CN102611270A - 机电装置以及机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机电装置，具备：电磁线圈；转子磁铁；用于检测上述转子磁铁的电角的n个(n为2以上的整数)磁传感器；以及位置检测部，其使用上述磁传感器的输出，对上述转子磁铁的位置进行检测，各磁传感器生成具有以上述机电装置的电角2π为周期的曲线状波形的传感器输出信号，上述n个磁传感器分别被配置为生成以电角计的π的整数倍以外的相位差的传感器输出信号，上述位置检测部使用来自上述n个磁传感器的上述传感器输出信号，对从移动前的位置亦即起点开始的上述转子磁铁的移动量进行计算。

Description

机电装置以及机械手

技术领域

本发明涉及电动马达的旋转位置控制。

背景技术

公知使用编码器的输出对驱动进行控制的电机机械装置(电动马达、发电机)(例如专利文献1)。

专利文献1：日本特开2010-207019号公报

但是，编码器外装在电动马达上，因此在马达系统整体的小型化、需要编码器的驱动负荷方面等是不利的。并且，判明绝对位置的绝对型编码器价格很高。

发明内容

本发明的目的在于，解决上述课题的至少一个，以简便的方法对电动马达等机电装置的移动量、位置进行检测。

本发明是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，能够作为以下方式或者应用例实现。

应用例1

一种机电装置，具有：电磁线圈；转子磁铁；用于检测上述转子磁铁的电角的n个(n为2以上的整数)磁传感器；以及位置检测部，其使用上述磁传感器的输出，检测上述转子磁铁的位置，各磁传感器生成具有以上述机电装置的电角2π为周期的曲线状波形的传感器输出信号，上述n个磁传感器分别被配置为生成以电角计的π的整数倍以外的相位差的传感器输出信号，上述位置检测部使用来自上述n个磁传感器的上述传感器输出信号，对从移动前的位置亦即起点开始的上述转子磁铁的移动量进行计算。

根据该应用例，能够容易计算转子磁铁的移动量。

应用例2

在应用例1所述的机电装置中，上述磁传感器将来自上述转子磁铁的磁通密度量作为是模拟信号的传感器信号输出。

应用例3

在应用例1或2所述的机电装置中，上述位置检测部对上述磁传感器伴随着从上述起点开始的上述转子磁铁的移动而在上述传感器输出信号产生的周期数m(m为整数)进行计数，使用上述周期数m、上述起点和移动后的上述传感器输出信号的大小对上述转子磁铁的移动量进行计算。

根据该应用例，使用周期数m、移动前后的上述传感器输出信号的大小能够容易地计算上述转子磁铁的移动量。

应用例4

在应用例3所述的机电装置中，上述位置检测部进行如下计算：根据上述起点的上述传感器输出信号的大小，对从上述起点至上述周期数m最初变化为止的上述转子磁铁的移动量、即偏移量θoffset进行计算，基于上述周期数m计算上述转子磁铁的第一移动量mθo，根据移动后的上述传感器输出信号的大小，对经过了上述周期数m后的上述转子磁铁的第二移动量Δθ进行计算，使用上述第一移动量mθo和上述第二移动量Δθ相加的值(mθo+Δθ)、以及上述偏移量θoffset，对从上述起点开始的上述转子磁铁的移动量进行计算。

根据该应用例，使取决于周期数m的第一移动量和作为各周期内的移动量的第二移动量相加能够容易地计算转子磁铁的移动量。

应用例5

在应用例4所述的机电装置中，上述位置检测部将上述传感器输出信号变换成三角波信号，使用上述三角波信号的值对经过了上述周期数m后的上述转子磁铁的第二移动量Δθ进行计算。

根据该应用例，即便在传感器输出信号饱和时也能够容易地计算第二移动量Δθ。

应用例6

在应用例4所述的机电装置中，上述位置检测部将上述传感器输出信号变换成正弦波信号，使用上述正弦波信号的值对经过了上述周期数m后的上述转子磁铁的第二移动量Δθ进行计算。

根据该应用例，即便在传感器输出信号饱和时也能够容易地计算第二移动量Δθ。

应用例7

在应用例1～6中任意一项所述的机电装置中，上述多个磁传感器中的一个磁传感器在上述起点输出上述传感器输出信号的极小值和极大值之间的中间值。

根据该应用例，能够使起点的偏移量θoffset为零。

应用例8

在应用例1～7中任意一项所述的机电装置中，上述磁传感器数n为2，上述磁传感器被配置为生成以电角计的π/2的相位差的输出信号。

根据该应用例，一个磁传感器的传感器输出信号为极大值或极小值时，另一个磁传感器输出信号输出极小值和极大值之间的中间值，因此能够容易地计算第二移动量Δθ。

应用例9

在应用例1～8中任意一项所述的机电装置中，上述磁传感器具有温度补偿功能。

根据该应用例，能够抑制由机电装置的温度引起的对磁传感器的传感器信号的影响。

应用例10

在应用例1～9中任意一项所述的机电装置中，上述机电装置是对具有检测原点的原点传感器的非驱动构件进行驱动的装置，上述位置检测部使用来自上述n个磁传感器的上述传感器输出信号，对从上述原点开始的上述转子磁铁的移动量进行计算。

