JP2001082982A - レゾルバ回転位置検出装置 - Google Patents
レゾルバ回転位置検出装置Info
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Abstract
レゾルバ回転位置検出装置を提供する。 【解決手段】 レゾルバ回転位置検出装置1のコンピュ
ータ8に備えられたCPU9は、RDコンバータ21か
ら各レゾルバ3,4,5に応じた位置検出データを入力
する。そしてCPU9は、位置検出データに応じた測定
電圧値をフラッシュメモリ10から読み出す。またCP
U9は各レゾルバ3,4,5に応じた帰還信号値をAD
コンバータ15を介して入力し、帰還信号の電圧値を得
る。CPU9は帰還信号電圧値と測定電圧値との差が許
容範囲外であると判断すると異常が発生したと判断し、
その帰還信号電圧値から異常の種別を識別する。異常が
発生したとき、CPU9はアラーム18や表示装置17
を作動させて、作業者に異常の種別を知らせる。
Description
検出装置に関するものである。
開平9−72758号公報、特開平11−64039号
公報等には、レゾルバを備えた回転位置検出装置におい
て、モータの回転位置を検出するときに発生する異常を
検出するための装置を備えたものが開示されている。
39号公報に開示された回転位置検出装置51は、アク
チュエータ本体52と、制御装置53とを備えている。
アクチュエータ本体52には、1回転検出レゾルバ5
4、多極レゾルバ55、及び両レゾルバ54,55を回
転させるモータ56が組み込まれている。制御装置53
は、位置回路基板57上に切換スイッチ58、レゾルバ
/デジタルコンバータ(RDコンバータ)59、発振回
路60、EEPROM61等を有している。また、制御
装置53は、CPU62、EEPROM63、PROM
64、RAM65等を備えたコンピュータ66や、ドラ
イブ回路67を有している。
て、モータ56の回転を調整する。発振回路60は両レ
ゾルバ54,55に所定の位置測定用信号(正弦波)を
出力し、両レゾルバ54,55はその位置測定用信号を
基に、その角度位置に対応した位置検出信号(sin信
号,cos信号)を切換スイッチ58を介してRDコン
バータ59にそれぞれ出力する。RDコンバータ59は
これら位置検出信号を所定のデジタル信号に変換して、
所定の位置検出データを作成する。CPU62は、位置
検出データを基にして演算によりモータ56の絶対位置
を算出する。
度を正確に検出できないという異常が発生することがあ
る。それは、回転位置検出装置1を構成する各部材が機
械的に加工されて作製されているので、RDコンバータ
59が出力するデジタル信号は誤差を有することがある
からである。その解決方法として本願出願人は、特公平
8−1388号公報にて、その誤差に対応した補正デー
タを予め作成し、その補正データをEEPROM61、
63等に記憶させて誤差を解消する方法を考案してい
る。
回転位置検出装置1の配線系の異常、レゾルバ54,5
5内への異物(金属片等)の侵入による磁気回路のショ
ートなどがある。まず、過大なラジアル荷重を受けた場
合、レゾルバ54,55を構成するロータとステータ
(共に図示せず)との間隔が変化するなどの現象が生じ
るため、位置検出データに大きな誤差が生じる。そのた
め、CPU62は指定された極に対してずれた位置の角
度データをとることがあり、正確に補正ができない場合
がある。
ートがある。結線の断線は、例えば、レゾルバ54,5
5と切換スイッチ58を結ぶケーブル68、またはレゾ
ルバ54,55と発振回路60とを結ぶケーブル69に
何らかの原因により過電流が流れることにより起こる。
さらに、結線のショートは、例えばケーブル68とケー
ブル69とが短絡することにより起こる。また、レゾル
バ54,55の磁気的ショートとは、レゾルバ54,5
5を構成する基板(図示せず)と金属片(図示せず)と
が接触することにより、ケーブル68とケーブル69と
が短絡状態となったときに起こる。
