JP2017026397A - レゾルバ、停電時多回転検出構造および角度検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンスを要する上に電圧低下による位置情報喪失の恐れもあるバッテリを用いることなく、かつ、ユーザ側システムの変更もレゾルバに対する配線追加も要することなく電源状態によらず多回転を検出することのできるレゾルバを提供する。【解決手段】レゾルバ５は、無電源で多回転検出するための無電源多回転検出回路１と、停電時に無電源多回転検出回路１により検出されたデータから擬似レゾルバ信号を生成する擬似レゾルバ信号生成手段２と、切り替えによりレゾルバ信号または擬似レゾルバ信号を本レゾルバ外の角度データ生成用の処理回路９へ送信するアナログスイッチ３とを備える構成とする。【選択図】図１

Description

本発明はレゾルバ、停電時多回転検出構造および角度検出システムに係り、特に、ユーザ側システムの変更を要することなく、電源状態によらず多回転を検出することのできる、レゾルバ、停電時多回転検出構造等に関するものである。

図２は、従来のレゾルバによる角度検出方式を示す概念図である。図示するように従来のレゾルバ２５では、ユーザ側システムにおけるＲ／Ｄ処理回路（角度／デジタル変換処理回路）２９からの励磁信号を受けて出力されるＳＩＮ、ＣＯＳのアナログ信号がＲ／Ｄ処理回路２９で処理されて、角度データが得られる。

従来のレゾルバ２５においては、主電源を喪失した場合のための対策として、停電時用回路とバッテリによる角度検出を続けるという方法が採られている。あるいはまた、レゾルバ信号とは別に歯車やコイル式の無電源による多回転検出回路をユーザ側に追加して１回転のアナログ信号の出力を得るという方法もある。

なお、レゾルバにおける停電時の対策については従来、技術的な提案もなされている。たとえば出願人は後掲特許文献１において、回転数カウント手段を通電時および停電時で共用することにより、連続して多回転データを得る構成を開示しているが、これは、制御側において停電時の励磁波形を切り替えるという発明である。

特開２００５−３１５６３４号公報「絶対位置検出方法及び装置」

しかし、主電源を喪失した場合のための対策として述べた停電時用回路とバッテリによる角度検出継続という方法にはバッテリが必要であり、これにより、メンテナンスも当然ながら必要となるのみならず、バッテリ電圧低下による位置情報喪失の恐れもある。

一方、ユーザ側に、レゾルバ信号とは別に歯車やコイル式の無電源による多回転検出回路を追加する方法では、１回転のアナログ信号しか出力することができず、しかも、レゾルバ信号用の配線とは別の配線をユーザ側に追加する必要が生じてしまう。

そこで本発明が解決しようとする課題は、かかる従来技術の問題点をなくし、メンテナンスを要する上に電圧低下による位置情報喪失の恐れもあるバッテリを用いることなく、かつ、ユーザ側システムの変更もレゾルバに対する配線追加も要することなく電源状態によらず多回転を検出することのできる、レゾルバ、停電時多回転検出構造および角度検出システムを提供することである。

本願発明者は上記課題について検討した結果、レゾルバに無電源で多回転検出する回路を持たせ、電源状態によらず多回転量を常に計算するようにし、停電時には、主電源復帰後にレゾルバ側に持たせたＣＰＵ等の制御デバイスによって現在の多回転量に相当するレゾルバ様の擬似信号を生成して出力するという構成によって解決できることを見出し、これに基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。

〔１〕 無電源で多回転検出するための無電源多回転検出回路と、停電時に該無電源多回転検出回路により検出されたデータから擬似レゾルバ信号を生成する擬似レゾルバ信号生成手段と、切り替えによりレゾルバ信号または該擬似レゾルバ信号を本レゾルバ外の角度データ生成用の処理回路へ送信するアナログスイッチとを備え、停電時にバッテリを用いることなく多回転を検出可能であることを特徴とする、レゾルバ。
〔２〕 前記擬似レゾルバ信号生成手段はＣＰＵ、ゲートアレイ、またはその他の制御デバイス（以下、「制御デバイス」という。）であることを特徴とする、〔１〕に記載のレゾルバ。
〔３〕 前記制御デバイスは、アナログスイッチの切り替えを行う切り替え手段を備えていることを特徴とする、〔２〕に記載のレゾルバ。
〔４〕 前記擬似レゾルバ信号生成手段は、前記無電源多回転検出回路により検出されたデータ（以下、「検出データ」という。）からの前記多回転データの生成および該多回転データの処理を行うことを特徴とする、〔１〕ないし〔３〕のいずれかに記載のレゾルバ。