根据该应用例，能够容易地求出从被驱动构件的原点开始的移动量，即被驱动构件的绝对位置。

应用例11

一种机械手，具备基部；运动部；在上述基部和上述运动部处在预先规定的位置时产生原点信号的原点传感器；机电装置，其配置于上述基部和上述运动部之间的关节部，使上述运动部相对于上述基部相对地移动，上述机电装置是应用例1～10中任意一项所述的机电装置。

本发明能够以各种方式实现，例如，除了机电装置外，能够以使用了该机电装置的机械手、机械手手臂等各种方式实现。

附图说明

图1是表示第一实施例的机械手手臂的结构的说明图。

图2是表示机械手的马达系统的结构的说明图。

图3是详细说明马达的说明图。

图4A是表示从z方向观察机械手手臂时的原点传感器的结构的说明图。

图4B是在原点位置从y方向观察机械手手臂时的说明图。

图4C是在偏离原点的位置从y方向观察机械手手臂时的说明图。

图5是表示当前位置检测电路700的结构的说明图。

图6A表示脉冲生成电路710。

图6B表示脉冲生成电路715。

图7A是表示A相+微分电路的一个例子的说明图。

图7B是表示A相-微分电路的一个例子的说明图。

图8是表示电角检测电路760的结构的说明图。

图9A是表示三角波生成电路的一个例子的说明图。

图9B是表示三角波生成电路的一个例子的说明图。

图10是表示AD变换电路770的一个例子的说明图。

图11是表示CPU781检索的电角映射782的一个例子的说明图。

图12是表示电角检测电路的各信号的时序图的说明图。

图13是当前位置检测电路的时序图。

图14是表示机械手的动作流程图的说明图。

图15是表示第二实施例的电角检测电路的各信号的时序图的说明图。

具体实施方式

第一实施例

图1是表示第一实施例涉及的机械手手臂的结构的说明图。图1(A)是从图示的z方向观察机械手手臂1000时的图，图1(B)是从图示的y方向观察机械手手臂1000时的图。图1(C)是从y方向观察机械手手臂弯曲时的状态的图。机械手手臂1000具有基部31、运动部32、马达10、锥齿轮41、42、锥齿轮支承板44。马达10被配置在对基部31和运动部32进行连接的关节部。马达10具有旋转轴230，旋转轴230与锥齿轮41连接。锥齿轮42具有旋转轴43。锥齿轮42与锥齿轮41啮合，并且与运动部32连接。锥齿轮42的旋转轴43与锥齿轮支承板44连接，锥齿轮支承板44与基部31连接。锥齿轮42以旋转轴43为轴旋转，但相对基部31不移动。旋转轴43与马达10的旋转轴230正交。对该机械手手臂1000而言，若马达10旋转则锥齿轮41旋转，若锥齿轮41旋转则通过啮合锥齿轮42以旋转轴43为中心旋转，若锥齿轮42旋转则运动部32相对基部31绕旋转轴43转动。

图2是表示机械手的马达系统的结构的说明图。马达系统具有马达10、控制部400、PWM驱动电路500、当前位置检测电路700、原点传感器600。马达10具有电磁线圈100、转子磁铁200、磁传感器300。若对电磁线圈100施加周期性的交流电流，则转子磁铁200移动(旋转运动)而使旋转轴230(图1)旋转，从而使机械手手臂1000的运动部32转动。磁传感器300有两个，对作为与转子磁铁200产生的磁通密度量对应的模拟信号的传感器信号SSA、SSB进行输出。此外，传感器信号SSA、SSB的值是以电角2π为周期的信号。作为磁传感器300，例如能够使用霍尔传感器。磁传感器300可以具有温度补偿功能。原点传感器600被配置在机械手手臂100上，产生原点检测信号SPS。原点检测信号是机械手手臂1000处于原点位置时产生脉冲的信号。

图3是详细说明马达的说明图。马达10具有定子15和转子20。转子20具有旋转轴230、转子磁铁200、磁铁背轭(back yoke)215。在转子20的中心有旋转轴230。转子磁铁200有多个，沿圆周被配置成以旋转轴230为中心的同心圆筒状。转子磁铁200的磁化方向是以旋转轴230为中心的放射方向，转子磁铁200被配置为磁束朝向中心方向的转子磁铁和朝向外侧方向的转子磁铁沿圆周交错地配置。磁铁背轭215被配置在转子磁铁200的旋转轴230侧。此外，磁铁背轭215可以省略。

