JPH04130217A - 回転角度信号処理装置 - 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、回転位置検出装置に係り、特にＡＣサーボモ
ータの回転位置信号待るに好適な回転位置検出装置に間
する。

［従来の技術］ 従来のＡＣサーボモータで回転位置検出装置として用い
られているエンコーダでは、モータの磁極位置を検出す
るＵ、Ｖ、Ｗ相信号、モータ軸の回転角および回転方向
を検出するＡ、Ｂ相信号、モータ軸の１回転を検出する
Ｚ相信号を出力するパルスエンコーダが一般に知られて
いる。

またＵ、Ｖ、Ａ、Ｂ相の各信号が正弦波状の出力である
正弦波エンコーダも使用されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術ではＵ、Ｖ、Ｗ、Ａ、Ｂ、Ｚ相の各信号そ
れぞれに検出センサを持ち、更にそれぞれの信号用アン
プを使っているので構造が複雑であった。また正弦波エ
ンコーダでは温度変化による信号のドリフトが問題であ
った。

本発明の目的は、エンコーダ実装部品の点数をできる限
り少なくし安価、堅固にすることにある。

また本発明ではエンコーダから正弦波を出力する方式を
採用するので、温度変化による信号のドリフトをなくす
ことにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、 回転体の回転角度に対応して、位相の異なる少なくとも
２種類の正弦波信号を出力する検出手段と、前記正弦波
信号を入力して、前記正弦波信号より繰り返し周期の短
い、互いに９０度位相の異なる信号を出力するディジタ
ル処理部を備えるようにしたものである。

また前記検出手段から出力された２種類の正弦波信号に
基づいて得られた信号の比を求める演算手段を設けた。

［作用コ 前記検出手段から出力された２種類の正弦波信号は前記
ディジタル処理部に入力される。

前記ディジタル処理部では、入力された２種類の正弦波
信号をもとに前記回転体の回転角度が逆演算して求めら
れ、さらに逆演算して求められた回転角度を細分し、Ａ
、Ｂ相に相当するデータが得られる。

また温度変化による信号ドリフトは、前記２種類の正弦
波信号の比を求めることにより温度ドリフトがキャンセ
ルされる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を説明する。

第２図は本発明の概略構成図を示したものである。

ＡＣサーボモータ１１０回転軸と共に回転するエンコー
ダ１２から磁極位置を検出するＳｌ、Ｓ２信号（Ｕ、Ｖ
相信号に相当する正弦波信号）とＺ相信号が出力され、
サーボコントローラのディジタル処理部に入力される。

ディジタル処理部ではＳｉ、Ｓ２信号をもとに第３図に
示すように、原信号を細分し互いに９０°位相差のある
Ａ、Ｂ相信号を出力する。

第１ＴＩ！Ｊはディジタル処理部の詳細を示したもので
ある。

磁極位置信号Ｓ、　（＝Ｅ、　ｓ　ｉ　ｎθ’）　、Ｓ
、　（＝Ｅ。

５ｉｎ（θ＋１２０°））を位相シフタ１により９０°
位相とする。

この位相シフトは第４図に示すように５２信号をＳ、９
信号（点線で示す）の様に移動する。ただしＳ工、Ｓ２
信号の位相関係が９０°の場合はこの位相シフタ１は不
要である。

またＳｉ、Ｓ２信号の位相が１２０°でない場合でも位
相シフタでそれ相当分位相シフトし、９０゜位相とする
ことができる。

Ｓｉ、Ｓ２′信号はＡ／Ｄ変換器（アナログ／ディジタ
ル変換器）２．３によりディジタル量に変換されＳ□、
Ｓ３となる。

次に割算器４で Ｘ＝Ｓ１’／Ｓ。

＝（Ｅｌ・ｓ１ｎθ）／（Ｅ、−ｃｏｓθ）＝　（Ｅ、
／Ｅ、）　・ｔ　ａｎθ を計算する。

ＲＯＭテーブル５には、第５図の斜線部に示す間数（ｔ
ａｎ−’間数）が記憶されており、割算器４の信号Ｘを
入力して θ＝　ｔ　ａ　ｎ−”　（Ｅ、　・Ｘ／Ｅ、）を出力す
る。

ここでＳＬ、Ｓ２信号が両方共同様に温度ドリフトする
ならばθは一定値になる。すなわちＥ２・Ｘ／Ｅ１が割
算の形をしているので温度ドリフトの影響がキャンセル
される。