位置検出装置1では、結線上の断線やショート等の1つ
ひとつの異常に対してその異常を検知することはできて
も、1つの装置として複数の異常を種別に検知すること
はできなかった。
正確な回転位置を検出することができないという問題が
あった。本発明は前記の問題点に鑑みてなされたもので
あって、第1の目的は、複数の異常を検出して識別する
ことができるレゾルバ回転位置検出装置を提供すること
にある。第2の目的は、第1の目的を達成するととも
に、過大なラジアル荷重を受けても正確な回転位置検出
ができることにある。
めに、請求項1に記載の発明では、駆動手段により駆動
されるアクチュエータ本体に備えられた複数のレゾルバ
と、前記各レゾルバからの信号値を基に、該レゾルバが
設けられている前記アクチュエータ本体の回転位置を検
出する位置検出手段と、前記位置検出手段の検出信号を
基に、前記アクチュエータ本体の回転位置を演算する演
算手段と、前記アクチュエータ本体の回転位置を演算す
る際に、前記レゾルバからの信号値が正常な許容範囲内
であるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段によ
り前記レゾルバからの信号値が許容範囲外である場合
に、前記信号値に応じて異常の種類を識別する識別手段
とを備えたことを要旨とする。
載の発明において、前記演算手段が前記回転位置を演算
する際に、前記レゾルバの正常時の信号値に対するずれ
量に応じた補正データを記憶する記憶手段を備え、前記
演算手段は、前記判定手段の判定結果を基に、前記信号
値のずれ量に対応した補正データを用いて回転位置を算
出することを要旨とする。
請求項2に記載の発明において、前記演算手段は、前記
各レゾルバに波形信号を出力する発振手段を内蔵してい
ることを要旨とする。 (作用)請求項1に記載の発明によれば、判定手段は、
アクチュエータ本体の回転位置を演算する際に、レゾル
バからの信号値が正常な許容範囲内であるか否かを判定
する。そして判定手段によってレゾルバからの信号値が
許容範囲外であると判断された場合には、識別手段がそ
の異常の種類を識別する。その結果、アクチュエータ本
体の回転位置を検出するとともに異常を検出するレゾル
バ異常検出装置は、1つの装置として複数の異常を種別
毎に識別することが可能となる。
に記載の発明の作用に加えて、補正手段がラジアル過重
に応じた補正を行うので、ラジアル荷重がかかっても精
度の高い角度位置が検出される。
又は請求項2に記載の発明の作用に加えて、任意のタイ
ミングに応じて各レゾルバの出力値をとることが可能と
なる。
形態のレゾルバ回転位置検出装置を図1〜図10に従っ
て説明する。
出するために使用される回転位置検出装置1は、アクチ
ュエータ本体としてのモータ本体2を備えている。モー
タ本体2には、一極レゾルバ3、多極レゾルバ4、多極
レゾルバ5及び各レゾルバ3,4,5を回転させるサー
ボモータ6がそれぞれ組み込まれている。各レゾルバ
3,4,5は、図示しないロータ及びステータをそれぞ
れ備えている。各レゾルバ3,4,5は、モータ本体2
の出力軸2aの回転位置に応じた信号として、sin波
形及びcos波形の2つの帰還信号を出力する。
はコンピュータ8を備えている。コンピュータ8は、演
算手段、判定手段及び識別手段としてのCPU9、記憶
手段としてのフラッシュメモリ10、PROM11及び
RAM12とを備えている。PROM11及びRAM1
2には、演算処理手順に関する所定の制御プログラムが
記憶されている。フラッシュメモリ10には、誤差が生
じていない状態で測定される回転位置に対応した測定電
圧値が記憶されている。CPU9は駆動手段としてのド
ライブ回路13を介してサーボモータ6に接続され、ド
ライブ回路13を制御する。CPU9は、入力ポート部
14、ADコンバータ15、発信手段としての基準クロ
ック発振器16を備えている。ドライブ回路13は、C
PU9からの出力信号に基づいてサーボモータ6を回転
制御する。CPU9には、回転位置検出装置1に異常が
