JP2012237633A - Device for detecting multi-turn absolute rotation angle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転軸の回転角を検出する装置およびその回転角の計算方法に関し、さらに詳しくは、バッテリのバックアップ等の手段を用いなくても、多回転アブソリュート回転角を検出することのできる改良された回転角検出装置およびその回転角の計算方法に関する。 The present invention relates to a device for detecting a rotation angle of a rotating shaft and a method for calculating the rotation angle, and more specifically, an improvement capable of detecting a multi-rotation absolute rotation angle without using a means such as a battery backup. The present invention relates to a rotation angle detection device and a method for calculating the rotation angle.
回転角検出装置は、例えば、モータ回転軸の回転角を検出し、その検出値に応答してそのモータにより駆動される工作機械等の移動体の位置を制御する。移動体の位置を広範囲かつ高精度に制御するために、回転角検出装置は、モータ回転軸を多回転かつ絶対回転角で検出できることが望ましい。 The rotation angle detection device detects, for example, the rotation angle of the motor rotation shaft, and controls the position of a moving body such as a machine tool driven by the motor in response to the detected value. In order to control the position of the moving body over a wide range and with high accuracy, it is desirable that the rotation angle detection device can detect the motor rotation shaft with multiple rotations and absolute rotation angles.
このような回転角検出装置として、特開2010−44055号公報(米国特許出願番号第12/168,151号に対応)は、誘導性マルチターン式エンコーダを開示する。この誘導性マルチターン式エンコーダ10は、直列にかつ多段に接続されたギア付の円形ディスク41−46を具備し、それらの内のディスク42,44,46の回転角を検出することにより多回転の角度検出を実現する。この先行技術文献における多回転の角度を検出することのできる範囲は、入力回転軸に対する最終段のディスク46の減速比で決定される。入力回転軸である回転シャフト20は、円形ディスク41と1:4のギア減速比で機械的に接続され、後続のギア付の円形ディスク41と42、42と43、43と44、44と45、及び、45と46も、それぞれ1:4のギア減速比で機械的に接続される。このような1:4のギア減速を6段実行することにより、このマルチターン式エンコーダ10は、4096回転の多回転の検出範囲を得ることができる。
As such a rotation angle detection device, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-44055 (corresponding to US Patent Application No. 12 / 168,151) discloses an inductive multi-turn encoder. The inductive
上述した誘導性マルチターン式エンコーダ10は、減速された円形ディスクの回転角から多回転回転角を直接に求めるので、多回転検出範囲を広く設定するために、減速比を大きくする必要がある。その結果、このような誘導性マルチターン式エンコーダ10は、その機構が複雑でかつ大きくなるとともに、コストが上昇するという課題を有する。
Since the inductive
上記課題を改善するために、「バッテリレス多回転検出方式の超高分解能小型アブソリュート・エンコーダの開発」(精密工学会誌、2000年、Vol.66、No.8、p1177−1180)に紹介されたエンコーダ、及び、特開2002−107178号公報に開示されたレゾルバは、回転入力軸に対して並列に異なる変速比で接続された回転軸の回転角を検出するための角度検出器をそれぞれ設け、それらから得られる回転角情報を基に多回転絶対位置を検出する。 In order to improve the above problem, it was introduced in "Development of a battery-less multi-rotation detection ultra-high resolution small absolute encoder" (Journal of the Japan Society for Precision Engineering, Vol. 66, No. 8, p1177-1180) The encoder and the resolver disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-107178 are each provided with an angle detector for detecting the rotation angle of the rotating shaft connected in parallel to the rotating input shaft at different speed ratios, The multi-rotation absolute position is detected based on the rotation angle information obtained from them.
しかしながら、並列的に異なる変速比で接続された複数軸の回転角の関係から多回転情報を求める方式では、多回転の角度検出範囲は、一般に各軸の角度検出信号を処理して得られる周期信号の最小公倍数で決まる。上記先行文献に記載されたような多回転アブソリュート回転角を検出する方式では、多回転の角度検出範囲を広く取るために、互いに素となる変速を選択する必要があり、その結果ギアの種類が多くなるという問題がある。また、互いに素となる数は限られているため、設計できる多回転の角度検出範囲の自由度が制約されるという問題もある。さらに、他のアプリケーションに適応する多回転の角度検出範囲は様々であるので、実際に実現できる多回転の角度検出範囲は、互いに素となる値の最小公倍数という特殊な値に限定されるという不便さが残る。さらにまた、上述の方式では、各軸の回転角情報から多回転絶対位置が求められるが、その演算が複雑であるという問題がある。 However, in the method of obtaining multi-rotation information from the relationship between the rotation angles of a plurality of axes connected in parallel at different gear ratios, the multi-rotation angle detection range is generally a period obtained by processing the angle detection signal of each axis. Determined by the least common multiple of the signal. In the method of detecting the multi-rotation absolute rotation angle as described in the above-mentioned prior document, it is necessary to select a gear shift that is relatively prime in order to widen the multi-rotation angle detection range. There is a problem of increasing. In addition, since the number of prime numbers is limited, there is a problem that the degree of freedom of the multi-rotation angle detection range that can be designed is limited. Furthermore, since the multi-rotation angle detection range that can be adapted to other applications varies, the multi-rotation angle detection range that can be actually realized is limited to a special value that is the least common multiple of prime values. Remains. Furthermore, in the above-described method, the absolute position of multiple rotation is obtained from the rotation angle information of each axis, but there is a problem that the calculation is complicated.
多回転絶対位置を求める演算が複雑となる上記問題に対処するために、特開2002−107178号公報は、各回転軸の回転角から求められた値と主回転軸の回転数との関係を示すテーブル(図9)をメモリに予め記憶しておき、各回転軸の回転角から求められた値に対応する主回転軸の回転数をそのテーブルから選択する絶対位置検出方法を開示する。しかしながら、多回転検出範囲を広く取るためには、その多回転検出範囲(0から20357)に対応する多くのメモリが消費されるという問題が存在する。 In order to cope with the above-mentioned problem that the calculation for obtaining the multi-rotation absolute position is complicated, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-107178 discloses the relationship between the value obtained from the rotation angle of each rotation axis and the rotation speed of the main rotation axis. An absolute position detection method is disclosed in which a table (FIG. 9) is stored in advance in a memory, and the number of rotations of the main rotation shaft corresponding to the value obtained from the rotation angle of each rotation shaft is selected from the table. However, in order to increase the multi-rotation detection range, there is a problem that a lot of memory corresponding to the multi-rotation detection range (0 to 20357) is consumed.
また、特許第3967963号公報は、2つの周期の内の一方のみの演算結果をメモリに記憶することにより、メモリの消費を節約する演算方法を開示する。しかしながら、この方法においても、メモリを使用することに関し、上述の検出方法と同じ問題を有する。 Japanese Patent No. 3967963 discloses a calculation method that saves memory consumption by storing the calculation result of only one of the two periods in the memory. However, this method also has the same problem as the above-described detection method regarding the use of the memory.
さらに、多回転アブソリュート回転角を求める演算方法に関して、特公平05−38243号公報は、軸の回転角に対する複数の回転角検出器からの検出値の関係式をつくり、各軸の検出値を同時に満足する、軸の回転角を逐次代入し判別するプログラムを使って、多回転アブソリュート回転角を探索する。多回転検出範囲が広くなると、探索する組み合わせが多くなるため計算に時間がかかるという問題があった。 Further, regarding the calculation method for obtaining the multi-rotation absolute rotation angle, Japanese Patent Publication No. 05-38243 discloses a relational expression of detection values from a plurality of rotation angle detectors with respect to the rotation angle of the shaft, Using a program for substituting and discriminating the rotation angle of the shaft that is satisfactory, the multi-rotation absolute rotation angle is searched. When the multi-rotation detection range becomes wide, there is a problem that it takes time to calculate because there are many combinations to search for.
本発明は、上述した課題を解決するためになされ、第1回転軸から第nmax回転軸へ回転を伝達する伝達機構であって、第1回転軸の回転角θ1に対して、第n回転軸の回転角θnが
本発明に係る多回転アブソリュート回転角検出装置は、各回転軸に取り付けられた角度検出器によって第n回転軸の1回転内の角度検出値pnを検出する。検出された角度検出値pn基づいて係数Rn−2を決定し、その決定された係数Rn−2を次の回転角計算式に代入して回転角計算値θ1(mn−1)’を求める。回転角計算値θ1(mn−1)’は、第1回転軸の多回転回転角を表し、回転角の検出範囲は、0〜mn−1回転である。
上記係数Rn−2は、回転軸数がnである場合に、第1回転軸の回転角計算値θ1(mn−1)’を求める回転角計算式の計算結果が以下に示す第1回転軸の回転角検出値θ1(mn−1)に近似するように決定される。回転角検出値θ1(mn−1)は、第n回転軸までの角度検出値p1〜pnから以下の式で求められる周期信号S(mn−1)にmn−1を乗じて求められる。回転角検出値θ1(mn−1)の回転角検出範囲は、0〜mn−1回転である。
また、係数Rn−2は、
さらに、係数Rn−2は、
また本発明は、上記係数Rn−2を以下の式で示される角度補正値pn’が第n回転軸の角度検出値pnに最も近似するように決定し、回転角計算値θ1(mn−1)’を求めものである。
これらの決定された係数R0〜Rnmax−2を次式の回転角計算式、
上記係数Rn−2は、
さらに、係数Rn−2は、
さらに、本発明は、上述した伝達機構を複数系列設け、それぞれの系列から周期信号、角度補正値を求め、多回転アブソリュート回転角を演算する方法、および装置である。特に、周期信号の周期を互いに素となるようにmが設定される。 Furthermore, the present invention is a method and apparatus for providing a plurality of transmission mechanisms as described above, obtaining a periodic signal and an angle correction value from each series, and calculating a multi-rotation absolute rotation angle. In particular, m is set so that the periods of the periodic signals are relatively prime.
