JP2003315166A - 角度検出装置における温度検出方法、角度検出装置及び角度検出装置を備えたアクチュエータ制御システム - Google Patents
角度検出装置における温度検出方法、角度検出装置及び角度検出装置を備えたアクチュエータ制御システムInfo
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Abstract
相ずれ及び変圧比から測定部の温度データを得る。ま
た、角度検出装置を用いたアクチュエータ制御システム
において、温度検出装置を設けることなく温度データを
得る。 【解決手段】S11にて、出力信号の一周期中に3点出
力値を取り込みデジタル値に変換する。これにより、デ
ジタル値は120°ごとにR1〜R3の3点得られる。
次いで、S12でR1〜R3をサイン近似した振幅a0
を算出し、S13でR1〜R3をコサイン近似した振幅
b0を算出する。次いでS14で、a0、b0より位相
ずれφを求め、S15にてこのφを近似式又はテーブル
を利用して温度データTφに変換する。
Description
次コイルを有し、励磁コイルからの交流励磁信号により
二次コイルを励磁し、測定角度に応じた出力信号を二次
コイルから発生し、この出力信号をもとに測定角度を検
出する角度検出装置における温度検出方法、及び角度検
出装置から得られた温度データをもとにアクチュエータ
の制御を行うアクチュエータ制御システムに関するもの
である。
み合せて利用され、モータ制御システムとして使用され
る。
温度を検出する温度検出装置、及びモータの回転子の回
転角度を検出する角度検出装置が取り付けられている。
温度検出装置はサーミスタなどにより構成され、得られ
た温度データは、モータの制御において過熱による温度
異常検出などに利用される。角度検出装置は例えばレゾ
ルバにより構成され、得られた角度データはモータの通
電電流の制御や、モータの回転子の位置異常検出に利用
される。
を用いた角度検出装置の一例を示すブロック図である。
20より構成される。測定部10は二次コイル12、1
3及び励磁コイル11よりなり、検出部20は励磁信号
発生回路21、アナログデジタル変換器(以下、A/D
変換器と表す。)22及び中央演算装置(以下、CPU
と表す。)23よりなる。
によりレゾルバが構成され、2つの二次コイル12、1
3は電気角で直交する位置に配置されている。励磁コイ
ル11はモータの回転子(図略)に固定されている。図
示しない回転子は2つの二次コイル12、13に対して
回転可能に支持されている。励磁コイル11の一端は接
地され、他端は励磁信号発生回路21に接続されてい
る。二次コイル12、13それぞれの一端はともに接地
され、それぞれの他端は独立して出力信号を伝達するよ
うA/D変換器22へ接続されている。励磁信号発生回
路21及びA/D変換器22はそれぞれCPU23に対
してデータの授受が可能なように接続されている。
により励磁信号発生回路21で生成された励磁信号EX
は励磁コイル11へ伝達される。励磁コイル11に励磁
信号EXが伝達されると、二次コイル12、13はそれ
ぞれ励磁され、出力信号SS、SCが誘起される。この
励磁信号EXは数1のように、出力信号SS、SCは数
2、数3のように表すことができる。
間の変圧比、ωは励磁信号の角速度、tは時間、φは励
磁コイルと二次コイルの位相ずれ、θは回転子の回転角
を表す値である。
換器22にて取り込まれるとともにデジタル値に変換さ
れる。このデジタル値はCPU23へと伝達され、この
デジタル値をもとに回転子の回転角度θを演算する。
アクチュエータと角度検出装置を組み合せて利用する
際、温度検出装置及び角度検出装置といった2つの検出
装置が必要であり、装置の小型化が困難であるばかりで
なく、コスト高となるという問題を抱えていた。
SCにおいて変圧比k及び位相ずれφが、測定部の温度
に依存する変数であることに着目し、変圧比k及び位相
ずれφを出力信号から分離し、これら変圧比k及び位相
ずれφのどちらか一方、又は両方を用いて測定部の温度
を検出することで、温度検出装置を設けることなく温度
データを得ることを目的とする。
出方法は、励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁コ
イルにより二次コイルが励磁されることで測定角度に応
じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部
と、前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部
で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する
検出部とからなる角度検出装置において、前記励磁コイ
ルへ入力される励磁信号の周期と同期し、かつ出力信号
の周期と、出力値を取り込む周期の最小公倍数の周期内
に、3点以上出力値を取り込むステップと、3点以上の
前記出力値をサイン波に近似し、該サイン波の振幅を算
出するステップと、3点以上の前記出力値をコサイン波
に近似し、該コサイン波の振幅を算出するステップと、
前記サイン波の振幅及び、前記コサイン波の振幅をもと
に前記出力信号の前記励磁信号に対する位相ずれを求め
るステップと、前記位相ずれから温度データを求めるス
テップとからなることを特徴とする。
イル及び二次コイルよりなり、励磁コイルにより二次コ
イルが励磁されることで測定角度に応じた振幅係数を持
