本發(fā)明涉及一種旋轉角度檢測器，特別涉及一種具有根據(jù)信號的頻率特性來探測異物侵入的功能的旋轉角度檢測器。

背景技術：

為了測定電動機、平臺的輸出軸的角度，而使用具有多個信號軌跡的光學式檢測器、磁式檢測器。作為探測這些檢測器的故障的方法，已知在各信號的振幅低于指定的閾值時探測為檢測器的故障(警告)的方法(例如，日本特開2010-266260號公報)、在相位不同的信號的電壓值相同且此時的電角度與預先存儲的“正常時的電角度”不同時探測為檢測器的故障(警告)的方法(例如，日本特開2005-147733號公報)。

然而，在這些方式中，只有在搭載有檢測器的電動機、機床停止動作之后，才能發(fā)現(xiàn)異常。因此，若在發(fā)現(xiàn)異常之后準備維護部件，則機床的修復花費時間，因此也存在預先準備維護部件的情況。然而，在該情況下，需要大量的工時、收納場所來管理維護部件。

作為解決上述問題的手段，已知如下方法：針對各信號的振幅設置多個閾值來檢測異常，以在檢測器完全故障而停止動作之前預知發(fā)生異常的可能性(例如，日本特開平6-66594號公報)。然而，作為檢測器的故障原因，存在線纜的斷線、電噪聲、切削液/潤滑油或切屑侵入檢測器的異物侵入等各種各樣的情況，難以確定故障原因，從而難以實施適當?shù)木S護。

技術實現(xiàn)要素：

如上述那樣，在現(xiàn)有技術中，難以區(qū)分故障原因，難以實施適當?shù)木S護而使得有時在維護后再次發(fā)生故障。因此，為了區(qū)分故障，需要提前發(fā)現(xiàn)故障。特別是，關于向檢測器的異物侵入，例如存在引發(fā)由切削液導致的部件的腐食、由切屑導致的部件的破損之類的致命的故障的危險性，因此提前發(fā)現(xiàn)故障是很重要的。

本發(fā)明的一個實施例所涉及的旋轉角度檢測器的特征在于，具備：旋轉體，其包含用于檢測旋轉軸的旋轉角度的軌跡部；探測部，其與軌跡部相對應地配置；旋轉角度計算部，其基于由探測部生成的信號來計算旋轉軸的旋轉角度；轉速計算部，其基于信號來計算旋轉軸的轉速；以及異常檢測部，其基于信號來探測異常，其中，異常檢測部具備：頻率分析部，其計算信號的頻率特性；存儲部，其存儲從軌跡部生成的旋轉體每旋轉一圈的信號的個數(shù)；信號頻率計算部，其計算將該存儲部中存儲的信號的個數(shù)乘以由轉速計算部計算出的轉速而得到的信號頻率；以及判定部，其在頻率特性中存在信號頻率以上的高次成分的情況下，檢測為檢測器的異常。

附圖說明

通過與附圖相關聯(lián)的以下的實施方式的說明，本發(fā)明的目的、特征以及優(yōu)點會變得更明確。在該附圖中，

圖1是本發(fā)明的實施例所涉及的旋轉角度檢測器的結構圖，

圖2是從本發(fā)明的實施例所涉及的旋轉角度檢測器中的探測部輸出的A相、B相以及Z相的信號波形圖，

圖3是表示從本發(fā)明的實施例所涉及的旋轉角度檢測器中的探測部輸出的輸出信號的頻率成分的大小與頻率的關系的圖，以及

圖4是用于說明本發(fā)明的實施例所涉及的旋轉角度檢測器的動作過程的流程圖。

具體實施方式

下面，參照附圖并使用附圖來說明本發(fā)明所涉及的旋轉角度檢測器。在圖1中示出本發(fā)明的實施例所涉及的旋轉角度檢測器的結構圖。本發(fā)明的實施例所涉及的旋轉角度檢測器100具有旋轉體1、探測部2、旋轉角度計算部3、轉速計算部4以及異常檢測部5。并且，異常檢測部5具有頻率分析部6、存儲部7、信號頻率計算部8以及判定部9。

旋轉體1包含用于檢測旋轉軸C的旋轉角度的軌跡部10。旋轉體1設置于電動機等的軸30，以旋轉軸C為中心進行旋轉。軌跡部10具有Z相用軌跡11、A相用軌跡12以及B相用軌跡13。在A相用軌跡12和B相用軌跡13上，分別以相等的間距且在相位在空間上錯開90度的位置處連續(xù)地形成有A相圖案的放射狀的狹縫和B相圖案的放射狀的狹縫來作為檢測圖案。在Z相用軌跡11上，以不相等的間距形成有Z相圖案的狹縫。并且，以在旋轉體1上附著有切削液等異物50的情況為例來進行說明。

