JP2000275039A

JP2000275039A - 分解能切換装置

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Publication number: JP2000275039A
Application number: JP11084320A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Kobayashi; 誠一小林; Soichi Takahashi; 壮一高橋; Masaki Kuwabara; 昌樹桑原
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2000-10-06
Anticipated expiration: 2019-03-26
Also published as: JP3674381B2

Abstract

(57)【要約】【課題】回転子の高速動作に対応してしかも高精度で
位置検出データの検出を可能とすることにより、ＲＤＣ
等の位置検出器を用いて回転子の位置決め制御を行う場
合に、位置決め時間の短縮化および位置決め制御の高精
度化を図るのに好適な分解能切換装置を提供する。【解決手段】ＲＤＣ２２の分解能を切り換える切換制
御部３０を備え、切換制御部３０は、回転軸の回転速度
を検出し、検出した回転速度が０．８［rps］以上であ
るときは、ＲＤＣ２２の分解能を高速回転対応の１０ビ
ットに切り換え、検出した回転速度が０．７［rps］以
下であるときは、ＲＤＣ２２の分解能を高精度である１
２ビットに切り換えるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転子の回転角度
位置を検出する位置検出器の分解能を切り換える装置に
係り、特に、回転子の高速動作に対応してしかも高精度
で位置検出データの検出を可能とすることにより、位置
検出器を用いて回転子の位置決め制御を行う場合に、位
置決め時間の短縮化および位置決め制御の高精度化を図
るのに好適な分解能切換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、回転子の回転角度をその回転角
度に応じて変化するアナログ信号として検出するセンサ
としては、レゾルバが用いられている。このレゾルバ
は、モータ等の回転軸に回転自在に取り付けられるもの
であって、例えば、ロータとステータとの間のリラクタ
ンスがロータの位置により変化し、ロータ１回転につき
リラクタンス変化の基本波成分が１周期となるように構
成されており、サーボ機構の検出系などに用いられる。
レゾルバからのレゾルバ信号はアナログであるため、こ
れをディジタル信号に変換するレゾルバ用ディジタル変
換器（ＲＤＣ：Resolver Digital Converter）が用意さ
れている。

【０００３】従来、ＲＤＣは、レゾルバからのレゾルバ
信号に基づいて、所定分解能で回転軸の回転角度位置を
位置検出データとして検出するようになっている。ＲＤ
Ｃによっては、複数段階ある分解能を備えたものもある
が、用途に応じて分解能を固定設定して用いていた。こ
の分解能には、例えば、最大速度が１［rps］／６１４
４００［pps］である１２ビットの分解能と、最大速度
が３［rps］／１５３６００［pps］である１０ビットの
分解能とがあり、通常、最大速度が増加するにつれて分
解能が低くなっていくものである。このため、回転軸が
比較的高速で回転する場合に適用するときは、ＲＤＣの
分解能を１０ビットに設定して対応させていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のＲＤＣでは分解能を固定設定しているため、ＲＤＣ
の分解能を低分解能（１０ビット）に設定した場合は、
回転軸が高速で回転しているときにはこれに対応するこ
とができるが、回転軸が低速で回転しているときには粗
い精度で位置検出データを検出することとなり、逆に、
ＲＤＣの分解能を高分解能（１２ビット）に設定した場
合は、回転軸が低速で回転しているときには細かな精度
で位置検出データを検出することができるが、回転軸が
高速で回転しているときにはこれに対応することができ
なくなる。このことは、ＲＤＣを用いて回転軸の位置決
め制御を行う場合に、位置決め時間が長くなるばかり
か、位置決め制御を精度よく行えないという問題につな
がる。

【０００５】そこで、本発明は、このような従来の技術
の有する未解決の課題に着目してなされたものであっ
て、回転子の高速動作に対応してしかも高精度で位置検
出データの検出を可能とすることにより、ＲＤＣ等の位
置検出器を用いて回転子の位置決め制御を行う場合に、
位置決め時間の短縮化および位置決め制御の高精度化を
図るのに好適な分解能切換装置を提供することを目的と
している。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る請求項１記載の分解能切換装置は、回
転子の回転角度をその回転角度に応じて変化する位置検
出信号として検出し、検出した位置検出信号に基づい
て、複数段階ある分解能のうち指定された分解能で前記
回転子の回転角度位置を検出する位置検出器に適用され
る装置であって、前記回転子の回転速度を検出し、検出
した回転速度に応じて前記位置検出器の分解能を切り換
えるようにした。