発生したときに作業者等に異常を知らせる表示装置17
及びアラーム18が接続されている。
器20、RDコンバータ21、信号変換・増幅回路22
が備えられている。なお、これらスイッチ及び各回路1
9〜22により位置検出手段が構成される。信号変換・
増幅回路22は、CPU9に内蔵された基準クロック発
振器16からの出力信号を所定の正弦波信号(アナログ
信号)に変換し、この正弦波信号を各レゾルバ3,4,
5に出力する。各レゾルバ3,4,5は、それぞれの回
転位置に応じた2種類の帰還信号(sin信号,cos
信号)を切換スイッチ19に出力する。切換スイッチ1
9はCPU9の指令に基づいてスイッチの切換動作が行
われ、各レゾルバ3,4,5のうち選択的に1つのレゾ
ルバを接続状態にする。
ゾルバ3,4,5からの帰還信号は増幅器20により増
幅され、RDコンバータ21及びCPU9に内蔵された
ADコンバータ15に入力される。RDコンバータ21
は入力したsin信号及びcos信号の帰還信号を回転
角度に応じた所定のデジタル信号(位置検出データ)に
変換し、そのデジタル信号を入力ポート部14を介して
CPU9に出力する。ADコンバータ15は、ピークの
タイミングに応じてsin信号及びcos信号をA/D
変換し、図5及び図6に示すsinθ及びcosθの電
圧波形にする。
たとき、その異常を作業者等に知らせるまでの装置の作
動についてフローチャートに従って説明する。異常は複
数種あり、その種類としては前述したラジアル過荷重
や、結線の断線又はショート、レゾルバ3,4,5の磁
気的ショート等がある。また、図2及び図3に示すルー
チンは電源投入時に実行される制御であり、図4に示す
ルーチンはモータの回転中に定期的に実行される制御で
ある。
て説明する。ステップ100(以下、ステップを単にS
と記す)において、電源を投入した後、切換スイッチ1
9を一極レゾルバ3側に切り換えて、RDコンバータ2
1からの位置検出データDoを入力する。次にS101
において、ADコンバータ15からsinθ及びcos
θの電圧波形により帰還電圧値Voaを検出する。この
場合、帰還電圧値Voaはsinθ及びcosθの電圧
波形に応じてそれぞれ検出されるが、便宜上2つの信号
値を総称してVoaと記す。次にS102において、位
置検出データDoに対応する測定電圧値Vobをフラッ
シュメモリ10から読み出す。この測定電圧値Vob
は、一極レゾルバ3を組立てるときに測定されて、固有
の誤差を有していない基準の電圧値である。即ち、この
電圧値は正常な帰還信号に相当するsinθやcosθ
の値である。そしてS103において、一極レゾルバ3
の帰還電圧値Voaと測定電圧値Vobとの差を求め、
その差が所定の範囲内(本実施形態では、±αの範囲内
とする)にあるか否かを判断する。
αが成立するなら、S104に進む。この場合、sin
θ及びcosθの2つの電圧波形について判断してい
る。S104において、切換スイッチ19を多極レゾル
バ4,5側に切り換えて、RDコンバータ21からの位
置検出データDmを読み出す。この場合、2つの多極レ
ゾルバ4,5に応じて、それぞれ位置検出演算処理を行
っているが、便宜上2つの位置検出演算処理を総称して
記すものとする。そしてS105において、位置検出デ
ータDmに基づいて回転角度を算出する。次にS106
において、S105での回転角度計算が正常に算出され
たか否かを判断する。正常に算出されているならば、S
107において各多極レゾルバ4,5の帰還電圧値Vm
aをADコンバータ15から入力する。次にS108に
おいて、位置検出データDmに対応する測定電圧値Vm
bをフラッシュメモリ10から読み出す。この測定電圧
値Vmbも、各レゾルバ4,5を組立てるときに測定さ
れて、固有の誤差を有していない基準の電圧値である。
4,5の帰還電圧値Vmaと測定電圧値Vmbとの差を
求め、その差が所定の範囲内(本実施形態では、±βの
範囲内とする)にあるか否かを判断する。次に、−β<
Vma−Vmb<βが成立するならば、S110におい
