JPH0212014A - アブソリュート位置検出器及びその検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、回転軸のアブフリュー１〜位置を検出するア
ブソリュート位置検出器及びその検出回路に関する。

（従来の技術） 従来、減速器と複数個のレゾルバ等の検出器とから成る
アブソリュート位置検出器におけるレゾルバ等の検出器
の使用方式としては位相変調方式及び振幅変調方式の２
種類ある。

第３図は位相変調方式のアブソリュート位置検出器及び
その検出回路の一例を示すブロック図であり、入力軸１
は軸倍角ＩＸのレゾルバ２０に直結されており、さらに
入力軸１に対して減速歯車機構６〜１１か設けられてい
る。そして、歯車９ど軸倍角ＩＸのレゾルバ２１に直結
する出力軸２とか一体に回転し、歯車１１と軸倍角１ｘ
のレゾルバ２２に直結する出力軸３とが一体に回転する
。出力軸２は入力軸１が２４回転すると１回転し、出力
ｌｌ１ｌｈ３は人力Ｉｈｂ　１が２５回転すると１回転
するようになっている。２相励磁信号発生器３０で各レ
ゾルバ２０．２１．２２の２相励磁用１次側巻線をタイ
ミングコントローラ４１からのタイミング信号Ｐ、をも
とにＳＩＮωしとＣＯ５ωｔの正弦波信号により励磁し
ている。これにより各レゾルバ２０．２１．２２からは
それぞれの軸１，２．３の回転角に対応した位相変調信
号ａ、ｂ、ｃが出力され、アナログスイッチ３５に人力
される。そして、タイミングコントローラ４１からの制
御信号１．によりアナログスイッチ３５から順次出力さ
れる位相変調信号ａ、ｂ、ｃはコンパレータ３８へ人力
され、矩形波のカウントストップ信号Ｐ□。２に波形整
形される。また、２相励１ｉｉｉ信号発生器３０から出
力される正弦波信号ＳＩＮωｔはコンパレータ３７へも
入力され、矩形波のカウントスタート信号Ｐｓｔａｒｔ
に波形整形される。位相差カウンタ４４で、タイミング
コントローラ４１からのカウントクロックＣＬににより
°コンパレータ３７から出力されるカウントスタート信
号Ｐｉｔａｒｔの立ち上がりからコンパレータ３８から
出力されるカウントストップ信号Ｐｌｔｏｐの立ち上が
りまでをカウントし、位相変調信号ａ、ｂ、ｃと正弦波
信号ＳＩＮωしどの位相差を順次数値化して各レゾルバ
ー回転分の軸回転角をθ〜２５５のデータθとして出力
する。位相差カウンタ４４から出力される各レゾルバ２
０，２１．２２の軸回転角に対応したデータθはマイク
ロコンピュータ５０へ人力され、タイミングコントロー
ラ４１からのタイミング信号ｔ、によりどのレゾルバの
ものかが識別される。ここで各レゾルバ２０，２１．２
２の軸回転角に対応したデータをθ２゜、θ２３．θ２
２とすればマイクロコンピュータ５０ではソフト処理に
より次式（１）を４算してθ１を求める。

