CN104321624A - 旋变器的异常检测方法、角度检测装置、电机及输送装置 - Google Patents

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Abstract

提供能够在无需复杂的运算的情况下迅速地检测异常的旋变器的异常检测方法、角度检测装置、电机以及输送装置。设置切换供给正弦波和直流电压作为旋变器（2）的励磁信号的电路。并且，在刚接通电源之后，对旋变器（2）施加直流电压，对施加了该直流电压时的旋变器（2）的各相输出电压进行测量。此时，比较各相输出电压，在都不一致时，判断为在旋变器（2）中发生了异常（短接异常、短路异常）。

Description

旋变器的异常检测方法、角度检测装置、电机及输送装置
技术领域
本发明涉及对旋转体的旋转位置进行检测的旋变器（resolver）的异常检测方法、具有旋变器的异常检测功能的角度检测装置、具备该角度检测装置的电机以及输送装置。
背景技术
以往，作为在电动机等的旋转角度的检测中使用的旋变器的异常检测方法，例如有专利文献1中记载的技术。该技术如下：与旋变器的励磁信号的最大值或者最小值同步地对各旋变器输出信号进行采样，在该采样值的偏移脱离了0附近的规定范围时，判定为在旋变器中发生了异常。
另外，作为检测旋变器的异常的另一方法，例如有专利文献2中记载的技术。该技术如下：将励磁线圈与3个旋变器线圈之间的各个变压比均设定为不同的值，在根据三相的旋变器信号运算的3个转子电气角（运算电气角）表示彼此不同的值时，判定为在旋变器中发生了短路异常。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-343253号公报
专利文献2：日本特开2013-044679号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在记载于上述专利文献1的技术中，根据采样信号的偏移来检测旋变器的异常，因此如果最多也没有旋转180°的电气角则无法检测异常。因此，在实施异常检测之前的期间，有可能利用异常信号来进行电机控制，对电机旋转动作带来不良影响。
另外，在记载于上述专利文献2的技术中，从三相的旋变器信号分别抽出振幅成分，根据所抽出的振幅值通过三种方法来运算出运算电气角。这样，在旋变器的短路异常的检测中需要复杂的运算。
因此，本发明的目的在于，提供能够在无需复杂的运算的情况下迅速地检测出异常的旋变器的异常检测方法、角度检测装置、电机以及输送装置。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的旋变器的异常检测方法的一个方式的特征在于，对将旋转体的旋转位置信息输出为电信号的旋变器施加直流电压，对施加了该直流电压时的所述旋变器的各相输出电压进行比较，由此检测所述旋变器的异常。
这样，相对于通常使用正弦波来对旋变器进行励磁的情况，对旋变器施加直流电压，对作为其结果输出的旋变器信号进行确认，由此来判定在旋变器中是否发生了异常。这样，利用对旋变器施加了直流电压时的旋变器输出信号在正常状态下全部成为相同电位这一点，比较旋变器的各相输出电压，来检测异常状态。因此，无需复杂的运算。而且，能够在不旋转转子角的情况下检测异常状态。
另外，在上述旋变器的异常检测方法中，优选为，在所述旋变器的各相输出电压都不一致时，判断为在所述旋变器中发生了异常。由此，能够通过简单的结构适当地检测旋变器的异常状态。
而且，本发明的角度检测装置的一个方式的特征在于，具有：旋变器，其将旋转体的旋转位置信息输出为电信号；正弦波生成部，其生成正弦波信号来作为向所述旋变器供给的励磁信号的基准信号；直流电压生成部，其生成直流电压来作为向所述旋变器供给的励磁信号的基准信号；励磁信号供给部，其选择由所述正弦波生成部生成的正弦波信号和由所述直流电压生成部生成的直流电压中的任意一方，并把将其作为所述基准信号的所述励磁信号供给到所述旋变器；电压测量部，其对所述旋变器的各相输出电压进行测量；以及异常检测部，其在通过所述励磁信号供给部把将所述直流电压生成部生成的直流电压作为所述基准信号的所述励磁信号供给到所述旋变器时，对由所述电压测量部测量的所述旋变器的各相输出电压进行比较，从而对所述旋变器的异常进行检测。
