JPH0271312A - 位置検出器における自動誤差補正方法 - 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、例えば産業用ロボット、ＮＣ工作機その他位
置検出を必要とする装置、機器等に使用することのでき
る位置検出器、特に電磁的な検出器において適用して好
適な自動誤差補正方法に関し、更に具体的には、検出部
の出力に高調波成分を含む場合の位置検出器において、
高調波による誤差を自動的に補正することができるよう
にした自動誤差補正方法に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題）位置検
出技術は、種々の分野、用途に広く利用される。

位置検出のための検出器の構造、その検出方式等につい
ては、各種のものがあり、適用する装置、機器あるいは
システムに応じて、また、必要とされる検出精度、性能
、使用場所乃至は状況等によって、適合する位置検出器
が利用されるが、特に、堅牢性、耐振動性、耐高温性な
どを重視する場合には、レゾルバを位置検出手段として
使用することができる。

レゾルバには、ブラシレスタイプのものもあり、ブラシ
レスレゾルバは、信号を取り出すのにブラシを用いず、
ブラシレス化して電気的接触部をなくしたものであり、
より高信頼性を紹持しようとするときは、かかるタイプ
のものが使用される場合も多い。

レゾルバは、一種の回転トランスであり、従って、電磁
的な検出手段であって、原理的には、ロータと検出のた
めのコイルとを有し、ロータの回転に伴い回転角に応じ
た信号が出力され、これが位置を示す角度情報として取
り出される。

この種の位置検出器、特にブラシレスレゾルバは、多様
な使用環境下で作動されることが想定される自動機械等
に用いるのに適している。すなわち、検出部として例え
ばホール素子を用いるものの場合や、あるいはエンコー
ダを使用した検出器などの場合に比べても、先にも触れ
た如く、構造上、基本的に電子回路がなく堅牢であるこ
と、高温に強いこと、振動、衝撃に強いこと、高気圧、
真空、放射線等特殊用途でも使用できる等の利点を有し
ており、しかも、本来はアナログ検出器であるが、コン
バータすなわちレゾルバ／ディジタル変換器（ＲＤＣ；
　　Ｒｅ５ｏｌｖｅｒ　ｔｏ　Ｉ）ｉｇｌ、ａｌＣｏｎ
ｖｅｒｔｅｒ）と組み合わせ使用することにより、個体
差がなくても、使用に伴う作用荷重の変化とか、経年変
化、例えば軸受の油圧変化、部品の劣化等に起因して位
置ずれに影響を与える信号中の高調波成分の量が変わっ
てくる。従来は、位置検出器において検出精度を自分自
身で補正する機能を有してはいない。

検出精度の自己診断は、既述したレゾルバの場合であっ
ても、これが実現できれば、更にその有用性の拡大に寄
与できる。すなわち、レゾルバは、既述したように、ｍ
ｉ環境に優れているのがその利点の一つであり、それ数
多様な環境条件下で使用され得る産業用ロボット等にも
適用されるわけであるが、このようなレゾルバであって
も、経時的な検出特性の変化を皆無とすることはできな
いから、使用レゾルバ本体につき予め検出誤差分を測定
しておいて、これにより誤差補正を施すようにした場合
でも、その後使用に伴って誤差量も変化した時、要求さ
れる補正量は当初設定したものからズしてくるのは避け
られず、従って、かかる手法によるときは、使用個体毎
に予め補正量を求ディジタル化への対応も可能となった
ことから、ディジタル制御を必要とするロボット、工作
機等各種自動機械のサーボシステムにおける位置制御（
ポジション制御）にも採用されるようになってきている
。

」１記のような検出手段は、かように耐環境性等に優れ
るものであり、また、変換器と組み合わせるときは位置
情報をディジタル出力として得ることもできるものであ
るけれども、実際の使用における検出部本体からの信号
には高調波成分が乗っている。ずなわち、ロータの形状
のばらつき、コイルの特性、ギャップのばらつき等があ
るので本体部より出力される信号（アナログ信号）が歪
むため、検出信号に高次調波が含まれる。従って、高調
波成分が乗っている信号に基づいて検出した位置と実際
の位置とにずれが発生し、かかる高調波による誤差は、
高分解能が要求される場合の制御においては、精度向上
の制約となる。

信号に含まれる高調波成分は、その程度が使用検出部個
体間でバラツキがあり、更には、当初はめておくなどの
手間が要求されるのは勿論、補正が仕用状態とか経年変
化によって左右される結果、適正な誤差補正をなし得な
いこととなる。特に、精密で高分解能が要求されるロボ
ット等の制御系において、長期に亘り高精度の位置制御
（例えば、１５万分割／回転以上）を維持、確保しよう
とする場合、これに応えるのは容易ではない。