定子15具有电磁线圈100、线圈背轭115、磁传感器300、电路基板310。电磁线圈100以与转子磁铁200对置的方式配置成圆筒形。在本实施例中，具备2相电磁线圈100。线圈背轭115被配置在电磁线圈100的与转子磁铁200相反的一侧。定子15与电磁线圈100的各相对应地具有两个磁传感器300。两个磁传感器300产生周期为电角2π的传感器信号SSA、SSB。传感器信号SSA和SSB以相位相互错开π/2的方式配置。传感器信号SSA和SSB被用于生成控制信号，其中，该控制信号用于驱动电磁线圈100。

此外，电磁线圈100可以是2相以外的单相或3相。在电磁线圈100为单相的情况下，磁传感器300的数量为一个。但在只有一个磁传感器300的情况下，很难检测旋转方向。因此，即便在电磁线圈100为单相的情况下，也优选定子15具有两个磁传感器300。在这种情况下，优选两个传感器信号以相位相互错开π/2的方式配置。并且，在电磁线圈100为3相的情况下，磁传感器300与各相对应地需要三个，但定子15也可以构成为仅具有与3相中的2相的电磁线圈100对应的两个磁传感器300。其原因在于，在3相的情况下，能够根据两个磁传感器300的输出，通过运算计算出剩余一个磁传感器300的输出。

图4A是表示从z方向观察机械手手臂时的原点传感器的结构的说明图。图4B是在原点位置从y方向观察机械手手臂时的说明图。图4C是在偏离原点的位置从y方向观察机械手手臂时的说明图。机械手手臂1000具有原点传感器600。原点传感器600具有发光部620、受光部630、反射板640。此外，在图4A～4C中，图变得不容易看清楚，因此省略图1所示的马达10、锥齿轮41、42、旋转轴230、43的记载。发光部620和受光部630被配置在基部31上，反射板640被配置在运动部32上。此外，在图4A中，受光部630被隐藏在发光部620的后面，因此看不见。并且，在本实施例中，将基部31和运动部32成为一条直线的状态作为原点。

在原点，如图4B所示，从发光部620照射的光被反射板640反射，从而照射至受光部630。并且，受光部630将原点检测信号SPS设为H。另一方面，在马达10(图1)驱动、运动部32从原点转动的情况下，如图4C所示，从发光部620照射至反射板640并被反射的反射光未照射到受光部630。因此，受光部630无法接受反射光，从而原点检测信号SPS不会成为H。

图2的当前位置检测电路700对转子磁铁200的当前位置进行检测。当前位置检测电路700使用来自磁传感器300的传感器信号SSA、SSB、来自原点传感器的原点检测信号SPS和偏移量θoffset，对转子磁铁200的当前位置信息θx进行计算。在此，偏移量θoffset是以下两个相位的差，即、在转子磁铁200移动后传感器信号SSB最初成为极小的相位(传感器信号SSA增加的区域的相位，并且成为VDD/2的相位)和产生原点检测信号SPS的相位的差。此外，若使传感器信号SSB最初成为极小的相位和产生原点检测信号SPS的相位一致，则能够使偏移量θoffset为零。

图5是表示当前位置检测电路700的结构的说明图。当前位置检测电路700具有2π计数电路705、电角检测电路760、合成电路790。如上所述，传感器信号SSA、SSB是以电角2π为周期的输出信号。2π计数电路705对从原点开始的、该电角2π的周期数进行计数，对基于该计数值的第一移动量θE2π进行计算。若将电角2π的周期数设为CNT，则θE2π＝2π×CNT。电角检测电路760对从传感器信号SSB成为极小的相位至当前的位置的第二移动量Δθx(0≤Δθx＜2π)进行计算。合成电路790使第一移动量θE2π、第二移动量Δθx和偏移量θoffset相加，计算转子磁铁200的从原点开始的移动量(旋转量)。

2π计数电路705具有脉冲生成电路710、715、A相+微分电路720、A相-微分电路725和脉冲计数电路730。脉冲生成电路710、715是所谓的AD变换电路，将判定值作为阈值，在传感器信号SSA、SSB的值为判定值以上时输出H，小于判定值时输出L。此外，优选将该判定值设定为H期间和L期间的长度是相同的值。

图6A表示脉冲生成电路710，图6B表示脉冲生成电路715。脉冲生成电路710、715为仅输入信号不同的相同的电路，因此使用脉冲生成电路710进行说明。脉冲生成电路710具有运算放大电路711。运算放大电路的一个输入被输入传感器信号SSA，另一个输入被输入通过电阻分压设定的判定电压(判定值)。在传感器信号SSA≥判定电压时，运算放大电路711的输出ESA为H，在传感器信号SSA＜判定电压时，运算放大电路711的输出ESA为L。