つ交流の出力信号を発生する測定部と、前記出力信号を
取り込む受信部を有し、この受信部で取り込んだ前記出
力信号をもとに測定角度を検出する検出部とからなる角
度検出装置において、前記励磁コイルへ入力される励磁
信号の周期と同期し、かつ出力信号の周期と、出力値を
取り込む周期の最小公倍数の周期内に、3点以上出力値
を取り込むステップと、3点以上の前記出力値のうち、
位相が90°の倍数である出力値を少なくとも2つ用い
て、前記出力信号の前記励磁信号に対する位相ずれを求
めるステップと、前記位相ずれから温度データを求める
ステップとからなることを特徴とする。
イル及び二次コイルよりなり、励磁コイルにより二次コ
イルが励磁されることで測定角度に応じた振幅係数を持
つ交流の出力信号を発生する測定部と、前記出力信号を
取り込む受信部を有し、この受信部で取り込んだ前記出
力信号をもとに測定角度を検出する検出部とからなる角
度検出装置において、前記出力信号に含まれる変圧比
を、基準変圧比に対する変化を表す変圧比変化として分
離する変圧比変化分離ステップと、前記変圧比変化から
温度データを求めるステップとからなることを特徴とす
る。
3に記載の温度検出方法において、前記変圧比変化分離
ステップは、前記励磁コイルへ入力される励磁信号の周
期と同期したタイミングで前記出力信号から出力値を取
り込むステップと、前記出力値を、予め測定したデータ
から作成した基準式に前記出力信号の取り込みタイミン
グ時の条件を代入した基準値で割ることで、変圧比変化
を算出するステップとからなることを特徴とする。
イル及び二次コイルよりなり、励磁コイルにより二次コ
イルが励磁されることで測定角度に応じた振幅係数を持
つ交流の出力信号を発生する測定部と、前記出力信号を
取り込む受信部を有し、この受信部で取り込んだ前記出
力信号をもとに測定角度を検出する検出部とからなる角
度検出装置において、前記出力信号の前記励磁信号に対
する位相ずれから求めた温度データと、変圧比の基準変
圧比に対する変化を表す変圧比変化から求めた温度デー
タと、をもとに所定の演算を行うことにより第2温度デ
ータを得ることを特徴とする。
5に記載の温度検出方法において、前記所定の演算は、
位相ずれから求めた温度データと変圧比変化から求めた
温度データとの平均値の算出であることを特徴とする。
5に記載の温度検出方法において、前記所定の演算は、
位相ずれから求めた温度データと変圧比変化から求めた
温度データとの加重平均の算出であることを特徴とす
る。
イル及び二次コイルよりなり、励磁コイルにより二次コ
イルが励磁されることで測定角度に応じた振幅係数を持
つ交流の出力信号を発生する測定部と、前記出力信号を
取り込む受信部を有し、この受信部で取り込んだ前記出
力信号をもとに測定角度を検出する検出部とからなる角
度検出装置において、前記励磁コイルへ入力される励磁
信号の周期と同期し、かつ出力信号の周期と、出力値を
取り込む周期の最小公倍数の周期内に、3点以上出力値
を取り込む、取り込み手段と、3点以上の前記出力値を
サイン波に近似し、該サイン波の振幅を算出する、サイ
ン振幅算出手段と、3点以上の前記出力値をコサイン波
に近似し、該コサイン波の振幅を算出する、コサイン振
幅算出手段と、前記サイン波の振幅及び、前記コサイン
波の振幅をもとに前記出力信号の前記励磁信号に対する
位相ずれを求める、位相ずれ算出手段と、前記位相ずれ
から温度データを求める、温度算出手段とにより構成さ
れる温度検出部を備えたことを特徴とする。
イル及び二次コイルよりなり、励磁コイルにより二次コ
イルが励磁されることで測定角度に応じた振幅係数を持
つ交流の出力信号を発生する測定部と、前記出力信号を
取り込む受信部を有し、この受信部で取り込んだ前記出
力信号をもとに測定角度を検出する検出部とからなる角
度検出装置において、前記励磁コイルへ入力される励磁
信号の周期と同期し、かつ出力信号の周期と、出力値を
取り込む周期の最小公倍数の周期内に、3点以上出力値
を取り込む、取り込み手段と、3点以上の前記出力値の
うち、位相が90°の倍数である出力値を少なくとも2
つ用いて、前記出力信号の前記励磁信号に対する位相ず
れを求める、位相ずれ算出手段と、前記位相ずれから温
度データを求める、温度算出手段とにより構成される温
度検出部を備えたことを特徴とする。
コイル及び二次コイルよりなり、励磁コイルにより二次
コイルが励磁されることで測定角度に応じた振幅係数を
持つ交流の出力信号を発生する測定部と、前記出力信号
を取り込む受信部を有し、この受信部で取り込んだ前記
出力信号をもとに測定角度を検出する検出部とからなる
角度検出装置において、前記出力信号に含まれる変圧比
を、基準変圧比に対する変化を表す変圧比変化として分
離する変圧比変化分離手段と、前記変圧比変化から温度
データを求める、温度算出手段とにより構成される温度
検出部を備えることを特徴とする。請求項11に記載の
アクチュエータ制御システムは、角度検出装置、アクチ
ュエータ及びアクチュエータ制御装置よりなり、角度検
出装置より得た角度データをもとにアクチュエータ制御
装置にてアクチュエータの制御を行う、アクチュエータ
制御システムにおいて、励磁コイル及び二次コイルより
なり、励磁コイルにより二次コイルが励磁されることで
測定角度に応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生
する測定部と、前記出力信号を取り込む受信部を有し、
この受信部で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度
