(57)【要約】【課題】  構造の簡単な多回転絶対位置検出装置を提供する。【解決手段】  減速機８に設けられた多回転絶対位置検出装置において、前記減速機８の入力軸１および出力軸２を支持する軸受３，４のうちの少なくとも出力軸２を支持する軸受４に、回転センサ付軸受を用いる。回転センサ付軸受４は、転がり軸受部５と、この転がり軸受部５の固定側および回転側の軌道輪５ｂ，５ａ間の回転位置を検出する回転センサ６とを有する。【選択図】      図１
2005156499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
減速機に設けられた多回転絶対位置検出装置において、前記減速機の入力軸および出力軸を支持する軸受のうちの少なくとも出力軸を支持する軸受に、転がり軸受部と、この転がり軸受部の固定側および回転側の軌道輪間の回転位置を検出する回転センサとを有する回転センサ付軸受を用いたことを特徴とする多回転絶対位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の多回転絶対位置検出装置において、その回転センサとしてアブソリュート式エンコーダを用いた多回転絶対位置検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の多回転絶対位置検出装置において、アブソリュート式エンコーダの被検出部が磁気発生部材であり、検出部が磁束密度に対応した出力信号を発生する磁気センサである多回転絶対位置検出装置。
【請求項４】
請求項２に記載の多回転絶対位置検出装置において、アブソリュート式エンコーダの検出部が巻線型検出器である多回転絶対位置検出装置。
【請求項５】
請求項２に記載の多回転絶対位置検出装置において、アブソリュート式エンコーダの被検出部が、回転側軌道輪の回転中心に略垂直な面内に位置するライン状の被検出部であり、検出部がセンサアレイである多回転絶対位置検出装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の多回転絶対位置検出装置において、その減速機が、入力軸と出力軸および複数の歯を備えた内歯車を同軸心状に配置し、前記入力軸に設けた偏心円板と内歯車の間に内歯車よりも少ない数のローラを偏心円板の外表面と接触するように配置し、各ローラは出力軸と一体に同軸心状になるように設けたケージのポケットで径方向に移動自在となるように保持し、前記内歯車の歯を、出力軸の回転角が内歯車の１ピッチ分の範囲において、偏心円板の回転によって出力軸が逆方向に回転し、その時ローラの中心が描く軌跡と平行する曲線のうちローラの外側にある曲線を１歯分とした歯形に形成し、すべてのローラを内歯車の歯に接触させた構成の減速機である多回転絶対位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種の機器における回転検出、例えば舵角センサのように回転範囲が一定領域に限定された軸の回転検出や、モータ軸の位置検出等に使用される多回転絶対位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の多回転絶対位置検出装置として、回転軸の回転を検出する第１の回転検出器を設けると共に、前記回転軸の回転を減速させる減速機中にその減速回転を検出する第２の回転検出器を設け、第２の回転検出器の検出信号から回転軸の回転数を検出すると共に、第１の回転検出器の検出信号から回転軸の回転角度を検出することにより、回転軸の多回転の絶対角度を検出するようにしたものが知られている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平５−３１２５９３号公報
【特許文献２】特開２００３−１４８９９９号公報
【特許文献３】特公平２−２８０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記構成の多回転絶対位置検出装置では、減速機中に独立した回転検出器を設けているため、構造が複雑になるという問題点がある。
【０００４】
