(57)【要約】【課題】  本発明は、簡易な方式で回転体の回転数を検知することが可能なエンコーダを提供する。【解決手段】  固定円板１００ａおよび回転円板１００ｂが所定の空隙を有するように互いに対向した位置関係に設けられる。そして、回転円板１００ｂは、回転体１５の回転動作に伴ってシャフトを介して回転体１５と同様の回転角度で回転する。電極５ａおよび５ｂ間には、高電圧発生回路２０により高電圧が印加されており、この状態で回転円板１００ｂの電極５ｂが回転すると火花放電が生じる。そして、この火花放電である放電現象により生じる高周波の電波をアンテナ６で受信する。【選択図】        図２
2007024725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の回転数を検知するためのエンコーダであって、
前記回転体のシャフトに固定され、第１の電極を有する円板状の回転板と、
前記回転板に所定の空隙を介して対向して設けられ、高電圧を印加して前記第１の電極との間で放電現象を生じさせる放電手段と、
前記放電現象によって生じる電波を検出するための電波検出手段と、
前記電波検出手段により検出された電波の周波数特性を解析する解析手段とを備え、
前記放電手段は、
高電圧を供給する高電圧発生回路と、
前記高電圧発生回路と接続され、前記第１の電極との間で放電現象を生じさせる第２の電極とを含み、
前記電波検出手段は、前記電波を検出する電波検出電極を含む、エンコーダ。
【請求項２】
回転体の回転数を検知するためのエンコーダであって、
前記回転体のシャフトに固定され、第１の電極を有する円板状の回転板と、
前記回転板に所定の空隙を介して対向して設けられ、高電圧を印加して前記第１の電極との間で放電現象を生じさせる放電手段と、
前記放電現象によって生じる電波を検出するための電波検出手段とを備えた、エンコーダ。
【請求項３】
前記電波検出手段により検出された電波の周波数特性を解析する解析手段とをさらに備えた、請求項２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
前記放電手段は、
高電圧を供給する高電圧発生回路と、
前記高電圧発生回路と接続され、前記第１の電極との間で放電現象を生じさせる第２の電極とを含み、
前記電波検出手段は、前記電波を検出する電波検出電極を含む、請求項２または３に記載のエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダに関し、特に回転体の回転数について放電現象を利用して検出するようにしたエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、モータの回転角または回転数を精度よく検出する方式が種々提案されている。たとえば、特開平５−１４１９８９号公報においては、固定ディスクと回転ディスクとが隣接して設置された構成において、光ビームを照射する方式が開示されている。具体的には、回転ディスクの回転に伴い、光検出器を用いて検出された光ビームの間欠的な透過および遮光に応答してタイミング・パルスを検出する方式が開示されている。
【０００３】
また、特開平９−２５７５１２号公報においては、回転体と同一回転角で回転するスリットが設けられた板状電極と、板状電極に対向する突極電極とを設けた構成において、電電圧を印加して導通／非導通を検出する方式が開示されている。具体的には、突極電極と板状電極との間の導通あるいは突極電極と板状電極に設けられたスリットとの間の非導通の状態を検出して回転角度に比例したパルス数の回転角度信号を検出する方式が開示されている。
【０００４】
また、特開２００３−１２１２００号公報においては、回転体のシャフトに固定された回転部と、回転部に対向して設けられた検出部とを設けた構成において、磁気変化を検出する方式が開示されている。具体的には、回転体の回転に伴い、磁気検出部を用いて検出された回転部に設けられた磁性体スリット板の磁気変化に従って回転角度を検出する方式が開示されている。
【特許文献１】特開平５−１４１９８９号公報
【特許文献２】特開平９−２５７５１２号公報
【特許文献３】特開２００３−１２１２００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の方式は、光ビームを検出する方式であるが、ディスクに反射した反射光等が光検出器に入光したりする等の外乱の影響を抑制することが必要であり制御が複雑となる可能性がある。また、光検出器等の部品も配置する必要があり、部品点数も多くなりコストが高くなる可能性がある。
【０００６】
また、特許文献２の方式は、板状電極と突極電極とを覆うチャンバーを設けて、チャンバー内に導体粉末混合液体を充填させて、そのチャンバー内で板状電極と突極電極との導通／非導通を実行する構成であるため汎用性がなく装置も複雑化しコストも高くなる可能性がある。