图5的A相+微分电路720是在转子20(图2等)向正方向旋转时产生脉冲的电路，A相-微分电路725是在转子20向反方向旋转时产生脉冲的电路。

图7A是表示A相+微分电路的一个例子的说明图。A相+微分电路720具有NAND电路721、倒相电路722和NOR电路723。脉冲生成电路710(图6A)的输出ESA被输入至NAND电路721的两个输入中的一个输入aa。并且，输出ESA被输入至倒相电路722，倒相电路722的输出被输入至NAND电路721的两个输入中的另一个输入ab。NAND电路721的输出ac和脉冲生成电路715(图6B)的输出ESB被输入至NOR电路723的两个输入。NOR电路723的输出是加法信号ESAD1。

在输出ESA未转变的状态下，NAND电路721的输入aa和ab的关系为任意一个为H时另一个为L，因此NAND电路721的输出ac为H。考虑输出ESA转变的状态。输出ESA从L转变为H时，NAND电路721的输入aa从L转变为H。另一方面，NAND电路721的输入ab从H转变为L。此时，NAND电路721的输入ab由于倒相电路722的存在而与NAND电路721的输入aa的转变相比略微延迟地转变。其结果，NAND电路721的输入aa和ab均为H的期间瞬间产生，NAND电路721的输出ac瞬间为L。此时，若输出ESB为L，则加法信号ESAD1仅瞬间为H。此外，若输出ESB为L，则即便NAND电路721的输出ac瞬间为L，加法信号ESAD1也保持L状态。另一方面，在输出ESA从H转变为L时，NAND电路721的输入aa从H转变为L，NAND电路721的输入ab稍许延迟后从L转变为H。此时，不会产生NAND电路721的输入aa和ab均为H的期间，因此NAND电路721的输出ac不会为L。因此，加法信号ESAD1保持L状态。即，该A相+微分电路720在输出ESB为L、输出ESA从L转变为H时，使加法信号ESAD1产生H脉冲。

图7B是表示A相-微分电路的一个例子的说明图。A相+微分电路720具有NAND电路721，但在A相-微分电路725中替换NAND电路721而具有OR电路726，在这一点上是不同的。A相-微分电路725的输出是减法信号ESAD2。在该OR电路726中，在输出ESA从H转变为L时，输入ba从H转变为L，输入bb稍许延迟后从L转变为H。此时，OR电路726的输入ba和bb同为L的期间瞬间产生，因此OR电路726的输出bc瞬间为L。此时，若输出ESB为L，则减法信号ESAD2仅瞬间为H。此外，若输出ESB为L，则即便OR电路726的输出bc瞬间为L，减法信号ESAD2也保持L状态。另一方面，在输出ESA从L转变为H时，不会产生OR电路726的输入ba和bb均为L的期间，因此OR电路726的输出bc不会为L。因此，减法信号ESAD2保持L状态。即，该A相-微分电路725在输出ESB为L、输出ESA从H转变为L时，使减法信号ESAD2产生H脉冲。通过加法信号ESAD1产生H脉冲、或减法信号ESAD2产生H脉冲，能够判断转子20(图3)的旋转方向为正方向还是反方向。此外，优选正转时加法信号ESAD1产生H脉冲的相位和反转时减法信号ESAD2产生H脉冲的相位是相同的相位。其原因在于，加法信号ESAD1或减法信号ESAD2被用于使以下说明的脉冲计数电路730的计数值CNT增加、减少，因此若相位错开，则计数值CNT的增加、减少的时间点不同。

图5的脉冲计数电路730在加法信号ESAD1产生H脉冲时使计数值CNT加1，在减法信号ESAD2产生H脉冲时使计数值CNT减1。此外，计数值CNT变化的时间点是在与传感器信号SSA、SSB的关系中，传感器信号SSB成为极小的相位。计数值CNT与从原点开始的传感器信号SSA(SSB)的电角2π的个数相当。例如，计数值CNT为m时，当前位置处于距原点(2π×m+Δθx+θoffset)的位置。在此，电角Δθx(0≤Δθx＜2π)是在计数值CNT增加时从成为了当前的计数值m的位置至当前位置的转子20(图3)的移动量(旋转量)。接下来，对计算电角Δθx的电角检测电路760进行说明。

