JP4941259B2 - Absolute angle detection method and absolute angle detection device - Google Patents

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Description

本発明は、回転角度センサの誤差が絶対角に反映されにくい絶対角検出方法及び絶対角検出装置に関する。   The present invention relates to an absolute angle detection method and an absolute angle detection device in which an error of a rotation angle sensor is difficult to be reflected in an absolute angle.

回転体が複数回転するとき、その複数回転分の回転角である絶対角を知りたい場合がある。例えば、CW方向に2回転(720°)、CCW方向に2回転(−720°)の絶対角を知りたい回転体の場合、絶対角は、全体で−720°から+720°までの1440°の幅を変化するので、この幅(絶対角検出範囲という)の中で絶対角を一意的に読み取ることができる必要がある。   When the rotating body rotates a plurality of times, there is a case where it is desired to know an absolute angle that is a rotation angle for the plurality of rotations. For example, in the case of a rotating body that wants to know the absolute angle of 2 rotations (720 °) in the CW direction and 2 rotations (−720 °) in the CCW direction, the absolute angle is 1440 ° from −720 ° to + 720 ° as a whole. Since the width changes, it is necessary to be able to uniquely read the absolute angle within this width (referred to as an absolute angle detection range).

一方、光学式や磁気式など公知の回転角度センサは、半回転の角度(0°から180°)又は1回転の角度(0°から360°)を検出するように構成されており、この検出範囲を超えて回転しても同じ値が繰り返すだけで、絶対角は検出できない(この繰り返しの角度幅をセンサ周期と呼ぶ)。   On the other hand, known rotation angle sensors such as optical and magnetic sensors are configured to detect a half-rotation angle (0 ° to 180 °) or a single rotation angle (0 ° to 360 °). Even if the rotation exceeds the range, only the same value is repeated, and the absolute angle cannot be detected (this repeated angular width is called a sensor period).

そこで、特許文献1,2のように、複数の回転角度センサを組み合わせ、これらの回転角度センサが回転体の回転に対して異なる比率で回転するように構成し、それぞれの回転角度センサが検出する回転角の差異から回転体の絶対角を一意的に算出可能な絶対角検出装置が提案されている。これらの先行技術では、各回転角度センサが回転体の回転に対してそれぞれ所定の比率で回転するよう、回転体にメイン歯車を取り付け、各回転角度センサにそれぞれメイン歯車に噛み合うセンサ歯車を取り付け、これらの歯車の歯数比でもって所望の上記比率を形成している。   Therefore, as in Patent Documents 1 and 2, a plurality of rotation angle sensors are combined, and these rotation angle sensors are configured to rotate at different ratios relative to the rotation of the rotating body, and each rotation angle sensor detects. There has been proposed an absolute angle detection device capable of uniquely calculating the absolute angle of a rotating body from the difference in rotation angle. In these prior arts, a main gear is attached to the rotating body so that each rotation angle sensor rotates at a predetermined ratio with respect to the rotation of the rotating body, and a sensor gear meshing with the main gear is attached to each rotation angle sensor, The desired ratio is formed by the gear ratio of these gears.

また、メイン歯車として、所定歯数を有する外側メイン歯車とそれより少ない歯数を有する内側メイン歯車とを回転体の回転軸に配置し、外側メイン歯車に噛み合うセンサ歯車と内側メイン歯車に噛み合うセンサ歯車の歯数を同じにすることが提案されている。   Further, as a main gear, an outer main gear having a predetermined number of teeth and an inner main gear having a smaller number of teeth are arranged on the rotating shaft of the rotating body, and a sensor gear meshed with the outer main gear and a sensor meshed with the inner main gear. It has been proposed to have the same number of gear teeth.

なお、このような歯車を組み合わせた絶対角検出装置は、歯車の組み合わせ状態が絶対角と一対一で対応しているので、電源を切った時点でのデータをメモリに保存しておかなくても、電源投入後に他から情報を補わなくても、電源を投入した時点で直ちに2つの回転角度センサの読み値から絶対角が検出できるという利点を有する。   It should be noted that the absolute angle detection device combined with such gears has a one-to-one correspondence with the combined state of the gears, so it is not necessary to save the data when the power is turned off in the memory. There is an advantage that the absolute angle can be detected immediately from the readings of the two rotation angle sensors at the time when the power is turned on, without supplementing information after the power is turned on.

特許第3792718号公報(特表平11−500828号公報)Japanese Patent No. 3792718 (Japanese Patent Publication No. 11-500828) 特開2004−184264号公報JP 2004-184264 A

しかしながら、従来の絶対角検出方法においては、2つのセンサ歯車の回転角の差分に比例定数をかけて絶対角を求めているので、センサ歯車の回転角検出誤差が増幅されて絶対角に反映する。例えば、センサ歯車に取り付けられた回転角度センサがセンサ歯車の回転角(A+γ)を検出し、Aは正しい回転角でγは誤差とした場合、この検出した回転角(A+γ)に1よりも大きい比例定数を掛けることで回転体の回転角を算出すると、回転角度センサの誤差γも比例定数倍され、回転体の絶対角に反映される。   However, in the conventional absolute angle detection method, since the absolute angle is obtained by multiplying the difference between the rotation angles of the two sensor gears by a proportionality constant, the rotation angle detection error of the sensor gear is amplified and reflected in the absolute angle. . For example, if the rotation angle sensor attached to the sensor gear detects the rotation angle (A + γ) of the sensor gear, and A is the correct rotation angle and γ is an error, the detected rotation angle (A + γ) is greater than 1. When the rotation angle of the rotating body is calculated by multiplying by the proportionality constant, the error γ of the rotation angle sensor is also multiplied by the proportionality constant and reflected in the absolute angle of the rotating body.

また、普及品の絶対角検出装置においては、絶対角を求める演算をパソコンに比較すると非常に簡易なマイコン等の演算装置で行うが、この種の演算装置では、取り扱う数値の桁数が限られている。そのため、回転角度センサが検出した回転角はA/D変換によって桁数が小さく、最小桁が丸められ(四捨五入され)た数値としてマイコン等に取り込まれ、記憶され、演算に使用される。したがって、演算上での回転角は最小桁が丸められた数値となる。最小桁が丸められた数値は、掛け算を行うと、その丸め誤差が増幅される。このため、回転角に比例定数をかけて絶対角を求めると、絶対角には丸め誤差が大きく反映される。   In addition, in the popular absolute angle detection device, the calculation for obtaining the absolute angle is performed by a very simple arithmetic device such as a microcomputer when compared with a personal computer. However, in this type of arithmetic device, the number of digits of numerical values handled is limited. ing. Therefore, the rotation angle detected by the rotation angle sensor has a small number of digits by A / D conversion, and is taken into a microcomputer or the like as a numerical value obtained by rounding (rounding off) the minimum digit, and is stored and used for calculation. Therefore, the rotation angle in the calculation is a numerical value with the minimum digit rounded. When the numerical value with the minimum digit rounded is multiplied, the rounding error is amplified. For this reason, when an absolute angle is obtained by multiplying the rotation angle by a proportional constant, a rounding error is greatly reflected in the absolute angle.

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、回転角度センサの誤差が絶対角に反映されにくい絶対角検出方法及び絶対角検出装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems and provide an absolute angle detection method and an absolute angle detection device in which an error of a rotation angle sensor is less likely to be reflected in an absolute angle.

また、本発明の他の目的は、絶対角検出装置の故障が自己診断できる絶対角検出方法及び絶対角検出装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide an absolute angle detection method and an absolute angle detection device that can self-diagnose a failure of the absolute angle detection device.