特開昭５９−１４８８１２号公報には、検出側における
レゾルバの位相誤差補償技術が記載されており、また、
特公昭６１−４４２４５号公報には、レゾルバ検出誤差
補正技術が開示されている。

各公報に示されるものは、いずれも、レゾルバに接続さ
れる回路として、いわゆる移相器方式によるものを使用
している。

前者の公報によるものは、位相検出型のレゾルバにおい
て検出Ｎ誤差をキャンセルする方法で、この検出器は位
置、速度のセンサとして利用できるものであるが、該公
報に所載の２つの方法では、補正量はそれぞれψ（ωシ
）、ψ（ω１−＋−Ｔ）と示されており、これが適用さ
れるようになってい補正量の求め方については、特にそ
の具体的手段を開示してはいないが、位相誤差ψ（０）
は予め測定して知ることができるとされ、そして、位相
誤差に相当するψ（ωｔ）、ψ（ωｔ＋４）を用いると
されていることから、このものは、検／ＪＳＭ誤差をキ
ャンセルするために使用検出器につき別途予め測定して
補正量の設定を行うことが必要とされることとなる。

後者の公報によるものは、位相差（移相差）により位置
、速度の検出を行うレゾルバの検出誤差を補正するもの
であって、レゾルバの位相出力を対象としており、π１
者の場合と同様である。このものでも、その基本的な考
え方は、誤差に対応する補正量を設定しておけば、誤差
をキャンセルすることが可能であるとされていることか
ら、使用個体毎に例えば該公報に示されるようなレゾル
バ誤差曲線に応じて補正量を設定しておくこととなり、
従って、やはり、検出精度を使用検出器自身で逐次補正
していくという機能はない。

本発明の目的は、誤差補正にあたり、検出精度を車重に
別途測定しておくなどしないでも自動的に誤差補正を行
っていくことを可能ならしめる位置検出器における自動
誤差補正方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、」１記目的を達成するため、直交性を有する
二相信号を使用し位置検出を行う位置検出器における誤
差補正方法であって、二相信号を極座標に変換し、振幅
情報を利用することにより高調波成分をｔＩＣ定し、補
正値を求めて検出位置と実際の位置との位置のずれを補
正することを特徴としている。

（作用） 本発明では、極座標に変換した振幅情報から高調波成分
をＪＩＧ定し、正しい位置を求め、位置検出器に自ら検
出精度を補正する機能を与えている。。

検出精度の自己診断は、誤差補正にあたり、予め使用検
出器自身々の精度誤差を測定して記憶させておくなどの
作業を耕゛除するのに役立ち、また、経年変化による高
調波成分に変化があっても割り出し精度に影響を与えず
、精度維持に寄与する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明に従う自動誤差補正方法を適用した位
置検出器のブロック図を示す。

図示の位置検出器は、レゾルバにお（）る高調波による
誤差の自動補正のためのものであって、電磁的な検出本
体部としてのレゾルバ本体１００と、レゾルバ出力信号
を処理する回路とを含んで構成されている。

レゾルバ本体＋００は、図示の例では、３相の場合のも
のであり、相Ａ、相Ｂ、相Ｃの各巻線１ａ〜Ｉｃを有す
る。

回転トランス形ブラシレスレゾルバの場合、回転トラン
ス部と、ステータ巻線と、ロータ巻線とを備え、ブラシ
に当たる回転トランス部で、ロータ巻線への電圧印加、
ロータ巻線からの回転角に応じた電圧の取り出しを行わ
せる構造とすることができる。バリアプルリアクタンス
（ＶＲ）形の場合には、ロータに巻線は不要な構造とす
ることができる。

本例では、限定的ではなく後者の型式を採用しており、
従って、この場合は、上記巻線１ａ〜Ｉｃはステータに
巻回されたコイルであり、これらが検出コイルとして働
くことになる。

巻線１ａ〜１ｃのステータへの巻回等に関しては、具体
的には、歯を有するロータを用いると共に、これと対向
して複数の極月を有するステータを使用し、ステータ極
月にも半径方向に歯を突出形成しておき、各ステータ極
片にコイルを形成する構造とすることができる。多極（
マルチボール）構造のレゾルバは、１回転内を高精度に
分割したい場合には、より有効である。ロータの回転位
置の検出は、巻線に現われる電流を検知することによっ
て行うことができ、ステータ巻線を定交流定電圧源に接
続して交流を供給し、ロータが回転するときの誘導リア
クタンスの変化を検知して回転角に応じた検出出力を取
り出すことができる（ステータ極月歯とロータの歯が整
合されると、励磁されたステータ極片の巻線のインダク
タンは、歯が非整合のときよりも高くなり、インダクタ
ンスのこの変化を利用して検出することができる）。