θ′＝０２゜＋　２５６ｘ　（（２４ｘθ２１−０２゜
＋１２８）／２５６）・・・・・・（１） なお、上式（１）の演算はすべて整数で行なう。

求めたθ“は第５図に示すように入力ＩＭ１の回転角を
２４回転まで０〜６１４３の数値で表わすことができる
。

次にマイクロコンピュータ５０ではソフト処理により次
式（２）を計算してθ”を求める。

なお、上式（２）の演算はすべて整数で行なう。

上記計算により第６図に示すように０”は入力軸ｌの回
転角を６００００回転Ｏ〜１５３５９９の数値で表わす
ことかできる。

第４図は振幅変調方式のアブソリュート位置検出器及び
その検出回路の一例を第３図に対応させて示すブロック
図であり、同一構成箇所は同符号を付して説明を省略す
る。パルス励磁信号発生器３１で各レゾルバ２０，２１
．２２の１相励磁用１次側巻線をタイミングコントロー
ラ４２からのタイミング信号Ｐ２をもとにパルス電圧Ｐ
ｅｘによりパルス励磁している。これにより各レゾルバ
２０．２１．２２の２つの２次側巻線（第３図でＳＩＮ
ωｔ、ｃｏｓωＬに励磁した巻線）からはそれぞれのＭ
ｌ、２．３の回転角の正弦値、余弦値に振幅変調された
パルス信号Ｓ２゜とＣ２゜、Ｓ２．と　Ｃ２＋＋５２２
とＣ２２がアナログスイッチ３６に人力される。そして
、タイミングコン（・ローラ４２からの制御信号ｔ、に
よりアナログスイッチ３６から出力される２種類の各パ
ルス信号Ｓ２０とＣ２０゜５２＋と　Ｃ２１，Ｓ２２と
Ｃ２２のいずれか１つが選択され、レゾルバ軸回転角の
正弦値に振幅変調されたパルス信号はＡ／Ｄ変換器３９
へ入力され、レゾルバ軸回転角の余弦値に振幅変調され
たパルス信号はＡ／Ｄ変換器４０へ人力される。八／［
１変換器３９．４０で、タイミングコントローラ４２か
らの変換スタート信号Ｃｔｔａｒｔによりパルス電圧Ｐ
ｅｘのピークにほぼ同期して各レゾルバ２０，２１．２
２からの２種類のパルス信号５２０　とＣ２０＋　Ｓ２
１と　Ｃ２１，Ｓ２２とＣ２２を順次数値化し、正弦信
号ＯＳ及び余弦信号ＤＣとして出力する。各Ａ／Ｄ変換
器３９．４０から出力される正弦信号Ｏ３及び余弦信号
ＤＣはマイクロコンピュータ５０へ人力され、タイミン
グコントローラ４２からのタイミング信号し。によりど
のレゾルバのものかが識別される。そして、マイクロコ
ンピュータ５０ではソフト処理により次式（３）を計算
してθを求める。

上記計算により各レゾルバ２０，２１．２２の軸回転角
に対応したデータθ２０＋　０２１＋　０２２の１回転
を０〜２５５の数値で表わすことができる。以降は第３
図で説明した式（１）及び式（２）をマイクロコンピュ
ータ５０のソフト処理により計算することで入力軸１の
回転角を６００回転までＯ〜１５：＋５９９の数値で表
わすことができる。

（発明が解決しようとする課題） 上述した従来の位相変調方式のアブソリュート位置検出
器では、レゾルバを２相励６１する為の正弦波信号であ
るＣＯＳωｔと　ＳＩＮωＬとの位相差精度、振幅差精
度及び歪率により検出精度が決定されるため、励磁信号
を高精度化する必要があり、これによって２和動ｒｉ社
信号発生器か非常に高価になるという問題がある。また
、レゾルバの電気特性上の製品バラツキやレゾルバ出力
信号を受ける回路の製品バラツキ等により、レゾルバの
軸回転角とは無関係にレゾルバ出力信号に位相ズレが生
じて検出回転角のオフセット誤差となり、このオフセッ
ト誤差のため複数個のレゾルバからの回転角データの桁
合わせかうまくいかず、製品組み付は後にオフセット分
を機械的にまたは電気回路的に調整する必要があった。

方、従来の振幅変調方式のアブソリュート位置検出器で
は、レゾルバの励磁が１相のパルス励６ｆｌで良いため
に位相変調方式に比べ励磁回路が非常に簡単で安価であ
り、また、出力信号に発生ずる位相ズレ等は原理的に軸
回転のオフセット誤差とはならず、位相変調方式のよう
な問題は少ない。しかし、高価なアナログスイッチが位
相変調方式の２倍も必要であり、またレゾルバと検出回
路間の配線数が多く、さらにアブソリュート位置検出器
を高温下で使用するために検出回路とアブソリュート位
置検出器とを離して使用する場合には、ノイズ等の点で
配線を太くしなければならずコスト的にも問題があった
。

