(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸が重力方向にない状態で回転する回転体に装着されたセンサユニットと、前記回転体から離して設けられたモニタユニットとからなり、
前記センサユニットは、
前記回転体に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第１加速度センサと、
前記回転体に装着され、遠心力方向の加速度を検出する第２加速度センサと、
前記回転体に装着され、回転の角速度を検出する角速度センサと、
前記第１及び第２加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と遠心力方向の加速度と前記角速度センサによって検出された角速度の情報を無線によって送信する送信手段とを備え、
前記モニタユニットは、
前記センサユニットの送信手段によって送信された情報を受信して、前記加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と遠心力方向の加速度と前記角速度センサによって検出された角速度のそれぞれの値を出力する受信手段と、
前記角速度センサによって検出された角速度の値と所定の角速度閾値とを比較して比較結果を出力する第１比較手段と、
前記加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度の値と所定の加速度閾値とを比較して比較結果を出力する第２比較手段と、
受信した回転接線方向の加速度の値から、前記回転体の回転によって生ずる重力加速度の方向の変化をサイン波として検出する方向変化検出手段と、
前記サイン波の極大値または極小値またはゼロ値の何れかの値を基準値とし、基準値を検出してから次の基準値を検出するまでの時間を計測して、該時間から計算した回転数の値を前記次の基準値を検出した後に出力する計測手段と、
前記角速度の値と回転数との対応関係および前記遠心力方向の加速度の値と回転数との対応関係を表す対応関係情報を記憶し、前記第１比較手段と第２比較手段による双方の比較結果と前記対応関係情報と前記計測手段から出力される回転数の値に基づいて、前記角速度の値が前記角速度閾値よりも小さいときは前記検出した角速度の値に基づいて前記回転体の回転数を求めて出力し、前記遠心力方向の加速度の値が前記加速度閾値以上であるときは前記検出した遠心力方向の加速度の値に基づいて前記回転体の回転数を求めて出力し、前記角速度の値が前記角速度閾値以上であり且つ前記遠心力方向の加速度の値が前記加速度閾値よりも小さいときは前記計測手段から出力される回転数の値を前記回転体の回転数として出力する回転数出力手段とを備えている
ことを特徴とする回転数検出システム。
【請求項２】
回転軸が重力方向にない状態で回転する回転体に装着された第１及び第２センサユニットと、前記回転体から離して設けられたモニタユニットとからなり、
前記第１センサユニットは、
前記回転体に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第１加速度センサと、
前記回転体に装着され、遠心力方向の加速度を検出する第２加速度センサと、
前記回転体に装着され、回転の角速度を検出する角速度センサと、
前記第１加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と前記第２加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度と前記角速度センサによって検出された角速度の情報を無線によって送信する送信手段とを備え、
前記第２センサユニットは、
前記第１加速度センサの装着位置に対して前記回転体の回転軸を中心とした１８０度回転対称な位置に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第３加速度センサと、
前記第３加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度の情報を無線によって送信する送信手段とを備え、
前記モニタユニットは、
前記センサユニットの送信手段によって送信された情報を受信して、前記第１加速度センサ及び前記第２加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と遠心力方向の加速度と前記角速度センサによって検出された角速度のそれぞれの値を出力する受信手段と、
前記第１加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と前記第３加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度との差の値を算出して出力する減算手段と、
前記角速度センサによって検出された角速度の値と所定の角速度閾値とを比較して比較結果を出力する第１比較手段と、
前記第２加速度センサによる検出結果と所定の加速度閾値とを比較して比較結果を出力する第２比較手段と、
前記減算手段による減算値から、前記回転体の回転によって生ずる重力加速度の方向の変化をサイン波として検出する方向変化検出手段と、
前記サイン波の極大値または極小値またはゼロ値の何れかの値を基準値とし、基準値を検出してから次の基準値を検出するまでの時間を計測して、該時間から計算した回転数の値を前記次の基準値を検出した後に出力する計測手段と、
前記角速度の値と回転数との対応関係と回転数との対応関係および前記遠心力方向の加速度の値と回転数との対応関係を表す対応関係情報を記憶し、前記第１比較手段と前記第２比較手段による双方の比較結果と前記対応関係情報と前記計測手段から出力される回転数の値に基づいて、前記角速度の値が前記角速度閾値よりも小さいときは前記検出した角速度の値に基づいて前記回転体の回転数を求めて出力し、前記遠心力方向の加速度の値が前記加速度閾値以上であるときは前記検出した遠心力方向の加速度の値に基づいて前記回転体の回転数を求めて出力し、前記角速度の値が前記角速度閾値以上であり且つ前記遠心力方向の加速度の値が前記加速度閾値よりも小さいときは前記計測手段から出力される回転数の値を前記回転体の回転数として出力する回転数出力手段とを備えている
ことを特徴とする回転数検出システム。
【請求項３】
回転軸が重力方向にない状態で回転する回転体に装着された第１及び第２センサユニットと、前記回転体から離して設けられたモニタユニットとからなり、
前記第１センサユニットは、
前記回転体に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第１加速度センサと、
前記回転体に装着され、遠心力方向の加速度を検出する第２加速度センサと、
前記回転体に装着され、回転の角速度を検出する角速度センサと、
前記第１加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と前記第２加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度と前記角速度センサによって検出された角速度の情報を無線によって送信する送信手段とを備え、
前記第２センサユニットは、
前記第２加速度センサの装着位置に対して前記回転体の回転軸を中心とした１８０度回転対称な位置に装着され、遠心力方向の加速度を検出する第３加速度センサと、
前記第３加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度の情報を無線によって送信する送信手段とを備え、
前記モニタユニットは、
前記センサユニットの送信手段によって送信された情報を受信して、前記第１加速度センサ及び前記第２加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と遠心力方向の加速度と前記角速度センサによって検出された角速度のそれぞれの値を出力する受信手段と、
前記第２加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度と前記第３加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度との和の値を算出して出力する加算手段と、
前記角速度センサによって検出された角速度の値と所定の角速度閾値とを比較して比較結果を出力する第１比較手段と、
前記第２加速度センサによる検出結果と所定の加速度閾値とを比較して比較結果を出力する第２比較手段と、
受信した回転接線方向の加速度の値から、前記回転体の回転によって生ずる重力加速度の方向の変化をサイン波として検出する方向変化検出手段と、
前記サイン波の極大値または極小値またはゼロ値の何れかの値を基準値とし、基準値を検出してから次の基準値を検出するまでの時間を計測して、該時間から計算した回転数の値を前記次の基準値を検出した後に出力する計測手段と、
前記角速度の値と回転数との対応関係および前記回転接線方向の加速度の値と回転数との対応関係および前記加算手段による加算値と回転数との対応関係を表す対応関係情報を記憶し、前記第１比較手段と前記第２比較手段による双方の比較結果と前記対応関係情報と前記計測手段から出力される回転数の値に基づいて、前記角速度の値が前記角速度閾値よりも小さいときは前記検出した角速度の値に基づいて前記回転体の回転数を求めて出力し、前記遠心力方向の加速度の値が前記加速度閾値以上であるときは前記加算手段による加算値に基づいて前記回転体の回転数を求めて出力し、前記角速度の値が前記角速度閾値以上であり且つ前記遠心力方向の加速度の値が前記加速度閾値よりも小さいときは前記計測手段から出力される回転数の値を前記回転体の回転数として出力する回転数出力手段とを備えている
ことを特徴とする回転数検出システム。
【請求項４】
回転軸が重力方向にない状態で回転する回転体に装着された第１及び第２センサユニットと、前記回転体から離して設けられたモニタユニットとからなり、
前記第１センサユニットは、
前記回転体に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第１加速度センサと、
前記回転体に装着され、遠心力方向の加速度を検出する第２加速度センサと、
前記回転体に装着され、回転の角速度を検出する角速度センサと、
前記第１加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と前記第２加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度と前記角速度センサによって検出された角速度の情報を無線によって送信する送信手段とを備え、
前記第２センサユニットは、
前記第１加速度センサの装着位置に対して前記回転体の回転軸を中心とした１８０度回転対称な位置に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第３加速度センサと、
前記第２加速度センサの装着位置に対して前記回転体の回転軸を中心とした１８０度回転対称な位置に装着され、遠心力方向の加速度とを検出する第４加速度センサと、
前記第３加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と前記第４加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度の情報を無線によって送信する送信手段とを備え、
前記モニタユニットは、
前記センサユニットの送信手段によって送信された情報を受信して、前記第１加速度センサ及び前記第２加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と遠心力方向の加速度と前記角速度センサによって検出された角速度のそれぞれの値を出力する受信手段と、
前記第１加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と前記第３加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度との差の値を算出して出力する減算手段と、
前記第２加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度と前記第４加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度との和の値を算出して出力する加算手段と、
前記角速度センサによって検出された角速度の値と所定の角速度閾値とを比較して比較結果を出力する第１比較手段と、
前記第２加速度センサによる検出結果と所定の加速度閾値とを比較して比較結果を出力する第２比較手段と、
前記減算手段による減算値から、前記回転体の回転によって生ずる重力加速度の方向の変化をサイン波として検出する方向変化検出手段と、
前記サイン波の極大値または極小値またはゼロ値の何れかの値を基準値とし、基準値を検出してから次の基準値を検出するまでの時間を計測して、該時間から計算した回転数の値を前記次の基準値を検出した後に出力する計測手段と、
前記角速度の値と回転数との対応関係および前記加算手段による加算値と回転数との対応関係を表す対応関係情報を記憶し、前記第１比較手段と前記第２比較手段による双方の比較結果と前記対応関係情報と前記計測手段から出力される回転数の値に基づいて、前記角速度の値が前記角速度閾値よりも小さいときは前記検出した角速度の値に基づいて前記回転体の回転数を求めて出力し、前記遠心力方向の加速度の値が前記加速度閾値以上であるときは前記加算手段による加算値に基づいて前記回転体の回転数を求めて出力し、前記角速度の値が前記角速度閾値以上であり且つ前記遠心力方向の加速度の値が前記加速度閾値よりも小さいときは前記計測手段から出力される回転数の値を前記回転体の回転数として出力する回転数出力手段とを備えている
ことを特徴とする回転数検出システム。
【請求項５】
回転軸が重力方向にない状態で回転する回転体に装着されたセンサユニットと、前記回転体から離して設けられたモニタユニットとからなり、
前記センサユニットは、
前記回転体に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第１加速度センサと、
前記回転体に装着され、遠心力方向の加速度とを検出する第２加速度センサと、
前記回転体に装着され、回転の角速度を検出する角速度センサと、
前記角速度の値と回転数との対応関係情報を記憶し、該対応関係情報に基づいて、前記角速度センサによって検出された角速度から回転体の回転数を第１の回転数として求める手段と、
前記回転接線方向の加速度の値から、前記回転体の回転によって生ずる重力加速度の方向の変化をサイン波として検出する方向変化検出手段と、
前記サイン波の極大値または極小値またはゼロ値の何れかの値を基準値とし、基準値を検出してから次の基準値を検出するまでの時間を計測して、該時間から計算した回転数の値を第２の回転数として前記次の基準値を検出した後に出力する計測手段と、
前記遠心力方向の加速度の値と回転数との対応関係情報を記憶し、該対応関係情報に基づいて、前記第２加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度から回転体の回転数を第３の回転数として求める手段と、
前記求められた第１乃至第３の回転数の情報を無線によって送信する送信手段とを備え、
前記モニタユニットは、
前記センサユニットの送信手段によって送信された情報を受信して、前記第１乃至第３の回転数の値を出力する受信手段と、
前記第１乃至第３の回転数に基づいて、前記第１の回転数が所定の第１閾値よりも小さいときに前記第１の回転数を前記回転体の回転数として出力し、前記第２の回転数が前記第１閾値以上であり且つ所定の第２閾値よりも小さいときに前記第２の回転数を前記回転体の回転数として出力し、前記第３の回転数が前記第２閾値以上であるとき前記第３の回転数を前記回転体の回転数として出力する選択手段とを備えている
ことを特徴とする回転数検出システム。
【請求項６】
回転軸が重力方向にない状態で回転する回転体に装着されたメインセンサユニットとサブセンサユニット、及び前記回転体から離して設けられたモニタユニットとからなり、
前記メインセンサユニットは、
前記回転体に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第１加速度センサと、
前記回転体に装着され、遠心力方向の加速度を検出する第２加速度センサと、
前記回転体に装着され、回転の角速度を検出する角速度センサと、
前記第１加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と前記サブセンサユニットによって検出された回転接線方向の加速度との差の値を算出して出力する減算手段と、
前記減算手段による減算値と前記第２加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度と前記角速度センサによって検出された角速度の情報を無線によって送信する送信手段とを備え、
前記サブセンサユニットは、
前記第１加速度センサの装着位置に対して前記回転体の回転軸を中心とした１８０度回転対称な位置に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第３加速度センサと、
前記第３加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度の情報をワイヤ配線を介して前記メインセンサユニットに出力する出力手段とを備え、
前記モニタユニットは、
前記センサユニットの送信手段によって送信された情報を受信して、前記減算手段による減算値及び前記第２加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度と前記角速度センサによって検出された角速度のそれぞれの値を出力する受信手段と、
前記角速度センサによって検出された角速度の値と所定の角速度閾値とを比較して比較結果を出力する第１比較手段と、
前記第２加速度センサによる検出結果と所定の加速度閾値とを比較して比較結果を出力する第２比較手段と、
前記減算手段による減算値から、前記回転体の回転によって生ずる重力加速度の方向の変化をサイン波として検出する方向変化検出手段と、
前記サイン波の極大値または極小値またはゼロ値の何れかの値を基準値とし、基準値を検出してから次の基準値を検出するまでの時間を計測して、該時間から計算した回転数の値を前記次の基準値を検出した後に出力する計測手段と、
前記角速度の値と回転数との対応関係と回転数との対応関係および前記遠心力方向の加速度の値と回転数との対応関係を表す対応関係情報を記憶し、前記第１比較手段と前記第２比較手段による双方の比較結果と前記対応関係情報と前記計測手段から出力される回転数の値に基づいて、前記角速度の値が前記角速度閾値よりも小さいときは前記検出した角速度の値に基づいて前記回転体の回転数を求めて出力し、前記遠心力方向の加速度の値が前記加速度閾値以上であるときは前記検出した遠心力方向の加速度の値に基づいて前記回転体の回転数を求めて出力し、前記角速度の値が前記角速度閾値以上であり且つ前記遠心力方向の加速度の値が前記加速度閾値よりも小さいときは前記計測手段から出力される回転数の値を前記回転体の回転数として出力する回転数出力手段とを備えている
ことを特徴とする回転数検出システム。
【請求項７】
回転軸が重力方向にない状態で回転する回転体に装着されたメインセンサユニットとサブセンサユニット、及び前記回転体から離して設けられたモニタユニットとからなり、
前記メインセンサユニットは、
前記回転体に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第１加速度センサと、
前記回転体に装着され、遠心力方向の加速度を検出する第２加速度センサと、
前記回転体に装着され、回転の角速度を検出する角速度センサと、
前記第２加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度と前記サブセンサユニットによって検出された遠心力方向の加速度との和の値を算出して出力する加算手段と、
前記加算手段による加算値と前記第１加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と前記角速度センサによって検出された角速度の情報を無線によって送信する送信手段とを備え、
前記サブセンサユニットは、
前記第２加速度センサの装着位置に対して前記回転体の回転軸を中心とした１８０度回転対称な位置に装着され、遠心力方向の加速度を検出する第３加速度センサと、