本発明によれば、角度検出器の検出値に誤差を含んでいても、角度検出器で生じた検出誤差を抑圧し、高精度な多回転回転角検出値を計算することが可能となる。特に、この計算により、第2回転軸以降に取り付けられた角度検出器で生じた検出誤差を打ち消し、第1回転軸の角度検出器で生じた検出誤差内に抑えることができる。その結果、回転軸を増やすことにより多回転回転角の検出範囲を拡大しても、計算された多回転回転角検出値は、第1回転軸の検出誤差内に抑えることが可能となる。 According to the present invention, even if the detection value of the angle detector includes an error, the detection error generated by the angle detector can be suppressed, and a highly accurate multi-rotation rotation angle detection value can be calculated. In particular, this calculation can cancel the detection error caused by the angle detector attached after the second rotation axis, and keep it within the detection error caused by the angle detector of the first rotation axis. As a result, even if the detection range of the multi-rotation rotation angle is expanded by increasing the rotation axis, the calculated multi-rotation rotation angle detection value can be suppressed within the detection error of the first rotation axis.
また、本発明の角度検出器に要求される精度は、係数Rn−2の判別に必要な精度を有していれば良い。各軸の検出値を直接的に計算して多回転角度を得るのに較べて、精度を低くできるので多回転角度検出装置のコストを低減させることが可能になる。 In addition, the accuracy required for the angle detector of the present invention only needs to have the accuracy necessary for the determination of the coefficient Rn -2 . Compared with directly calculating the detection value of each axis to obtain the multi-rotation angle, the accuracy can be lowered, so that the cost of the multi-rotation angle detection device can be reduced.
さらに、本発明が用いられる多回転角度検出装置は、互いに素となる関係の変速を必要としないため、使用するギアの種類が少なくてすむ。また、多回転回転角の検出範囲を自由に設計することできる。さらに、多回転の周期計算において、メモリ参照を必要としないため、多くのメモリを消費してメモリ部品のコストの上昇やサイズの増大を招くことがない。 Furthermore, since the multi-rotation angle detection device to which the present invention is used does not require a gearshift that is a prime relationship, fewer types of gears are used. In addition, the detection range of the multi-rotation rotation angle can be designed freely. Further, since the memory reference is not required in the multi-rotation cycle calculation, a large amount of memory is not consumed, and the cost and size of the memory component are not increased.
以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明するが、図面及びその図面に対応する説明は、あくまで本発明を実施するための例示的な記述であり、請求項に係る発明が本実施例に限定されることを意図するものではない。また、本発明は、請求項で定義された用語によってのみ解釈され、その用語は、その一般的な解釈に従うものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the drawings and descriptions corresponding to the drawings are merely exemplary descriptions for carrying out the present invention, and the claimed invention is not limited to the present invention. It is not intended to be limited to the examples. In addition, the present invention is construed only by the terms defined in the claims, and the terms follow their general interpretation.
図1を参照して、本発明の第1の実施例に係る多回転アブソリュート回転角を求める原理を説明する。図1に示される回転角検出装置の伝達機構10の構成ブロック図において、モータ出力軸に結合された第1回転軸11は、角度検出器S1に接続され、第1回転軸11の1回転内の角度を示す回転角θ1に対応する検出値p1を検出する。同様に、角度検出器S2−Snは、第2〜第n回転軸12〜15の角度を示す回転角θ2〜θnに対応する検出値p2〜pnをそれぞれ検出する。第1〜第n回転軸11〜15には、歯数m−1(あるいはm+1)及び歯数mのギアがそれぞれ固定されており、第1回転軸11のギア11aは、第2回転軸12のギア12bに噛み合わされる。さらに第2回転軸12に固定されているギア12aは、第3回転軸13のギア13bに噛み合わされる。このように、伝達機構10は、隣接する回転軸間において、歯数m−1(あるいはm+1)を有するギアが歯数mを有するギアに噛み合うギア機構を形成する。
With reference to FIG. 1, the principle of obtaining the multi-rotation absolute rotation angle according to the first embodiment of the present invention will be described. In the configuration block diagram of the
本発明に係る実施例は、伝達手段としてギア機構を用いて説明するが、本発明に係る伝達機構は、ギアに限定されるものではなく、回転軸の回転力を伝達することができるあらゆる要素を含む。上述ように配置されたギア機構において、第1回転軸11の多回転アブソリュート回転角は、角度検出器S2−Snによって検出された第1〜第n回転軸11〜15の検出値p1〜pnから以下の計算式を実行することにより算出される。 Although the embodiment according to the present invention will be described using a gear mechanism as a transmission means, the transmission mechanism according to the present invention is not limited to a gear, and any element capable of transmitting the rotational force of a rotating shaft. including. In the gear mechanism arranged as described above, the multi-rotation absolute rotation angle of the first rotation shaft 11 is detected values p 1 to p of the first to n-th rotation shafts 11 to 15 detected by the angle detectors S2 to Sn. It is calculated by executing the following calculation formula from n .
図1において、第1〜第n回転軸11〜15に、歯数m−1及び歯数mのギアがそれぞれ噛み合わされている場合を想定すると、ギア変速比は、(m−1)/mで表される。第1回転軸11から第n回転軸15へ直列に配置されるギア機構において、噛み合わされるギア対が同一のギア変速比(m−1)/mを有するので、第1回転軸11の回転角をθ1とすると、第n回転軸15の回転角θnは、式(1)で表される。
In FIG. 1, assuming that the gears having the number of teeth m−1 and the number of teeth m are meshed with the first to n-th rotation shafts 11 to 15, the gear transmission ratio is (m−1) / m. It is represented by In the gear mechanism arranged in series from the first rotating shaft 11 to the n-th
図1に示す伝達機構が第1回転軸から第4回転軸によって形成されるギア機構で、モータ出力軸に結合された第1回転軸の回転角をθ1と仮定すると、第2回転軸の回転角θ2、第3回転軸の回転角θ3、及び、第4回転軸の回転角θ4は、式(1)からそれぞれ次のように求められる。 The transmission mechanism shown in FIG. 1 is a gear mechanism formed by a first rotation shaft to a fourth rotation shaft, and assuming that the rotation angle of the first rotation shaft coupled to the motor output shaft is θ 1 , The rotation angle θ 2 , the rotation angle θ 3 of the third rotation axis, and the rotation angle θ 4 of the fourth rotation axis are obtained from the equation (1) as follows.
さて、角度検出器S1〜Snは、第1〜第n回転軸11〜15の回転角度(例えば、0(°)から360(°)を表す検出値)を検出する検出器であるから、第n回転軸がθnだけ回転すると、角度検出器Snの検出値pnは、式(6)で表現することができる。
角度検出器の検出値についてさらに敷衍すると、第1回転軸11から第n回転軸15の回転角を検出する角度検出器S1〜Snは、回転軸が1回転すると1周期の検出値を出力する。例えば、角度検出器S1〜Snは、1周期の単位量をuとすると、回転軸の回転角に応じて検出値0から検出値uまで単調に増加し、回転軸が1回転すると検出値0に戻るのこぎり歯状の検出信号を出力する。単位量uの単位は、1周期当たりの回転角を表す数値であり、回転角の単位と同じであれば、どのような単位であってもよいことは上述したとおりである。
If the detection value of the angle detector is further extended, the angle detectors S1 to Sn for detecting the rotation angle of the first rotation shaft 11 to the n-
次に、式(2)から(5)で表される回転角θ1からθ4を式(6)に代入すると、角度検出器S1〜Snの検出値p1〜p4は、第1回転軸の回転角θ1から式(7)〜(10)によって算出される。 Next, when the rotation angles θ 1 to θ 4 represented by the equations (2) to (5) are substituted into the equation (6), the detection values p 1 to p 4 of the angle detectors S1 to Sn are the first rotation. from the rotation angle theta 1 of the shaft is calculated by the equation (7) to (10).
さて、第1回転軸のm回転を1周期とする周期信号を想定すると、その周期信号S(m1)を表す剰余式は、
また、第1回転軸のm2回転を1周期とする周期信号を想定すると、その周期信号S(m2)を表す剰余式は、
さらに、第1回転軸のm3回転を1周期とする周期信号を想定すると、その周期信号S(m3)を表す剰余式は、
一般に、第1回転軸のmn−1回転を1周期とする周期信号を想定すると、その周期信号を表す剰余式は、
したがって、第1回転軸の多回転アブソリュート回転角検出値θ1(mn−1)は、式(14)の周期信号にmn−1を乗じることにより計算され、式(15)として表される。
なお、上述の計算は、ギア変速比が(m−1)/mであるギア機構を想定しているが、本発明は、ギア変速比が(m+1)/mであるギア機構に対しても適用可能である。上述した周期関数は、以下説明するように符号調整項を導入することによりそれらを区別することができる。 The above calculation assumes a gear mechanism having a gear transmission ratio of (m−1) / m. However, the present invention also applies to a gear mechanism having a gear transmission ratio of (m + 1) / m. Applicable. The periodic functions described above can be distinguished by introducing a sign adjustment term as described below.