第１図の検出回路系は、交流源としての発振器２０１が
設けられていると共に、電流検知用の抵抗２０２ａ〜２
０２ｃが用いられている。レゾルバ本体１００の各巻線
１ａ〜ｌｃの各一端は、」１記発振器２０１の一端に接
続され、各巻線１ａ〜ＩＣの各他端は、それぞれ各相に
直列な電流検知抵抗２０２ａ〜２０２Ｃを介して接地さ
れると共に、発振器２０１の他端も抵抗２０３を介して
接地されている。

各巻線１ａ−１ｃと各電流検知抵抗２０２ａ〜２０２Ｃ
とのそれぞれの接続点は、回路２１０に接続され、各接
続点における信号、従って各電流検知抵抗２０２ａ〜２
０２Ｃの両端に発生する電圧は、個別の相入力として回
路２１０へ与えられ、また、上記発振器２０１と抵抗２
０３との接続点は、回路２１０の基準信号入力端に接続
されている。レゾルバ本体１００からの３相の出力は、
各相に直列になっている抵抗相信号を直交座標から極座
標に変換する極座標変換処理の他、検出位置と実際の位
置との位置のずれを補正するのに振幅情報を利用し、振
幅成分により検出誤差を推定し、使用レゾルバにおける
高調波による誤差の自動補正処理が含まれている。

すなわち、第１図に示す構成の位置検出器は、当該位置
検出器において自分自身で検出精度を補正する機能を有
している。

以下、これを第２図乃至第９図を参照して、更に具体的
に説明する。

まず、第２図は、比較例として示す位置検出方式とその
補正方法の説明に供する検出器ブロック図である。なお
、第２図中、第１図と同様の構成要素等については同一
の参照符号を４１しである。

第２図において、レゾルバ本体１００については、比較
例のため、第１図と同様、３相のものを示してあり、従
って、この場合は、レゾルバは３相２相変換器２５０に
接続され、また、該変換器２５０を介してＲＤＣ（レゾ
ルバ・ディジタル変換器）２６０が接続されている。変
換器２５０からのｓｉｎ出力。

２０２ａ〜２０２ｃにおける電圧降下として現われるの
で、各相の巻線１ａ〜ｌｃを通って流れる電流を検出し
ロータの回転位置を示す信号を取り出すのに用いるため
回路２１０に供給される。

回路２１０への入力は、ロータの回転に伴うインダクタ
ンスの変化を利用して位置検出を行うものであるので、
アナログ信号である。レゾルバの信号処理系の一部を成
す上記回路２１０は、ディジタル位置情報を発生させる
ため、高速のＡ／Ｄコンバータとサンプリング回路とか
ら構成され、３相とキャリア信号を高速のＡ／Ｄコンバ
ータ、サンプリング回路によりディジタル化するのに使
用される。

回路２１０からのディジタル出力がデータとして与えら
れる処理部２２０は、ＣＰＵ、ＤＳＰなどのプロセッサ
を含んで構成されており、検出器用ボードに設けられて
いる。処理部２２０での処理には、図示の場合には、２
相のレゾルバではなく３相であるため、レゾルバ本体＋
００で得られる３相の入力からの３相・２相変換処理が
含まれ、また、二ｃｏｓ出力がＲＤＣ２６０に供給され
る一方、発振器２０１と抵抗２０３との接続点がＲＤＣ
２６０に接続され、該接続点の信号が基準信号としてＲ
Ｄ　Ｃ２６０に入力される。

参照符号３００は、補正用ＲＯＭを示し、これについて
の詳細は後述する。

ディジタル化のため、本来アナログ検出器であるレゾル
バと組み合わせてＲＤＣを用いる第２図の位置検出方式
による検出器のものにおける動作原理は、２つの信号を
直交座標から極座標に変換し、その位相成分を用いて位
置検出を行うことができるものであり、第２図ではレゾ
ルバ本体１００とＲＤＣ２６０を含む回路系とにより位
置検出器全体が構成されている。