上記目的を達成するために本発明の絶対角検出方法は、絶対角検出対象である回転体の回転軸と同軸上に設けられ該回転体と一体回転する歯数Zaの第1メイン歯車と、該第1メイン歯車より歯数が少なく上記回転体の回転軸と同軸上に設けられ上記第1メイン歯車と一体回転する歯数Zbの第2メイン歯車と、上記第1メイン歯車に噛み合う歯数Zcaの第1センサ歯車と、上記第2メイン歯車に噛み合う歯数Zcbの第2センサ歯車と、上記第1センサ歯車の回転角を検知するためのセンサ周期Θの第1回転角度センサと、上記第2センサ歯車の回転角を検知するためのセンサ周期Θの第2回転角度センサと、上記第1回転角度センサ及び上記第2回転角度センサが検知した回転角信号から上記回転体の絶対角Φを求める演算装置とを用い、上記第1回転角度センサにより上記第1センサ歯車の回転角θcaを検出し、上記第2回転角度センサにより上記第2センサ歯車の回転角θcbを検出するセンサ歯車回転角検出ステップと、歯数Za、Zb、Zca、Zcbから求められる第1比例定数と、第1回転角度センサが検出した回転角θcaと第2回転角度センサが検出した回転角θcbとの差とを用いて演算し仮の絶対角KΦを求める仮絶対角演算ステップと、上記仮の絶対角KΦから上記第1回転角度センサにおけるセンサ周期Θの繰り返し回数Ncaを求める第1センサ周期回数検出ステップと、上記第1回転角度センサが検出した回転角θcaと歯数Za、Zcaと上記センサ周期Θと該センサ周期Θの繰り返し回数Ncaとから絶対角Φを求める絶対角演算ステップと、を有するものである。   In order to achieve the above object, an absolute angle detection method of the present invention includes a first main gear having a number of teeth Za that is provided coaxially with a rotation shaft of a rotating body that is an absolute angle detection target and rotates integrally with the rotating body, A second main gear having a number of teeth smaller than that of the first main gear and provided coaxially with the rotation shaft of the rotating body and rotating integrally with the first main gear, and a number of teeth meshing with the first main gear. A first sensor gear of Zca, a second sensor gear of the number of teeth Zcb meshing with the second main gear, a first rotation angle sensor of sensor period Θ for detecting the rotation angle of the first sensor gear, and An absolute angle Φ of the rotating body from a second rotation angle sensor having a sensor period Θ for detecting the rotation angle of the second sensor gear, and rotation angle signals detected by the first rotation angle sensor and the second rotation angle sensor. Using an arithmetic unit for A sensor gear rotation angle detection step of detecting a rotation angle θca of the first sensor gear by the first rotation angle sensor and detecting a rotation angle θcb of the second sensor gear by the second rotation angle sensor; , Zb, Zca, Zcb and the absolute value calculated using the difference between the rotation angle θca detected by the first rotation angle sensor and the rotation angle θcb detected by the second rotation angle sensor. A temporary absolute angle calculating step for obtaining an angle KΦ, a first sensor cycle number detecting step for obtaining a repetition number Nca of the sensor cycle Θ in the first rotation angle sensor from the temporary absolute angle KΦ, and the first rotation angle sensor. An absolute angle calculation step for obtaining an absolute angle Φ from the detected rotation angle θca, the number of teeth Za, Zca, the sensor period Θ, and the number of repetitions Nca of the sensor period Θ. Is shall.

上記仮の絶対角KΦから上記第2回転角度センサにおけるセンサ周期Θの繰り返し回数Ncbを求める第2センサ周期回数検出ステップと、上記第2回転角度センサが検出した回転角θcbと歯数Zb、Zcと上記センサ周期Θと該センサ周期Θの繰り返し回数Ncbとから参照用絶対角ΦRとする参照用絶対角演算ステップと、上記絶対角Φと上記参照用絶対角ΦRとの差分を計算し、該差分が所定値を超えたとき故障と判定する故障判定ステップと、を有してもよい。   A second sensor cycle number detection step for obtaining the number of repetitions Ncb of the sensor cycle Θ in the second rotation angle sensor from the temporary absolute angle KΦ, the rotation angle θcb and the number of teeth Zb, Zc detected by the second rotation angle sensor And calculating the difference between the absolute angle ΦR for reference and the absolute angle ΦR for reference, and the step of calculating the absolute angle for reference ΦR from the sensor cycle Θ and the number of repetitions Ncb of the sensor cycle Θ, A failure determination step of determining a failure when the difference exceeds a predetermined value.

また、本発明の絶対角検出装置は、絶対角検出対象である回転体の回転軸と同軸上に設けられ該回転体と一体回転する歯数Zaの第1メイン歯車と、該第1メイン歯車より歯数が少なく上記回転体の回転軸と同軸上に設けられ上記第1メイン歯車と一体回転する歯数Zbの第2メイン歯車と、上記第1メイン歯車に噛み合う歯数Zcaの第1センサ歯車と、上記第2メイン歯車に噛み合う歯数Zcbの第2センサ歯車と、上記第1センサ歯車の回転角を検知するためのセンサ周期Θの第1回転角度センサと、上記第2センサ歯車の回転角を検知するためのセンサ周期Θの第2回転角度センサと、上記第1回転角度センサ及び上記第2回転角度センサが検知した回転角信号から上記回転体の絶対角Φを求める演算装置とを備え、上記演算装置は、上記第1回転角度センサにより検出された上記第1センサ歯車の回転角θcaを数値化して格納し、上記第2回転角度センサにより検出された上記第2センサ歯車の回転角θcbを数値化して格納するセンサ歯車回転角格納手段と、歯数Za、Zb、Zca、Zcbから求められる第1比例定数と、第1回転角度センサが検出した回転角θcaと第2回転角度センサが検出した回転角θcbとの差とを用いて演算し仮の絶対角KΦを求める仮絶対角演算手段と、上記仮の絶対角KΦから上記第1回転角度センサにおけるセンサ周期Θの繰り返し回数Ncaを求める第1センサ周期回数検出手段と、上記第1回転角度センサが検出した回転角θcaと歯数Za、Zcaと上記センサ周期Θと該センサ周期Θの繰り返し回数Ncaとから絶対角Φを求める絶対角演算手段と、を有するものである。   The absolute angle detection device according to the present invention includes a first main gear having a number of teeth Za that is provided coaxially with a rotation shaft of a rotating body that is an absolute angle detection target and rotates integrally with the rotating body, and the first main gear. A second main gear with the number of teeth Zb that is provided coaxially with the rotating shaft of the rotating body and rotates integrally with the first main gear, and a first sensor with the number of teeth Zca that meshes with the first main gear. A gear, a second sensor gear having the number of teeth Zcb meshing with the second main gear, a first rotation angle sensor having a sensor period Θ for detecting the rotation angle of the first sensor gear, and the second sensor gear. A second rotation angle sensor having a sensor period Θ for detecting a rotation angle, and an arithmetic device for obtaining an absolute angle Φ of the rotating body from rotation angle signals detected by the first rotation angle sensor and the second rotation angle sensor; The arithmetic device comprises: The rotation angle θca of the first sensor gear detected by the first rotation angle sensor is digitized and stored, and the rotation angle θcb of the second sensor gear detected by the second rotation angle sensor is digitized and stored. Sensor gear rotation angle storage means, first proportionality constant obtained from the number of teeth Za, Zb, Zca, Zcb, rotation angle θca detected by the first rotation angle sensor, and rotation angle θcb detected by the second rotation angle sensor And a temporary absolute angle calculation means for calculating a temporary absolute angle KΦ by using the difference between the first and second sensors, and a first sensor period for determining the number Nca of repetitions of the sensor period Θ in the first rotation angle sensor from the temporary absolute angle KΦ. The absolute angle Φ is obtained from the number-of-times detecting means, the rotation angle θca detected by the first rotation angle sensor, the number of teeth Za, Zca, the sensor period Θ, and the number Nca of repetitions of the sensor period Θ. Those having a diagonal calculation means.

