专利名称：旋转检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及旋转检测装置。
背景技术：
作为现有的旋转检测装置，已知有即使产生轴偏离也能够高精度地测定旋转角度 的装置(例如，参照专利文献1)。该专利文献1所记载的旋转检测装置具有检测与旋转轴连接的圆盘状的磁铁产 生的磁场的磁传感器；存储从磁传感器输出的输出值的存储部；和基于从磁传感器输出的 输出值求得旋转轴的旋转角度的运算部。运算部将通过使旋转轴产生第一轴偏离并旋转而 得到的各旋转角度的磁传感器的输出作为数据1存储在存储部中，并且将通过使旋转轴产 生第二轴偏离并旋转而得到的各旋转角度的磁传感器的输出作为数据2存储在存储部中， 基于数据1和数据2决定相位和振幅的校正值。由此，能够决定使旋转轴旋转时对于从磁 传感器输出的输出值的校正值。专利文献1日本特开2004-264137号公报但是，根据上述现有的旋转检测装置，仅是用于决定为了求得旋转角度而使用的 磁传感器的对输出值的校正值的装置，存在无法检测相对于旋转轴产生怎样的轴偏离这样 的问题。
发明内容
因而，本发明的目的在于提供一种旋转检测装置，能够检测旋转轴所产生的轴偏 离，并能够对应检测出的轴偏离，检测准确的旋转轴的旋转。本发明为了达成上述目的，提供一种旋转检测装置，其具有第一距离传感器，其 朝向具有相对于旋转轴非平行地设置的齿轮部的旋转体配置，用于测定距上述齿轮部的距 离；第二距离传感器，其朝向上述旋转体且在上述旋转轴方向上配置在与上述第一距离传 感器不同的位置上，用于测定距上述齿轮部的距离；和轴偏离检测部，其基于上述第一距离 传感器和上述第二距离传感器测定的距离中的至少一方的距离的变化对上述旋转轴的偏 离进行检测。根据上述结构，第一距离传感器和第二距离传感器，由于分别测定距非平行的齿 轮部的距离，所以能够基于测定的距离的变化对在旋转轴产生的轴偏离进行检测，并且能 够对应检测出的轴偏离，检测准确的旋转轴的旋转。根据本发明，能够对在旋转轴产生的轴偏离进行检测，并能够对应检测出的轴偏 离，检测准确的旋转轴的旋转。
图1是表示本发明的第一实施方式涉及的旋转检测装置的外观的构成例的概略 图。
图2是表示旋转检测装置的构成例的框图。图3(a)和(b)是表示齿轮的构成例的概略图，(a)是侧视图，(b)是主视图。图4是表示旋转检测装置检测的检测信号例的坐标图。图5(a) (c)是表示齿轮产生轴偏离时的动作的概略图，(a)是表示齿轮产生轴 偏离时的例子的概略图，(b)和(c)是表示旋转检测装置检测的检测信号例的坐标图。图6(a)和(b)是表示齿轮产生位置偏离时的动作的概略图，(a)是表示齿轮产生 位置偏离时的例子的概略图，(b)是表示旋转检测装置检测的检测信号例的坐标图。图7(a) (c)是表示齿轮产生轴扭转时的动作的概略图，(a)是表示齿轮产生轴 扭转时的例子的概略图，(b)和(c)是表示旋转检测装置检测的检测信号例的坐标图。图8(a) (d)是表示齿轮的轴扭转量随时间变化时的旋转检测装置检测的检测 信号例的坐标图。图9是表示旋转检测装置的轴偏离判断动作例的流程图。图10(a)和(b)是表示第二实施方式涉及的齿轮的构成例的概略图，(a)是侧视 图，(b)是主视图。图11(a)和(b)是表示齿轮产生轴偏离时的动作的概略图，(a)是表示齿轮产生 轴偏离时的例子的概略图，(b)是旋转检测装置检测的检测信号例的坐标图。符号说明1...旋转检测装置；2...齿轮；2A...旋转轴；2B...旋转方向；3...驱动部；10...信号处理部；11...旋转检测部；12...轴偏离检测部；13...异常检测部；20...齿轮 部；20a...齿顶；20b...齿槽；20c...侧面。