ＲＤＣとそれに組み合わせ使用されるレゾルバの基本原
理につき述べるに、まず、レゾルバとして最も簡易なも
のは、２相だけのものがあり、励磁方式に着目すると、
１相励磁／２相出力のものと２相励磁／１相出力のもの
とに大別される。位置検出は、ロータの回転位置に応じ
て誘起される電圧を取り出すようにし、これに基づいて
回転角を求めることによって行う。

第４図は、前者の方式による場合の概念図を示し、この
場合の入出力関係は、回転角がＯのとき、次式で示され
る。

励磁　　　　Ｖｉｎ　＝　Ｅｓ１ｒ＋ωｔ　　　　　　
−（１）ＳＩＮ出力　Ｖｓｉｎ＝　ｋ　Ｅｓ１ｒｕｚ＋
　Ｌ　′ｓｉ【１ＯＣＯ８出力　Ｖｃｏｓ＝　ｋ　Ｅｓ
１ｎ（Ｉ）Ｌ　・ｃｏｓ　０・・・　（２） 」１記（２）式に示される如く、１相励磁／２相出力方
式のときは電圧検出である。

しかして、かかる検出方式の場合にはＲＩ）　Ｃとして
トラッキング方式によるものが使用される（２相励磁／
ｌ相出力方式は移相検出であり、この場合には、変換方
式として移相器方式（的掲公報参照）の構成によるＲＤ
Ｃが用いられる）。

第５図は、トラッキング方式に従うＲＩ）　Ｃの基本構
成を示しており、ＲＤＣは、図示の如く、乗算器５０１
．５０２と、減算器５０３と、同期整流手段５０４と、
電圧制御発振器（ＶＣＯ）５０５と、カウンタ長により
データがずれるなどするのに対し、かかる面での難点が
なく、性能的に優れており、所要分解能の絶対値検出が
可能で速度検出も行うことができる。

第２図に示したＲＩ）０２６０としては、この種のトラ
ッキング方式によるものを用いることができ、３相２相
変換器２５０からの出力信号に基づきＲＤＣ２６０を使
用して位ＲＯを求めるようにしている。

ところが、レゾルバ本体１００より出力される信号φＡ
、φＢ、φＣに高次調波が含まれている場合、検出され
た位置０には誤差が含まれ、かように入力信号に高調波
成分が存在する場合には、検出した位置と実際の位置と
に位置のずれが生ずるので、第２図では、補正用のデー
タを用いて誤差補正を行う。

かかる処理に使用されるのが、既述した補正用ＲＯＭ２
Ｏ３である。補正用ＲＯＭ２Ｏ３は、使用位置検出手段
個体毎に固有の補正データを格納、記憶させたものを用
意して用いることができる。すなわち、ＲＯＭ３００に
、予め検出角度が何度のとき５０６とを用いて構成する
ことができる。図示の構成のトラッキング方式による場
合は、乗算器５０１゜５０２、減算器５０３を用いて、
レゾルバ出力に対し、カウンタ５０６から得られるディ
ジタル出力中のｃｏｓφ、　ｓｉｎφを掛け、下記演算
を行う。

（Ｖ＋　Ｓｉｎωし５ｉｎＯ）　Ｘｃｏｓφ−（Ｖ＋　
ｓｉｒ＋ｃｃ＋しｃｏｓＯ）　Ｘ５ｊｎφ ＝Ｖ＋　ｓｉｎωＬ　（ｓｉｒ＋Ｏ”ｃｏｓφ−ｃｏｓ
　０８ｓｉｎφ）Ｖ＋　　ｓｊｒ＋ωし・５ｉｎ（ｔ９
−φ）　　　　　　　　　　−（３）次いで、」１記（
３）式の信号を励磁信号で同期整流すれば、　（３）式
中の８１０ω（１部はＤＣに変換され、Ｅｓ１ｎ（Ｏ−
φ）で表わされる信号を得ることができる。しかして、
Ｓｉｎ　（０−φ）＝０、すなわちＯ−φとなるように
内１１サーボ系が追従する。

上述のように、その−例を第５図に示した組み合わせに
よるトラッキング方式では、移相器方式のものがＳＩＮ
／Ｃ０８２相励磁の電圧バランス、位相ずれが精度に影
響を与え易く、また、温度ドリフトも生じ易く、組み合
わセたときのケーブルには、どちら側に何度ずれるかに
応じてデータをいれておけば、これによって補正を行う
ことができ、検出位置Ｏを示すデータがＲＯＭ２Ｏ３に
入力されたとき、＋１０Ｍ３００からは誤差が補正され
た実際の位置を示すデータが出力されることになる。