上記演算装置は、上記仮の絶対角KΦから上記第2回転角度センサにおけるセンサ周期Θの繰り返し回数Ncbを求める第2センサ周期回数検出手段と、上記第2回転角度センサが検出した回転角θcbと歯数Zb、Zcと上記センサ周期Θと該センサ周期Θの繰り返し回数Ncbとから参照用絶対角ΦRとする参照用絶対角演算手段と、上記絶対角Φと上記参照用絶対角ΦRとの差分を計算し、該差分が所定値を超えたとき故障と判定する故障判定手段と、を有してもよい。   The arithmetic device includes a second sensor cycle number detection means for obtaining a number Ncb of repetitions of the sensor cycle Θ in the second rotation angle sensor from the temporary absolute angle KΦ, and a rotation angle θcb detected by the second rotation angle sensor. The reference absolute angle calculation means for making the reference absolute angle ΦR from the number of teeth Zb, Zc, the sensor period Θ, and the number of repetitions Ncb of the sensor period Θ, and the difference between the absolute angle Φ and the reference absolute angle ΦR And a failure determination means for determining a failure when the difference exceeds a predetermined value.

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。   The present invention exhibits the following excellent effects.

(1)回転角度センサの誤差が絶対角に反映されにくい。   (1) The error of the rotation angle sensor is not easily reflected in the absolute angle.

(2)絶対角検出装置の故障が自己診断できる。   (2) A failure of the absolute angle detection device can be self-diagnosed.

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1に本発明の一実施形態としての絶対角検出装置1を示す。   FIG. 1 shows an absolute angle detector 1 as an embodiment of the present invention.

図示のように、歯数Zaの第1メイン歯車2と歯数Zb(Za>Zb)の第2メイン歯車3とが絶対角検出対象の回転体(図示せず)の回転軸(シャフト)100の同軸上に回転体と一体回転するように設けられる。この第1メイン歯車2には第1メイン歯車2に噛み合う歯数Zcaの第1センサ歯車4が設けられる。この第1センサ歯車4には磁石(図示せず)が取り付けられる。この磁石の磁束から第1センサ歯車4の回転角θcaを検知するセンサ周期Θの第1回転角度センサ6が第1センサ歯車4に対向して設けられる。第2メイン歯車3には第2メイン歯車3に噛み合う歯数Zcbの第2センサ歯車5が設けられる。この第2センサ歯車5には磁石(図示せず)が取り付けられる。この磁石の磁束から第2センサ歯車5の回転角θcbを検知するセンサ周期Θの第2回転角度センサ7が第2センサ歯車5に対向して設けられる。   As shown in the figure, the first main gear 2 with the number of teeth Za and the second main gear 3 with the number of teeth Zb (Za> Zb) are the rotation shafts (shafts) 100 of a rotating body (not shown) whose absolute angle is to be detected. Are provided so as to rotate integrally with the rotating body. The first main gear 2 is provided with a first sensor gear 4 having the number of teeth Zca that meshes with the first main gear 2. A magnet (not shown) is attached to the first sensor gear 4. A first rotation angle sensor 6 having a sensor period Θ for detecting the rotation angle θca of the first sensor gear 4 from the magnetic flux of the magnet is provided to face the first sensor gear 4. The second main gear 3 is provided with a second sensor gear 5 having the number of teeth Zcb that meshes with the second main gear 3. A magnet (not shown) is attached to the second sensor gear 5. A second rotation angle sensor 7 having a sensor period Θ for detecting the rotation angle θcb of the second sensor gear 5 from the magnetic flux of the magnet is provided to face the second sensor gear 5.

絶対角検出装置1は、上記構成に加え、第1回転角度センサ6及び第2回転角度センサ7が検知した回転角信号から絶対角検出対象の回転体の絶対角を算出する演算装置8を備える。   In addition to the above configuration, the absolute angle detection device 1 includes an arithmetic device 8 that calculates the absolute angle of a rotating body that is an absolute angle detection target from the rotation angle signals detected by the first rotation angle sensor 6 and the second rotation angle sensor 7. .

第1回転角度センサ6及び第2回転角度センサ7は、磁気検知素子(図示せず)を有し、この磁気検知素子で検知した回転角信号をマイコン(図示せず)を備えた演算装置8に送るように構成されている。   The first rotation angle sensor 6 and the second rotation angle sensor 7 have a magnetic detection element (not shown), and an arithmetic unit 8 provided with a microcomputer (not shown) for a rotation angle signal detected by the magnetic detection element. Configured to send to.

演算装置8は、第1、第2回転角度センサ6,7のアナログ出力をデジタル出力(数値)に変換するA/D変換器と、その数値を記憶し演算処理するパソコンまたはマイコンで構成することができる。   The arithmetic unit 8 is composed of an A / D converter that converts the analog output of the first and second rotation angle sensors 6 and 7 into a digital output (numerical value), and a personal computer or microcomputer that stores the numerical value and performs arithmetic processing. Can do.

演算装置8は、図8に示されるように、以下の各手段を備える。   As shown in FIG. 8, the arithmetic device 8 includes the following units.

センサ歯車回転角格納手段81は、第1回転角度センサ6により検出された第1センサ歯車4の回転角θcaを数値化して格納し、第2回転角度センサ7により検出された第2センサ歯車5の回転角θcbを数値化して格納する手段である。   The sensor gear rotation angle storage means 81 digitizes and stores the rotation angle θca of the first sensor gear 4 detected by the first rotation angle sensor 6, and stores the second sensor gear 5 detected by the second rotation angle sensor 7. Is a means for numerically storing the rotation angle θcb.

仮絶対角演算手段82は、格納した回転角θcaと回転角θcbとの差分ΔθTをセンサ周期Θの範囲に入るように補正したΔθと、第1メイン歯車歯数Za、第2メイン歯車歯数Zb、第1センサ歯車歯数Zca、第2センサ歯車歯数Zcbから求まる第1比例定数とを用いて式(1)を演算し、仮の絶対角KΦを求める手段である。ここでいうΔθT補正とは、センサ周期Θ(−Θ/2〜Θ/2)の場合、ΔθTが−Θ/2より小さい場合は、ΔθTにΘを足し、ΔθTがΘ/2以上の場合はΔθTからΘを引き、Δθをセンサ周期Θ(−Θ/2〜Θ/2)内に収めることである。   The temporary absolute angle calculation means 82 corrects the difference ΔθT between the stored rotation angle θca and the rotation angle θcb so as to fall within the range of the sensor cycle Θ, the first main gear tooth number Za, and the second main gear tooth number. This is a means for calculating a temporary absolute angle KΦ by calculating equation (1) using Zb, the first sensor gear tooth number Zca, and the first proportional constant obtained from the second sensor gear tooth number Zcb. Here, ΔθT correction means that in the case of sensor cycle Θ (−Θ / 2 to Θ / 2), when ΔθT is smaller than −Θ / 2, Θ is added to ΔθT, and when ΔθT is Θ / 2 or more. By subtracting Θ from ΔθT, Δθ falls within the sensor period Θ (−Θ / 2 to Θ / 2).

Figure 0004941259
Figure 0004941259

第1センサ周期回数検出手段83は、仮の絶対角KΦから第1回転角度センサ6におけるセンサ周期Θの繰り返し回数Ncaを式(2)により求める手段である。ただし、式(2)のintは、与えられた数値以下の整数を返す関数であり、例えば、int(1.05)=1、int(−1.05)=−2である。   The first sensor cycle number detection means 83 is a means for obtaining the number Nca of repetitions of the sensor cycle Θ in the first rotation angle sensor 6 from the temporary absolute angle KΦ by the equation (2). However, int in equation (2) is a function that returns an integer less than or equal to a given numerical value, for example, int (1.05) = 1, int (−1.05) = − 2.

Figure 0004941259
Figure 0004941259

絶対角演算手段84は、第1回転角度センサが検出した回転角θcaと、第1メイン歯車歯数Za、第1センサ歯車歯数Zcaから求まる第2比例定数と、センサ周期Θと、このセンサ周期Θの繰り返し回数Ncaとを用いて式(3)により絶対角Φを求める手段である。   The absolute angle calculation means 84 includes the rotation angle θca detected by the first rotation angle sensor, the first main gear tooth number Za, the second proportional constant obtained from the first sensor gear tooth number Zca, the sensor cycle Θ, and this sensor. This is a means for obtaining the absolute angle Φ by the equation (3) using the number of repetitions Nca of the cycle Θ.

