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JPH11118825A - Capacitance type angular acceleration detector - Google Patents

Capacitance type angular acceleration detector

Info

Publication number
JPH11118825A
JPH11118825A JP28416397A JP28416397A JPH11118825A JP H11118825 A JPH11118825 A JP H11118825A JP 28416397 A JP28416397 A JP 28416397A JP 28416397 A JP28416397 A JP 28416397A JP H11118825 A JPH11118825 A JP H11118825A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
angular acceleration
disk
slit
slit group
circumferential direction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP28416397A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshinori Ito
善規 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harmonic Drive Systems Inc
Original Assignee
Harmonic Drive Systems Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harmonic Drive Systems Inc filed Critical Harmonic Drive Systems Inc
Priority to JP28416397A priority Critical patent/JPH11118825A/en
Publication of JPH11118825A publication Critical patent/JPH11118825A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 角加速度検出装置において、ディスクの取り
付け誤差、スリット製造誤差による影響を抑制して精度
の高い角加速度検出を可能にすること。 【解決手段】 角加速度検出装置100において、一対
の環状電極板111、112の間に交流電圧を印加した
状態で、回転軸101が回転すると、発生する角加速度
に応じて、ばね部分107を備えた第2のディスク10
3の第2の羽根部分109が、第1のディスク102の
第1の羽根部分105に対して円周方向に相対的に変位
して双方の羽根部分105、109の重なり面積が変動
する。一対の環状電極板111、112を挟み、第1お
よび第2の羽根部分105、109が一定の間隔で対峙
しているので、第1および第2の羽根部分105、10
9により形成される可変容量形キャパシターの静電容量
を検出することにより、第1および第2の羽根部分10
5、109の相対変位量を求めることができ、この結果
から、回転軸101に発生している角加速度を算出でき
る。
[PROBLEMS] To provide an angular acceleration detecting device capable of detecting an angular acceleration with high accuracy by suppressing the influence of a disc mounting error and a slit manufacturing error. The angular acceleration detecting device includes a spring portion in accordance with an angular acceleration generated when a rotating shaft rotates while an AC voltage is applied between a pair of annular electrode plates. Second disk 10
The third second blade portion 109 is relatively displaced in the circumferential direction with respect to the first blade portion 105 of the first disk 102, so that the overlapping area of the two blade portions 105, 109 changes. Since the first and second blade portions 105 and 109 face each other at a fixed interval with the pair of annular electrode plates 111 and 112 interposed therebetween, the first and second blade portions 105 and
9 by detecting the capacitance of the variable capacitor formed by the first and second blade portions 10.
It is possible to obtain the relative displacement amounts of 5, 109, and from this result, it is possible to calculate the angular acceleration occurring on the rotating shaft 101.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸に対して一
体回転するように固定されていると共に相互に対峙させ
た第1および第2のディスクを有し、第1のディスクが
剛体であり円周方向に配列した第1のスリット群を備
え、第2のディスクが、円周方向に配列した第2のスリ
ット群が形成されたスリット形成部分と、このスリット
形成部分を当該ディスクに作用する角加速度に応じて円
周方向に弾性変位させるばね部分とを備え、これら第1
のスリット群と第2のスリット群の相対変位に基づき回
転軸に発生する角加速度を検出可能な角加速度検出装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention has a first disk and a second disk which are fixed so as to rotate integrally with a rotating shaft and face each other, wherein the first disk is a rigid body. A second disk is provided with a first group of slits arranged in the circumferential direction, and the second disk acts on the disk with a slit forming portion formed with the second group of slits arranged in the circumferential direction. A spring portion that elastically displaces in a circumferential direction in accordance with the angular acceleration.
The present invention relates to an angular acceleration detecting device capable of detecting an angular acceleration generated on a rotation axis based on a relative displacement between a slit group and a second slit group.