補正用ＲＯＭデータの作成は、外部に基準検出器を４＝
Ｊ加してこれを行うことができる。補正データを使用レ
ゾルバ個々に応じて得るための装置としては、例えば、
第３図に示すように、対象となるレゾルバ３０に測定用
軸３１０及びカップリング３２０を介して基準検出器（
例えばエンコーダ）３３０を連結する構成とし、このよ
うな装置で基準検出器３３０との差を誤差として求め、
補正用データとする。

精密な用途に使用されるものでは、第３図の如く、事前
に基準検出器３３０をつけて測定を行うようにし、基準
検出器３３０でえられる信Ｕと比べて誤差を出して補正
用のＲＯＭデータを作成し、第２図のように補正用ＲＯ
Ｍ３００を接続した状態で使用すれば、高調波成分が含
まれていても位置すれを補正することが可能である。

上記第２図、第３図で説明した補正方法に対し、第１図
の構成では、誤差補正は、検出精度を外部の検出器によ
り測定せずにこれを行う。

既述したように、第１図の位置検出器は、ＲＤＣを使用
しないで、３相とキャリア信号を回路２１０でディジタ
ル化し、３相２相変換、極座標変換の各処理については
プロセッサを使用して行う。

例えば、３相２相変換は、数学的に処理部２２０の中で
行わせることができる。これに加えて、該位置検出器は
、検出精度を自分自身で補正していく機能を具備する。

高調波成分に起因する誤差の補正において、第３図に示
したような装置を使用することもなく、第１図のレゾル
バ本体１００と信号を処理する回路（全体として位置検
出器を構成する）の中に補正の機能を取り入れ、位置検
出器において自動的に検出精度を自分自身で補正するこ
とができるのは、以下のような知見に基づく。

第２図の位置検出方式は、既述の如く、２つのの位置に
合致したものとして、次式に従って求められる。

Ｖα＝ｓｉｎθ　　　　　　　　　　　　・・・（４）
Ｖβ＝ｃｏｓθ　　　　　　　　　　　　・・・（５）
・・・　（６） これに対し、信号に高調波が乗ってくると、例えば第８
図に示すようなＡ“成分が存在すると、理想的な信号の
場合の振幅値は、絶対値そのものがＡ′に変化すること
になり、この結果、第７図に示すように、高調波成分が
あるため振幅値成分は歪んでしまう。

第６図に示したように軌跡が円形ならば、すなわち理想
的なものならば、問題はなく、本来ならばこのような状
態でレゾルバから求められればよいのだが、高調波成分
が乗ってくると、これが誤差の要因となり、第８図に示
すように、Ｏと０の関係において、両者に差Δθが生じ
てしまう。

信号を直交座標から極座標に変換し、その位相成分を用
いている。このような位置検出器としているが、その補
正については、誤差を測定し、補正用ＲＯＭ２Ｏ３を使
用するという構成を採用しており、この場合振幅成分は
情報として何ら利用されていない。しかるに、本発明者
は、かかる場合の振幅情報に着眼し、位置検出器をして
振幅成分により検出誤差を測定せしめ、誤差補正にあた
り、検出器が検出精度を自分自身で補正していくことが
できるようにすることとしている。

第６図乃至第８図は、検出誤差の推定原理を示す。同各
図において、Ａは基本波の振幅値、Ａ’は高次調波の振
幅値、Ａ′は基本波＋高次調波の振幅値を示している。

本来、第６図のような理想的な波形がレゾルバから求め
られれば、検出値に位置ずれは生じない。

Ｏを得る場合、同図の如く、理想的な信号で回転磁界が
真円を描くようなときには、二成分が分かれば、０は一
義的に正確に決まることになる。

第６図のように理想的な信号の場合、θは実際上記のよ
うに高調波成分が含まれている場合、例えば４次成分ま
でを考えたとき、誤差を含むθについては、ｈ＋’、ｈ
２．ｈ４を各次の高調波の係数として、以下のように表
わすことができる。

Ｖα＝ｈ１ｓｉｒ＋０−ｈ２ｓｉｎ　２０＋ｈ４ｓｉｎ
　４θ・・・（８） Ｖβ＝　ｈ　５ｃｏｓθ−ｈ２ｃｏｓ　２θ＋ｈ４ＣＯ
８４θ・・・（９） なお、上記では、高調波成分として４次までを対象とす
るが、これは第１図の位置検出器において、当該位置検
出器が位置検出に用いられる用途等に対応してどの程度
の精度が要求されているものであるのか、あるいは後述
のように高調波成分係数を推定するべくコンピュータで
演算処理を行わせる場合におけるその処理速度、性能な
ど使用するプロセッサその他の要素を含めて、適宜設定
することができ、従って、４次を超える更に高次の高調
波成分を考慮するようにしてもよく、また、逆に上記よ
り低い次数までの場合を対象とすることを妨げるもので
はない。