Figure 0004941259
Figure 0004941259

第2センサ周期回数検出手段85は、仮の絶対角KΦから第2回転角度センサ7におけるセンサ周期Θの繰り返し回数Ncbを式(4)により求める手段である。   The second sensor cycle number detection means 85 is a means for obtaining the number Ncb of repetitions of the sensor cycle Θ in the second rotation angle sensor 7 from the temporary absolute angle KΦ by the equation (4).

Figure 0004941259
Figure 0004941259

参照用絶対角演算手段86は、第2回転角度センサが検出した回転角θcbと、第2メイン歯車歯数Zbと第2センサ歯車歯数Zcbから求まる第3比例定数と、センサ周期Θと、このセンサ周期Θの繰り返し回数Ncbとを用いて式(5)により参照用絶対角ΦRを求める手段である。   The reference absolute angle calculation means 86 includes a rotation angle θcb detected by the second rotation angle sensor, a third proportional constant obtained from the second main gear tooth number Zb and the second sensor gear tooth number Zcb, a sensor cycle Θ, This is means for obtaining the reference absolute angle ΦR by the equation (5) using the number of repetitions Ncb of the sensor period Θ.

Figure 0004941259
Figure 0004941259

故障判定手段87は、絶対角Φと参照用絶対角ΦRとの差分を計算し、この差分が所定値を超えたとき故障と判定する手段である。   The failure determination means 87 is a means for calculating a difference between the absolute angle Φ and the reference absolute angle ΦR and determining a failure when the difference exceeds a predetermined value.

演算装置8は、上記各手段をソフトウェアとして備えており、このソフトウェアに基づいて後述する各ステップを実行することにより、絶対角Φの検出及び絶対角検出装置1の故障判定を行う。   The arithmetic unit 8 includes the above-described units as software, and executes the steps described below based on the software to detect the absolute angle Φ and determine the failure of the absolute angle detection device 1.

以下、第1センサ歯車4の歯数Zca及び第2センサ歯車5の歯数Zcbを第1メイン歯車2の歯数Zaの2分の1であるZc=Za/2=Zca=Zcbとし、第1回転角度センサ6及び第2回転角度センサ7の周期Θ=180°とした場合を考える。なお、本発明は、図示した各歯車歯数に規定されない。また、第1センサ歯車4と第2センサ歯車5を同一の形状にすることにより、センサ歯車を製造するための金型が一つでよく製造コストを抑えることができる。   Hereinafter, the number of teeth Zca of the first sensor gear 4 and the number of teeth Zcb of the second sensor gear 5 are set to Zc = Za / 2 = Zca = Zcb, which is a half of the number of teeth Za of the first main gear 2. Consider a case where the cycle Θ of the first rotation angle sensor 6 and the second rotation angle sensor 7 is 180 °. In addition, this invention is not prescribed | regulated to each gear tooth number shown in figure. Moreover, by making the 1st sensor gear 4 and the 2nd sensor gear 5 into the same shape, one metal mold | die for manufacturing a sensor gear may be sufficient, and manufacturing cost can be held down.

この絶対角検出装置1において本発明の絶対角検出方法を実施するために、演算装置8は、図2に示した各ステップを実行する。   In order to carry out the absolute angle detection method of the present invention in the absolute angle detection device 1, the calculation device 8 executes the steps shown in FIG.

図2に示されるように、まず、センサ歯車回転角検出ステップS1では、第1回転角度センサ6により第1センサ歯車4の回転角θcaを検出し、第2回転角度センサ7により第2センサ歯車5の回転角θcbを検出する。このとき、第1、第2回転角度センサ6,7のセンサ周期は180°であるが、この実施形態では−90°から+90°までを検出するものとする。したがって、第1センサ歯車4が1回転するごとに、第1回転角度センサ6は、−90°から+90°までを2回繰り返し検出することになる。第1センサ歯車4の歯数Zcは、第1メイン歯車2の歯数Zaの1/2であるから、第1メイン歯車2が1回転すると、第1センサ歯車4が2回転し、第1回転角度センサ6が−90°から+90°までを4回繰り返し検出することになる。第2回転角度センサ7も同様に第2メイン歯車2との歯数比に比例して第2メイン歯車7が一回転するごとに第2回転角度センサ7は−90°から+90°までを2×Zb/Zc回繰り返し検出することになる。   As shown in FIG. 2, first, in the sensor gear rotation angle detection step S1, the rotation angle θca of the first sensor gear 4 is detected by the first rotation angle sensor 6, and the second sensor gear is detected by the second rotation angle sensor 7. 5 rotation angle θcb is detected. At this time, the sensor period of the first and second rotation angle sensors 6 and 7 is 180 °, but in this embodiment, it is assumed that from −90 ° to + 90 ° is detected. Therefore, every time the first sensor gear 4 makes one rotation, the first rotation angle sensor 6 repeatedly detects from −90 ° to + 90 ° twice. Since the number of teeth Zc of the first sensor gear 4 is ½ of the number of teeth Za of the first main gear 2, when the first main gear 2 rotates once, the first sensor gear 4 rotates twice, The rotation angle sensor 6 repeatedly detects from -90 ° to + 90 ° four times. Similarly, every second rotation of the second rotation angle sensor 7 in proportion to the gear ratio with the second main gear 2, the second rotation angle sensor 7 changes from -90 ° to + 90 ° by 2. XZb / Zc is repeatedly detected.

このようにして回転角度センサ6,7が検出した回転角θca,θcbは、A/D変換によって演算装置8で処理可能な桁数の数値に変換され、この数値が演算装置8に取り込まれ、記憶され、以下のステップにおいて演算に使用される。   The rotation angles θca and θcb detected by the rotation angle sensors 6 and 7 in this way are converted into numerical values of the number of digits that can be processed by the arithmetic device 8 by A / D conversion, and these numerical values are taken into the arithmetic device 8. Stored and used for computation in the following steps.

仮絶対角演算ステップS2では、まず、第1回転角度センサ6が検出した回転角θcaと第2回転角度センサ7が検出した回転角θcbとの差分ΔθT=θca−θcbを計算する。   In the provisional absolute angle calculation step S2, first, a difference ΔθT = θca−θcb between the rotation angle θca detected by the first rotation angle sensor 6 and the rotation angle θcb detected by the second rotation angle sensor 7 is calculated.

次に、範囲外の値を変換してΔθTをΔθとする。ここで、範囲外とは、回転角度センサ6,7の周期外であるΔθTが−90°未満であるか、ΔθTが90°を超えていることを言う。変換とは、Δθが−90°から90°の範囲に入るように、ΔθTが−90°より小さいときには180°を足し、+90°より大きいときには180°を引くことである。   Next, values outside the range are converted to set ΔθT to Δθ. Here, “out of range” means that ΔθT outside the period of the rotation angle sensors 6 and 7 is less than −90 ° or ΔθT exceeds 90 °. The conversion means adding 180 ° when ΔθT is smaller than −90 ° and subtracting 180 ° when larger than + 90 ° so that Δθ falls within the range of −90 ° to 90 °.

次に、ここでの条件Zc=Za/2=Zca=Zcbを式(1)の第1比例定数に代入すると、第1メイン歯車2の歯数Zaと第2メイン歯車3の歯数Zbとの差を分母とし第1回転角度センサ4の歯数Zcを分子とする第1比例定数を得る。この第1比例定数にΔθをかけて仮の絶対角KΦを求める。すなわち、   Next, when the condition Zc = Za / 2 = Zca = Zcb is substituted into the first proportionality constant of the equation (1), the number of teeth Za of the first main gear 2 and the number of teeth Zb of the second main gear 3 are Is used as a denominator, and a first proportionality constant is obtained with the number of teeth Zc of the first rotation angle sensor 4 as a numerator. The first absolute constant is multiplied by Δθ to obtain a temporary absolute angle KΦ. That is,

Figure 0004941259
Figure 0004941259

で表される式(6)を演算する。ここで、仮の絶対角KΦとは、従来技術において最終の検出値である絶対角としていたものである。既に述べたように、この絶対角には誤差が不可避である。本発明では、この絶対角は最終の検出値ではなく、仮の絶対角KΦとしてセンサ周期回数の検出に利用する。 Equation (6) expressed by Here, the temporary absolute angle KΦ is an absolute angle that is a final detection value in the prior art. As already mentioned, an error is inevitable in this absolute angle. In the present invention, this absolute angle is not used as a final detection value, but is used as a temporary absolute angle KΦ for detecting the number of sensor cycles.