このθは第５図の斜線部のみの領域り、ＡＬ／か記憶し
ていないので、信号８１′、Ｓ３から弁別回路６を通し
て領域Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの区分を行う（第６図参照）、す
なわち信号Ｓｌゝ、Ｓ□の値が正か負かによりて領域が
９０°毎に区分される。

このように領域の区分を行えばＳ１′、Ｓ３信号の１周
期についてθの絶対値信号を得ることができる。領域の
区分を行わない場合にはＳｉ、Ｓ、信号の半周期につい
てしかｅの絶対値信号を得ることができないが、弁別回
路な省略できる。

こうしてθを決め、最後にパルス化ＲＯＭ　（ＲＯＭ３
、ＲＯＭ４）を通す、パルス化ＲＯＭにはアドレス入力
θに対して第７１！Ｉに示すようなデータを出力する。

ＲＯＭ３、ＲＯＭ４の出力は図に示すように９０°位相
のずれたデータになるように１．０のデータが記憶され
ている。

ここでＲＯＭ３、ＲＯＭ４の記憶内容を変えればＡ、Ｂ
相の分解能を変えることができる。

θはディジタル量なので、サーボコントローラがディジ
タル方式の場合は、このままで位置信号として使うこと
ができる。

以上の演算過程の入出力信号の流れに関して纏めたのが
第８図である。

すなわち、Ｅｌ・ｓｉｎθとＥ２争ｃ　ｏ　ｓθを入力
し割算器４によりＸ＝　（Ｅ、／Ｅｘ）ｔａｎθを得る
。

ＲＯＭテーブル５は、割算器４の信号Ｘを入力して θ＝　ｔ　ａ　ｎ−’　　（Ｅ、　・Ｘ／Ｅ、）を出力
する。

二〇〇をパルス化ＲＯＭ３　（Ａ相の場合）に入力する
と人相データが出力される。

このようにエンコーダのＳ２、Ｓ３信号およびＺ信号か
らＡＣサーボモータの制御に必要な信号すべてが得られ
る。

次に１２０６位相の正弦波から位相シフタを使用しない
でＡ、Ｂ相データを求める方法を説明する。

Ｓ工、Ｓ２信号の位相を便宜上９０°進めると下式のよ
うに変形できる。

５１＝Ｅ１ｃｏｓθ ５２＝Ｅ、ｃｏｓ（θ＋１２０°） ＝−Ｅ、（ｃｏｓθ＋　／’Ｎ　Ｓ　ｉ　ｎθ）／２Ｓ
工信号で５２信号を割算すると、 ｘ′＝Ｓ２／Ｓ１ したがって Ｘ′とθの関係（第９図）をＲＯＭテーブルに記憶して
おくことにより同様にＡ、Ｂ相を求めることができる。

第６図に相当する弁別回路の領域区分は第１０図のよう
にすればよい。

この実施例で判るように２つの正弦波からθを逆算する
には計算手法に間し、種々の方法が考えられる。本発明
のこの部分は、ようは２つの正弦波の比を求めてθを逆
算できればよい。

なおＺ相に相当する信号はＳ１信号または８２信号から
得ることもできる。すなわち先に述べた絶対値信号を利
用すればＳ□倍信号たはＳ２信号の一周期がわかるのタ
ーる回転角度をもって２相の位置であると指定すること
ができる。このようにすればさらにエンコーダからの信
号配線を少なくすることができる。

［発明の効果コ 以上本発明によれば、 １）エンコーダから二つの正弦波信号を受け、この信号
を割り算するので温度ドリフトがキャンセルされる。

２）Ａ、Ｂ相のパルス数がＲＯＭの内容で容易に変更で
きる。

３）エンコーダはＡ、Ｂ相信号を出力しなくてもよいの
で、構成が簡単、小型でこの為安価なエンコーダとする
ことができる。

４）エンコーダの原信号は、モータの磁極位置に対応し
、モータ１回転で１〜１２サイクル程度なので、フェラ
イトなどの強磁界とホール素子などでセンサ部を構成で
き、堅固な構造がとれる（Ａ。