【0002】さらに詳しくは、第1および第2のディス
クの間の静電容量の変化に基づき、これらのディスクの
組み付け誤差、製造誤差等に起因する誤差の影響を受け
ることのない角加速度の検出を行うことの可能となった
角加速度検出装置に関するものである。
More specifically, based on a change in capacitance between the first and second disks, detection of angular acceleration which is not affected by errors caused by assembling errors, manufacturing errors, etc. of these disks. The present invention relates to an angular acceleration detection device capable of performing the following.

【0003】[0003]

【従来の技術】従来において、回転軸の角加速度を検出
するための角加速度検出装置としては、液体ロータ型角
加速度計、渦電流式の角加速度計が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a liquid rotor type angular accelerometer and an eddy current type angular accelerometer are known as angular acceleration detecting devices for detecting angular acceleration of a rotating shaft.

【0004】液体ロータ型角加速度計は、サーボ型加速
度計の振り子の代わりに液体の動きを検出し、この液体
の動きをサーボ機構によりバランスさせるときのフィー
ドバック電流から角加速度を測定するものである。一
方、渦電流を利用した角加速度計は、永久磁石を用いて
磁気回路を構成し、この回路内に円筒形のアルミニウム
製のロータを配置し、このロータの回転速度の変化に応
じて発生する磁気起電力に基づき、角加速度を検出する
ものである。
The liquid rotor type angular accelerometer detects the movement of the liquid instead of the pendulum of the servo type accelerometer, and measures the angular acceleration from a feedback current when the movement of the liquid is balanced by a servo mechanism. . On the other hand, an angular accelerometer using an eddy current forms a magnetic circuit using permanent magnets, and a cylindrical aluminum rotor is arranged in the circuit, and is generated according to a change in the rotation speed of the rotor. It detects angular acceleration based on magnetic electromotive force.

【0005】しかしながら、液体ロータ型角加速度計は
回転角度に制限があり、無限回転角度に渡る角加速度の
検出はできないという問題点がある。また、渦電流を利
用した角加速度計は、得られる検出信号が微弱であるの
で、高感度の信号処理回路が必要となる。
However, the liquid rotor type angular accelerometer has a problem in that the rotation angle is limited, and the angular acceleration over an infinite rotation angle cannot be detected. Further, an angular accelerometer using an eddy current requires a high-sensitivity signal processing circuit because an obtained detection signal is weak.

【0006】本願人は、かかる点に鑑みて、国際公開番
号WO93/20451号において、簡単な構成で無限
角度範囲に渡って回転軸の角加速度を検出可能な角加速
度検出装置を提案している。この角加速度検出装置は、
回転軸に対して一体回転するように固定されていると共
に相互に対峙させた第1および第2のディスクを有し、
第1のディスクが剛体であり円周方向に配列した第1の
スリット群を備え、第2のディスクが、円周方向に配列
した第2のスリット群が形成されたスリット形成部分
と、このスリット形成部分を当該ディスクに作用する角
加速度に応じて円周方向に弾性変位させるばね部分とを
備え、これら第1のスリット群と第2のスリット群の相
対変位に基づき回転軸に発生する角加速度を検出可能と
構成となっている。
In view of this, the present applicant has proposed, in International Publication No. WO93 / 20451, an angular acceleration detecting device capable of detecting the angular acceleration of the rotating shaft over an infinite angle range with a simple configuration. . This angular acceleration detection device
A first disk and a second disk that are fixed to rotate integrally with the rotation axis and face each other;
A first disk provided with a first slit group which is rigid and arranged in a circumferential direction; a second disk formed by a slit forming portion in which a second slit group arranged in a circumferential direction is formed; A spring portion for elastically displacing the formed portion in the circumferential direction in accordance with the angular acceleration acting on the disk, and an angular acceleration generated on the rotating shaft based on a relative displacement between the first slit group and the second slit group. Is detectable.