この発明の目的は、構造の簡単な多回転絶対位置検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の多回転絶対検出装置は、減速機に設けられた多回転絶対位置検出装置であって、前記減速機の入力軸および出力軸を支持する軸受のうちの少なくとも出力軸を支持する軸受に、転がり軸受部と、この転がり軸受部の固定側および回転側の軌道輪間の回転位置を検出する回転センサとを有する回転センサ付軸受を用いたことを特徴とする。
この構成によると、減速機の減速比が１／ｎであるとすると、出力軸を支持する回転センサ付軸受より得られる出力軸の絶対回転角度は、入力軸の回転角度の１／ｎの角度となる。このため、出力軸が１回転する間に、入力軸の回転数がｎ回転を超えるまでの入力軸の絶対回転角度の検出ができる。出力軸を支持する軸受として、回転センサ付軸受を用いているので、従来例のように減速機中に独立した回転検出器を設ける必要がなく、構造が簡単になる。
上記したように出力軸を支持する軸受を回転センサ付軸受とするだけでなく、入力軸を支持する軸受も回転センサ付軸受としても良い。この場合には、入力軸側の軸受の回転センサにより入力軸の１回転以内の絶対回転角度も検出することができる。このため、入力軸の絶対回転角度と、出力軸を支持する回転センサ付軸受の回転センサが検出する出力軸の絶対回転角度とを組み合わせることにより、入力軸側の回転センサ付軸受の絶対角度検出精度での多回転絶対角度の検出が可能となる。
【０００６】
上記回転センサとしては、インクリメンタル式のエンコーダとアブソリュート式のエンコーダのいずれを用いても良い。アブソリュート式エンコーダを用いた場合は、電源投入後の原点検出過程を経ずに、電源投入時から絶対角度が検出できて、検出信号の処理が容易である。
【０００７】
アブソリュート式エンコーダとしては、次の各種のものが使用できる。例えば、アブソリュート式エンコーダとして、被検出部が磁気発生部材であり、検出部が磁束密度に対応した出力信号を発生する磁気センサであるものが使用できる。
磁気発生部材および磁気センサからなるアブソリュート式エンコーダは、従来からあるインクリメンタル出力の回転センサ付軸受と同様な部品構成で絶対位置情報が得られ、構造が簡単で安価にできるといった利点がある。
【０００８】
この他のアブソリュート式エンコーダとして、検出部に巻線型検出部を用いたものが使用できる。
巻線型検出部を用いた場合、分解能を上げることが可能といった利点がある。
【０００９】
さらに他のアブソリュート式エンコーダとして、被検出部が、回転側軌道輪の回転中心に略垂直な面内に位置するライン状の被検出部であり、検出部が、被検出部に軸方向に対面するセンサアレイであるものが使用できる。ライン状の被検出部としては、ライン状に磁気を発生する磁気発生部材であっても、ライン光源であって良い。被検出部に磁気発生部材を用いた場合は、検出部として磁気センサアレイを用いる。被検出部にライン光源を用いた場合は、検出部として光センサアレイを用いる。
ライン状被検出部とセンサアレイを用いたアブソリュート式エンコーダの場合、センサアレイと角度算出手段を１つのＩＣチップに納めて全体をコンパクトにすることができ、さらに高分解能化も可能といった利点がある。
【００１０】
この発明において、上記減速機を次の構成としても良い。この減速機は、入力軸と出力軸および複数の歯を備えた内歯車を同軸心状に配置し、前記入力軸に設けた偏心円板と内歯車の間に内歯車よりも少ない数のローラを偏心円板の外表面と接触するように配置し、各ローラは出力軸と一体に同軸心状になるように設けたケージのポケットで径方向に移動自在となるように保持し、前記内歯車の歯を、出力軸の回転角が内歯車の１ピッチ分の範囲において、偏心円板の回転によって出力軸が逆方向に回転し、その時ローラの中心が描く軌跡と平行する曲線のうちローラの外側にある曲線を１歯分とした歯形に形成し、すべてのローラを内歯車の歯に接触させた減速機である。