て初期設定等の標準制御を実行し、このルーチンを終了
する。
ob<αが不成立であるなら、S111に進む。この場
合、一極レゾルバ3にラジアル過荷重がかかっていた
り、一極レゾルバ3の結線上に何らかの異常が発生して
いることになる。S111において、一極レゾルバ3の
帰還電圧値Voaが過電圧または0ボルトか否かを判断
する。ここで0ボルトであるという判断は、図9に示す
ように、2つのsinθまたはcosθの電圧波形のう
ち少なくとも一方が0ボルトであり、その0ボルトの状
態が所定時間継続したときに実行される。また過電圧と
いう判断は、図10に示すように、帰還電圧値Voaが
所定の電圧値Vmaxを超えている場合に実行される。
S111で帰還電圧値Voaが過電圧または0ボルトで
ないならば、S112において図示しないマップから帰
還電圧値Voaに応じた推定ラジアル荷重Koを算出す
る。このとき、sinθ及びcosθの波形は、図7及
び図8に示すように、ラジアル荷重がかかった部分の電
圧値が正常時と比べて変形した波形となっている。ま
た、S111で帰還電圧値Voaが過電圧または0ボル
トであるときは、S113においてアラーム18に信号
を出力することによりアラーム18を作動させて異常の
発生を作業者等に知らせる。そしてS114において、
回転位置検出装置1の結線上に断線またはショートの異
常が発生したことを表示装置17に表示し、異常終了す
る。
た後、S115において推定ラジアル荷重Koが所定の
許容範囲内か否かを判断する。推定ラジアル荷重Koが
許容範囲内であるならば、S116においてRDコンバ
ータ21から多極レゾルバ4,5の位置検出データDm
を入力する。そしてS117において、フラッシュメモ
リ10に記憶された推定ラジアル荷重Koに対応する補
正データを用いて回転角度を算出する。
容範囲内でないときは、S118においてアラーム18
に信号を出力することによりアラーム18を作動させて
異常の発生を作業者等に知らせる。そしてS119にお
いて、ラジアル荷重が超過している、または配線系の異
常としてケーブル異常が発生していることを表示装置1
7に表示する。
れていないときは、S120においてアラーム18に信
号を出力することによりアラーム18を作動させて異常
の発生を作業者等に知らせる。そしてS121におい
て、ラジアル荷重が超過している、または配線系の異常
としてケーブル異常が発生していることを表示装置17
に表示する。
βが不成立ならば、S122に進む。この場合、多極レ
ゾルバ4,5にラジアル過荷重がかかっていたり、多極
レゾルバ4,5の結線上に何らかの異常が発生している
ことになる。次にS122において、帰還電圧値Vma
が過電圧または0ボルトか否かを判断する。S112に
おいてVmaが過電圧または0ボルトでないならば、S
123において図示しないマップにより帰還電圧値Vm
aに応じた多極レゾルバ4,5の推定ラジアル荷重Km
を算出する。そしてS124において、推定ラジアル荷
重Kmに応じた補正データを算出する。そしてS110
において、標準制御を実行する。またS122で帰還電
圧値Vmaが過電圧または0ボルトならば、S125に
おいてアラーム18に信号を出力し、アラーム18を作
動させることにより異常を作業者等に知らせる。
ルーチンは、モータの回転制御のためにモータ回転時に
所定の間隔で常時実行される。まずS201において、
多極レゾルバ4,5の帰還電圧値Vmaを入力する。次
にS202において、位置検出データDmに応じた多極
レゾルバ4,5の測定電圧値Vmbをフラッシュメモリ
10から読み出す。そしてS203において、多極レゾ
ルバ4,5の帰還電圧値Vmaと測定電圧値Vmbとの
差を求め、その差が所定の範囲内(本実施形態では、±
βの範囲内とする)にあるか否かを判断する。
立するならば、S204において推定ラジアル荷重Km
に応じた補正データを考慮して角度データDrを算出す
る。そしてS205において、回転位置を検出するとき
に必要な各補正量を付加して、回転位置を算出する。そ