センサ周期回数検出ステップS3では、仮の絶対角KΦから第1回転角度センサ6におけるセンサ周期の繰り返し回数Ncaを求める。繰り返し回数とは、絶対角検出範囲の一端、例えば、絶対角−720°を起点(0回)とし、第1メイン歯車2がCW方向のみに回転するのに伴い第1回転角度センサ6がセンサ周期を1回終えるごとに1回を加算したものに等しい。すなわち、   In the sensor cycle number detection step S3, the sensor cycle repetition number Nca in the first rotation angle sensor 6 is obtained from the temporary absolute angle KΦ. The number of repetitions refers to one end of the absolute angle detection range, for example, an absolute angle of −720 ° as a starting point (0 times), and the first rotation angle sensor 6 is a sensor as the first main gear 2 rotates only in the CW direction. It is equal to one added every time a cycle is completed. That is,

Figure 0004941259
Figure 0004941259

で表される式(7)の整数部iである。 It is the integer part i of Formula (7) represented by these.

ここで、第1センサ歯車4の回転と第1メイン歯車2(シャフト)の回転に対する第1回転角度センサ6が検知する回転角の特性を図3に示す。   Here, the characteristics of the rotation angle detected by the first rotation angle sensor 6 with respect to the rotation of the first sensor gear 4 and the rotation of the first main gear 2 (shaft) are shown in FIG.

図3(a)は、横軸が第1センサ歯車4の回転角、縦軸が第1回転角度センサ6の検知する回転角を表す。第1センサ歯車4が1回転するごとに第1回転角度センサ6が検知する回転角が2周期繰り返す。   In FIG. 3A, the horizontal axis represents the rotation angle of the first sensor gear 4, and the vertical axis represents the rotation angle detected by the first rotation angle sensor 6. Each time the first sensor gear 4 makes one rotation, the rotation angle detected by the first rotation angle sensor 6 repeats for two cycles.

図3(b)は、横軸が第1メイン歯車2の回転角、縦軸が第1回転角度センサ6が検知する回転角を表す。第1メイン歯車2が1回転するごとに第1回転角度センサ6が検知する回転角が4周期繰り返す。   In FIG. 3B, the horizontal axis represents the rotation angle of the first main gear 2, and the vertical axis represents the rotation angle detected by the first rotation angle sensor 6. Every time the first main gear 2 makes one rotation, the rotation angle detected by the first rotation angle sensor 6 repeats for four cycles.

最後に、絶対角演算ステップS4では、第1回転角度センサ6におけるセンサ周期の繰り返し回数Ncaとセンサ周期Θ=180°との積に、第1回転角度センサ16が検出した回転角θcaを足し、第1センサ歯車4の絶対角Φcaを求め、この絶対角Φcaに第1メイン歯車2と第2センサ歯車4とのギア比1/2=Zc/Za(第2比例定数)を掛け絶対角Φを求める。すなわち、   Finally, in the absolute angle calculation step S4, the rotation angle θca detected by the first rotation angle sensor 16 is added to the product of the sensor cycle repetition count Nca and the sensor cycle Θ = 180 ° in the first rotation angle sensor 6. The absolute angle Φca of the first sensor gear 4 is obtained, and the absolute angle Φca is multiplied by the gear ratio 1/2 of the first main gear 2 and the second sensor gear 4 = Zc / Za (second proportional constant) to obtain the absolute angle Φ Ask for. That is,

Figure 0004941259
Figure 0004941259

で表される式(8)を演算する。 Equation (8) expressed by

以上の演算処理において、第1回転角度センサ6におけるセンサ周期の繰り返し回数Ncaとセンサ周期Θ=180°との積に第1回転角度センサ6が検出した回転角θcaを足し、第1センサ歯車4の絶対角Φcaを求め、この絶対角Φcaに第1メイン歯車2と第1センサ歯車4とのギア比1/2=Zc/Zaを掛け絶対角Φとしている。センサ周期の繰り返し回数とセンサ周期および第1メイン歯車2と第1センサ歯車4との歯数は、誤差のある測定値ではないから、これらの積に測定にかかる誤差が生じることはない。また、これらの積は整数同士の積であるからマイコン内で丸め誤差が生じない。よって、誤差の要因は、第1回転角度センサ6が検出した回転角θcaのみとなる。このため、従来のように、2つのセンサ歯車の回転角の差分に比例定数をかけて絶対角を求めるのに比べて精度の良い検出が可能となる。   In the above arithmetic processing, the rotation angle θca detected by the first rotation angle sensor 6 is added to the product of the number of repetitions Nca of the sensor period in the first rotation angle sensor 6 and the sensor period Θ = 180 °, and the first sensor gear 4 Is obtained by multiplying the absolute angle Φca by the gear ratio 1/2 = Zc / Za between the first main gear 2 and the first sensor gear 4 to obtain the absolute angle Φ. Since the number of repetitions of the sensor cycle, the sensor cycle, and the number of teeth of the first main gear 2 and the first sensor gear 4 are not measured values with errors, no error in measurement occurs in these products. Further, since these products are products of integers, no rounding error occurs in the microcomputer. Therefore, the cause of the error is only the rotation angle θca detected by the first rotation angle sensor 6. For this reason, it is possible to perform detection with higher accuracy than in the conventional case in which the absolute angle is obtained by multiplying the difference between the rotation angles of the two sensor gears by a proportional constant.

ここで、本発明によって絶対角の検出精度が良くなる事実を検証する。   Here, the fact that the detection accuracy of the absolute angle is improved by the present invention will be verified.

絶対角検出装置1は第1メイン歯車2の歯数Za=64、第2メイン歯車3の歯数Zb=58、第1センサ歯車4及び第2センサ歯車5の歯数Zca=Zcb=32、センサ周期Θ=180°とし、絶対角検出範囲±480°である。また、絶対角0°において第1回転角度センサ6が0°を検出し、第2回転角度センサ7も0°を検出するものとする。このとき、第1メイン歯車2に噛み合う第1センサ歯車4と第2メイン歯車3に噛み合う第2センサ歯車5は、絶対角の増減(第1メイン歯車2の回転)に対して異なる比で回転角を検出する。   The absolute angle detection device 1 has the number of teeth Za of the first main gear 2 Za = 64, the number of teeth Zb = 58 of the second main gear 3, the number of teeth Zca = Zcb = 32 of the first sensor gear 4 and the second sensor gear 5, The sensor cycle Θ is 180 °, and the absolute angle detection range is ± 480 °. Further, it is assumed that the first rotation angle sensor 6 detects 0 ° and the second rotation angle sensor 7 also detects 0 ° at an absolute angle of 0 °. At this time, the first sensor gear 4 meshing with the first main gear 2 and the second sensor gear 5 meshing with the second main gear 3 rotate at different ratios with respect to increase / decrease in absolute angle (rotation of the first main gear 2). Detect corners.

絶対角検出装置1の原理によれば、図4に示されるように、回転軸100に与えた絶対角(横軸)に対して検出される各センサ歯車の回転角(縦軸)θca,θcbの特性は、傾斜及び周期が異なる。回転角θcaと回転角θcbの差分ΔθTをセンサ周期180°(−90°〜+90°)の範囲内に変換したΔθを基に算出した絶対角は、理論的には、図4に示されるように、与えた絶対角と一致する。   According to the principle of the absolute angle detection device 1, as shown in FIG. 4, the rotation angle (vertical axis) θca, θcb of each sensor gear detected with respect to the absolute angle (horizontal axis) given to the rotary shaft 100. The characteristics are different in slope and period. The absolute angle calculated based on Δθ obtained by converting the difference ΔθT between the rotation angle θca and the rotation angle θcb into the range of the sensor period 180 ° (−90 ° to + 90 °) is theoretically as shown in FIG. Is consistent with the given absolute angle.