」二連したような絶対値が変化する情報は、位置検出に
おいて使用されていなかったが、処理部２２０では、こ
れを自動誤差補ＩＪ：、に活用し、絶対値の歌を考えて
、高調波成分を推定し、これにより補正をしていく。

絶対値の変化情報の利用にあたっては、高調波の各係数
等を、４次までの場合には、次のように仮定しておく。

ｆ　５（０）＝ｈ＋ｓｉｒ＋０−ｈ２ｓｊｎ　２０＋ｌ
＋ｑｓｉｎ　４　（３ｆ　ｃ（（３）＝ｈ＋ｃｏＳＯ〜
１１２ｃＯ８２（Ｊ＋ｂ４ｃｏｓ　４０（＋３） 振幅値 Ａ（０）−（ｆｓ（Ｏ）ｌ　’＋　（ｆｃ（０））　’
　−（１４）位相 ０　＝　Ｌ　ａ　ｎ　−’　１旺Ｄ−（１５）ｆｃ（Ｏ
） 詔 号は、次式で表わされる。

ｆｕ＝ｈ＋ｃｏｓθ→−ｈ２ｃｏｓ２（９＋ｈ３ｃｏＳ
３０十ｈ４ｃｏｓ４θ　　　　　　　　　　−（＋６）
ｆ　ｖ　＝　ｈ　＋ｃｏｓ（θ−１２０″’）　＋　ｈ
　２ＣＯ８２（０−１２０’）＋　ｈ　３ＣＯ３３（（
３−１２０”）　＋　ｈ　４ＣＯ８４（０−１２０°）
・・・（１７） ｆ　ｗ＝ｈ＋ｃｏｓ（０＋１２０°）＋　ｈ　２００８
２（０＋１２０６）十ｈ　ａｃｏｓ　３（（１＋１２０
°）十ｈ　４Ｃ０８４（Ｏ＋１２０°）・・・（１８） 」−式を三相・二相変換することにより３の倍数調波は
相殺されるので、この場合の二相信号は次式で示される
。

従って、上式の二相信号から構成される装置θ′、振幅
Ａ（θ）は次式のように表わされる。

ｅ’　＝　ｔ、　ａ　ｎ−”　”（Ｏ）−（２１）Ｔτ
口σ Ａ（（３）＝　　（ｆｃ（Ｏ））　’＋（ｆｓ（０））
　’　・・・（２２）ここで、１−記高調波の係数ｈ＋
、　１１２．　ｈ４を求めれば、第８図に示したように
、高調波成分によって差へ〇が発生ずる関係にあること
から、求めた高調波成分から検出位置と実際の位置との
ずれを補正づ−るのに必要な補正値を算出することかで
きる。しかも、かかる補正値の算出は、」１記処理部２
２０、従って位置検出器自体が高調波成分を推定して逐
次行っていくから、事＾；１にエンコーダ等の基７（す
検出器を用いなくても、誤差を自動的に補正していくこ
とができる。

高調波成分の導出については、最小２乗近似法その他を
適用することができる。

以下、この場合のｆｆｌ定機溝機構いて説明する。

処理部２２０の処理内容には、既述の如く和変換処理、
極座標変換処理が含まれるが、下記説明において、高調
波成分を含むレゾルバからの原信号は、三相で頂点に対
して偶関数になっているものとし、また、高調波成分は
位置のずれに大きな影響をυえる４次成分までを考慮す
ることとする。

以上の条件下において、信号処理系への入力値ここで、
入力信号の高調波成分の各係数値が分かれば、後述のよ
うに、検出位置θ′と実際の位置θとの偏差△θを求め
ることができる。

第９図には、検出位置θ′に対する振幅の波形が示され
ており、図示のＯ’　−Ａ　（Ｏ’　）特性から振幅が
各高調波成分係数ｋ）＋、ｈ２．ｈ４により変化してい
ることが分かる。

レゾルバにおける高調波による誤差の自動補正にあたり
、木刀式では、この変化を捕らえて推定を行う。

推定は、推定モデルを用いて行うことができる。

すなわち、所定のモデルを設定し、それに当てはめて推
定を行い、しかして求めた係数を決めて補正値を算出す
る。

本例では、具体的には、推定機構では、−に達した（１
６）〜（２２）式と同じ機構を持ち、Ｏ→０゜ｈ　ｎ　
→１１ｎ　＋　　θ’　−４０’　、　Ａ　→八とした
数学モデルを用意する。