具体实施例方式[第一实施方式]图1是表示本发明的第一实施方式涉及的旋转检测装置的外观的构成例的概略 图。旋转检测装置1具有测定与齿轮2的锥齿轮部20的距离，并输出与距离对应的 电压值的传感器S1和& ；和基于传感器S1和&测定出的距离检测齿轮2的转速、旋转轴的 偏离等的内部电路等。此外，旋转检测装置1，与驱动部3连接，为了反馈检测出的转速等而 将其输出。传感器S1和&是磁式或光学式的距离传感器，例如采用在距离大时输出小的电压 值、在距离小时输出大的电压值的距离传感器。齿轮2在旋转侧面具有锥齿轮部20，与未图示的其他齿轮等连接，以旋转轴2A为 中心沿旋转方向2B旋转。驱动部3是电机、发动机等的驱动装置，与齿轮2的旋转轴直接连接或经由与齿轮 2连接的其他齿轮与齿轮2的旋转轴间接连接，基于旋转检测装置1输出的信息驱动齿轮 2。图2是表示旋转检测装置1的构成例的框图。旋转检测装置1，作为内部电路具有信号处理部10、旋转检测部11、轴偏离检测部 12、和异常检测部13。
信号处理部10接受传感器S1和&所输出的信号S1和s2，实施信号放大和噪音除 去等的处理后输出信号S1'和S2’。旋转检测部11，基于信号s/和S2’检测齿轮2的转速，并向驱动部3输出与检测 出的转速对应的信号s5。此外，当接受到与后述的轴偏离相关的信号&时，基于信号&对 信号s/和s2’进行校正，从而更准确地检测齿轮2的转速。轴偏离检测部12基于信号S1 ’和s2’的至少一方的变化检测齿轮2的旋转轴的轴 偏离，并输出与轴偏离对应的信号&和&。异常检测部13，在产生基于轴偏离检测部12输出的信号、预先决定的阈值以上 的轴偏离的情况下，检测出在齿轮2产生异常状态，并向驱动部3输出传达该意旨的信号 &。另外，驱动部3也可以构成为当根据信号％检测出异常时停止其驱动。图3(a)和(b)是表示齿轮2的构成例的概略图，(a)是侧视图，(b)是主视图。齿轮2具有不与旋转轴2A平行的齿顶20a和齿槽20b构成的锥齿轮部20。另外， 作为一例对将齿顶20a和齿槽20b的形状设为矩形状的情况进行说明，但并不限定于此，也 可以使用渐开线齿形等的一般的齿形。传感器S1设置在锥齿轮部20的图面左端，用于测定距锥齿轮部20的距离屯。此 外，传感器&设置在锥齿轮部20的图面右端，用于测定距锥齿轮部20的距离d2。另外，传 感器S1和S2,配置在以旋转轴2A为中心的xy平面的偏角相同的位置。(旋转检测装置的动作)以下，参照各附图对本发明的一实施方式的旋转检测装置的动作例进行说明。(1)旋转检测装置的基本动作首先，当投入驱动部3的电源时，驱动部3向齿轮2施加动力而驱动。齿轮2通过 驱动部3的驱动开始旋转。此外，传感器S1和S2，测定与旋转的齿轮2的锥齿轮部20的距离Cl1和d2，并输出 与测定对应的信号S1和&。旋转检测装置1的信号处理部10，放大信号S1和&的信号，并且除去噪音等，作 为信号s/和s2’输出到旋转检测部11和轴偏离检测部12。图4是表示旋转检测装置1检测的检测信号例的坐标图。输入到信号处理部10的信号S1和s2，是与通过传感器S1和&的下方的齿顶20a 和齿槽20b的形状对应的矩形信号。另外，令齿顶20a通过传感器S1的下方时的电压值为 Vik、令齿槽20b通过传感器S1的下方时的电压值为V1,,同样地，令齿顶20a通过传感器& 的下方时的电压值为V2k、令齿槽20b通过传感器&的下方时的电压值为V&。S卩，当距离Cl1 和d2小时信号S1和S2的信号变大，当距离Cl1和d2大时信号S1和S2的信号变小。此外，矩形的信号间的周期T乘以齿数所得到的值成为齿轮2的旋转周期。旋转 检测部11，根据周期T检测齿轮2的转速。另外，信号处理部10输出的信号s/的 波形，为S1和&波形的常数倍，形状相似。(2-1)齿轮产生轴偏离时的动作图5(a) (c)是表示齿轮2产生轴偏离时的动作的概略图，(a)是表示齿轮2产 生轴偏离时的例子的概略图，(b)和(c)是表示旋转检测装置1检测的检测信号例的坐标 图。