【0007】すなわち、図1に示すように、角加速度検
出装置10は薄い円筒状のハウジング11を有し、この
ハウジング11の中央を、ベアリング12を介して、測
定対象の回転軸13が回転自在に貫通している。ハウジ
ング11内に位置する回転軸13の外周には、第1のデ
ィスク14および第2のディスク15が対峙した状態で
固定されている。これらのディスク14、15の外周側
の部分には、円周方向に向けて一定の角度間隔でそれぞ
れ第1のスリット群16および第2のスリット群17が
形成されている。これらの第1および第2のスリット群
16、17は相互に対峙しており、これらを挟む状態
に、光学式センサ19が配置されている。光学式センサ
19の検出部は、発光ダイオード20と半導体位置検出
器21から構成されている。
That is, as shown in FIG. 1, an angular acceleration detecting device 10 has a thin cylindrical housing 11, and a rotating shaft 13 to be measured is rotatable at the center of the housing 11 via a bearing 12. Penetrates through. A first disk 14 and a second disk 15 are fixed to the outer periphery of the rotating shaft 13 located inside the housing 11 in a state where the first disk 14 and the second disk 15 face each other. A first group of slits 16 and a second group of slits 17 are formed on the outer peripheral side of these disks 14 and 15 at a constant angular interval in the circumferential direction. The first and second slit groups 16 and 17 are opposed to each other, and the optical sensor 19 is arranged so as to sandwich them. The detection unit of the optical sensor 19 includes a light emitting diode 20 and a semiconductor position detector 21.

【0008】図2には、上記の第2のディスク15の形
状を示してある。この図に示すように、第2のディスク
15は、最も外周側の部分が環状のスリット形成部分1
5aであり、ここに第2のスリット群17が形成されて
いる。このスリット形成部分15aの内側には、その内
周面から120度間隔で中心に向かって延びる3本の板
ばね15cからなるばね部分15bが形成されている。
これらの3本の板ばね15cの内側端は、回転軸13の
外周に固定した軸固定部分15dの外周に連続してい
る。3本の板ばね15cのそれぞれは、スリット形成部
分15aに作用する角加速度に応じて円周方向に弾性変
形する。
FIG. 2 shows the shape of the second disk 15 described above. As shown in this drawing, the second disk 15 has a slit-forming portion 1 whose outermost peripheral portion has an annular shape.
5a, where the second slit group 17 is formed. Inside the slit forming portion 15a, there is formed a spring portion 15b including three leaf springs 15c extending toward the center at intervals of 120 degrees from the inner peripheral surface thereof.
The inner ends of these three leaf springs 15c are continuous with the outer periphery of a shaft fixing portion 15d fixed to the outer periphery of the rotating shaft 13. Each of the three leaf springs 15c elastically deforms in the circumferential direction according to the angular acceleration acting on the slit forming portion 15a.

【0009】次に、第1および第2のディスク14、1
5に形成されている第1および第2のスリット群16、
17について説明する。第1のディスク14のスリット
形成部分14aに形成された第1のスリット群16は、
一定の角度間隔で形成された半径方向に延びるスリット
から構成されている。これに対して、第2のディスク1
5のスリット形成部分15aに形成した第2のスリット
群17は、同一の角度間隔ではあるが、半径方向に対し
て一定の角度だけ傾斜した方向に延びるスリットから構
成されている。
Next, the first and second disks 14, 1
5, first and second slit groups 16 formed in
17 will be described. The first slit group 16 formed in the slit forming portion 14a of the first disk 14
It consists of radially extending slits formed at regular angular intervals. On the other hand, the second disk 1
The second slit group 17 formed in the 5 slit forming portions 15a is constituted by slits extending at a certain angle with respect to the radial direction at the same angular interval but at a constant angle.