を検出する検出部と、温度検出部から前記角度検出装置
が構成され、前記温度検出部は、前記励磁コイルへ入力
される励磁信号の周期と同期し、かつ出力信号の周期
と、出力値を取り込む周期の最小公倍数の周期内に、3
点以上出力値を取り込む、取り込み手段と、3点以上の
前記出力値をサイン波に近似し、該サイン波の振幅を算
出する、サイン振幅算出手段と、3点以上の前記出力値
をコサイン波に近似し、該コサイン波の振幅を算出す
る、コサイン振幅算出手段と、前記サイン波の振幅及
び、前記コサイン波の振幅をもとに前記出力信号の前記
励磁信号に対する位相ずれを求める、位相ずれ算出手段
と、前記位相ずれから温度データを求める、温度算出手
段とにより構成されることを特徴とする。
ステムは、角度検出装置、アクチュエータ及びアクチュ
エータ制御装置よりなり、角度検出装置より得た角度デ
ータをもとにアクチュエータ制御装置にてアクチュエー
タの制御を行う、アクチュエータ制御システムにおい
て、励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁コイルに
より二次コイルが励磁されることで測定角度に応じた振
幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部と、前記
出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部で取り込
んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する検出部
と、温度検出部とから前記角度検出装置が構成され、前
記温度検出部は、前記励磁コイルへ入力される励磁信号
の周期と同期し、かつ出力信号の周期と、出力値を取り
込む周期の最小公倍数の周期内に、3点以上出力値を取
り込む、取り込み手段と、3点以上の前記出力値のうち
少なくとも2つを用いて、前記出力信号の前記励磁信号
に対する位相ずれを求める、位相ずれ算出手段と、前記
位相ずれから温度データを求める、温度算出手段とによ
り構成されることを特徴とする。
ステムは、角度検出装置、アクチュエータ及びアクチュ
エータ制御装置よりなり、角度検出装置より得た角度デ
ータをもとにアクチュエータ制御装置にてアクチュエー
タの制御を行う、アクチュエータ制御システムにおい
て、励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁コイルに
より二次コイルが励磁されることで測定角度に応じた振
幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部と、前記
出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部で取り込
んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する検出部
と、温度検出部とから前記角度検出装置が構成され、前
記温度検出部は、前記出力信号に含まれる変圧比を、基
準変圧比に対する変化を表す変圧比変化として分離する
変圧比変化分離手段と、前記変圧比変化から温度データ
を求める、温度算出手段とにより構成されることを特徴
とする。
角度検出装置の出力信号から位相ずれを分離し、この分
離された位相ずれをもとに温度データを求めることがで
きる。
角度検出装置の出力信号から位相ずれを分離し、この分
離された位相ずれをもとに温度データを求めることがで
きる。また、取り込む出力値は2点でよいため、応答性
の速い温度検出を行うことができる。
ると、角度検出装置の出力信号から変圧比を変圧比変化
として分離し、この分離された変圧比変化を下に温度デ
ータを得ることができる。
ると、位相ずれから求めた温度データと、変圧比変化か
ら求めた温度データとの両方をもとに第2温度データを
得る。このため、第2温度データは、更に精度の高い温
度データとなる。
よると、角度検出装置に温度検出部を備えることによ
り、角度検出装置から温度データを得ることができる。
タ制御システムによると、角度検出装置から温度データ
を得ることができるため、温度検出装置を設けることな
く温度データを利用した制御が可能となる。また、角度
検出装置より得られた温度データを他の制御システムに
提供することで、他の制御システムに温度検出装置を設
ける必要がなくなる。
1乃至図6を参照して説明を行う。
システムの第1の実施の形態であるモータ制御システム
1の構成を示す図である。モータ制御システム1はモー
タ80、モータ制御装置70及び角度検出装置30によ
り構成される。
りなり、回転子82は固定子81に対して、回転可能に
支持されている。
20よりなり、測定部10はモータ80に取り付けられ
検出部20は測定部10とデータの授受が可能なよう接
続されている。
検出装置30の検出部20とデータの授受が可能なよう
に接続されている。
ものと同様であるため、図1を参照して説明を行う。角
度検出装置30は測定部10及び検出部20より構成さ
れる。測定部10は励磁コイル11、二次コイル12、
13よりなり、検出部20は励磁信号発生回路21、受
信部としてのA/D変換器22及びCPU23よりな
る。本実施の形態では、検出部と温度検出部を一体とし
て説明を行う。このため、A/D変換器22は受信部と
して機能するだけでなく、取り込み手段としても機能す
る。また、CPUはサイン振幅算出手段、コサイン振幅
