(57)【要約】    【課題】  装置を大型化することなく多回転検出時の減速機構たる歯車の回転を検出することのできる、自己回転検出機能付き歯車を提供すること。    【解決手段】  自己回転検出機能付き歯車１０は、歯車軸１と歯車本体９からなる歯車において、歯車本体９の表面は導電体域２およびそれ以外の絶縁体域３からなり、導電体域２は、本歯車半径方向上の複数の準位５Ｐ、５Ｑ、・・・それぞれに設けられた円弧状の一または複数の郭部６Ａ、６Ｂ、・・・と、郭部６Ａ−６Ｂ間等、または郭部６Ａ等−歯車軸１間を導通させる連結部８ａ、８ｂ、・・・とからなり、歯車軸１と各郭部６Ａ等との間に電気経路を形成可能である。【選択図】  図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯車軸と歯車本体からなる歯車において、該歯車本体の表面は導電体域およびそれ以外の絶縁体域からなり、該導電体域は、本歯車半径方向上の複数の準位それぞれに設けられた円弧状の一または複数の郭部と、郭部間または郭部−歯車軸間を導通させる連結部とからなり、該歯車軸と各郭部との間に電気経路を形成可能であることを特徴とする、自己回転検出機能付き歯車。
【請求項２】
前記歯車軸は電位付加可能に形成されており、前記準位ごとに設けられ前記郭部に接触可能である外部のブラシにより前記電気経路形成がなされることを特徴とする、請求項１に記載の自己回転検出機能付き歯車。
【請求項３】
設ける前記準位の数がｎのとき、（１／２ｎ）回転を検出可能なように前記導電体域のパターンが形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の自己回転検出機能付き歯車。
【請求項４】
前記各準位における前記導電体域の有無の組み合わせが、（１／２ｎ）回転ごとに相違するよう該導電体域のパターンが形成されていることを特徴とする、請求項３に記載の自己回転検出機能付き歯車。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の自己回転検出機能付き歯車と、該歯車に係る準位ごとに設けられていて該歯車の郭部に接触可能に配設されたブラシ部と、該ブラシ部を構成する各ブラシの電位を測定するためのブラシ電位測定部と、測定されたブラシ電位に基づき該歯車の回転を検出するための信号処理部とからなることを特徴とする、歯車の自己回転検出構造。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれかに記載の自己回転検出機能付き歯車を備えている、多回転検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自己回転検出機能付き歯車、歯車の自己回転検出構造および多回転検出装置に係り、特に、装置を大型化することなく多回転検出時の減速機構たる歯車の回転を検出することのできる、自己回転検出機能付き歯車等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多回転を検出する際には減速機構として歯車が利用されるが、その歯車自体の回転を検出するためには、別途角度センサを取り付ける必要がある。角度センサは従来、歯車の軸端に取り付けられているのが通常である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１８７１４８号公報「位置検出装置」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
さて、多回転検出時の減速機構たる歯車の回転検出用として、歯車の軸端に角度センサを取り付けた構成とすることは、その分装置が大型化することを避けられない。
【０００５】
そこで本発明が解決しようとする課題は、かかる従来技術の問題点をなくし、装置を大型化することなく多回転検出時の減速機構たる歯車の回転を検出することのできる、自己回転検出機能付き歯車、歯車の自己回転検出構造および多回転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】
【０００６】
本願発明者は上記課題について検討した結果、歯車面上に電気経路（電気回路）を形成してこれに外部からブラシを接触させることで、回転に応じた電気信号を得られる回転検出機能付き歯車構造とすることによって、課題解決できることを見出し、これに基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。
【０００７】
〔１〕  歯車軸と歯車本体からなる歯車において、該歯車本体の表面は導電体域およびそれ以外の絶縁体域からなり、該導電体域は、本歯車半径方向上の複数の準位それぞれに設けられた円弧状の一または複数の郭部と、郭部間または郭部−歯車軸間を導通させる連結部とからなり、該歯車軸と各郭部との間に電気経路を形成可能であることを特徴とする、自己回転検出機能付き歯車。
