专利名称：绝对角检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及绝对角检测装置，尤其是涉及使用格雷码来检测旋转体的绝对角的绝对角检测装置。
背景技术：
以往公知有如下技术在汽车的转向轴和车体之间具备绝对角检测装置，并根据用绝对角检测装置检测出的转向盘的转向角度、转向速度以及转向方向等来进行悬架的衰减力控制和自动变速器的换档位置控制以及四轮转向车中的后轮的转向控制等。
作为以一定的分辨率检测绝对角的装置，以往公知有利用BCD码的装置、利用M序列码的装置以及利用格雷码的装置等，其中，利用格雷码的装置由于连锁的格雷码的各个步(step)前后的比特变化总是在一个位置发生变化，因而不需要用于读取的定时脉冲，有利于进行高分辨率化，因而使用最为普遍。
以往，作为利用格雷码的绝对角检测装置，公知有在盘上形成与第一～第三位串(桁列)对应的编码图形串(コ一ドパタ一ン列)，并且与这些各个编码图形串相对地将作为检测元件的传感器1～9配置在大约90度的角度范围内，通过组合由与第一位串的编码图形串相对配置的传感器1～5提供的5比特的编码符号来获得分辨率为1.125度、周期为22.5度的第一位串的格雷码，通过组合由与第二位串的编码图形串相对配置的传感器6、7提供的2比特的编码符号来获得分辨率为22.5度、周期为90度的第二位串的格雷码，以及通过组合由与第三位串的编码图形串相对配置的传感器8、9提供的2比特的编码符号来获得分辨率为90度、周期为360度的第三位串的格雷码(例如参考专利文献1)。
专利文献1日本特开2000-28396号公报(图1～图4)。然而，从专利文献1的图2～图4可知，由于在各位串的格雷码的周期切换位置的前后变化2比特，以便在盘10的旋转角度从22.5度向23.625度变化时，9比特码从(100010000)向(000010100)变化，所以，若由于电气、机械影响等物理因素而在各位串的周期切换位置上的信号相位发生偏移，就会无法确定各个位串，从而将难以正确地检测旋转角度。
发明内容
本发明就是为了解决上述现有技术问题而作出的，其目的是提供一种即使由于物理因素而信号相位发生偏移也能够正确地检测旋转角度的绝对角检测装置。
根据本发明的绝对角检测装置包括保持在旋转体上的第一旋转盘、在第一旋转盘的不同圆周上设置的第一编码图形串和第二编码图形串、具有与第一编码图形串相对配置的多个检测元件的第一检测元件组、具有与第二编码图形串相对配置的多个检测元件的第二检测元件组、将用偶数分割360度后的角度作为1扇区分配给第一旋转盘的多个扇区，构成这些多个扇区的各个扇区由第一编码串和第二编码串的组合构成，其中第一编码串由从第一检测元件组提供的编码符号的组合构成，第二编码串由从第二检测元件组提供的编码符号的组合构成，第一编码串具有从哪位开始读都不出现相同编码的第三编码串和若改变开始读的位就会出现相同编码的第四编码串，来构成格雷码，每步变化各1比特，并且各个扇区中最初的第一编码串和最后的第一编码串具有变化1比特的关系，在各扇区内每规定数的步向一定方向偏移一位，并且若将在各扇区内每规定数的步已最大偏移的第一编码串再向一定方向偏移一位，则成为无偏移状态的第一编码串，第二编码串对第四编码串进行识别。
这里，规定数是指，将各扇区的步数、即构成各扇区的第一编码串的个数除以构成第一编码串的编码符号的个数而得的商。具体地说，若将1扇区所成的角度设为B度，将要实现的分辨率设为b，将构成各步的第一编码串被构成的编码符号的个数设为n(偶数)，则各扇区的步数为B/b，因此将其步数B/b除以比特数n而得的商B/(b×n)即是规定数。此外，为了使格雷码具有循环性，将各扇区的步数设为偶数，还需将B/b设为偶数。
根据上述结构，能够使第一编码串成为具有在各个扇区内以及在各扇区间各变化1比特的循环性的格雷码，并能够将存在于第一编码串中的相同的第四编码串的角度作为不同的角度来确定，因此，即使由于物理因素而信号的相位发生偏移也能够正确地检测旋转角度。
此外，由于第一编码串在多个扇区间具有循环性，从而构成第一检测元件组的各个检测元件和第一编码图形串在角度上的位置关系分别相同，能够沿着第一编码图形串以一定角度间隔配置第一检测元件组的各个检测元件，从而检测元件的定位变得容易，因此能够容易地实现绝对角检测装置的小型化和高分辨率化，此外，由于容易生成与格雷码对应的表，因而还具有能够容易地实现绝对角检测装置的低成本化的效果。