この構成の減速機は、減速比を遊星歯車を用いたものに比べて大きくできる。そのためより多回転の絶対位置検出が可能となり、またバックラッシュも少なくなる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の多回転絶対検出装置は、減速機に設けられた多回転絶対位置検出装置であって、前記減速機の入力軸および出力軸を支持する軸受のうちの少なくとも一つに、転がり軸受部と、この転がり軸受部の固定側および回転側の軌道輪間の回転位置を検出する回転センサとを有する回転センサ付軸受を用いたため、構造の簡単な多回転絶対位置検出装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明の第１の実施形態を図１〜図５と共に説明する。この多回転絶対位置検出装置は減速機８に設けられたものであって、減速機８の入力軸１および出力軸２を支持する軸受３，４のうち、少なくとも出力軸２側の軸受４を回転センサ付軸受としたものである。この実施形態では、出力軸２を支持する軸受４のみを回転センサ付軸受としている。入力軸１を支持する軸受３は転がり軸受からなり、その内輪である回転軌道輪３ａが入力軸１の外径面に嵌合され、外輪である固定軌道輪３ｂがハウジング７に固定されている。出力軸２を支持する回転センサ付軸受４は、転がり軸受部５と、この転がり軸受部５の内輪である回転軌道輪５ａと外輪である固定軌道輪５ｂとの間の回転位置を検出する回転センサ６とを有する。転がり軸受部５の固定軌道輪５ａは出力軸２の外径面に嵌合され、固定軌道輪５ｂはハウジング７に固定されている。
【００１３】
減速機８は、上記入力軸１および出力軸２と、遊星歯車減速機構９とからなる。遊星歯車減速機構９は、太陽歯車１０を入力軸１に、複数の歯を有する内歯車１１を入力軸１と同心位置となるようにハウジング７にそれぞれ固定すると共に、複数の遊星歯車１３が支持されたキャリア１２を入力軸１と同軸上に配置された前記出力軸２に取付けて構成される。キャリア１２には周方向複数箇所に遊星軸１２ａが片持ち状に設けられ、各遊星軸１２ａに遊星歯車１３が回転自在に支持されている。キャリア１２に支持された各遊星歯車１３は、ハウジング７に設けられた内歯車１１に噛み合い、かつこの内歯車１１と同心位置に回転自在に設けられた太陽歯車１０に噛み合う。
【００１４】
図２（Ａ）に拡大して示すように、出力軸２を支持する回転センサ付軸受４の転がり軸受部５は深溝玉軸受からなる。回転軌道輪５ａの外径面および固定軌道輪５ｂの内径面に転動体５ｃの軌道面５ａａ，５ｂａが形成され、転動体５ｃは保持器５ｄで保持されている。回転軌道輪５ａと固定軌道輪５ｂの間の環状空間は、回転センサ６の設置側とは反対側の端部がシール部材１４で密封されている。
【００１５】
回転センサ付軸受４の回転センサ６はアブソリュート式エンコーダであって、回転軌道輪５ａの一端部に設けた被検出部１５と、この被検出部１５に対向して固定軌道輪５ｂの一端部に取付けられた検出部１６と、磁気検出回路基板１７とを備える。被検出部１５はラジアル型のものであって、検出部１６に対向する磁気特性を円周方向に変化させた環状の部品とされている。この磁気特性は、回転軌道輪５ａの１回転を１周期として変化するものとしてある。具体的には、環状のバックメタル１８と、その外周側に設けられ周方向に向けて変化する磁極Ｎ，Ｓが着磁された磁気発生部材１９とを有する。この被検出部１５はバックメタル１８を介して回転軌道輪５ａに固着されている。磁気発生部材１９は例えばゴム磁石とされ、バックメタル１８に加硫接着される。磁気発生部材１９はプラスチック磁石や焼結磁石で形成されたものであっても良く、この場合はバックメタル１８は必ずしも設けなくても良い。
【００１６】
図３は、被検出部１５の磁気発生部材１９に上述した磁性特性を持たせる処理の一例を示す。この処理では、円筒状に巻かれた空心コイル２０の内部に、上記環状の被検出部１５となる着磁前の環状部品を、その軸心が空心コイル２０の軸心と直交するように配置する。この被検出部１５となる部品の外周部に着磁強度分布補正用の着磁ヨーク２１を配置した状態で、空心コイル２０に着磁電流を流す。これにより、被検出部１５の磁気発生部材１９に、１回転を１周期とする正弦波状の着磁分布を得ることができる。
【００１７】