【０００７】
さらに、特許文献３の方式は、磁気変化を検出する方式であるが、回転に伴う磁気変化を生じさせるために所定の設計を施した磁性体スリット板を設ける必要があり、この点において製造コスト等が高くなる可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、簡易な方式で回転体の回転数を検知することが可能なエンコーダ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】
【０００９】
本発明に係るエンコーダは、回転体の回転数を検知するためのエンコーダであって、回転体のシャフトに固定され、第１の電極を有する円板状の回転板と、回転板に所定の空隙を介して対向して設けられ、高電圧を印加して第１の電極との間で放電現象を生じさせる放電手段と、放電現象によって生じる電波を検出するための電波検出手段と、電波検出手段により検出された電波の周波数特性を解析する解析手段とを備える。放電手段は、高電圧を供給する高電圧発生回路と、高電圧発生回路と接続され、第１の電極との間で放電現象を生じさせる第２の電極とを含む。電波検出手段は、電波を検出する電波検出電極を含む。
【００１０】
本発明に係るエンコーダは、回転体の回転数を検知するためのエンコーダであって、回転体のシャフトに固定され、第１の電極を有する円板状の回転板と、回転板に所定の空隙を介して対向して設けられ、高電圧を印加して第１の電極との間で放電現象を生じさせる放電手段と、放電現象によって生じる電波を検出するための電波検出手段とを備える。
【００１１】
好ましくは、電波検出手段により検出された電波の周波数特性を解析する解析手段とをさらに備える。
【００１２】
好ましくは、放電手段は、高電圧を供給する高電圧発生回路と、高電圧発生回路と接続され、第１の電極との間で放電現象を生じさせる第２の電極とを含む。電波検出手段は、電波を検出する電波検出電極を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るエンコーダは、高電圧を印加して第１の電極との間で放電現象を生じさせる放電手段と、放電現象によって生じる電波を検出するための電波検出手段とが設けられる。すなわち、高電圧を印加して生じる放電現象を利用して、放電現象により生じた電波を検出する方式であるため特殊な装置や部品等を設けることなく簡易な方式で回転体の回転数を検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰返さない。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に従うエンコーダ１の主要部を説明する図である。
図１を参照して、本発明の実施の形態に従うエンコーダ１は、回転体１５と、回転体に設けられたシャフト１０と、シャフトと連結された回転円板１００ｂと、回転円板１００ｂに所定の空隙を有するように対向して設けられた固定円板１００ａとを備える。また、固定円板１００ａおよび回転円板１００ｂには、所定の空隙を有するように互いに対向して設けられた金属片（電極）５ａ，５ｂがそれぞれ設けられる。
【００１６】
本発明の実施の形態においては、固定円板１００ａに設けられた金属片５ａと、回転円板１００ｂに設けられた金属片５ｂとの間で高電圧を印加して放電現象を生じさせ、放電現象に伴い生じた電波を検知する方式について説明する。
【００１７】
図２は、固定円板１００ａおよび回転円板１００ｂを詳細に説明する図である。
図２（ａ）には、固定円板１００ａが示されている。
【００１８】
固定円板１００ａには、同一円周状に設けられた複数の金属片５ａ（電極）と、外周領域に設けられた電波を検出するための電波検出電極（以下、アンテナとも称する）６とが設けられる。そして、各金属片５ａは、高電圧発生回路２０と電気的に結合されて、高電圧が印加された状態となっている。そして、アンテナ６は、受信した電波を分析・解析（信号処理）するための波形分析回路２５と電気的に結合される。
【００１９】
図２（ｂ）には、回転円板１００ｂが示されている。
回転円板１００ｂは、シャフト１０と連結されるとともに、固定円板１００ａと同様に同一円周状に複数の金属片５ｂ（電極）が設けられる。そして、複数の電極５ｂは、固定電圧ＧＮＤと電気的に結合された状態となっている。
【００２０】
本発明の実施の形態においては、上述したように図２（ａ）および（ｂ）で説明した固定円板１００ａおよび回転円板１００ｂが所定の空隙を有するように互いに対向した位置関係に設けられる。そして、回転円板１００ｂは、回転体１５の回転動作に伴ってシャフト１０を介して回転体１５と同様の回転角度で回転する。そうすると、電極５ａおよび５ｂ間で高電圧が印加された状態で回転円板１００ｂの電極５ｂが回転するため火花放電が生じることになる。そして、火花放電である放電現象により高周波の電波が生じ、アンテナ６で受信する。