〔５〕 前記無電源多回転検出回路は入力軸に対して減速比を有する歯車モジュールと、該歯車モジュールを構成する歯車の回転位置を検出するセンサとを備えて構成され、前記擬似レゾルバ信号生成手段は該無電源多回転検出回路による検出データに基づき停電時の多回転データを生成することを特徴とする、〔１〕ないし〔４〕のいずれかに記載のレゾルバ。
〔６〕 前記擬似レゾルバ信号生成手段は停電前後の検出データを比較することによって前記停電時の多回転データを得ることを特徴とする、〔５〕に記載のレゾルバ。
〔７〕 前記歯車には磁石が設けられ、前記センサはホールＩＣであることを特徴とする、〔５〕または〔６〕に記載のレゾルバ。
〔８〕 前記歯車にはスリットが設けられ、前記センサは光学センサであることを特徴とする、〔５〕または〔６〕に記載のレゾルバ。

〔９〕 前記無電源多回転検出回路はウィーガントワイヤまたはその他の磁気発電素子を用いた自己発電手段により駆動されることを特徴とする、〔１〕ないし〔８〕のいずれかに記載のレゾルバ。
〔１０〕 前記擬似レゾルバ信号生成手段は前記多回転データをデジタル―アナログ変換（以下、「ＤＡＣ」）することで擬似レゾルバ信号を生成することを特徴とする、〔１〕ないし〔９〕のいずれかに記載のレゾルバ。
〔１１〕 レゾルバにおいて停電時にバッテリを用いることなく多回転検出するための停電時多回転検出構造であって、無電源で多回転検出するための無電源多回転検出回路と、停電時に該無電源多回転検出回路により検出されたデータから擬似レゾルバ信号を生成する擬似レゾルバ信号生成手段と、レゾルバ信号および該擬似レゾルバ信号を本レゾルバ外の角度データ生成用の処理回路へ送信するアナログスイッチとからなることを特徴とする、停電時多回転検出構造。
〔１２〕 〔１〕ないし〔１０〕のいずれかに記載のレゾルバと、該レゾルバからレゾルバ信号および擬似レゾルバ信号を受信してこれらを処理する角度データ生成用の処理回路とからなることを特徴とする、角度検出システム。

本発明のレゾルバ、停電時多回転検出構造および角度検出システムは上述のように構成されるため、これらによれば、レゾルバにおいて、メンテナンスを要する上に電圧低下による位置情報喪失の恐れもあるバッテリを用いることなく、かつ、ユーザ側システムの変更もレゾルバに対する配線追加も要することなく、電源状態によらず多回転を検出することができる。

つまり本発明によれば、ユーザ側システムを変更せずに、バッテリレスで停電時多回転を記憶、検出、計数できるレゾルバを提供することができる。本発明方式ではレゾルバ様の擬似信号を出力するため、ユーザシステムはこれを通常のレゾルバ信号として認識する。したがって、ユーザ側のシステムの変更が不要となるものである。

なお、上記文献開示技術は停電時の励磁波形を切り替えるものであり、制御側の構成についての発明であるが、本発明は、停電時の多回転検出方法は問わず、レゾルバ出力のＳＩＮ、ＣＯＳ線を使用して、多回転情報を伝達するものであり、全く相違する。

本発明のレゾルバ、停電時多回転検出構造および角度検出システムの構成を示す概念図である。 従来のレゾルバによる角度検出方式を示す概念図である。

以下、図面により本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明のレゾルバ、停電時多回転検出構造および角度検出システムの構成を示す概念図である。図示するように本発明レゾルバ５は、無電源で多回転検出するための無電源多回転検出回路１と、停電時に無電源多回転検出回路１により検出されたデータから擬似レゾルバ信号を生成する擬似レゾルバ信号生成手段２と、切り替えによりレゾルバ信号または擬似レゾルバ信号を本レゾルバ外の角度データ生成用の処理回路９へ送信するアナログスイッチ３とを備えていることを、主たる構成とする。