してS206において、PID制御を実行する。
βが不成立のときは、S207において帰還電圧値Vm
aが0ボルトか否かを判断する。S207で帰還電圧値
Vmaが0ボルトでないならば、S208において帰還
電圧値Vmaに基づいて多極レゾルバ4,5の推定ラジ
アル荷重Kmを算出する。またS207で帰還電圧値V
maが0ボルトであるならば、S209においてアラー
ム18に信号を出力しアラーム18を作動させて、作業
者等に異常を知らせる。そしてS210において、表示
装置17に断線またはショートが発生したことを表示さ
せる。
た後、S211において推定ラジアル荷重Kmが所定の
許容範囲にあるか否かを判断する。S211で推定ラジ
アル荷重が許容範囲内であるならば、S212において
推定ラジアル荷重Kmに応じた補正データDwを再度算
出する。そしてS204において、再度算出し直した補
正データDwを使用して角度データDrを算出する。ま
たS211で推定ラジアル荷重Kmが許容範囲でないな
らば、S213においてアラーム18に信号を出力して
アラーム18を作動させて、作業者等に異常の発生を知
らせる。そしてS214において、表示装置17にラジ
アル荷重の超過を表示させる。
ている回転位置検出装置1は複数の異常を検出可能なレ
ゾルバ回転位置検出装置となる。また、このレゾルバ回
転位置検出装置は、位置検出手段を構成するスイッチ及
び各回路19〜22、コンピュータ8、及び各レゾルバ
3,4,5から構成されている。
効果を得ることができる。 (1)ラジアル荷重過大異常、断線、ショート等の異常
が発生したときに、それぞれの異常を種別毎にアラーム
18で知らせたり、表示装置17に表示したりする。そ
の結果、レゾルバ回転位置検出装置を、1つの装置とし
て種別毎に異常を検出可能な装置とすることができる。
アル荷重補正を行っているので、所定範囲内であればラ
ジアル荷重がかかっても正確な角度位置を検出できる。 (3)レゾルバ3,4,5からの電圧値をみて各異常が
発生しているか否かを判断しているので、新たな部品を
設ける必要もなく、簡単な構造で実施できる。
時にも定期的に異常か否かを判定するので、検出精度の
高い角度位置検出装置とすることができる。 (5)CPU9が基準クロック発振器16を内蔵してい
ることにより、任意のタイミングで各レゾルバの出力デ
ータを読むことができる。
はなく、例えば、次のように変更してもよい。 ○ 各レゾルバ3,4,5に対してラジアル荷重補正を
行っているが、ラジアル荷重補正をせずにラジアル荷重
超過のときにはアラーム18を作動させる構造でもよ
い。
補正データを求めるとき、マップを利用するものでな
く、計算により補正データを求めるものでもよい。 ○ 異常が発生したとき、アラーム18を作動させると
ともに表示装置17に各異常を表示させたが、アラーム
18及び表示装置17のうちいずれか一方を作動させる
ものでもよい。
したが、電源投入時のみ各異常を検出するものでもよ
い。 ○ 発信手段としてCPU9に内蔵された基準クロック
発振器16を利用するものでなく、CPU9の外部に備
え付けた発信回路を使用してもよい。
限定されない。即ち、他のフィードバック制御が実行さ
れる制御であればよい。 ○ 本実施形態は2つの多極レゾルバ4,5を使用した
が、多極レゾルバの個数は適宜設定できる。
を用いて行ったが、電流波形を用いてもよい。 ○ レゾルバ異常検出装置は、位置検出手段を構成する
スイッチ及び回路19〜22、コンピュータ8、及び各
レゾルバ3,4,5から構成されることに限定されな
い。例えば、上記の部材に、表示装置17及びアラーム
18を加えた構成であってよい。
項以外の技術的思想について、以下にその効果とともに
記載する。 (1)請求項1において、前記判定手段は、前記レゾル
バからの信号値と、前記位置検出手段により検出された
回転位置に応じた信号値とを求めて両信号値を比較して
いる。
を知らせるアラームを備えている。この場合、作業者等
は音により異常を認識するので、異常の発生を気づき易
くすることができる。