図２において、検出部１６は、磁束密度に対応した出力信号を発生する２つの磁気センサ１６Ａ，１６Ｂからなる。このような磁気センサとして、ホール素子または磁気抵抗素子型のものが使用できる。これら２つの磁気センサ１６Ａ，１６Ｂは、同図（Ｂ）のように円周方向に所定の間隔（ここでは９０°の位相差）を持たせて配置されている。これら両磁気センサ１６Ａ，１６Ｂは共にアナログセンサからなる。これら磁気センサ１６Ａ，１６Ｂは、同図（Ａ）のように磁気検出回路基板１７に搭載され、この磁気検出回路基板１７と共に樹脂ケース２２内に挿入した後に樹脂モールドされる。この樹脂ケース２２を、金属ケース２３を介して固定軌道輪５ｂに固定することにより、磁気センサ１６Ａ，１６Ｂおよび磁気検出回路基板１７が固定軌道輪５ｂに取付けられている。磁気検出回路基板１７は、検出部１６への電力供給および出力信号を処理して外部に出力するための回路を実装した基板である。
【００１８】
図４は、回転軌道輪５ａの回転に伴い両磁気センサ１６Ａ，１６Ｂが出力する検出信号の波形図を示す。このように２つの磁気センサ１６Ａ，１６Ｂを用いることにより、象限判別が可能となり、磁気センサ１６Ａ，１６Ｂの出力から絶対角度を知ることができる。このような信号処理は、磁気検出回路基板１７に設けられた絶対角演算回路（図示せず）によって行われる。図５は、検出される絶対角度（出力軸２の回転角度）を、角度に応じたアナログ電圧で上記磁気検出回路基板１７から出力した波形図を示し、同図の横軸には出力軸２の回転角度に対応付けて入力軸の回転角度が目盛られている。なお、出力形態は多ビットのデジタル出力であっても良い。
【００１９】
次に、上記構成の多回転絶対位置検出装置による入力軸２の多回転絶対位置検出手順を説明する。回転センサ付軸受４より得られる出力軸２の絶対回転角度は、遊星歯車減速機構９の減速比が１／ｎであるとすると、入力軸１の回転角度の１／ｎの角度である。つまり、出力軸２が１回転する間に、入力軸の回転数がｎ回転を超えるまでの入力軸１の絶対回転角度の検出ができる。
図５は、例えば減速比が１／６であって、回転センサ付軸受４より得られる絶対回転角度の出力信号が角度に応じたアナログ電圧で出力される場合に、入力軸１を回転させた時の出力信号Ｓの波形図を示す。減速比が１／６であるから、入力軸１が６回転（機械角で２１６０°）回転すると、出力軸２は１回転（機械角で３６０°）回転する。つまり、回転センサ付軸受４より得られた出力軸２の絶対回転角度の６倍が、入力軸１の絶対回転角度となる。したがって、この例の場合では、入力軸１の回転数が６回転に達するまでの入力軸１の絶対回転角度の検出ができる。
【００２０】
また、この実施形態では、出力軸２を支持する軸受４として、回転センサ付軸受を用いているので、従来例のように減速機中に独立した回転検出器を設ける必要がなく、多回転絶対位置検出装置の構造が簡単になる。
【００２１】
なお、図２（Ａ）では、回転センサ付軸受４における回転センサ６の検出部１６に、ホール素子等からなる磁気センサ１６Ａ，１６Ｂを用いたが、これに限らず図６に示すように、巻線型検出器を用いても良い。この場合、被検出部１５は磁性体からなるロータ、検出部１６はコイルとヨークからなるステータになる。巻線型として、レゾルバなどを用いることができる。
【００２２】
図７は、図１に示す減速機８の出力軸２を支持する回転センサ付軸受４の他の例を示す。この例では、回転センサ６の検出部として磁気センサアレイを用いている。
同図において、回転軌道輪５ａには被検出部取付部材２４が取付けられ、この被検出部取付部材２４に被検出部１５が取付けられている。被検出部取付部材２４は、回転軌道輪５ａの一端の内径孔を覆うように設けられ、外周縁に設けられた円筒部２４ａを、回転軌道輪５ａの肩部外周面に嵌合させることにより、回転軌道輪５ａに取付けられている。また、円筒部２４ａの近傍の側板部が回転軌道輪５ａの幅面に係合して軸方向の位置決めがなされている。
固定軌道輪５ｂには、センサ取付部材２５が取付けられ、このセンサ取付部材２５に、検出部１６が取付けられている。この検出部１６は、後述する磁気センサアレイ２６および角度算出手段２７の集積された半導体チップからなる。このセンサ取付部材２５に、磁気センサアレイ２６の出力を取り出すための出力ケーブル３０も取付けられている。センサ取付部材２５は、外周部の先端円筒部２５ａを固定軌道輪５ｂの内径面に嵌合させ、この先端円筒部２５ａの近傍に形成した鍔部２５ｂを固定軌道輪５ｂの幅面に係合させて軸方向の位置決めがなされている。