しかし、既に述べたように、従来は、Δθに第1比例定数をかけて絶対角を求めているため、誤差が大きい。具体的には、図5に示されるように、従来方法による絶対角の誤差は、±5°を超えている。よって、従来方法は、許容誤差が±5°より狭い用途には不適切である。   However, as described above, conventionally, since the absolute angle is obtained by multiplying Δθ by the first proportionality constant, the error is large. Specifically, as shown in FIG. 5, the absolute angle error by the conventional method exceeds ± 5 °. Therefore, the conventional method is unsuitable for applications in which the tolerance is narrower than ± 5 °.

図6に示されるように、絶対角0°を起点として第1回転角度センサ6のセンサ周期の繰り返し回数Ncaに対応させた離散的な第1センサ歯車4の絶対角Φzを考える。つまり、繰り返し回数Nca=0回では絶対角Φz=0°、繰り返し回数Nca=1回では第1センサ歯車4の絶対角Φz=180°、繰り返し回数Nca=2回では絶対角Φz=2×180°というように階段波形の絶対角Φzを定義する。この階段波形のフラットな部分に、第1回転角度センサ6が検出した回転角θcaを重ね合わせると、求める連続的な第1センサ歯車4の絶対角Φcaとなる。この第1センサ歯車4の絶対角Φcaに第1メイン歯車2と第1センサ歯車4とのギア比Zc/Za(第2比例定数)を掛けることで絶対角Φを得る。この図は、絶対角演算ステップS4で行う演算と等価である。   As shown in FIG. 6, the absolute angle Φz of the discrete first sensor gear 4 corresponding to the number of repetitions Nca of the sensor period of the first rotation angle sensor 6 starting from the absolute angle 0 ° is considered. That is, the absolute angle Φz = 0 ° when the number of repetitions Nca = 0, the absolute angle Φz = 180 ° of the first sensor gear 4 when the number of repetitions Nca = 1, and the absolute angle Φz = 2 × 180 when the number of repetitions Nca = 2. The absolute angle Φz of the staircase waveform is defined as °. When the rotation angle θca detected by the first rotation angle sensor 6 is superimposed on the flat portion of the staircase waveform, the absolute angle Φca of the continuous first sensor gear 4 to be obtained is obtained. The absolute angle Φca is obtained by multiplying the absolute angle Φca of the first sensor gear 4 by the gear ratio Zc / Za (second proportional constant) between the first main gear 2 and the first sensor gear 4. This figure is equivalent to the calculation performed in the absolute angle calculation step S4.

本発明は、上記のような演算を行うため、誤差が小さい。具体的には、図7に示されるように、本発明による絶対角の誤差は、±0.3°以内に収まっている。よって、本発明の方法は、許容誤差が±0.3°程度の用途にも十分適用できる。   Since the present invention performs the above calculation, the error is small. Specifically, as shown in FIG. 7, the absolute angle error according to the present invention is within ± 0.3 °. Therefore, the method of the present invention can be sufficiently applied to applications having an allowable error of about ± 0.3 °.

次に、本発明の故障判定方法を説明する。このための絶対角検出装置1の構成は、図1、図8に示した通りである。   Next, the failure determination method of the present invention will be described. The configuration of the absolute angle detection device 1 for this purpose is as shown in FIGS.

図1の実施形態において、第1回転角度センサ6のセンサ周期の繰り返し回数Ncaにセンサ周期を掛けて離散的な絶対角Φzとし、これに第1回転角度センサ6が検出した回転角θcaを加算して第1センサ歯車4の絶対角Φcaを得た。また、第2回転角度センサ7のセンサ周期の繰り返し回数Ncbに第2回転角度センサ7のセンサ周期を掛けて第2センサ歯車5の離散的な絶対角Φzbとし、この絶対角Φzbに第2回転角度センサ7が検出した回転角θcbを加算すると第2センサ歯車5の絶対角Φcbを得ることができる。   In the embodiment of FIG. 1, the sensor cycle is multiplied by the number Nca of repetitions of the sensor cycle of the first rotation angle sensor 6 to obtain a discrete absolute angle Φz, and the rotation angle θca detected by the first rotation angle sensor 6 is added to this. Thus, the absolute angle Φca of the first sensor gear 4 was obtained. Further, the sensor cycle of the second rotation angle sensor 7 is multiplied by the number of repetitions Ncb of the sensor cycle of the second rotation angle sensor 7 to obtain a discrete absolute angle Φzb of the second sensor gear 5, and the second rotation is performed to this absolute angle Φzb. When the rotation angle θcb detected by the angle sensor 7 is added, the absolute angle Φcb of the second sensor gear 5 can be obtained.

このとき、第2回転角度センサ7の絶対角Φcbに第2メイン歯車3と第2センサ歯車5との歯数比Zc/Zb(第3比例定数)を掛けた第2メイン歯車3の回転角Φを参照用絶対角ΦRとし、第1回転角度センサ6の絶対角Φcaに第1メイン歯車2と第1センサ歯車4との歯数比Zc/Za(第2比例定数)を掛けた絶対角Φと比較するようにしておく。絶対角検出装置1が正常に動作している限り、絶対角Φと参照用絶対角ΦRはほぼ等しい。しかし、絶対角検出装置1になんらかの障害が発生すると、絶対角Φと参照用絶対角ΦRとに大きな差が出てくる。そこで、故障判定ステップでは、絶対角Φと参照用絶対角ΦRとの差分を計算し、差分が所定値を超えたとき故障と判定する。   At this time, the rotation angle of the second main gear 3 obtained by multiplying the absolute angle Φcb of the second rotation angle sensor 7 by the gear ratio Zc / Zb (third proportionality constant) between the second main gear 3 and the second sensor gear 5. An absolute angle obtained by multiplying the absolute angle Φca of the first rotation angle sensor 6 by the gear ratio Zc / Za (second proportional constant) between the first main gear 2 and the first sensor gear 4 with Φ as a reference absolute angle ΦR. Compare with Φ. As long as the absolute angle detection device 1 operates normally, the absolute angle Φ and the reference absolute angle ΦR are substantially equal. However, if any failure occurs in the absolute angle detection device 1, a large difference appears between the absolute angle Φ and the reference absolute angle ΦR. Therefore, in the failure determination step, a difference between the absolute angle Φ and the reference absolute angle ΦR is calculated, and when the difference exceeds a predetermined value, it is determined as a failure.

図9に示されるように、故障判定方法のアルゴリズムは、図2の処理が終わった後、第2回転角度センサ7が検出した回転角θcbを用いて仮の絶対角KΦから第2回転角度センサ7におけるセンサ周期の繰り返し回数Ncbを求める第2センサ周期回数検出ステップ92と、第2回転角度センサ7におけるセンサ周期の繰り返し回数Ncbを用いて式(9)に示すように、センサ周期の繰り返し回数Ncbとセンサ周期Θの180°との積に第2回転角度センサ7が検出したθcbを足し、これに第2メイン歯車3と第2センサ歯車5とのギア比Zc/Zb(第3比例定数)を掛け参照用絶対角ΦRとする参照用絶対角演算ステップ93と、絶対角Φと参照用絶対角ΦRとの差分を計算し、この差分が所定値を超えたとき故障と判定する故障判定ステップ94とを有する。   As shown in FIG. 9, the algorithm of the failure determination method is based on the second rotation angle sensor from the temporary absolute angle KΦ using the rotation angle θcb detected by the second rotation angle sensor 7 after the processing of FIG. The sensor cycle repetition count Ncb for obtaining the sensor cycle repeat count Ncb in step 7 and the sensor cycle repeat count Ncb in the second rotation angle sensor 7 are used to calculate the sensor cycle repeat count as shown in equation (9). Θcb detected by the second rotation angle sensor 7 is added to the product of Ncb and the sensor period Θ of 180 °, and the gear ratio Zc / Zb (second proportional constant) between the second main gear 3 and the second sensor gear 5 is added thereto. ) To calculate a reference absolute angle calculation step 93 to obtain a reference absolute angle ΦR, and to calculate a difference between the absolute angle Φ and the reference absolute angle ΦR, and to determine a failure when the difference exceeds a predetermined value Step 94.