【０００７】このような構成であれば、回転子が回転す
ると、その回転速度が検出され、検出された回転速度に
応じて位置検出器の分解能が切り換えられる。これによ
り、位置検出器では、回転子の回転角度が位置検出信号
として検出され、検出された位置検出信号に基づいて、
複数段階ある分解能のうち回転速度に応じて切り換えら
れた分解能で回転子の回転角度位置が検出される。

【０００８】ここで、位置検出器としては、例えば、回
転子に回転自在に取り付けられたレゾルバを備え、この
レゾルバにより、回転子の回転角度をその回転角度に応
じて変化する位置検出信号として検出する構成のものを
用いることができる。また、請求項１記載の分解能切換
装置をより具体化した装置として、次の第２の分解能切
換装置が考えられる。第２の分解能切換装置は、請求項
１記載の分解能切換装置において、前記回転子の回転速
度を検出し、検出した回転速度に応じて前記位置検出器
の分解能を前記複数段階ある分解能のうちいずれかに切
り換える制御を行う制御手段を備えている。

【０００９】このような構成であれば、回転子が回転す
ると、制御手段により、回転子の回転速度が検出され、
検出された回転速度に応じて位置検出器の分解能が複数
段階ある分解能のうちいずれかに切り換えられる。さら
に、第２の分解能切換装置をより具体化した装置とし
て、次の第３の分解能切換装置が考えられる。第３の分
解能切換装置は、第２の分解能切換装置において、前記
位置検出器は、前記回転子の回転速度を複数段階に区分
したときの各段階に対応した分解能を備えており、前記
制御手段は、前記位置検出器の分解能を、前記複数段階
ある分解能のうち検出した回転速度よりも高い段階に対
応した分解能に切り換えるようになっている。

【００１０】このような構成であれば、制御手段によ
り、位置検出器の分解能が、回転子の回転速度を複数段
階に区分したときの各段階に対応した分解能のうち検出
された回転速度よりも高い段階に対応したものに切り換
えられる。さらに、第２および第３の分解能切換装置を
より具体化した装置として、次の第４の分解能切換装置
が考えられる。第４の分解能切換装置は、第２および第
３の分解能切換装置のいずれかにおいて、前記制御手段
は、検出した回転速度が増加しているときの分解能切換
パターンと、検出した回転速度が減少しているときの分
解能切換パターンと、を異ならせるようにした。

【００１１】このような構成であれば、回転子の回転速
度が増加しているとき（加速度が正の値）は、制御手段
により、位置検出器の分解能が所定切換パターンで切り
換えられる。これに対して、回転子の回転速度が減少し
ているとき（加速度が負の値）は、制御手段により、増
加時の分解能切換パターンとは異なる切換パターンで位
置検出器の分解能が切り換えられる。

【００１２】したがって、回転子の速度リップルの影響
によって位置検出器の分解能が無意味に切り換えられる
のを抑制することができる。さらに、第２ないし第４の
分解能切換装置をより具体化した装置として、次の第５
の分解能切換装置が考えられる。第５の分解能切換装置
は、第２ないし第４の分解能切換装置のいずれかにおい
て、前記位置検出器は、前記回転子の回転角度位置を位
置検出データとして検出するようになっており、前記制
御手段は、前記位置検出器の分解能を切り換える際は、
前記位置検出器からの位置検出データが変化した直後に
行うようになっている。

【００１３】このような構成であれば、制御手段によ
り、位置検出器の分解能を切り換える際は、位置検出器
からの位置検出データが変化した直後に行われる。ＲＤ
Ｃ等の位置検出器は、位置検出データが変化する直前に
その分解能が切り換えられると、発振してしまって位置
検出データを正確に読み出すことができなくなる場合が
想定される。そこで、このように位置検出データが変化
した直後に分解能を切り換えるようにすれば、発振を抑
制することができるので、位置検出器の分解能を切り換
えても、位置検出データを比較的正確に読み出すことが
できる。

【００１４】さらに、第５の分解能切換装置をより具体
化した装置として、次の第６の分解能切換装置が考えら
れる。第６の分解能切換装置は、第５の分解能切換装置
において、前記制御手段は、所定サンプリング周期で前
記位置検出器から位置検出データを読み出し、読み出し
た位置検出データに基づいて前記回転子の回転速度を算
出するようになっており、前記位置検出器の分解能を切
り換える際は、前記位置検出データを読み出した直後に
行うようになっている。