本発明レゾルバ５はこのように構成されているため、無電源多回転検出回路１では無電源で多回転量が常時検出されているが、通電時にはアナログスイッチ３がレゾルバ５側に接続していて、レゾルバ５からのＳＩＮ、ＣＯＳのレゾルバ信号がユーザ側のＲ／Ｄ処理回路９に送信される。一方、停電が発生した場合には、停電中も継続して無電源多回転検出回路１により検出されたデータは、主電源ＯＮ後（復帰後）、レゾルバ側に設けた擬似レゾルバ信号生成手段２において処理され、現在の多回転量に相当するレゾルバ様の擬似信号（ＳＩＮ、ＣＯＳ）が生成される。

そしてこの時は、アナログスイッチ３は擬似レゾルバ信号生成手段２側に切り替えられており、疑似レゾルバ信号はユーザ側へと出力される。疑似レゾルバ信号は通常のレゾルバ様の信号であるため、ユーザシステムは通常のレゾルバ信号として認識する。つまりユーザ側の角度データ生成用の処理回路９は、レゾルバが回転しているものと認識して疑似レゾルバ信号を処理し、角度データを生成する。このようにして停電時多回転検出構造１０を備えた本レゾルバ５によれば、停電が発生しても、停電中に検出された多回転データによって多回転量を得ることができる。ユーザ側には新しい回路を追加する必要がない。つまり、システムの変更が不要である。

擬似レゾルバ信号生成手段２としては、ＣＰＵ、ゲートアレイ、またはその他の制御デバイスを好適に用いることができる。つまり、ソフトウェアで処理するＣＰＵでも可能、ハードウェアで処理するＦＰＧＡのようなゲートアレイ等でも可能である。

擬似レゾルバ信号生成手段２（制御デバイス）は、無電源多回転検出回路１により検出されたデータ（検出データ）からの多回転データの生成および多回転データの処理を行う。たとえば停電前後の検出データの比較処理は、その一つである。

擬似レゾルバ信号生成手段２（制御デバイス）はその他に、アナログスイッチ３の切り替えを行う切り替え手段を備えたものとすることもできる。これによりアナログスイッチ３の自動的な切替え制御が可能となる。つまり、通電時にはレゾルバ５側、停電からの復帰時には擬似レゾルバ信号生成手段２側、疑似レゾルバ信号送出後はレゾルバ５側、という切替えが、自動的になされる。

なお擬似レゾルバ信号生成手段２は、無電源多回転検出回路１からの多回転データをデジタル―アナログ変換（ＤＡＣ）することによって擬似レゾルバ信号を生成するものとすることができる。本発明の最も典型的な例は、擬似レゾルバ信号生成手段２（制御デバイス）としてＣＰＵを搭載し、ＣＰＵにより停電時の多回転データを処理する構成である。

この場合、ＣＰＵがＤＡＣ制御をすることによって停電時の多回転量に相当する擬似レゾルバ信号を生成することができ、疑似レゾルバ信号は、アナログスイッチ３がレゾルバ５による真のレゾルバ信号から切り替えられることによってユーザ側に出力することができ、角度データが得られる。

また、レゾルバ５側に設けられるところの無電源多回転検出回路１は、たとえば、入力軸に対して減速比を有する歯車モジュールおよびこれを構成する歯車の回転位置を検出するセンサとを備えて構成することができる。そして、無電源多回転検出回路１による検出データに基づいて、擬似レゾルバ信号生成手段２における停電時の多回転データ生成がなされる。

つまり、かかる構成の無電源多回転検出回路は、歯車によって機械的に回転数を保存する方式である。入力軸に対して減速比をもった歯車モジュールを設け、装置の電源がＯＮした時の歯車の位置を任意のセンサで検出すればよい。

たとえば、歯車に磁石を設け、センサとしてホールＩＣを用いて位置を読み取る方式、あるいはまた、歯車に光学ディスク様のスリットを設け、センサとして光学センサを用いて光学的に読む方式等である。このようにして位置を検出し、その値を電源ＯＦＦ前の値と比較することによって、停電時の多回転量を得ることができる。

無電源多回転検出回路１は、ウィーガントワイヤまたはその他の磁気発電素子を用いた自己発電手段により駆動されるものとすることができる。これにより、無電源でも自己発電により回路を動作させて多回転を検出することができる。