这样，能够对正弦波和直流电压进行切换而供给到旋变器，因此能够在施加直流电压而进行了异常判定之后，切换为正弦波而进行通常的角度检测。
另外，在上述的角度检测装置中，优选为，在刚接通电源之后，所述励磁信号供给部选择由所述直流电压生成部生成的直流电压，并把将该直流电压作为所述基准信号的所述励磁信号供给到所述旋变器。
这样，在刚接通电源之后对旋变器施加直流电压来进行异常判定，因此能够在确认了旋变器为正常状态之后进行角度检测。因此，能够提高角度检测的可靠性。
而且，本发明的电机的一个方式的特征在于，具有上述的角度检测装置。
另外，本发明的输送装置的一个方式的特征在于，使用上述的电机对输送对象物进行输送。
发明效果
根据本发明，能够在无需转子旋转的情况下迅速地检测出旋变器的异常。另外，能够通过简单的比较运算来判定异常，因此能够廉价地实现异常检测功能。
附图说明
图1是本实施方式的角度检测装置的概略结构图。
图2是示出角度检测装置的结构的电路图。
图3是示出短接异常判定处理过程的流程图。
图4是示出本实施方式的角度检测装置的另一例的概略结构图。
具体实施方式
下面，根据附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是示出本发明的角度检测装置的一个实施方式的概略结构图。
图中，标号1为电机（旋转体），标号2为用于对电机1的旋转位置进行检测的旋变器。在此，电机1为构成输送装置的例如直驱电机，作为驱动输送对象物10的驱动源来发挥作用。
另外，通过电机1、旋变器2以及后述的驱动单元3构成伺服电机。另外，作为电机1也可以使用大扭矩电机。
旋变器2由圆筒状的定子和把持旋转轴并以可自由旋转的方式配置于定子内的转子构成，并且构成为转子与定子之间的磁阻根据转子的位置而变化，转子每旋转1次，磁阻变化的基本波成分成为1个周期。即，使转子的内径中心与定子的内径中心一致，使转子的外表中心从其内径中心偏心一定的偏心量而使转子的壁厚变化，从而磁阻根据转子的位置而发生变化。
该旋变器2是如下的三相旋变器：当从外部施加正弦波状的励磁信号时，输出根据旋转轴的旋转角度而变化的A相的旋变器信号、相位相对于A相的旋变器信号相差120°的B相的旋变器信号、相位相对于B相的旋变器信号相差120°的C相的旋变器信号。
旋变器2与驱动单元3经由连接器4而通过电缆5连接。从旋变器2输出的电信号（旋变器信号）经由电缆5而传输到驱动单元3。
驱动单元3具有对电机1的旋转位置（旋转角度）进行检测的位置检测功能、和对旋变器2的相间短接异常进行检测的异常检测功能。位置检测功能是如下的功能：作为电机1的旋转位置信息获取从旋变器2传输的旋变器信号，根据该旋变器信号对电机1的旋转位置（旋转角度）进行检测。另外，异常检测功能是在刚接通电源之后对旋变器2的短接/短路异常进行检测的功能。
该驱动单元3具有励磁信号生成模块11、短接异常检测信号生成模块12、切换开关13、电流放大电路14。
励磁信号生成模块11生成正弦波信号并将其输出。另外，短接异常检测信号生成模块12作为短接异常检测信号生成直流电压并将其输出。
切换开关13根据来自后述的异常判定执行控制部19的切换信号S1，对来自励磁信号生成模块11的正弦波和来自短接异常检测信号生成模块12的直流电压进行切换而输出到电流放大电路14。在此，在切换信号S1=0的情况下，切换开关13选择来自励磁信号生成模块11的正弦波而进行输出，在切换信号S1=1的情况下，切换开关13选择来自短接异常检测信号生成模块12的直流电压而进行输出。
电流放大电路14对切换开关13输出的信号进行放大，将该信号作为励磁信号经由电缆5而供给到旋变器2。