において、異常を種別毎に表示する表示装置を備えてい
る。この場合、表示装置にて作業者等が異常の種別を確
認できる。
明によれば、レゾルバ回転位置検出装置は複数の異常を
種別毎に判別するので、1つの装置として複数の異常を
検出することができる。
に記載の発明の効果に加え、ラジアル荷重補正を行うの
で、ラジアル荷重を受けても正確な角度位置検出ができ
る。請求項3に記載の発明によれば、請求項1又は請求
項2に記載の発明の効果に加え、演算手段に内蔵された
発信手段からの信号を基準信号とするので、任意のタイ
ミングで各レゾルバの出力を検出できる。
ート。
チャート。
圧波形。
圧波形。
図。
置、2…アクチュエータ本体としてのモータ本体、3…
レゾルバとしての一極レゾルバ、4…レゾルバとしての
多極レゾルバ、5…レゾルバとしての多極レゾルバ、9
…演算手段、判定手段及び識別手段としてのCPU、1
0…記憶手段としてのフラッシュメモリ、11…記憶手
段としてのPROM、12…記憶手段としてのRAM、
13…駆動手段としてのドライブ回路、16…発信手段
としての基準クロック発振器、19…位置検出手段を構
成する切換スイッチ、20…位置検出手段を構成する増
幅器、21…位置検出手段を構成するRDコンバータ、
22…位置検出手段を構成する信号変換・増幅回路。
Claims (3)
- 【請求項1】 駆動手段により駆動されるアクチュエー
タ本体に備えられた複数のレゾルバと、 前記各レゾルバからの信号値を基に、該レゾルバが設け
られている前記アクチュエータ本体の回転位置を検出す
る位置検出手段と、 前記位置検出手段の検出信号を基に、前記アクチュエー
タ本体の回転位置を演算する演算手段と、 前記アクチュエータ本体の回転位置を演算する際に、前
記レゾルバからの信号値が正常な許容範囲内であるか否
かを判定する判定手段と、 前記判定手段により前記レゾルバからの信号値が許容範
囲外である場合に、前記信号値に応じて異常の種類を識
別する識別手段とを備えたレゾルバ回転位置検出装置。 - 【請求項2】 前記演算手段が前記回転位置を演算する
際に、前記レゾルバの正常時の信号値に対するずれ量に
応じた補正データを記憶する記憶手段を備え、 前記演算手段は、前記判定手段の判定結果を基に、前記
信号値のずれ量に対応した補正データを用いて回転位置
を算出する請求項1に記載のレゾルバ回転位置検出装
置。 - 【請求項3】 前記演算手段は、前記各レゾルバに波形
信号を出力する発振手段を内蔵している請求項1又は請
求項2に記載のレゾルバ回転位置検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25616799A JP4074035B2 (ja) | 1999-09-09 | 1999-09-09 | レゾルバ回転位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25616799A JP4074035B2 (ja) | 1999-09-09 | 1999-09-09 | レゾルバ回転位置検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001082982A true JP2001082982A (ja) | 2001-03-30 |
JP4074035B2 JP4074035B2 (ja) | 2008-04-09 |
Family
ID=17288846
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25616799A Expired - Fee Related JP4074035B2 (ja) | 1999-09-09 | 1999-09-09 | レゾルバ回転位置検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4074035B2 (ja) |
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