以上説明した無電源多回転検出回路１、擬似レゾルバ信号生成手段２およびアナログスイッチ３とからなる停電時多回転検出構造１０自体も、本発明の範囲内である。また同様に、レゾルバ５と、レゾルバ５からレゾルバ信号および擬似レゾルバ信号を受信してこれらを処理する角度データ生成用の処理回路９とからなる角度検出システムもまた、本発明の範囲内である。

本発明のレゾルバ、停電時多回転検出構造および角度検出システムによれば、レゾルバにおいて、メンテナンスを要する上に電圧低下による位置情報喪失の恐れもあるバッテリを用いることなく、かつ、ユーザ側システムの変更もレゾルバに対する配線追加も要することなく、電源状態によらず多回転を検出することができる。したがって、当該分野および関連する全分野において、産業上利用性が高い発明である。

１…無電源多回転検出回路
２…擬似レゾルバ信号生成手段
３…アナログスイッチ
５…レゾルバ
９…角度データ生成用の処理回路
１０…停電時多回転検出構造
２５…従来のレゾルバ
２９…Ｒ／Ｄ処理回路

Claims (12)

1. 無電源で多回転検出するための無電源多回転検出回路と、停電時に該無電源多回転検出回路により検出されたデータから擬似レゾルバ信号を生成する擬似レゾルバ信号生成手段と、切り替えによりレゾルバ信号または該擬似レゾルバ信号を本レゾルバ外の角度データ生成用の処理回路へ送信するアナログスイッチとを備え、停電時にバッテリを用いることなく多回転を検出可能であることを特徴とする、レゾルバ。
2. 前記擬似レゾルバ信号生成手段はＣＰＵ、ゲートアレイ、またはその他の制御デバイス（以下、「制御デバイス」という。）であることを特徴とする、請求項１に記載のレゾルバ。
3. 前記制御デバイスは、アナログスイッチの切り替えを行う切り替え手段を備えていることを特徴とする、請求項２に記載のレゾルバ。
4. 前記擬似レゾルバ信号生成手段は、前記無電源多回転検出回路により検出されたデータ（以下、「検出データ」という。）からの前記多回転データの生成および該多回転データの処理を行うことを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載のレゾルバ。
5. 前記無電源多回転検出回路は入力軸に対して減速比を有する歯車モジュールと、該歯車モジュールを構成する歯車の回転位置を検出するセンサとを備えて構成され、前記擬似レゾルバ信号生成手段は該無電源多回転検出回路による検出データに基づき停電時の多回転データを生成することを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載のレゾルバ。
6. 前記擬似レゾルバ信号生成手段は停電前後の検出データを比較することによって前記停電時の多回転データを得ることを特徴とする、請求項５に記載のレゾルバ。
7. 前記歯車には磁石が設けられ、前記センサはホールＩＣであることを特徴とする、請求項５または６に記載のレゾルバ。
8. 前記歯車にはスリットが設けられ、前記センサは光学センサであることを特徴とする、請求項５または６に記載のレゾルバ。
9. 前記無電源多回転検出回路はウィーガントワイヤまたはその他の磁気発電素子を用いた自己発電手段により駆動されることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれかに記載のレゾルバ。
10. 前記擬似レゾルバ信号生成手段は前記多回転データをデジタル―アナログ変換（以下、「ＤＡＣ」）することで擬似レゾルバ信号を生成することを特徴とする、請求項１ないし９のいずれかに記載のレゾルバ。
11. レゾルバにおいて停電時にバッテリを用いることなく多回転検出するための停電時多回転検出構造であって、無電源で多回転検出するための無電源多回転検出回路と、停電時に該無電源多回転検出回路により検出されたデータから擬似レゾルバ信号を生成する擬似レゾルバ信号生成手段と、レゾルバ信号および該擬似レゾルバ信号を本レゾルバ外の角度データ生成用の処理回路へ送信するアナログスイッチとからなることを特徴とする、停電時多回転検出構造。
12. 請求項１ないし１０のいずれかに記載のレゾルバと、該レゾルバからレゾルバ信号および擬似レゾルバ信号を受信してこれらを処理する角度データ生成用の処理回路とからなることを特徴とする、角度検出システム。