上述と同様に、ギア変速比が(m+1)/mであるギア機構に対する場合の周期関数を求めると次のようになる。すなわち、第n回転軸の角度検出値pnは、次のように表される。
次に、周期関数S(m1)〜S(m3)を求めると次のとおりとなる。
上式において、p1+3p2+3p3+p4の演算結果が−(1/m3)となるので、−1が乗じられる。このように、ギア変速比が(m+1)/mの場合、nが偶数の場合、剰余式内の演算結果がマイナスとなるので、Jを−1とする符号調整項Jn−1が周期関数内に導入される。すなわち、周期関数S(mn−1)は、次式のように表される。
ここで、図1に示されるギア機構において、例えば、回転軸の軸数を4、歯数mを32(駆動側回転軸の歯数をm−1、受動側回転軸の歯数をmとする)、単位量uを131072(uは、角度検出器S1の検出値p1が17ビット(=217)の分解能を有することに対応する。)と仮定すると、式(14)は、
したがって、第1〜第4回転軸の回転角度を示す検出値p1〜p4を検出することにより、上記式(16)から、32768(=323)回転で1周期となる第1回転軸の多回転回転角の検出を131072の分解能で実行することが可能となる。 Accordingly, by detecting the detection values p 1 to p 4 indicating the rotation angles of the first to fourth rotating shafts, the first rotating shaft that makes one cycle in 32768 (= 32 3 ) rotations from the above equation (16). Can be detected with a resolution of 131072.
上述した原理に基づいて、多回転アブソリュート回転角を検出する実施例について、以下詳細に述べる。 An embodiment for detecting the multi-rotation absolute rotation angle based on the above-described principle will be described in detail below.
図2は、本発明の第1の実施例である多回転アブソリュート回転角を検出するための回転角検出装置20の構成図である。サーボモータ21の出力回転軸(図示せず)の反対側に設けられた第1回転軸23には、光学式アブソリュート・エンコーダ22が連結されると共に、歯数31を有するギア23aが固定される。ギア23aは、第2回転軸24に固定された歯数32を有するギア24bと噛み合わされる。また、第2回転軸24に固定された歯数31を有するギア24aは、第3回転軸25に固定された歯数32を有するギア25bと噛み合わされる。さらに、第3回転軸25に固定された歯数31を有するギア25aは、第4回転軸26に固定された歯数32を有するギア26bと噛み合わされる。ギア24aとギア24b、ギア25aとギア25b、及び、ギア26aとギア26bは、一体成型された同一形状の樹脂製ギアであり、回転軸とともに一体成型されてもよい。このように、回転角検出装置20は、サーボモータ21の回転が直列に接続されたギア機構を介して第1回転軸23から第4回転軸26に伝達される構造を有する。
FIG. 2 is a configuration diagram of a rotation
光学式アブソリュート・エンコーダ22は、第1回転軸23の1回転内の絶対角度θ1を17ビットの分解能(217=131072P/Rev)で検出する。光学式アブソリュート・エンコーダ22は、プリント基板27に実装された信号処理回路28と電気的に接続されており、光学式アブソリュート・エンコーダ22によって検出された第1回転軸23の回転角情報である検出値p1は、信号処理回路28に送られる。
The optical
また、第2〜第4回転軸24,25,26の軸端には、ギア24a,25a,26aの径方向と同一方向に2極の着磁された磁石29a,29b,29cがそれぞれ取り付けられ、軸の回転とともに回転する。磁石29a,29b,29cと対向する位置にMR素子を使ったMR回転角センサ30a,30b,30cが基板27上に実装される。MRセンサ30a,30b,30cは、磁石29a,29b,29cが1回転すると、90°位相のずれた2つの正弦波状の電圧が1周期出力する。MRセンサ30a,30b,30cで検出された検出電圧は、それぞれ信号処理回路28に送られる。
In addition,
スペーサ31を用いて形成された樹脂製の構造体32は、上述した第2〜第4回転軸24〜26を保持する。図2に示される第1〜第4回転軸23〜26は、説明を簡易にするために、構造体32内に直線状に保持されているが、構造体32内の空間を有効に利用するために、第1〜第4回転軸23〜26の中心軸が曲線上に配置されてもよい。
The
次に、図3は、サーボモータ21の多回転アブソリュート回転角θ1(mn−1 )を算出するための回転角検出装置20のブロック図を示す。図3において、図2に示される要素と同一又は類似の要素は、同一の参照番号が付される。
Next, FIG. 3 shows a block diagram of the rotation
図3において、サーボモータ21の回転軸である第1回転軸23の1周期の回転角を示す検出値p1がエンコーダ22によって検出され、信号線33を経由して信号処理回路28内の通信ポート34に送られる。エンコーダ22から出力される検出値p1は、17ビットの分解能を有する。通信ポート34によって受信された検出値p1は、第1回転軸23の絶対角度を算出するためにさらに多回転演算回路35に送られる。
In FIG. 3, a detection value p 1 indicating the rotation angle of one cycle of the
第1回転軸23の回転は、ギア機構によって第2〜第4回転軸24〜26に伝達される。第1〜第4回転軸23〜26の回転角θ1〜θ4は、例えばmを32とし、また回転角を回転数で表すと仮定すると、第1回転軸の回転数と第1〜第4回転角θ1〜θ4との関係は、図4に示されるとおりとなる。ここで、図4の横軸は、第1回転軸の回転数を示し、縦軸は、各軸の回転角θ1〜θ4を表す。縦軸のマイナスは、軸の回転方向が第1回転軸と逆向きであることを示す。例えば、第1回転軸の回転数が32であるすると、第2回転軸は、θ2=−31となり、第1回転軸とは逆に31回転することが分かる。これらの関係は、式(2)から(5)に示されるとおりである。
The rotation of the first
図3に戻り、第1〜第4回転軸23〜26の回転角は、MR素子角度検出器30a,30b,30cによってそれぞれ検出され、90°位相のずれた2つの正弦波状の検出電圧(sin成分,cosin成分)が信号線33a,33b,33cを経由してAD変換器37にそれぞれ送られる。2つの検出電圧は、AD変換器37でアナログ値から例えば12ビットのデジタル値へ変換され、それぞれRD変換演算回路38へ送られる。RD変換演算回路38は、受信した2つのデジタル値(sin成分,cosin成分)から角度が算出される。この角度は、12ビットの分解能を有するが、エンコーダ22の検出値p1の分解能に合わせるために17ビットに拡張された検出値p2,p3,p4が求められる。具体的には、12ビットの下位に5ビットに0を加え、17ビットの検出値とする。なお、MR素子角度検出器30a,30b,30cの検出電圧は、MR素子自体のばらつきや、磁気・回路・機械精度などの様々な要因で誤差を含むため、検出電圧をそのまま角度に変換するのではなく、電圧信号のオフセット補正、振幅補正を施し、実際の回転角に対する誤差補正や、各回転軸の検出値に関連する補正など様々な精度補正が施される。このような処理が施された検出値p2,p3,p4は、多回転演算回路35に送られる。図5に、上述のようにして求められた検出値p1,p2,p3,p4の第1回転軸の回転数に対する変化を示す。なお、多回転演算回路35が受け取る検出値p1,p2,p3,p4は、17ビットの分解能を有するので、図5の縦軸に示されるように、各軸の検出値は、各軸が1回転する毎に、0と131072との間を変化する。
Returning to FIG. 3, the rotation angles of the first to
多回転演算回路35は、通信ポート34及びRD変換演算回路38から検出値p1,p2,p3,p4を受け取り、それらの値を式(16)に代入することにより、mが32、分解能が17ビット(217=131072)、及び、多回転範囲が15ビット(215=32768)とする場合の多回転アブソリュート回転角を算出し、出力することができる。
The multi-rotation arithmetic circuit 35 receives the detection values p 1 , p 2 , p 3 , and p 4 from the
図6は、式(11)〜(13)によって求められるそれぞれの周期信号を表すグラフである。ここで、横軸は、第1回転軸23の回転数を表し、回転数0から32768に亘るが、簡略にするため途中を一部省略している。図6下段のグラフは、式(11)に対応し、32回転を1周期とする周期信号である。第1,2回転軸23,24の検出値p1,p2を式(11)に代入して求められる周期信号は、第1回転軸23の回転数が0から32までのアブソリュート回転角を検出することができることを示す。また、図6中段のグラフは、式(12)に対応し、1024回転を1周期とする周期信号である。第1〜3回転軸23〜25の検出値p1,p2,p3を式(12)に代入して求められる周期信号は、第1回転軸23の回転数が0から1024までのアブソリュート回転角を検出することができることを示す。さらに、図6上段のグラフは、式(13)に対応し、32768回転を1周期とする周期信号である。第1〜4回転軸23〜26の検出値p1,p2,p3,p4を式(13)に代入して求められる周期信号は、第1回転軸23の回転数が0から32768までのアブソリュート回転角を検出することができることを示す。
FIG. 6 is a graph showing each periodic signal obtained by the equations (11) to (13). Here, the horizontal axis represents the number of rotations of the
上述した多回転アブソリュート回転角検出装置は、回転軸を増やすことにより、広い多回転検出範囲を達成することができるが、以下説明するように、正確な多回転の回転角検出値を算出するためには、回転軸の検出値を測定する各角度検出器に対して高い精度を要求する。一般に、各角度検出器によって測定された検出値は誤差を含んでいる。そこで、第1回転軸の多回転回転角の計算値を一定の精度に保つために、各角度検出器がどの程度の誤差を許容できるのかを以下検討する。例えば、n軸で構成される多回転アブソリュート回転角検出装置の第1回転軸の回転角検出値θ1(mn−1)は、式(15)に示されるように、回転軸数nを2,3,4とする場合、式(11)〜(13)で表される周期信号S(m)〜S(m3)に回転角検出範囲m1,m2,m3をそれぞれ乗じることにより算出され、式(17)〜(19)で表される。 The above-described multi-rotation absolute rotation angle detection device can achieve a wide multi-rotation detection range by increasing the rotation axis. However, in order to calculate an accurate multi-rotation rotation angle detection value as described below, Therefore, high accuracy is required for each angle detector that measures the detection value of the rotating shaft. In general, the detection value measured by each angle detector includes an error. Therefore, in order to keep the calculated value of the multi-rotation rotation angle of the first rotation axis with a certain accuracy, the following will examine how much error each angle detector can tolerate. For example, the rotation angle detection value θ 1 (m n−1 ) of the first rotation axis of the multi-rotation absolute rotation angle detection device configured with n axes is expressed by the number of rotation axes n as shown in Expression (15). In the case of 2, 3 and 4, the periodic signals S (m) to S (m 3 ) represented by the equations (11) to (13) are respectively multiplied by the rotation angle detection ranges m 1 , m 2 and m 3. And is expressed by equations (17) to (19).
