JPH0244373B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、入力軸の１回転内での回転角度位置
を検出する第１絶対値検出器から出力される絶対
角度位置を表すデジタル信号の出力値と、前記入
力軸に対してｎ対１の減速比を有する機械式の減
速機構を介して連結され、この減速機構の出力軸
の回転角度位置を検出する第２絶対値検出器から
出力される絶対角度位置を表すデジタル信号の出
力値とを演算装置に入力し、前記第２絶対値検出
器の出力値を前記第１絶対値検出器および第２絶
対値検出器の分解能と減速機構の減速比によつて
演算して演算値を求め、この演算値と前記第１絶
対値検出器の出力値とを加算して絶対回転量を導
出し、この演算装置にて導出された絶対回転量を
表示装置等に出力するようにした回転形絶対値検
出装置を用いた絶対位置検出方法に関するもので
ある。

＜従来技術＞ 回転軸の絶対回転量を多回転に宜つて検出する
には、第１図に示すように入力軸１ａの回転角度
位置を１回転以内で検出する第１絶対値検出器１
と、入力軸１ａに対して減速機構２を介して連結
され入力軸１ａの回転数を検出する第２絶対値検
出器３とを設け、第２絶対値検出器３によつて検
出された回転量に、第１絶対値検出器１によつて
検出された回転角度データを加算して入力軸１ａ
の絶対回転量を算出するようにすればよい。しか
しながら、現実には減速機構２のバツクラシユや
歯車形状の不均一等により、第２図に破線で示す
ように第１絶対値検出器１が１回転しても、第２
絶対値検出器３の出力値が変化しなかつたり、第
１絶対値検出器１が１回転する前に第２絶対値検
出器３の出力値が変化したりすることがあり、こ
のような場合には、第２絶対値検出器３の出力値
が変化する近傍において、入力軸１回転分に相当
する測定誤差が生じる虞れがある。

＜発明の目的＞ そこで、本発明は、減速機構のバツクラツシユ
等により、入力軸の回転量を検出する第２絶対値
検出器の出力値が変化する時期がばらついても、
入力軸の回転量に正確に測定できるようにするこ
とを目的とするものである。

＜発明の構成＞ 本発明は、第１絶対値検出器の出力値が一巡す
る間に第２絶対値検出器の出力値が３以上の一定
数変化するように減速機構の減速比および第２絶
対値検出器の分解能を設定するとともに、第１絶
対値検出器の出力値の変化範囲を前記一定数に分
割してゾーン分けし、第２絶対値検出器の出力値
が入つているゾーンに対応して第２絶対値検出器
の出力値が取るべき値に対して第２絶対値検出器
の出力値が上下にずれている場合には第２絶対値
検出器の出力値を前記取るべき値に補正するよう
にしたことを特徴とするものである。

＜発明の原理＞ 本発明においては、第３図に示されるように入
力軸と直結された第１絶対値検出器１の出力値Ｌ
が例えば０から1999の間を一巡する間に、第２絶
対値検出器３の出力値が少なくとも３以上の一定
数、例えば４だけ変化するように、減速機構２の
減速比と第２絶対値検出器３の分解能を設定して
おくとともに、第１絶対値検出器１の出力値の変
化する範囲を上記一定数のゾーン０〜３に分割す
る。

そして、第１絶対値検出器１の出力値Ｌの値が
どのゾーンに入つているかにより、第２絶対値検
出器３の出力値Ｕがとるべき値を特定する。例え
ば、第１絶対値検出器１の出力値Ｌが1900でゾー
ン３に入つているものとすると、第４図の表にお
いて丸印で囲まれている３、７、11…が第２絶対
値検出器３の出力値Ｕのとるべき値である。しか
しながら、減速機構２のバツクラツシユ等により
第２絶対値検出器３の出力値Ｕの変化時期がずれ
た場合には第２絶対値検出器３の出力値が本来示
すべき値に対して、１だけずれた値となることが
ある。

したがつて、例えば、第１絶対値検出器１の出
力値Ｌがゾーン３の範囲に入つている場合で、第
２絶対値検出器３の出力値Ｕが２〜４の値を取つ
ている場合には、第２絶対値検出器３の出力値Ｕ
が３であるとみなし、第２絶対値検出器３の出力
値Ｕが６〜８の値を取つている場合には、第２絶
対値検出器３の出力値Ｕが７であるとみなすよう
にすれば、上記した出力値Ｕの変動は補償される
ことになる。また、本来示すべき値に対して１以
上のずれがあり、上記の範囲２〜４、６〜８…に
入つていない場合には許容以上の誤差があるとし
て異常とする。