Figure 0004941259
Figure 0004941259

ここで、本発明の故障判定方法を検証する。   Here, the failure determination method of the present invention will be verified.

絶対角検出装置1の構成は、絶対角の検出精度の検証と同一の構成とした。上記故障判定方法の各ステップを行い、参照用絶対角ΦRを算出したところ、与えた絶対角との誤差は0.3°以内に収まり、回転体の絶対角Φの算出方法と同様に、測定誤差は小さかった。よって、故障判定も高い精度で行うことが可能である。次に、上記で求めた絶対角Φと参照用絶対角ΦRとの差分を計算し、故障判定を行った。ここでは絶対角Φ及び参照用絶対角ΦRの誤差が±0.3°以内であったため、所定値を±0.6°(±0.3°×2)とした。上記で求めた絶対角Φと参照用絶対角ΦRとの差分を計算したところ、差分は±0.6°以内に収まり、所定値±0.6°以内であった。そのため、本実施形態においては絶対角検出装置1は正常であると判断した。なお、所定値は、絶対角Φと参照用絶対角ΦRの測定誤差と、絶対角検出装置1に求められる測定精度により適宜定められる。   The configuration of the absolute angle detection device 1 is the same as the verification of the detection accuracy of the absolute angle. When each step of the failure determination method is performed and the reference absolute angle ΦR is calculated, an error from the given absolute angle is within 0.3 °, and the measurement is performed in the same manner as the method for calculating the absolute angle Φ of the rotating body. The error was small. Therefore, failure determination can be performed with high accuracy. Next, the difference between the absolute angle Φ obtained above and the reference absolute angle ΦR was calculated, and a failure determination was performed. Here, since the error between the absolute angle Φ and the reference absolute angle ΦR was within ± 0.3 °, the predetermined value was ± 0.6 ° (± 0.3 ° × 2). When the difference between the absolute angle Φ obtained above and the reference absolute angle ΦR was calculated, the difference was within ± 0.6 ° and was within a predetermined value ± 0.6 °. Therefore, in the present embodiment, it is determined that the absolute angle detection device 1 is normal. The predetermined value is appropriately determined based on the measurement error of the absolute angle Φ and the reference absolute angle ΦR and the measurement accuracy required for the absolute angle detection device 1.

このような故障判定方法によれば、回転角度センサの回転角検出から絶対角演算までの結果がそのまま故障判定に利用でき、故障判定のための特別な測定や演算が不要であり、マイコンに収容するI/Oポート数やプログラム量を少なくすることに貢献する。   According to such a failure determination method, the result from the rotation angle detection of the rotation angle sensor to the absolute angle calculation can be used as it is for failure determination, and no special measurement or calculation for failure determination is required, and it is accommodated in the microcomputer. This contributes to reducing the number of I / O ports to be used and the amount of programs.

各々の式は、上記実施形態に限定されず、変形した式により上記実施形態の機能が実現される場合も本発明に含まれることは言うまでもない。   It goes without saying that each expression is not limited to the above-described embodiment, and the present invention includes a case where the function of the above-described embodiment is realized by a modified expression.

本発明の絶対角検出方法を実施する絶対角検出装置の構成図である。It is a block diagram of the absolute angle detection apparatus which implements the absolute angle detection method of this invention. 本発明の絶対角検出方法を実施するために、演算装置が実行するアルゴリズムを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the algorithm which an arithmetic unit performs in order to implement the absolute angle detection method of this invention. (a)は第1センサ歯車の回転角に対して第1回転角度センサが検知する回転角を示した回転角特性図、(b)は第1メイン歯車の回転角に対して第1回転角度センサが検知する回転角を示した回転角特性図である。(A) is a rotation angle characteristic diagram showing the rotation angle detected by the first rotation angle sensor with respect to the rotation angle of the first sensor gear, and (b) is the first rotation angle with respect to the rotation angle of the first main gear. It is a rotation angle characteristic figure which showed the rotation angle which a sensor detects. 回転軸に与えた絶対角(横軸)に対する検出される各回転角度センサの回転角、理論的に得られる絶対角(縦軸)の特性図である。It is a characteristic view of the detected rotation angle of each rotation angle sensor with respect to the absolute angle (horizontal axis) given to the rotation axis, and the theoretically obtained absolute angle (vertical axis). 回転軸に与えた絶対角(横軸)に対する従来方法で検出された絶対角(縦軸)と誤差(縦軸)の特性図である。It is a characteristic view of the absolute angle (vertical axis) and error (vertical axis) detected by the conventional method with respect to the absolute angle (horizontal axis) given to the rotation axis. 本発明の絶対角演算原理を示す回転軸に与えた絶対角(横軸)に対する検出される回転角度センサの回転角(縦軸)、離散的な絶対角、連続的な絶対角(縦軸)の特性図である。The rotation angle of the detected rotation angle sensor (vertical axis), the discrete absolute angle, and the continuous absolute angle (vertical axis) with respect to the absolute angle (horizontal axis) given to the rotation axis showing the absolute angle calculation principle of the present invention. FIG. 回転軸に与えた絶対角(横軸)に対する本発明で検出された絶対角(縦軸)と誤差(縦軸)の特性図である。It is a characteristic view of the absolute angle (vertical axis) and the error (vertical axis) detected by the present invention with respect to the absolute angle (horizontal axis) given to the rotation axis. 図1の絶対角検出装置の演算装置のブロック構成図である。It is a block block diagram of the arithmetic unit of the absolute angle detection apparatus of FIG. 本発明の絶対角検出方法の故障判定方法を実施するために、演算装置が実行するアルゴリズムを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the algorithm which an arithmetic unit performs in order to implement the failure determination method of the absolute angle detection method of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 絶対角検出装置
2 第1メイン歯車
3 第2メイン歯車
4 第1センサ歯車
5 第2センサ歯車
6 第1回転角度センサ
7 第2回転角度センサ
8 演算装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Absolute angle detection apparatus 2 1st main gear 3 2nd main gear 4 1st sensor gear 5 2nd sensor gear 6 1st rotation angle sensor 7 2nd rotation angle sensor 8 Arithmetic unit

Claims (4)