【0010】図3には、これらの第1および第2のスリ
ット群16、17を円周方向から直線方向に展開した状
態で示してある。この図において点線で示すスリット群
が第1のディスク14に形成された第1のスリット群1
6であり、実線で示すものが第2のディスク15に形成
した第2のスリット群17である。また、想像線で囲っ
た範囲が発光ダイオード20からの平行光の照射領域で
ある。スリット群16は一定のピッチpで形成されたス
リット16aから構成され、他方のスリット群17は、
スリット16aに対して一定の角度だけ傾斜したスリッ
ト17aから構成されている。これらのスリット16a
と17aの交差部分Aが光通過部分を区画形成してい
る。双方のスリット16a、17aが横方向に相対的に
移動すると、この交差部分Aが垂直方向(すなわちディ
スク半径方向)に移動する。この移動位置が半導体位置
検出器21の側において検出される。
FIG. 3 shows the first and second groups of slits 16 and 17 developed in a linear direction from the circumferential direction. In this figure, a group of slits indicated by a dotted line is a first group of slits 1 formed on the first disk 14.
6 and those indicated by solid lines are second slit groups 17 formed on the second disk 15. The area surrounded by the imaginary line is the irradiation area of the parallel light from the light emitting diode 20. The slit group 16 is composed of slits 16a formed at a constant pitch p, and the other slit group 17 is
It is composed of a slit 17a inclined by a certain angle with respect to the slit 16a. These slits 16a
The intersection A between the light-receiving portion 17a and the light-receiving portion 17a defines a light passing portion. When both slits 16a and 17a relatively move in the horizontal direction, the intersection A moves in the vertical direction (that is, in the disk radial direction). This moving position is detected on the semiconductor position detector 21 side.

【0011】図4には、角加速度検出装置10の光学式
センサ19およびセンサ出力信号の信号処理回路構成を
示してある。発光ダイオード20からの平行光が、スリ
ット16a、17aの交差部分を通過して半導体位置検
出器21の検出面21aに照射すると、その照射位置に
応じた比率に配分された光電流出力i1、i2がこの検
出器21から出力される。出力i1とi2の和が一定値
になるように、発光ダイオード20の光量が制御されて
いる。したがって、検出器21の検出出力、例えばその
一方の検出信号Sから、交差部分Aの移動位置を測定す
ることができる。
FIG. 4 shows an optical sensor 19 of the angular acceleration detecting device 10 and a signal processing circuit configuration of a sensor output signal. When the parallel light from the light emitting diode 20 passes through the intersection of the slits 16a and 17a and irradiates the detection surface 21a of the semiconductor position detector 21, the photocurrent outputs i1 and i2 distributed at a ratio corresponding to the irradiation position. Is output from the detector 21. The light amount of the light emitting diode 20 is controlled so that the sum of the outputs i1 and i2 is constant. Therefore, the movement position of the intersection A can be measured from the detection output of the detector 21, for example, one of the detection signals S.