ここで、該モデルで対象とする式には、」１記（１６）
〜（２２）式に示されるように、和変換以降の処理が含
まれており、一方、第１図の構成では、回路２１０の出
力に基づき相変換処理をも含めて以後の処理を処理部２
２０で実行させることとしている。すなわち、回路２１
０でディジタル化したならば、相変換、極座標変換の各
処理もプロセッサを使用して行う構成を採用している。

これに対し、比較例として示した第２図では、相変換は
、別途ＲＤＣ２６０の前段に専用の変換器２５０を設け
て行う構成である。従って、振幅情報を利用して推定を
行うべく相変換処理をも含む上記（１６）〜（２２）式
と同じ機構を持ったモデルを用意せんとする場合、第１
図に示すように、相変換以降の処理も処理部２２０にお
いてプロセッサを使用して行わせる構成は、上述のよう
な数学モデルを設定する上で、第２図の如く別々に変換
器２５０とＲＤＣ２６０を用いる構成のものに比べても
、この点でも、適したものとなる。また、前掲公報のも
のと比較するに、それは位相検知型であるところ、これ
に対するに、直交性を有する二相信号（ｓｉｎωｔｓｉ
ｎθ、　ｓｉｎωＬＣｏｓＯ）という信号を使係数を決
定するには、停留原理を用いる。停留原理では、■が各
係数に関して最小となるには、各係数は、 従って、上記評価関数Ｉを最小とするために停留原理を
用いると次式のようになる。

次いで、上式にニュートン・ラフラン法を適用する。ニ
ュートン・ラフラン法は、周知のように、正確な近似値
を得る手段の−っであって、所定のアルゴリズムに従っ
て複数回ｎ１算を繰り返し行わせ、接近させていく手法
である。かがるニュートン・ラフラン法を適用し、収束
計算させることにより、高調波成分が求まる。このよう
にして、入力信号の高調波成分の値が決定されたならば
、その高調波成分から、検出位置θ′と実際の位置０と
の偏差へ〇は次式で簡単に求められる。

・・・　（２５） 用しているので、２信号の振幅値より検出する型式（ト
ラッキング方式）であり、二相信号の振幅を利用するも
のである。

しかして、処理部２２０において、推定機構では」１記
数学モデルが用意されており、ここで、θ′に対するＡ
の特性とθ′に対するへの特性を比較する。もし、これ
ら２つの特性が一致したならば、モデルの高調波成分係
数Ｒ１，Ｆｌｉ！、　　６４は、レゾルバの高調波成分
と一致しているはずである。

そこで、高調波成分導出に、既知の最小２乗法、停留原
理、ニュートン・ラフラン法を用いる。

高調波成分を算出するために最小２乗法を適用すると、
評価関数Ｉは次式のようになる。

かかる評価関数は、一般に、最小２乗近似を行う場合に
用いられるもので、この場合には、Ａ（Ｏ）とＡ（Ｏ’
）との差（誤差）の２乗を積分した量を表わし、これが
最小となるように係数を定めるのに使用される。■→最
小となるように各釦 かくして、八〇を用いて補正すれば、真の角度を出すこ
とができる。

以上のようにして、レゾルバの信号処理系において、入
力の二相信号を直交座標から極座標に変換し、その角度
情報を用いて位置を検出する場合、高調波成分の存在に
よって検出した位置と実際の位置とにずれが生ずるとき
でも、角度情報と従来用いられていなかった振幅情報を
併用することにより高調波成分を推定し、位置のずれを
適切に補正することができる。高調波成分に起因する誤
差を、その高調波成分をｔｔｔｒ定して補正を行ってい
くことができるものであるから、第１図の位置検出器は
、位置検出器内らが検出精度を補正する機能を有する。

これは、検出精度の自己診断ができることを意味する。

誤差補正は、検出精度を外部の検出器により測定するな
どしておかなくても行うことができ、また、ディジタル
化のためハードの構成が簡単であり、ノイズにも強く、
温度補償などの４１加機能をつけることもできる。しか
も、誤差推定機構があるので経年変化も起きにくい。第
２図、第３図で説明したようなものであっても、使用に
伴い補正に必要な補正量が変わってきてしまうようなと
きは、適正な補正は期待できないのに対し、かかる場合
でも対応でき、従って、長期に亘り高精度の位置検出が
必要とされる場合でも、これに応えられる。