絶対角検出対象である回転体の回転軸と同軸上に設けられ該回転体と一体回転する歯数Zaの第1メイン歯車と、該第1メイン歯車より歯数が少なく上記回転体の回転軸と同軸上に設けられ上記第1メイン歯車と一体回転する歯数Zbの第2メイン歯車と、上記第1メイン歯車に噛み合う歯数Zcaの第1センサ歯車と、上記第2メイン歯車に噛み合う歯数Zcbの第2センサ歯車と、上記第1センサ歯車の回転角を検知するためのセンサ周期Θの第1回転角度センサと、上記第2センサ歯車の回転角を検知するためのセンサ周期Θの第2回転角度センサと、上記第1回転角度センサ及び上記第2回転角度センサが検知した回転角信号から上記回転体の絶対角Φを求める演算装置とを用い、
上記第1回転角度センサにより上記第1センサ歯車の回転角θcaを検出し、上記第2回転角度センサにより上記第2センサ歯車の回転角θcbを検出するセンサ歯車回転角検出ステップと、
歯数Za、Zb、Zca、Zcbから求められる第1比例定数と、第1回転角度センサが検出した回転角θcaと第2回転角度センサが検出した回転角θcbとの差とを用いて演算し仮の絶対角KΦを求める仮絶対角演算ステップと、
上記仮の絶対角KΦから上記第1回転角度センサにおけるセンサ周期Θの繰り返し回数Ncaを求める第1センサ周期回数検出ステップと、
上記第1回転角度センサが検出した回転角θcaと歯数Za、Zcaと上記センサ周期Θと該センサ周期Θの繰り返し回数Ncaとから絶対角Φを求める絶対角演算ステップと、を有することを特徴とする絶対角検出方法。
A first main gear having the number of teeth Za that is provided coaxially with the rotating shaft of the rotating body that is an absolute angle detection target and rotates integrally with the rotating body, and the rotating shaft of the rotating body that has fewer teeth than the first main gear. And a second main gear with the number of teeth Zb that rotates integrally with the first main gear, a first sensor gear with the number of teeth Zca that meshes with the first main gear, and a tooth that meshes with the second main gear A second sensor gear of several Zcb, a first rotation angle sensor of a sensor cycle Θ for detecting the rotation angle of the first sensor gear, and a sensor cycle Θ of detecting the rotation angle of the second sensor gear. Using a second rotation angle sensor, and an arithmetic device for obtaining an absolute angle Φ of the rotating body from rotation angle signals detected by the first rotation angle sensor and the second rotation angle sensor,
A sensor gear rotation angle detection step of detecting a rotation angle θca of the first sensor gear by the first rotation angle sensor and detecting a rotation angle θcb of the second sensor gear by the second rotation angle sensor;
It is calculated using the first proportionality constant obtained from the number of teeth Za, Zb, Zca, Zcb and the difference between the rotation angle θca detected by the first rotation angle sensor and the rotation angle θcb detected by the second rotation angle sensor. A provisional absolute angle calculating step for obtaining a provisional absolute angle KΦ;
A first sensor cycle number detection step for obtaining a repeat number Nca of the sensor cycle Θ in the first rotation angle sensor from the temporary absolute angle KΦ;
An absolute angle calculation step for obtaining an absolute angle Φ from the rotation angle θca detected by the first rotation angle sensor, the number of teeth Za, Zca, the sensor period Θ, and the number Nca of repetitions of the sensor period Θ. Absolute angle detection method.
上記仮の絶対角KΦから上記第2回転角度センサにおけるセンサ周期Θの繰り返し回数Ncbを求める第2センサ周期回数検出ステップと、
上記第2回転角度センサが検出した回転角θcbと歯数Zb、Zcと上記センサ周期Θと該センサ周期Θの繰り返し回数Ncbとから参照用絶対角ΦRとする参照用絶対角演算ステップと、
上記絶対角Φと上記参照用絶対角ΦRとの差分を計算し、該差分が所定値を超えたとき故障と判定する故障判定ステップと、
を有することを特徴とする請求項1記載の絶対角検出方法。
A second sensor cycle number detection step for obtaining the number of repetitions Ncb of the sensor cycle Θ in the second rotation angle sensor from the temporary absolute angle KΦ;
A reference absolute angle calculation step for setting a reference absolute angle ΦR from the rotation angle θcb detected by the second rotation angle sensor, the number of teeth Zb, Zc, the sensor period Θ, and the number of repetitions Ncb of the sensor period Θ;
A failure determination step of calculating a difference between the absolute angle Φ and the reference absolute angle ΦR and determining a failure when the difference exceeds a predetermined value;
The absolute angle detection method according to claim 1, further comprising:
絶対角検出対象である回転体の回転軸と同軸上に設けられ該回転体と一体回転する歯数Zaの第1メイン歯車と、該第1メイン歯車より歯数が少なく上記回転体の回転軸と同軸上に設けられ上記第1メイン歯車と一体回転する歯数Zbの第2メイン歯車と、上記第1メイン歯車に噛み合う歯数Zcaの第1センサ歯車と、上記第2メイン歯車に噛み合う歯数Zcbの第2センサ歯車と、上記第1センサ歯車の回転角を検知するためのセンサ周期Θの第1回転角度センサと、上記第2センサ歯車の回転角を検知するためのセンサ周期Θの第2回転角度センサと、上記第1回転角度センサ及び上記第2回転角度センサが検知した回転角信号から上記回転体の絶対角Φを求める演算装置とを備え、
上記演算装置は、
上記第1回転角度センサにより検出された上記第1センサ歯車の回転角θcaを数値化して格納し、上記第2回転角度センサにより検出された上記第2センサ歯車の回転角θcbを数値化して格納するセンサ歯車回転角格納手段と、
歯数Za、Zb、Zca、Zcbから求められる第1比例定数と、第1回転角度センサが検出した回転角θcaと第2回転角度センサが検出した回転角θcbとの差とを用いて演算し仮の絶対角KΦを求める仮絶対角演算手段と、
上記仮の絶対角KΦから上記第1回転角度センサにおけるセンサ周期Θの繰り返し回数Ncaを求める第1センサ周期回数検出手段と、
上記第1回転角度センサが検出した回転角θcaと歯数Za、Zcaと上記センサ周期Θと該センサ周期Θの繰り返し回数Ncaとから絶対角Φを求める絶対角演算手段と、
を有することを特徴とする絶対角検出装置。
A first main gear having the number of teeth Za that is provided coaxially with the rotating shaft of the rotating body that is an absolute angle detection target and rotates integrally with the rotating body, and the rotating shaft of the rotating body that has fewer teeth than the first main gear. And a second main gear with the number of teeth Zb that rotates integrally with the first main gear, a first sensor gear with the number of teeth Zca that meshes with the first main gear, and a tooth that meshes with the second main gear A second sensor gear of several Zcb, a first rotation angle sensor of a sensor cycle Θ for detecting the rotation angle of the first sensor gear, and a sensor cycle Θ of detecting the rotation angle of the second sensor gear. A second rotation angle sensor; and an arithmetic device for obtaining an absolute angle Φ of the rotating body from a rotation angle signal detected by the first rotation angle sensor and the second rotation angle sensor,
The arithmetic unit is
The rotation angle θca of the first sensor gear detected by the first rotation angle sensor is digitized and stored, and the rotation angle θcb of the second sensor gear detected by the second rotation angle sensor is digitized and stored. Sensor gear rotation angle storage means for
It is calculated using the first proportionality constant obtained from the number of teeth Za, Zb, Zca, Zcb and the difference between the rotation angle θca detected by the first rotation angle sensor and the rotation angle θcb detected by the second rotation angle sensor. A provisional absolute angle calculating means for obtaining a provisional absolute angle KΦ;
First sensor cycle number detection means for obtaining the number of repetitions Nca of the sensor cycle Θ in the first rotation angle sensor from the temporary absolute angle KΦ;
An absolute angle calculation means for obtaining an absolute angle Φ from the rotation angle θca detected by the first rotation angle sensor, the number of teeth Za, Zca, the sensor period Θ, and the number Nca of repetitions of the sensor period Θ;
An absolute angle detection device comprising:
上記演算装置は、
上記仮の絶対角KΦから上記第2回転角度センサにおけるセンサ周期Θの繰り返し回数Ncbを求める第2センサ周期回数検出手段と、
上記第2回転角度センサが検出した回転角θcbと歯数Zb、Zcと上記センサ周期Θと該センサ周期Θの繰り返し回数Ncbとから参照用絶対角ΦRとする参照用絶対角演算手段と、
上記絶対角Φと上記参照用絶対角ΦRとの差分を計算し、該差分が所定値を超えたとき故障と判定する故障判定手段と、
を有することを特徴とする請求項3記載の絶対角検出装置。
The arithmetic unit is
Second sensor cycle number detection means for obtaining the number of repetitions Ncb of the sensor cycle Θ in the second rotation angle sensor from the temporary absolute angle KΦ;
A reference absolute angle calculating means for making a reference absolute angle ΦR from the rotation angle θcb detected by the second rotation angle sensor, the number of teeth Zb, Zc, the sensor period Θ, and the number of repetitions Ncb of the sensor period Θ,
A failure determination means for calculating a difference between the absolute angle Φ and the reference absolute angle ΦR, and determining a failure when the difference exceeds a predetermined value;
The absolute angle detection device according to claim 3, wherein:
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