【0012】回転軸13が回転を開始し、あるいは回転
速度が変化した場合には、第2のディスク15の側の第
2のスリット群17が他方の第1のディスク14の側の
第1のスリット群16に対して円周方向にずれる。すな
わち、第2のディスク15の側のスリット形成部分15
aの慣性力によって、そのばね部分15bが円周方向に
弾性変形するので、第2のスリット群17もそれに伴っ
て円周方向にずれる。この結果、第1のスリット群16
と第2のスリット群17の間に形成される交差部分A
(光透過部分)は、半径方向にずれる。このために、半
導体位置検出器21の側における受光位置が移動する。
この移動に伴い、この検出器21の出力Sが変化する。
よって、この検出器出力Sから、回転軸13に発生した
角加速度を測定することができる。
When the rotating shaft 13 starts rotating or the rotation speed changes, the second slit group 17 on the second disk 15 side is moved to the first slit group on the other first disk 14 side. It is shifted in the circumferential direction with respect to the slit group 16. That is, the slit forming portion 15 on the side of the second disk 15
Since the spring portion 15b is elastically deformed in the circumferential direction by the inertia force a, the second slit group 17 is also shifted in the circumferential direction accordingly. As a result, the first slit group 16
Intersection A formed between the first slit group 17 and the second slit group 17
The (light transmitting portion) is shifted in the radial direction. For this reason, the light receiving position on the side of the semiconductor position detector 21 moves.
With this movement, the output S of the detector 21 changes.
Therefore, the angular acceleration generated on the rotating shaft 13 can be measured from the detector output S.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】この構成の角加速度検
出装置においては、第1のスリット群16と第2のスリ
ット群17の間に形成される交差部分の半径方向への移
動量を検出している。このように検出対象が、点に近い
交差部分(光透過部分)である。このため、装置製造時
における各ディスクの組み付け誤差に起因する面振れ、
芯振れや、各スリット群の製造誤差に起因して、検出対
象の交差部分の位置が変動する。この結果、このような
組み付け誤差、製造誤差に起因する誤差成分が検出信号
に含まれ、精度の高い角加速度検出ができない場合があ
る。
In the angular acceleration detecting device of this construction, the amount of movement in the radial direction of the intersection formed between the first slit group 16 and the second slit group 17 is detected. ing. As described above, the detection target is the intersection (light transmitting portion) close to the point. For this reason, surface runout due to an assembling error of each disk during device manufacturing,
The position of the intersection to be detected fluctuates due to center runout and manufacturing errors of each slit group. As a result, an error component due to such an assembly error or a manufacturing error is included in the detection signal, and it may not be possible to detect angular acceleration with high accuracy.

【0014】本発明の課題は、この点に鑑みて、各ディ
スクの組み付け誤差、各スリットの製造誤差に起因する
検出信号の誤差を抑制して精度の高い角加速度検出を行
うことの可能な角加速度検出装置を提案することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above, it is an object of the present invention to suppress an error in a detection signal caused by an assembling error of each disk and a manufacturing error of each slit, and to perform an angular acceleration capable of performing highly accurate angular acceleration detection. It is to propose an acceleration detecting device.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】図5に示すように、本発
明の角加速度検出装置100は、回転軸101に対して
一体回転するように固定されていると共に相互に対峙さ
せた第1および第2のディスク102、103を有して
いる。
As shown in FIG. 5, an angular acceleration detecting device 100 according to the present invention is fixed to a rotating shaft 101 so as to rotate integrally with a rotating shaft 101 and has a first and a second facing each other. It has second disks 102 and 103.

【0016】前記第1のディスク102は剛体であり円
周方向に配列した第1のスリット群104を備えてい
る。この第1のスリット群104は、例えば、剛性円板
を、一定の角度間隔で扇状に切り取ることにより形成さ
れたものである。この第1のスリット群104によっ
て、等角度間隔に複数の扇状の第1の羽根部分105が
形成されている。
The first disk 102 is rigid and has a first slit group 104 arranged in the circumferential direction. The first slit group 104 is formed, for example, by cutting a rigid disk into a fan shape at a constant angular interval. By the first slit group 104, a plurality of fan-shaped first blade portions 105 are formed at equal angular intervals.

【0017】前記第2のディスク103は、円周方向に
配列した第2のスリット群106が形成されたスリット
形成部分と、このスリット形成部分を当該ディスク10
3に作用する角加速度に応じて円周方向に弾性変位させ
るばね部分107とを備えている。例えば、第2のディ
スク102は、回転軸101に固定された軸固定部分1
08の外周から等角度間隔で放射状に延びている板ばね
からなるばね部分107とを備え、さらに、このばね部
分107の外周には、一定の角度間隔で放射状に形成し
た複数の第2のスリット群106を形成することにより
規定された複数の扇状の第2の羽根部分109が規定さ
れている。
The second disk 103 has a slit forming portion in which a second slit group 106 arranged in the circumferential direction is formed, and this slit forming portion is
And a spring portion 107 that elastically displaces in the circumferential direction in accordance with the angular acceleration acting on the spring 3. For example, the second disk 102 is a shaft fixed portion 1 fixed to the rotating shaft 101.
And a spring portion 107 made of a leaf spring radially extending at equal angular intervals from the outer periphery of the spring 08. Further, a plurality of second slits radially formed at a constant angular interval are provided on the outer periphery of the spring portion 107. A plurality of fan-shaped second blade portions 109 defined by forming the group 106 are defined.