算出手段、位相ずれ算出手段、変圧比変化算出手段及び
温度算出手段として機能する。
によりレゾルバが構成され、励磁コイル11はモータ8
0の回転子82の外周に固定されている。2つの二次コ
イル12、13は互いに電気角で直交する位置でモータ
80の固定子81の内周に取り付けられている。励磁コ
イル11の一端は接地され、他端は励磁信号発生回路2
1に接続されている。二次コイル12、13それぞれの
一端はともに接地され、それぞれの他端は独立して出力
信号を伝達するようA/D変換器22へ接続されてい
る。励磁信号発生回路21及びA/D変換器22はそれ
ぞれCPU23にデータの授受が可能なように接続され
ている。
令により励磁信号発生回路21で励磁信号EXが生成さ
れ、励磁コイル11へ伝達される。この励磁信号EXに
より二次コイル12、13が励磁され、二次コイル1
2、13それぞれから、回転子82の回転角度θに応じ
た出力信号SS、SCが出力される。これら、出力信号
SS、SCは前述の数2、数3によって表されるもので
ある。この出力信号SS、SCの出力値を受信部である
A/D変換器22により取り込みデジタル値に変換し、
角度演算を行い回転子82の回転角度θを得る。
1から第3の温度検出方法の説明を示す。
検出装置30において、A/D変換器22での出力信号
SS、SCの出力値の取り込みタイミングを励磁信号E
Xの周期と同期させ、さらに出力信号の一周期中に3回
の周期で出力値を取り込み、サイン波である出力信号の
一周期360°の間にωtが120°毎の出力値すなわ
ち0°、120°、240°における出力値を取り込ん
でいる。この場合、例えば、出力信号の周期が150μ
s、出力値を取り込む周期が50μsであり、出力信号
の周期と出力値を取り込む周期との最小公倍数の周期
は、出力信号の周期と等しい。
換器22にて取り込み、位相ずれφから温度検出を行
う。この位相ずれφからの温度演算フローチャートを図
2に示す。位相ずれφからの温度演算は出力信号SS、
SCのどちらか一方のみで演算することができ、本温度
検出方法では、出力信号SSを用いて演算する方法を示
す。
の一周期中に3点の出力値を取り込み、デジタル値に変
換する。120°毎に出力値を取り込むため、デジタル
値は取り込み順にR1からR3までの3点得られる。 S11S11 次いで、ステップS12、S13では、ステップS11
で得たデジタル値R1〜R9をそれぞれサイン近似、コ
サイン近似した振幅値a0、b0を得る。次に、ステッ
プS14にて位相ずれφを求める。以下にステップS1
2〜S14の詳細を示す。
を最小自乗法によりsin(ωt)に近似する。最小自
乗法の公式は数4に示されるものであり、本温度検出方
法においては、デジタル値R1〜R3を用いるためサイ
ン近似式の振幅a0は数5のように表すことができる。
込んだ値であるので数6のように表すことができ、数6
は加法定理によりさらに数7のように表すことができ
る。
数8のように表され、これを計算すると数9の値とな
る。
SSの周期を3等分したタイミングで取り込んでいる。
このため、サインとコサインの積sin(ωt)・co
s(ωt)は等分割点での和が0になる特性を利用する
ことができ、数9における第2項が0となり、a0の値
は数10に示す値と考えることができる。
数11のように表すことができ、数12に示す値と考え
ることができる。
12のように考えられることから、ステップS14で
は、数13に表される計算式により位相ずれφを算出す
る。
では先にS12を説明し、次にS13を説明したが、実
際の処理の順序はどちらが先でも構わないし、同時に行
っても構わない。
と温度データTφとの直線の近似式を用いる、又は、予
め作成したテーブルを用いることで、位相ずれφを温度
データTφに変換する。
用いて位相ずれφを算出しているが、出力信号SCから
φを算出することも可能である。さらに、出力信号S
S、SC両方から位相ずれφを算出し、その平均値をと
ることで、位相ずれφの精度を向上することができる。
換器22での出力信号SS、SCの出力値取り込みタイ
ミングを励磁信号EXの周期と同期させ、かつ出力信号
の一周期中に3回の周期で出力値を取り込んでいるが、
3回に限られるものではなく、出力信号の一周期中に2
回、4回及びその他の数でも構わない。
の一周期分のデータを取り込んでいるが、出力信号の複
数周期分のデータを取り込むことにより、温度データの
精度を向上させることができる。
の倍数である必要はなく、例えば、出力を取り込む周期
は、出力信号の周期を100μsとし、出力値を取り込
む周期を60μsとし、最小公倍数の周期600μsの
間に得られる10点の出力値から温度データを得ること
もできる。
法は、A/D変換器22での出力信号SS、SCの出力
値の取り込みタイミングを、励磁信号EXの周期と同期
させ、さらに出力信号の一周期中に4回の周期で出力値
を取り込み、サイン波である出力信号の一周期360°
の間にωtが90°毎の出力値すなわち0°、90°、
180°、270°における出力値を取り込んでいる。
この場合、例えば、出力信号の周期が200μs、出力
値を取り込む周期が50μsであり、出力信号の周期と
出力値を取り込む周期との最小公倍数の周期は、出力信
号の周期と等しい。
信号より位相ずれφからの温度演算フローチャートを図
3に示す。位相ずれφからの温度演算には出力信号S
S、SCのどちらか一方のみで演算することができ、本
温度検出方法では、出力信号SSを用いて演算する方法
を示す。
きの、出力信号SSの第1の出力値を取り込み、デジタ