此外，根据本发明的绝对角检测装置优选第一编码串和第二编码串的各步数为偶数，并且第四编码串构成为在将各个扇区n(n为2以上的自然数)等分的各个角度范围内以相同的编码串存在。
根据上述结构，可可靠地使第一编码串具有循环性，并且，由于通过将相同的第四编码串配置在将各个扇区n等分后的各个角度范围内，能够用不同的第二编码串容易地识别这些相同的第四编码串，所以优选。
此外，根据本发明的绝对角检测装置优选将构成第一检测元件组的检测元件的个数设为6个，将构成第二测元件组的检测元件的个数设为2个，第三编码串使用(100000)、(110000)、(101000)、(111000)、(110100)、(101100)、(111100)、(111010)、(111110)这9种编码串，并且第四编码串是前半部的3比特和后半部的3比特相同的编码串，并且更优选不管从所述哪位开始读，第四编码串为(100100)或(011011)中的一个。
根据上述结构，能够将相同的第四编码串的个数抑制得较少，并可减少不同的第二编码串的个数，因而优选。此外，由于可以在不满90°的角度范围内配置少数的光学元件，所以可以使绝对角检测装置小型化并低成本化，因此优选。
另外，根据本发明的绝对角检测装置优选第二编码串是从(00)、(10)、(01)、(11)的编码串中选用的。
根据上述结构，可将第二编码串构成为格雷码，因此优选。
此外，根据本发明的绝对角检测装置的结构如下在旋转体上具备经由减速机构而减速旋转的第二旋转盘，并具有设置于第二旋转盘的圆周上的第三编码图形串、由与第三编码图形串相对配置的多个检测元件构成的第三检测元件组、以及由从第三检测元件组提供的编码符号的组合构成的第五编码串，第五编码串对与第一旋转盘超过360度旋转时的旋转角度范围相对应的各个扇区进行识别。
根据上述结构，不受由减速机构的机械结构引起的齿隙(バツクラツシユ)等影响，而能够正确地检测超过360度多旋转的第一旋转盘的旋转角度。
此外，根据本发明的绝对角检测装置优选如下结构第五编码串形成格雷码，与旋转角度范围对应的每个所述扇区变化各1比特，并且第五编码串的最初和最后的编码串变化1比特，在第五编码串中各编码每规定数的步向一方向偏移1位，并具有如下关系若在第五编码串中每规定数的步已最大偏移的编码再向一方向偏移1位，则形成没有偏移状态的第五编码串的编码。
根据上述结构，由于第五编码串在多个扇区间具有循环性，从而即使由于减速机构的机械结构所引起的齿隙影响等而第一编码串和第三编码串的周期的切换位置发生偏移，也能够对这些第一编码串、第二编码串及第三编码串的组合的有效性进行验证，从而能够正确地检测旋转角度，因此优选。此外，由于第五编码串在多个扇区间具有循环性，从而构成第三检测元件组的各个检测元件及第三编码图形串在角度上的位置关系分别相同，能够沿着第三编码图形串以一定角度间隔配置各个检测元件，检测元件的定位容易，因此，能够容易地实现绝对角检测装置的小型化和高分辨率化。另外，由于与格雷码对应的表的生成变得容易，因而还具有能够容易地实现绝对角检测装置的低成本化的效果。
进而，根据本发明的绝对角检测装置优选将构成第三检测元件组的检测元件的个数设为5个，第五编码串是从(10000)、(11000)、(10100)、(11100)、(11010)、(11110)的各编码中选用的。
根据上述结构，能够增加与第一旋转盘的旋转角度范围对应的扇区的个数，从而即使第一旋转盘的旋转角度超过360°而进一步扩大也能够正确地检测其旋转角度，因而优选。