【００１５】このような構成であれば、制御手段によ
り、所定サンプリング周期で位置検出器から位置検出デ
ータが読み出され、読み出された位置検出データに基づ
いて回転子の回転速度が算出される一方、位置検出器の
分解能を切り換える際は、位置検出データが読み出され
た直後に行われる。ＲＤＣ等の位置検出器は、位置検出
データが読み出される直前にその分解能が切り換えられ
ると、動作が不安定となって位置検出データを正確に読
み出すことができなくなる場合が想定される。そこで、
このように位置検出データが読み出される直後に分解能
を切り換えるようにすれば、次の位置検出データを読み
出すまでの時間（ほぼ１サンプリング周期）を、動作を
安定させるための時間として確保することができるの
で、位置検出器の分解能を切り換えても、位置検出デー
タを比較的正確に読み出すことができる。

【００１６】さらに、第５および第６の分解能切換装置
をより具体化した装置として、次の第７の分解能切換装
置が考えられる。第７の分解能切換装置は、第５および
第６の分解能切換装置のいずれかにおいて、前記位置検
出器における前記位置検出データの１ビット当たりの電
流値を決定するためのゲインスケーリング抵抗部と、帯
域を調整するためのＣＲ部と、前記位置検出器の最大ト
ラッキングレートを決定するためのトラッキング抵抗部
と、前記制御手段からの切換信号に応じて前記ゲインス
ケーリング抵抗部、前記ＣＲ部および前記トラッキング
抵抗部の回路定数を切り換えるスイッチング部と、を備
えている。

【００１７】このような構成であれば、制御手段によ
り、位置検出器の分解能を切り換える際はスイッチング
部に切換信号が出力される。これに伴って、スイッチン
グ部により、ゲインスケーリング抵抗部、ＣＲ部および
トラッキング抵抗部の回路定数が切り換えられる。ＲＤ
Ｃ等の位置検出器は、単純に分解能を切り換えるだけで
は動作中の分解能切換を実現するには不十分であり、こ
れを実現するためには、切換前後の帯域を統一させるこ
と、内部ループのヒステリシス幅を調整することが少な
くとも必要となる。そこで、このように分解能の切り換
えに合わせてゲインスケーリング部、ＣＲ部およびトラ
ッキング抵抗部の回路定数を切り換えるようにすれば、
分解能の切り換えに合わせて、切換前後の帯域を統一さ
せるとともに内部ループのヒステリシス幅を調整するこ
とが可能となるので、動作中の分解能切換を実現するこ
とができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１ないし図５は、本発明に
係る分解能切換装置の実施の形態を示す図である。この
実施の形態は、本発明に係る分解能切換装置を、図１に
示すように、ＲＤＣ２２を用いてモータ１０の回転軸の
位置決め制御を行う位置決め制御システムにおいて、Ｒ
ＤＣ２２の分解能を切り換える場合について適用したも
のである。

【００１９】まず、本発明に係る分解能切換装置を適用
する位置決め制御システムの構成を図１を参照しながら
説明する。図１は、本発明に係る分解能切換装置を適用
する位置決め制御システムの構成を示すブロック図であ
る。図１において、位置決め制御システムは、メガトル
クモータ等のモータ１０と、モータ１０の回転軸に回転
自在に取り付けられたレゾルバ２０と、レゾルバ２０か
らの出力信号に基づいて回転軸の回転角度位置を検出す
るＲＤＣ２２と、ＲＤＣ２２の分解能を切り換える切換
制御部３０と、ＲＤＣ２２からの出力信号に基づいて回
転軸の回転速度を演算する速度演算部５２と、ＲＤＣ２
２からの出力信号と位置指令信号に基づいて回転軸の位
置制御を行う位置制御部４０と、速度演算部５２からの
出力信号と位置制御部４０からの出力信号に基づいて回
転軸の速度制御を行う速度制御部５０と、速度制御部５
０からの出力信号に基づいてモータ１０に与える負荷電
流を制御する電流制御部６０と、で構成されている。

【００２０】レゾルバ２０は、例えば、単極３相可変リ
ラクタンス型レゾルバであって、円筒状のステータと、
回転軸を把持してステータ内に回転自在に配設されたロ
ータと、で構成されており、ロータとステータとの間の
リラクタンスがロータの位置により変化し、ロータの１
回転につきリラクタンス変化の基本波成分が１周期とな
るように構成されている。すなわち、ロータの内径中心
をステータの内径中心と一致させ、ロータ３０の外形中
心をその内径中心から一定の偏心量だけ偏心させるよう
にしてロータの肉厚を変化させてあり、これによってリ
ラクタンスがロータの位置により変化するようになって
いる。このため、レゾルバ２０は、回転軸の回転角度を
その回転角度に応じて変化するアナログ信号として検出
するようになっている。