前記第３加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度の情報をワイヤ配線を介して前記メインセンサユニットに出力する出力手段とを備え、
前記モニタユニットは、
前記センサユニットの送信手段によって送信された情報を受信して、前記加算手段による加算値及び前記第１加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と前記角速度センサによって検出された角速度のそれぞれの値を出力する受信手段と、
前記角速度センサによって検出された角速度の値と所定の角速度閾値とを比較して比較結果を出力する第１比較手段と、
前記第２加速度センサによる検出結果と所定の加速度閾値とを比較して比較結果を出力する第２比較手段と、
受信した回転接線方向の加速度の値から、前記回転体の回転によって生ずる重力加速度の方向の変化をサイン波として検出する方向変化検出手段と、
前記サイン波の極大値または極小値またはゼロ値の何れかの値を基準値とし、基準値を検出してから次の基準値を検出するまでの時間を計測して、該時間から計算した回転数の値を前記次の基準値を検出した後に出力する計測手段と、
前記角速度の値と回転数との対応関係および前記回転接線方向の加速度の値と回転数との対応関係および前記加算手段による加算値と回転数との対応関係を表す対応関係情報を記憶し、前記第１比較手段と前記第２比較手段による双方の比較結果と前記対応関係情報と前記計測手段から出力される回転数の値に基づいて、前記角速度の値が前記角速度閾値よりも小さいときは前記検出した角速度の値に基づいて前記回転体の回転数を求めて出力し、前記遠心力方向の加速度の値が前記加速度閾値以上であるときは前記加算手段による加算値に基づいて前記回転体の回転数を求めて出力し、前記角速度の値が前記角速度閾値以上であり且つ前記遠心力方向の加速度の値が前記加速度閾値よりも小さいときは前記計測手段から出力される回転数の値を前記回転体の回転数として出力する回転数出力手段とを備えている
ことを特徴とする回転数検出システム。
【請求項８】
回転軸が重力方向にない状態で回転する回転体に装着されたメインセンサユニットとサブセンサユニット、及び前記回転体から離して設けられたモニタユニットとからなり、
前記メインセンサユニットは、
前記回転体に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第１加速度センサと、
前記回転体に装着され、遠心力方向の加速度を検出する第２加速度センサと、
前記回転体に装着され、回転の角速度を検出する角速度センサと、
前記第１加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と前記サブセンサユニットによって検出された回転接線方向の加速度との差の値を算出して出力する減算手段と、
前記第２加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度と前記サブセンサユニットからワイヤ配線を介して入力した遠心力方向の加速度との和の値を算出して出力する加算手段と、
前記加算手段による加算値と前記減算手段による減算値と前記角速度センサによって検出された角速度の情報を無線によって送信する送信手段とを備え、
前記サブセンサユニットは、
前記第１加速度センサの装着位置に対して前記回転体の回転軸を中心とした１８０度回転対称な位置に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第３加速度センサと、
前記第２加速度センサの装着位置に対して前記回転体の回転軸を中心とした１８０度回転対称な位置に装着され、遠心力方向の加速度とを検出する第４加速度センサと、
前記第３加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と前記第４加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度の情報をワイヤ配線を介して前記メインセンサユニットに出力する出力手段とを備え、
前記モニタユニットは、
前記センサユニットの送信手段によって送信された情報を受信して、前記加算手段による加算値と前記減算手段による減算値と前記角速度センサによって検出された角速度のそれぞれの値を出力する受信手段と、
前記角速度センサによって検出された角速度の値と所定の角速度閾値とを比較して比較結果を出力する第１比較手段と、
前記第２加速度センサによる検出結果と所定の加速度閾値とを比較して比較結果を出力する第２比較手段と、
前記減算手段による減算値から、前記回転体の回転によって生ずる重力加速度の方向の変化をサイン波として検出する方向変化検出手段と、
前記サイン波の極大値または極小値またはゼロ値の何れかの値を基準値とし、基準値を検出してから次の基準値を検出するまでの時間を計測して、該時間から計算した回転数の値を前記次の基準値を検出した後に出力する計測手段と、
前記角速度の値と回転数との対応関係および前記加算手段による加算値と回転数との対応関係を表す対応関係情報を記憶し、前記第１比較手段と前記第２比較手段による双方の比較結果と前記対応関係情報と前記計測手段から出力される回転数の値に基づいて、前記角速度の値が前記角速度閾値よりも小さいときは前記検出した角速度の値に基づいて前記回転体の回転数を求めて出力し、前記遠心力方向の加速度の値が前記加速度閾値以上であるときは前記加算手段による加算値に基づいて前記回転体の回転数を求めて出力し、前記角速度の値が前記角速度閾値以上であり且つ前記遠心力方向の加速度の値が前記加速度閾値よりも小さいときは前記計測手段から出力される回転数の値を前記回転体の回転数として出力する回転数出力手段とを備えている
ことを特徴とする回転数検出システム。
【請求項９】
回転軸が重力方向にない状態で回転する回転体に装着されたメインセンサユニットとサブセンサユニット、及び前記回転体から離して設けられたモニタユニットとからなり、
前記メインセンサユニットは、
前記回転体に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第１加速度センサと、
前記回転体に装着され、遠心力方向の加速度を検出する第２加速度センサと、
前記回転体に装着され、回転の角速度を検出する角速度センサと、
前記第１加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と前記サブセンサユニットによって検出された回転接線方向の加速度との差の値を算出して出力する減算手段と、
前記角速度の値と回転数との対応関係情報を記憶し、該対応関係情報に基づいて、前記角速度センサによって検出された角速度から回転体の回転数を第１の回転数として求める手段と、
前記減算値から、前記回転体の回転によって生ずる重力加速度の方向の変化をサイン波として検出する方向変化検出手段と、
前記サイン波の極大値または極小値またはゼロ値の何れかの値を基準値とし、基準値を検出してから次の基準値を検出するまでの時間を計測して、該時間から計算した回転数の値を第２の回転数として前記次の基準値を検出した後に出力する計測手段と、
前記遠心力方向の加速度の値と回転数との対応関係情報を記憶し、該対応関係情報に基づいて、前記第２加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度から回転体の回転数を第３の回転数として求める手段と、
前記求められた第１乃至第３の回転数の情報を無線によって送信する送信手段とを備え、
前記サブセンサユニットは、
前記第１加速度センサの装着位置に対して前記回転体の回転軸を中心とした１８０度回転対称な位置に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第３加速度センサと、
前記第３加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度の情報をワイヤ配線を介して前記メインセンサユニットに出力する出力手段とを備え、
前記モニタユニットは、
前記メインセンサユニットの送信手段によって送信された情報を受信して、前記第１乃至第３の回転数の値を出力する受信手段と、
前記第１乃至第３の回転数に基づいて、前記第１の回転数が所定の第１閾値よりも小さいときに前記第１の回転数を前記回転体の回転数として出力し、前記第２の回転数が前記第１閾値以上であり且つ所定の第２閾値よりも小さいときに前記第２の回転数を前記回転体の回転数として出力し、前記第３の回転数が前記第２閾値以上であるとき前記第３の回転数を前記回転体の回転数として出力する選択手段とを備えている
ことを特徴とする回転数検出システム。
【請求項１０】
回転軸が重力方向にない状態で回転する回転体に装着されたメインセンサユニットとサブセンサユニット、及び前記回転体から離して設けられたモニタユニットとからなり、
前記メインセンサユニットは、
前記回転体に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第１加速度センサと、
前記回転体に装着され、遠心力方向の加速度を検出する第２加速度センサと、
前記回転体に装着され、回転の角速度を検出する角速度センサと、
前記第２加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度と前記サブセンサユニットによって検出された遠心力方向の加速度との和の値を算出して出力する加算手段と、
前記角速度の値と回転数との対応関係情報を記憶し、該対応関係情報に基づいて、前記角速度センサによって検出された角速度から回転体の回転数を第１の回転数として求める手段と、
前記回転接線方向の加速度の値から、前記回転体の回転によって生ずる重力加速度の方向の変化をサイン波として検出する方向変化検出手段と、
前記サイン波の極大値または極小値またはゼロ値の何れかの値を基準値とし、基準値を検出してから次の基準値を検出するまでの時間を計測して、該時間から計算した回転数の値を第２の回転数として前記次の基準値を検出した後に出力する計測手段と、
前記加算値と回転数との対応関係情報を記憶し、該対応関係情報に基づいて、前記加算値から回転体の回転数を第３の回転数として求める手段と、
前記求められた第１乃至第３の回転数の情報を無線によって送信する送信手段とを備え、
前記サブセンサユニットは、
前記第２加速度センサの装着位置に対して前記回転体の回転軸を中心とした１８０度回転対称な位置に装着され、遠心力方向の加速度を検出する第３加速度センサと、
前記第３加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度の情報をワイヤ配線を介して前記メインセンサユニットに出力する出力手段とを備え、
前記モニタユニットは、
前記センサユニットの送信手段によって送信された情報を受信して、前記第１乃至第３の回転数の値を出力する受信手段と、
前記第１乃至第３の回転数に基づいて、前記第１の回転数が所定の第１閾値よりも小さいときに前記第１の回転数を前記回転体の回転数として出力し、前記第２の回転数が前記第１閾値以上であり且つ所定の第２閾値よりも小さいときに前記第２の回転数を前記回転体の回転数として出力し、前記第３の回転数が前記第２閾値以上であるとき前記第３の回転数を前記回転体の回転数として出力する選択手段とを備えている
ことを特徴とする回転数検出システム。
【請求項１１】
回転軸が重力方向にない状態で回転する回転体に装着されたメインセンサユニットとサブセンサユニット、及び前記回転体から離して設けられたモニタユニットとからなり、
前記メインセンサユニットは、
前記回転体に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第１加速度センサと、
前記回転体に装着され、遠心力方向の加速度を検出する第２加速度センサと、
前記回転体に装着され、回転の角速度を検出する角速度センサと、
前記第１加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と前記サブセンサユニットによって検出された回転接線方向の加速度との差の値を算出して出力する減算手段と、
前記第２加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度と前記サブセンサユニットからワイヤ配線を介して入力した遠心力方向の加速度との和の値を算出して出力する加算手段と、
前記角速度の値と回転数との対応関係情報を記憶し、該対応関係情報に基づいて、前記角速度センサによって検出された角速度から回転体の回転数を第１の回転数として求める手段と、
前記減算値から、前記回転体の回転によって生ずる重力加速度の方向の変化をサイン波として検出する方向変化検出手段と、
前記サイン波の極大値または極小値またはゼロ値の何れかの値を基準値とし、基準値を検出してから次の基準値を検出するまでの時間を計測して、該時間から計算した回転数の値を第２の回転数として前記次の基準値を検出した後に出力する計測手段と、
前記加算値と回転数との対応関係情報を記憶し、該対応関係情報に基づいて、前記加算値から回転体の回転数を第３の回転数として求める手段と、
前記求められた第１乃至第３の回転数の情報を無線によって送信する送信手段とを備え、
前記サブセンサユニットは、
前記第１加速度センサの装着位置に対して前記回転体の回転軸を中心とした１８０度回転対称な位置に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第３加速度センサと、
前記第２加速度センサの装着位置に対して前記回転体の回転軸を中心とした１８０度回転対称な位置に装着され、遠心力方向の加速度とを検出する第４加速度センサと、
前記第３加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と前記第４加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度の情報をワイヤ配線を介して前記メインセンサユニットに出力する出力手段とを備え、
前記モニタユニットは、
前記センサユニットの送信手段によって送信された情報を受信して、前記第１乃至第３の回転数の値を出力する受信手段と、
前記第１乃至第３の回転数に基づいて、前記第１の回転数が所定の第１閾値よりも小さいときに前記第１の回転数を前記回転体の回転数として出力し、前記第２の回転数が前記第１閾値以上であり且つ所定の第２閾値よりも小さいときに前記第２の回転数を前記回転体の回転数として出力し、前記第３の回転数が前記第２閾値以上であるとき前記第３の回転数を前記回転体の回転数として出力する選択手段とを備えている
ことを特徴とする回転数検出システム。
【請求項１２】
前記回転接線方向の加速度を検出する加速度センサと前記遠心力方向の加速度を検出する加速度センサが一体に形成されている加速度センサモジュール或いは加速度センサ素子のうちの少なくとも何れか一方を備えている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れかに記載の回転数検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の回転によって生じる重力加速度の方向変化によって回転数を検出する回転数検出システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転体の関数を検出する装置としては、例えば、特開２００３−５８９７６号公報（特許文献１）に開示される「ワイヤレスセンサ、転がり軸受装置、管理装置、及び監視装置」、特開２００６−７２６２１号公報（特許文献２）に開示される「回転角度検出システム」が知られている。
【０００３】
上記特許文献１に開示される装置では、軸受装置は、内外の軌道輪と、これら軌道輪間に配置された複数の転動体とを有し、外側軌道輪と内側軌道輪のどちらか一方が静止輪であり、他方が回転輪である転がり軸受において、いずれかのワイヤレスセンサが、静止輪もしくは静止輪に取り付けた部材に一体的に固定されるか、または回転輪もしくは回転輪に取り付けた部材と一体的に動くように設けられる。または、軸受装置は、１組の軌道輪と、これら１組の軌道輪の内の第１の軌道輪に設けられるパルサリングと、このパルサリングと相対的に回転する第２の軌道輪に前記パルサリングと対向して取付けられる前記いずれかのワイヤレスセンサとを備える。この場合、軸受装置は、パルサリングとワイヤレスセンサとが相対的に回転することによって、回転速度センサで検出される周期信号に関する情報をＦＭ変調方式で送信する。そして、パルサリングとワイヤレスセンサが相対的に回転することによって回転速度センサに発生する周期信号の波長または周波数に基づいて情報処理部が求めた軸受装置の回転数と回転速度の内の少なくとも一方を送信する。また、パルサリングとワイヤレスセンサが相対的に回転することによって回転速度センサに発生する周期信号の１周期の区切りごとに少なくとも固有の識別情報を送信する。
【０００４】
また、上記特許文献２に開示される装置では、円形の固定部は、円周方向に７２分割されてＮ極Ｓ極に交互に着磁された着磁部を盤面に有するリング状のマグネット盤を備え、着磁部は、１箇所のみが他の着磁部よりマグネット盤中心へ延伸されている。ホイールハブは、固定軸の回りをマグネット盤と対向して回転し、マグネット盤に着磁されたＮ極Ｓ極による磁界を横切ることにより発電を行うコイルと、磁気を検知する第１、第２、第３のセンサを備える。第１および第２のセンサは、７２分割された着磁部を横切る位置に配置され、第３のセンサは、マグネット盤中心へ延伸された着磁部を横切る位置に配置される。第３のセンサの出力信号位置から、第１および第２のセンサから出力される信号をカウントし、カウント数から回転角度を検出する。
【特許文献１】特開２００３−５８９７６号公報
【特許文献２】特開２００６−７２６２１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、従来の装置では、構造が複雑であり、メンテナンスに要する時間が多くかかるという問題点があった。
【０００６】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成でメンテナンス時間を削減可能な回転数検出システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の基本的な考え方は、回転体の回転角速度と回転接線方向の加速度と遠心力方向の加速度のそれぞれを検出し、低速回転時には角速度から回転数を求め、中速回転時には回転接線方向の加速度に重畳する重力加速度の方向の変化をサイン波として検出してサイン波の極大値または極小値またはゼロ値の何れかの値を基準値として、基準値を検出してから次の基準値を検出するまでの時間を計測し、この時間から回転数を求め、高速回転時には遠心力方向の加速度から回転数を求めることである。
【０００８】
本発明は前記目的を達成するために、回転軸が重力方向にない状態で回転する回転体に装着されたセンサユニットと、前記回転体から離して設けられたモニタユニットとからなり、前記センサユニットは、前記回転体に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第１加速度センサと、前記回転体に装着され、遠心力方向の加速度を検出する第２加速度センサと、前記回転体に装着され、回転の角速度を検出する角速度センサと、前記第１及び第２加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と遠心力方向の加速度と前記角速度センサによって検出された角速度の情報を無線によって送信する送信手段とを備え、前記モニタユニットは、前記センサユニットの送信手段によって送信された情報を受信して、前記加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と遠心力方向の加速度と前記角速度センサによって検出された角速度のそれぞれの値を出力する受信手段と、前記角速度センサによって検出された角速度の値と所定の角速度閾値とを比較して比較結果を出力する第１比較手段と、前記加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度の値と所定の加速度閾値とを比較して比較結果を出力する第２比較手段と、受信した回転接線方向の加速度の値から、前記回転体の回転によって生ずる重力加速度の方向の変化をサイン波として検出する方向変化検出手段と、前記サイン波の極大値または極小値またはゼロ値の何れかの値を基準値とし、基準値を検出してから次の基準値を検出するまでの時間を計測して、該時間から計算した回転数の値を前記次の基準値を検出した後に出力する計測手段と、前記角速度の値と回転数との対応関係および前記遠心力方向の加速度の値と回転数との対応関係を表す対応関係情報を記憶し、前記第１比較手段と第２比較手段による双方の比較結果と前記対応関係情報と前記計測手段から出力される回転数の値に基づいて、前記角速度の値が前記角速度閾値よりも小さいときは前記検出した角速度の値に基づいて前記回転体の回転数を求めて出力し、前記遠心力方向の加速度の値が前記加速度閾値以上であるときは前記検出した遠心力方向の加速度の値に基づいて前記回転体の回転数を求めて出力し、前記角速度の値が前記角速度閾値以上であり且つ前記遠心力方向の加速度の値が前記加速度閾値よりも小さいときは前記計測手段から出力される回転数の値を前記回転体の回転数として出力する回転数出力手段とを備えている回転数検出システムを提案する。