〔２〕  前記歯車軸は電位付加可能に形成されており、前記準位ごとに設けられ前記郭部に接触可能である外部のブラシにより前記電気経路形成がなされることを特徴とする、〔１〕に記載の自己回転検出機能付き歯車。
〔３〕  設ける前記準位の数がｎのとき、（１／２ｎ）回転を検出可能なように前記導電体域のパターンが形成されていることを特徴とする、〔１〕または〔２〕に記載の自己回転検出機能付き歯車。
【０００８】
〔４〕  前記各準位における前記導電体域の有無の組み合わせが、（１／２ｎ）回転ごとに相違するよう該導電体域のパターンが形成されていることを特徴とする、〔３〕に記載の自己回転検出機能付き歯車。
〔５〕  〔１〕ないし〔４〕のいずれかに記載の自己回転検出機能付き歯車と、該歯車に係る準位ごとに設けられていて該歯車の郭部に接触可能に配設されたブラシ部と、該ブラシ部を構成する各ブラシの電位を測定するためのブラシ電位測定部と、測定されたブラシ電位に基づき該歯車の回転を検出するための信号処理部とからなることを特徴とする、歯車の自己回転検出構造。
〔６〕  〔１〕ないし〔４〕のいずれかに記載の自己回転検出機能付き歯車を備えている、多回転検出装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の自己回転検出機能付き歯車、歯車の自己回転検出構造および多回転検出装置は上述のように構成され、歯車そのものを回転検出のために利用するものであるため、従来のように歯車軸端に角度センサを取り付けることが不要となり、したがって装置を大型化することなく、多回転検出時の減速機構たる歯車の回転を検出することができる。すなわち本発明によって、装置全体の体積の軽減（小型化）、省スペース化が可能となり、低コスト化にもつながる。
【００１０】
なお上記文献には、歯車側にパターン検知用のブラシを取り付け、これが接触し得るよう固定されたコード板とからなる構成により、歯車上のブラシでコード板上のパターンを検知する技術が開示されている。一方、本発明の基本構成は逆に、歯車上にコードを、外部にブラシを取り付けたものである。このように歯車自体にパターンを形成する構成とすることによって、より無理のない検出構造とすることができ、製造工程上も、また部品点数を削減できる上でもより実用性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本発明の自己回転検出機能付き歯車の構成例を示す説明図である（準位表示）。
【図１Ｂ】本発明の自己回転検出機能付き歯車の構成例を示す説明図である。
【図２】本発明の自己回転検出機能付き歯車の別の構成例を示す説明図である。
【図３】本発明の歯車の自己回転検出構造の基本構成を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面により本発明を詳細に説明する。
図１Ａ、１Ｂは、本発明の自己回転検出機能付き歯車の構成例を示す説明図であり、前者には後述する準位を表示している。これらに示すように本自己回転検出機能付き歯車１０は、歯車軸１と歯車本体９からなる歯車において、歯車本体９の表面は導電体域２およびそれ以外の絶縁体域３からなり、導電体域２は、本歯車半径方向上の複数の準位５Ｐ、５Ｑ、・・・それぞれに設けられた円弧状の一または複数の郭部６Ａ、６Ｂ、・・・と、郭部６Ａ−６Ｂ間等、または郭部６Ａ等−歯車軸１間を導通させる連結部８ａ、８ｂ、・・・とからなり、歯車軸１と各郭部６Ａ等との間に電気経路を形成可能であることを、主たる構成とする。
【００１３】
本図の例では、５Ｐ、５Ｑ、および５Ｒの３段階の準位が設けられた構成を示すが、準位の数は上述のとおり二以上であれば特に限定されない。準位５Ｐ等には必ず、少なくとも一の郭部６Ａ等が設けられる。また各準位５Ｐ等は、図示するように同心円状の構成となる。準位５Ｐ等の数（段階数）が多いほど、角度検出の分解能を高めることができる。
【００１４】
郭部６Ａ等は、各準位５Ｐ等に少なくとも一設けられる。図の例では、準位５Ｐ上には郭部６Ａ、準位５Ｑ上には郭部６Ｂ、準位５Ｒ上には郭部６Ｃ、６Ｄが設けられている。郭部６Ａ等は準位５Ｐ等の全周に亘って、すなわち無端のリング状に設けられることはない。図示するように、角度は一様でないものの、両端部を有する円弧状として形成される。これは、一つの準位５Ｐ等上に導電体域２の領域と絶縁体域３の領域をあらしめることによって、後述するブラシ４Ｐ等による測定電位に、一定の電位〔Ｖ〕か、それとも０〔Ｖ〕かという変化をつけるためである。
【００１５】
郭部６Ａ−歯車軸１間には連結部８ａ、郭部６Ａ−６Ｂ間には連結部８ｂ、郭部６Ｂ−６Ｃ間には連結部８ｃ、郭部６Ｂ−６Ｄ間には連結部８ｄが設けられ、全郭部６Ａ等および全連結部８ａ等の全体によって、導電体域２が形成されている。
【００１６】
導電体域２は歯車軸１と導通する構造であるため、歯車軸１と各郭部６Ａ等との間に電気経路を形成可能である。すなわち、歯車軸１は電位付加可能に形成されているため、準位５Ｐ等ごとに設けられていてかつ郭部６Ａ等に接触可能な外部のブラシ４Ｐ、４Ｑ、・・・により、電気経路形成がなされ得る。