ル値D1に変換する。次いで、ステップS21ではωt
=90のときの、出力信号SSの第2の出力値を取り込
み、デジタル値D2に変換する。
順番)と表すと、Diは数14のように表すことがで
き、数14は加法定理により数15に示すように変換す
ることができる。
るためsin(0°)=0、cos(0°)=1より数
16に示す値となり、D2はωt=90°でのデータで
あるためsin(90°)=1、cos(90°)=0
より数17に示す値となる。
ように表されるので、ステップS22では、数18に表
される計算式により、位相ずれφを算出する。
温度データTφの直線の近似式を用いる、又は、予め作
成したテーブルを用いることで、位相ずれφを温度デー
タTφに変換する。
位相ずれφを求める手順を示したが、ωt=180°で
の出力値、ωt=270°での出力値を取り込み、デジ
タル変換しデジタル値D3、D4を得た後、これらD1
〜D4の出力信号の中から適切な組み合わせを選択し
て、位相ずれφを算出し、温度データを得ることも可能
である。
とし、出力値を取り込む周期を30μsとし、最小公倍
数の周期を300μsの間に得られる出力値のうち、ω
tが90°の倍数である出力値を2つ用いることでも同
じように温度データを得ることができる。
は、A/D変換器22での出力信号SS、SCの出力値
取り込みのタイミングを励磁信号EXの周期と同期させ
ている。図4は、第3の温度検出方法における変圧比変
化k1/k0演算のフローチャートである。k0は基準
変圧比、すなわち予め計測したある決まった温度での変
圧比の値であり、k1は計測時の変圧比の値である。本
検出方法は計測時の変圧比をk1/k0という変圧比変
化として出力信号中より分離する。
S、SCの出力値を取り込み、次いでステップS31で
出力信号SSの出力値をデジタル値G1に、出力信号S
Cの出力値をデジタル値G2に変換する。次に、ステッ
プS32にてθ1=tan− 1(G1/G2)なる計算
式より出力値取り込み時の回転子の回転角度θ1を演算
する。
めたθの値の判定を行い、45°<θ<135°又は2
25°<θ<315°の場合はステップS34へ移行
し、そうでない場合はステップS35へ移行する。
G1/G3により変圧比変化k1/k0を求める。G3
は予め測定により得ておいた基準式GS=E・k・si
n(ωt+φ)・sin(θ)に測定時のωtの値であ
るωt1及び測定時のθの値θ1を代入した基準値であ
る。
G2/G4により変圧比変化k1/k0を求める。G4
は予め測定により得ておいた基準式GC=E・k・si
n(ωt+φ)・cos(θ)に測定時のωtの値であ
るωt1及び測定時のθの値θ1を代入した基準値であ
る。これらステップS34、S35により変圧比変化k
1/k0を分離している。
化k1/k0を、直線の近似式もしくは予め作成したテ
ーブルを用いることで温度データTkに変換する。
3での閾値は、ステップS34、35での計算時に分母
が0にならないような値であればよく、前述の数値に限
られるものではない。
1乃至3の温度検出方法で得られた温度データTφ又は
Tkと、角度演算で得られた回転子82の回転角度θと
を利用してモータ制御装置70はモータ80を駆動させ
るとともに、異常の検出を行うことができる。
第2の温度検出方法で求められるTφと、第3の温度検
出方法で求められるTkとの両方を求めた上で、それら
の平均値をとることでより精度の高い第2温度データを
得ることができる。その際、Tφの方がTkに比べて温
度による変化が大きいため単純に平均値をとるだけでは
なく、例えば(3Tφ+Tk)/4とするようにTφ、
Tkの値で加重平均をとることで第2温度データの精度
をさらに向上させることができる。
システムの第2の実施の形態である電動パワーステアリ
ング制御システムの説明を図6を参照して説明する。
操舵ハンドル51、上部操舵シャフト62、下部操舵シ
ャフト63、ラックハウジング52及びPS制御装置4
0により構成される。
ドル51が取り付けられ、操舵ハンドル51により上部
操舵シャフト61を回転させることができる。上部操舵
シャフト61の下端にはトーションバー62の一端が固
着され、トーションバー62の他端は、下部操舵シャフ
ト63の上端に固着されている。下部操舵シャフト63
の下端は図示しないピニオン歯が設けられ、ラックハウ
ジング52内でラックシャフト53に設けられたラック
歯と噛合している。ラックシャフト53の両端は、図示
しない転舵輪にそれぞれ接続されている。
た回転力は、上部操舵シャフト61及びトーションバー
62を介して、下部操舵シャフト63へ伝達される。こ
こで、下部操舵シャフト63に設けられたピニオン歯
と、ラックシャフト53に設けられたラック歯を介し
て、操舵ハンドル51に加えられた回転力は、ラックシ
ャフト53を軸方向に移動させる力に変換される。これ
によりラックシャフト53は軸方向に移動させられ、図
示しない転舵輪の方向を転舵させることができるまた、
トーションバー62を中心に上部操舵シャフト61の下
部と、下部操舵シャフト63の上部を囲んでセンサハウ
ジング64が取り付けられているけられている。
1に示す角度検出装置30の二次コイル12、13(図
略)が取り付けられ、上部操舵シャフト61には励磁コ
イル11(図略)が取り付けられている。これにより測
定部部10を構成している。この測定部10の出力から
検出部20にて上部操舵シャフト61のセンサハウジン
グ64に対する回転角度を検出する。同様に、センサハ