如图5 (a)所示，将齿轮2的旋转轴2A平行地沿χ正方向偏离Δ χ时旋转检测装 置1检测出的信号S1和&示于图5 (b)，将齿轮2的旋转轴2A平行地沿y正方向偏离Δ y 的情况示于图5(c)。当齿轮2的旋转轴2A平行地沿χ正方向偏离Δ χ时，由于传感器S1和&与锥齿 轮部20的距离变大，所以输入到信号处理部10的信号s/和&’，与Δχ为0的情况(虚 线)相比，值缩小Δ Vxl和AVx20此外，由于测定传感器S1和S2与齿顶20a的侧面20c之 间的距离，所以矩形的上升沿变得平缓。此外，当沿χ负方向偏离Δ χ时，同样地信号S1 ’和S2 ’与Δχ为0的情况(虚线) 相比，值缩小ΔVx2，但矩形的上升沿没有变化而下降沿变得平缓。当齿轮2的旋转轴2Α平行地沿y正方向偏离Δ y时，由于传感器S1和&与锥齿 轮部20的距离变�。允淙氲叫藕糯聿�10的信号Sl’和&’，与Δ y为0的情况(虚 线)相比，值增大AVyl ^P AVy20此外，当沿y负方向偏离Ay时，同样地信号S1 ’和S2 ’与Δ y为0的情况(虚线) 相比，值缩小Δν-和 AVy2。(2-2)齿轮在轴向产生位置偏离时的动作如图6(a)和(b)是表示齿轮2产生位置偏离时的动作的概略图，(a)是表示齿轮 2产生位置偏离时的例子的概略图，(b)是表示旋转检测装置1检测的检测信号例的坐标 图。如图6(a)所示，将齿轮2与旋转轴2A平行地沿ζ正方向偏离Δ ζ时的旋转检测 装置1检测出的检测信号s/和S2'示于图6(b)。当齿轮2与旋转轴2Α平行地沿ζ正方向偏离Δ ζ时，由于传感器S1与锥齿轮部 20的距离变�。允淙氲叫藕糯聿�10的信号Sl’，与Δζ为0的情况(虚线)相比，值 增大Δνζ1。此外，由于传感器S2超过齿顶20a的范围，所以信号s2’成为不是矩形的较小 的值。此夕卜，当沿ζ负方向偏离Δ ζ时，同样地信号S2’与Δ ζ为0的情况(虚线)相比， 值缩小AVz2，信号s/成为不是矩形的较小的值。(2-3)齿轮产生轴扭转时的动作图7(a) (c)是表示齿轮2产生轴扭转时的动作的概略图，(a)是表示齿轮2产 生轴扭转时的例子的概略图，(b)和(c)是表示旋转检测装置1检测的检测信号例的坐标 图。如图7 (a)所示，当齿轮2的旋转轴2A沿χ方向扭转Δ χ时，旋转检测装置1检测 的信号s/和S2’示于图7 (b)，齿轮2的旋转轴2A沿y方向偏离Δ y的情况示于图7 (c)。当齿轮2的旋转轴2A沿χ方向偏离Δχ时，由于连结传感器S1和&的直线与锥 齿轮部20的旋转轴2Α不平行，所以输入到信号处理部10的信号s/和&’，与Δ χ为0的 情况(虚线)相比，矩形的时刻分别在时间t的正方向和负方向偏离，产生Ataxl和Atax2 的差。此外，当沿χ负方向偏离Δ χ时，信号S1 ’禾Π&’，与Δχ为0的情况(虚线)相比， 矩形的时刻分别在时间t的负方向和正方向偏离，同样地产生Ataxl和Atax2的差。当齿轮2的旋转轴2A沿y方向偏离Ay时，由于连结传感器S1和&的直线与锥齿轮部20的旋转轴2A不平行，传感器S1和锥齿轮部20的距离变大，所以输入到信号处理 部10的信号s/，与Ay为0的情况(虚线)相比，值增大AVayl。此外，由于传感器&和 锥齿轮部20的距离变小，所以输入到信号处理部10的信号& ’，与Δ y为0的情况(虚线)相比，值缩小ΔVay2。此外，当沿y负方向偏离Ay时，信号Sl’，与Ay为0的情况(虚线)相比，缩小Δ Vayl，信号S2’则增大Δ Vay2。图8 (a) (d)是表示齿轮2的轴扭转量随时间变化时的旋转检测装置1检测的 检测信号例的坐标图。当图7(a)所示的轴的扭转Δχ随时间变化时，如图8(a)所示，与信号s/的Δχ 为0的情况(虚线)相比，产生的矩形的时刻的偏离Atax变化为Atlaxl、At2axl、0、At3axl。此外，Ataxl的形态如图8(b)所示那样变化，所以通过求得其周期能够求得轴扭 转的周期。