしておき、回転方向の判定を保留する代わりに、前回の判定結果をそのまま今回の判定結果として採用しても構わない。
【００３０】
（２）本実施形態では３枚分のギア歯２４ａのデューティ比をＲＡＭに記憶させることとしたが、４枚以上のギア歯２４ａのデューティ比を記憶させるようにしても良い。この場合、例えば、〈ｄｔ１〉＜〈ｄｔ２〉，〈ｄｔ２〉＞〈ｄｔ３〉，〈ｄｔ３〉＜〈ｄｔ４〉という結果が得られた場合、デューティ比の減少は２回、デューティ比の増大が１回現れており、減少の回数が増大の回数より多いから正転と判定するように構成することができる。即ち、デューティ比の減少傾向が現れた回数と増大傾向が現れた回数とを比較し、より多く現れたデューティ比の変化傾向に基づいて、出力軸２３の回転方向を判定させることができる。この方法によっても、前述の例外的な歯の並びが現れた場合でも的確な判定を可能とすることができる。
【００３１】
（３）本実施形態の歯の並びは図２に示すように、検出歯車２４の外周を４つに等しく分割した上で、正転方向に向かうに従って歯幅を順次増大させるギア歯２４ａの８枚の組Ｇを、４つ配置している。しかしながら歯の並びはこれに限定されず、外周を幾つに分割するか（分割しなくても良い）、一組あたり何枚のギア歯２４ａを配置するかは任意である。ただし、一組において、正転方向に向かうに従って歯幅を増大させるギア歯２４ａが、３枚以上並んでいることが必要である。
【００３２】
（４）ギア歯２４ａの並びは、本実施形態と逆であっても良い。即ち、各組Ｇにおいて、正転方向に向かうに従って歯幅ｗを減少させるようにギア歯２４ａが並べられていても構わない。
【００３３】
（５）各ギア歯２４ａの間の距離（歯間距離）は、本実施形態では等間隔とされているが、これに限らず、例えば歯幅ｗの増大に従って歯間距離が減少する構成としても良い。
【００３４】
（６）本実施形態では検出歯車２４の読取領域を１枚のギア歯２４ａが通過する毎に図３のフローを呼び出すこととしているが、これに限らず、例えば所定の時間間隔で図３のフローを呼び出すようにしても構わない。この場合、直近の所定時間におけるデューティ比を〈ｄｔ１〉に、１回前の所定時間におけるデューティ比を〈ｄｔ２〉に、２回前の所定時間におけるデューティ比を〈ｄｔ３〉にそれぞれ記憶させるようにすれば良く、処理は本質的には変わらない。
【００３５】
（７）本実施形態では歯幅のデューティ比の変化により出力軸２３の回転方向を判定することが可能であるが、これと同時に、所定時間あたりのセンサ２５からの信号がＨレベルとなった回数をカウントすることで、出力軸２３の回転速度を計測することが可能である。
【００３６】
（８）本実施形態では前記センサ２５はホールＩＣを用いたセンサとしているが、これに限らず、例えば電磁ピックアップ式のセンサを用いても良い。
【００３７】
（９）本実施形態では電動モータ２０の出力軸２３の回転方向を検出する構成であるが、これに限らず、回転体一般の回転方向を検出する構造に本発明を適用することが可能である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００３９】
即ち、請求項１に示すように、回転体と、この回転体に固定されるギアと、検出領域内の前記ギアの歯の有無に対応した信号を出力するセンサと、を備え、前記ギアには、歯がその歯幅を順次増大あるいは減少させながら周方向に並んでいるので、
１つのセンサで回転方向を検出可能であるので、部品点数や製造コストを低減できる。
【００４０】
請求項２に示すように、更に、前記センサの信号のデューティ比の変化に基づいて前記回転体の回転方向を判定する判定手段を設けたので、
デューティ比の変化傾向を読み取って回転方向を判定するので、判定が簡単であり、電気的構成を簡素化できる。
【００４１】
請求項３に示すように、前記判定手段は、前記センサの信号のデューティ比を連続的に３回以上取得し、デューティ比の減少傾向又は増大傾向が連続して２回以上現れたときに、前記回転体の回転方向を判定するので、
ギアには原則として、周方向に順次歯幅を増大あるいは減少させていくように歯が並ぶが、それとは逆となる並びが少なくとも１箇所は生じてしまう。しかしながら本発明の構成によれば、逆順で歯の並ぶ部分がセンサを通過しても、回転方向の判定を誤ることがない。
【００４２】
請求項４に示すように、前記判定手段は、前記センサの信号のデューティ比を連続的に４回以上取得した上で、デューティ比の減少傾向が現れた回数と増大傾向が現れた回数とを比較し、より多く現れたデューティ比の変化傾向に基づいて前記回転体の回転方向を判定するので、
ギアには原則として、周方向に順次歯幅を増大あるいは減少させていくように歯が並ぶが、それとは逆となる並びが少なくとも１箇所は生じてしまう。しかしながら本発明の構成によれば、逆順で歯の並ぶ部分がセンサを通過しても、回転方向の判定を誤ることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転方向検出構造を電動モータに適用した例を示した要部断面図。
【図２】検出歯車のギア歯の並びの様子を示す図。
【図３】回転方向判定のためのフローを示すフロー図。
【符号の説明】
２３  出力軸（回転体）
２４  検出歯車（ギア）
２４ａ  ギア歯
２５  センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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