【0018】さらに、前記第1のスリット群104によ
って形成された扇状の羽根部分105と、前記第2のス
リット群106によって形成された扇状の羽根部分10
9とを挟み、装置ハウジング110の側に固定支持され
た一対の環状電極板111、112が対向配置されてい
る。
Further, a fan-shaped blade portion 105 formed by the first slit group 104 and a fan-shaped blade portion 10 formed by the second slit group 106 are formed.
9, a pair of annular electrode plates 111 and 112 fixedly supported on the device housing 110 side are opposed to each other.

【0019】一対の環状電極板111、112の間に電
圧を印加した状態で、回転軸101が回転すると、この
回転軸101の外周に固定した第1および第2のディス
ク101、102は一体となって回転する。回転軸10
1に発生する角加速度に応じて、ばね部分107を備え
た第2のディスク103の第2のスリット群106ある
いは第2の羽根部分109は、第1のディスク102の
第1のスリット群104あるいは第1の羽根部分105
に対して円周方向に相対的に変位する。
When the rotating shaft 101 rotates while a voltage is applied between the pair of annular electrode plates 111 and 112, the first and second disks 101 and 102 fixed to the outer periphery of the rotating shaft 101 are integrally formed. Rotate. Rotating shaft 10
1, the second slit group 106 or the second blade portion 109 of the second disk 103 provided with the spring portion 107 is moved to the first slit group 104 of the first disk 102 or First blade portion 105
Relative to the circumferential direction.

【0020】この結果、図5(B)において斜線で示す
双方の羽根部分105、109の重なり部分の面積が変
動する。ここで、一対の環状電極板111,112を挟
み、第1および第2の羽根部分105、109が一定の
間隔で対向配置されているので、環状電極板111と第
1の羽根部分104によって一定容量のキャパシターが
形成され、他方の電極板112と第2の羽根部分109
によって同じく一定容量のキャパシターが形成され、さ
らには、相対変位して重なり面積が変動する第1および
第2の羽根部分105、109によって可変容量形キャ
パシターが形成される。すなわち、図5(C)に示すよ
うな等価回路が形成される。
As a result, the area of the overlapping portion of the two blade portions 105 and 109 indicated by oblique lines in FIG. 5B fluctuates. Here, since the first and second blade portions 105 and 109 are opposed to each other at a fixed interval with a pair of ring electrode plates 111 and 112 interposed therebetween, the first and second blade portions 104 and 104 are fixed by the ring electrode plate 111 and the first blade portion 104. A capacitor having a capacity is formed, and the other electrode plate 112 and the second blade portion 109 are formed.
Forms a capacitor having the same constant capacity, and furthermore, the first and second blade portions 105 and 109 whose overlapping areas vary due to relative displacement form a variable capacitor. That is, an equivalent circuit as shown in FIG. 5C is formed.

【0021】従って、第1および第2の羽根部分10
5、109により形成される可変容量形キャパシターの
静電容量を検出することにより、第1および第2の羽根
部分105、109の相対変位量を求めることができ、
この結果から、回転軸101に発生している角加速度を
算出することができる。
Therefore, the first and second blade portions 10
The relative displacement of the first and second blade portions 105 and 109 can be obtained by detecting the capacitance of the variable capacitor formed by the capacitors 5 and 109.
From this result, the angular acceleration occurring on the rotating shaft 101 can be calculated.

【0022】なお、第1および第2のディスク102、
103に形成すべき第1および第2のスリット群10
4、106の形状は、双方のディスクの間に発生する相
対変位に応じて、それらの間の重なり面積が変動するよ
うなものであれば、上記のような扇形に限らす、どのよ
うな形状であってもよい。
The first and second disks 102,
First and second slit groups 10 to be formed in 103
The shape of each of the discs 106 and 106 is not limited to the above-mentioned sector shape as long as the overlapping area between the discs fluctuates according to the relative displacement generated between the discs. It may be.