軸数が2である場合
各回転軸の検出誤差の絶対値をenとすると、第1回転軸の回転角検出値θ1(mn−1)が1回転(±0.5rev)以下の精度を保つためには、次式(20)〜(22)を満たす必要がある。
軸数2の場合
When the number of axes is 2
各回転軸の検出誤差がほぼ等しいeと仮定すると、検出誤差は、以下の範囲に入らなければならない。
軸数2の場合
When the number of axes is 2
式(23)〜(25)から、軸数nの場合の誤差範囲を演繹すると、次式(26)のように表される。
そこで、図1に示される伝達機構10を用いて、角度検出器の検出誤差に起因する影響を低減させる多回転角度計算値を求める計算方法を以下説明する。一般に、整数Iは、mのべき乗mnの列に展開することができる。具体的には、kを0からnの整数、かつaiを0≦ak<nの整数とすると、
I=a0m0+a1m1+a2m2+・・・aimi+・・・+anmn
と表現することができる。例えば、mが10である場合、整数1056は、6×100+5×101+0×102+1×103のように展開することができる。この表現は、10進数と呼ばれる。以下の説明において、多回転アブソリュート回転角の回転数の部分は、このようなm進数の展開を利用する。
Therefore, a calculation method for obtaining a calculated multi-rotation angle value that reduces the influence caused by the detection error of the angle detector using the
I = a 0 m 0 + a 1 m 1 + a 2 m 2 +... A i m i +... + A n m n
It can be expressed as For example, if m is 10, the integer 1056 can be expanded as 6 × 10 0 + 5 × 10 1 + 0 × 10 2 + 1 × 10 3 . This representation is called a decimal number. In the following description, the rotation number portion of the multi-rotation absolute rotation angle uses such m-adic expansion.
さて、図1において、第1回転軸11の多回転アブソリュート回転角は、第1回転軸11の1回転内の角度検出値p1と第1回転軸11の多回転回転数との和で数学的に表現することができる。そして、この多回転回転数をm進数(理由は以下に示される)で表すと、第1回転軸の多回転回転角計算値θ1(mn−1)’は、次式(27)の回転角計算式で表現することができる。
第1回転軸11の多回転回転角検出値θ1(mn−1)は、各回転軸で検出された各検出値p1〜pnを式(15)に代入することにより求められるが、本質的に回転角検出値θ1(mn−1)と回転角計算値θ1(mn−1)’は、係数R0〜Rn−2を適切に選択することにより、ほぼ等しくすることができる。すなわち、回転角計算値θ1(mn−1)’の多回転回転数の部分が回転角検出値θ1(mn−1)の回転数の部分と等しくなるように、係数R0〜Rn−2を適切に選択すると、回転角計算値θ1(mn−1)’に含まれる回転角計算値の誤差は、第1回転軸の検出値p1に起因する検出誤差のみにすることができる。以下、各回転軸の検出器により検出した検出値p1〜pnから回転角計算値θ1(mn−1)’を求めるために、係数R0〜Rn−2を算出する方法について説明する。 The multi-rotation rotation angle detection value θ 1 (m n−1 ) of the first rotation shaft 11 can be obtained by substituting the detection values p 1 to pn detected by the rotation shafts into the equation (15). Essentially, the detected rotation angle value θ 1 (m n−1 ) and the calculated rotation angle value θ 1 (m n−1 ) ′ are approximately equal by appropriately selecting the coefficients R 0 to R n−2. can do. That is, the coefficient R 0 to the coefficient R 0 to the rotation speed calculation value θ 1 (m n−1 ) ′ so that the multi-rotation rotation speed portion becomes equal to the rotation angle detection value θ 1 (m n−1 ). If R n−2 is appropriately selected, the error of the rotation angle calculation value included in the rotation angle calculation value θ 1 (m n−1 ) ′ is only the detection error caused by the detection value p 1 of the first rotation axis. can do. Hereinafter, a method for calculating coefficients R 0 to R n-2 in order to obtain a rotation angle calculated value θ 1 (m n−1 ) ′ from detection values p 1 to pn detected by the detectors of the respective rotation axes. explain.
説明を簡略にするために、図1に示される伝達機構10において、回転軸数nmaxを4、第1回転軸の歯数mを4、基本単位量uを1と仮定する場合、第1回転軸の回転角計算値θ1(mn−1)’は、式(27)から次式(28)のように表現することができる。
まず、第1回転軸の回転角θ1と第2,第3,第4回転軸の回転角θ2,θ3,θ4は、式(1)に示される関係から明らかなように、次式(29)〜(31)に示される関係をそれぞれ有する。
次に、検出値pnが第n回転軸における1回転内の検出値を示すから(この例では、基本単位量uが1であるから、0から1の値)、第n回転軸の回転角θnと検出値pnは、厳密には式(6)に示されるが、実際には角度検出器に誤差を含むためpnは、mod(θn,u)にほぼ等しい関係を有する。したがって、各回転軸の検出値p1,p2,p3,p4は、各回転軸の回転角θ2,θ3,θ4に上記式(29)〜(31)を代入すると、第1回転軸の回転角θ1と各回転軸の検出値p1,p2,p3,p4との関係は、次式(32)〜(35)のとおりとなる。
周期信号S(mn−1)は、角度検出値pnに誤差が含まれない場合、式(14)で示される関係を有する。誤差を含む角度検出値pnを使用して周期信号S(mn−1)を求めると、それらの誤差が演算に影響し、拡大する。そこで、式(27)で求めた回転角計算値θ1(mn−1)’は、第1回転軸の角度検出値p1以外の項には誤差を含んでいないので、誤差を含む角度検出値pnの代わりに、次式(36)の角度補正値計算式で計算される誤差を含まない角度補正値pn’が周期信号S(mn−1)を算出するために用いられる。
各回転軸の角度補正値と周期信号との関係は、次式(37)のように表される。
第1回転軸の4(=m1),16(=m2),64(=m3)回転をそれぞれ1周期とする周期信号S(m),S(m2),S(m3)を、角度補正値pn’を考慮に入れて、式(11)〜(13)から求めると、次式(38)〜(41)のように表現される。なお、第1回転軸の周期信号S(m0)は、角度検出値p1そのものである。また、剰余計算では、mod(a,c)+mod(b,c)=mod((a+b),c)、およびb×mod(a,c)=mod(a×b,c)の関係が成立するので、周期信号S(m1)〜S(m3)は、次式(38)〜(41)のように変形される。
したがって、周期関数S(m1),S(m2),S(m3)と第1回転軸の回転角θ1との関係は、図9に示される。図9に示されるように、周期信号S(m1)は、第1回転軸が4回転角毎に、また周期信号S(m2)は、16回転角毎に、さらに周期信号S(m3)は、64回転角毎にそれぞれ0から1へ単調に増加するのこぎり波となる。 Therefore, the relationship between the periodic functions S (m 1 ), S (m 2 ), S (m 3 ) and the rotation angle θ 1 of the first rotating shaft is shown in FIG. As shown in FIG. 9, the periodic signal S (m 1 ) has a periodic signal S (m 1 ) that is further rotated every 4 rotation angles of the first rotation axis, and the periodic signal S (m 2 ) is further rotated every 16 rotation angles. 3 ) becomes a sawtooth wave that monotonously increases from 0 to 1 every 64 rotation angles.
上述した周期信号の性質から、次式(42)のように、周期関数S(mn−1)にmn−1を乗じると、mn−1までの第1回転軸の回転角検出値S(mn−1)を算出することができる。
式(44)は、第1回転軸が4回転する毎に0から4に変化するのこぎり波を示す。また、式(45)は、第1回転軸が16回転する毎に0から16に変化するのこぎり波を示す。さらに、式(46)は、第1回転軸が64回転する毎に0から64に単調に増加するのこぎり波を示す。 Equation (44) shows a sawtooth wave that changes from 0 to 4 every four rotations of the first rotation axis. Equation (45) represents a sawtooth wave that changes from 0 to 16 every 16 rotations of the first rotation axis. Furthermore, Formula (46) shows a sawtooth wave that monotonously increases from 0 to 64 every 64 rotations of the first rotation axis.
次に、上述された関係式から、式(27)に示される係数R0〜Rn−2を算出する算出方法を説明する。式(27)で示される回転角計算値θ1(mn−1)’と式(42)で示される回転角検出値θ1(mn−1)は、式(42)における係数R0〜Rn−2が自然数しかとらないので完全には一致しないが、近似する。すなわち、次式(47)
式(47)の回転角計算値θ1(mn−1)’に式(27)を代入すると、次式(48)が導出される。
式(49)〜(52)に示される関係を演繹すると、回転角計算値θ1(mn−1)’は、次式(53)のように表現される。
回転角計算値θ1(mn−1)’は回転角検出値θ1(mn−1)とほぼ等しいことを考慮して、上式(47),(53)の関係から、次式(54)が得られる。式(54)の関係を満たす係数Rn−2を選択することにより、以下のとおり係数Rn−2が決定される。
式(57)中のmod(θ1,4)は、高さが0から4まで上昇する周期4ののこぎり波であり、またmod(θ1,1)は、高さが0から1まで上昇する周期1ののこぎり波であるから、式(57)の係数R0は、図10の下段に示されるように、周期4である高さ1の3段の階段状波形を形成する。
Mod (θ 1 , 4) in equation (57) is a sawtooth wave of
また、式(52)おいて、uを1、nを3として、上述と同様の処理を施すと、
式(58)中のmod(θ1,16)は、高さ16で周期16ののこぎり波であり、またmod(θ1,4)は、高さ4で周期4ののこぎり波であるから、式(58)で示される係数R1は、図10の中段に示されるように、周期16である高さ1の3段の階段状波形を形成する。 In the equation (58), mod (θ 1 , 16) is a sawtooth wave having a height of 16 and a period of 16 and mod (θ 1 , 4) is a sawtooth wave having a height of 4 and a period of 4. The coefficient R 1 represented by the equation (58) forms a three-step staircase waveform having a height of 1 having a period of 16 as shown in the middle stage of FIG.