【００２３】
被検出部１５は、磁性材２８と永久磁石２９の複合体からなる。磁性材２８は、磁気センサアレイ２６に近接して対面する部分を構成し、その裏面に永久磁石２９が配置されている。永久磁石２９は円柱状に形成され、回転軌道輪５ａと同心に配置されている。磁性材２８は、その正面形状が、非回転対称形状、つまり回転中心Ｏ回りに回転対称とならない形状とされている。磁性材２８の正面形状は、例えば図７（Ｂ）に示すように、回転中心Ｏの両側に延びるライン状であって、一端側の幅が他端側の幅よりも狭くなる形状とされている。
【００２４】
図８は、この実施形態における回転センサ６の基本概念構成を示す。検出部１６である半導体チップに集積される磁気センサアレイ２６は被検出部１５の磁界を検出するセンサである。同じく半導体チップ（検出部１６）に集積される角度算出手段２７は、磁気センサアレイ２６の出力から角度を算出する手段である。半導体チップ（検出部１６）は、例えばシリコンチップである。磁気センサアレイ２６は、図９に概念的に示すように、複数の磁気センサ素子２６ａが縦横のマトリクス状に配置されたものである。各磁気センサ素子２６ａは、例えば半導体磁気抵抗素子またはホール素子等からなる。磁気センサアレイ２６における各磁気センサ素子２６ａの出力は、例えば適宜の閾値以上を「１」、閾値未満を「０」とする２値化信号とされる。この２値化処理の手段は、磁気センサアレイ２６または角度算出手段２７の構成部分として設けられる。
【００２５】
この構成の回転センサ６において、被検出部１５が例えば４５°の角度にある場合、磁気センサアレイ２６の出力は図９に示すような結果となる。すなわち、被検出部１５に対面した各磁気センサ素子２６ａは磁束密度が高くなるため、出力信号が「１」となり、そうでない部分は出力信号が「０」となる。したがって、これらの１と０の出力から角度を算出し、角度信号を出力することができる。角度算出手段２７は絶対角度の信号を出力する。
【００２６】
角度算出手段２７は、磁気センサアレイ２６の出力から、次のように直線回帰を仮定して最小二乗法により傾きｂを求め、その傾きｂから角度を算出するものとしてある。また、角度算出手段２７は、求められた角度から、３６０°を４つの象限に分けたどの象限の領域Ｉ〜IVにあるかを判別する計算を行うものとしてある。
その計算例を図１０と共に説明する。３６０°の絶対角度を識別するために、この例においては、矩形の被検出部１５を、上記のように回転中心Ｏに対して偏心させた構成をとっている。回転中心Ｏは磁気センサアレイ２６の中心であり、被検出部１５は、磁気センサアレイ２６の中心に対して偏心している。
回帰式は、ｙ＝ａ＋ｂｘとされ、その傾きｂはｘとｙの測定値（ｘi ，ｙi ）を用いて次式により求められる。
【００２７】
【数１】
2005156499.tif 000003
【００２８】
傾きｂによって、角度が算出できる。さらに、図１０に示したように、
Ｎｘ＝Ｎｘ+ −Ｎｘ-           （３）
Ｎｙ＝Ｎｙ+ −Ｎｙ-           （４）
とすると、以下の判別式で領域を設定できる。
｜Ｎｘ｜＞｜Ｎｙ｜  で、Ｎｘ≧０  なら領域Ｉ      （５）
｜Ｎｙ｜≧｜Ｎｘ｜  で、Ｎｙ≧０  なら領域II      （６）
｜Ｎｘ｜＞｜Ｎｙ｜  で、Ｎｘ＜０  なら領域III     （７）
｜Ｎｙ｜≧｜Ｎｘ｜  で、Ｎｙ＜０  なら領域IV      （８）
【００２９】
角度算出手段２７は、上記の式（３）〜（８）に従って、どの領域Ｉ〜IVにあるかを判別する計算を行う。
なお、角度の計算の例として、直線回帰を仮定した最小二乗法による方法を説明したが、十分な角度精度が得られるならば、両端の磁気センサ素子データを用いても構わない。
【００３０】