在旋轉體1的下部設置有包括LED等的發(fā)光部40。發(fā)光部40朝向旋轉體1照射光L0。

探測部2與軌跡部10相對應地配置。探測部2具有包括光電晶體管、光電二極管等受光元件的檢測元件21～23。21是Z相用檢測元件，檢測從發(fā)光部40照射的光L0中的、透過設置于Z相用軌跡11的狹縫的光L1。包含與檢測出的光L1有關的信息的Z相信號被輸出到旋轉角度計算部3。22是A相用檢測元件，檢測從發(fā)光部40照射的光L0中的、透過設置于A相用軌跡12的狹縫的光L2。包含與檢測出的光L2有關的信息的A相信號被輸出到旋轉角度計算部3、轉速計算部4以及頻率分析部6。23是B相用檢測元件，檢測從發(fā)光部40照射的光L0中的、透過設置于B相用軌跡13的狹縫的光L3。包含與檢測出的光L3有關的信息的B相信號被輸出到旋轉角度計算部3、轉速計算部4以及頻率分析部6。

旋轉角度計算部3基于由探測部2生成的信號來計算旋轉軸C的旋轉角度。在此，A相信號與B相信號具有90度的相位差。因而，旋轉角度計算部3基于A相信號和B相信號來計算旋轉體1的旋轉方向和旋轉量(角度)。

轉速計算部4檢測A相信號和B相信號的頻率來計算旋轉軸C的轉速。

異常檢測部5基于A相信號和B相信號，如以下那樣探測旋轉角度檢測器100的異常。首先，頻率分析部6計算A相信號和B相信號的頻率特性。作為進行頻率分析的手段，例如能夠進行FFT分析，但是不限于此。

存儲部7存儲從軌跡部10生成的旋轉體1每旋轉一圈的信號的個數(shù)。旋轉體1旋轉一圈的時間如圖2的下部所示那樣作為相鄰的Z相信號之間的時間而被求出。在圖2示出的例子中，一個Z相信號在時刻t₁出現(xiàn)，下一個Z相信號在時刻t₂出現(xiàn)，因此以t₂-t₁求出旋轉體1旋轉一圈的時間。然后，對在時刻t₁與t₂之間出現(xiàn)的A相信號或B相信號的個數(shù)進行計數(shù)，并將計數(shù)的結果存儲到存儲部7中。

信號頻率計算部8計算將存儲部7中存儲的A相信號或B相信號的個數(shù)乘以由轉速計算部4計算出的轉速而得到的信號頻率。例如，如圖3所示，計算出信號頻率為f₁。

然后，判定部9判斷在頻率特性中是否存在計算出的信號頻率f₁以上的高次成分。例如，在圖2的上部的表示A相信號或B相信號的隨時間的變化的曲線圖中，在時刻t₀，觀測到由于在狹縫亮部附著有異物而引起的曲線的變形(虛線部分)。在由于異物所引起的曲線的變形而對A相信號或B相信號進行FFT分析、結果是在信號頻率f₁以上的頻率f₂處觀測到高次成分的情況下，檢測為異常。

也可以是，在判定部9檢測出異常的情況下，將判定結果輸出到外部裝置60。外部裝置60能夠基于發(fā)生了異常來發(fā)出警告。

此外，在觀測到與信號頻率f₁相比低次的頻率成分的情況下，該頻率成分是由于軸30的振動、旋轉體1的橢圓運動等的與異物在旋轉體1上的附著不同的原因而出現(xiàn)的。因而，能夠判斷為并非在旋轉體1上附著有異物。

此外，在圖3中例示了附著有一個異物的情況，但是即使在附著有多個異物的情況下也能夠探測異常。

接著，關于本發(fā)明的實施例所涉及的旋轉角度檢測器的動作過程，使用圖4示出的流程圖來進行說明。首先，在步驟S101中，通過對電動機等進行驅動，來使設置于電動機的軸30且包含用于檢測旋轉軸C的旋轉角度的軌跡部10的旋轉體1(參照圖1)以旋轉軸C為中心進行旋轉。

接著，在步驟S102中，使用與軌跡部10相對應地配置的探測部2，基于從發(fā)光部40發(fā)出并透過設置于軌跡部10的A相用軌跡12和B相用軌跡13的狹縫的光L2、L3，來生成A相信號和B相信號。

接著，在步驟S103中，轉速計算部4根據(jù)A相信號和B相信號計算旋轉軸C的轉速。

接著，在步驟S104中，信號頻率計算部8計算將存儲部7中預先存儲的每旋轉一圈的信號的個數(shù)乘以轉速而得到的信號頻率。

接著，在步驟S105中，頻率分析部6根據(jù)A相信號和B相信號計算信號的頻率特性。

接著，在步驟S106中，判定部9判定頻率特性中是否存在信號頻率以上的高次成分。

在頻率特性中存在信號頻率以上的高次成分的情況下，在步驟S107中，判定為旋轉角度檢測器100發(fā)生了異常。

另一方面，在頻率特性中不存在信號頻率以上的高次成分的情況下，在步驟S108中，判定為旋轉角度檢測器100正常。

如以上說明的那樣，通過檢測由軌跡部的狹縫數(shù)引起的頻率以上的頻率成分并輸出警告信號，能夠進行異物侵入的提前發(fā)現(xiàn)。此外，步驟S103～S104與步驟S105同時進行、以相反順序進行也不存在問題。

在以上的說明中，以使用光學式的檢測器來作為旋轉角度檢測器的情況為例進行了說明，但是在使用磁式檢測器的情況下，也能夠同樣地實施本發(fā)明。

根據(jù)本發(fā)明的實施例所涉及的旋轉角度檢測器，能夠在檢測器發(fā)生故障之前探測出異物(切削液等)的侵入，從而能夠進行檢測器的預防保全。