发明效果根据本发明的绝对角检测装置包括保持在旋转体上的第一旋转盘、在第一旋转盘的不同圆周上设置的第一编码图形串和第二编码图形串、具有与第一编码图形串相对配置的多个检测元件的第一检测元件组、具有与第二编码图形串相对配置的多个检测元件的第二检测元件组、将用偶数分割360°后的角度作为1扇区来分配给第一旋转盘上的多个扇区，构成这些多个扇区的各个扇区由第一编码串和第二编码串的组合构成，其中第一编码串由从第一检测元件组提供的编码符号的组合构成，第二编码串由从第二检测元件组提供的编码符号的组合构成，第一编码串具有从哪位开始读都不出现相同编码的第三编码串和若改变开始读的位就会出现相同编码的第四编码串，来构成格雷码，每步变化各1比特，并且各个扇区中最初的第一编码串和最后的第一编码串具有变化1比特的关系，在各扇区内每规定数的步向一定方向偏移一位，并且若将在各扇区内每规定数的步已最大偏移的第一编码串再向一定方向偏移一位，则成为无偏移状态下的第一编码串，第二编码串对第四编码串进行识别，由于上述结构。所以能够形成具有在各个扇区内以及在各扇区间使第一编码串变化各1比特的循环性的格雷码，并且能够将存在于第一编码串中的相同的第四编码串的角度作为不同的角度进行确定，从而，即使由于物理因素而信号的相位发生偏移也能够正确地检测旋转角度。
图1是示出根据实施方式中的第一实施例的绝对角检测装置的旋转盘的结构和检测元件的排列的正面图。
图2是示出根据实施方式中的第一实施例的绝对角检测装置的角度检测码的一个示例的图表。
图3是根据实施方式中的第二实施例的绝对角检测装置的分解立体图。
图4是根据实施方式中的第二实施例的盖的内面图。
图5是根据实施方式中的第二实施例的第一旋转盘的背面图。
图6是示出根据实施方式中的第二实施例的行星齿轮、内齿轮和第二旋转盘的连接状态的壳体的内面图。
图7是示出根据实施方式中的第二实施例的第一旋转盘、第二旋转盘及信号检测元件组的组装状态的说明图。
图8是示出从根据实施方式中的第二实施例的绝对角检测装置输出的各格雷码的相关性的图表。
图9是示出从根据实施方式中的第二实施例的绝对角检测装置输出的各格雷码的详情的图表。
具体实施例方式
如图1所示，根据本发明的绝对角检测装置的第一实施例中，第一旋转盘1被保持在旋转体A上，在第一旋转盘1的不同圆周上以同心圆形状设有第一编码图形串2和第二编码图形串3。在第一编码图形串2上相对地配置有由检测元件4～9构成的第一检测元件组10，在第二编码图形串3上相对地配置有由检测元件11、12构成的第二检测元件组13。在旋转盘1上，将用偶数4分割360°后的角度90度作为1扇区共分配有四个扇区。
第一编码图形串2和第二编码图形串3通过设置作为形成于旋转盘1上的遮光板的突起14而构成。检测元件4～9以及检测元件11、12具有将发光元件和受光元件组装成一体的光电遮断器。转换部件16是将由检测元件4～9以及检测元件11、12检测出的编码符号转换成第一旋转盘1的360度以内的旋转角度的部件，具有半导体集成电路等，并被设置在电路板17上。
这里，检测元件4～9如图1所示在75度的角度范围内以一定的角度间隔15度配置，并且检测元件11、12成45度的角度配置。这些检测元件1～9以及检测元件11、12的位置关系由图2所示的本发明的角度检测码的结构而唯一决定。
接着，基于图2来说明角度检测码。
构成分配在第一旋转盘1上的四个扇区的各个扇区通过由第一编码串(图2中的6比特格雷码)和第二编码串(图2中的2比特格雷码)的组合构成的60步的角度检测码(分辨率为1.5度)构成，其中，所述第一编码串由从检测元件4～9提供的编码符号的组合构成，所述第二编码串由从检测元件11、12提供的编码符号的组合构成。
第一编码串具有从无论哪位开始读都不出现相同编码的第三编码串、和改变开始读的位就会出现相同编码的第四编码串，从而构成格雷码。例如，在图2中，第三编码串是与步1～3、步5～13、步15～23、步25～33、步35～43、步45～53、步55～60相对应的编码串。这些第三编码串使用(100000)、(110000)、(101000)、(111000)、(110100)、(101100)、(111100)、(111010)、(111110)这9种编码串来构成。
此外，图2中，第四编码串是与步4和步34对应的(100100)、与步14和步44对应的(010010)、以及与步24和步54对应的(001001)，它们均是将编码串(100100)每偏移一位而得的编码串。另外，4编码串是6比特码的前半部的3比特和后半部的3比特相同的编码串，也可将(011011)每偏移一位来使用。