【０００９】
本発明の回転数検出システムでは、センサユニットが回転体に装着されることによって加速度センサと角速度センサが回転体に装着される。また、第１及び第２加速度センサによって回転体の回転接線方向の加速度と遠心力方向の加速度が検出され、角速度センサによって回転の角速度が検出される。さらに、これら検出された加速度と角速度の情報は、送信手段によって無線送信される。
【００１０】
一方、モニタユニットにおいては、受信手段によって、センサユニットの送信手段から無線送信された加速度と角速度の情報が受信され、回転接線方向の加速度の値と、遠心力方向の加速度の値と、回転の角速度の値が出力される。さらに、第１比較手段によって角速度の値と角速度閾値とが比較されて比較結果が出力され、第２比較手段によって遠心力方向の加速度の値と加速度閾値とが比較されて比較結果が出力される。
【００１１】
さらに、方向変化検出手段によって、前記回転体の回転によって生ずる重力加速度の方向の変化がサイン波として検出され、計測手段によって、サイン波の極大値または極小値またはゼロ値の何れかの値を基準値として、基準値を検出してから次の基準値を検出するまでの時間が計測され、該時間から計算した回転数の値が前記次の基準値を検出した後に出力される。
【００１２】
また、回転数出力手段によって、対応関係情報が記憶され、第１比較手段の比較結果及び第２比較手段の比較結果と対応関係情報と計測手段から出力される回転数の値に基づいて回転体の回転数が求められて出力される。すなわち、回転数出力手段によって、角速度の値が角速度閾値よりも小さいときは角速度の値に基づいて回転体の回転数が求められて出力され、遠心力方向の加速度の値が加速度閾値以上であるときは遠心力方向の加速度の値に基づいて回転体の回転数が求められて出力され、これら以外の場合は計測手段から出力される回転数の値が回転体の回転数として出力される。
【００１３】
また、本発明は前記目的を達成するために、回転軸が重力方向にない状態で回転する回転体に装着された第１及び第２センサユニットと、前記回転体から離して設けられたモニタユニットとからなり、前記第１センサユニットは、前記回転体に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第１加速度センサと、前記回転体に装着され、遠心力方向の加速度を検出する第２加速度センサと、前記回転体に装着され、回転の角速度を検出する角速度センサと、前記第１加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と前記第２加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度と前記角速度センサによって検出された角速度の情報を無線によって送信する送信手段とを備え、前記第２センサユニットは、前記第１加速度センサの装着位置に対して前記回転体の回転軸を中心とした１８０度回転対称な位置に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第３加速度センサと、前記第３加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度の情報を無線によって送信する送信手段とを備え、前記モニタユニットは、前記センサユニットの送信手段によって送信された情報を受信して、前記第１加速度センサ及び前記第２加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と遠心力方向の加速度と前記角速度センサによって検出された角速度のそれぞれの値を出力する受信手段と、前記第１加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と前記第３加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度との差の値を算出して出力する減算手段と、前記角速度センサによって検出された角速度の値と所定の角速度閾値とを比較して比較結果を出力する第１比較手段と、前記第２加速度センサによる検出結果と所定の加速度閾値とを比較して比較結果を出力する第２比較手段と、前記減算手段による減算値から、前記回転体の回転によって生ずる重力加速度の方向の変化をサイン波として検出する方向変化検出手段と、前記サイン波の極大値または極小値またはゼロ値の何れかの値を基準値とし、基準値を検出してから次の基準値を検出するまでの時間を計測して、該時間から計算した回転数の値を前記次の基準値を検出した後に出力する計測手段と、前記角速度の値と回転数との対応関係と回転数との対応関係および前記遠心力方向の加速度の値と回転数との対応関係を表す対応関係情報を記憶し、前記第１比較手段と前記第２比較手段による双方の比較結果と前記対応関係情報と前記計測手段から出力される回転数の値に基づいて、前記角速度の値が前記角速度閾値よりも小さいときは前記検出した角速度の値に基づいて前記回転体の回転数を求めて出力し、前記遠心力方向の加速度の値が前記加速度閾値以上であるときは前記検出した遠心力方向の加速度の値に基づいて前記回転体の回転数を求めて出力し、前記角速度の値が前記角速度閾値以上であり且つ前記遠心力方向の加速度の値が前記加速度閾値よりも小さいときは前記計測手段から出力される回転数の値を前記回転体の回転数として出力する回転数出力手段とを備えている回転数検出システムを提案する。
【００１４】
本発明の回転数検出システムでは、第１及び第２センサユニットが回転体に装着されることによって第１乃至第３加速度センサと角速度センサが回転体に装着される。また、第１加速度センサと第３加速度センサは回転体の回転軸を中心とした１８０度回転対称な位置に装着され、それぞれが回転体の回転接線方向の加速度を検出する。また、第２加速度センサによって回転体の遠心力方向の加速度が検出され、角速度センサによって回転体の角速度が検出される。さらに、これら検出された加速度と角速度の情報は、送信手段によって無線送信される。
【００１５】
一方、モニタユニットにおいては、受信手段によって、センサユニットの送信手段から無線送信された加速度と角速度の情報が受信され、第１加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度の値、第２加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度の値、第３加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度の値、回転体の角速度の値が出力される。
【００１６】
また、減算手段によって、第１加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と第３加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度との差の値が算出されて出力される。さらに、第１比較手段によって角速度の値と角速度閾値とが比較されて比較結果が出力され、第２比較手段によって第２加速度センサにより検出された遠心力方向の加速度の値と加速度閾値とが比較されて比較結果が出力される。
【００１７】
さらに、方向変化検出手段により、減算手段による減算値から回転体の回転によって生ずる重力加速度の方向の変化がサイン波として検出され、計測手段により、サイン波の極大値または極小値またはゼロ値の何れかの値を基準値とし、基準値を検出してから次の基準値を検出するまでの時間が計測されて、該時間から計算した回転数の値が前記次の基準値を検出した後に出力される。
【００１８】
また、回転数出力手段によって、対応関係情報が記憶され、第１比較手段の比較結果及び第２比較手段の比較結果と対応関係情報と計測手段から出力される回転数の値に基づいて回転体の回転数が求められて出力されて出力される。すなわち、回転数出力手段によって、角速度の値が角速度閾値よりも小さいときは角速度の値に基づいて回転体の回転数が求められて出力され、遠心力方向の加速度の値が加速度閾値以上であるときは遠心力方向の加速度の値に基づいて回転体の回転数が求められ、これら以外の場合は計測手段から出力される回転数の値が回転体の回転数として出力される。
【００１９】
また、本発明は前記目的を達成するために、回転軸が重力方向にない状態で回転する回転体に装着された第１及び第２センサユニットと、前記回転体から離して設けられたモニタユニットとからなり、前記第１センサユニットは、前記回転体に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第１加速度センサと、前記回転体に装着され、遠心力方向の加速度を検出する第２加速度センサと、前記回転体に装着され、回転の角速度を検出する角速度センサと、前記第１加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と前記第２加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度と前記角速度センサによって検出された角速度の情報を無線によって送信する送信手段とを備え、前記第２センサユニットは、前記第２加速度センサの装着位置に対して前記回転体の回転軸を中心とした１８０度回転対称な位置に装着され、遠心力方向の加速度を検出する第３加速度センサと、前記第３加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度の情報を無線によって送信する送信手段とを備え、前記モニタユニットは、前記センサユニットの送信手段によって送信された情報を受信して、前記第１加速度センサ及び前記第２加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と遠心力方向の加速度と前記角速度センサによって検出された角速度のそれぞれの値を出力する受信手段と、前記第２加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度と前記第３加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度との和の値を算出して出力する加算手段と、前記角速度センサによって検出された角速度の値と所定の角速度閾値とを比較して比較結果を出力する第１比較手段と、前記第２加速度センサによる検出結果と所定の加速度閾値とを比較して比較結果を出力する第２比較手段と、受信した回転接線方向の加速度の値から、前記回転体の回転によって生ずる重力加速度の方向の変化をサイン波として検出する方向変化検出手段と、前記サイン波の極大値または極小値またはゼロ値の何れかの値を基準値とし、基準値を検出してから次の基準値を検出するまでの時間を計測して、該時間から計算した回転数の値を前記次の基準値を検出した後に出力する計測手段と、前記角速度の値と回転数との対応関係および前記回転接線方向の加速度の値と回転数との対応関係および前記加算手段による加算値と回転数との対応関係を表す対応関係情報を記憶し、前記第１比較手段と前記第２比較手段による双方の比較結果と前記対応関係情報と前記計測手段から出力される回転数の値に基づいて、前記角速度の値が前記角速度閾値よりも小さいときは前記検出した角速度の値に基づいて前記回転体の回転数を求めて出力し、前記遠心力方向の加速度の値が前記加速度閾値以上であるときは前記加算手段による加算値に基づいて前記回転体の回転数を求めて出力し、前記角速度の値が前記角速度閾値以上であり且つ前記遠心力方向の加速度の値が前記加速度閾値よりも小さいときは前記計測手段から出力される回転数の値を前記回転体の回転数として出力する回転数出力手段とを備えている回転数検出システムを提案する。
【００２０】
本発明の回転数検出システムでは、第１及び第２センサユニットが回転体に装着されることによって第１乃至第３加速度センサと角速度センサが回転体に装着される。また、第２加速度センサと第３加速度センサは回転体の回転軸を中心とした１８０度回転対称な位置に装着され、それぞれによって回転体の遠心力方向の加速度が検出される。また、第１加速度センサによって回転体の回転接線方向の加速度が検出され、角速度センサによって回転体の角速度が検出される。さらに、これら検出された加速度と角速度の情報は、送信手段によって無線送信される。
【００２１】
一方、モニタユニットにおいては、受信手段によって、センサユニットの送信手段から無線送信された加速度と角速度の情報が受信され、第１加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度の値、第２加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度の値、第３加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度の値、回転体の角速度の値が出力される。
【００２２】
また、加算手段によって、第２加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度と第３加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度との和の値が算出されて出力される。さらに、第１比較手段によって角速度の値と角速度閾値とが比較されて比較結果が出力され、第２比較手段によって遠心力方向の加速度の値と加速度閾値とが比較されて比較結果が出力される。
【００２３】
さらに、方向変化検出手段によって、回転接線方向の加速度の値から回転体の回転によって生ずる重力加速度の方向の変化がサイン波として検出され、計測手段によって、サイン波の極大値または極小値またはゼロ値の何れかの値を基準値とし、基準値を検出してから次の基準値を検出するまでの時間が計測されて、該時間から計算した回転数の値が前記次の基準値を検出した後に出力される。
【００２４】
また、回転数出力手段によって、対応関係情報が記憶され、第１比較手段の比較結果及び第２比較手段の比較結果と対応関係情報と計測手段から出力される回転数の値に基づいて回転体の回転数が求められて出力される。すなわち、回転数出力手段によって、角速度の値が角速度閾値よりも小さいときは角速度の値に基づいて回転体の回転数が求められて出力され、遠心力方向の加速度の値が加速度閾値以上であるときは加算手段による算出結果に基づいて回転体の回転数が求められて出力され、これら以外の場合は計測手段から出力される回転数の値が回転体の回転数として出力される。
【００２５】
また、本発明は前記目的を達成するために、回転軸が重力方向にない状態で回転する回転体に装着された第１及び第２センサユニットと、前記回転体から離して設けられたモニタユニットとからなり、前記第１センサユニットは、前記回転体に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第１加速度センサと、前記回転体に装着され、遠心力方向の加速度を検出する第２加速度センサと、前記回転体に装着され、回転の角速度を検出する角速度センサと、前記第１加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と前記第２加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度と前記角速度センサによって検出された角速度の情報を無線によって送信する送信手段とを備え、前記第２センサユニットは、前記第１加速度センサの装着位置に対して前記回転体の回転軸を中心とした１８０度回転対称な位置に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第３加速度センサと、前記第２加速度センサの装着位置に対して前記回転体の回転軸を中心とした１８０度回転対称な位置に装着され、遠心力方向の加速度とを検出する第４加速度センサと、前記第３加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と前記第４加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度の情報を無線によって送信する送信手段とを備え、前記モニタユニットは、前記センサユニットの送信手段によって送信された情報を受信して、前記第１加速度センサ及び前記第２加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と遠心力方向の加速度と前記角速度センサによって検出された角速度のそれぞれの値を出力する受信手段と、前記第１加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と前記第３加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度との差の値を算出して出力する減算手段と、前記第２加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度と前記第４加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度との和の値を算出して出力する加算手段と、前記角速度センサによって検出された角速度の値と所定の角速度閾値とを比較して比較結果を出力する第１比較手段と、前記第２加速度センサによる検出結果と所定の加速度閾値とを比較して比較結果を出力する第２比較手段と、前記減算手段による減算値から、前記回転体の回転によって生ずる重力加速度の方向の変化をサイン波として検出する方向変化検出手段と、前記サイン波の極大値または極小値またはゼロ値の何れかの値を基準値とし、基準値を検出してから次の基準値を検出するまでの時間を計測して、該時間から計算した回転数の値を前記次の基準値を検出した後に出力する計測手段と、前記角速度の値と回転数との対応関係および前記加算手段による加算値と回転数との対応関係を表す対応関係情報を記憶し、前記第１比較手段と前記第２比較手段による双方の比較結果と前記対応関係情報と前記計測手段から出力される回転数の値に基づいて、前記角速度の値が前記角速度閾値よりも小さいときは前記検出した角速度の値に基づいて前記回転体の回転数を求めて出力し、前記遠心力方向の加速度の値が前記加速度閾値以上であるときは前記加算手段による加算値に基づいて前記回転体の回転数を求めて出力し、前記角速度の値が前記角速度閾値以上であり且つ前記遠心力方向の加速度の値が前記加速度閾値よりも小さいときは前記計測手段から出力される回転数の値を前記回転体の回転数として出力する回転数出力手段とを備えている回転数検出システムを提案する。
【００２６】
本発明の回転数検出システムでは、第１及び第２センサユニットが回転体に装着されることによって第１乃至第４加速度センサと角速度センサが回転体に装着される。また、第１加速度センサと第３加速度センサは回転体の回転軸を中心とした１８０度回転対称な位置に装着され、それぞれが回転体の回転接線方向の加速度を検出する。さらに、第２加速度センサと第４加速センサは回転体の回転軸を中心とした１８０度回転対称な位置に装着され、それぞれによって回転体の遠心力方向の加速度が検出され、また、角速度センサによって回転体の角速度が検出される。さらに、これら検出された加速度と角速度の情報は、送信手段によって無線送信される。
【００２７】
一方、モニタユニットにおいては、受信手段によって、センサユニットの送信手段から無線送信された加速度と角速度の情報が受信され、第１加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度の値、第２加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度の値、第３加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度の値、第４加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度の値、回転体の角速度の値が出力される。