ウジング61の下部には図3における角度検出装置30
の二次コイル12、13(図略)が取り付けられ、下部
操舵シャフト63には励磁コイル11(図略)が取り付
けられている。これにより測定部10を構成している。
この測定部10の出力から検出部20にて下部操舵シャ
フト63のセンサハウジング64に対する回転角度を検
出する。検出部20は共通である。
ャフト63、トーションバー62、測定部10及び検出
部20により角度検出装置30を2つ組み合せたトルク
検出装置60が構成されている。
ないモータ及び減速機が組み込まれ、モータの回転力を
減速機を介して、ラックシャフト53に伝達するような
構成となっている。
制御システム2にて、検出部20では上部操舵シャフト
61とセンサハウジング64との角度及び下部操舵シャ
フト63とセンサハウジング64との角度を求め、上部
操舵シャフト61と下部操舵シャフト63との相対角度
を検出する。上部操舵シャフト61と下部操舵シャフト
63との相対角度は、すなわちトーションバー62の捩
れ量であり、トーションバー62のばね定数を用いて操
舵ハンドル51に加えられた操舵トルクを検出すること
ができる。
れた操舵トルクをもとにラックハウジング52内の図示
しないモータへの通電電流を制御する。これにより操舵
トルクに応じたアシストトルクをモータにて発生し、操
舵ハンドル51での図示しない転舵輪を転舵させるため
に必要な力を補助する。
ステム2において、第1の実施の形態で説明した第1乃
至3の温度検出方法により温度を検出することで、トル
ク検出装置60部の温度データを得ることができる。
から図示しないピニオン歯に至る経路において任意の位
置に設置することができる。このため、電動パワーステ
アリング制御システム2の車両搭載時にトルク検出装置
60をエンジン付近となるよう設置することでエンジン
温度の測定ができエンジン制御に利用できる。また、電
動パワーステアリング制御システムの車両搭載時にトル
ク検出装置60を操舵ハンドルの直下に設置すること
で、車室内にトルク検出装置60を構成し、車室内温度
の測定を行いエアコン制御に利用することができる。
システム2に用いられる角度検出装置にて温度検出を行
うことで、他の制御システムに温度データを提供するこ
とができ、他システムにおいて温度検出装置を設ける必
要がなくなる。
のレゾルバを用いる場合には、複数のレゾルバそれぞれ
のφ、kから得られた温度データの平均をとる、もしく
は加重平均をとることで、非常に精度の高い温度データ
を得ることが可能である。
温度検出方法によると、角度検出装置において基準値と
測定値との変圧比の比である変圧比変化k1/k0及
び、励磁信号と出力信号の位相ずれφをそれぞれ出力信
号から分離することができ、これら変圧比変化k1/k
0及び位相ずれφのどちらか一方、又は両方を近似直線
やテーブルにより変換することで、温度データを得るこ
とができる。また、本発明のアクチュエータ制御システ
ムによると、温度検出のための新たな構成を設けること
なく、温度検出が可能となる。これにより、角度検出装
置を用いたアクチュエータ制御システムにおいて温度検
出が可能になり、温度検出装置を設けることなく温度デ
ータを利用した制御が可能となる。また、アクチュエー
タ制御システムで得られた温度データを他の制御システ
ムの制御に利用することも可能となる。
ート
ート
ート
ム1の構成を示す図
リング制御システム2の構成を示す図
ム) 80 モータ(アクチュエータ) 81 固定子 82 回転子 70 モータ制御装置(アクチュエータ制御装置)
Claims (13)
- 【請求項1】励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁
コイルにより二次コイルが励磁されることで測定角度に
応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部
と、前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部
で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する
検出部とからなる角度検出装置において、前記励磁コイ
ルへ入力される励磁信号の周期と同期し、かつ出力信号
の周期と、出力値を取り込む周期の最小公倍数の周期内
に、3点以上出力値を取り込むステップと、3点以上の
前記出力値をサイン波に近似し、該サイン波の振幅を算
出するステップと、3点以上の前記出力値をコサイン波
に近似し、該コサイン波の振幅を算出するステップと、
前記サイン波の振幅及び、前記コサイン波の振幅をもと
に前記出力信号の前記励磁信号に対する位相ずれを求め
るステップと、前記位相ずれから温度データを求めるス
テップとからなることを特徴とする温度検出方法。 - 【請求項2】励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁
コイルにより二次コイルが励磁されることで測定角度に
応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部
と、前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部
で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する
検出部とからなる角度検出装置において、前記励磁コイ
ルへ入力される励磁信号の周期と同期し、かつ出力信号