此外，根据本发明的第一编码串每步变化各一位，并且1扇区中最初的第一编码串和最后的第一编码串之间具有变化1比特的关系，由此构成格雷码，并且如下构成在各扇区内每隔规定数的步就向一定方向偏移一位，并且若将在各扇区内每隔规定数的步已最大偏移的第一编码串再向一定方向偏移一位，就会变为无偏移状态的第一编码串。例如，从图2可知，第一编码串每步变化各一位，构成开头的1扇区中的最初的第一编码串(000100)和最后的第一编码串(000110)之间具有变化1比特的关系的格雷码。此外，在开头的1扇区中，若关注步7的(101111)，则在将每隔10步向图中右方向最大偏移50步而得的步57的(011111)再向一定方向偏移一位时，就会返回到无偏移状态下的第一编码串、即步7的(101111)，并且成为接下来的1扇区的步7的(101111)。
这里，规定数是指，将各扇区的步数、即构成各扇区的第一编码串的个数除以构成第一编码串的编码符号的个数而得的商。具体地说，若将1扇区所成的角度设为B度，将要实现的分辨率设为b度，以及将构成各步的第一编码串被构成的编码符号的个数设为n(偶数)，则各扇区的步数为B/b，所以将其步数B/b除以构成第一编码串的编码符号的个数n而得的商B/(b×n)即是规定数。此外，为了使格雷码具有循环性，需将各扇区的步数B/b设为偶数。
若如上构成，则第一编码串当在各扇区中将由规定数的步构成的编码串组统一向一定方向偏移一位时，就会形成与相邻于该编码串组的编码串组相同的编码串组，并且这样的状态在1扇区内以及在多个扇区间循环。例如在图2中，若将与上述规定数相应的10步、即步01～10的编码串组统一一起地向右方向偏移一位的话，就会形成与步11～21的编码串组相同的编码串组。并且，若将步11～20的编码串组向右方向偏移一位的话，就会形成与步21～30的编码串组相同的编码串组，而且同样地，若将步51～60的编码串组向右方向偏移一位的话，就会形成与其扇区最初的编码串组相同的编码串组，同时还形成与相邻扇区的最初的编码串组相同的编码串组。
如果如上述那样作为格雷码的第一编码串具有循环性，则各编码串在扇区内以及在各扇区间总是每1比特地变化，因此，不使用定时脉冲等而通过简单的信号处理就能够正确地检测角度，因而即使由于物理因素而信号相位发生偏移，也能够正确地检测旋转角度。并且，构成第一检测元件组10的各个检测元件4～9和构成第一编码图形串2的突起及间隔(space)在角度上的位置关系相同，从而能够沿着第一编码图形串2以一定角度间隔配置第一检测元件组10的各个检测元件4～9，因此，检测元件4～9的定位变得容易，能够容易地实现绝对角检测装置的小型化和高分辨率化。此外，由于容易生成与格雷码对应的表，因而能够容易地实现绝对角检测装置的低成本化。
此外，根据本发明的第二编码串(2比特码)用于识别在1扇区内的前半部和后半部中存在的相同的第四编码串。例如，在图2中，第二编码串(00)与1扇区的前半部的步1～步30的第一编码串组合，并且第二编码串(01)与1扇区的后半部的步31～步60的第一编码串组合，其结果是，通过使1扇区内前半部中的步4的第四编码串(100100)与角度4.5度对应，使后半部中的步34的第四编码串(100100)与角度49.5对应，来识别相同的第四编码串。同样地第二编码串对1扇区的前半部和后半部中各包含一个的、其他相同的第四编码串(010010)、(001001)进行识别，并与各自角度对应。
如上所述，在本实施例中，第一编码串和第二编码串的各步数为偶数，并且相同的第四编码串如下构成，即在将各个扇区n(n是2以上的自然数)等分的各个角度范围内作为相同的编码串而存在。
上述结构具有以下优点能够可靠地将循环性赋予第一编码串，并且，将相同的第四编码串配置在将各个扇区n等分的每个角度范围内，能够用不同的第二编码串容易地识别这些相同的第四编码串。
此外，在第一实施方式中，第二编码串选用了(00)、(01)、(10)、(11)，但当然可用(0)和(1)构成，另外，也可以根据绝对角检测装置的分辨率、第一旋转盘的一个旋转所分配的扇区数以及构成第一编码串的比特数等来使用其他的编码串。
此外，作为本发明的第一编码串也可使用(100000)、(110000)、(101000)、(111000)、(110100)、(101100)、(111100)、(111010)、以及(111110)中的8种作为从哪位开始读都不出现相同编码的第三编码串，但由于使用9种编码串容易生成构成第一编码串的格雷码，因而优选。