【００２１】ＲＤＣ２２は、レゾルバ２０からのアナロ
グ信号であるレゾルバ信号に基づいて、２段階ある分解
能のうち指定された分解能で回転軸の回転角度位置を位
置検出データとして検出するようになっている。この分
解能には、例えば、最大速度が１［rps］／６１４４０
０［pps］である１２ビットの分解能と、最大速度が３
［rps］／１５３６００［pps］である１０ビットの分解
能とがある。このため、ＲＤＣ２２は、１２ビットの分
解能に設定されているときは、回転軸の回転速度が最大
速度１［rps］を超えない範囲において、回転軸の回転
角度位置を１２ビット（０〜４０９５）の精度で分解し
てこれを位置検出データとして検出し、１０ビットの分
解能に設定されているときは、回転軸の回転速度が最大
速度３［rps］を超えない範囲において、回転軸の回転
角度位置を１０ビット（０〜１０２３）の精度で分解し
てこれを位置検出データとして検出するようになってい
る。なお、ＲＤＣ２２の分解能は、モータ１０の回転速
度が“０”の状態では１２ビットに設定されている。

【００２２】切換制御部３０は、ＲＤＣ２２からの位置
検出データに基づいて、ＲＤＣ２２の分解能切換端子に
切換信号を出力することにより、ＲＤＣ２２の分解能
を、１２ビットおよび１０ビットのいずれかに切り換え
るようになっている。位置制御部４０は、ＲＤＣ２２か
らの位置検出データと位置指令信号とを入力し、位置指
令信号による位置指令値と位置検出データとの差分に基
づいて、回転軸の回転角度位置が位置指令値と一致する
ように速度指令値を算出して速度制御部５０に出力する
ことにより、回転軸の回転角度位置をフィードバック制
御するようになっている。

【００２３】速度制御部５０は、速度演算部５２からの
回転軸の速度実績値と位置制御部４０からの速度指令値
とを入力し、回転軸の速度実績値と速度指令値との差分
に基づいて、回転軸の回転速度が速度指令値と一致する
ように電流指令値を算出して電流制御部６０に出力する
ことにより、回転軸の回転速度をフィードバック制御す
るようになっている。

【００２４】電流制御部６０は、速度制御部５０からの
電流指令値を入力し、モータ１０の負荷電流値と電流指
令値との差分に基づいて、モータ１０の負荷電流値が電
流指令値と一致するようにモータ１０の負荷電流をフィ
ードバック制御するようになっている。次に、ＲＤＣ２
２および切換制御部３０の構成を図２ないし図４を参照
しながら詳細に説明する。図２は、ＲＤＣ２２および切
換制御部３０の詳細な構成を示すブロック図であり、図
３および図４は、ＲＤＣ２２の分解能を切り換えるタイ
ミングを示すタイムチャートである。

【００２５】図２において、ＲＤＣ２２は、位置検出デ
ータを出力するための１６ビットの出力端子である位置
検出データ出力端子Ｔo₀〜Ｔo₁₅と、ＲＤＣ２２の分解
能を切り換える切換指令である切換信号を入力するため
の分解能切換端子Ｔiと、を有している。また、ＲＤＣ
２２は、１２ビットの分解能に設定されているときは、
位置検出データ出力端子Ｔo₀〜Ｔo₁₁を介して１２ビッ
トの位置検出データを出力し、１０ビットの分解能に設
定されているときは、位置検出データ出力端子Ｔo₂〜Ｔ
o₁ ₁を介して１０ビットの位置検出データを出力するよ
うになっている。これにより、ＲＤＣ２２の動作中に分
解能が切り換えられても、位置検出データの桁数が切換
前後で同一に保たれる。例えば、１２ビットの分解能に
設定されているときに、位置検出データが、“2000”，
“2001”，“2002”，“2003”，“2004”，“2005”，
“2006”，“2007”と変化していき、“2008”になった
ときに１０ビットの分解能に切り換えられると、位置検
出データはその後、“2008”，“2008”，“2008”，
“2008”，“2012”，“2012”，“2012”，“2012”と
変化していく。

【００２６】切換制御部３０は、ＲＤＣ２２からの位置
検出データおよび後述のＣＰＵ３４からの切換制御信号
を処理する信号処理回路３２と、信号処理回路３２から
の位置検出データに基づいてＲＤＣ２２の分解能を切り
換える切換指令である切換制御信号を生成するＣＰＵ３
４と、信号処理回路３２からの切換信号に基づいてＲＤ
Ｃ２２の回路定数を調整する回路定数調整部３６と、で
構成されている。