【００２１】
図３は、本発明の実施の形態に従う電波検出回路の構成を説明するブロック構成図である。
【００２２】
図３を参照して、本発明の実施の形態に従う電波検出回路は、アンテナインピーダンスマッチング回路３０と、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）３１と、ＢＰＦ（Band Pass Filter）３２，３５と、混合回路３３と、発振回路（oscillator）３４と、検波器３６とを含む。
【００２３】
電波検出電極（アンテナ）６で受信された電波は、電波信号として電気的に結合されたアンテナインピーダンスマッチング回路３０に伝達される。アンテナインピーダンスマッチング回路３０は、電波検出電極６で受信する電波信号を効率よくＬＮＡ３１に伝達する。
【００２４】
そして、ＬＮＡ３１は、アンテナインピーダンスマッチング回路３０を通過した高周波数の電波信号の振幅レベルを増幅してＢＰＦ３２に出力する。
【００２５】
そして、ＢＰＦ３２において、電波信号に含まれる雑音成分となる信号を除去する。検出される電波信号の周波数帯域は実験結果等により定まるために理想的な高周波数の電波信号のみを通過させるようにＢＰＦ３２の周波数通過帯域が設定されるものとする。
【００２６】
そして、ＢＰＦ３２を通過した電波信号は、混合回路３０に出力される。
発振回路３４は、所定周波数の信号を発振して混合回路３０に出力する。混合回路３０は、発振回路３４から発振された所定周波数の信号とＢＰＦを通過した電波信号とを混合して周波数変換する。
【００２７】
そして、ＢＰＦ３５において、周波数変換した電波信号に含まれる雑音成分となる信号をさらに除去する。
【００２８】
そして、雑音成分が除去された電波信号が検波器３６に入力される。
検波器３６は、ＢＰＦ３５から出力された電波信号を検波して周波数に応じたパルスカウント（ＰＣ）信号を出力する。
【００２９】
そして、この放電現象により生じる電波信号の周波数は、回転体の回転数と相関関係があり回転数を上げれば検出される電波信号の周波数が高くなり、回転数を下げれば検出される電波信号の周波数は低くなる。すなわち、回転数を上げればパルスカウント信号の周波数は高くなり、回転数を下げればパルスカウント信号の周波数は低くなる。
【００３０】
この検出されたパルスカウント（ＰＣ）信号を後段のカウンタ等で検出することにより回転体の回転数を検出することが可能である。なお、回転体の回転数を検出するために予め実験結果等により回転体の回転数とパルスカウント信号との対応関係表が設けられているものとする。
【００３１】
本発明の実施の形態に従うエンコーダは、火花放電による放電現象により生じた電波を検波してその電波の周波数を解析して回転体の回転数を検出するものである。具体的には、高電圧発生回路２０、放電現象を生じさせるための金属片および電波を検出するための電波検出電極および波形分析回路２５を設けた構成であり、特殊な部品等はなく、一般的に汎用されている部品で全て構成されるものである。したがって、上記先行文献１〜３に示されるようなスリット等あるいはチャンバー等を設ける必要がなく、簡易な方式かつ部品点数の少ない構成であり、コストも軽減される。
【００３２】
なお、本発明の実施の形態においては、固定円板１００ａおよび回転円板１００ｂに放電現象を生じさせるための複数の金属片を配置した構成について説明したが、複数に限られず単一の金属片を用いて回転体の回転数を検出することも可能である。
【００３３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態に従うエンコーダ１の主要部を説明する図である。
【図２】固定円板１００ａおよび回転円板１００ｂを詳細に説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態に従う電波検出回路の構成を説明するブロック構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  エンコーダ、５ａ，５ｂ  金属片、１０  シャフト、１５  回転体、２０  高電圧発生回路、２５  波形分析回路、３０  アンテナインピーダンスマッチング回路、３１  ＬＮＡ、３２，３５  ＢＰＦ、３３  混合回路、３４  発振回路、３６  検波器。
【図１】
2007024725.tif 000003
【図２】
2007024725.tif 000004
【図３】
2007024725.tif 000005