下面，将说明如何生成图2的第一编码串(6比特码)。
例如，在将1扇区设为90度以六个检测元件实现1.5度的分辨率的情况下，作为第一编码串(6比特格雷码)需要60步的格雷码。但是，若想使第一编码串构成具有循环性的60步的格雷码，则需要将组合的编码串的数设为偶数。因此，当使用从编码串的哪位开始读都不出现相同编码的(100000)、(110000)、(101000)、(111000)、(110100)、(101100)、(111100)、(111010)、以及(111110)这9种编码串中的8种时，可使用的编码串最大为48(6×8)个，构成60步的第一编码串还缺12个编码串，从而难以补充这些以外的编码串来构成具有循环性的第一编码串。
因此，如果在由上述9种编码串构成的最大54(6×9)个编码串(第三编码串)的基础上，补充若改变开始读的位就出现相同编码串的共6个编码串(第四编码串)，作为这些以外的编码串，就能够容易地构成具有循环性的60步的第一编码串。例如，作为若改变开始读的位就出现相同编码串的编码串，将改变了(100100)的位的(100100)、(010010)及(001001)这3个编码串在1扇区的前半部和后半部各添加一个共计六个，就能够构成具有循环性的60步的第一编码串。
然而，就具有这种循环性的格雷码第一编码串而言，由于关于在1扇区的前半部和后半部每一转出现相同的编码串(100100)、(010010)及(001001)，无法确定其旋转角度，因而，通过将第一编码串与设在1扇区的前半部和后半部的不同的2比特编码串(第二编码串)组合，从而形成其他的角度，来进行确定。具体地说，通过使作为具有循环性的格雷码的第一编码串与扇区前半部的2比特码(00)及1扇区后半部的2比特码(01)进行组合，从而可以就相同的编码串(100100)而言，将步4的(100100)确定为4.5度，将步34的第四编码串(100100)确定为49.5度。同样地，就相同的编码串(010010)而言，可将步14的(010010)确定为19.5度，将步44的第四编码串(010010)确定为64.5度，并且，就相同的编码串(001001)而言，可将步24的(001001)确定为34.5度，将步54的(001001)确定为79.5度。
如果如图2所示的那样构成根据本发明的角度检测码，就能够构成各个编码串在扇区内以及在各扇区间具有每次总是变化1比特有循环性的格雷码，从而不使用定时脉冲等，通过简单的信号处理就能够进行角度检测，由此，即使由于物理因素而信号相位发生偏移也能够正确地检测旋转角度。并且，由于各个检测元件4～9和第一编码图形串2的与角度有关的位置关系、特别是各个检测元件4～9与突起14在角度上的位置关系相同，所以能够沿着第一编码图形串2以一定角度(15度)间隔配置各个检测元件4～9，因此，检测元件4～9的定位变得容易，能够容易地实现绝对角检测装置的小型化和高分辨率化。此外，由于格雷码具有循环性而容易生成角度检测用表，因而具有能够容易地实现绝对角检测装置的低成本化的效果。
特别是，当以1扇区90°且分辨率为1.5度的60步构成根据本发明的绝对角检测装置时，能够将检测元件4～9、11、12配置在75度以下的窄的角度范围内，并且为检测其中的6比特格雷码而以15度的等角度间隔来设置检测元件4～9，所以，能够容易地实现小型且高分辨率的绝对角检测装置。
下面，基于图3至图9来说明作为本发明的绝对角检测装置的第二实施例的、对旋转超过360度的旋转盘的旋转角度进行检测的绝对角检测装置的一个示例。图3是第二实施例涉及的绝对角检测装置的分解立体图，图4是第二实施例涉及的盖的内面图，图5是第二实施例涉及的第一旋转盘的背面图，图6是示出第二实施例涉及的行星齿轮、内齿轮和第二旋转盘的连接状态的壳体的内面图，图7是示出第二实施例涉及的第一旋转盘、第二旋转盘及检测元件组的组装状态的说明图，图8是示出从第二实施例涉及的绝对角检测装置输出的各格雷码的相关性的图表，以及，图9是示出从第二实施例涉及的绝对角检测装置输出的各格雷码的详情的图表。
此外，关于图7所示的第一旋转盘1，由于具有与第一实施例相同的结构，因此对相同的结构标注相同的标号并省略其说明。并且，关于图8和图9所示的与各个扇区的前半部·后半部对应的2比特的编码串(第二编码串)、以及与图9的扇区1对应的6比特格雷码串(第一编码串)，也由于具有与第一实施方式相同的结构而省略对其的说明。