図１１は、磁気センサアレイ２６と角度算出手段２７の具体例を示すブロック図である。磁気センサアレイ２６は、縦横とも複数列のマトリクス状に並ぶ磁気センサ素子２６ａと、これら磁気センサ素子２６ａの出力を２値化するセンサアンプ３１と、センサアンプ３１で得られた２値化信号の磁気センサ素子出力を一旦記憶するラッチ回路３２とを備える。この例では、磁気センサアレイ２６は、各磁気センサ素子２６ａを横１列毎に縦方向に走査するスキャナ３３を有し、縦列に並ぶ複数の磁気センサ素子２６ａの出力は、センサアンプ３１の同じ端子に入力され、走査によって縦方向のどの磁気センサ素子２６ａの出力であるかが識別されるものとされている。
【００３１】
角度算出手段２７は、図１０と共に前述した最小二乗法を用いる直線回帰による角度の計算および領域の判別計算を行うものである。角度算出手段２７は、例えば、各演算要素毎の計算を行う複数の要素別計算部２７ａと、それらの要素別計算部２７ａの計算結果を用いて角度の計算および領域の判別を所定の演算式により行う角度・領域計算部２７ｂとを有している。角度算出手段２７による角度の出力は、ディジタル値として出力するものとし、かつ領域判別結果の出力も２桁のディジタル値として出力するものとされている。  この構成の磁気センサアレイ２６は、ラッチ回路３２によって各磁気センサ素子２６ａの磁界の有無を一旦記憶させるため、各磁気センサ素子２６ａの出力を順次読み出す場合に比べ、回転に伴う角度の変化による角度検出精度の劣化を防止することできる。
【００３２】
なお、この実施形態において、被検出部１５をライン光源とし、検出部１６を光センサアレイとしても良い。また、センサアレイとしてロの字形のように四角状にセンサを配置することも可能である。
【００３３】
図１２は、この発明の第３の実施形態を示す。この実施形態の多回転絶対位置検出装置は、図１に示す第１の実施形態において、入力軸１を支持する軸受３Ａも回転センサ付軸受としたものである。この回転センサ付軸受３Ａは、出力軸２を支持する回転センサ付軸受４と同じ構成のものであり、転がり軸受部３５と回転センサ３６とからなる。この回転センサ付軸受３Ａについては、その説明を省略する。
【００３４】
検出される絶対角度の精度について考察した場合、図１で示した第１の実施形態では、減速比を１／ｎ、回転センサ付軸受４の絶対角度検出精度をｅとすると、入力軸１の絶対角度検出精度はｅのｎ倍と悪くなる。
これに対して、この実施形態では、入力軸１を支持する軸受３Ａも回転センサ付軸受としているので、その回転センサ３６により入力軸１の１回転以内の絶対回転角度も検出することができる。このため、この絶対回転角度と、出力軸２を支持する回転センサ付軸受４の回転センサ６が検出する出力軸２の絶対回転角度とを組み合わせることにより、回転センサ付軸受３Ａの絶対角度検出精度での多回転絶対角度の検出が可能となる。その検出手順を以下に説明する。
【００３５】
この場合、出力軸２を支持する回転センサ付軸受４によって、入力軸１の回転数を検出する。つまり、回転センサ付軸受３Ａによって検出された入力軸１の絶対回転角度が何回転目の角度か判別する。図１３には、例えば減速比が１／６で、回転センサ付軸受４と回転センサ付軸受３Ａより得られる絶対角度の出力信号が角度に応じたアナログ電圧として出力される場合の各波形図Ｓ１，Ｓ２を示す。減速比が１／６であるため、入力軸１が６回転（機械角で２１６０°）回転すると、出力軸２が１回転（機械角で３６０°）回転する。
【００３６】
例えば、入力軸１が２．５回転（機械角で９００°）の位置にあると仮定すると、このとき入力軸１を支持する回転センサ付軸受３Ａにおける回転センサ３６の検出角度は１８０°となる。また、このとき出力軸２を支持する回転センサ付軸受４における回転センサ６が検出する入力軸１の回転角度は３回転目、つまり７２０°〜１０８０°の範囲であると判断できる。したがって、回転センサ付軸受３Ａの検出角度１８０°と回転センサ付軸受４による象限判別７２０°の合計９００°が、入力軸１の多回転絶対位置として得られる。このようにして入力軸１の多回転絶対位置を得ることにより、減速比に関わらず、回転センサ付軸受３Ａの絶対角度精度が入力軸１の絶対角度精度となる。
【００３７】