さらに、式(54)おいてuを1、nを3として、上述と同様の処理を施すと、
式(59)中のmod(θ1,64)は、高さ64で周期64ののこぎり波であり、またmod(θ1,16)は、高さ16で周期16ののこぎり波であるから、式(59)の係数R2は、図10の上段に示されるように、周期64である高さ1の3段の階段状波形を形成する。
In the equation (59), mod (θ 1 , 64) is a sawtooth wave having a height of 64 and a period of 64, and mod (θ 1 , 16) is a sawtooth wave having a height of 16 and a period of 16. coefficient R 2 of formula (59), as shown in the upper part of FIG. 10, to form a stepped waveform of the three-
式(28)で計算される回転角計算値θ1(m3)’の整数部分は、係数R0〜R2にそれぞれ1,4,16を乗じた合計であるから、その波形は図11に示されるとおりとなる。すなわち、回転角計算値θ1(m3)’は、この整数部分に第1回転軸の角度検出値p1を合計することにより求められることになる。 Since the integer part of the rotation angle calculation value θ 1 (m 3 ) ′ calculated by the equation (28) is the sum of the coefficients R 0 to R 2 multiplied by 1 , 4 and 16, respectively, the waveform thereof is as shown in FIG. As shown in That is, the calculated rotation angle value θ 1 (m 3 ) ′ is obtained by adding the angle detection value p 1 of the first rotation axis to this integer part.
ここで、式(54)から係数Rn−2を導出すると、次式(60)に変形される。
係数R0〜Rn−2は整数であるので、例えば、次式(64)に示されるように、式(60)の右辺に0.5を加え、小数点以下を切り捨てることにより、係数Rn−2の整数が計算される。そして、式(64)のθ1(mn−1)にS(mn−1)×mn−1(式(42))を代入すると、式(65)が得られる。
次に、係数R0〜Rn−2を算出する式(65)を用いて、第1回転軸の多回転回転角計算値θ1(mn−1)’を具体的に求める。ここで、計算手順の説明を簡易にするために、回転軸の軸数nmaxを4、変速比を3/4(m=4)、基本単位量uを1として、第1回転軸の回転角計算値θ1(m3)’を求める。最初に、第1回転軸の回転角計算値θ1(m3)’を算出するに際して、第1回転軸の回転角θ1が53.5(rev)である場合の、各回転軸の理論的な角度検出値p1,p2,p3,p4を求める。 Next, the multi-rotation rotation angle calculated value θ 1 (m n−1 ) ′ of the first rotation axis is specifically obtained using the equation (65) for calculating the coefficients R 0 to R n−2 . Here, in order to simplify the description of the calculation procedure, the rotation angle of the first rotation shaft is assumed with the number of rotation shafts nmax being 4, the speed ratio being 3/4 (m = 4), and the basic unit amount u being 1. The calculated value θ 1 (m 3 ) ′ is obtained. First, when calculating the calculated rotation angle θ 1 (m 3 ) ′ of the first rotation axis, the theory of each rotation axis when the rotation angle θ 1 of the first rotation axis is 53.5 (rev). Angle detection values p 1 , p 2 , p 3 , and p 4 are obtained.
第1回転軸の回転角θ1に対する第2,3,4回転軸の回転角θ2,θ3,θ4は、式(1)から次式のように表される。
また、軸倍角1の角度検出器(回転軸が1回転した場合、角度検出器は1周期の検出信号を出力する。)を使用した場合、各回転軸の角度検出値pnは、pn=mod(θn,1)で表されるから、各回転軸の理論的な角度検出値p1,p2,p3,p4は、次式で求められる数値を示す。
しかしながら、実際の角度検出器からの出力信号は誤差を含んでいるため、上記理論的な角度検出値p1,p2,p3,p4に例えば0.05(rev)の誤差を加えた以下の角度検出値が検出されたと仮定して、回転角計算値θ1(m3)’を算出する。
p1=0.500+0.05=0.550
p2=0.875+0.05=0.925
p3=0.094+0.05=0.144
p4=0.430+0.05=0.480
However, since the output signal from the actual angle detector includes an error, an error of 0.05 (rev) is added to the theoretical angle detection values p 1 , p 2 , p 3 , and p 4 , for example. Assuming that the following angle detection values are detected, the rotation angle calculation value θ 1 (m 3 ) ′ is calculated.
p 1 = 0.500 + 0.05 = 0.550
p 2 = 0.875 + 0.05 = 0.925
p 3 = 0.094 + 0.05 = 0.144
p 4 = 0.430 + 0.05 = 0.480
回転軸の軸数nmaxを4、m=4、基本単位量uを1とすると、式(27)から明らかなように、回転角計算値θ1(m3)’は、次式(66)のように表される。
係数R0,R1,R2を算出するための手順は、以下のとおりである。図12のフローチャートに示されるように、まず、回転軸数nmax(以下の例では、4)が設定され、カウンタ値nに2が設定される(ステップ121)。カウンタ値nが2のとき、角度検出値p1,p2から、式(39)により周期信号値S(m1)が算出される(ステップ122)。次に、その周期信号S(m1)に対応する係数R0を式(65)により求める(ステップ123)。係数R0は、次の回転角計算値を算出する際に使用するために、メモリに格納される。係数R0が求められると、その係数R0からカウンタ値nが2のときの回転角計算値θ1(m1)’が式(50)により算出され、メモリに格納される(ステップ124)。次に、カウンタ値nを1だけ増加せ、nmaxより大きくなる場合、回転角計算値を求める計算は終了し、そうでない場合、ステップ126に進む(ステップ125)。算出された回転角計算値θ1(m1)’は、式(50)における角度検出値p1以外の項(この場合は、R0×m0の項)には検出誤差は含まれていないので、その算出された回転角計算値θ1(m1)’に対応する角度補正値p2’が式(36)によって求められ、メモリに格納される(ステップ126)。この角度補正値p2’は、次の回転角計算値θ1(m2)’を算出する際に使用される。回転軸数nが3,4に対しても以上のステップを繰り返し実行して、係数R1,R2を順次求める。最終的に、回転角計算値θ1(m3)’が算出され(ステップ124)、本フローは終了する(ステップ125)。以上は、回転軸数が4の場合における回転角計算値を計算する各ステップを概略したが、回転軸数が4を超える場合に対しても同様の処理が繰り返され、係数R0〜Rn−2を順次求め、最終的に回転角計算値θ1(mn−1)’を計算する。以下、上述した各ステップをさらに詳細に説明する。 The procedure for calculating the coefficients R 0 , R 1 , R 2 is as follows. As shown in the flowchart of FIG. 12, first, the number of rotation axes nmax (4 in the following example) is set, and 2 is set to the counter value n (step 121). When the counter value n is 2, the periodic signal value S (m 1 ) is calculated from the detected angle values p 1 and p 2 according to the equation (39) (step 122). Next, a coefficient R 0 corresponding to the periodic signal S (m 1 ) is obtained by the equation (65) (step 123). The coefficient R 0 is stored in the memory for use in calculating the next rotation angle calculation value. When the coefficient R 0 is obtained, the rotation angle calculated value θ 1 (m 1 ) ′ when the counter value n is 2 is calculated from the coefficient R 0 by the expression (50) and stored in the memory (step 124). . Next, when the counter value n is incremented by 1 and becomes larger than nmax, the calculation for calculating the rotation angle calculation ends, otherwise, the process proceeds to step 126 (step 125). The calculated rotation angle calculated value θ 1 (m 1 ) ′ includes a detection error in terms other than the angle detection value p 1 in this equation (50) (in this case, the term R 0 × m 0 ). Therefore, the angle correction value p 2 ′ corresponding to the calculated rotation angle calculated value θ 1 (m 1 ) ′ is obtained by the equation (36) and stored in the memory (step 126). This angle correction value p 2 ′ is used when calculating the next rotation angle calculation value θ 1 (m 2 ) ′. The above steps are repeatedly executed for the number of rotation axes n of 3 and 4, and the coefficients R 1 and R 2 are sequentially obtained. Finally, the calculated rotation angle value θ 1 (m 3 ) ′ is calculated (step 124), and this flow ends (step 125). The above outlines the steps for calculating the rotation angle calculation value when the number of rotation axes is 4, but the same processing is repeated for the case where the number of rotation axes exceeds 4, and the coefficients R 0 to R n are calculated. -2 are sequentially obtained, and finally a rotation angle calculation value θ 1 (m n-1 ) ′ is calculated. Hereinafter, each step described above will be described in more detail.