如图3所示，本示例的绝对角检测装置主要具有壳体21；盖22；可旋转地收纳在由组合它们所构成的壳内，相互转动自如并且如图7所示那样主平面呈大致同一面的第一旋转盘1和第二旋转盘23；设定在上述壳体21的内面上的电路板17；安装在该电路板17上的信号检测元件座24；以规定的排列收纳在该信号检测元件座24内，端子部分与上述电路板17上形成的端子部分电连接的共13个的检测元件4～9、11、12、48～52；将从检测元件4～9、11、12、48～52提供的编码串转换为第一旋转盘1的旋转角度的转换部件30；被上述第一旋转盘1旋转驱动，以规定的减速比对第二旋转盘23减速驱动的行星齿轮25；一端安装在上述电路板17上，另一端在上述盖22上开口的连接器插入孔中露出的连接器26。
壳体21包括具有中央开口27的底板28、从底板28的外周边缘竖起一定高度的周壁29、以及在圆形的旋转盘收容部30与方形的电路板收容部31之间竖立的圆弧状间隔壁32，在旋转盘收容部30的内面，与旋转体(转向轴)的旋转轴同心地、即与中央开口27同心地形成有与行星齿轮25啮合的内齿轮33。并且，在底板28的内面形成有用来螺钉固定电路板17的电路板安装凸台28a以及用来进行盖22相对于壳体21的定位的定位突起28b，在周壁29的外面上形成有用来将壳体21螺钉固定在所需的固定部、例如汽车的车体上的壳体安装凸台29a，和用来将盖22卡锁结合到壳体21上的卡止爪29b。
盖22包括具有中央开口34的顶板35、从顶板35的内周边缘朝外竖起的圆筒形导向部36、以及从顶板35的外周边缘朝内竖起的周壁37，平面形状被形成为与壳体21大致相同形状和相同大小。另外，在顶板35上形成有嵌合定位突起28b的孔部分22c。
壳体21和所述盖22通过将壳体21上形成的卡止爪29b卡合到盖22上形成的卡合孔37a而构成一体，从而构成用来收容其他部件1、23、25等的壳。
第一旋转盘1具有中央开口41和从中央开口41竖起的圆筒状的旋转体连接部42。该第一旋转盘1一定在贯穿中央开口41的转向轴等图中没有示出的旋转体A上，并与旋转体A超过360°地一起旋转。此外如图5所示，在第一旋转盘1的背面，与图中没有示出的旋转体A的旋转轴偏心地突出形成有用于使行星齿轮25在内齿轮33的内周上自转以及公转的环形行星齿轮安装部43。
第二旋转盘23具有与图中没有示出的旋转体A的旋转轴同心设置的中央开44，并在其单面上形成有以所需的排列突出设置多个信号检测用突起45而构成的第三编码图形串46。并且在第二旋转盘23的背面，如图6所示那样等间隔地突出设置有用来连接行星齿轮25的多个卡合突起部47。
检测元件48～52构成第三检测元件组53，并与第三编码图形串46相对配置。作为检测元件48～52，也可以使用将发光元件和受光元件组合成一体的光电遮断器。
电路板17形成为可收容到壳体21和盖22的电路板收容部31内的形状，在所需的位置上开设有用于让壳体21上形成的定位突起28b贯穿的通孔54。并且，在其表面形成有所需的电路图案，该电路图案包含用于将检测元件4～9、11、12、48～52的端子部分和连接器26电连接的端子部分。
如图6所示，行星齿轮25在中央开口55的周围等间隔地形成有多个环形卡合孔56。设置在第一旋转盘1上的行星齿轮安装部43与中央开口55的内周卡合以便与旋转体的旋转轴偏心旋转，第二旋转盘23的背面的卡合突起部47与各卡合孔56卡合。因此，当第一旋转盘1旋转时，由于行星齿轮安装部43与中央开口55的内周紧密卡合并旋转，因此行星齿轮25与壳体21的内齿轮33啮合，同时在内齿轮33的内周自转和公转。这里，将行星齿轮25和内齿轮33的齿数设定为使第二旋转盘23相对于第一旋转盘1减速旋转，例如，如果将内齿轮33的齿数设为31，行星齿轮25的齿数设为30，则可使第二旋转盘23相对于第一旋转盘1的减速比为1/30。这样，第二旋转盘23与旋转体的旋转轴同心配置，具有依靠行星齿轮25的自转而旋转的旋转传递部的功能，并相对于第一旋转盘1减速旋转。
连接器26具有所需数的连接器引脚26a和以所需的排列保持这些各连接器引脚26a的绝缘树脂制造的保持部26b。连接器引脚26a的一端与电路板17相连，另一端在盖22上开口的连接器插入孔22a露出配置。