の周期と、出力値を取り込む周期の最小公倍数の周期内
に、3点以上出力値を取り込むステップと、3点以上の
前記出力値のうち、位相が90°の倍数である出力値を
少なくとも2つ用いて、前記出力信号の前記励磁信号に
対する位相ずれを求めるステップと、前記位相ずれから
温度データを求めるステップとからなることを特徴とす
る温度検出方法。 - 【請求項3】励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁
コイルにより二次コイルが励磁されることで測定角度に
応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部
と、前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部
で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する
検出部とからなる角度検出装置において、前記出力信号
に含まれる変圧比を、基準変圧比に対する変化を表す変
圧比変化として分離する変圧比変化分離ステップと、前
記変圧比変化から温度データを求めるステップとからな
る温度検出方法。 - 【請求項4】請求項3に記載の温度検出方法において、
前記変圧比変化分離ステップは、前記励磁コイルへ入力
される励磁信号の周期と同期したタイミングで前記出力
信号から出力値を取り込むステップと、前記出力値を、
予め測定したデータから作成した基準式に前記出力信号
の取り込みタイミング時の条件を代入した基準値で割る
ことで、変圧比変化を算出するステップとからなること
を特徴とする温度検出方法。 - 【請求項5】励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁
コイルにより二次コイルが励磁されることで測定角度に
応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部
と、前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部
で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する
検出部とからなる角度検出装置において、前記出力信号
の前記励磁信号に対する位相ずれから求めた温度データ
と、変圧比の基準変圧比に対する変化を表す変圧比変化
から求めた温度データと、をもとに所定の演算を行うこ
とにより第2温度データを得ることを特徴とする温度検
出方法。 - 【請求項6】請求項5に記載の温度検出方法において、
前記所定の演算は、位相ずれから求めた温度データと変
圧比変化から求めた温度データとの平均値の算出である
ことを特徴とする温度検出方法。 - 【請求項7】請求項5に記載の温度検出方法において、
前記所定の演算は、位相ずれから求めた温度データと変
圧比変化から求めた温度データとの加重平均の算出であ
ることを特徴とする温度検出方法。 - 【請求項8】励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁
コイルにより二次コイルが励磁されることで測定角度に
応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部
と、前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部
で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する
検出部とからなる角度検出装置において、前記励磁コイ
ルへ入力される励磁信号の周期と同期し、かつ出力信号
の周期と、出力値を取り込む周期の最小公倍数の周期内
に、3点以上出力値を取り込む、取り込み手段と、3点
以上の前記出力値をサイン波に近似し、該サイン波の振
幅を算出する、サイン振幅算出手段と、3点以上の前記
出力値をコサイン波に近似し、該コサイン波の振幅を算
出する、コサイン振幅算出手段と、前記サイン波の振幅
及び、前記コサイン波の振幅をもとに前記出力信号の前
記励磁信号に対する位相ずれを求める、位相ずれ算出手
段と、前記位相ずれから温度データを求める、温度算出
手段とにより構成される温度検出部を備えたことを特徴
とする角度検出装置。 - 【請求項9】励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁
コイルにより二次コイルが励磁されることで測定角度に
応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部
と、前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部
で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する
検出部とからなる角度検出装置において、前記励磁コイ
ルへ入力される励磁信号の周期と同期し、かつ出力信号
の周期と、出力値を取り込む周期の最小公倍数の周期内
に、3点以上出力値を取り込む、取り込み手段と、3点
以上の前記出力値のうち、位相が90°の倍数である出
力値を少なくとも2つ用いて、前記出力信号の前記励磁
信号に対する位相ずれを求める、位相ずれ算出手段と、
前記位相ずれから温度データを求める、温度算出手段と
により構成される温度検出部を備えたことを特徴とする