【0023】ここで、一般には、静電容量の変化を検出
手段として周波数変調を利用する方法を採用できる。こ
の方法は、静電容量の変化によって生ずる周波数変化
を、F/V変換することにより電圧変換として検出する
ものである。この場合、周波数変化は静電容量変化に反
比例関係となるので、静電容量変換に対する周波数変化
が非線形となり、角加速度算出のための処理が複雑化す
る。この対策としては、第1および第2のディスクのス
リット形状を工夫するなどして、周波数変化と角加速度
とが線形関係となるようにすればよい。例えば、第1の
ディスクと第2のディスクの重なる部分が曲線によって
規定される領域となるように、スリット群を形成する等
の方法が考えられる。
Here, generally, a method utilizing frequency modulation can be employed as a means for detecting a change in capacitance. In this method, a frequency change caused by a change in capacitance is detected as voltage conversion by F / V conversion. In this case, since the frequency change is inversely proportional to the capacitance change, the frequency change for the capacitance conversion becomes non-linear, and the process for calculating the angular acceleration becomes complicated. As a countermeasure, the frequency change and the angular acceleration may be in a linear relationship by devising the slit shapes of the first and second disks. For example, a method of forming a group of slits such that an overlapping portion of the first disk and the second disk is an area defined by a curve is conceivable.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の角加速度
検出装置においては、第1のディスクの第1のスリット
群と第2のディスクの第2のスリット群の間に発生する
円周方向の相対変位を、これらのスリット群の交差部分
の半径方向の移動量によらず、双方のディスクのスリッ
ト群の形成部分の対峙面積の変動を表す静電容量の変化
として検出している。
As described above, in the angular acceleration detecting apparatus according to the present invention, the circumferential direction generated between the first slit group of the first disk and the second slit group of the second disk. Is detected as a change in capacitance indicating a change in the area of the confronting portion of the slit group of both disks irrespective of the amount of movement of the intersection of these slit groups in the radial direction.

【0025】従って、従来のようにスリット群の交差部
分である点の移動を検出する場合とは異なり、各ディス
クの取り付け誤差、スリット群の製造誤差等に起因した
検出信号に含まれる誤差成分を抑制することができ、こ
の結果、精度の高い角加速度検出を実現できる。
Therefore, unlike the conventional case where the movement of a point which is the intersection of the slit group is detected, the error component included in the detection signal caused by the mounting error of each disk, the manufacturing error of the slit group, etc. As a result, highly accurate angular acceleration detection can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】角加速度検出装置の構造を示す概略縦断面図で
ある。
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing the structure of an angular acceleration detecting device.

【図2】(A)および(B)は、図1の装置の第2のデ
ィスクの形状を示す正面図および断面図である。
FIGS. 2A and 2B are a front view and a sectional view showing a shape of a second disk of the apparatus of FIG. 1;

【図3】図1の装置のスリット群の関係を示す説明図で
ある。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between slit groups of the apparatus of FIG. 1;

【図4】図1の装置の光学式センサの構成およびセンサ
出力信号の信号処理回路を示すブロック図である。
4 is a block diagram showing a configuration of an optical sensor of the apparatus of FIG. 1 and a signal processing circuit for a sensor output signal.