また一般的に、１回転１周期の絶対角度検出装置よりも、１回転数周期の絶対角度検出装置のほうが絶対角度精度が良いことが知られているが、１回転数周期の絶対角度検出装置では、その象限を判別する手段が必要となる。例えば、１回転４周期の絶対角度検出装置では、入力軸１が１回転（機械角で３６０°）する間に電気角では３６０°×４回転する。このような絶対角度検出装置を内蔵した回転センサ付軸受を上記回転センサ付軸受３Ａとして用いた場合でも、回転センサ付き軸受４による象限判別を利用することができるので、象限判別のための手段を別途設ける必要がなく、構成を簡略化できる。
【００３８】
図１４〜図１８は、この発明の多回転絶対位置検出装置において、減速機を次の形式のものとした例を示す。図１４に断面図で示すように、この減速機３８は、入力軸４１と出力軸４２および内歯車４３が同軸心状に配置され、入力軸ハウジング４４と出力軸ハウジング４５の間に挟まれて三者がボルト４６で結合一体化されている。
【００３９】
入力軸４１は、ハウジング４４の軸受４７と出力軸４２の軸受４８とで回転自在に支持され、両軸受４７，４８間の位置に軸方向に並べた２枚の偏心円板４９Ａ，４９Ｂが設けられ、これら各円板４９Ａ，４９Ｂの外周にそれぞれ軸受５０Ａ，５０Ｂが圧入されている。出力軸４２は、ハウジング４５の２列に並ぶ軸受５１Ａ，５１Ｂで回転自在に支持される。入力軸１に臨む端部に、軸受５０Ｂの外側に遊嵌するケージである保持器５２が出力軸４２と同軸心状の配置で設けられる。この保持器５２の軸受５０の外周と対応する位置に９個のポケット５３が設けられ、各ポケット５３内にトルク伝達用のローラ５４が回動自在でかつ径方向に移動自在となるように保持されている。
【００４０】
内歯車４３は、保持器５２の外側に外嵌するように位置し、内周面にローラ５４よりも１つ多い１０個の歯５５が円周方向に一定の間隔で形成され、ローラ５４は全数が軸受５０の外輪外周と接し、かつ内歯車４３の歯５５とも接している。入力軸４１を支持する軸受４７および、出力軸２を支持する１列の軸受５１Ａは、図１２に示した第３の実施形態の場合と同様に、それぞれ回転センサ付軸受とされている。
【００４１】
次に、上記減速機３８の減速運動について説明する。図１５において、入力軸４１を右回りに回転させると、偏心円板４９Ａ，４９Ｂが入力軸４１の中心Ｏの回りを円周方向に公転運動し、ローラ５４は内歯車４３の歯５５に対して移動して行くことになり、入力軸４１が右回りに１回転すると、ローラ５４は内歯車４３の歯５５に対して１歯分左回りに回転することになる。したがって、出力軸４２は入力軸４１の１回転に対し、逆方向へ１／９回転することになる。
【００４２】
ところで、上記減速機３８は、大きい許容トルクと高い固有振動数を得るために、内歯車４３の歯５５が特有の歯形に形成されており、これを図１５〜図１７に基づいて説明する。ここで、
Ｒ：軸受５０の半径
ｒ：ローラ５４の半径
ａ：偏心円板４９Ａ，４９Ｂの偏心量
ｎ：減速比
図１７において、入力軸４１をｎ×θだけ右回りに回転させると、ローラ５４は軸受５０の外周に接して自転しながら同図のように左回りにθだけ回転する。このとき、ローラ５４の中心Ａが描く軌跡は、入力軸４１の中心Ｏとローラ５４の中心Ａ間の距離Ｌとすると、
【００４３】
【数２】
2005156499.tif 000004
【００４４】
で表される。
出力軸４２の回転角θが内歯車４３の１ピッチ分、つまり図１７の場合はθ＝３６°の範囲（入力軸４１でいうとｎ×θ＝３２４°の範囲）で入力軸中心Ｏからローラ中心Ａまでの距離Ｌを求め、ローラ中心Ａの軌跡を算出し、ローラ５４が図１６のようにこの軌跡をたどったときに、ローラ５４が作り出す平行曲線のうち、外側にあるものを内歯車４３の１歯分としたものである。
【００４５】
図１４に示した減速機３８の具体的な組立構造は、荷重の釣合いをとると共に、バックラッシュを除去するようにしたものを示している。同図において、入力軸４１の軸受４７，４８間に直径および偏心量が同じ２枚の偏心円板４９Ａ，４９Ｂが１８０°位相をずらして取付けられ、保持器５２には、両偏心円板４９Ａ，４９Ｂに圧入した軸受５０Ａ，５０Ｂの外周面と対応する位置にポケット５３が円周方向に等ピッチで設けられている。ポケット５３は軸受５０Ａ，５０Ｂに対応して２列が並び、１列目と２列目では位相が円周方向に１／２ピッチずれている。