【００２８】
また、減算手段によって、第１加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度と第３加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度との差の値が算出されて出力され、加算手段によって、第２加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度と第４加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度との和の値が算出されて出力される。さらに、第１比較手段によって角速度の値と角速度閾値とが比較されて比較結果が出力され、第２比較手段によって第２加速度センサによる検出結果と加速度閾値とが比較されて比較結果が出力される。
【００２９】
さらに、方向変化検出手段によって、前記減算手段による減算値から回転体の回転によって生ずる重力加速度の方向の変化がサイン波として検出され、計測手段によって、サイン波の極大値または極小値またはゼロ値の何れかの値を基準値とし、基準値を検出してから次の基準値を検出するまでの時間が計測されて、該時間から計算した回転数の値が前記次の基準値を検出した後に出力される。
【００３０】
また、回転数出力手段によって、対応関係情報が記憶され、第１比較手段の比較結果及び第２比較手段の比較結果と対応関係情報と計測手段から出力される回転数の値に基づいて回転体の回転数が求められて出力される。すなわち、回転数出力手段によって、角速度の値が角速度閾値よりも小さいときは角速度の値に基づいて回転体の回転数が求められて出力され、遠心力による加速度の値が加速度閾値以上であるときは加算手段による算出結果に基づいて回転体の回転数が求められて出力され、これら以外の場合は計測手段から出力される回転数の値が回転体の回転数として出力される。
【００３１】
また、本発明は前記目的を達成するために、回転軸が重力方向にない状態で回転する回転体に装着されたセンサユニットと、前記回転体から離して設けられたモニタユニットとからなり、前記センサユニットは、前記回転体に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第１加速度センサと、前記回転体に装着され、遠心力方向の加速度とを検出する第２加速度センサと、前記回転体に装着され、回転の角速度を検出する角速度センサと、前記角速度の値と回転数との対応関係情報を記憶し、該対応関係情報に基づいて、前記角速度センサによって検出された角速度から回転体の回転数を第１の回転数として求める手段と、前記回転接線方向の加速度の値から、前記回転体の回転によって生ずる重力加速度の方向の変化をサイン波として検出する方向変化検出手段と、前記サイン波の極大値または極小値またはゼロ値の何れかの値を基準値とし、基準値を検出してから次の基準値を検出するまでの時間を計測して、該時間から計算した回転数の値を第２の回転数として前記次の基準値を検出した後に出力する計測手段と、前記遠心力方向の加速度の値と回転数との対応関係情報を記憶し、該対応関係情報に基づいて、前記第２加速度センサによって検出された遠心力方向の加速度から回転体の回転数を第３の回転数として求める手段と、前記求められた第１乃至第３の回転数の情報を無線によって送信する送信手段とを備え、前記モニタユニットは、前記センサユニットの送信手段によって送信された情報を受信して、前記第１乃至第３の回転数の値を出力する受信手段と、前記第１乃至第３の回転数に基づいて、前記第１の回転数が所定の第１閾値よりも小さいときに前記第１の回転数を前記回転体の回転数として出力し、前記第２の回転数が前記第１閾値以上であり且つ所定の第２閾値よりも小さいときに前記第２の回転数を前記回転体の回転数として出力し、前記第３の回転数が前記第２閾値以上であるとき前記第３の回転数を前記回転体の回転数として出力する選択手段とを備えている回転数検出システムを提案する。
【００３２】
本発明の回転数検出システムでは、センサユニットが回転体に装着されることによって第１及び第２加速度センサと角速度センサが回転体に装着される。また、第１加速度センサによって回転体の回転接線方向の加速度が検出される。さらに、第２加速度センサによって回転体の遠心力方向の加速度が検出され、また、角速度センサによって回転体の角速度が検出される。さらに、対応関係情報に基づいて、角速度から第１の回転数が求められ、遠心力方向の加速度から第３の回転数が求められる。
【００３３】
さらに、方向変化検出手段によって、回転接線方向の加速度の値から回転体の回転によって生ずる重力加速度の方向の変化がサイン波として検出され、計測手段によって、サイン波の極大値または極小値またはゼロ値の何れかの値を基準値とし、基準値を検出してから次の基準値を検出するまでの時間が計測されて、該時間から計算した回転数の値が第２の回転数とされて前記次の基準値を検出した後に出力される。
【００３４】
これら算出された第１乃至第３の回転数の情報は、送信手段によって無線送信される。
【００３５】
一方、モニタユニットにおいては、受信手段によって、センサユニットの送信手段から無線送信された第１乃至第３の回転数の情報が受信されて出力される。
【００３６】
また、選択手段によって、第１の回転数が所定の第１閾値よりも小さいときに第１の回転数が回転体の回転数として出力され、第２の回転数が第１閾値以上であり且つ所定の第２閾値よりも小さいときに第２の回転数が回転体の回転数として出力され、第３の回転数が第２閾値以上であるとき第３の回転数が回転体の回転数として出力される。
【００３７】
また、本発明は前記目的を達成するために、上記第１センサユニットとほぼ同様の構成をなして回転体に装着されたメインセンサユニットと、上記第２センサユニットと同様のセンサを備え、前記メインセンサユニットにワイヤ配線接続されて前記メインセンサユニットの装着位置に対して１８０度回転対称な位置で回転体に装着されたサブセンサユニットとを設け、モニタユニットによって回転数の情報を出力するように構成した。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の回転数検出システムによれば、回転体にセンサユニットを装着するだけで、モニタユニットから検出結果情報を得られるため、従来例に比べて構成が非常に簡単になるので、メンテナンスにかかる時間を従来に比べて大幅に削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下に、本発明の一実施形態を説明する。
【００４０】
図１は本発明の第１実施形態における回転数検出システムの電気系回路を示すブロック図、図２は回転体へのセンサユニットの装着状態を示す図である。この回転数検出システムは、回転体に装着されるセンサユニット100と回転体から離して設置されるモニタユニット300Aとから構成されている。また、回転体１０は回転軸１１が重力方向にない状態で回転するものである。
【００４１】
センサユニット100は、角速度センサ101、第１加速度センサ102、第２加速度センサ103、アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換回路104〜106、演算処理部107、送信機108、アンテナ109から構成されている。
【００４２】
角速度センサ101は、図２に示すように、回転軸１１を有する回転体１０の回転によって発生する角速度を検出して、この角速度の値を表すアナログ電気信号を出力する。
【００４３】
第１加速度センサ102は、図２に示すように、回転体１０の回転方向１２の加速度、すなわちセンサユニット100の位置における回転接線方向１３に発生する加速度を検出してこの加速度の値を表すアナログ電気信号を出力する。第１加速度センサ102によって検出される重力加速度の絶対値は、センサユニット100の位置における回転接線方向１３が水平となる位置でゼロとなり、垂直となる位置で最大値を示す。
【００４４】
第２加速度センサ103は、図２に示すように、回転体１０の回転軸１１に対して直角な方向すなわち遠心力が発生する方向１４の加速度を検出してこの加速度の値を表すアナログ電気信号を出力する。
【００４５】
Ａ／Ｄ変換回路104は、角速度センサ101から出力されるアナログ電気信号の値をディジタル値に変換して出力する。
【００４６】
Ａ／Ｄ変換回路105は、第１加速度センサ102から出力されるアナログ電気信号の値をディジタル値に変換して出力する。
【００４７】
Ａ／Ｄ変換回路106は、第２加速度センサ103から出力されるアナログ電気信号の値をディジタル値に変換して出力する。
【００４８】
演算処理部107は、例えば周知のＣＰＵを主体として構成され、Ａ／Ｄ変換回路104〜106から角速度及び加速度のディジタル値を入力し、このディジタル値とセンサユニット100に固有の識別情報を含む所定フォーマットの検出結果情報を生成して、この検出結果情報を送信機108を介して所定周波数の電波によってアンテナ109から送信する。
【００４９】
モニタユニット300Aは、アンテナ301と、受信機302、演算処理部303A、記憶部304、表示部305から構成されている。
【００５０】
受信機302は、アンテナ301を介してセンサユニット100から送信された検出結果情報を受信し、ディジタルデータとして演算処理部303Aに出力する。
【００５１】
演算処理部303Aは、例えば周知のＣＰＵを主体として構成され、後述するように、受信機302から検出結果情報を入力したときに、その角速度と２つの加速度の値を記憶部304の記憶媒体に記憶する。
【００５２】
記憶部304は、書き換え可能な不揮発性のメモリや磁気ディスク装置などの所定の記憶媒体を有し、この記憶媒体には、後述する角速度閾値と、加速度閾値と、対応関係情報が予め記憶されている。
【００５３】
対応関係情報は、角速度センサ101が検出した角速度に対応するディジタル値と回転数の値との対応関係を表す対応関係情報と、第２加速度センサ103が検出した遠心力方向の加速度に対応するディジタル値と回転数の値との対応関係を表す対応関係情報とを含んでいる。本実施形態ではこれらの対応関係情報は、テーブルとして記憶されているが、計算式として記憶させておいても良い。
【００５４】
角速度閾値は、角速度センサ101が正確に検出可能な角速度の上限値に設定されている。また、加速度閾値は、第１加速度センサが正確に検出可能な加速度の上限値に設定されている。尚、本実施形態では、１Ｈｚまでの周期の回転数によって発生する角速度を正確に検出できる角速度センサ101及びＡ／Ｄ変換回路104と、１Ｈｚ〜１０Ｈｚまでの周期の回転数によって発生する回転接線方向の加速度を正確に検出できる第１加速度センサ102及びＡ／Ｄ変換回路105と、１０Ｈｚ以上の周期の回転数によって発生する遠心力方向の加速度を正確に検出できる第２加速度センサ103とＡ／Ｄ変換回路106を備えている。
【００５５】
一般に角速度センサは、低回転においては正確な角速度を検出可能であるが高回転になると出力が飽和してしまって角速度を検出できなくなる。
【００５６】
また、第１加速度センサ102から出力されるアナログ電気信号から回転数を検出するためには、このアナログ信号に重畳する重力加速度の変化を検出する必要があるので、このアナログ信号をＡ／Ｄ変換回路105によってディジタル信号に変換するときに、第１加速度センサ102によって高回転数まで正確に検出するためにはＡ／Ｄ変換回路105の動作クロック信号の周波数を高周波数にしてサンプリング周期を短くする必要がある。このため、高速回転を正確に検出するにはＡ／Ｄ変換回路105の消費電力が増大するので効率が悪くなる。
【００５７】
第２加速度センサ103は、回転体１０の回転によって生ずる遠心力による加速度と重力加速度とを合成した加速度を検出するので、回転数が低下すると遠心力による加速度よりも重力加速度の影響が大きくなるため正確な検出は困難になる。しかし、高回転数になると重力加速度よりも遠心力による加速度が重力加速度を無視できるほど十分に大きくなり、この遠心力による加速度は回転数に対応して増減するため、正確な回転数を検出可能となる。また、遠心力による加速度の検出には、重力加速度の検出のように高速度のクロック信号を用いる必要がないので、Ａ／Ｄ変換回路106の消費電力を低く抑えることができる。
【００５８】
また、演算処理部303Aは、角速度センサ101によって検出された角速度の値と上記角速度閾値とを比較すると共に、第２加速度センサ103によって検出された遠心力方向の加速度の値と上記加速度閾値とを比較して、双方の比較結果と前記対応関係情報とに基づいて、角速度の値が角速度閾値よりも小さいときは対応関係情報に基づいて検出した角速度の値から回転体の回転数を求めて表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。
【００５９】
また、演算処理部303Aは、遠心力方向の加速度の値が上記加速度閾値以上であるときは検出した遠心力方向の加速度の値と対応関係情報に基づいて遠心力方向の加速度の値から回転体１０の回転数を求めて表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。
【００６０】
また、演算処理部303Aは、角速度の値が角速度閾値以上であり且つ遠心力方向の加速度の値が加速度閾値よりも小さいときは、図３に示すように、入力した加速度値Ａの変化から次の（１）〜（８）の処理を行うことにより重力加速度の変化を略サイン波Ｂとして検出する。さらに、演算処理部303Aは、重力加速度変化のサイン波Ｂの半周期の時間を計測し、この計測時間から回転体１０の単位時間あたりの回転数を算出して、次の半周期が経過した後に、この回転数の情報を表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。
【００６１】
（１）受信開始
（２）加速度値の極大値及び極小値或いはゼロ値を更新していき、半周期と判断できる閾値以上の差分が検出できた時点で、その半周期の時間から回転数の値を決定する。
【００６２】
（３）前回方向は、半周期と判定した時点の方向（±）をフラグとして記録しておき、次に検出すべきものが極大値なのか極小値なのかを限定するために使用する。これにより、期待する方向と異なる不要なサンプル（検出加速度値）は除外される。
【００６３】
（４）半周期と確定したサンプル（極大値及び極小値を確定したサンプル）の直後のサンプル値（検出加速度値）が、前回方向と逆方向に、ある一定値以上の値で急激に変化した場合、そのサンプル値は無効とする。
【００６４】
（５）有効な極大値又は極小値とできる場合でも、極端に突出した値は、適切な限界値で抑制する。
【００６５】
（６）一定サンプリングサイクル以上の間、次の半周期が確定できない（差分が既定値に達しない）場合は、回転体１０が停止した状態であると判断し、上記（１）の状態ステートに戻る。
【００６６】
さらに、上記の判断基準に加えて、急停止時のような特殊なサンプルデータ（検出加速度値）に対する対応を付加する。すなわち、次の（７）（８）の処理を行う。
【００６７】
（７）半周期を確定したサンプル以外でも、前回のサンプルと逆方向に極端に変化したサンプルも無効とする。
【００６８】
（８）上記（７）に加えて、無効としたサンプルと同じレベルの値が継続する場合も無効とする。
【００６９】
以上説明したように、第１実施形態の回転数検出システムによれば、回転体１０にセンサユニット100を装着するだけで、モニタユニット300Aから回転数の検出結果情報が得られるため、従来例に比べて構成が非常に簡単になるので、メンテナンスにかかる時間を従来に比べて大幅に削減することができる。例えば、ロータリーエンコーダなどが使用できないような部位でも、簡便に回転数を検出することができる。ロータリーエンコーダは軸部のメンテナンスなどが必要となるが、本実施形態のシステムであれば接触部がないので、メンテナンスフリーである。
【００７０】
尚、本実施形態ではモニタユニット300Aから上位装置に対して単位時間当たりの回転数の値を表すディジタル情報を出力しているが、モニタユニット300Aから上位装置に対して回転体１０の回転角速度を出力するようにしても良い。
【００７１】
また、モニタユニット300Aから回転体１０の回転速度に対応した周期のパルス信号を出力するようにしても良い。これにより、従来のパルス信号を出力する回転検出用のロータリーエンコーダに代えて用いることができる。
【００７２】
また、本実施形態では、半周期毎に回転数を決定するようにしたが１周期毎に決定するようにしても良い。さらに、本実施形態では検出加速度の極大値と極小値を用いて半周期を決定したが、重力加速度の検出値がゼロになるゼロ値を用いて半周期を決定しても良い。
【００７３】
また、図４に示すように、第１加速度センサ102と第２加速度センサ103を一体にして形成した加速度センサモジュール110を用いても良いし、第１加速度センサ102と第２加速度センサ103を一体にして形成した加速度センサ素子を用いても良い。
【００７４】
回転体１０としては、例えば、車や鉄道の車輪、エンジン、自転車の車輪等であっても良い。
【００７５】
また、角速度センサ101及び第１加速度センサ102と第２加速度センサ103の検出結果を比較することにより各センサの動作が異常状態になっている或いは検出結果が間違いである等を判定することも可能である。例えば、第１加速度センサ102と第２加速度センサ103の検出結果を比較することにより一方のセンサの検出結果が低回転数を示しているとき他方が高回転数を示している場合は、センサが誤動作している可能性があると判断することができる。
【００７６】
また、センサから出力されるアナログ電気信号をフィルタ回路に通してノイズ除去することにより精度を向上させても良い。
【００７７】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
【００７８】
図５は本発明の第２実施形態における回転数検出システムの電気系回路を示すブロック図、図６は回転体へのセンサユニットの装着状態を示す図である。図において、前述した第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、第２実施形態と第１実施形態との相違点は、第２実施形態ではセンサユニット100に加えて第２のセンサユニット400Aを設けると共に、センサユニット100の検出結果情報とセンサユニット400Aの検出結果情報の双方を用いて回転体１０の回転数を求めるモニタユニット300Bを備えたことである。
【００７９】
センサユニット400Aは、図６に示すように、センサユニット100の装着位置に対して回転体１０の回転軸１１を中心とした１８０度回転対称な位置に装着されている。このセンサユニット400Aは、加速度センサ401と、Ａ／Ｄ変換回路402、演算処理部403A、送信機404、送信用のアンテナ405から構成されている。
【００８０】
加速度センサ401は、第１加速度センサ102の装着位置に対して回転体１０の回転軸１１を中心とした１８０度回転対称な位置に装着されており、図６に示すように、回転軸１１を有する回転体１０の回転方向１２の加速度、すなわちセンサユニット400Aの装着位置における回転接線方向１３に発生する加速度を検出してこの加速度の値を表すアナログ電気信号を出力する。
【００８１】
Ａ／Ｄ変換回路402は、加速度センサ401から出力されるアナログ電気信号の値をディジタル値に変換して出力する。
【００８２】
演算処理部403Aは、例えば周知のＣＰＵを主体として構成され、Ａ／Ｄ変換回路402から加速度のディジタル値を入力し、このディジタル値とセンサユニット400Aに固有の識別情報を含む所定フォーマットの検出結果情報を生成して、この検出結果情報を送信機404を介して所定周波数の電波によってアンテナ405から送信する。
【００８３】
モニタユニット300Bは、アンテナ301と、受信機302、演算処理部303B、記憶部304、表示部305から構成されている。
【００８４】
受信機302は、アンテナ301を介してセンサユニット100とセンサユニット400Aのそれぞれから送信された検出結果情報を受信し、ディジタルデータとして演算処理部303Bに出力する。
【００８５】
演算処理部303Bは、例えば周知のＣＰＵを主体として構成され、後述するように、受信機302から検出結果情報を入力したときに、その角速度と３つの加速度の値を記憶部304の記憶媒体に記憶する。
【００８６】