当图7(a)所示的轴的扭转Ay随时间变化时，如图8(c)所示，与信号S1'的Ay 为0的情况(虚线)相比，产生的矩形的时刻的偏离AVayl变化为AVlayl、AV2ayl、0、AV3ayl。此外，AVayl的形态如图8(d)所示那样变化，所以通过求得其周期能够求得轴扭 转的周期。轴偏离检测部12基于上述信号s/和s2’检测轴偏离量和轴偏离的方向，并将检 测结果作为信号&和&分别输出到旋转检测部11和异常检测部13。(3)轴偏离检测部12的动作图9是表示旋转检测装置1的轴偏离判断动作例的流程图。首先，旋转检测部11输入信号处理部10所输出的信号s/和s2’ (Si)。接着，检 测出不存在轴偏离的状态和存在轴偏离的状态的信号s/和的位移，例如图5所示的 Δ Vxl 和 Δ Vx2, Δ Vyl 和 Δ Vy2、图 6 所示的 Δ Vzl 和 Δ Vz2、或图 7 所示的 Δ Vayl 和 Δ Vay2, Δ taxl 和 Atax2(S2)。接着，在检测出的位移为电压的位移的情况下、即为Ataxl和Atax2以外的情况下 (S3;是)，信号S1 ’禾Π S2 ’的各位移的符号一致的情况下、即图5所示AVx2、或AVyl 和AVy2为相同符号的情况下(S4;是)，判断为轴偏离(S5)，产生图5所示的矩形波的上升 沿变化的情况为χ方向的偏离、不产生变化的情况为y方向的偏离，根据位移量算出偏离量 Δχ 或 Ay(S6) ο此外，在步骤S4中，在位移的符号不一致的情况下、即为图6或图7所示的情况下 (S4;否)，且如图6所示信号s/和中任意一个不是矩形的情况下(S7 ；是)，判断为位 置偏离(S8)，根据位移量算出偏离量AZ(S9)。此外，在步骤S7中，在信号s/和s2’中任意一个不是矩形的情况下(S7 ；是)，如 图7所示判断为y方向的轴扭转(SlO)，根据位移算出轴扭转Ay(Sll)15此外，在步骤S3中，在检测出的位移随时间变化的情况下(S3 ；否)，如图7所示判 断为X方向的轴扭转(S12)，根据位移算出轴扭转AX(S13)。(4)旋转检测部11的动作旋转检测部11基于信号&对接收到的信号S1'和s2’进行校正，并基于校正的信 息算出周期τ和转速。此外，为了将算出来的转速向驱动部3反馈而输出信号S5O
(5)异常检测部13的动作异常检测部13当信号&超过预先决定的阈值时判断为异常的轴偏离，并对驱动 部3输出信号s6，以停止齿轮2的驱动。(实施方式的效果)根据上述实施方式，轴偏离检测部12根据图5 图8所示的轴偏离的种类利用信 号s/和的变化的组合不同对齿轮2的轴偏离进行检测，因此能够用至少两个距离传 感器来检测在旋转轴产生的轴偏离，并且能够根据检测出的轴偏离检测准确的旋转轴的旋 转。[第二实施方式]第二实施方式与第一实施方式的不同点在于，传感器S1和&配置在以旋转轴2A 为中心的xy平面的偏角不同的位置。图10(a)和(b)是表示第二实施方式涉及的齿轮2的构成例的概略图，(a)是侧 视图，(b)是主视图。传感器S1设置在锥齿轮20的图面左端，用于测定距锥齿轮20的距离屯。此外， 传感器&设置在锥齿轮部20的图面右端，用于测定距锥齿轮部20的距离d2。另外，传感 器S1和S2,配置在以旋转轴2A为中心的xy平面的偏角错开的位置。图11(a)和(b)是表示齿轮2产生轴偏离时的动作的概略图，(a)是表示齿轮2产 生轴偏离时的例子的概略图，(b)是旋转检测装置1检测的检测信号例的坐标图。如图11 (a)所示，在齿轮2的旋转轴2A平行地沿χ正方向偏离Δ x的情况下旋转 检测装置1检测的信号S1和&示于图11 (b)。 在齿轮2的旋转轴2A平行地沿χ正方向偏离Δ χ的情况下，由于传感器S1和锥齿 轮部20之间的距离变大，所以输入到信号处理部10的信号S1，与Δχ为0的情况(虚线) 相比，值缩小Δ Vxl，。此外，由于测定传感器S1和齿顶20a的侧面20c之间的距离的比率变 多，所以矩形的上升沿变得更平缓。