【００４６】
図１４の左側に位置する偏心円板４９Ａは、入力軸１と一体になっている。同図の右側の偏心円板４９Ｂは、入力軸１とは別体で入力軸１を中心に回転可能になる。図１８に示すように、この偏心円板４９Ｂには弧状の長孔５６が設けられ、長孔５６に挿入したボルト５７を相手偏心円板４９Ａに螺合させることにより、両偏心円板４９Ａ，４９Ｂを結合一体化させている。可動側の偏心円板４９Ｂを図１８の右回りに角度αだけ回転させ、バックラッシュのない状態にしてボルト５７で両偏心円板４９Ａ，４９Ｂを結合すれば、部品の加工精度を上げることなくバックラッシュのない減速機構を実現することができる。
【００４７】
この実施形態では、遊星歯車機構に比べて減速比を大きくできるため、より多回転の絶対位置検出が可能となり、バックラッシュも少なくなる。
【００４８】
なお、この実施形態において、入力軸４１の軸受４７を回転センサ付軸受とせずに、出力軸４２の軸受４８を回転センサ付軸受としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかる多回転絶対位置検出装置を設けた減速機の断面図である。
【図２】（Ａ）は同減速機の回転センサ設置部を拡大して示す断面図、（Ｂ）は同回転センサにおける被検出部と検出部との関係を示す概略図である。
【図３】同回転センサにおける被検出部の着磁方法を示す説明図である。
【図４】同回転センサにおける検出部を構成する２つの磁気センサの出力を示す波形図である。
【図５】同回転センサの出力を示す波形図である。
【図６】同回転センサにおける検出部が巻線型検出器からなる場合の構成例を示す断面図である。
【図７】（Ａ）はこの発明の第２の実施形態にかかる多回転絶対位置検出装置を設けた減速機における回転センサ設置部を拡大して示す断面図、（Ｂ）は同回転センサの被検出部の正面図である。
【図８】同回転センサの概念構成を示す斜視図である。
【図９】同回転センサにおける磁気センサアレイの検出状態を示す説明図である。
【図１０】同磁気センサアレイの出力による角度計算例の説明図である。
【図１１】磁気センサアレイと角度算出手段の具体例を示すブロック図である。
【図１２】この発明の第３の実施形態にかかる多回転絶対位置検出装置を設けた減速機の断面図である。
【図１３】同多回転絶対位置検出装置における各回転センサの出力を示す波形図である。
【図１４】この発明の第４の実施形態にかかる多回転絶対位置検出装置を設けた減速機の縦断面図である。
【図１５】同減速機の横断面図である。
【図１６】同減速機における内歯車の歯形を示す説明図である。
【図１７】同内歯車の歯形を示す他の説明図である。
【図１８】同減速機におけるバックラッシュの除去部分を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…入力軸
２…出力軸
３，３Ａ…軸受
３ａ…回転軌道輪
３ｂ…固定軌道輪
４…軸受
５…転がり軸受部
５ａ…回転軌道輪
５ｂ…固定軌道輪
６…回転センサ
８…減速機
１５…被検出部
１６…検出部
１６Ａ，１６Ｂ…磁気センサ
１９…磁気発生部材
２６…磁気センサアレイ
３５…転がり軸受部
３６…回転センサ
３８…減速機
４１…入力軸
４２…出力軸
４３…内歯車
４７…回転センサ付軸受
４９Ａ，４９Ｂ…偏心円板
５１Ａ…回転センサ付軸受
５２…保持器（ケージ）
５３…ポケット
５４…ローラ
【図１】
2005156499.tif 000005
【図２】
2005156499.tif 000006
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2005156499.tif 000015
【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】
2005156499.tif 000020
【図１７】
2005156499.tif 000021
【図１８】
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