第１図の位置検出器は、独立の位置検出器としても勿論
使用可能であるが、モータを制御する場合の位置検出に
も適用できる。

第１０図は、レゾルバを位置検出手段として組み込んだ
高トルクモータの制御系の構成を示す。

モータ制御部は、電流制御部４０１と、パワーアンプ回
路４０２と、レゾルバ制御回路４０３とを備えており、
電流制御部４０１はレゾルバ制御回路４０３から構成さ
れる装置信号によって制御される。高トルクモータ４０
０は、３和駆動のモータであって、パルスモータ（ステ
ップモータ）として動作し、パワーアンプ回路４０２を
介して駆動される。

モータ４００は、第１１図に示すように、高負荷容量軸
受旧０によってロータが支持されており、４゜ 適用するモータが、高トルクモータであり、かつ、駆動
対象をギヤを介さず直接駆動するモータである場合にお
いて、本発明方法に従う位置検出器を組み合わせたとき
は、ロボット等のシステム全体の位置制御を極めて高精
度で行わゼるのに効果的である。

（発明の効果） 本発明によれば、位置検出器において検出精度を自分自
身で補正する機能を持たせることができるので、自動的
に誤差補正を行っていくことが可能であり、検出精度を
事前に外部の検出器により測定するなどしないでも誤差
補正ができ、しかも、使用条件の変化とか経年変化によ
る誤差も起きにくくすることができ、たとえ使用位置検
出手段に経時的な特性の変化が生ずるときでも、適切な
補正を行うことができる。また、モータの制御に適用す
れば、高精度、高信頼性の位置制御の帷持、確保を実現
させることができ、特に精密な産業用ロボット、ＮＣ工
作機等の場合に好適である。

【図面の簡単な説明】

ロータの上部近傍に回転検出器旧ｌとしてレゾルバが内
蔵されていると共に、モータのステータ部４１２がロー
タを両側から、すなわち内外周側からかかえるような構
造となっている。 −１−記構成の場合は、ステータ部が内外両方にあるの
で約２倍のトルクを発外させることができ、歯車などの
減速機構が不要で、低速で高トルクが得られるので、負
荷との直結が可能であり、ロボット等の駆動源として好
適であり、また、内蔵のレゾルバを使用して高い位置決
め精度を得ることができる。 以」二の説明では、本発明を特定の実施例について、あ
るいは必要に応じ随時変形例等を含めて述べたが、本発
明はこれらに限定されるものではない。相変換処理は、
３相のものの場合には必要とされるが、直接二相信号を
取り扱うもの、例えば位置検出手段として２和のレゾル
バであれば、不要である。また、モータの制御に用いる
場合、モータは直動型のものでもよいし、直動型のもの
でなくてもよい。 第１図は本発明の一実施例を示ず位置検出器のブロック
図、第２図は比較例として示す位置検出方式及びその補
正方法の説明に供する検出器ブロック図、第３図は第２
図の補正用ＲＯＭに格納すべきデータを得るための測定
装置の−・例を示す図、第４図は１相励磁／２相出力方
式のレゾルバの基本概念図、第５図はトラッキング方式
のＩ　Ｄ　Ｃの基本構成の−・例を示す図、第６図乃至
第８図は本発明の説明に供する検出ＭＰの推定原理を示
すものであって、第６図は理想的な信号の場合、第７図
は高調波成分が含まれている場合、第８図はθとＯとの
関係を示す図、第９図は同じく本発明の説明に供する高
調波成分が存在する場合の検出位置に対する振幅の波形
の−・例を示す図、第１０図はモータの制御に適用した
場合の例を示す図、第１１図は第１０図のモータの構成
の一例を示す図である。 Ｉａ−１ｃ・−巻線、１００・　レゾルバ本体、２０１
・発振器、２０２ａ〜２０２Ｃ電流検知抵抗、２０３・
低杭、２１０・・・ディジタル化用回路、２２０・・・
処理部、４００・・・高トルクモータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、直交性を有する二相信号を使用し位置検出を行う位
   置検出器における誤差補正方法であって、二相信号を極
   座標に変換し、振幅情報を利用することにより高調波成
   分を推定し、補正値を求めて検出位置と実際の位置との
   位置のずれを補正することを特徴とする位置検出器にお
   ける自動誤差補正方法。 ２、補正して得られた前記位置検出器の出力によりモー
   タを制御することを特徴とする請求項１記載の位置検出
   器における自動誤差補正方法。