記憶部304は、書き換え可能な不揮発性のメモリや磁気ディスク装置などの所定の記憶媒体を有し、この記憶媒体には、後述する角速度閾値と、加速度閾値と、対応関係情報が予め記憶されている。
【００８７】
対応関係情報は、角速度センサ101が検出した角速度に対応するディジタル値と回転数の値との対応関係を表す対応関係情報と、第２加速度センサ103が検出した遠心力方向の加速度に対応するディジタル値と回転数の値との対応関係を表す対応関係情報とを含んでいる。本実施形態ではこれらの対応関係情報は、テーブルとして記憶されているが、計算式として記憶させておいても良い。
【００８８】
また、演算処理部303Bは、角速度センサ101によって検出された角速度の値と上記角速度閾値とを比較すると共に、第２加速度センサ103によって検出された遠心力方向の加速度の値と上記加速度閾値とを比較して、双方の比較結果と前記対応関係情報とに基づいて、角速度の値が角速度閾値よりも小さいときは対応関係情報に基づいて検出した角速度の値から回転体の回転数を求めて表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。
【００８９】
また、演算処理部303Bは、遠心力方向の加速度の値が上記加速度閾値以上であるときは検出した遠心力方向の加速度の値と対応関係情報に基づいて遠心力方向の加速度の値から回転体１０の回転数を求めて表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。
【００９０】
また、演算処理部303Bは、角速度の値が角速度閾値以上であり且つ遠心力方向の加速度の値が加速度閾値よりも小さいときは、第１加速度センサ102によって検出した加速度の値と加速度センサ401によって検出した加速度の値との差の値を算出し、この減算値の変化を用いて上記第１実施形態の（１）〜（８）の処理を行うことにより重力加速度の変化を略サイン波Ｂとして検出する。さらに、演算処理部303Bは、重力加速度変化のサイン波Ｂの半周期の時間を計測し、この計測時間から回転体１０の単位時間あたりの回転数を算出して、この回転数の情報を表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。このように第１加速度センサ102によって検出した加速度の値と加速度センサ401によって検出した加速度の値との差の値を算出すると、第１加速度センサ102によって検出される重力加速度の位相と加速度センサ401によって検出される重力加速度の位相とが１８０度反転するので、重力加速度以外の加速度成分が除去され、重力加速度成分の絶対値が２倍になる。このため、重力加速度成分の周期を検出しやすくなる。
【００９１】
以上説明したように、第２実施形態の回転数検出システムにおいても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、回転体１０に２つのセンサユニット100,400Aを装着するだけで、モニタユニット300Bから回転数の検出結果情報が得られるため、従来例に比べて構成が非常に簡単になるので、メンテナンスにかかる時間を従来に比べて大幅に削減することができる。さらに、ロータリーエンコーダなどが使用できないような部位でも、簡便に回転数を検出することができる。ロータリーエンコーダは軸部のメンテナンスなどが必要となるが、本実施形態のシステムであれば接触部がないので、メンテナンスフリーである。
【００９２】
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
【００９３】
図７は本発明の第３実施形態における回転数検出システムの電気系回路を示すブロック図、図８は回転体へのセンサユニットの装着状態を示す図である。図において、前述した第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、第３実施形態と第１実施形態との相違点は、第３実施形態ではセンサユニット100に加えて第２のセンサユニット400Bを設けると共に、センサユニット100の検出結果情報とセンサユニット400Bの検出結果情報の双方を用いて回転体１０の回転数を求めるモニタユニット300Cを備えたことである。
【００９４】
センサユニット400Bは、図８に示すように、センサユニット100の装着位置に対して回転体１０の回転軸１１を中心とした１８０度回転対称な位置に装着されている。このセンサユニット400Bは、加速度センサ406と、Ａ／Ｄ変換回路407、演算処理部403B、送信機404、アンテナ405から構成されている。
【００９５】
加速度センサ406は、第２加速度センサ103の装着位置に対して回転体１０の回転軸１１を中心とした１８０度回転対称な位置に装着されており、図８に示すように、回転軸１１を有する回転体１０の回転軸に直角な方向の加速度、すなわちセンサユニット400Bの装着位置における遠心力方向１４に発生する加速度を検出してこの加速度の値を表すアナログ電気信号を出力する。
【００９６】
Ａ／Ｄ変換回路407は、加速度センサ406から出力されるアナログ電気信号の値をディジタル値に変換して出力する。
【００９７】
演算処理部403Bは、周知のＣＰＵを主体として構成され、Ａ／Ｄ変換回路407から加速度のディジタル値を入力し、このディジタル値とセンサユニット400Bに固有の識別情報を含む所定フォーマットの検出結果情報を生成して、この検出結果情報を送信機404を介して所定周波数の電波によってアンテナ405から送信する。
【００９８】
モニタユニット300Cは、アンテナ301と、受信機302、演算処理部303C、記憶部304、表示部305から構成されている。
【００９９】
受信機302は、アンテナ301を介してセンサユニット100とセンサユニット400Bのそれぞれから送信された検出結果情報を受信し、ディジタルデータとして演算処理部303Cに出力する。
【０１００】
演算処理部303Cは、例えば周知のＣＰＵを主体として構成され、後述するように、受信機302から検出結果情報を入力したときに、その角速度と３つの加速度の値を記憶部304の記憶媒体に記憶する。
【０１０１】
記憶部304は、書き換え可能な不揮発性のメモリや磁気ディスク装置などの所定の記憶媒体を有し、この記憶媒体には、後述する角速度閾値と、加速度閾値と、対応関係情報が予め記憶されている。
【０１０２】
対応関係情報は、角速度センサ101が検出した角速度に対応するディジタル値と回転数の値との対応関係を表す対応関係情報と、第２加速度センサ103が検出した遠心力方向の加速度と加速度センサ406が検出した遠心力方向の加速度との加算値に対応するディジタル値と回転数の値との対応関係を表す対応関係情報とを含んでいる。本実施形態ではこれらの対応関係情報は、テーブルとして記憶されているが、計算式として記憶させておいても良い。
【０１０３】
また、演算処理部303Cは、角速度センサ101によって検出された角速度の値と上記角速度閾値とを比較すると共に、第２加速度センサ103によって検出された遠心力方向の加速度の値と上記加速度閾値とを比較して、双方の比較結果と前記対応関係情報とに基づいて、角速度の値が角速度閾値よりも小さいときは対応関係情報に基づいて検出した角速度の値から回転体の回転数を求めて表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。
【０１０４】
また、演算処理部303Cは、遠心力方向の加速度の値が上記加速度閾値以上であるときは第２加速度センサ103によって検出した遠心力方向の加速度の値と加速度センサ406によって検出した遠心力方向の加速度の値との加算値を求め、対応関係情報に基づいて上記加算値から回転体１０の回転数を求めて表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。このように第２加速度センサ103によって検出した加速度の値と加速度センサ406によって検出した加速度の値との和の値を算出すると、第２加速度センサ103によって検出される重力加速度成分の位相と加速度センサ406によって検出される重力加速度成分の位相とが１８０度反転するので、重力加速度成分が除去され、重力加速度成分以外の加速度成分の絶対値が２倍になる。このため、遠心力によって発生する加速度成分の変化を検出しやすくなる。
【０１０５】
また、演算処理部303Cは、角速度の値が角速度閾値以上であり且つ遠心力方向の加速度の値が加速度閾値よりも小さいときは、第１加速度センサ101によって検出した回転接線方向の加速度の値を用いて上記第１実施形態の（１）〜（８）の処理を行うことにより重力加速度の変化を略サイン波Ｂとして検出する。さらに、演算処理部303Cは、重力加速度変化のサイン波Ｂの半周期の時間を計測し、この計測時間から回転体１０の単位時間あたりの回転数を算出して、この回転数の情報を表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。
【０１０６】
以上説明したように、第３実施形態の回転数検出システムにおいても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、回転体１０に２つのセンサユニット100,400Bを装着するだけで、モニタユニット300Cから回転数の検出結果情報が得られるため、従来例に比べて構成が非常に簡単になるので、メンテナンスにかかる時間を従来に比べて大幅に削減することができる。さらに、ロータリーエンコーダなどが使用できないような部位でも、簡便に回転数を検出することができる。ロータリーエンコーダは軸部のメンテナンスなどが必要となるが、本実施形態のシステムであれば接触部がないので、メンテナンスフリーである。
【０１０７】
次に、本発明の第４実施形態を説明する。
【０１０８】
図９は本発明の第４実施形態における回転数検出システムの電気系回路を示すブロック図、図１０は回転体へのセンサユニットの装着状態を示す図である。図において、前述した第１乃至第３実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、第４実施形態と第１乃至第３実施形態との相違点は、第４実施形態では回転接線方向の加速度を検出する加速度センサ401と遠心力方向の加速度を検出する加速度センサ406の双方を備えた第２のセンサユニット400Cを設けると共に、センサユニット100の検出結果情報とセンサユニット400Cの検出結果情報の双方を用いて回転体１０の回転数を求めるモニタユニット300Dを備えたことである。
【０１０９】
センサユニット400Cは、図１０に示すように、センサユニット100の装着位置に対して回転体１０の回転軸１１を中心とした１８０度回転対称な位置に装着されている。このセンサユニット400Cは、加速度センサ401,406と、Ａ／Ｄ変換回路402,407、演算処理部403C、送信機404、アンテナ405から構成されている。
【０１１０】
加速度センサ401は、図１０に示すように、回転軸１１を有する回転体１０の回転方向１２の加速度、すなわちセンサユニット400Cの装着位置における回転接線方向１３に発生する加速度を検出してこの加速度の値を表すアナログ電気信号を出力する。
【０１１１】
加速度センサ406は、回転体１０の回転軸１１に直角な方向の加速度、すなわち回転による遠心力方向１４に発生する加速度を検出してこの加速度の値を表すアナログ電気信号を出力する。
【０１１２】
Ａ／Ｄ変換回路402は、加速度センサ401から出力されるアナログ電気信号の値をディジタル値に変換して出力する。
【０１１３】
Ａ／Ｄ変換回路407は、加速度センサ406から出力されるアナログ電気信号の値をディジタル値に変換して出力する。
【０１１４】
演算処理部403Cは、例えば周知のＣＰＵを主体として構成され、Ａ／Ｄ変換回路402から出力される加速度のディジタル値とＡ／Ｄ変換回路407から出力される加速度のディジタル値とを入力し、これらのディジタル値とセンサユニット400Cに固有の識別情報を含む所定フォーマットの検出結果情報を生成して、この検出結果情報を送信機404を介して所定周波数の電波によってアンテナ405から送信する。
【０１１５】
モニタユニット300Dは、アンテナ301と、受信機302、演算処理部303D、記憶部304、表示部305から構成されている。
【０１１６】
受信機302は、アンテナ301を介してセンサユニット100とセンサユニット400Cのそれぞれから送信された検出結果情報を受信し、ディジタルデータとして演算処理部303Dに出力する。
【０１１７】
演算処理部303Dは、例えば周知のＣＰＵを主体として構成され、後述するように、受信機302から検出結果情報を入力したときに、その角速度と４つの加速度の値を記憶部304の記憶媒体に記憶する。
【０１１８】
記憶部304は、書き換え可能な不揮発性のメモリや磁気ディスク装置などの所定の記憶媒体を有し、この記憶媒体には、後述する角速度閾値と、加速度閾値と、対応関係情報が予め記憶されている。
【０１１９】
対応関係情報は、角速度センサ101が検出した角速度に対応するディジタル値と回転数の値との対応関係を表す対応関係情報と、第２加速度センサ103が検出した遠心力方向の加速度と加速度センサ406が検出した遠心力方向の加速度との加算値に対応するディジタル値と回転数の値との対応関係を表す対応関係情報とを含んでいる。本実施形態ではこれらの対応関係情報は、テーブルとして記憶されているが、計算式として記憶させておいても良い。
【０１２０】
また、演算処理部303Dは、角速度センサ101によって検出された角速度の値と上記角速度閾値とを比較すると共に、第２加速度センサ103によって検出された遠心力方向の加速度の値と上記加速度閾値とを比較して、双方の比較結果と前記対応関係情報とに基づいて、角速度の値が角速度閾値よりも小さいときは対応関係情報に基づいて検出した角速度の値から回転体の回転数を求めて表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。
【０１２１】
また、演算処理部303Dは、遠心力方向の加速度の値が上記加速度閾値以上であるときは第２加速度センサ103によって検出した遠心力方向の加速度の値と加速度センサ406によって検出した遠心力方向の加速度の値との加算値を求め、対応関係情報に基づいて上記加算値から回転体１０の回転数を求めて表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。このように第２加速度センサ103によって検出した加速度の値と加速度センサ406によって検出した加速度の値との和の値を算出すると、第２加速度センサ103によって検出される重力加速度成分の位相と加速度センサ406によって検出される重力加速度成分の位相とが１８０度反転するので、重力加速度成分が除去され、重力加速度成分以外の加速度成分の絶対値が２倍になる。このため、遠心力によって発生する加速度成分の変化を検出しやすくなる。
【０１２２】
また、演算処理部303Dは、角速度の値が角速度閾値以上であり且つ遠心力方向の加速度の値が加速度閾値よりも小さいときは、第１加速度センサ102によって検出した加速度の値と加速度センサ401によって検出した加速度の値との差の値を算出し、この減算値の変化を用いて上記第１実施形態の（１）〜（８）の処理を行うことにより重力加速度の変化を略サイン波Ｂとして検出する。さらに、演算処理部303Dは、重力加速度変化のサイン波Ｂの半周期の時間を計測し、この計測時間から回転体１０の単位時間あたりの回転数を算出して、この回転数の情報を表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。このように第１加速度センサ102によって検出した加速度の値と加速度センサ401によって検出した加速度の値との差の値を算出すると、第１加速度センサ102によって検出される重力加速度成分の位相と加速度センサ401によって検出される重力加速度成分の位相とが１８０度反転するので、重力加速度以外の加速度成分が除去され、重力加速度成分の絶対値が２倍になる。このため、重力加速度成分の周期を検出しやすくなる。
【０１２３】
以上説明したように、第４実施形態の回転数検出システムにおいても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、回転体１０に２つのセンサユニット100,400Cを装着するだけで、モニタユニット300Dから回転数の検出結果情報が得られるため、従来例に比べて構成が非常に簡単になるので、メンテナンスにかかる時間を従来に比べて大幅に削減することができる。さらに、ロータリーエンコーダなどが使用できないような部位でも、簡便に回転数を検出することができる。ロータリーエンコーダは軸部のメンテナンスなどが必要となるが、本実施形態のシステムであれば接触部がないので、メンテナンスフリーである。
【０１２４】
次に、本発明の第５実施形態を説明する。
【０１２５】
図１１は本発明の第５実施形態における回転数検出システムの電気系回路を示すブロック図、図１２は回転体へのセンサユニットの装着状態を示す図である。図において、前述した第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、第５実施形態と第１実施形態との相違点は、第５実施形態では、３つのセンサの検出値のそれぞれから回転数の値を求めて、この回転数の値を検出結果情報として送信するセンサユニット100Bと、受信した検出結果情報に含まれる３つの回転数の値の中から最適な回転数の値を選択して表示すると共に上位装置に出力するモニタユニット300Eを設けたことである。
【０１２６】
センサユニット100Bは、角速度センサ101、第１加速度センサ102、第２加速度センサ103、アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換回路104〜106、演算処理部107B、送信機108、アンテナ109、記憶部111から構成されている。
【０１２７】
角速度センサ101は、図１２に示すように、回転軸１１を有する回転体１０の回転によって発生する角速度を検出して、この角速度の値を表すアナログ電気信号を出力する。
【０１２８】
第１加速度センサ102は、図１２に示すように、回転体１０の回転方向１２の加速度、すなわちセンサユニット100Bの位置における回転接線方向１３に発生する加速度を検出してこの加速度の値を表すアナログ電気信号を出力する。第１加速度センサ102によって検出される重力加速度の絶対値は、センサユニット100の位置における回転接線方向１３が水平となる位置でゼロとなり、垂直となる位置で最大値を示す。
【０１２９】
第２加速度センサ103は、図１２に示すように、回転体１０の回転軸１１に対して直角な方向すなわち遠心力が発生する方向１４の加速度を検出してこの加速度の値を表すアナログ電気信号を出力する。
【０１３０】
Ａ／Ｄ変換回路104は、角速度センサ101から出力されるアナログ電気信号の値をディジタル値に変換して出力する。
【０１３１】
Ａ／Ｄ変換回路105は、第１加速度センサ102から出力されるアナログ電気信号の値をディジタル値に変換して出力する。
【０１３２】
Ａ／Ｄ変換回路106は、第２加速度センサ103から出力されるアナログ電気信号の値をディジタル値に変換して出力する。
【０１３３】
演算処理部107Bは、例えば周知のＣＰＵを主体として構成され、Ａ／Ｄ変換回路104〜106から角速度及び加速度のディジタル値を入力し、後述するようにこの３つのディジタル値のそれぞれから回転体１０の回転数の値を求め、求めた３つの回転数の値とセンサユニット100Bに固有の識別情報を含む所定フォーマットの検出結果情報を生成して、この検出結果情報を送信機108を介して所定周波数の電波によってアンテナ109から送信する。
【０１３４】
記憶部111は、書き換え可能な不揮発性のメモリや磁気ディスク装置などの所定の記憶媒体を有し、この記憶媒体には、後述する対応関係情報が予め記憶されている。
【０１３５】
対応関係情報は、角速度センサ101が検出した角速度に対応するディジタル値と回転数の値との対応関係を表す対応関係情報と、第２加速度センサ103が検出した遠心力方向の加速度に対応するディジタル値と回転数の値との対応関係を表す対応関係情報とを含んでいる。本実施形態ではこれらの対応関係情報は、テーブルとして記憶されているが、計算式として記憶させておいても良い。
【０１３６】
尚、本実施形態では、１Ｈｚまでの周期の回転数によって発生する角速度を正確に検出できる角速度センサ101及びＡ／Ｄ変換回路104と、１Ｈｚ〜１０Ｈｚまでの周期の回転数によって発生する回転接線方向の加速度を正確に検出できる第１加速度センサ102及びＡ／Ｄ変換回路105と、１０Ｈｚ以上の周期の回転数によって発生する遠心力方向の加速度を正確に検出できる第２加速度センサ103とＡ／Ｄ変換回路106を備えている。