木発明は上述のような事情からなされたものであり、本
発明の目的は、アブソリュート位置検出器の構造が単純
で、かつ検出器からの出力信号線が少なく、検出回路側
を簡素にすることができるアブソリュート位置検出器及
びその検出回路を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 木発明は、減速器と複数個の振幅変調方式の検出器とか
ら成るアブソリュート位置検出器に関するもので、本発
明の上記目的は、振幅変調信号出力用の２次側巻線を巻
装するためのステータ側極歯数が同一の検出器を同一軸
上に複数個配置し、かつ前記各検出器の軸方向に並ぶス
テータ側極歯を一まとめにして前記２次側巻線を巻装す
るようにし、さらに詳しくは、前記検出器がレゾルバで
あり、また、前記検出器が複数個の２次側巻線を有し、
前記検出器の１次側巻線を励磁すると前記検出器の軸回
転位置に対応する２次側巻線に最も大きな起電圧が生じ
るようにすることで達成される。また、前記検出器と接
続する減速軸又は入力軸のうちいずれか２つの軸間の回
転比をにＮ（Ｎは２以上の整数）とし、あるいは前記検
出器と接続する減速軸のうちいずれか２つの軸の入力軸
に対する回転比をそれぞれ１　：Ｎ１．　１　：Ｎ２（
ＮｌとＮ２は互に素である整数）としている。さらに、
請求項１に記載のアブソリュート位置検出器の入力軸を
共有し、かつその入力軸の回転のｌ／Ｍ回転（Ｍは１以
上の整数）までをアブソリュート位置で検出する検出器
を複合することで達成される。そして、その検出回路と
しては、前記複数個の検出器の各１次側巻線を時分割に
励磁する手段と、前記各１次側巻線の励磁に同期して前
記複数個の検出器が共有する２次側巻線からの２つの信
号を同時にＡ／Ｄ　ｉ換し、あるいは前記各１次側巻線
の励磁に同期して２つ２次側巻線からの信号を同時にサ
ンプルホールドし、これら２つのホールド信号をＡ／Ｄ
変換する手段と、前記Ａ／Ｄ変換後の２つの数値化デー
タを前記各検出器の１次側＠線の時分割励磁に合せて前
記各検出器の軸の回転角に対応したデータに変換する手
段とを具備することによって達成される。

（作用） 本発明のアブソリュート位置検出器は、検出器が振幅変
調信号出力用の２次側巻線を共有するようにし、ノイズ
に弱い検出器からの２次側巻線信号を減少させるように
したものである。

（実施例） 第１図（Ａ）は、本発明によるアブソリュート位置検出
器の一例を示す軸方向断面図であり、同図（Ｂ）はその
［１断面図である。

このアブソリュート位置検出器の入力軸２６は軸受６３
，６４を介してフランジ６０およびケーシング６１の中
に取付けられており、歯車１２が入力軸２６に嵌着され
ている。歯車１２とかみ合っている歯車１３の回転によ
り、歯車１３の＠２７に嵌着されている歯車１４が回転
し、歯車１４とかみ合っている歯車１５の回転により、
歯車１５の袖２８に嵌着されている歯車１６及び１７が
回転し、歯車１６及び１７にそれぞれかみ合っている歯
車１８及び１９が回転するという減速歯車機構が設けら
れている。この減速歯車機構により、歯車１８に嵌着さ
れている円筒状の出力＠４は人力ｌＴｈ１１２６が２４
回転すると１回転し、歯車１９に嵌着されている円筒状
の出力軸５は入力軸２６が２５回転すると１回転するよ
うになっている。

ロータ７３は入力＠２６にキー７６を介して取付けられ
、ロータ７４は出力軸４にキー７７を介して取付けられ
、ロータ７５は出力＠５にキー７８を介して取付けられ
ている。各ロータ７３，７４．７５に対応するステータ
７０，７１．７２はケーシング６１に固定されている。