信号检测元件座24是以规定的排列配置多个检测元件4～9、11、12、48～52的部件，具有用于个别地安装各检测元件4～9、11、12、48～52的被间隔化的检测元件安装部57，并被螺钉固定在电路板17上。
如图7所示，第三编码图形串46设置在第二旋转盘23上。由检测元件48～52构成的第三检测元件组53相对地配置在第三编码图形串46上。检测元件48～52以18度的一定角度间隔被配置在配置有第一检测元件组10的角度范围内(72度)。这些检测元件48～52的配置关系由作为图8和图9所示的扇区识别码的第五编码串唯一决定。
接着，基于图8和图9来说明第五编码串。
第五编码串(扇区识别码)由从构成第三检测元件组53的五个检测元件提供的编码符号的组合构成，对与第一旋转盘1的±3旋转的旋转角度范围相对应的扇区1～24进行识别，第五编码串构成从(10000)、(11000)、(10100)、(11100)、(11010)、(11110)的各编码中选用的分辨率为90°的格雷码，并具有如下结构，即扇区1～24的每个扇区变化1比特，并且与其旋转角度范围对应的扇区中最初的第五编码串和最后的第五编码串具有变化1比特的关系。例如从图9可知，第五编码串为如下构成每个扇区变化各1比特，并且最初的(00100)和最后的(01100)具有变化了1比特的关系。
根据以上的结构，第五编码串在多个扇区间具有循环性，从而即使由于减速机构的机械结构所引起的齿隙影响等而第一编码串和第三编码串的周期的切换位置发生偏移，也能够验证这些第一编码串和第二编码串及第三编码串的组合的有效性，从而能够正确地检测超过360度的第一旋转盘1的旋转角度。
例如，由于对扇区1～24进行识别的第五编码串由相邻的各扇区间变化各1比特的格雷码构成，因此通过使检测角度用的具有循环性的第一编码串(6比特格雷码)与用于对各扇区的前半部分和后半部分进行识别的第二编码串(2比特格雷码)组合，不仅能够正确地检测一个扇区内的各个旋转角度，而且还能正确地检测与一个扇区的一侧相邻的其他的1扇区的前半部分的各个旋转角度、以及与一个扇区的另一侧相邻的另外的1扇区的后半部分的各个旋转角度，从而，假使由于减速机构的机械结构所引起的齿隙等的影响而各个扇区的检测定时发生了偏移的情况下，也能够正确地检测多旋转体的旋转角度。例如，既便作为检测角度用的6比特格雷码输出了表示绝对角34.5度或79.5的(001001)的编码串，作为用于对各扇区的前半部分和后半部分进行识别的2比特格雷码输出了表示偶数扇区的前半部分的(11)的编码串，作为检测扇区用的5比特格雷码输出了表示第15扇区的(10001)的编码串，也由于对于第15扇区，不会输出表示偶数扇区的前半部分的(11)的编码串作为用于对各扇区的前半部分和后半部分进行识别的2比特格雷码，并且不会与第14扇区的前半部分对应而输出表示第15扇区的(10001)的编码串，因此，正确的旋转角度可唯一决定为第16扇区的34.5度。
由此，本示例的绝对角检测装置在假使由于行星齿轮25的齿隙等的影响而各个扇区的检测定时发生偏移的情况下也能够正确检测多旋转超过360度的旋转体的旋转角度，能够提高具有作为减速机构的内摆线机构的绝对角检测装置的可靠性。此外，由于构成在相邻的步之间编码串变化各1比特的格雷码串，所以可以不需要定时脉冲。而且，由于将1扇区设为360的偶数分之一的90度，从而可使控制装置中的信号处理变得容易。
此外，由于第五编码串在多个扇区间具有循环性，所以构成第三检测元件组的各个检测元件及第三编码图形串在角度上的位置关系分别相同，如图7所示，能够沿着第三编码图形串以一定角度间隔配置第三检测元件组53的各个检测元件48～52，这些检测元件49～52的定位变得容易，因此，具有可容易地实现绝对角检测装置的小型化和高分辨率化的效果。而且，在根据第二实施例的绝对角检测装置中，第一编码串、第二编码串、以及第五编码串均构成格雷码，容易生成表并能够实现绝对角检测装置的低成本化。但是，第五编码串当然可以使用格雷码以外的编码串，并可以根据第一旋转盘1的旋转角度及与其旋转角度对应的扇区数等而适当设定。