【０１３７】
一般に角速度センサは、低回転においては正確な角速度を検出可能であるが高回転になると出力が飽和してしまって角速度を検出できなくなる。
【０１３８】
また、第１加速度センサ102から出力されるアナログ電気信号から回転数を検出するためには、このアナログ信号に重畳する重力加速度の変化を検出する必要があるので、このアナログ信号をＡ／Ｄ変換回路105によってディジタル信号に変換するときに、第１加速度センサ102によって高回転数まで正確に検出するためにはＡ／Ｄ変換回路105の動作クロック信号の周波数を高周波数にしてサンプリング周期を短くする必要がある。このため、高速回転を正確に検出するにはＡ／Ｄ変換回路105の消費電力が増大するので効率が悪くなる。
【０１３９】
第２加速度センサ103は、回転体１０の回転によって生ずる遠心力による加速度と重力加速度とを合成した加速度を検出するので、回転数が低下すると遠心力による加速度よりも重力加速度の影響が大きくなるため正確な検出は困難になる。しかし、高回転数になると重力加速度よりも遠心力による加速度が重力加速度を無視できるほど十分に大きくなり、この遠心力による加速度は回転数に対応して増減するため、正確な回転数を検出可能となる。また、遠心力による加速度の検出には、重力加速度の検出のように高速度のクロック信号を用いる必要がないので、Ａ／Ｄ変換回路106の消費電力を低く抑えることができる。
【０１４０】
また、演算処理部107Bは、前記対応関係情報に基づいて、検出した角速度の値から回転体の回転数の値を第１の回転数の値として求める。
【０１４１】
また、演算処理部107Bは、第１実施形態における演算処理部303Aが行ったのと同様にして、入力した加速度値Ａの変化から上記（１）〜（８）の処理を行うことにより重力加速度の変化を略サイン波Ｂとして検出する。さらに、演算処理部107Bは、重力加速度変化のサイン波Ｂの半周期の時間を計測し、この計測時間から回転体１０の単位時間あたりの回転数を第２の回転数の値として算出する。
【０１４２】
また、演算処理部107Bは、遠心力方向の加速度の値から回転体１０の回転数の値を第３の回転数の値として求める。
【０１４３】
このようにして演算処理部107Bは３つの回転数の値を求め、これら第１乃至第３の回転数の値とセンサユニット100Bに固有の識別情報を含む所定フォーマットの検出結果情報を生成して、この検出結果情報を送信機108を介して所定周波数の電波によってアンテナ109から送信する。
【０１４４】
モニタユニット300Eは、アンテナ301と、受信機302、演算処理部303E、記憶部304、表示部305から構成されている。
【０１４５】
受信機302は、アンテナ301を介してセンサユニット100Bから送信された検出結果情報を受信し、ディジタルデータとして演算処理部303Eに出力する。
【０１４６】
演算処理部303Eは、例えば周知のＣＰＵを主体として構成され、後述するように、受信機302から検出結果情報を入力したときに、上記第１乃至第３の回転数の値を記憶部304の記憶媒体に記憶する。
【０１４７】
記憶部304は、書き換え可能な不揮発性のメモリや磁気ディスク装置などの所定の記憶媒体を有し、この記憶媒体には、第１閾値及び第２閾値が予め記憶されている。
【０１４８】
第１閾値は、角速度センサ101が正確に検出可能な角速度に対応した回転数の値に設定されている。また、第２閾値は、第１加速度センサが正確に検出可能な加速度の上限値に対応した回転数の値に設定されている。
【０１４９】
また、演算処理部303Eは、第１の回転数の値と上記第１閾値とを比較すると共に、第２の回転数の値と上記第２閾値とを比較して、双方の比較結果に基づいて、第１の回転数の値が第１閾値よりも小さいときは第１の回転数の値を回転体１０の回転数の値として表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。
【０１５０】
また、演算処理部303Eは、第３の回転数の値が上記第２閾値以上であるときは第３の回転数の値を回転体１０の回転数の値として表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。
【０１５１】
また、演算処理部303Eは、第１の回転数の値が第１閾値以上であり且つ第３の回転数の値が第２閾値よりも小さいときは、第２の回転数の値を回転体１０の回転数の値として表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。
【０１５２】
以上説明したように、第５実施形態の回転数検出システムによれば、回転体１０にセンサユニット100Bを装着するだけで、モニタユニット300Eはセンサユニット100Bから電波によって送られてくる検出結果情報を得ることができるため、従来例に比べて構成が非常に簡単になるので、メンテナンスにかかる時間を従来に比べて大幅に削減することができる。
【０１５３】
次に、本発明の第６実施形態を説明する。
【０１５４】
図１３は本発明の第６実施形態における回転数検出システムの電気系回路を示すブロック図、図１４は回転体へのセンサユニットの装着状態を示す図である。図において、前述した第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、第６実施形態と第１実施形態との相違点は、第６実施形態では、メインセンサユニット100Cにワイヤ配線600によって接続されたサブセンサユニット500Aを設けると共に、メインセンサユニット100Cの検出結果とサブセンサユニット500Aの検出結果を合成した検出結果情報を用いて回転体１０の回転数を求めるモニタユニット300Fを備えたことである。
【０１５５】
メインセンサユニット100Cは、角速度センサ101、第１加速度センサ102、第２加速度センサ103、アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換回路104〜106、演算処理部107C、送信機108、アンテナ109、記憶部111、減算回路112から構成されている。
【０１５６】
減算回路112は、第１加速度センサ102から出力されるアナログ電気信号と後述するサブセンサユニット500Aの加速度センサ501からワイヤ配線600を介して入力されるアナログ電気信号との差のアナログ電気信号を生成して出力する。なお、加速度センサ501は、後述するようにサブセンサユニット500Aの位置における回転接線方向１３に発生する加速度を検出してこの加速度の値を表すアナログ電気信号を出力する。
【０１５７】
Ａ／Ｄ変換回路105は、減算回路112から出力されるアナログ電気信号の値をディジタル値に変換して出力する。
【０１５８】
Ａ／Ｄ変換回路106は、第２加速度センサ103から出力されるアナログ電気信号の値をディジタル値に変換して出力する。
【０１５９】
演算処理部107Cは、例えば周知のＣＰＵを主体として構成され、Ａ／Ｄ変換回路104〜106からディジタル値を入力し、このディジタル値とセンサユニット100Cに固有の識別情報を含む所定フォーマットの検出結果情報を生成して、この検出結果情報を送信機108を介して所定周波数の電波によってアンテナ109から送信する。
【０１６０】
記憶部111は、書き換え可能な不揮発性のメモリや磁気ディスク装置などの所定の記憶媒体を有し、この記憶媒体には、メインセンサユニット100Cに固有の識別情報が予め記憶されている。
【０１６１】
サブセンサユニット500Aは、メインセンサユニット100Cの装着位置に対して回転体１０の回転軸１１を中心とした１８０度回転対称な位置に装着されている。このサブセンサユニット500Aは、加速度センサ501を備え、加速度センサ501から出力されるアナログ電気信号をワイヤ配線600を介してメインセンサユニット100Cに出力する。
【０１６２】
加速度センサ501は、第１加速度センサ102の装着位置に対して回転体１０の回転軸１１を中心とした１８０度回転対称な位置に装着されており、図１４に示すように、回転軸１１を有する回転体１０の回転方向１２の加速度、すなわちサブセンサユニット500Aの装着位置における回転接線方向１３に発生する加速度を検出してこの加速度の値を表すアナログ電気信号を出力する。
【０１６３】
尚、本実施形態では、前述した各実施形態と同様にメインセンサユニット100Cは、１Ｈｚまでの周期の回転数によって発生する角速度を正確に検出できる角速度センサ101及びＡ／Ｄ変換回路104と、１Ｈｚ〜１０Ｈｚまでの周期の回転数によって発生する回転接線方向の加速度を正確に検出できる第１加速度センサ102及びＡ／Ｄ変換回路105と、１０Ｈｚ以上の周期の回転数によって発生する遠心力方向の加速度を正確に検出できる第２加速度センサ103とＡ／Ｄ変換回路106を備えている。また、サブセンサユニット500Aは、１Ｈｚ〜１０Ｈｚまでの周期の回転数によって発生する回転接線方向の加速度を正確に検出できる加速度センサ501を備えている。
【０１６４】
モニタユニット300Fは、アンテナ301と、受信機302、演算処理部303F、記憶部304、表示部305から構成されている。
【０１６５】
受信機302は、アンテナ301を介してメインセンサユニット100Cから送信された検出結果情報を受信し、ディジタルデータとして演算処理部303Fに出力する。
【０１６６】
演算処理部303Fは、例えば周知のＣＰＵを主体として構成され、後述するように、受信機302から検出結果情報を入力したときに、上記第１乃至第３の回転数の値を記憶部304の記憶媒体に記憶する。
【０１６７】
記憶部304は、書き換え可能な不揮発性のメモリや磁気ディスク装置などの所定の記憶媒体を有し、この記憶媒体には、後述する角速度閾値と、加速度閾値と、対応関係情報が予め記憶されている。
【０１６８】
対応関係情報は、角速度センサ101が検出した角速度に対応するディジタル値と回転数の値との対応関係を表す対応関係情報と、第２加速度センサ103が検出した遠心力方向の加速度に対応するディジタル値と回転数の値との対応関係を表す対応関係情報とを含んでいる。本実施形態ではこれらの対応関係情報は、テーブルとして記憶されているが、計算式として記憶させておいても良い。
【０１６９】
また、演算処理部303Fは、角速度センサ101によって検出された角速度の値と上記角速度閾値とを比較すると共に、第２加速度センサ103によって検出された遠心力方向の加速度の値と上記加速度閾値とを比較して、双方の比較結果と前記対応関係情報とに基づいて、角速度の値が角速度閾値よりも小さいときは対応関係情報に基づいて検出した角速度の値から回転体の回転数を求めて表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。
【０１７０】
また、演算処理部303Fは、遠心力方向の加速度の値が上記加速度閾値以上であるときは検出した遠心力方向の加速度の値と対応関係情報に基づいて遠心力方向の加速度の値から回転体１０の回転数を求めて表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。
【０１７１】
また、演算処理部303Fは、角速度の値が角速度閾値以上であり且つ遠心力方向の加速度の値が加速度閾値よりも小さいときは、第１加速度センサ102によって検出した加速度の値と加速度センサ501によって検出した加速度の値との差の値の変化を用いて上記第１実施形態の（１）〜（８）の処理を行うことにより重力加速度の変化を略サイン波Ｂとして検出する。さらに、演算処理部303Fは、重力加速度変化のサイン波Ｂの半周期の時間を計測し、この計測時間から回転体１０の単位時間あたりの回転数を算出して、この回転数の情報を表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。このように第１加速度センサ102によって検出した加速度の値と加速度センサ501によって検出した加速度の値との差の値を算出すると、第１加速度センサ102によって検出される重力加速度の位相と加速度センサ401によって検出される重力加速度の位相とが１８０度反転するので、重力加速度以外の加速度成分が除去され、重力加速度成分の絶対値が２倍になる。このため、重力加速度成分の周期を検出しやすくなる。
【０１７２】
以上説明したように、第６実施形態の回転数検出システムによれば、回転体１０にメインセンサユニット100Cとサブセンサユニット500Aを装着するだけで、モニタユニット300Fはメインセンサユニット100Cから電波によって送られてくる検出結果情報を得ることができるため、従来例に比べて構成が非常に簡単になるので、メンテナンスにかかる時間を従来に比べて大幅に削減することができる。
【０１７３】
次に、本発明の第７実施形態を説明する。
【０１７４】
図１５は本発明の第７実施形態における回転数検出システムの電気系回路を示すブロック図、図１６は回転体へのセンサユニットの装着状態を示す図である。図において、前述した第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、第７実施形態と第１実施形態との相違点は、第７実施形態では、メインセンサユニット100Dにワイヤ配線600によって接続されたサブセンサユニット500Bを設けると共に、メインセンサユニット100Dの検出結果とサブセンサユニット500Bの検出結果を合成した検出結果情報を用いて回転体１０の回転数を求めるモニタユニット300Gを備えたことである。
【０１７５】
メインセンサユニット100Dは、角速度センサ101、第１加速度センサ102、第２加速度センサ103、アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換回路104〜106、演算処理部107D、送信機108、アンテナ109、記憶部111、加算回路113から構成されている。
【０１７６】
加算回路113は、第２加速度センサ103から出力されるアナログ電気信号と後述するサブセンサユニット500Bの加速度センサ502からワイヤ配線600を介して入力されるアナログ電気信号との和のアナログ電気信号を生成して出力する。なお、加速度センサ502は、後述するようにサブセンサユニット500Bの位置における遠心力方向１４に発生する加速度を検出してこの加速度の値を表すアナログ電気信号を出力する。
【０１７７】
Ａ／Ｄ変換回路106は、加算回路113から出力されるアナログ電気信号の値をディジタル値に変換して出力する。
【０１７８】
演算処理部107Dは、例えば周知のＣＰＵを主体として構成され、Ａ／Ｄ変換回路104〜106からディジタル値を入力し、このディジタル値とセンサユニット100Dに固有の識別情報を含む所定フォーマットの検出結果情報を生成して、この検出結果情報を送信機108を介して所定周波数の電波によってアンテナ109から送信する。
【０１７９】
記憶部111は、書き換え可能な不揮発性のメモリや磁気ディスク装置などの所定の記憶媒体を有し、この記憶媒体には、メインセンサユニット100Dに固有の識別情報が予め記憶されている。
【０１８０】
サブセンサユニット500Bは、メインセンサユニット100Dの装着位置に対して回転体１０の回転軸１１を中心とした１８０度回転対称な位置に装着されている。このサブセンサユニット500Bは、加速度センサ502を備え、加速度センサ502から出力されるアナログ電気信号をワイヤ配線600を介してメインセンサユニット100Dに出力する。
【０１８１】
加速度センサ502は、第２加速度センサ103の装着位置に対して回転体１０の回転軸１１を中心とした１８０度回転対称な位置に装着されており、図１６に示すように、回転軸１１を有する回転体１０の回転軸に直角な方向の加速度、すなわちサブセンサユニット500Bの装着位置における遠心力方向１４に発生する加速度を検出してこの加速度の値を表すアナログ電気信号を出力する。
【０１８２】
尚、本実施形態では、前述した各実施形態と同様に１Ｈｚまでの周期の回転数によって発生する角速度を正確に検出できる角速度センサ101及びＡ／Ｄ変換回路104と、１Ｈｚ〜１０Ｈｚまでの周期の回転数によって発生する回転接線方向の加速度を正確に検出できる第１加速度センサ102及びＡ／Ｄ変換回路105と、１０Ｈｚ以上の周期の回転数によって発生する遠心力方向の加速度を正確に検出できる第２加速度センサ103とＡ／Ｄ変換回路106を備えている。
【０１８３】
また、サブセンサユニット500Bは、１０Ｈｚ以上の周期の回転数によって発生する遠心力方向の加速度を正確に検出できる加速度センサ502を備えている。
【０１８４】
モニタユニット300Gは、アンテナ301と、受信機302、演算処理部303G、記憶部304、表示部305から構成されている。
【０１８５】
受信機302は、アンテナ301を介してメインセンサユニット100Dから送信された検出結果情報を受信し、ディジタルデータとして演算処理部303Gに出力する。
【０１８６】
演算処理部303Gは、例えば周知のＣＰＵを主体として構成され、後述するように、受信機302から検出結果情報を入力したときに、その角速度と加速度の値等のディジタル値を記憶部304の記憶媒体に記憶する。
【０１８７】
記憶部304は、書き換え可能な不揮発性のメモリや磁気ディスク装置などの所定の記憶媒体を有し、この記憶媒体には、後述する角速度閾値と、加速度閾値と、対応関係情報が予め記憶されている。
【０１８８】
対応関係情報は、角速度センサ101が検出した角速度に対応するディジタル値と回転数の値との対応関係を表す対応関係情報と、第２加速度センサ103が検出した遠心力方向の加速度に対応するディジタル値と回転数の値との対応関係を表す対応関係情報とを含んでいる。本実施形態ではこれらの対応関係情報は、テーブルとして記憶されているが、計算式として記憶させておいても良い。
【０１８９】
また、演算処理部303Gは、角速度センサ101によって検出された角速度の値と上記角速度閾値とを比較すると共に、加算回路113から出力されたアナログ電気信号のディジタル値と上記加速度閾値とを比較して、双方の比較結果と前記対応関係情報とに基づいて、角速度の値が角速度閾値よりも小さいときは対応関係情報に基づいて検出した角速度の値から回転体の回転数を求めて表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。
【０１９０】
また、演算処理部303Gは、加算回路113から出力されたアナログ電気信号のディジタル値が上記加速度閾値以上であるときはこのディジタル値と対応関係情報に基づいて回転体１０の回転数を求めて表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。
【０１９１】
また、演算処理部303Gは、角速度の値が角速度閾値以上であり且つ遠心力方向の加速度の値が加速度閾値よりも小さいときは、第１加速度センサ102によって検出した加速度の値の変化を用いて上記第１実施形態の（１）〜（８）の処理を行うことにより重力加速度の変化を略サイン波Ｂとして検出する。さらに、演算処理部303Gは、重力加速度変化のサイン波Ｂの半周期の時間を計測し、この計測時間から回転体１０の単位時間あたりの回転数を算出して、この回転数の情報を表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。このように第２加速度センサ103によって検出した加速度の値と加速度センサ502によって検出した加速度の値との和の値を算出すると、第２加速度センサ103によって検出される重力加速度成分の位相と加速度センサ502によって検出される重力加速度成分の位相とが１８０度反転するので、重力加速度成分が除去され、重力加速度成分以外の加速度成分の絶対値が２倍になる。このため、遠心力によって発生する加速度成分の変化を検出しやすくなる。
【０１９２】
以上説明したように、第７実施形態の回転数検出システムによれば、回転体１０にメインセンサユニット100Dとサブセンサユニット500Bを装着するだけで、モニタユニット300Gはメインセンサユニット100Dから電波によって送られてくる検出結果情報を得ることができるため、従来例に比べて構成が非常に簡単になるので、メンテナンスにかかる時間を従来に比べて大幅に削減することができる。
【０１９３】
次に、本発明の第８実施形態を説明する。
【０１９４】