【００２７】信号処理回路３２は、位置検出データ出力
端子Ｔo₀〜Ｔo₁₅を介してＲＤＣ２２からの位置検出デ
ータを入力し、ＣＰＵ３４の読出指令に応じて、入力し
た位置検出データをＣＰＵ３４に出力するようになって
いる。また、図３に示すように、ＣＰＵ３４からの切換
制御信号を入力したときは、切換制御信号を入力した時
点を基準として次の位置検出データがＲＤＣ２２から出
力されるのを待ってその直後に、分解能切換端子Ｔiお
よび回路定数調整部３６に切換信号を出力するようにな
っている。

【００２８】回路定数調整部３６は、ＲＤＣ２２におけ
る位置検出データの１ビット当たりの電流値を決定する
ためのゲインスケーリング抵抗部３６ａと、帯域を調整
するためのＣＲ部３６ｂと、ＲＤＣ２２の最大トラッキ
ングレートを決定するためのトラッキング抵抗部３６ｃ
と、信号処理回路３２からの切換信号に応じてゲインス
ケーリング抵抗部３６ａ、ＣＲ部３６ｂおよびトラッキ
ング抵抗部３６ｃの回路定数を切り換えるスイッチング
部３６ｄと、で構成されており、ゲインスケーリング抵
抗部３６ａと、ＣＲ部３６ｂと、トラッキング抵抗部３
６ｃとは、その順で直列に接続されている。

【００２９】ゲインスケーリング抵抗部３６ａは、スイ
ッチＳ₁と抵抗Ｒ₄₁（例えば３６［ｋΩ］）とを直列接
続し、スイッチＳ₂と抵抗Ｒ₄₂（例えば１８０［ｋ
Ω］）とを直列接続し、さらに、これらと抵抗Ｒ₄₃（例
えば５１０［ｋΩ］）とを並列接続して構成されてい
る。そして、スイッチＳ₁、スイッチ₂および抵抗Ｒ₄₃の
一端には、ＲＤＣ２２の同期整流回路２２ａが接続され
ている。

【００３０】ＣＲ部３６ｂは、ＲＤＣ２２の積分器２２
ｂと並列接続して、積分器２２ｂの帯域を決定するため
の回路部である。これは、コンデンサＣ₅₁と抵抗Ｒ₅₁と
を直列接続するとともにこれらとコンデンサＣ₄₁とを並
列接続して第１のＣＲ部を構成し、コンデンサＣ₅₂と抵
抗Ｒ₅₂とを直列接続するとともにこれらとコンデンサＣ
₄₂とを並列接続して第２のＣＲ部を構成し、さらに、第
１のＣＲ部と第２のＣＲ部とのいずれかに切換可能な３
点切換スイッチＳ₃を設けて構成されている。そして、
コンデンサＣ₄₁，Ｃ₅₁，Ｃ₄₂，Ｃ₅₂の一端には、ゲイン
スケーリング抵抗部３６ａにおける抵抗Ｒ₄₁〜Ｒ₄₃の他
端が接続されている。

【００３１】トラッキング抵抗部３６ｃは、スイッチＳ
₄と抵抗Ｒ₆₁（例えば５．６［ｋΩ］）とを直列接続
し、スイッチＳ₅と抵抗Ｒ₆₂（例えば２７［ｋΩ］）と
を直列接続し、さらに、これらと抵抗Ｒ₆₃（例えば８２
［ｋΩ］）とを並列接続して構成されている。そして、
スイッチＳ₄、スイッチ₅および抵抗Ｒ₆₃の一端には、Ｃ
Ｒ部３６ｂにおけるスイッチＳ₃の他端が接続されてお
り、抵抗Ｒ₆₁〜Ｒ₆₃の他端には、ＲＤＣ２２の電圧制御
発振器（ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillator）２
２ｃが接続されている。

【００３２】スイッチング部３６ｄは、１０ビットの分
解能に切換を行う切換指令である切換信号を入力したと
きは、スイッチＳ₁，Ｓ₄をオン状態とし、スイッチ
Ｓ₂，Ｓ₅をオフ状態とするとともに、スイッチＳ₃を第
１のＣＲ部に切り換えるようになっている。また、１２
ビットの分解能に切換を行う切換指令である切換信号を
入力したときは、スイッチＳ₁，Ｓ₄をオフ状態とし、ス
イッチＳ₂，Ｓ₅をオン状態とするとともに、スイッチＳ
₃を第２のＣＲ部に切り換えるようになっている。