角度検出装置。 - 【請求項10】励磁コイル及び二次コイルよりなり、励
磁コイルにより二次コイルが励磁されることで測定角度
に応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定
部と、前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信
部で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出す
る検出部とからなる角度検出装置において、前記出力信
号に含まれる変圧比を、基準変圧比に対する変化を表す
変圧比変化として分離する変圧比変化分離手段と、前記
変圧比変化から温度データを求める、温度算出手段とに
より構成される温度検出部を備えることを特徴とする角
度検出装置。 - 【請求項11】角度検出装置、アクチュエータ及びアク
チュエータ制御装置よりなり、角度検出装置より得た角
度データをもとにアクチュエータ制御装置にてアクチュ
エータの制御を行う、アクチュエータ制御システムにお
いて、励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁コイル
により二次コイルが励磁されることで測定角度に応じた
振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部と、前
記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部で取り
込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する検出部
と、温度検出部とから前記角度検出装置が構成され、前
記温度検出部は、前記励磁コイルへ入力される励磁信号
の周期と同期し、かつ出力信号の周期と、出力値を取り
込む周期の最小公倍数の周期内に、3点以上出力値を取
り込む、取り込み手段と、3点以上の前記出力値をサイ
ン波に近似し、該サイン波の振幅を算出する、サイン振
幅算出手段と、3点以上の前記出力値をコサイン波に近
似し、該コサイン波の振幅を算出する、コサイン振幅算
出手段と、前記サイン波の振幅及び、前記コサイン波の
振幅をもとに前記出力信号の前記励磁信号に対する位相
ずれを求める、位相ずれ算出手段と、前記位相ずれから
温度データを求める、温度算出手段とにより構成される
ことを特徴とするアクチュエータ制御システム。 - 【請求項12】角度検出装置、アクチュエータ及びアク
チュエータ制御装置よりなり、角度検出装置より得た角
度データをもとにアクチュエータ制御装置にてアクチュ
エータの制御を行う、アクチュエータ制御システムにお
いて、励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁コイル
により二次コイルが励磁されることで測定角度に応じた
振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部と、前
記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部で取り
込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する検出部
と、温度検出部とから前記角度検出装置が構成され、前
記温度検出部は、前記励磁コイルへ入力される励磁信号
の周期と同期し、かつ出力信号の周期と、出力値を取り
込む周期の最小公倍数の周期内に、3点以上出力値を取
り込む、取り込み手段と、3点以上の前記出力値のう
ち、位相が90°の倍数である出力値を少なくとも2つ
用いて、前記出力信号の前記励磁信号に対する位相ずれ
を求める、位相ずれ算出手段と、前記位相ずれから温度
データを求める、温度算出手段とにより構成されること
を特徴とするアクチュエータ制御システム。 - 【請求項13】角度検出装置、アクチュエータ及びアク
チュエータ制御装置よりなり、角度検出装置より得た角
度データをもとにアクチュエータ制御装置にてアクチュ
エータの制御を行う、アクチュエータ制御システムにお
いて、励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁コイル
により二次コイルが励磁されることで測定角度に応じた
振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部と、前
記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部で取り
込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する検出部
と、温度検出部とから前記角度検出装置が構成され、前
記温度検出部は、前記出力信号に含まれる変圧比を、基
準変圧比に対する変化を表す変圧比変化として分離する
変圧比変化分離手段と、前記変圧比変化から温度データ
を求める、温度算出手段とにより構成されることを特徴
とするアクチュエータ制御システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002123868A JP3847656B2 (ja) | 2002-04-25 | 2002-04-25 | 角度検出装置における温度検出方法、角度検出装置及び角度検出装置を備えたアクチュエータ制御システム |
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