図１７は本発明の第８実施形態における回転数検出システムの電気系回路を示すブロック図、図１８は回転体へのセンサユニットの装着状態を示す図である。図において、前述した第１，６，７実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、第８実施形態と第１，６，７実施形態との相違点は、第８実施形態では、メインセンサユニット100Eにワイヤ配線600によって接続されたサブセンサユニット500Cを設けると共に、メインセンサユニット100Eの検出結果とサブセンサユニット500Cの検出結果を合成した検出結果情報を用いて回転体１０の回転数を求めるモニタユニット300Hを備えたことである。
【０１９５】
メインセンサユニット100Eは、角速度センサ101、第１加速度センサ102、第２加速度センサ103、アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換回路104〜106、演算処理部107C、送信機108、アンテナ109、記憶部111、減算回路112、加算回路113から構成されている。
【０１９６】
減算回路112は、第１加速度センサ102から出力されるアナログ電気信号と後述するサブセンサユニット500Cの加速度センサ501からワイヤ配線600を介して入力されるアナログ電気信号との差のアナログ電気信号を生成して出力する。なお、加速度センサ501は、後述するようにサブセンサユニット500Cの位置における回転接線方向１３に発生する加速度を検出してこの加速度の値を表すアナログ電気信号を出力する。
【０１９７】
Ａ／Ｄ変換回路105は、減算回路112から出力されるアナログ電気信号の値をディジタル値に変換して出力する。
【０１９８】
加算回路113は、第２加速度センサ103から出力されるアナログ電気信号と後述するサブセンサユニット500Cの加速度センサ502からワイヤ配線600を介して入力されるアナログ電気信号との和のアナログ電気信号を生成して出力する。なお、加速度センサ502は、後述するようにサブセンサユニット500Cの位置における遠心力方向１４に発生する加速度を検出してこの加速度の値を表すアナログ電気信号を出力する。
【０１９９】
Ａ／Ｄ変換回路106は、加算回路113から出力されるアナログ電気信号の値をディジタル値に変換して出力する。
【０２００】
演算処理部107Eは、例えば周知のＣＰＵを主体として構成され、Ａ／Ｄ変換回路104〜106からディジタル値を入力し、このディジタル値とセンサユニット100Eに固有の識別情報を含む所定フォーマットの検出結果情報を生成して、この検出結果情報を送信機108を介して所定周波数の電波によってアンテナ109から送信する。
【０２０１】
記憶部111は、書き換え可能な不揮発性のメモリや磁気ディスク装置などの所定の記憶媒体を有し、この記憶媒体には、メインセンサユニット100Eに固有の識別情報が予め記憶されている。
【０２０２】
サブセンサユニット500Cは、メインセンサユニット100Eの装着位置に対して回転体１０の回転軸１１を中心とした１８０度回転対称な位置に装着されている。このサブセンサユニット500Cは、加速度センサ501,502を備え、加速度センサ501,502から出力されるアナログ電気信号をワイヤ配線600を介してメインセンサユニット100Eに出力する。
【０２０３】
加速度センサ501は、図１８に示すように、回転軸１１を有する回転体１０の回転方向１２の加速度、すなわちサブセンサユニット500Aの装着位置における回転接線方向１３に発生する加速度を検出してこの加速度の値を表すアナログ電気信号を出力する。
【０２０４】
加速度センサ502は、図１８に示すように、回転軸１１を有する回転体１０の回転軸に直角な方向の加速度、すなわちサブセンサユニット500Bの装着位置における遠心力方向１４に発生する加速度を検出してこの加速度の値を表すアナログ電気信号を出力する。
【０２０５】
尚、本実施形態では、前述した各実施形態と同様にメインセンサユニット100Eは、１Ｈｚまでの周期の回転数によって発生する角速度を正確に検出できる角速度センサ101及びＡ／Ｄ変換回路104と、１Ｈｚ〜１０Ｈｚまでの周期の回転数によって発生する回転接線方向の加速度を正確に検出できる第１加速度センサ102及びＡ／Ｄ変換回路105と、１０Ｈｚ以上の周期の回転数によって発生する遠心力方向の加速度を正確に検出できる第２加速度センサ103とＡ／Ｄ変換回路106を備えている。また、サブセンサユニット500Cは、１Ｈｚ〜１０Ｈｚまでの周期の回転数によって発生する回転接線方向の加速度を正確に検出できる加速度センサ501と、１０Ｈｚ以上の周期の回転数によって発生する遠心力方向の加速度を正確に検出できる加速度センサ502を備えている。
【０２０６】
モニタユニット300Hは、アンテナ301と、受信機302、演算処理部303H、記憶部304、表示部305から構成されている。
【０２０７】
受信機302は、アンテナ301を介してメインセンサユニット100Eから送信された検出結果情報を受信し、ディジタルデータとして演算処理部303Hに出力する。
【０２０８】
演算処理部303Hは、例えば周知のＣＰＵを主体として構成され、後述するように、受信機302から検出結果情報を入力したときに、その角速度と加速度の値等のディジタル値を記憶部304の記憶媒体に記憶する。
【０２０９】
記憶部304は、書き換え可能な不揮発性のメモリや磁気ディスク装置などの所定の記憶媒体を有し、この記憶媒体には、後述する角速度閾値と、加速度閾値と、対応関係情報が予め記憶されている。
【０２１０】
対応関係情報は、角速度センサ101が検出した角速度に対応するディジタル値と回転数の値との対応関係を表す対応関係情報と、第２加速度センサ103が検出した遠心力方向の加速度に対応するディジタル値と回転数の値との対応関係を表す対応関係情報とを含んでいる。本実施形態ではこれらの対応関係情報は、テーブルとして記憶されているが、計算式として記憶させておいても良い。
【０２１１】
また、演算処理部303Hは、角速度センサ101によって検出された角速度の値と上記角速度閾値とを比較すると共に、加算回路113から出力されたアナログ電気信号のディジタル値と上記加速度閾値とを比較して、双方の比較結果と前記対応関係情報とに基づいて、角速度の値が角速度閾値よりも小さいときは対応関係情報に基づいて検出した角速度の値から回転体の回転数を求めて表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。
【０２１２】
また、演算処理部303Hは、加算回路113から出力されたアナログ電気信号のディジタル値が上記加速度閾値以上であるときはこのディジタル値と対応関係情報に基づいて回転体１０の回転数を求めて表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。
【０２１３】
また、演算処理部303Hは、角速度の値が角速度閾値以上であり且つ遠心力方向の加速度の値が加速度閾値よりも小さいときは、第１加速度センサ102によって検出した加速度の値と加速度センサ501によって検出した加速度の値との差の値の変化を用いて上記第１実施形態の（１）〜（８）の処理を行うことにより重力加速度の変化を略サイン波Ｂとして検出する。さらに、演算処理部303Hは、重力加速度変化のサイン波Ｂの半周期の時間を計測し、この計測時間から回転体１０の単位時間あたりの回転数を算出して、この回転数の情報を表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。このように第１加速度センサ102によって検出した加速度の値と加速度センサ501によって検出した加速度の値との差の値を算出すると、第１加速度センサ102によって検出される重力加速度の位相と加速度センサ401によって検出される重力加速度の位相とが１８０度反転するので、重力加速度以外の加速度成分が除去され、重力加速度成分の絶対値が２倍になる。このため、重力加速度成分の周期を検出しやすくなる。また、第２加速度センサ103によって検出した加速度の値と加速度センサ502によって検出した加速度の値との和の値を算出すると、第２加速度センサ103によって検出される重力加速度成分の位相と加速度センサ502によって検出される重力加速度成分の位相とが１８０度反転するので、重力加速度成分が除去され、重力加速度成分以外の加速度成分の絶対値が２倍になる。このため、遠心力によって発生する加速度成分の変化を検出しやすくなる。
【０２１４】
以上説明したように、第８実施形態の回転数検出システムによれば、回転体１０にメインセンサユニット100Eとサブセンサユニット500Cを装着するだけで、モニタユニット300Hはメインセンサユニット100Eから電波によって送られてくる検出結果情報を得ることができるため、従来例に比べて構成が非常に簡単になるので、メンテナンスにかかる時間を従来に比べて大幅に削減することができる。
【０２１５】
次に、本発明の第９実施形態を説明する。
【０２１６】
図１９は本発明の第９実施形態における回転数検出システムの電気系回路を示すブロック図、図２０は回転体へのセンサユニットの装着状態を示す図である。図において、前述した第１及び第６実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、第９実施形態と第１及び第６実施形態との相違点は、第９実施形態では、メインセンサユニット100Fにワイヤ配線600によって接続されたサブセンサユニット500Aを設けると共に、メインセンサユニット100Fの検出結果とサブセンサユニット500Aの検出結果を合成した検出結果から３つの回転数の値を求め、この回転数の値を検出結果情報として送信するメインセンサユニット100Fと、受信した検出結果情報に含まれる３つの回転数の値の中から最適な回転数の値を選択して表示すると共に上位装置に出力するモニタユニット300Iを設けたことである。
【０２１７】
メインセンサユニット100Fは、角速度センサ101、第１加速度センサ102、第２加速度センサ103、アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換回路104〜106、演算処理部107F、送信機108、アンテナ109、記憶部111、減算回路112から構成されている。
【０２１８】
角速度センサ101は、図２０に示すように、回転軸１１を有する回転体１０の回転によって発生する角速度を検出して、この角速度の値を表すアナログ電気信号を出力する。
【０２１９】
第１加速度センサ102は、図２０に示すように、回転体１０の回転方向１２の加速度、すなわちメインセンサユニット100Fの位置における回転接線方向１３に発生する加速度を検出してこの加速度の値を表すアナログ電気信号を出力する。第１加速度センサ102によって検出される重力加速度の絶対値は、メインセンサユニット100Fの位置における回転接線方向１３が水平となる位置でゼロとなり、垂直となる位置で最大値を示す。
【０２２０】
第２加速度センサ103は、図２０に示すように、回転体１０の回転軸１１に対して直角な方向すなわち遠心力が発生する方向１４の加速度を検出してこの加速度の値を表すアナログ電気信号を出力する。
【０２２１】
Ａ／Ｄ変換回路104は、角速度センサ101から出力されるアナログ電気信号の値をディジタル値に変換して出力する。
【０２２２】
減算回路112は、第１加速度センサ102から出力されるアナログ電気信号と後述するサブセンサユニット500Aの加速度センサ501からワイヤ配線600を介して入力されるアナログ電気信号との差のアナログ電気信号を生成して出力する。なお、加速度センサ501は、後述するようにサブセンサユニット500Aの位置における回転接線方向１３に発生する加速度を検出してこの加速度の値を表すアナログ電気信号を出力する。
【０２２３】
Ａ／Ｄ変換回路105は、減算回路112から出力されるアナログ電気信号の値をディジタル値に変換して出力する。
【０２２４】
Ａ／Ｄ変換回路106は、第２加速度センサ103から出力されるアナログ電気信号の値をディジタル値に変換して出力する。
【０２２５】
演算処理部107Fは、例えば周知のＣＰＵを主体として構成され、Ａ／Ｄ変換回路104〜106から角速度及び加速度等のディジタル値を入力し、後述するようにこの３つのディジタル値のそれぞれから回転体１０の回転数の値を求め、求めた３つの回転数の値とセンサユニット100Fに固有の識別情報を含む所定フォーマットの検出結果情報を生成して、この検出結果情報を送信機108を介して所定周波数の電波によってアンテナ109から送信する。
【０２２６】
記憶部111は、書き換え可能な不揮発性のメモリや磁気ディスク装置などの所定の記憶媒体を有し、この記憶媒体には、メインセンサユニット100Fに固有の識別情報と後述する対応関係情報が予め記憶されている。
【０２２７】
サブセンサユニット500Aは、メインセンサユニット100Fの装着位置に対して回転体１０の回転軸１１を中心とした１８０度回転対称な位置に装着されている。このサブセンサユニット500Aは、加速度センサ501を備え、加速度センサ501から出力されるアナログ電気信号をワイヤ配線600を介してメインセンサユニット100Fに出力する。
【０２２８】
対応関係情報は、角速度センサ101が検出した角速度に対応するディジタル値と回転数の値との対応関係を表す対応関係情報と、第２加速度センサ103が検出した遠心力方向の加速度に対応するディジタル値と回転数の値との対応関係を表す対応関係情報とを含んでいる。本実施形態ではこれらの対応関係情報は、テーブルとして記憶されているが、計算式として記憶させておいても良い。
【０２２９】
尚、本実施形態では、前述した各実施形態と同様にメインセンサユニット100Fは、１Ｈｚまでの周期の回転数によって発生する角速度を正確に検出できる角速度センサ101及びＡ／Ｄ変換回路104と、１Ｈｚ〜１０Ｈｚまでの周期の回転数によって発生する回転接線方向の加速度を正確に検出できる第１加速度センサ102及びＡ／Ｄ変換回路105と、１０Ｈｚ以上の周期の回転数によって発生する遠心力方向の加速度を正確に検出できる第２加速度センサ103とＡ／Ｄ変換回路106を備えている。また、サブセンサユニット500Aは、１Ｈｚ〜１０Ｈｚまでの周期の回転数によって発生する回転接線方向の加速度を正確に検出できる加速度センサ501を備えている。
【０２３０】
演算処理部107Fは、前記対応関係情報に基づいて、検出した角速度の値から回転体の回転数の値を第１の回転数の値として求める。
【０２３１】
また、演算処理部107Fは、第１実施形態における演算処理部303Aが行ったのと同様にして、Ａ／Ｄ変換回路105から入力した減算値Ａの変化から上記（１）〜（８）の処理を行うことにより重力加速度の変化を略サイン波Ｂとして検出する。さらに、演算処理部107Fは、重力加速度変化のサイン波Ｂの半周期の時間を計測し、この計測時間から回転体１０の単位時間あたりの回転数を第２の回転数の値として算出する。
【０２３２】
また、演算処理部107Fは、遠心力方向の加速度の値から回転体１０の回転数の値を第３の回転数の値として求める。
【０２３３】
このようにして演算処理部107Fは３つの回転数の値を求め、これら第１乃至第３の回転数の値とメインセンサユニット100Fに固有の識別情報を含む所定フォーマットの検出結果情報を生成して、この検出結果情報を送信機108を介して所定周波数の電波によってアンテナ109から送信する。
【０２３４】
モニタユニット300Iは、アンテナ301と、受信機302、演算処理部303I、記憶部304、表示部305から構成されている。
【０２３５】
受信機302は、アンテナ301を介してメインセンサユニット100Fから送信された検出結果情報を受信し、ディジタルデータとして演算処理部303Iに出力する。
【０２３６】
演算処理部303Iは、例えば周知のＣＰＵを主体として構成され、後述するように、受信機302から検出結果情報を入力したときに、上記第１乃至第３の回転数の値を記憶部304の記憶媒体に記憶する。
【０２３７】
記憶部304は、書き換え可能な不揮発性のメモリや磁気ディスク装置などの所定の記憶媒体を有し、この記憶媒体には、第１閾値及び第２閾値が予め記憶されている。
【０２３８】
第１閾値は、角速度センサ101が正確に検出可能な角速度に対応した回転数の値に設定されている。また、第２閾値は、第１加速度センサが正確に検出可能な加速度の上限値に対応した回転数の値に設定されている。
【０２３９】
また、演算処理部303Iは、第１の回転数の値と上記第１閾値とを比較すると共に、第２の回転数の値と上記第２閾値とを比較して、双方の比較結果に基づいて、第１の回転数の値が第１閾値よりも小さいときは第１の回転数の値を回転体１０の回転数の値として表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。
【０２４０】
また、演算処理部303Iは、第３の回転数の値が上記第２閾値以上であるときは第３の回転数の値を回転体１０の回転数の値として表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。
【０２４１】
また、演算処理部303Iは、第１の回転数の値が第１閾値以上であり且つ第３の回転数の値が第２閾値よりも小さいときは、第２の回転数の値を回転体１０の回転数の値として表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。
【０２４２】
以上説明したように、第９実施形態の回転数検出システムによれば、回転体１０にメインセンサユニット100Fとサブセンサユニット500Aを装着するだけで、モニタユニット300Iはメインセンサユニット100Fから電波によって送られてくる検出結果情報を得ることができるため、従来例に比べて構成が非常に簡単になるので、メンテナンスにかかる時間を従来に比べて大幅に削減することができる。
【０２４３】
次に、本発明の第１０実施形態を説明する。
【０２４４】
図２１は本発明の第１０実施形態における回転数検出システムの電気系回路を示すブロック図、図２２は回転体へのセンサユニットの装着状態を示す図である。図において、前述した第１及び第７実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、第１０実施形態と第１及び第７実施形態との相違点は、第１０実施形態では、メインセンサユニット100Gにワイヤ配線600によって接続されたサブセンサユニット500Bを設けると共に、メインセンサユニット100Gの検出結果とサブセンサユニット500Bの検出結果を合成した検出結果から３つの回転数の値を求め、この回転数の値を検出結果情報として送信するメインセンサユニット100Gと、受信した検出結果情報に含まれる３つの回転数の値の中から最適な回転数の値を選択して表示すると共に上位装置に出力するモニタユニット300Jを設けたことである。
【０２４５】
メインセンサユニット100Gは、角速度センサ101、第１加速度センサ102、第２加速度センサ103、アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換回路104〜106、演算処理部107G、送信機108、アンテナ109、記憶部111、加算回路113から構成されている。
【０２４６】
加算回路113は、第２加速度センサ103から出力されるアナログ電気信号と後述するサブセンサユニット500Bの加速度センサ502からワイヤ配線600を介して入力されるアナログ電気信号との和のアナログ電気信号を生成して出力する。なお、加速度センサ502は、後述するようにサブセンサユニット500Bの位置における遠心力方向１４に発生する加速度を検出してこの加速度の値を表すアナログ電気信号を出力する。
【０２４７】
Ａ／Ｄ変換回路106は、加算回路113から出力されるアナログ電気信号の値をディジタル値に変換して出力する。
【０２４８】
演算処理部107Gは、例えば周知のＣＰＵを主体として構成され、Ａ／Ｄ変換回路104〜106からディジタル値を入力し、このディジタル値とセンサユニット100Gに固有の識別情報を含む所定フォーマットの検出結果情報を生成して、この検出結果情報を送信機108を介して所定周波数の電波によってアンテナ109から送信する。
【０２４９】
演算処理部107Gは、例えば周知のＣＰＵを主体として構成され、Ａ／Ｄ変換回路104〜106から角速度及び加速度等のディジタル値を入力し、後述するようにこの３つのディジタル値のそれぞれから回転体１０の回転数の値を求め、求めた３つの回転数の値とメインセンサユニット100Gに固有の識別情報を含む所定フォーマットの検出結果情報を生成して、この検出結果情報を送信機108を介して所定周波数の電波によってアンテナ109から送信する。
【０２５０】
記憶部111は、書き換え可能な不揮発性のメモリや磁気ディスク装置などの所定の記憶媒体を有し、この記憶媒体には、メインセンサユニット100Gに固有の識別情報と後述する対応関係情報が予め記憶されている。