而且，驱动单元3具有角度检测信号接收模块15、R/D转换模块16、CPU17。另外，CPU17具有角度检测部18、异常判定执行控制部19、短接异常判定部20。
角度检测信号接收模块15输入通过施加励磁信号而从旋变器2输出的三相的旋变器信号。在此，旋变器信号是相位相差120°的A相、B相、C相的三相的模拟信号。
该角度检测信号接收模块15将所输入的三相的旋变器信号转换成二相而输出到R/D转换模块16，并对所输入的三相的旋变器信号的电压进行检测而输出到CPU17的后述的短接异常判定部20。
即，角度检测信号接收模块15具有图2所示的结构。如图2所示，角度检测信号接收模块15具有分流电阻R1、R2、R3，并使用这些分流电阻R1～R3对旋变器信号的电压（VA、VB、VC）进行检测。在此，分流电阻R1～R3的电阻值全部被设定为相同的值。各相电压VA～VC通过A/D转换器21a～21c而被转换为数字值之后输入到CPU17（短接异常判定部20）。
另外，角度检测信号接收模块15通过三相/二相转换器而将三相的旋变器信号转换为二相之后，将它们输入到R/D转换模块（RD转换器）16。
R/D转换模块16将旋变器2的输出信号转换为数字的角度数据，如图1所示，将该数据输入到CPU17的角度检测部18。角度检测部18获取从R/D转换模块16输出的角度数据，将该角度数据使用于各种控制（电机控制等）中。
另外，CPU17的异常判定执行控制部19在进行判定旋变器2的短接异常的短接异常判定处理的期间输出切换信号S1=1，在除此之外的期间输出切换信号S1=0。在本实施方式中，在接通电源后的一定期间，输出切换信号S1=1以进行短接异常判定处理。
在由异常判定执行控制部19输出切换信号S1=1时，CPU17的短接异常判定部20根据从角度检测信号接收模块15输出的各相电压VA～VC而实施短接异常判定处理。将短接异常判定结果输出到外部以进行规定的异常时处理。例如，作为异常时处理，可以是停止电机1的驱动控制等措施。
接下来，对通过CPU17执行的短接异常判定处理进行具体的说明。
图3是示出短接异常判定处理过程的流程图。该短接异常判定处理是在接通电源时开始执行的。
首先，在步骤S1中，异常判定执行控制部19将切换信号S1=1输出到切换开关13。由此，切换开关13成为图2的虚线所示的状态，由短接异常检测信号生成模块12生成的短接异常检测信号（直流电压）被施加到三相旋变器2。
接着在步骤S2中，短接异常判定部20获取由三相旋变器2输出的旋变器输出信号的电压。在此所获取的旋变器输出信号的电压是分别通过A/D转换器21a～21c将由角度检测信号接收模块15检测到的旋变器2的各相电压VA～VC转换为数字值后的值。
在步骤S3中，判定在所述步骤S2中获取的各相电压值是否全部相等。并且，在判定为全部是相同电位的情况下，进入步骤S4，在判定为是不同电位的情况下，进入步骤S5。
在步骤S4中，判断为旋变器信号为正常状态、即在旋变器2中未发生短接异常或短路异常，并在输出表示“正常状态”的短接异常判定结果之后结束短接异常判定处理。
另一方面，在步骤S5中，判断为旋变器信号为短接状态或断路状态，并在输出表示“异常状态”的短接异常判定结果之后结束短接异常判定处理。
如上所述，在接通电源之后，作为励磁信号将直流电压施加到三相旋变器2。旋变器线圈的阻抗特性是jωL（ω：角加速度，L：电感），直流电压的角加速度是0rad/s2，因此在施加了直流电压时的阻抗为0Ω。因此，在旋变器信号为正常状态的情况下，在施加了直流电压时的分流电阻R1～R3中出现的电压全部相等。另一方面，在旋变器信号为异常状态（短接状态、断路状态）的情况下，在施加了直流电压时的分流电阻R1～R3中出现的电压成为彼此不同的值。
这样，能够利用在施加了直流电压时的分流电阻R1～R3中出现的电压根据旋变器信号是异常状态（短接状态、断路状态）还是正常状态而变化这一点，对旋变器2的异常状态进行检测。
另外，在图1中，励磁信号生成模块11与正弦波生成部对应，短接异常检测信号生成模块12与直流电压生成部对应，切换开关13和电流放大电路14与励磁信号供给部对应，角度检测信号接收模块15与电压测量部对应，短接异常判定部20与异常检测部对应。