そして、このようにして修正された第２絶対値
検出器３の出力値Ｕと、第１絶対値検出器１の出
力値Ｌとに基づき、(1)式に従つて絶対回転量Ｐを
導出すれば、減速機構２のバツクラツシユ等に起
因して第２絶対値検出器３の出力値Ｕの変化位置
がばらついても正確に絶対回転量を検出できる。

Ｐ＝Ｕ×500＋Ｌ−（500×Ｉ） …(1) なお、上式においてＩは、第１絶対値検出器１
の出力値Ｌが位置するゾーンの番号を示す。

第５図は、第２絶対値検出器３の出力値Ｕを補
正する別の方法を説明するための図であり、右端
に補正処理の内容が示されている。すなわち、第
１絶対値検出器１の出力値Ｌが下端のゾーン０に
入つている場合には、第２絶対値検出器３の出力
値Ｕに１を加算し第１絶対値検出器１の出力値Ｌ
が上端のゾーン３に入つている場合には、第２絶
対値検出器３の出力値Ｕから１を減じる処理を行
う。これにより、例えば第２絶対値検出器３の出
力値Ｕが本来４であるのに対し３となつていた場
合には、これが４に補正され、第２絶対値検出器
３の出力値Ｕが本来７であるのに対し８となつて
いた場合には７に補正される。

そして、上記のようにして第２絶対値検出器３
の出力値Ｕが補正されると、その補正後の出力値
Ｕを４で割つてその整数部を取ることによつて第
２絶対値検出器３の出力値Ｕが４個毎に区切られ
たゾーンの何番目に位置しているかを判別し、こ
の判別されたゾーンの番号Ｎと第１絶対値検出器
１の出力値Ｌとから、(2)式に示される式に基づい
て入力軸１ａの絶対回転量を算出する。

Ｐ＝Ｎ×2000＋Ｌ …(2) 上式において、2000は入力軸１ａが１回転する
毎の第１絶対値検出器１の出力値Ｌの変化量を示
す。

なお、上記の場合、第２絶対値検出器３の出力
値Ｕが最初から正しい場合でも補正演算が行わ
れ、異なつた値となるが、入力軸１ａの回転量は
第２絶対値検出器３の出力値Ｕのゾーンで判定さ
れるのに対し、上記の補正演算は第２絶対値検出
器３の出力値Ｕが各ゾーンの中央に向かう方向に
補正されるため、ゾーンの変化が生じることがな
く問題はない。

＜実施例＞ 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。第６図において、１０は入力軸１１と直結さ
れた第１のレゾルバ、１２は一定の減速比、例え
ば１／100の減速比を有する減速機構１３を介し
て入力軸１１と連結された第２のレゾルバであ
り、これらのレゾルバ１０，１２の一対の固定子
巻線１０ａ，１０ｂおよび１２ａ，１２ｂには、
励磁回路１５より互いに相位が90度異なる正弦波
sinωtと余弦波cosωtとがそれぞれ供給されてい
る。これにより、第１レゾルバ１０および第２レ
ゾルバ１２の回転子巻線１０ｃ，１２ｃからは、
正弦波sinωtに対してそれぞれの入力軸１１およ
び１４の回転量α、βに応じた位相ずれを有する
変調波sin（ωt＋α）、sin（ωt＋β）が出力される。

位相回転量変換回路１６，１７は前記第１レゾ
ルバ１０、第２レゾルバ１２のそれぞれとともに
第１絶対値検出器１８と第２絶対値検出器１９を
構成するもので、励磁回路１５から出力される正
弦波sinωtとの間の位相比較をそれぞれ行い、そ
の位相差すなわち、第１レゾルバ１０、第２レゾ
ルバ１２の入力軸の回転量α、βに応じたデジタ
ル値を出力する。

今、第１レゾルバ１０として単極レゾルバが使
用され、位相回転量変換回路１６は360／2000度
の分解能を有しているものとすると、第１絶対値
検出器１８の出力値Ｌは入力軸１１が１回転する
間に０〜1999の間を一巡することになる。一方、
第２レゾルバ１２も単極のレゾルバが使用され、
位相回転量変換回路１７は360／400度の分解能を
有しているものとすると、第２レゾルバ１２の入
力軸１４が１回転する間に第２絶対値検出器１９
の出力値Ｕが０〜399の間を一巡する。第２レゾ
ルバ１２の入力軸１４は入力軸１１に対して１／
100の減速比を有する減速機構１３を介して連結
されているため、結果として、入力軸１１が１回
転する間に第２絶対値検出器１９の出力値Ｕが４
ずつ変化することになる。