【００３３】ＣＰＵ３４は、図３に示すように、ＲＤＣ
２２の位置検出データの出力周期よりも長い所定サンプ
リング周期で、信号処理回路３２に読出指令を出力して
位置検出データを読み出し、読み出した位置検出データ
に基づいて回転軸の回転速度を算出するようになってい
る。そして、図４に示すように、算出した回転速度が増
加しているときであって回転速度が所定値（例えば０．
８［rps］）以上となったときは、１０ビットの分解能
に切換を行う切換指令である切換制御信号を信号処理回
路３２に出力し、算出した回転速度が減少しているとき
であって回転速度が所定値（例えば０．７［rps］）以
下となったときは、１２ビットの分解能に切換を行う切
換指令である切換制御信号を信号処理回路３２に出力す
るようになっている。また、ＣＰＵ３４は、図３に示す
ように、切換制御信号を信号処理回路３２に出力する際
は、位置検出データを信号処理回路３２から読み出した
直後に行うようになっている。

【００３４】次に、上記実施の形態の動作を図面を参照
しながら説明する。上記位置決め制御システムにおい
て、モータ１０が停止した状態で位置指令信号が入力さ
れると、まず、位置制御部４０では、回転軸の回転角度
位置が位置指令信号による位置指令値と一致するように
速度指令値が算出され、算出された速度指令値が速度制
御部５０に出力される。速度制御部５０では、速度指令
値が入力されると、回転軸の回転速度が速度指令値と一
致するように電流指令値が算出され、算出された電流指
令値が電流制御部６０に出力される。電流制御部６０で
は、電流指令値が入力されると、モータ１０の負荷電流
値が電流指令値と一致するように負荷電流が制御され、
これにより、モータ１０が回転させられる。

【００３５】こうしてモータ１０が回転を開始すると、
レゾルバ２０により、回転軸の回転角度に応じて変化す
るレゾルバ信号が出力され、ＲＤＣ２２では、レゾルバ
２０からのレゾルバ信号に基づいて、１２ビットの分解
能で回転軸の回転角度位置が検出され、１２ビットの位
置検出データが位置制御部４０および速度演算部５２に
出力される。

【００３６】こうして位置検出データが位置制御部４０
にフィードバックされると、位置検出部４０では、位置
検出データによる回転角度位置よりも位置指令値が大き
いときは、速度指令値を増加させ、位置検出データによ
る回転角度位置よりも位置指令値が小さいときは、速度
指令値を減少させるといった制御が行われることによ
り、位置検出データによる回転角度位置と位置指令値と
の差分がなくなるように速度指令値の増減が制御され
る。

【００３７】速度制御部５０では、速度指令値よりも速
度演算部５２からの速度実績値が大きいときは、電流指
令値を増加させ、速度指令値よりも速度実績値が小さい
ときは、電流指令値を減少させるといった制御が行われ
ることにより、速度指令値と速度実績値との差分がなく
なるように電流指令値の増減が制御される。電流制御部
６０では、電流指令値よりもモータ１０の負荷電流値が
大きいときは、負荷電流を増加させ、電流指令値よりも
負荷電流値が小さいときは、負荷電流を減少させるとい
った制御が行われることにより、電流指令値と負荷電流
値との差分がなくなるように負荷電流の増減が制御され
る。

【００３８】このように、上記位置決め制御システムで
は、位置指令信号が入力されると、回転軸の回転角度位
置が位置指令値となるようにモータ１０が制御される
が、この制御過程においては、モータ１０の回転速度に
応じてＲＤＣ２２の分解能が切り換えられる。次に、そ
の切換動作を説明する。まず、図４に示すように、モー
タ１０の回転速度が増加していき、その回転速度が所定
値（例えば０．８［rps］）以上となったときは、ＣＰ
Ｕ３４により、次の位置検出データが信号処理回路３２
から読み出されるのを待ってその直後に、１０ビットの
分解能に切換を行う切換指令である切換制御信号が信号
処理回路３２に出力される。信号処理回路３２では、こ
の切換制御信号が入力されると、次の位置検出データが
ＲＤＣ２２から出力されるのを待ってその直後に、１０
ビットの分解能に切換を行う切換指令である切換信号が
ＲＤＣ２２および回路定数調整部３６に出力される。