最初に、回転軸数nmaxを4に設定し、カウンタ値nを2とする(ステップ121)。このとき周期信号S(m1)は、次式(67)にp1=0.550、p2=0.925を代入すると、以下の計算により周期信号S(m1)の値は、0.475となる(ステップ122)。
次に、係数R0は、次式(68)にS(m1)=0.475、m=4、θ1(m0)’=p1=0.550を代入すると、以下の計算により係数R0は、1となる(ステップ123)。
R0が求められると、回転角計算値θ1(m1)’は、式(50)から次式(69)のように求められる(ステップ124)。
カウンタ値nを1だけ増加させ、そのカウンタ値nが4に達していない場合、次のステップに進む(ステップ125)。ステップ126では、この回転角計算値θ1(m1)’に対応する第2回転軸の角度補正値p2’が式(36)によって求められる(ステップ126)。
次に、処理フローは、ステップ126からステップ122に戻り、上述と同様の処理が繰り返される。すなわち、カウンタ値nが3のとき、周期関数S(m2)は、式(37)から次のように求められる(ステップ122)。
また、係数R1は、式(65)にS(m2)=0.370、m=4、θ1(m1)’=1.55を代入することにより算出される。以下の計算のように、係数R1は、1となる(ステップ123)。
R1が求められると、回転角計算値θ1(m2)’は、式(51)から次式のように求められる(ステップ124)。
この回転角計算値θ1(m2)’に対応する第3回転軸の角度補正値p3’は、式(36)から次のように求められ、メモリに記憶される(ステップ126)。この角度補正値p3’は、カウンタ値nが4の場合の係数R2を求める際に使用される。
次に、回転軸数nが4のとき、周期関数S(m3)は、式(37)から次のように求められる(ステップ122)。
また、係数R2は、式(65)にS(m3)=0.91、m=4、θ1(m2)’=5.55を代入することにより算出される。以下の計算により係数R2は、3となる(ステップ123)。
R2が求められると、回転角計算値θ1(m3)’は、式(52)から次のように求められる(ステップ124)。
カウンタ値nは、4であるので、回転角計算値を求める処理は終了する(ステップ125)。以上の計算から、第1回転軸の回転角計算値θ1(m3)’が53.55と算出された。上記段落0088において述べているように、第1回転軸の回転角が53.5(rev)であることを前提として計算しているので、計算結果である回転角計算値θ1(m3)’の誤差は、第1回転軸の角度検出値に与えた0.05のみであり、第2回転軸以降の角度検出器の検出誤差は累積されていない。 Since the counter value n is 4, the process for obtaining the rotation angle calculation value ends (step 125). From the above calculation, the rotation angle calculated value θ 1 (m 3 ) ′ of the first rotating shaft was calculated as 53.55. As described in paragraph 0088 above, since the calculation is based on the assumption that the rotation angle of the first rotation axis is 53.5 (rev), the calculated rotation angle θ 1 (m 3 ) as the calculation result. The error of 'is only 0.05 given to the angle detection value of the first rotation axis, and the detection errors of the angle detectors after the second rotation axis are not accumulated.
次に、式(27)における係数R0〜Rn−2を求める別の計算方法を説明する。本方法は、各回転軸の角度検出値pnおよび式(27)で求められる多回転回転角計算値θ1(mn−1)’から求められた各回転軸の補正された角度補正値pn’(式(36)を求め、角度検出値pnと角度補正値pn’とがほぼ等しいことを前提に、角度補正値pn’が角度検出値pnに最も近似するように係数R0〜Rn−2を決定する方法である。 Next, another calculation method for obtaining the coefficients R 0 to R n−2 in Expression (27) will be described. The method corrected angle correction value of each rotating axis calculated from the rotation axis of the angle detection value p n and equation (27) multiple rotations obtained by the rotation angle calculated value θ 1 (m n-1) ' p n 'calculated (formula (36), the angle detection value p n and angle correction value p n' on the assumption that a is approximately equal to the angle correction value p n 'is closest to the detected angle value p n This is a method for determining the coefficients R 0 to R n-2 .
第1回転軸の回転角計算値θ1(mn−1)’は、式(27)で表されるように第1回転軸の角度検出値p1と第1回転軸の多回転回転数との和で数学的に表現することができることは、上述したとおりである。式(36)中の回転角計算値θ1(mn−1)’に式(27)を代入すると、角度補正値pn’は、次式(74)で表すことができる。また、角度補正値pn’は、角度検出値pnに近似する。
上記式(74)において、角度検出値pnは、各回転軸に取り付けられた角度検出器によって検出された1回転内の角度であり、係数R0〜Rn−2は、0およびm−1を含む0からm−1の整数であるので、角度検出値pnに最も近似するように係数R0〜Rn−2を適切に選択することにより、角度補正値pn’を決定することができる。例えば、第2回転軸の角度補正値p2’は角度検出値p2から次のように決めることができる。すなわち、式(74)から、角度補正値計算式は、
次に、式(74)から係数R0〜Rnmax−2を計算する方程式を以下求める。式(74)に式(53)で表される変形を代入すると、角度補正値pn’は、次式(75)の角度補正値計算式で表される。
さらに式(75)内を展開すると、角度補正値pn’は、次式(76)のように表される。
さらに式(76)を変形すると、角度補正値pn’は、次式(77)のように表される。
剰余演算において、除数を整数倍した数値を加減算しても、剰余演算の結果は、影響されないので、その数値が剰余演算から除かれる。すなわち、bを整数とすると、y=mod(a+b×c,c)=mod(a,c)の関係が成立する。したがって、式(77)において、Rn−2,mm−2は、共に自然数であるので、−1×Rn−2×mm−2×uの項が削除される。その結果、式(77)は、次式(78)のように変形される。
角度検出値pnは、角度補正値pn’とほぼ等しいので、角度検出値pnは、次式(79)のように表される。
上式(79)のように、角度検出値pnと係数Rn−2との関係が導き出されたので、剰余演算の定義に従って、以下のように係数Rn−2を求めることが可能になる。一般に、a±bをcで除したときの余りyを求める剰余演算は、y=mod(a±b,c)と表わされるから、数式a±b=n×c+yが成立する。ここで、nは整数であり、yは0≦y<cである。aを右辺へ移動すると、上記数式は、±b=n×c+y−aとなる。この数式の両辺をcで除したときの余りを求める剰余演算は、mod(±b,c)=mod(n×c+y−a,c)と表現することができる。段落0112で説明されるように、括弧内のn×cの項を削除することができるので、上式は、mod(±b,c)=mod(y−a,c)に整理することができる。ここで、bが0≦b<cである場合、b=mod(±(y−a),c)が成立する。この関係を利用して、式(79)から係数Rn−2を求める式は、以下に示されるように導き出される。 As in the above equation (79), since the relationship between the detected angle value p n and the coefficient R n-2 is derived, as defined by the remainder operation, as can be determined coefficient R n-2 as follows Become. In general, the remainder calculation for obtaining the remainder y when a ± b is divided by c is expressed as y = mod (a ± b, c), and therefore the mathematical formula a ± b = n × c + y is established. Here, n is an integer and y is 0 ≦ y <c. When a is moved to the right side, the above formula becomes ± b = n × c + ya. The remainder calculation for calculating the remainder when both sides of this formula are divided by c can be expressed as mod (± b, c) = mod (n × c + y−a, c). As explained in paragraph 0112, the n × c term in parentheses can be deleted, so the above equation can be rearranged as mod (± b, c) = mod (ya, c). it can. Here, when b is 0 ≦ b <c, b = mod (± (ya), c) is established. Using this relationship, an equation for obtaining the coefficient R n−2 from Equation (79) is derived as shown below.
式(79)中の係数Rn−2は、段落0065で説明されるように、0≦Rn−2<mであるので、0≦(1/m)×Rn−2×u<uが成立する。したがって、定式(79)において、pn’をy、(−(m±1)/m)n−1×θ1(mn−2)’をa,(1/m)×Rn−2×uをb、uをcと捉えると、上述のように、mod(±b,c)=mod(y−a,c)は、bが0≦b<cである場合、b=mod(±(y−a),c)として演算することができる。すなわち、式(79)の剰余演算内の(1/m)×Rn−2×uは、次式(80)で求められる。
剰余演算において、mod(a,c)×b=mod(a×b,c×b)が成立するので、上式(80)の右辺は、さらに次式(81)のように変形することができる。
実際には、mod(mod(a,c)+b,c)=mod(a+b,c)が成立するので、式(82)は、次式(83)のように変形され、剰余演算が1回削減することができる。
さて、上式(83)によって、係数Rn−2を算出する計算式が得られたので、実施例1と同様な各回転軸の検出値(段落0091)を用いて、式(83)からR0,R1,R2を求め、それらを式(27)に代入して、第1回転軸の回転角計算値θ1(m3)’を算出する。以下の計算例では、基本単位数u=1000、各回転軸の検出値p1=550,p2=925,p3=144,p4=480とする。 Now, since the calculation formula for calculating the coefficient R n−2 is obtained by the above formula (83), from the formula (83) using the detected values (paragraph 0091) of the respective rotary shafts as in the first embodiment. R 0 , R 1 , and R 2 are obtained and substituted into Equation (27) to calculate the calculated rotation angle θ 1 (m 3 ) ′ of the first rotation axis. In the following calculation example, the basic unit number u = 1000, the detection values p 1 = 550, p 2 = 925, p 3 = 144, and p 4 = 480 of each rotation axis.