【０２５１】
対応関係情報は、角速度センサ101が検出した角速度に対応するディジタル値と回転数の値との対応関係を表す対応関係情報と、前述した加算回路113から出力されるアナログ電気信号の値を表すディジタル値と回転数の値との対応関係を表す対応関係情報とを含んでいる。本実施形態ではこれらの対応関係情報は、テーブルとして記憶されているが、計算式として記憶させておいても良い。
【０２５２】
サブセンサユニット500Bは、メインセンサユニット100Gの装着位置に対して回転体１０の回転軸１１を中心とした１８０度回転対称な位置に装着されている。このサブセンサユニット500Bは、加速度センサ502を備え、加速度センサ502から出力されるアナログ電気信号をワイヤ配線600を介してメインセンサユニット100Gに出力する。
【０２５３】
尚、本実施形態では、前述した各実施形態と同様にメインセンサユニット100Gは、１Ｈｚまでの周期の回転数によって発生する角速度を正確に検出できる角速度センサ101及びＡ／Ｄ変換回路104と、１Ｈｚ〜１０Ｈｚまでの周期の回転数によって発生する回転接線方向の加速度を正確に検出できる第１加速度センサ102及びＡ／Ｄ変換回路105と、１０Ｈｚ以上の周期の回転数によって発生する遠心力方向の加速度を正確に検出できる第２加速度センサ103とＡ／Ｄ変換回路106を備えている。
【０２５４】
また、サブセンサユニット500Bは、１０Ｈｚ以上の周期の回転数によって発生する遠心力方向の加速度を正確に検出できる加速度センサ502を備えている。
【０２５５】
演算処理部107Gは、前記対応関係情報に基づいて、検出した角速度の値から回転体の回転数の値を第１の回転数の値として求める。
【０２５６】
また、演算処理部107Gは、第１実施形態における演算処理部303Aが行ったのと同様にして、入力した加速度値Ａの変化から上記（１）〜（８）の処理を行うことにより重力加速度の変化を略サイン波Ｂとして検出する。さらに、演算処理部107Gは、重力加速度変化のサイン波Ｂの半周期の時間を計測し、この計測時間から回転体１０の単位時間あたりの回転数を第２の回転数の値として算出する。
【０２５７】
また、演算処理部107Gは、前述した加算回路113から出力されるアナログ電気信号の値を表すディジタル値から回転体１０の回転数の値を第３の回転数の値として求める。
【０２５８】
このようにして演算処理部107Gは３つの回転数の値を求め、これら第１乃至第３の回転数の値とメインセンサユニット100Gに固有の識別情報を含む所定フォーマットの検出結果情報を生成して、この検出結果情報を送信機108を介して所定周波数の電波によってアンテナ109から送信する。
【０２５９】
モニタユニット300Jは、アンテナ301と、受信機302、演算処理部303J、記憶部304、表示部305から構成されている。
【０２６０】
受信機302は、アンテナ301を介してメインセンサユニット100Gから送信された検出結果情報を受信し、ディジタルデータとして演算処理部303Jに出力する。
【０２６１】
演算処理部303Jは、例えば周知のＣＰＵを主体として構成され、後述するように、受信機302から検出結果情報を入力したときに、上記第１乃至第３の回転数の値を記憶部304の記憶媒体に記憶する。
【０２６２】
記憶部304は、書き換え可能な不揮発性のメモリや磁気ディスク装置などの所定の記憶媒体を有し、この記憶媒体には、第１閾値及び第２閾値が予め記憶されている。
【０２６３】
第１閾値は、角速度センサ101が正確に検出可能な角速度に対応した回転数の値に設定されている。また、第２閾値は、第１加速度センサが正確に検出可能な加速度の上限値に対応した回転数の値に設定されている。
【０２６４】
また、演算処理部303Jは、第１の回転数の値と上記第１閾値とを比較すると共に、第２の回転数の値と上記第２閾値とを比較して、双方の比較結果に基づいて、第１の回転数の値が第１閾値よりも小さいときは第１の回転数の値を回転体１０の回転数の値として表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。
【０２６５】
また、演算処理部303Jは、第３の回転数の値が上記第２閾値以上であるときは第３の回転数の値を回転体１０の回転数の値として表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。
【０２６６】
また、演算処理部303Jは、第１の回転数の値が第１閾値以上であり且つ第３の回転数の値が第２閾値よりも小さいときは、第２の回転数の値を回転体１０の回転数の値として表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。
【０２６７】
以上説明したように、第１０実施形態の回転数検出システムによれば、回転体１０にメインセンサユニット100Gとサブセンサユニット500Bを装着するだけで、モニタユニット300Jはメインセンサユニット100Gから電波によって送られてくる検出結果情報を得ることができるため、従来例に比べて構成が非常に簡単になるので、メンテナンスにかかる時間を従来に比べて大幅に削減することができる。
【０２６８】
次に、本発明の第１１実施形態を説明する。
【０２６９】
図２３は本発明の第１１実施形態における回転数検出システムの電気系回路を示すブロック図、図２４は回転体へのセンサユニットの装着状態を示す図である。図において、前述した第１及び第８実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、第１１実施形態と第１及び第８実施形態との相違点は、第１１実施形態では、メインセンサユニット100Hにワイヤ配線600によって接続されたサブセンサユニット500Cを設けると共に、メインセンサユニット100Hの検出結果とサブセンサユニット500Cの検出結果を合成した検出結果から３つの回転数の値を求め、この回転数の値を検出結果情報として送信するメインセンサユニット100Hと、受信した検出結果情報に含まれる３つの回転数の値の中から最適な回転数の値を選択して表示すると共に上位装置に出力するモニタユニット300Kを設けたことである。
【０２７０】
メインセンサユニット100Hは、角速度センサ101、第１加速度センサ102、第２加速度センサ103、アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換回路104〜106、演算処理部107H、送信機108、アンテナ109、記憶部111、減算回路112、加算回路113から構成されている。
【０２７１】
減算回路112は、第１加速度センサ102から出力されるアナログ電気信号と後述するサブセンサユニット500Cの加速度センサ501からワイヤ配線600を介して入力されるアナログ電気信号との差のアナログ電気信号を生成して出力する。なお、加速度センサ501は、後述するようにサブセンサユニット500Cの位置における回転接線方向１３に発生する加速度を検出してこの加速度の値を表すアナログ電気信号を出力する。
【０２７２】
Ａ／Ｄ変換回路105は、減算回路112から出力されるアナログ電気信号の値をディジタル値に変換して出力する。
【０２７３】
加算回路113は、第２加速度センサ103から出力されるアナログ電気信号と後述するサブセンサユニット500Cの加速度センサ502からワイヤ配線600を介して入力されるアナログ電気信号との和のアナログ電気信号を生成して出力する。なお、加速度センサ502は、後述するようにサブセンサユニット500Cの位置における遠心力方向１４に発生する加速度を検出してこの加速度の値を表すアナログ電気信号を出力する。
【０２７４】
Ａ／Ｄ変換回路106は、加算回路113から出力されるアナログ電気信号の値をディジタル値に変換して出力する。
【０２７５】
演算処理部107Hは、例えば周知のＣＰＵを主体として構成され、Ａ／Ｄ変換回路104〜106からディジタル値を入力し、このディジタル値とセンサユニット100Hに固有の識別情報を含む所定フォーマットの検出結果情報を生成して、この検出結果情報を送信機108を介して所定周波数の電波によってアンテナ109から送信する。
【０２７６】
演算処理部107Hは、例えば周知のＣＰＵを主体として構成され、Ａ／Ｄ変換回路104〜106からディジタル値を入力し、後述するようにこの３つのディジタル値のそれぞれから回転体１０の回転数の値を求め、求めた３つの回転数の値とメインセンサユニット100Hに固有の識別情報を含む所定フォーマットの検出結果情報を生成して、この検出結果情報を送信機108を介して所定周波数の電波によってアンテナ109から送信する。
【０２７７】
記憶部111は、書き換え可能な不揮発性のメモリや磁気ディスク装置などの所定の記憶媒体を有し、この記憶媒体には、メインセンサユニット100Hに固有の識別情報と後述する対応関係情報が予め記憶されている。
【０２７８】
サブセンサユニット500Cは、メインセンサユニット100Eの装着位置に対して回転体１０の回転軸１１を中心とした１８０度回転対称な位置に装着されている。このサブセンサユニット500Cは、加速度センサ501,502を備え、加速度センサ501,502から出力されるアナログ電気信号をワイヤ配線600を介してメインセンサユニット100Eに出力する。
【０２７９】
対応関係情報は、角速度センサ101が検出した角速度に対応するディジタル値と回転数の値との対応関係を表す対応関係情報と、前述した加算回路113から出力されるアナログ電気信号の値を表すディジタル値と回転数の値との対応関係を表す対応関係情報とを含んでいる。本実施形態ではこれらの対応関係情報は、テーブルとして記憶されているが、計算式として記憶させておいても良い。
【０２８０】
尚、本実施形態では、前述した各実施形態と同様にメインセンサユニット100Hは、１Ｈｚまでの周期の回転数によって発生する角速度を正確に検出できる角速度センサ101及びＡ／Ｄ変換回路104と、１Ｈｚ〜１０Ｈｚまでの周期の回転数によって発生する回転接線方向の加速度を正確に検出できる第１加速度センサ102及びＡ／Ｄ変換回路105と、１０Ｈｚ以上の周期の回転数によって発生する遠心力方向の加速度を正確に検出できる第２加速度センサ103とＡ／Ｄ変換回路106を備えている。また、サブセンサユニット500Cは、１Ｈｚ〜１０Ｈｚまでの周期の回転数によって発生する回転接線方向の加速度を正確に検出できる加速度センサ501と、１０Ｈｚ以上の周期の回転数によって発生する遠心力方向の加速度を正確に検出できる加速度センサ502を備えている。
【０２８１】
演算処理部107Hは、前記対応関係情報に基づいて、検出した角速度の値から回転体の回転数の値を第１の回転数の値として求める。
【０２８２】
また、演算処理部107Hは、第１実施形態における演算処理部303Aが行ったのと同様にして、Ａ／Ｄ変換回路105から入力した減算値Ａの変化から上記（１）〜（８）の処理を行うことにより重力加速度の変化を略サイン波Ｂとして検出する。さらに、演算処理部107Hは、重力加速度変化のサイン波Ｂの半周期の時間を計測し、この計測時間から回転体１０の単位時間あたりの回転数を第２の回転数の値として算出する。
【０２８３】
また、演算処理部107Hは、前述した加算回路113から出力されるアナログ電気信号の値を表すディジタル値から回転体１０の回転数の値を第３の回転数の値として求める。
【０２８４】
このようにして演算処理部107Hは３つの回転数の値を求め、これら第１乃至第３の回転数の値とメインセンサユニット100Hに固有の識別情報を含む所定フォーマットの検出結果情報を生成して、この検出結果情報を送信機108を介して所定周波数の電波によってアンテナ109から送信する。
【０２８５】
モニタユニット300Kは、アンテナ301と、受信機302、演算処理部303K、記憶部304、表示部305から構成されている。
【０２８６】
受信機302は、アンテナ301を介してメインセンサユニット100Hから送信された検出結果情報を受信し、ディジタルデータとして演算処理部303Kに出力する。
【０２８７】
演算処理部303Kは、例えば周知のＣＰＵを主体として構成され、後述するように、受信機302から検出結果情報を入力したときに、上記第１乃至第３の回転数の値を記憶部304の記憶媒体に記憶する。
【０２８８】
記憶部304は、書き換え可能な不揮発性のメモリや磁気ディスク装置などの所定の記憶媒体を有し、この記憶媒体には、第１閾値及び第２閾値が予め記憶されている。
【０２８９】
第１閾値は、角速度センサ101が正確に検出可能な角速度に対応した回転数の値に設定されている。また、第２閾値は、第１加速度センサが正確に検出可能な加速度の上限値に対応した回転数の値に設定されている。
【０２９０】
また、演算処理部303Kは、第１の回転数の値と上記第１閾値とを比較すると共に、第２の回転数の値と上記第２閾値とを比較して、双方の比較結果に基づいて、第１の回転数の値が第１閾値よりも小さいときは第１の回転数の値を回転体１０の回転数の値として表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。
【０２９１】
また、演算処理部303Kは、第３の回転数の値が上記第２閾値以上であるときは第３の回転数の値を回転体１０の回転数の値として表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。
【０２９２】
また、演算処理部303Kは、第１の回転数の値が第１閾値以上であり且つ第３の回転数の値が第２閾値よりも小さいときは、第２の回転数の値を回転体１０の回転数の値として表示部305に表示すると共に上位装置（図示せず）に対して出力する。
【０２９３】
以上説明したように、第１１実施形態の回転数検出システムによれば、回転体１０にメインセンサユニット100Hとサブセンサユニット500Cを装着するだけで、モニタユニット300Kはメインセンサユニット100Hから電波によって送られてくる検出結果情報を得ることができるため、従来例に比べて構成が非常に簡単になるので、メンテナンスにかかる時間を従来に比べて大幅に削減することができる。
尚、上記各実施形態ではモニタユニット300A〜300Kから上位装置に対して単位時間当たりの回転数の値を表すディジタル情報を出力しているが、モニタユニット300A〜300Kから上位装置に対して回転体１０の回転角速度を出力するようにしても良いし、また、モニタユニット300A〜300Kから回転体１０の回転速度に対応した周期のパルス信号を出力するようにしても良い。これにより、従来のパルス信号を出力する回転検出用のロータリーエンコーダに代えて用いることができる。
【０２９４】
また、上記各実施形態では、半周期毎に回転数を決定するようにしたが１周期毎に決定するようにしても良い。さらに、本実施形態では検出加速度の極大値と極小値を用いて半周期を決定したが、重力加速度の検出値がゼロになるゼロ値を用いて半周期を決定しても良い。
【０２９５】
また、回転接線方向の加速度を検出する加速度センサと遠心力方向の加速度を検出する加速度センサが一体に形成されている加速度センサモジュールや加速度センサ素子を用いても良い。例えば、第１加速度センサ102と第２加速度センサ103を一体にして形成した加速度センサモジュール110を用いても良いし、第１加速度センサ102と第２加速度センサ103を一体にして形成した加速度センサ素子を用いても良い。
【０２９６】
回転体１０としては、例えば、車や鉄道の車輪、エンジン、自転車の車輪等であっても良い。
【０２９７】
また、上記各実施形態においてセンサから出力されるアナログ電気信号を増幅器によって増幅してからＡ／Ｄ変換回路に入力するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【０２９８】
【図１】本発明の第１実施形態における回転数検出システムの電気系回路を示すブロック図
【図２】本発明の第１実施形態におけるセンサユニットの回転体への装着例を示す図
【図３】本発明の第１実施形態における回転接線方向の検出加速度と重力加速度変化のサイン波を示す図
【図４】本発明の第１実施形態における加速度センサモジュールの一例を説明するブロック図
【図５】本発明の第２実施形態における回転数検出システムの電気系回路を示すブロック図
【図６】本発明の第２実施形態におけるセンサユニットの回転体への装着例を示す図
【図７】本発明の第３実施形態における回転数検出システムの電気系回路を示すブロック図
【図８】本発明の第３実施形態におけるセンサユニットの回転体への装着例を示す図
【図９】本発明の第４実施形態における回転数検出システムの電気系回路を示すブロック図
【図１０】本発明の第４実施形態におけるセンサユニットの回転体への装着例を示す図
【図１１】本発明の第５実施形態における回転数検出システムの電気系回路を示すブロック図
【図１２】本発明の第５実施形態におけるセンサユニットの回転体への装着例を示す図
【図１３】本発明の第６実施形態における回転数検出システムの電気系回路を示すブロック図
【図１４】本発明の第６実施形態におけるセンサユニットの回転体への装着例を示す図
【図１５】本発明の第７実施形態における回転数検出システムの電気系回路を示すブロック図
【図１６】本発明の第７実施形態におけるセンサユニットの回転体への装着例を示す図
【図１７】本発明の第８実施形態における回転数検出システムの電気系回路を示すブロック図
【図１８】本発明の第８実施形態におけるセンサユニットの回転体への装着例を示す図
【図１９】本発明の第９実施形態における回転数検出システムの電気系回路を示すブロック図
【図２０】本発明の第９実施形態におけるセンサユニットの回転体への装着例を示す図
【図２１】本発明の第１０実施形態における回転数検出システムの電気系回路を示すブロック図
【図２２】本発明の第１０実施形態におけるセンサユニットの回転体への装着例を示す図
【図２３】本発明の第１１実施形態における回転数検出システムの電気系回路を示すブロック図
【図２４】本発明の第１１実施形態におけるセンサユニットの回転体への装着例を示す図
【符号の説明】
【０２９９】
１０…回転体、１１…回転軸、１２…回転方向、１３…回転接線方向、１４…遠心力方向、100,100B〜100H…メインセンサユニット、101…角速度センサ、102…第１加速度センサ、103…第２加速度センサ、104〜106…アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換回路、107,107B〜107H…演算処理部、108…送信機、109…アンテナ、110…加速度センサモジュール、111…記憶部、300A〜300K…モニタユニット、301…アンテナ、302…受信機、303A〜303E…演算処理部、304…記憶部、305…表示部、400A〜400C…センサユニット、401…加速度センサ、402…アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換回路、403A〜403C…演算処理部、404…送信機、405…アンテナ、500A〜500C…サブセンサユニット、501…加速度センサ、502…加速度センサ、600…ワイヤ配線。
【図１】
0004930356.tif 000002
【図２】
0004930356.tif 000003
【図３】
0004930356.tif 000004
【図４】
0004930356.tif 000005
【図５】
0004930356.tif 000006
【図６】
0004930356.tif 000007
【図７】
0004930356.tif 000008
【図８】
0004930356.tif 000009
【図９】
0004930356.tif 000010
【図１０】
0004930356.tif 000011
【図１１】
0004930356.tif 000012
【図１２】
0004930356.tif 000013
【図１３】
0004930356.tif 000014
【図１４】
0004930356.tif 000015
【図１５】
0004930356.tif 000016
【図１６】
0004930356.tif 000017
【図１７】
0004930356.tif 000018
【図１８】
0004930356.tif 000019
【図１９】
0004930356.tif 000020
【図２０】
0004930356.tif 000021
【図２１】
0004930356.tif 000022
【図２２】
0004930356.tif 000023
【図２３】
0004930356.tif 000024
【図２４】
0004930356.tif 000025