【図5】(A)は本発明を適用した角加速度検出装置の
主要部分を示す縦断面図、(B)はその第1および第2
のディスクに形成した第1および第2のスリット群の部
分を示す部分平面図、(C)は第1および第2のディス
クと対向電極板によって構成される等価回路を示す回路
図である。
5A is a longitudinal sectional view showing a main part of an angular acceleration detecting device to which the present invention is applied, and FIG.
FIG. 3C is a partial plan view showing the first and second slit groups formed on the first disk and FIG. 2C is a circuit diagram showing an equivalent circuit including the first and second disks and a counter electrode plate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 角加速度検出装置 101 回転軸 102,103 ディスク 104 第1のスリット群 105 第1の羽根部分 106 第2のスリット群 107 ばね部分 108 軸固定部分 109 第2の羽根部分 111,112 環状電極板 REFERENCE SIGNS LIST 100 angular acceleration detecting device 101 rotating shaft 102, 103 disk 104 first slit group 105 first blade portion 106 second slit group 107 spring portion 108 shaft fixed portion 109 second blade portion 111, 112 annular electrode plate

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回転軸に対して一体回転するように固定
されていると共に相互に対峙させた第1および第2のデ
ィスクを有し、前記第1のディスクは剛体であり円周方
向に配列した第1のスリット群を備え、前記第2のディ
スクは、円周方向に配列した第2のスリット群が形成さ
れたスリット形成部分と、このスリット形成部分を当該
ディスクに作用する角加速度に応じて円周方向に弾性変
位させるばね部分とを備え、前記第1のスリット群と前
記第2のスリット群の相対変位に基づき前記回転軸に発
生する角加速度を検出可能となっている角加速度検出装
置において、前記第1のスリット群および前記第2のス
リット群を挟み、定まった位置に対向配置した一対の環
状電極板を有し、前記第1および第2のディスクの円周
方向への相対変位によって変化するこれら第1および第
2のディスクの重なり面積の変化を、静電容量の変化と
して検出し、当該静電容量の変化に基づき前記回転軸に
発生する角加速度を求めることを特徴とする静電容量型
角加速度検出装置。
1. A semiconductor device comprising: a first disk and a second disk fixed so as to rotate integrally with a rotation shaft and opposed to each other, wherein the first disk is rigid and is arranged in a circumferential direction; The second disk is provided with a second slit group arranged in a circumferential direction, and a slit forming portion in accordance with an angular acceleration acting on the disk. And a spring portion for elastically displacing in the circumferential direction by using the first slit group and the second slit group, and capable of detecting an angular acceleration generated on the rotation axis based on a relative displacement between the first slit group and the second slit group. In the apparatus, a pair of ring-shaped electrode plates are disposed opposite to each other at a fixed position with the first slit group and the second slit group interposed therebetween, and the first and second disks are arranged in a circumferential direction. To displacement Therefore, a change in the overlapping area of the first and second disks that changes is detected as a change in capacitance, and the angular acceleration generated on the rotation axis is obtained based on the change in capacitance. Capacitive angular acceleration detector.
【請求項2】 請求項1において、前記静電容量の変化
によって生ずる周波数変化を、F/V変換することによ
り電圧変化として検出し、当該電圧変化に基づき前記回
転軸に発生する角加速度を求めることを特徴とする静電
容量型角加速度検出装置。
2. The method according to claim 1, wherein a frequency change caused by the change in capacitance is detected as a voltage change by performing F / V conversion, and an angular acceleration generated in the rotation axis is obtained based on the voltage change. A capacitance type angular acceleration detecting device characterized by the above-mentioned.
【請求項3】 請求項2において、前記周波数変化と前
記角加速度とが線形関係となるように設定されているこ
とを特徴とする静電容量型角加速度検出装置。
3. The capacitance-type angular acceleration detecting device according to claim 2, wherein the frequency change and the angular acceleration are set to have a linear relationship.
JP28416397A 1997-10-17 1997-10-17 Capacitance type angular acceleration detector Pending JPH11118825A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110275047A (en) * 2018-03-14 2019-09-24 京东方科技集团股份有限公司 Acceleration transducer, capacitive detection circuit, acceleration processing circuit and method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110275047A (en) * 2018-03-14 2019-09-24 京东方科技集团股份有限公司 Acceleration transducer, capacitive detection circuit, acceleration processing circuit and method

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