係数R0,R1,R2を算出するための手順は、以下のとおりである。図13のフローチャートに示されるように、まず、回転軸数nmax(以下の例では、4)が設定され、カウンタ値nに2が設定される(ステップ131)。カウンタ値nが2のとき、回転角計算値θ1(m0)’(=p1)および角度検出値p2が式(83)に代入され、係数R0が算出され、その係数R0を次の回転角計算値を算出する際に使用するために、メモリに格納される(ステップ132)。係数R0が求められると、角度検出値p1および係数R0が式(27)に代入され、回転角計算値θ1(m1 )’が算出され、メモリに格納される(ステップ133)。次に、カウンタ値nを1だけ増加させ、ステップ132に戻る(ステップ134)。以上の計算処理がカウンタ値n=3,4に対しても繰り返し実行され、係数R1,R2が求められる。最終的に、回転角計算値θ1(m3)’が算出される(ステップ133)。カウンタ値nがnmaxより大きい場合、回転角計算値を求める計算は終了する(ステップ134)。以上は、回転軸数が4の場合の各ステップを概略したが、回転軸数が4を超える場合に対しても同様の処理が繰り返され、係数R0〜Rn−2を順次求め、最終的に第1回転軸の回転角計算値θ1(mn−1)’を計算する。以下、上述した各ステップをさらに詳細に説明する。 The procedure for calculating the coefficients R 0 , R 1 , R 2 is as follows. As shown in the flowchart of FIG. 13, first, the number of rotation axes nmax (4 in the following example) is set, and the counter value n is set to 2 (step 131). When the counter value n is 2, the rotation angle calculation value θ 1 (m 0 ) ′ (= p 1 ) and the angle detection value p 2 are substituted into the equation (83), the coefficient R 0 is calculated, and the coefficient R 0 Is stored in the memory for use in calculating the next calculated rotation angle (step 132). When the coefficient R 0 is obtained, the detected angle value p 1 and the coefficient R 0 are substituted into the equation (27), and the rotation angle calculated value θ 1 ( m 1 ) ′ is calculated and stored in the memory (step 133). . Next, the counter value n is incremented by 1, and the process returns to step 132 (step 134). The above calculation process is repeatedly executed for the counter values n = 3 and 4, and the coefficients R 1 and R 2 are obtained. Finally, the rotation angle calculated value θ 1 (m 3 ) ′ is calculated (step 133). When the counter value n is larger than nmax, the calculation for calculating the rotation angle calculation ends (step 134). The above outlines each step when the number of rotation axes is 4, but the same processing is repeated for the case where the number of rotation axes exceeds 4, and the coefficients R 0 to R n−2 are sequentially obtained, and finally Thus, the rotation angle calculation value θ 1 (m n−1 ) ′ of the first rotation axis is calculated. Hereinafter, each step described above will be described in more detail.
最初に、回転軸数nmaxを4に設定し、カウンタ値nを2とする(ステップ131)。式(83)にn=2を代入すると、係数R0は、次式(84)により求められる(ステップ132)。
次に、回転角計算値θ1(m1)’は、式(50)から
次に、カウンタ値nを1だけ増加させ(n=3)、処理はステップ132に戻る(ステップ134)。式(83)にn=3を代入すると、係数R1は次式(87)によって求められる(ステップ132)。
また、回転角計算値θ1(m2)’は、式(51)から
次に、カウンタ値nを1だけ増加させ(n=4)、処理はステップ132に戻る(ステップ134)。式(83)にn=4を代入すると、係数R2は次式(90)によって求められる。
また、θ1(m3)’は、式(52)から
図14は、本発明の第3の実施例に係る回転角検出装置の伝達機構140の構成ブロック図である。この伝達機構140は、図1に示される伝達機構10を並列に設けた伝達機構であり、第1系列の歯車機構141および第2系列の歯車機構142によって形成される。モータ143のモータ回転軸144に取り付けられた歯車144aは、第1回転軸145に取り付けられた歯車145aに噛み合わされ、モータ回転軸144と第1回転軸145の歯車比は1:Nである。図1に示される実施例では、第1回転軸145は、第1,2系列の歯車機構141,142の共通する歯車機構であるが、必ずしも共通する必要はない。
FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of the
第1系列の歯車機構141は、第1回転軸145から第2、3回転軸146,147へモータの回転を伝達する。第1回転軸145の歯車145bは、第2回転軸146の歯車146aと噛み合い、さらに第2回転軸146の歯車146cは、第3回転軸147の歯車147aと噛み合う。第1〜第3回転軸の回転角度は、角度検出器S1〜S3によってそれぞれ検出される。第1系列の歯車機構141の噛み合わされた歯車の変速比は、(m1±1)/m1に設定される。
The first
第2系列の歯車機構142は、図示されるように第4、5回転軸148,149に歯車148a,148b,149aが取り付けられ、モータ143の回転は、第1回転軸145の歯車145cから歯車148a,148bを経由して歯車149aに伝達される。第1、2回転軸の回転角度は、角度検出器S3,S4によってそれぞれ検出される。第2系列の歯車機構142の噛み合わされた歯車の変速比は、(m2±1)/m2に設定される。
As shown, the second
モータ143の回転は、歯車144aおよび歯車145aを介して1/Nに減速され、第1回転軸145に伝達される。第1回転軸145の回転は、歯車145bから第1系列の歯車機構141へ、また歯車145cから第2系列の歯車機構142へ伝達される。第1系列の歯車機構141の角度検出器S1〜S3、および第2系列の歯車機構142の角度検出器S1,S4,S5によって検出された角度検出値に基づいて求められる周期信号は、第1実施例において説明された周期信号の算出方法と同じである。各系列で求められた周期が互いに素である場合、それらの周期の最小公倍数の周期の回転数を検出することができることは特許文献2,3に記載されているとおりである。したがって、例えば、第1,2系列の周期信号がそれぞれC1,C2周期であると、C1,C2の最小公倍数の周期信号を生成することにより、その最小公倍数の多回転検出が可能となる。
The rotation of the
図14の伝達機構140において、m1を15、m2を16とし、Nを10とすると、伝達機構140が検出することのできる多回転回転数は、次のとおりとなる。すなわち、第1系列の歯車機構141および第2系列の歯車機構142は、3段の回転軸により形成されているので、段落0038に記載されているように、それぞれm1 2=225周期,m2 2=256周期の周期信号を作成することができる。それらの周期は互いに素であるので、それらの最小公倍数は、225周期×256周期=57,600周期となる。さらに、第1回転軸145はモータ回転軸144に対して1/10に減速されているので、モータ回転軸の検出可能な多回転検出範囲は、その10倍である576,000回転となる。
In the
以上のように、上記第3実施例では、第1実施例の伝達機構を並列に設け、しかも並列に設けた各伝達機構から求められる回転数の検出範囲あるいは周期信号の周期を互いに素とすることにより、回転角検出装置の多回転検出範囲を容易に拡大することができる。また、上記第3実施例は、2つの並列な伝達機構を設けるが、さらに並列な伝達機構を設けることにより、より広い多回転回転角検出範囲を有する回転角検出装置を実現することができる。 As described above, in the third embodiment, the transmission mechanism of the first embodiment is provided in parallel, and the rotation speed detection range or the period of the periodic signal obtained from each transmission mechanism provided in parallel is relatively prime. Thus, the multi-rotation detection range of the rotation angle detection device can be easily expanded. Moreover, although the said 3rd Example provides two parallel transmission mechanisms, it can implement | achieve the rotation angle detection apparatus which has a wider multi-rotation rotation angle detection range by providing a parallel transmission mechanism further.
なお、上記実施例では、第1回転軸の角度検出器として光学式エンコーダが、第2回転軸から第4回転軸の角度検出器としてMR素子を使ったMR回転角センサが使用されているが、本発明を実施するためには、角度検出器のタイプに制限されるものではない。また、伝達手段として、ギアが使用されているが、回転角を変速する手段は、ギアに限定されるものではなく、ベルト、チェーン、トラクションドライブなどの変速機を含む。さらに、上述した(m±1)/mは、変速比を意味しており、実施例では伝達手段としてギアを用いて説明しているので、m,m±1はギアの歯数に対応しているが、必ずしもギアの歯数に限定されるものではない。 In the above embodiment, an optical encoder is used as the angle detector for the first rotation shaft, and an MR rotation angle sensor using an MR element is used as the angle detector for the second to fourth rotation shafts. In order to implement the present invention, the present invention is not limited to the type of angle detector. Further, although a gear is used as the transmission means, the means for changing the rotation angle is not limited to the gear, and includes a transmission such as a belt, a chain, and a traction drive. Further, (m ± 1) / m mentioned above means a gear ratio, and in the embodiment, the gear is used as the transmission means, so m and m ± 1 correspond to the number of gear teeth. However, the number of gear teeth is not necessarily limited.
また、上記本実施例では、回転角を検出するための基本単位量をu=1(REV)
あるいはu=1000(Pulse/REV)の例を示したが、各回転軸の基本単位量を揃えている限り、u=360(°)やその他どのような単位量を使用してもよい。
In the present embodiment, the basic unit amount for detecting the rotation angle is u = 1 (REV).
Alternatively, although an example of u = 1000 (Pulse / REV) has been shown, u = 360 (°) or any other unit amount may be used as long as the basic unit amounts of the respective rotation axes are aligned.
さらに、上記本実施例では、軸倍角1Xの検出器を使った場合の例を示したが、軸倍角nXの検出器(回転軸が1回転すると、n周期の信号を出力する)を使った場合でも同様に多回転回転角の計算が可能である。その場合、多回転回転角の検出範囲は1/nとなる。なお、軸倍角の異なる検出器を使用しても、基本単位量を合わせる計算処理を行なえば、軸倍角の異なる検出器を用いても多回転回転角を計算することができる。 Furthermore, in the present embodiment, an example in which a detector with a shaft angle multiplier of 1X is used is shown. However, a detector with a shaft angle multiplier of nX (when the rotating shaft makes one revolution, an n-cycle signal is output) is used. Even in this case, it is possible to calculate the multi-rotation rotation angle in the same manner. In that case, the detection range of the multi-rotation rotation angle is 1 / n. Even if detectors with different shaft angle multipliers are used, a multi-rotation rotation angle can be calculated even if detectors with different shaft angle multipliers are used if calculation processing for matching the basic unit amounts is performed.