此外，在上述实施例中，使用遮光板和光电遮断器的组合来形成了信号检测系统，但本发明的宗旨不限于此，也可以使用通孔或切口等光学图案和光电遮断器的组合、磁性图案和磁检测元件的组合、或者电阻图案和集电刷的组合等来构成。
权利要求
1.一种绝对角检测装置，其特征在于，包括保持在旋转体上的第一旋转盘、在该第一旋转盘的不同圆周上设置的第一编码图形串和第二编码图形串、由与所述第一编码图形串相对配置的多个检测元件构成的第一检测元件组、由与所述第二编码图形串相对配置的多个检测元件构成的第二检测元件组、将用偶数分割360°后的角度作为1扇区分配给所述第一旋转盘的多个扇区，构成这些多个扇区的各个扇区由第一编码串和第二编码串的组合构成，其中第一编码串由从所述第一检测元件组提供的编码符号的组合构成，第二编码串由从所述第二检测元件组提供的编码符号的组合构成，所述第一编码串具有从哪位开始读都不出现相同编码的第三编码串和若改变开始读的位就会出现相同编码的第四编码串，来形成格雷码，每所述步变化各1比特，并且所述各个扇区中最初的所述第一编码串和最后的所述第一编码串具有变化1比特的关系，在所述各扇区内每规定数的步向一方向偏移一位，并且若将在所述各扇区内每所述规定数的步偏移最大的所述第一编码串再向所述一定方向偏移一位，则成为无偏移状态的所述第一编码串，所述第二编码串对所述第四编码串进行识别。
2.根据权利要求1所述的绝对角检测装置，其特征在于，所述第一编码串和所述第二编码串的各步数为偶数，并且所述第四编码串以相同的编码串存在于将所述各个扇区n等分的各个角度范围内，n为大于等于2的自然数。
3.根据权利要求2所述的绝对角检测装置，其特征在于，将构成所述第一检测元件组的检测元件的个数设为6个，将构成所述第二测元件组的检测元件的个数设为2个，所述第三编码串使用100000、110000、101000、111000、110100、101100、111100、111010、111110这9种编码串，并且所述第四编码串是前半部的3比特和后半部的3比特相同的编码串。
4.根据权利要求3所述的绝对角检测装置，其特征在于，所述第四编码串是100100或011011中的一个。
5.根据权利要求4所述的绝对角检测装置，其特征在于，所述第二编码串是从00、10、01、11的编码串中选用的。
6.根据权利要求1所述的绝对角检测装置，其特征在于，在所述旋转体上具备通过减速机构减速旋转的第二旋转盘，并具有设置于该第二旋转盘的圆周上的第三编码图形串、由与该第三编码图形串相对配置的多个检测元件构成的第三检测元件组、以及由从该第三检测元件组提供的编码符号的组合构成的第五编码串，该第五编码串对与所述第一旋转盘超过360°旋转时的旋转角度范围相对应的所述各个扇区进行识别。
7.根据权利要求6所述的绝对角检测装置，其特征在于，所述第五编码串形成格雷码，与所述旋转角度范围对应的每个所述扇区变化各1比特，并且所述第五编码串的最初和最后的编码串变化1比特，在所述第五编码串中各编码每规定数的步向一方向偏移1位，并具有如下关系若在所述第五编码串中将每所述规定数的步偏移最大的所述编码再向所述一方向偏移1位，则形成没有偏移状态的所述第五编码串的编码。
8.根据权利要求6所述的绝对角检测装置，其特征在于，所述第五编码串将构成所述第三检测元件组的检测元件的个数设为5个，所述第五编码串是从10000、11000、10100、11100、11010、11110的各编码中选用的。
全文摘要
提供一种即使由于物理因素而信号相位发生偏移也能够正确地检测旋转角度的绝对角检测装置。具有将用偶数分割360°后的角度作为1扇区的多个扇区，各个扇由第一编码串(6比特码)和第二编码串(2比特码)的组合构成，第一编码串具有从哪位开始读都不出现相同编码的第三编码串和改变开始读的位就会出现相同编码的第四编码串，来形成格雷码，每步变化各1比特，各个扇区中最初的第一编码串和最后的第一编码串具有1比特的变化关系，在各扇区内每规定数的步向一定方向偏移一位，若将在各扇区内每规定数的步已最大偏移的第一编码串再向一定方向偏移一位，则变为无偏移状态的第一编码串，第二编码串识别第四编码串。
文档编号G01D5/249GK1851412SQ20061007779
公开日2006年10月25日 申请日期2006年4月24日 优先权日2005年4月22日
发明者佐野正 申请人:阿尔卑斯电气株式会社