图8是表示电角检测电路760的结构的说明图。在此，图8(A)是传感器信号SSA、SSB为正弦波等不饱和波形时的电路例，图8(B)是也能够在传感器信号SSA、SSB饱和时应用的电路例。图8(A)所示的电角检测电路760具备AD变换电路770、775和电角决定电路780，传感器信号SSA、SSB被直接输入至AD变换电路770、775。另一方面，图8(B)所示的电角检测电路760在图8(A)所示的电角检测电路760的AD变换电路770、775的前段具有脉冲生成电路761、766和三角波生成电路762、767，在这一点上图8(B)所示的电角检测电路760与图8(A)所示的电角检测电路760是不同的。具体的在后面叙述，在传感器信号SSA、SSB饱和时，若将传感器信号SSA、SSB直接输入至AD变换电路770、775，则与相同的数字值SSAD、SSBD对应的电角存在多个，从而会有不能唯一决定电角的情况。因此，具有脉冲生成电路761、766和三角波生成电路762、767。下面，以图8(B)的电角决定电路760为例进行说明。

脉冲生成电路761、766将传感器信号SSA、SSB变换成脉冲波信号SSAP、SSBP。三角波生成电路762、767将脉冲波信号SSAP、SSBP变换成三角波信号SSAT、SSBT。AD变换电路770、775对三角波信号SSAT、SSBT进行AD变换而生成数字信号SSAD、SSBD。电角决定电路780具有CPU781、电角映射782，CPU781使用数字信号SSAD、SSBD对电角映射782进行检索，从而取得电角Δθx。此外，由于三角波是直线的，因此CPU781可以根据数字信号SSAD、SSBD通过演算而算出Δθx。

脉冲生成电路761、766可以是与图6A、图6B所说明的脉冲生成电路710、715相同的结构。因此，可以替换脉冲生成电路761、766而兼用脉冲生成电路710、715来将脉冲生成电路710、715的输出作为三角波生成电路762、767的输出。

图9A、图9B是表示三角波生成电路的一个例子的说明图。作为三角波生成电路762、767能够使用积分电路。三角波生成电路762、767是相同的电路，因此以三角波生成电路762为例进行说明。三角波生成电路762具有运算放大器763、电阻R、电容C。脉冲生成电路761的输出信号SSAD经由电阻R被输入至三角波生成电路762的一个输入(-)。接地电位被输入至三角波生成电路762的另一个输入(+)。作为三角波生成电路的输出的输出信号SSAT(三角波信号SSAT)经由电容C与三角波生成电路762的一个输入(-)连接。在所述结构的情况下，若将脉冲波信号SSAP的电位设为V_SSAP，则三角波生成电路的输出信号SSAT的电位V_SSAT以下式(1)(2)表示。

数式1

$\begin{array}{cc}{V}_{\mathrm{SSAT}}=\frac{1}{R\×C}{\∫V}_{\mathrm{SSAT}}\mathrm{dt}& (V_{\mathrm{SSAT}}=H=\mathrm{VDD})\·\·\·\left(1\right)\end{array}$

数式2

$\begin{array}{cc}{V}_{\mathrm{SSAT}}=\mathrm{VDD}-\frac{1}{R\×C}{\∫V}_{\mathrm{SSAT}}\mathrm{dt}& (V_{\mathrm{SSAT}}=L-0)\·\·\·\left(2\right)\end{array}$

电位V_SSAP是H或L两个值，因此电位V_SSAT成为三角波形状。

图10是表示AD变换电路770的一个例子的说明图。AD变换电路770具备串联连接的n个(n为2以上的自然数)电阻R1～Rn、(n-1)个比较器771和译码器774。电阻R1～Rn具有相同的电阻值，从而将电压VDDn等分。比较器771的一个输入被输入各电阻的连接点(n-1个)。比较器771的另一个输入被输入作为三角波生成电路的输出的三角波信号SSAT。比较器771对电阻的连接点的电位(称为“判定电位”)和三角波信号SSAT的电位进行比较，在三角波信号SSAT的电位为判定电位以上时输出H，在三角波信号SSAT的电位不足判定电位时输出L。译码器774被输入各比较器771的输出。译码器774将其合成后输出m位的数字信号SSAD。此外，比较器771和电阻取决于数字信号SSAD的输出位数，例如，若数字信号SSAD为10位，则比较器771需要1024个，电阻需要1025个。AD变换器775具有与AD变换器771相同的结构，将输出信号SSBT作为输入，而输出数字信号SSBD。

图11是表示CPU781检索的电角映射782的一个例子的说明图。在此，将数字信号SSAD、SSBD的最大值设为10V，最小值设为0V。若数字信号SSAD、SSBD的值确定，则CPU781通过检索电角映射782，能够容易取得电角Δθx。例如，在SSAD的值为6.67时，作为电角Δθx的值可以考虑30°和150°两个值，若SSBD为1.67，则电角Δθx被唯一确定为30°，若SSBD为8.33则电角Δθx被唯一确定为150°。