２０は、第１絶対値検出器１８、第２絶対値検
出器１９からの出力値Ｌ，Ｕに基づいて入力軸１
１の回転量を算出する演算装置であり、コンピユ
ータ２１、メモリ２２、コンピユータ２１に対し
て一定時間毎に割込信号を供給する割込信号発生
回路２３、第１絶対値検出器１８、第２絶対値検
出器１９の出力値Ｌ，Ｕを入力する入力インタフ
エイス２４、表示器２６および図略の位置制御装
置に対して演算によつて求めた絶対値データを出
力する出力インタフエイス２５とが設けられてい
る。

コンピユータ２１は割込信号発生回路２３から
割込信号が供給される度に第７図に示す処理を行
い、第２絶対値検出器１９の出力値Ｕを第１絶対
値検出器１８の出力値Ｌのゾーンに従つて補正す
る処理と、この補正された第２絶対値検出器１９
の出力値Ｕと第１絶対値検出器１８の出力値Ｌと
に基づいて絶対回転量Ｐを計算する処理を行う。

すなわち、コンピユータ２１は入力インタフエ
イス２４を介して第２絶対値検出器１９の出力値
Ｕと第１絶対値検出器１８の出力値Ｌとを読込み
（30）、（31）、この後、第２絶対値検出器１９の出
力値Ｕが取るべき値Urを算出するために用いる
変数Ａを零リセツトする（32）。そして、第１絶
対値検出器１８の出力値Ｌがゾーン０〜３のそれ
ぞれに対応する０〜499、500〜999、1000〜1499、
1500〜1999のいずれの範囲に位置するかを判定
し、その位置しているゾーンの番号をＩレジスタ
に設定する（33）。

この後、コンピユータ２１はUr＝Ａ＋Ｉなる
演算を行つて取Ｉべき値Urを算出し（35）、第２
絶対値検出器１９の出力値Ｕが、取るべき値Ur
と同じかもしくは１だけずれた値となつているか
否かを判定する（36）〜（38）。

今、第１絶対値検出器１８の出力値Ｌが1900
で、ゾーン３の範囲に入つているものとすると、
Ａは零に初期化されているため、上記の処理によ
り取るべき値Urは３となり、第２絶対値検出器
１９の出力値Ｕが２〜４の間は入つているか否か
が判別される。入力軸１１が原位置から１回転し
ていなければ、この時第２絶対値検出器１９の出
力値Ｕは２〜４の間にあるが、入力軸１１が１回
転以上している場合には、第１絶対値検出器１８
の出力値がゾーン３に入つていても２〜４の値を
取ることはない。

このような場合、Ａの値が396となつているか
否かにより、第２絶対値検出器１９の出力値Ｕが
取るべき値の全てと比較されたか否かを判別し
（40）、もし、Ａが396となつていなければ、Ａの
内容に４を加算して（41）、（35）へ戻り、上記の
処理を再び行う。これにより、取るべき値Urと
して７が設定され、第２絶対値検出器１９の出力
値Ｕが６〜８の範囲に入つているか否かが判別さ
れる（36）〜（38）。

以下、同様の動作が繰返されることにより、取
るべき値Urとして、４おきの11、15…が順番に
設定され、第２絶対値検出器１９の出力値Ｕが10
〜12、14〜16…に入つているか否かを順次判別し
て行く。そして、減速機構１３に許容以上のバツ
クラツシユ等がなく、第２絶対値検出器１９の出
力値Ｕが取るべき値Urに対して１以上ずれてい
ないものとすれば、上記の過程において、一致が
検出され、この場合には、取るべき値Urの値と
第１絶対値検出器１８の出力値Ｌとゾーン番号Ｉ
とに基づいて前記(1)式により、絶対回転量Ｐを演
算し（43）、その演算結果を出力インタフエイス
２５を介して表示器２６および図略の位置制御装
置へ出力する（44）。

一方、減速機構１３に許容以上のバツクラツシ
ユがあり、第２絶対値検出器１９の出力値Ｕが１
以上ずれている場合には、上記の判別過程におい
て一致が得られず、Ａの値が396となつた時点で
異常報知の処理が行われる（42）。

なお、第４図に示される表をテーブルとしてメ
モリ２２内に記憶させておくとともに、第１絶対
値検出器１８の出力値Ｌの入つているゾーンに対
応して、第２絶対値検出器１９の出力値Ｕの取り
得る値を順次読出して第２絶対値検出器１９の出
力値Ｕと一致するか否かを順次判別し、一致が得
られた場合には、その一致の得られた数値と同一
グループの丸で囲まれた中央値を第２絶対値検出
器１９の出力値Ｕと見なすようにしてもよい。