Ｂ相は分解能の関係で一般に微細構造となるので堅固な
構造がとれない）。

５）エンコーダとコントローラ間の信号配線本数が従来
１２本であったものが６本となり配線の弓き回しの上で
非常に有利になる。

などの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は本発明の
一実施例を示す概略構成図、第３図は本発明のディジタ
ル処理部の入出力関係を説明する図、第４図は本発明の
位相シフタの説明図、第５図は本発明のＲＯＭテーブル
５の記憶内容説明図、第６図は本発明の弁別回路６の説
明図、第７図は本発明のＲＯＭテーブル７．８の記憶内
容説明図、第８図は本発明のディジタル処理部の信号の
流れを説明する図、第９図、第１０図は本発明の他の実
施例を説明する図、 １−位相シフタ、　２．３−−Ａ　／　Ｄ変換器、４−
割算器、　５−　ＲＯＭテーブル、６一−弁別回路　７
．８−パルス化ＲＯＭテーブル、　９．１０−バッファ
　１ｌ−ＡＣサーボモータ　１２−ｍ−エンコーダ　１
３−サーボコントローラ 第 図 第 圀 第 図 第 図 第 圀 第 図 第 図 第 目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転体の回転角度に対応して、位相の異なる少なく
   とも２種類の正弦波信号を出力する回転角度検出手段と
   、 前記正弦波信号を入力して、前記正弦波信号より繰り返
   し周期の短い、互いに９０度位相の２つの信号を出力す
   る演算処理部を備えたことを特徴とする回転角度信号処
   理装置。 ２、前記正弦波信号は１２０度位相の異なる信号である
   ことを特徴とする請求項１記載の回転角度信号処理装置
   。 ３、前記回転体は永久磁石を用いたサーボモータであり
   、 前記正弦波信号は前記サーボモータの磁極位置検出信号
   のＵ相、Ｖ相、Ｗ相信号であり、 前記互いに９０度位相の２つの信号はＡ相とＢ相信号で
   あることを特徴とする請求項１記載の回転角度信号処理
   装置。 ４、回転体の回転角度に対応して、位相の異なる少なく
   とも２種類の正弦波信号を出力する検出手段と、 前記正弦波信号を入力して、互いに９０度位相の異なる
   信号を出力する位相シフト手段と、前記位相シフト手段
   で得られた９０度位相の信号を入力し前記正弦波信号よ
   り繰り返し周期の短い、互いに９０度位相の２つの信号
   を出力するディジタル処理部を備えたことを特徴とする
   回転角度信号処理装置。 ５、回転体の回転角度に対応して、位相の異なる２種類
   の正弦波信号を出力する検出手段と、前記正弦波信号を
   入力しディジタル量に変換する第１と第２のアナログ／
   ディジタル変換器と、前記第１と第２のアナログ／ディ
   ジタル変換器の出力の比を求める演算手段と、 前記比を、前記比の値と前記回転体の回転角度との関係
   を記憶した第１の記憶手段に入力し、前記比に応じた回
   転角度信号を得る手段と、前記回転角度を所定の割合で
   分割し該分割に応じたデータを記憶する第２の記憶手段
   に、前記回転角度信号を入力し、前記回転角度信号に応
   じたデータを出力する手段と、 前記第２の記憶手段と９０度位相の異なるデータを記憶
   した第３の記憶手段に、前記回転角度を入力し、前記回
   転角度信号に応じたデータを出力する手段を備えたこと
   を特徴とする回転角度信号処理装置。 ６、前記回転角度信号を得る手段は、前記第１と第２の
   アナログ／ディジタル変換器の出力に基づいて 前記正弦波信号の一周期の領域を区分する弁別回路を備
   え、前記回転角度信号を前記正弦波信号の一周期にわた
   る絶対値信号として出力することを特徴とする請求項５
   記載の回転角度信号処理装置。 ７、回転体の回転角度に対応して、位相の異なる２種類
   の正弦波信号を出力する検出手段と、前記２種類の正弦
   波信号の少なくとも一方を入力して、互いに９０度位相
   となる信号を出力する位相シフト手段と、 前記位相シフト手段で得られた９０度位相の信号を入力
   しディジタル量に変換する第１と第２のアナログ／ディ
   ジタル変換器と、 前記第１と第２のアナログ／ディジタル変換器の出力の
   比を求める演算手段と、 前記比を、前記比の値と前記回転体の回転角度との関係
   を記憶した第１の記憶手段に入力し、前記比に応じた回
   転角度信号を得る手段と、前記回転角度を所定の割合で
   分割し該分割に応じたデータを記憶する第２の記憶手段
   に、前記回転角度信号を入力し、前記回転角度信号に応
   じたデータを出力する手段と、 前記第２の記憶手段と９０度位相の異なるデータを記憶
   した第３の記憶手段に、前記回転角度を入力し、前記回
   転角度信号に応じたデータを出力する手段を備えたこと
   を特徴とする回転角度信号処理装置。