11〜15,23〜26,73〜75 回転軸
11a,12a,12b,13a,13b,14a,14b,23a,24a,24b,25a,25b,26a,26b,73a,74a,74b,75a ギア
21,71 モータ
22 光学式アブソリュート・エンコーダ
28,82 信号処理回路
29a,29b,29c 磁石
30a,30b,30c MR回転角センサ
S1〜Sn 角度検出器
11-15, 23-26, 73-75
Claims (20)
(1)前記角度検出器によって第n回転軸の1回転内の前記角度検出値pnを検出する段階と、
(2)回転角計算値θ1(mn−2)’および前記角度検出値pnから係数Rn−2を決定する段階と、
(3)前記決定された係数Rn−2を回転角計算式、
からなる回転角を計算する段階を、前記数値nを2からnmaxまで繰り返すことにより、係数R0から係数Rnmax−2までの値を順次決定し、第1回転軸の多回転アブソリュート回転角計算値θ1(mnmax−1)’を求める段階を含み、
ここで、係数R0〜Rnmax−2は0およびm−1を含む0からm−1の整数、uは基本単位量、および回転角計算値θ1(m0)’は第1回転軸の角度検出値p1である、
ことを特徴とする多回転アブソリュート回転角を計算する方法。 A transmission mechanism for transmitting rotation from a first rotation axis to an nmax rotation axis, wherein the numerical values nmax and m are integers of 3 or more with respect to the rotation angle θ 1 of the first rotation shaft, and the numerical value n is If 1 ≦ n ≦ nmax, the rotation angle θ n of the n-th rotation axis is
(1) detecting the angle detection value p n in one rotation of the first n rotation axis by the angle detector,
(2) determining a coefficient R n-2 from the rotation angle calculated value θ 1 (m n-2) ' and the detected angle value p n,
(3) Using the determined coefficient R n−2 as a rotation angle calculation formula,
The step of calculating the rotation angle consisting of is repeated from the numerical value n from 2 to nmax, thereby sequentially determining values from the coefficient R 0 to the coefficient R nmax-2, and calculating the multi-rotation absolute rotation angle of the first rotation axis. Determining a value θ 1 (m nmax−1 ) ′;
Here, the coefficients R 0 to R nmax-2 are integers from 0 to m−1 including 0 and m−1, u is the basic unit amount, and the calculated rotation angle θ 1 (m 0 ) ′ is the first rotation axis. The detected angle value p 1 of
A method of calculating a multi-rotation absolute rotation angle characterized by:
n軸の検出値より求められる周期信号S(mn−1)を、
前記第n回転軸の周期信号S(mn−1)にmn−1を乗じて、回転角検出値θ1(mn−1)を求める段階と、
第n回転軸の回転角計算値θ1(mn−1)’を求める前記回転角計算式の計算結果が前記回転角検出値θ1(mn−1)に近似する係数Rn−2を決定する段階と、からなり、
前記第n回転軸の回転角計算値θ1(mn−1)’は、前記決定された係数Rn−2を前記回転角計算式に代入して求められ、また、
角度補正値pn’は、前記求められた回転角計算値θ1(mn−1)’を、
ことを特徴とする請求項1記載の多回転アブソリュート回転角を計算する方法。 Determining the coefficient R n-2 includes:
The periodic signal S (m n−1 ) obtained from the detected value of the n axis is
Multiplying the periodic signal S (m n-1 ) of the n- th rotation axis by m n-1 to obtain a rotation angle detection value θ 1 (m n-1 );
Coefficient R n−2 where the calculation result of the rotation angle calculation formula for obtaining the rotation angle calculation value θ 1 (m n−1 ) ′ of the n- th rotation axis approximates the rotation angle detection value θ 1 (m n−1 ). And the stage of determining
The calculated rotation angle θ 1 (m n−1 ) ′ of the n- th rotation axis is obtained by substituting the determined coefficient R n−2 into the rotation angle calculation formula,
The angle correction value p n ′ is obtained by calculating the calculated rotation angle θ 1 (m n−1 ) ′.
The method of calculating a multi-rotation absolute rotation angle according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1または2記載の多回転アブソリュート回転角計算値を計算する方法。 Determining the coefficient R n-2 includes:
3. The method of calculating a multi-rotation absolute rotation angle calculation value according to claim 1 or 2.
ことを特徴とする請求項2記載の多回転アブソリュート回転角を計算する方法。 Determining the coefficient R n-2 includes:
3. The method of calculating a multi-rotation absolute rotation angle according to claim 2.
前記第1回転軸から前記第nmax回転軸の1回転内の角度検出値p1〜pnmaxを検出する角度検出器と、
前記角度検出値p1〜pnmaxに基づいて、第1回転軸の多回転アブソリュート回転角計算値θ1(mnmax−1)’を計算する演算装置と、からなり、
前記演算装置は、
回転角計算値θ1(mn−2)’および第n回転軸の角度検出値pnから係数Rn−2を決定し、前記決定された係数Rn−2に基づいて回転角計算値θ1(mn−1)’を回転角計算式、
ことを特徴とする多回転アブソリュート回転角を計算する装置。 A transmission mechanism for transmitting rotation from a first rotation axis to an nmax rotation axis, wherein the numerical values nmax and m are integers of 3 or more with respect to the rotation angle θ 1 of the first rotation shaft, and the numerical value n is If 1 ≦ n ≦ nmax, the rotation angle θ n of the n-th rotation axis is
An angle detector for detecting angle detection values p 1 to p nmax within one rotation of the nmax rotation shaft from the first rotation shaft;
An arithmetic device that calculates a multi-rotation absolute rotation angle calculation value θ 1 (m nmax−1 ) ′ of the first rotation axis based on the detected angle values p 1 to p nmax ;
The arithmetic unit is:
A coefficient R n-2 is determined from the calculated rotation angle value θ 1 (m n−2 ) ′ and the detected angle value pn of the n- th rotation axis, and the calculated rotation angle value based on the determined coefficient R n−2. θ 1 (m n−1 ) ′ is a rotation angle calculation formula,
A device for calculating a multi-rotation absolute rotation angle.
n軸の検出値より求められる周期信号S(mn−1)を、
前記第n回転軸の周期信号S(mn−1)にmn−1を乗じて、回転角検出値θ1(mn−1 )を求める手段と、
第n回転軸の回転角計算値θ1(mn−1)’を求める前記回転角計算式の計算結果が前記回転角検出値θ1(mn−1)’に近似する係数Rn−2を決定する手段と、
前記決定された係数Rn−2を前記回転角計算式に代入して、第n回転軸の回転角計算値θ1(mn−1)’を求める手段と、
前記求められた回転角計算値θ1(mn−1)’を、
を含むことを特徴とする請求項9記載の多回転アブソリュート回転角を計算する装置。 The arithmetic unit is:
The periodic signal S (m n−1 ) obtained from the detected value of the n axis is
Means for multiplying the periodic signal S (m n-1 ) of the n- th rotation axis by m n-1 to obtain a rotation angle detection value θ 1 ( m n-1 ) ;
Coefficient R n− that the calculation result of the rotation angle calculation formula for calculating the rotation angle calculation value θ 1 (m n−1 ) ′ of the n- th rotation axis approximates the rotation angle detection value θ 1 (m n−1 ) ′. Means for determining 2 ;
Means for substituting the determined coefficient R n−2 into the rotation angle calculation formula to obtain a rotation angle calculation value θ 1 (m n−1 ) ′ of the n- th rotation axis;
The calculated rotation angle calculated value θ 1 (m n−1 ) ′ is
The apparatus for calculating a multi-rotation absolute rotation angle according to claim 9, comprising:
を含むことを特徴とする請求項9または10記載の多回転アブソリュート回転角を計算する装置。 The means for determining the coefficient R n-2 is:
The apparatus for calculating a multi-rotation absolute rotation angle according to claim 9 or 10, characterized by comprising:
ここで、INT(x)は、数値xの小数点以下を切り捨てる演算であることを特徴とする請求項10記載の多回転アブソリュート回転角を計算する装置。 The means for determining the coefficient R n-2 is:
11. The apparatus for calculating a multi-rotation absolute rotation angle according to claim 10, wherein INT (x) is an operation for rounding down the decimal point of the numerical value x.
前記角度検出器によって前記第1回転軸から前記第nmax回転軸の1回転内の前記角度検出値p1〜pnmaxを検出する段階と、
係数R0から係数Rnmax−2までの値を決定する段階であって、第n回転軸の回転角補正値pn’から係数Rn−2を決定し、前記決定された係数Rn−2は、次式の角度補正値計算式で求められる角度補正値pn’が第n回転軸の角度検出値pnに最も近似するように決定され、
前記決定された係数R0〜Rnmax−2を回転角計算式、
から構成されることを特徴とする多回転アブソリュート回転角を計算する方法。 A transmission mechanism for transmitting rotation from a first rotation axis to an nmax rotation axis, wherein the numerical values nmax and m are integers of 3 or more with respect to the rotation angle θ 1 of the first rotation shaft, and the numerical value n is If 1 ≦ n ≦ nmax, the rotation angle θ n of the n-th rotation axis is
And detecting the detected angle value p 1 ~p nmax within one revolution of the first nmax rotary shaft from the first rotation axis by the angle detector,
A step of determining values from a coefficient R 0 to a coefficient R nmax−2 , determining a coefficient R n−2 from a rotation angle correction value p n ′ of the n-th rotation axis, and determining the determined coefficient R n− 2 is determined so that the angle correction value pn ′ obtained by the following equation for calculating the angle correction value is closest to the detected angle value pn of the n- th rotation axis,
The determined coefficients R0 to Rnmax-2 are calculated as a rotation angle calculation formula,
A method of calculating a multi-rotation absolute rotation angle characterized by comprising:
ことを特徴とする請求項17記載の多回転アブソリュート回転角を計算する方法。 Determining the coefficient R n-2 includes:
The method of calculating a multi-rotation absolute rotation angle according to claim 17.
20. The method according to claim 17, wherein the first rotation shaft of the transmission mechanism and the plurality of transmission mechanisms are the same rotation shaft.
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