第８図は、第２絶対値検出器１９の出力値Ｕを
異なつたもう一つの方法によつて補正するように
した実施例を示し、コンピユータ２１は入力イン
タフエイス２４を介して第２絶対値検出器１９の
出力値Ｕと第１絶対値検出器１８の出力値Ｌとを
読込み（30）、（31）′、この後、第１絶対値検出
器１８の出力値Ｌが500未満であるか否かを判別
し３２′、もし500未満であれば第２絶対値検出器
１９の出力値Ｕに１を加える３３′。また、第１
絶対値検出器１８の出力値Ｌが500未満でない場
合には、第１絶対値検出器１８の出力値が1500以
上であるか否かを判別し（34）′、もし1500以上
であると判別した場合には、第２絶対値検出器１
９の出力値Ｕから１を減じる処理を行う（35）′。
この後、補正後の第２絶対値検出器１９の出力値
Ｕを４で割つた後、整数化することにより、回転
数Ｎを算出し（36）′、この回転数Ｎと第１絶対
値検出器１８の出力値Ｌとにより前記(2)式により
絶対回転量を演算し（37）、これを出力インタフ
エイス２５を介して表示器２６及び図略の位置制
御装置に出力する。

なお、上記実施例では、第１レゾルバ１０が単
極のレゾルバであつたが、第１レゾルバ１０とし
て多極のレゾルバを使用した場合には、入力軸１
１が１回転する間に第１絶対値検出器１８の出力
値Ｌが極数に応じた回数循環する。この場合、１
７の分解能を上げて第１絶対値検出器１８の出力
値Ｌが一巡する間に第２絶対値検出器１９の出力
値が４だけ変化するようにすればよい。この場
合、Ｎは第１絶対値検出器１８の出力値Ｌが０〜
1999の間を循環した回数を表す。

さらに、上記実施例においては、第２絶対値検
出器１９の出力値Ｕの補正と絶対位置の導出をコ
ンピユータ２１によつて行つていたが、第９図に
示す実施例はこれと同様の機能をＰ−ROM５０
を用いて行うようにしたものである。

この場合、例えば第２絶対値検出器１９の出力
値Ｕが上位アドレスデータとしてＰ−ROM５０
のアドレス端子ADに供給され、第１絶対値検出
器１８の出力値Ｌが下位アドレスデータとしてＰ
−ROM５０のアドレス端子ADに供給されるよ
うになつており、このＰ−ROM５０のデータ出
力端子Doが出力バツフア５１に接続され、Ｐ−
ROM５０の出力がこの出力バツフア５１を介し
て表示器２６および図略の位置制御装置に供給さ
れるようになつている。

第１０図はＰ−ROM５０内に記憶されるデー
タを示すものであり、上位および下位のアドレス
データは、理解を容易にするため10進数で記載し
てある。本実施例のようにメモリによるものにお
いては、上記した２つの補正方法のいずれによつ
て第２絶対値検出器１９の出力値Ｕを補正して
も、その結果は同じとなり、Ｐ−ROM５０に書
込まれるデータは同じである。

今、仮に入力軸１１が２回転目で、出力値Ｌの
値が０〜499のゾーンにある場合には、第２絶対
値検出器１９の出力値Ｕが取るべき値は４である
が、出力値Ｕは１だけずれることがあるため、上
位アドレスが４で下位アドレスが０〜499の記憶
位置だけでなく、上記アドレスが３で下位アドレ
スが０〜499の記憶位置にも出力データとして
2000＋Ｌの値が書込まれ、図示しない上位アドレ
スが５で下位アドレスが０〜493の記憶位置にも
同じ値が記憶されている。一方、出力値Ｌの値が
1000〜1499のゾーンに位置する場合で、入力軸１
１が１回転目である場合には、第２絶対値検出器
１９の出力値Ｕが取るべき値は２であり、取り得
る値は１〜３あるので、これらに対応する上位ア
ドレスで下位アドレスが1000〜1499の記憶位置に
は出力データとして出力値Ｌの値がそのまま書込
まれ、出力値Ｌの値が1500〜1999のゾーンに位置
し、入力軸１１が１回転目である場合には、第２
絶対値検出器１９の出力値Ｕが取るべき値は３で
取り得る値は２〜４であるので、これらに対応す
る上記アドレスで下位アドレスが1500〜1999の記
憶位置には、出力値Ｌが書込まれている。