【００３９】回路定数調整部３６では、この切換信号が
入力されると、スイッチング部３６ｄにより、スイッチ
Ｓ₁，Ｓ₄がオフ状態とされ、スイッチＳ₂，Ｓ₅がオン状
態とされるとともに、スイッチＳ₃が第２のＣＲ部に切
り換えられる。その結果、抵抗Ｒ₄₂と抵抗Ｒ₄₃とが並列
接続され、第２のＣＲ部が接続され、抵抗Ｒ₆₂と抵抗Ｒ
₆₃とが並列接続されることにより、抵抗Ｒ₄₂，Ｒ₄₃と、
第２のＣＲ部と、抵抗Ｒ₆₂，Ｒ₆₃と、が直列接続された
回路が構成される。このため、切換前と同じ帯域が保持
されるとともにＲＤＣ２２の内部ループのヒステリシス
幅が１０ビットの分解能に対応して調整される。

【００４０】一方、ＲＤＣ２２では、上記切換信号が入
力されると、分解能が１０ビットに切り換えられ、その
結果、レゾルバ２０からのレゾルバ信号に基づいて、１
０ビットの分解能で回転軸の回転角度位置が検出され、
１０ビットの位置検出データが位置制御部４０および速
度演算部５２に出力される。次に、図４に示すように、
モータ１０の回転速度が減少していき、その回転速度が
所定値（例えば０．７［rps］）以下となったときは、
ＣＰＵ３４により、次の位置検出データが信号処理回路
３２から読み出されるのを待ってその直後に、１２ビッ
トの分解能に切換を行う切換指令である切換制御信号が
信号処理回路３２に出力される。信号処理回路３２で
は、この切換制御信号が入力されると、次の位置検出デ
ータがＲＤＣ２２から出力されるのを待ってその直後
に、１２ビットの分解能に切換を行う切換指令である切
換信号がＲＤＣ２２および回路定数調整部３６に出力さ
れる。

【００４１】回路定数調整部３６では、この切換信号が
入力されると、スイッチング部３６ｄにより、スイッチ
Ｓ₁，Ｓ₄がオン状態とされ、スイッチＳ₂，Ｓ₅がオフ状
態とされるとともに、スイッチＳ₃が第１のＣＲ部に切
り換えられる。その結果、抵抗Ｒ₄₁と抵抗Ｒ₄₃とが並列
接続され、第１のＣＲ部が接続され、抵抗Ｒ₆₁と抵抗Ｒ
₆₃とが並列接続されることにより、抵抗Ｒ₄₁，Ｒ₄₃と、
第１のＣＲ部と、抵抗Ｒ₆₁，Ｒ₆₃と、が直列接続された
回路が構成される。このため、切換前と同じ帯域が保持
されるとともにＲＤＣ２２の内部ループのヒステリシス
幅が１２ビットの分解能に対応して調整される。

【００４２】一方、ＲＤＣ２２では、上記切換信号が入
力されると、分解能が１２ビットに切り換えられ、その
結果、レゾルバ２０からのレゾルバ信号に基づいて、１
２ビットの分解能で回転軸の回転角度位置が検出され、
１２ビットの位置検出データが位置制御部４０および速
度演算部５２に出力される。なお、このように、回転軸
の回転速度に応じて分解能を切り換えながら位置検出デ
ータを検出するようにした場合、位置決め時間および位
置偏差は、１０ビットの分解能で固定設定して位置検出
データを検出するようにした従来の場合に比して、図５
に示すようになる。図５は、本発明による位置決め時間
および位置偏差と、従来の位置決め時間および位置偏差
とを比較したグラフである。

【００４３】図中、本発明による位置決め時間は、従来
に比してほぼ半分の時間となり、また、本発明による位
置偏差は、従来に比してほぼ半分の時間で収束している
ことが判る。このようにして、本実施の形態では、ＲＤ
Ｃ２２の分解能を切り換える切換制御部３０を備え、回
転軸の回転速度を検出し、検出した回転速度が所定値以
上であるときは、ＲＤＣ２２の分解能を高速回転対応の
１０ビットに切り換え、検出した回転速度が所定値以下
であるときは、ＲＤＣ２２の分解能を高精度である１２
ビットに切り換えるようにした。このため、回転軸が高
速で回転しているときにはこれに対応することができ、
逆に、回転軸が低速で回転しているときには細かな精度
で位置検出データを検出することができるので、従来に
比して、位置決め時間を短縮することができるととも
に、高精度な位置決め制御を行うことができる。

【００４４】また、本実施の形態では、回転速度が増加
しているときであって回転速度が０．８［rps］以上と
なったときは、１０ビットの分解能に切り換え、回転速
度が減少しているときであって回転速度が０．７［rp
s］以下となったときは、１２ビットの分解能に切り換
るといったように、回転速度が増加しているときの分解
能切換パターンと、検出した回転速度が減少していると
きの分解能切換パターンと、を異ならせるようにした。
このため、回転軸の速度リップルの影響によってＲＤＣ
２２の分解能が無意味に切り換えられるのを抑制するこ
とができる。