此外，在图8(B)中，根据传感器信号SSA、SSB生成脉冲波信号SSAP、SSBP、根据该脉冲波信号SSAP、SSBP生成三角波信号SSAT、SSBT、根据该三角波信号SSAT、SSBT生成数字信号SSAD、SSBD均是基于以下理由。即，磁传感器300输出的传感器信号SSA、SSB未必是对正弦波进行位移而得到的信号，根据磁传感器300的位置，传感器信号SSA、SSB在极大部分饱和，或在极小部分几乎为零(以下称为“达到饱和等”。)的情况也存在。若传感器信号SSA、SSB没有达到饱和等，则除去极大点、极小点，传感器信号的值和电角以1对2的关系对应。此外，在极大点为1对1。由此，若判定传感器信号SSA、SSB的值，则能够求出电角。但是，在传感器信号SSA、SSB达到饱和等的情况下，传感器信号SSA、SSB的值和电角以1对m(m是大于2的值)对应，因此，有时会无法将电角确定为一个。即便在这样的传感器信号SSA、SSB达到饱和等的情况下，如图8(B)所示那样，通过变换，能够容易求出电角Δθx。

在本实施例中，使用三角波生成电路762、767，根据输出信号SSAD、SSBD生成三角波信号SSAT、SSBT，但也可以替换三角波生成电路762、767而使用正弦转换电路，代替三角波而生成正弦波信号SSAS、SSBS，使用与正弦波的值对应的电角映射。

此外，若以传感器信号SSA、SSB未饱和的方式配置磁传感器300，则如图8(A)所示，可以将传感器信号SSA、SSB直接输入至AD变换电路770、775，生成数字信号SSAD、SSBD。在所述情况下，电角映射772为表示该数字信号SSAD、SSBD和电角Δθx的关系的映射。

并且，一般地，因为AD变换电路的电路规模较大，因此可以构成为不具备B相用的三角波生成电路767和AD变换器775。在所述的情况下，除了传感器信号SSA的极大点、极小点以外，针对数字信号SSAD的值可以考虑两个相位的值。在该情况下，能够根据脉冲生成电路766的输出信号SSBP是H还是L来判断为哪一个相位。此外，优选传感器信号SSA、SSB的相位以电角π/2错开。

图12是表示电角检测电路的各信号的时序图的说明图。在此，除了三角波信号SSAT、SSBT之外，也记载了正弦波信号SSAS、SSBS。

图13是当前位置检测电路的时序图。在此，图示的SP表示原点(Start Point)，PP表示当前位置(Present Point)。偏移量θoffset表示马达10向正方向旋转、原点检测信号SPS成为H后直至加法信号ESAD1最初成为H的相位。在本实施例中，在加法信号ESAD1最初成为H时，以计数值CNT为0的方式设定脉冲计数电路730(图5)。脉冲计数电路730每当马达10向正方向旋转、加法信号ESAD1成为H时，使计数值CNT加1。在图13的例子中，在当前位置PP时，计数值CNT为2。第三个加法信号ESAD1成为H后至当前位置PP的相位(电角Δθx)能够像图8～10所说明的那样算出。由此，从原点SP至当前位置PP的移动量(旋转量)Δθ能够以θoffset+2π×CNT+Δθx来求出。此外，马达10向反方向旋转时，利用减法信号ESAD2使计数值CNT分别减1。

图14是表示机械手手臂的动作流程图的说明图。在图14的步骤S100中，若机械手手臂1000接收针对目的位置(将目的位置的位置信息称作“目的位置信息θr”。)的动作指令，则控制部400(图2)使处理进入步骤S110，判断是否具有马达10的当前位置的相位θx(以下，也称作“当前位置信息θx”)。在此，所谓当前位置信息θx是表示马达10相对原点(基准点)旋转的程度的信息，且是表示运动部32相对基部31转动的程度的信息。在此，当前位置信息θx以θx＝θoffset+2π×CNT+Δθx表示，其中，偏移量θoffset在马达10的设计阶段已知，控制部400根据当前的传感器输出SSA、SSB能够容易取得电角Δθx。由此，控制部400若判明计数值CNT是多少则能判明当前位置信息θx。此外，该当前位置信息θx是以马达10的电角表示的值，因此，控制部400将当前位置信息θx换算成机械角，从而算出从原点开始的运动部32的移动角度。此外，原点位置检测电路700可以替代2π×CNT而以机械角CNT×θo计算，电角映射782也可以构成为不计算电角而是计算机械角。

控制部400在未具有马达10的当前位置信息θx的情况下，使处理进入步骤S120，使马达10向正方向或反方向旋转来搜索马达10的原点SP。所谓原点SP是原点检测信号SPS为H的点，是成为机械手手臂1000的动作的基准的点。此外，原点SP的基部31和运动部32的状态能够通过机械手手臂1000的设计来以各种方式决定。例如，作为原点SP，例如，可以将基部31和运动部32为一条直线的状态作为原点SP。并且，也可以将相对基部31，运动部32从一条直线状态转动最大的状态作为原点SP。