【００１７】
本発明自己回転検出機能付き歯車１０は、設ける準位５Ｐ等の数がｎのとき、（１／２ｎ）回転を検出可能なように、導電体域２のパターンが形成されたものとする。換言すれば、各準位５Ｐ等における導電体域２の有無の組み合わせが、（１／２ｎ）回転ごとに相違するよう、各郭部６Ａ等からなる導電体域２のパターンが形成されている構成である。
【００１８】
本発明自己回転検出機能付き歯車１０に、その準位５Ｐ等ごとに設けられていて歯車の郭部６Ａ等に接触可能に配設されたブラシ４Ｐ等を用いることによって、歯車１０の回転検出のための基本的な仕組みが構成される。以下さらに説明する。図示する例では、準位５Ｐにブラシ４Ｐ、準位５Ｑにブラシ４Ｑ、準位５Ｒにブラシ４Ｒが、それぞれ対応して、歯車本体９の面上に接触するように配置されている。
【００１９】
このとき歯車軸１に電位Ｖを与えると、導電体域２の電位は、歯車軸１の電位と等しいから、全て電位Ｖになる。ここで、歯車１０を回転させると、ブラシ４Ｐ等に接する歯車面は常に、導電体域２（郭部６Ａ等）または絶縁体域３のいずれかとなり、ブラシ４Ｐ等の電位は軸１の電位、または０〔Ｖ〕のいずれかを、必ず示すことになる。
【００２０】
各ブラシ４Ｐ等の電位を測定することで、最終的に、現在の回転（角度）をデジタル信号として得ることが可能となる。表１に、図示する例における各ブラシ４Ｐ等の電位を、歯車軸１に付加された電位Ｖである場合は「１」、０である場合は「０」として示した。ここで回転角度は、図示した状態から歯車１０を右回りに回転させた場合の角度である。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
この例では、歯車１０上の導電体域２のパターンが設けられた準位５Ｐ等の数とブラシ４Ｐ等の数がともに３であり、したがって、歯車１０の１回転を、２３＝８  すなわち８分割して検出できる。つまり、本例自己回転検出機能付き歯車１０の回転（角度）検出の分解能は、１／８回転、４５°である。
【００２３】
図２は、本発明の自己回転検出機能付き歯車の別の構成例を示す説明図である。本構成例では、準位は５つ設けられ、各準位上に配置された郭部２６Ａ等によって導電体域２２は形成されている。外部のブラシは２４Ｐ等全部で５つ設けられている。したがって本例における自己回転検出機能付き歯車２１０の回転（角度）検出の分解能は、１／３２回転、１１．２５°である。このように分解能は、歯車上の導電体域のパターンが設けられた準位の数と、対応するブラシの数を増やすことによって、高めることが可能である。たとえば、準位とブラシの数を８とした場合には、約１°の分解能を得られる。
【００２４】
図３は、本発明の歯車の自己回転検出構造の基本構成を示す概念図である。図示するように歯車の自己回転検出構造３００は、自己回転検出機能付き歯車３１０と、該歯車に係る準位ごとに設けられていて該歯車の郭部に接触可能に配設されたブラシ部３４０と、該ブラシ部３４０を構成する各ブラシの電位を測定するためのブラシ電位測定部３５０と、測定されたブラシ電位に基づき該歯車の回転を検出するための信号処理部３６０とから構成される。
【００２５】
かかる構成により歯車の自己回転検出構造３００では、自己回転検出機能付き歯車３１０の歯車軸に電位が与えられると、ブラシ電位測定部３５０において、ブラシ部３４０を構成する各ブラシの電位が測定され、信号処理部３６０において、測定されたブラシ電位に基づき該歯車の回転（角度）が検出される。つまり、各ブラシの電位から、歯車３１０の現在の角度がデジタル信号として得られる。なお、以上説明した自己回転検出機能付き歯車を備えている多回転検出装置も、本発明の範囲内である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の自己回転検出機能付き歯車等によれば、歯車の回転検出において別途角度センサを取り付ける必要がないため、装置全体の小型化、省スペース化が可能となり、低コスト化にもつながる。したがって、角度センサやその利用分野、および関連する全分野において、産業上利用性が高い発明である。
【符号の説明】
【００２７】
１、２１、３１…歯車軸
２、２２…導電体域
３、２３…絶縁体域
４Ｐ、４Ｑ、４Ｒ、２４Ｐ、２４Ｑ、２４Ｒ、２４Ｓ、２４Ｔ…ブラシ
５Ｐ、５Ｑ、５Ｒ…準位
６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ、２６Ｅ、２６Ｆ、２６Ｇ、２６Ｈ、２６Ｊ、２６Ｋ、２６Ｌ、２６Ｍ、２６Ｎ、２６Ｐ、２６Ｑ、２６Ｒ…郭部
８ａ、８ｂ、８ｃ…連結部
９、２９…歯車本体
１０、２１０、３１０…自己回転検出機能付き歯車
３００…歯車の自己回転検出構造
３４０…ブラシ部
３５０…ブラシ電位測定部
３６０…信号処理部
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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