ステータ７０，７１．７２とロータ７３，７４．７５は
どれも磁性材料からできており、また各ロータ７３．７
４．７５は円筒形状を成し、かつ回転中心に対して偏心
して回るように各１Ｔｉ［１１２６，４，５に取付けら
れている。また各ステータ７０，７１．７２は４つの極
歯を持ち、これら極歯すべてにパルス励磁用の１次側巻
線８４．８５８６が巻装されている。そしてステータ７
０，７１．７２の軸方向に並ぶ３つの極歯を１組とすれ
ば、４組の極歯にはそれぞれ振幅変調波出力用の２次側
巻線８０．８１，８２．８１が３つの極歯を−まとめに
巻かれている。そして２！１１の２次側巻線８０と８２
．８１　と８３はそれぞれ直列接続されている。これに
より、パルス励磁用の１次側巻線８４，８５．８６のど
れか一つをパルス励磁すると、励磁したステータに対応
するロータと励磁した４つのステータ極歯との間の磁気
抵抗の違いによって、２組の２次側巻線８０と８２．８
１　と８３の両端からそれぞれ励磁したステータに対応
するロータ回転角の正弦値、余弦値に振幅変調されたパ
ルス電圧が出力される。

第２図は第１図に示すアブソリュート位置検出器及びそ
の検出回路の一例を示すブロック図であり、同一構成箇
所は同符号を付しその説明を省略する。なお、同図の振
幅変調方式の検出器２３，２４゜２５はそれぞれ第１図
のステータ７０とロータ７３．ステータ７１とロータ７
４．ステータ７２とロータ７５から成る検出器に対応し
ている。

パルス励磁信号発生器３２，３３．３４で各検出器２３
゜２４．２５の１次側巻線８４，８５．８８をタイミン
グコントローラ４３からのタイミング信号Ｐ３．Ｐ４．
ＰＳをもとにパルス励磁信号Ｐ。３．Ｐｅｘ４．Ｐｅｘ
５により順次パルス励むｎシている。これにより各検出
器２３，２４．２５が共有する振幅変調信号出力用の２
次側巻線８０と８２゜８１と８３へ、励磁した検出器の
ロータ回転角の正弦値、余弦値に振幅変調されたパルス
信号Ｓ、Ｃが順次出力され、さらに、Ａ／Ｄ変換器３９
．４０に人力される。各Ａ／Ｄ変換器３９．４０で、タ
イミングコントローラ４３からの変換スタート信号ｃ＊
ｔａｒｔにより２種類のパルス信号Ｓ及びＣを数値化し
、正弦信号Ｄｓ及び余弦信号り、として出力する。各Ａ
／Ｄ変換器３９．４０から出力される正弦信号り、及び
余弦信号Ｄｅはマイクロコンピュータ５０へ人力され、
タイミングコントローラ４３からのタイミング信号し、
によりどの検出器のものかが識別される。そして、マイ
クロコンピュータ５０では曲成（３）をソフト処理によ
り計算する。ただし、このとき人力＠２６の回転方向に
対し検出器２４．２５のロータは逆方向に回転する為、
検出器２４　、２５のロータ回転角θ２４．θ２゜を求
めるとぎは、正弦信号Ｄ５と余弦信号ＤＣを変換してか
ら式（３）を計算して回転方向の修正を行なう。

以上の処理で検出器２３．２４．２５のロータ回転角に
対応したデータθ２３．θ２４．θ２５を得ることがで
き、以降は曲成（１）及び曲成（２）のθ２ｏをθ２３
゜θ２、をθ２４．θ２□をθ２５に置き換え、マイク
ロコンピュータ５０のソフト処理により曲成（１）及び
曲成（２）を計算することで入力軸２６の回転角を６０
０回転まで０−１５３５９９の数値で表わすことができ
る。

上述した実施例では振幅変調方式の検出器の出力信号が
検出器回転角の正弦値と余弦値とに振幅変調されるもの
であったが、ステータの極歯と２次側出力信号とを多数
にし、ロータ回転位置に対応する巻線の出力電圧が最も
高くなるような構造の複数個の検出器にしても良く、ま
た、軸倍角が２ｘ以上の振幅変調方式の検出器や同心軸
上の検出器かそれぞれ異なる軸倍角の検出器でも同様の
効果を呈する。