在步骤S130中，控制部400将当前位置信息θx或原点SP的位置作为基准，驱动马达10以使得向目的方向移动。对控制部400而言，若目的位置信息θr减去当前位置信息θx亦即θr-θx比b 0大，则使马达10向正方向驱动，若比0小则向反方向驱动。控制部400将用于向目的方向移动的驱动信号DRS发送至PWM驱动电路500(图2)。PWM驱动电路500使用驱动信号DRV驱动电磁线圈100。

控制部400使马达10驱动，并且在步骤S140，取得转子20的当前位置信息θx。并且，控制部400对目的位置信息θr和当前位置信息θx进行比较。控制部400若检测到θr＝θx，马达10的转子20到达了目的位置(步骤S150)，则使处理进入步骤S160，使PWM驱动电路500停止马达10的驱动。

以上，在第一实施例中，具备生成原点检测信号SPS的原点传感器和使用传感器信号SSA、SSB计算当前位置信息θx的当前位置检测电路700，因此即便不具备编码器，也容易取得当前位置，能够对马达10进行驱动控制。

另外，控制部根据来自2π计数电路705(图5)的计数值CNT和来自电角检测电路760的电角Δθx，能够容易求出当前位置信息θx。

根据本实施例，传感器信号SSA、SSB错开π/2，因此能够容易取得电角。

第二实施例

图15是表示第二实施例的电角检测电路的各信号的时序图的说明图。相对于第一实施例为2相马达，第二实施例为3相(U相、V相、W相)马达。在第二实施例中，仅在U相、V相具有磁传感器。U相、V相的磁传感器生成2π/3相位差的传感器信号SSU、SSW。在此，使传感器信号SSU、SSV为正弦波。在非正弦波的情况下，能够像第一实施例所示那样进行波形变换，在最后通过使用正弦转换电路来容易地生成正弦波。

图15所示的传感器信号SSW是根据传感器信号SSU、SSV计算的。若将传感器信号SSU、SSV的极小值设为零、将极大值设为VDD，则SSU+SSV+SSW＝(3/2)×VDD。由此，若判明传感器信号SSU、SSV，则剩余的传感器信号SSW能够容易计算。

接下来，使用三个传感器信号，将UVW的3相变换成AB的2相。具体地说，通过进行下式(3)所示的矩阵计算，能够根据传感器信号SSU～SSW计算2相变换后的传感器信号SSA、SSB。

数式3

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{SSA}\\ \mathrm{SSB}\end{array}\right)=\sqrt{\frac{2}{3}}\left(\begin{array}{ccc}1& -1/2& -1/2\\ 0& \sqrt{3}/2& -\sqrt{3}/2\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}\mathrm{SSU}\\ \mathrm{SSV}\\ \mathrm{SSW}\end{array}\right)\·\·\·\left(3\right)$

控制部400在计算出2相变换后的传感器输出SSA、SSB后，通过进行与第一实施例相同的处理，能够对转子20的当前位置进行检测，并朝向目的位置GP对马达10进行控制。像这样，即便是3相马达，也与2相马达相同，控制部400能够取得当前位置信息θx、对马达10的动作进行控制。

在上述实施例中，以求出从原点开始的旋转量为例进行了说明，控制部400也能够适用于求出从当前位置(起点)开始的相对旋转量的情况。即，控制部400能够用上述方法计算起点以及当前位置的电角Δθx。计数值CNT不明，但控制部将当前位置的计数值CNT2设为零。计数值CNT2与计数值CNT在相同的时间点增加、减少值。控制部400通过使用移动前后的计数值CNT2的差分和移动前后的电角Δθx的差分，能够容易地计算相对移动量。此外，在这种情况下，能够认为起点的Δθx和2π的差与θoffset相当。该θoffset是从起点至计数值CNT2最初变化的移动量。此外，在起点，若为传感器输出信号SSA输出极小值和极大值之间的中间值的状态，则能够使θoffset为零。并且，若将第二实施例的起点设为第一实施例的原点，则能够使转子20的相对移动量和转子20的位置对应。

以上，基于几个实施例对本发明的实施方式进行了说明，但上述的发明的实施方式是为了容易理解本发明而完成的，并不限定本发明。对本发明来说，不脱离其主旨以及权利要求书的范围，可对本发明进行变更、改进，并且本发明包含其等同物。