【００４５】さらに、本実施の形態では、ＣＰＵ３４か
らの切換制御信号を入力したときは、切換制御信号を入
力した時点を基準として次の位置検出データがＲＤＣ２
２から出力されるのを待ってその直後に、分解能切換端
子Ｔiおよび回路定数調整部３６に切換信号を出力する
ようにした。このため、ＲＤＣ２２の発振を抑制するこ
とができるので、ＲＤＣ２２の分解能を切り換えても、
位置検出データを比較的正確に読み出すことができる。

【００４６】さらに、本実施の形態では、切換制御信号
を信号処理回路３２に出力する際は、位置検出データを
信号処理回路３２から読み出した直後に行うようにし
た。このため、次の位置検出データを読み出すまでの時
間（ほぼ１サンプリング周期）を、ＣＰＵ３６の動作を
安定させるための時間として確保することができるの
で、ＲＤＣ２２の分解能を切り換えても、位置検出デー
タを比較的正確に読み出すことができ。

【００４７】さらに、本実施の形態では、分解能の切り
換えに合わせてゲインスケーリング部、ＣＲ部およびト
ラッキング抵抗部の回路定数を切り換えるようにした。
このため、分解能の切り換えに合わせて、切換前後の帯
域を統一させるとともにＲＤＣ２２の内部ループのヒス
テリシス幅を調整することが可能となるので、ＲＤＣ２
２の動作中の分解能切換を実現することができる。

【００４８】さらに、本実施の形態では、ＲＤＣ２２
は、１２ビットの分解能に設定されているときは、位置
検出データ出力端子Ｔo₀〜Ｔo₁₁を介して位置検出デー
タを出力し、１０ビットの分解能に設定されているとき
は、位置検出データ出力端子Ｔo₂〜Ｔo₁₁を介して位置
検出データを出力するようにした。このため、ＲＤＣ２
２の動作中に分解能を切り換えても、位置検出データの
桁数が切換前後で同一に保たれるので、回転軸の回転角
度位置を再度捕捉する必要がなくなる。

【００４９】なお、上記実施の形態においては、１０ビ
ットの分解能と１２ビットの分解能とを有するＲＤＣ２
２を用いて構成したが、これに限らず、さらに複数段階
の分解能を有するＲＤＣ２２を用いて、ＲＤＣ２２の分
解能を、複数段階ある分解能うちいずれかに切り換える
ように構成してもよい。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る分解
能切換装置によれば、回転子が高速で回転しているとき
にはこれに対応することができ、逆に、回転子が低速で
回転しているときには細かな精度で位置検出データを検
出することができるので、従来に比して、位置決め時間
を短縮することができるとともに、高精度な位置決め制
御を行うことができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る分解能切換装置を適用する位置決
め制御システムの構成を示すブロック図である。

【図２】ＲＤＣ２２および切換制御部３０の詳細な構成
を示すブロック図である。

【図３】ＲＤＣ２２の分解能を切り換えるタイミングを
示すタイムチャートである。

【図４】ＲＤＣ２２の分解能を切り換えるタイミングを
示すタイムチャートである。

【図５】本発明による位置決め時間および位置偏差と、
従来の位置決め時間および位置偏差とを比較したグラフ
である。

【符号の説明】

１０モータ２０レゾルバ２２ＲＤＣ３０切換制御部３２信号処理回路３４ＣＰＵ３６回路定数調整部３６ａゲインスケーリング抵抗部３６ｂＣＲ部３６ｃトラッキング抵抗部３６ｄスイッチング部４０位置制御部５０速度制御部５２速度演算部６０電流制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者桑原昌樹群馬県前橋市鳥羽町78番地日本精工株式会社内Ｆターム(参考） 2F063 AA35 CA09 CA40 DD02 EA03 GA22 LA09 LA19 2F069 AA83 DD19 HH15 HH30 NN06 NN08 2F077 AA26 NN02 NN16 PP26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転子の回転角度をその回転角度に応じ
て変化する位置検出信号として検出し、検出した位置検
出信号に基づいて、複数段階ある分解能のうち指定され
た分解能で前記回転子の回転角度位置を検出する位置検
出器に適用される装置であって、前記回転子の回転速度を検出し、検出した回転速度に応
じて前記位置検出器の分解能を切り換えるようにしたこ
とを特徴とする分解能切換装置。