此外，由于传感器&和锥齿轮部20之间的距离变�。允淙氲叫藕糯聿�10的 信号S1，与Δχ为0的情况(虚线)相比，值增大Δνχ2。此外，由于没有测定齿顶20a的侧 面20c之间的距离的比率，所以矩形的上升沿变得陡峭。另外，在齿轮2的旋转轴2A平行地沿y正方向偏离Ay的情况下，由于与图5(c) 所示的内容相似所以予以省略。此外，与图11(b)同样S1的上升沿和&的下降沿变得平缓。此外，在产生图6所示的位置偏离的情况和产生图7所示的轴扭转的情况下，由于 信号s/和S2'成为相似的内容，所以予以省略。(第二实施方式的效果)根据上述第二实施方式，由于产生X方向的轴偏离而使信号S1 ’和S2'的值的变化 AVxl,和Δ Vx2,的符号不同，所以容易区别产生图6所示的位置偏离的情况和产生图7所示 的轴扭转的情况。此外，由此，不需要将图6所示的传感器S1和&设置在锥齿轮部20的端部。艮口， 在不将传感器S1和&设置在端部的情况下，消除AVzl和AVz2中的一方不是矩形的情况， 但由于各自的符号一致，所以容易区别与图1的情况。
[其他实施方式]另外，本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进 行各种变形。例如，也可以使用将多个锥齿轮组合的形状的齿轮。只要齿轮部不与旋转轴 平行，则也可以是内齿轮。
权利要求
1.一种旋转检测装置，其特征在于，具有第一距离传感器，其朝向具有相对于旋转轴非平行地设置的齿轮部的旋转体配置，用 于测定距所述齿轮部的距离；第二距离传感器，其朝向所述旋转体且在所述旋转轴方向上配置在与所述第一距离传 感器不同的位置上，用于测定距所述齿轮部的距离；和轴偏离检测部，其基于所述第一距离传感器和所述第二距离传感器测定的距离中的至 少一方的距离的变化对所述旋转轴的偏离进行检测。
2.根据权利要求1所述的旋转检测装置，其特征在于所述轴偏离检测部，基于所述第一距离传感器和所述第二距离传感器测定的距离中的 至少一方的距离的增加、减少、或增加和减少的组合对所述旋转轴的偏离进行检测。
3.根据权利要求1所述的旋转检测装置，其特征在于所述轴偏离检测部，基于所述第一距离传感器和所述第二距离传感器测定的距离中的 至少一方的距离的测定时刻的偏离对所述旋转轴的偏离进行检测。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的旋转检测装置，其特征在于还具有旋转检测部，该旋转检测部基于所述轴偏离检测部检测出的所述旋转轴的偏离 对所述第一距离传感器或所述第二距离传感器测定的距离进行校正，并对所述齿轮部的转 速进行检测。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的旋转检测装置，其特征在于还具有异常状态检测部，该异常状态检测部基于所述轴偏离检测部检测出的所述旋转 轴的偏离对所述旋转体的异常状态进行检测。
全文摘要
本发明提供一种旋转检测装置，能够对在旋转轴产生的轴偏离进行检测，并能够对应检测出的轴偏离，检测准确的旋转轴的旋转。旋转检测装置(1)具有传感器S1，其朝向具有相对于旋转轴(2A)非平行地设置的锥齿轮部(20)的齿轮(2)配置，用于测定距锥齿轮部(20)的距离；传感器S2，其朝向齿轮(2)配置在与传感器S1在旋转轴(2A)方向不同的位置上，用于测定距锥齿轮部(20)的距离；和轴偏离检测部(12)，其基于传感器S1和传感器S2测定的距离中的至少一方的距离的变化对旋转轴(2A)的偏离进行检测。
文档编号G01D5/12GK102042841SQ20101050695
公开日2011年5月4日 申请日期2010年10月11日 优先权日2009年10月13日
发明者竹内修一 申请人:株式会社东海理化电机制作所
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