さらに、正常な状態では取り得ることのない、
上記アドレスが３で下位アドレスが500〜999の記
憶位置には、異常報知用のデータが記憶されてい
る。

＜発明の効果＞ 以上述べたように本発明においては、入力軸に
直結された第１絶対値検出器の出力値が一巡する
間に前記入力軸に対して減速機構を介して連結さ
れた第２絶対値検出器の出力値が３以上の一定数
変化するように前記減速機構の減速比および前記
第２絶対値検出器の分解能を設定するとともに、
前記第１絶対値検出器の出力値の変化範囲を前記
一定数にゾーン分けし、第１絶対値検出器の出力
値が位置するゾーンに基づいて第２絶対値検出器
の出力値を本来取るべき値に補正して絶対回転量
を演算するようにしたので、第２絶対値検出器の
出力値の変化する時期が、ばらついても大きな測
定誤差が発生することがなく、第１絶対値検出器
と第２絶対値検出器との間に介在する減速機構に
バツクラツシユ、歯車形状のばらつき等があつて
も、絶対位置を高精度に測定できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般の多回転形アブソリユートエンコ
ーダの構成を示す図、第２図は第１図における第
１絶対値検出器１と第２絶対値検出器３の出力値
の変化を示す図、第３〜第５図は本発明の原理を
示す図、第６図は本発明の実施例を示す絶対値検
出装置の全体構成図、第７図は第６図におけるコ
ンピユータ２１の動作を示すフローチヤート、第
８図はコンピユータ２１にて行われる補正処理の
変形例を示すフローチヤート、第９図は本発明の
別の実施例を示す演算装置２０のブロツク図、第
１０図は第９図のＰ−ROM５０に記憶されるデ
ータを示す図である。 １……第１絶対値検出器、２……減速機構、３
……第２絶対値検出器、１０……第１レゾルバ、
１１……入力軸、１２……第２レゾルバ、１３…
…減速機構、１６，１７……位相回転量変換回
路、１８……第１絶対値検出器、１９……第２絶
対値検出器、２０……演算装置、２１……コンピ
ユータ、２２……メモリ、２６……表示器、５０
……Ｐ−ROM、５１……出力バツフア。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力軸の１回転内での回転角度位置を検出す
   る第１絶対値検出器から出力される絶対角度位置
   を表すデジタル信号の出力値と、前記入力軸に対
   してｎ対１の減速比を有する機械式の減速機構を
   介して連結され、この減速機構の出力軸の回転角
   度位置を検出する第２絶対値検出器から出力され
   る絶対角度位置を表すデジタル信号の出力値とを
   演算装置に入力し、前記第２絶対値検出器の出力
   値を前記第１絶対値検出器および第２絶対値検出
   器の分解能と減速機構の減速比によつて演算して
   演算値を求め、この演算値と前記第１絶対値検出
   器の出力値とを加算して絶対回転量を導出し、こ
   の演算装置にて導出された絶対回転量を表示装置
   等に出力するようにした回転形絶対値検出器を用
   いた絶対位置検出方法において、前記第１絶対値
   検出器の出力値が１巡する間に前記第２絶対値検
   出器の出力値が３以上の一定数変化するように前
   記減速機構の減速比および第２絶対値検出器の分
   解能を設定するとともに、前記第１絶対値検出装
   置の出力値の変化範囲を前記３以上の一定数に対
   応させゾーン分けし、前記第１絶対値検出器の出
   力値が入つているゾーンに対応して前記第２絶対
   値検出器の出力値が取るべき値に対して前記第２
   絶対値検出器の出力値が上下にずれている場合に
   は前記第２絶対値検出器の出力値を前記取るべき
   値に補正して絶対量を導出するようにした回転形
   絶対値検出器を用いた絶対位置検出方法。 ２ 前記絶対回転量は、前記補正された第２絶対
   値検出器の出力値と、前記第１絶対値検出器の出
   力値および前記第１絶対値検出器の出力値が入つ
   ているゾーンとに基づいて導出するようにしたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回転
   形絶対位置検出器を用いた絶対位置検出方法。 ３ 前記第２絶対値検出器の出力値は前記所定数
   毎のゾーンに分けられ、前記絶対回転量は、前記
   補正された第２絶対値検出器の出力値が入るゾー
   ンと、前記第１絶対値検出器の出力値とに基づい
   て導出するようにしたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の回転形絶対値検出器を用いた
   絶対値検出方法。 ４ 前記第１絶対値検出器の出力値が上端もしく
   は下端のゾーンに入つている場合に前記第２絶対
   値検出器の出力値からそれぞれ一定の補正量だけ
   減算および加算することにより第２絶対値検出器
   の出力を補正するようにしたことを特徴とする特
   許請求の範囲第３項記載の回転形絶対値検出器を
   用いた絶対値検出方法。