这样，在本实施方式中，能够在不需要转子旋转的情况下进行旋变器2的异常判定。因此，当在旋变器2中发生了异常的情况下，能够迅速地检测出该异常。
而且，在刚接通电源之后对旋变器2施加直流电压而进行异常判定，因此能够在确认了旋变器2为正常状态之后开始进行通常的角度检测。因此，能够防止利用异常信号来控制电机。
但是，作为旋变器的异常检测方法还有如下的方法：将励磁线圈与3个旋变器线圈之间的各个变压比全部设定为不同的值，在根据三相的旋变器信号运算的3个转子电气角（运算电气角）表示彼此不同的值时，判定为在旋变器中发生了短路异常。
对此，在本实施方式中，即使旋变器2的变压比全部相同也能够实现。另外，能够通过简单的比较运算来检测旋变器2的异常状态，因此能够廉价地实现。
另外，在上述实施方式中，说明了对分别通过A/D转换器21a～21c将旋变器2的各相电压VA～VC转换为数字值后的值进行比较来判定短接异常的情况，但是也可以使用比较器来判定短路异常。
另外，在上述实施方式中，说明了应用输出A相、B相以及C相的旋变器信号的旋变器的情况，但是也可以在输出四相以上的旋变器信号的旋变器中应用。
而且，在上述实施方式中，如图4所示，也可以通过电机1、旋变器2、RD单元6以及驱动单元7来构成伺服电机。在该情况下，形成如下结构：将组装到旋变器2中的RD单元6与驱动单元7经由连接器4而通过电缆5连接。
RD单元6具有上述的角度检测信号接收模块15和R/D转换模块16的功能，驱动单元7具有上述的励磁信号生成模块11、短接异常检测信号生成模块12、切换开关13、电流放大电路14以及CPU17的功能。并且，从RD单元6输出的信号经由电缆5而被传输到驱动单元7，从而能够进行旋变器2的角度检测和短接异常判定。
产业上的可利用性
根据本发明的旋变器的异常检测方法，能够在无需转子旋转的情况下迅速地检测出旋变器的异常。另外，能够通过简单的比较运算进行异常判定，因此能够廉价地实现异常检测功能，是有用的。
标号说明：
1…电机（旋转体），2…旋变器，3…驱动单元，4…连接器，5…电缆，11…励磁信号生成模块，12…短接异常检测信号生成模块，13…切换开关，14…电流放大电路，15…角度检测信号接收模块，16…R/D转换模块，17…CPU，18…角度检测部，19…异常判定执行控制部，20…短接异常判定部，21a～21c…A/D转换器

Claims (6)

1.一种旋变器的异常检测方法，其特征在于，
对将旋转体的旋转位置信息输出为电信号的旋变器施加直流电压，对施加了该直流电压时的所述旋变器的各相输出电压进行比较，由此检测所述旋变器的异常。
2.根据权利要求1所述的旋变器的异常检测方法，其特征在于，
在所述旋变器的各相输出电压都不一致时，判断为在所述旋变器中发生了异常。
3.一种角度检测装置，其特征在于，具有：
旋变器，其将旋转体的旋转位置信息输出为电信号；
正弦波生成部，其生成正弦波信号；
直流电压生成部，其生成直流电压；
励磁信号供给部，其选择由所述正弦波生成部生成的正弦波信号和由所述直流电压生成部生成的直流电压中的任意一方，作为励磁信号而供给到所述旋变器；
电压测量部，其对所述旋变器的各相输出电压进行测量；以及
异常检测部，其在通过所述励磁信号供给部将由所述直流电压生成部生成的直流电压作为所述励磁信号而供给到所述旋变器时，对由所述电压测量部测量的所述旋变器的各相输出电压进行比较，从而对所述旋变器的异常进行检测。
4.根据权利要求3所述的角度检测装置，其特征在于，
在刚接通电源之后，所述励磁信号供给部选择由所述直流电压生成部生成的直流电压，作为所述励磁信号而供给到所述旋变器。
5.一种电机，其特征在于，具有所述权利要求3或4所述的角度检测装置。
6.一种输送装置，其特征在于，使用所述权利要求5所述的电机来对输送对象物进行输送。
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