（発明の効果） 以」二のように本発明のアブソリュート位置検出器によ
れば、アブソリュート位置検出器の構造を単純化し、検
出器と検出回路との間の配線を減らして検出回路を簡素
化することができるので、小型で経済性に優れかつ偏傾
性の高いものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明のアブソリュート位置検出器の一
例を示す軸方向断面図、同図（Ｂ）はその１−１断面図
、第２図は第１図に示すアブソリュート位置検出器及び
その検出回路の一例を示すブロック図、第３図は従来の
位相変調式のアブソリュート位置検出器及びその検出回
路の一例を示すブロック図、第４図は従来の振幅変調方
式のアブソリュート位置検出器及びその検出回路の一例
を示すブロック図、第５図及び第６図はそれぞれ従来の
アブソリュート位置検出器における演算プロセスを説明
する図である。 ｌ、２６・・・入力軸、２．：ｌ、４．５・・・出力軸
、２７．２８・・・軸、６，７．８，９，１０．１！、
１２，１３．１４．１５．１６，１７．１８．１９・・
・歯車、２０，２１．２２・・・レゾルバ、２３．２４
．２５・・・振幅変調方式の検出器、３０・・・２相励
磁イ３号発生器、：ｌｌ、：１２゜３：ｌ、３４・・・
パルス励１ｉｉ１信号発生器、３５．３６・・・アナロ
グスイッチ、３７．３８・・・コンパレータ、３９．４
０・・・＾／Ｄ変換器、４１．４２．４３・・・タイミ
ングコントローラ、４４・・・位相差カウンタ、５０・
・・マイクロコンピュータ、６０・・・フランジ、６１
・・・ケーシング、６３゜６４・・・軸受、７０，７１
．７２・・・ステータ、７３，７４．７５・・・ロータ
、７６．７７．７８・・・キー、８０．８１，８２．８
３線、８４．８５．８卜・・１次側巻線。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 　１．減速器と複数個の振幅変調方式の検出器とから成
   るアブソリュート位置検出器において、振幅変調信号出
   力用の２次側巻線を巻装するためのステータ側極歯数が
   同一の検出器を同一軸上に複数個配置し、かつ前記各検
   出器の軸方向に並ぶステータ側極歯を一まとめにして前
   記２次側巻線を巻装するようにしたことを特徴とするア
   ブソリュート位置検出器。
2. 　２．前記検出器がレゾルバである請求項１に記載のア
   ブソリュート位置検出器。
3. 　３．前記検出器が複数個の２次側巻線を有し、前記検
   出器の１次側巻線を励磁すると前記検出器の軸回転位置
   に対応する２次側巻線に最も大きな起電圧が生じるよう
   にした請求項１に記載のアブソリュート位置検出器。
4. 　４．前記検出器と接続する減速軸又は入力軸のうちい
   ずれか２つの軸間の回転比を１：Ｎ（Ｎは２以上の整数
   ）とした請求項１に記載のアブソリュート位置検出器。
5. 　５．前記検出器と接続する減速軸のうちいずれか２つ
   の軸の入力軸に対する回転比をそれぞれ１：Ｎ＿１，１
   ：Ｎ＿２（Ｎ＿１とＮ＿２は互に素である整数）とした
   請求項１に記載のアブソリュート位置検出器。
6. 　６．請求項１に記載のアブソリュート位置検出器の入
   力軸を共有し、かつその入力軸の回転の１／Ｍ回転（Ｍ
   は１以上の整数）までをアブソリュート位置で検出する
   検出器を複合したことを特徴とするアブソリュート位置
   検出器。
7. 　７．前記複数個の検出器の各１次側巻線を時分割に励
   磁する手段と、前記各１次側巻線の励磁に同期して前記
   複数個の検出器が共有する２次側巻線からの２つの信号
   を同時にＡ／Ｄ変換し、あるいは前記各１次側巻線の励
   磁に同期して２つ２次側巻線からの信号を同時にサンプ
   ルホールドし、これら２つのホールド信号をＡ／Ｄ変換
   する手段と、前記Ａ／Ｄ変換後の２つの数値化データを
   前記各検出器の１次側巻線の時分割励磁に合せて前記各
   検出器の軸の回転角に対応したデータに変換する手段と
   から成ることを特徴とするアブソリュート位置検出器の
   検出回路。