符号说明：

10...马达；15...定子；20...转子；31...基部；32...运动部；41、42...锥齿轮；43...旋转轴；44...锥齿轮支承板；100...电磁线圈；115...线圈背轭；200...转子磁铁；215...磁铁背轭；230...旋转轴；300...磁传感器；310...电路基板；400...控制部；600...原点传感器；620...发光部；630...受光部；640...反射板；700...当前位置检测电路；710...脉冲生成电路；711...运算放大电路；715...脉冲生成电路；720...微分电路；722...倒相电路；730...脉冲计数电路；760...电角检测电路；761、766...脉冲生成电路；762、767...三角波生成电路；763...运算放大器；770、775...AD变换电路；771...比较器；774...译码器；780...电角决定电路；781...CPU；782...电角映射；790...合成电路；1000...机械手手臂；θoffset...偏移量；θx...当前位置信息；θr...目的位置信息；Δθx...电角；ESAD1...加法信号；ESAD2...减法信号；SSA、SSB...传感器信号；SSAP、SSBP...脉冲波信号；SSAT、SSBT...三角波信号；SSAD、SSBD...数字信号；SSAS、SSBS...正弦波信号；R、R1...电阻；C...电容；VSSAT...电位；VSSAP...电位；GP...目的位置；PP...当前位置；SP...原点；aa...输入；ba...输入；ab...输入；bb...输入；ac...输出；bc...输出；VDD...电压；ESA、ESB...输出；CNT、CNT2...计数值；SPS...原点检测信号；DRS...驱动信号；DRV...驱动信号；SSU...传感器信号；SSV...传感器信号；SSW...传感器信号。

Claims (11)

1.一种机电装置，其特征在于，

该机电装置具备：

电磁线圈；

转子磁铁；

用于检测上述转子磁铁的电角的n个磁传感器，n为2以上的整数；以及

位置检测部，该位置检测部使用上述磁传感器的输出，对上述转子磁铁的位置进行检测，

各磁传感器生成具有以上述机电装置的电角2π为周期的曲线状波形的传感器输出信号，

上述n个磁传感器分别被配置为生成以电角计的π的整数倍以外的相位差的传感器输出信号，

上述位置检测部使用来自上述n个磁传感器的上述传感器输出信号，对从移动前的位置、即起点开始的上述转子磁铁的移动量进行计算。

2.根据权利要求1所述的机电装置，其特征在于，

上述磁传感器将来自上述转子磁铁的磁通密度量作为传感器信号输出，该传感器信号是模拟信号。

3.根据权利要求1或2所述的机电装置，其特征在于，

上述位置检测部对上述磁传感器伴随着从上述起点开始的上述转子磁铁的移动而使上述传感器输出信号产生的周期数m进行计数，使用上述周期数m、上述起点和移动后的上述传感器输出信号的大小对上述转子磁铁的移动量进行计算，m为整数。

4.根据权利要求3所述的机电装置，其特征在于，

上述位置检测部进行如下计算：

根据上述起点的上述传感器输出信号的大小，对从上述起点至上述周期数m开始变化为止的上述转子磁铁的移动量、即偏移量θoffset进行计算，

基于上述周期数m计算上述转子磁铁的第一移动量mθo，

根据移动后的上述传感器输出信号的大小，对经过了上述周期数m后的上述转子磁铁的第二移动量Δθ进行计算，

使用上述第一移动量mθo和上述第二移动量Δθ相加后的值mθo+Δθ、以及上述偏移量θoffset，对从上述起点开始的上述转子磁铁的移动量进行计算。

5.根据权利要求4所述的机电装置，其特征在于，

上述位置检测部将上述传感器输出信号变换成三角波信号，使用上述三角波信号的值，对经过了上述周期数m后的上述转子磁铁的第二移动量Δθ进行计算。

6.根据权利要求4所述的机电装置，其特征在于，

上述位置检测部将上述传感器输出信号变换成正弦波信号，使用上述正弦波信号的值，对经过了上述周期数m后的上述转子磁铁的第二移动量Δθ进行计算。

7.根据权利要求1～6中任意一项所述的机电装置，其特征在于，

上述多个磁传感器中的一个磁传感器在上述起点输出上述传感器输出信号的极小值和极大值之间的中间值。

8.根据权利要求1～7中任意一项所述的机电装置，其特征在于，

上述磁传感器数n为2，上述磁传感器被配置为生成以电角计的π/2的相位差的输出信号。

9.根据权利要求1～8中任意一项所述的机电装置，其特征在于，

上述磁传感器具有温度补偿功能。

10.根据权利要求1～9中任意一项所述的机电装置，其特征在于，

上述机电装置是对具有检测原点的原点传感器的非驱动构件进行驱动的装置，

上述位置检测部使用来自上述n个磁传感器的上述传感器输出信号，对从上述原点开始的上述转子磁铁的移动量进行计算。

11.一种机械手，其特征在于，

该机械手具备：

基部；

运动部；

在上述基部和上述运动部处在预先规定的位置时产生原点信号的原点传感器；和

机电装置，该机电装置配置于上述基部和上述运动部之间的关节部，并使上述运动部相对于上述基部相对地移动，

上述机电装置是权利要求1～10中任意一项所述的机电装置。

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