JPH0622388B2 - レゾルバ - Google Patents

レゾルバ

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JPH0622388B2
JPH0622388B2 JP60088341A JP8834185A JPH0622388B2 JP H0622388 B2 JPH0622388 B2 JP H0622388B2 JP 60088341 A JP60088341 A JP 60088341A JP 8834185 A JP8834185 A JP 8834185A JP H0622388 B2 JPH0622388 B2 JP H0622388B2
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spline
stator
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rotor
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章 赤羽
智依 石井
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/06Rolling motors, i.e. motors having the rotor axis parallel to the stator axis and following a circular path as the rotor rolls around the inside or outside of the stator ; Nutating motors, i.e. having the rotor axis parallel to the stator axis inclined with respect to the stator axis and performing a nutational movement as the rotor rolls on the stator
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K24/00Machines adapted for the instantaneous transmission or reception of the angular displacement of rotating parts, e.g. synchro, selsyn

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はレゾルバに関し、特に調和歯車装置と組合せて
回転角度位置を精密に伝達できるレゾルバに関する。
従来の技術 レゾルバは固定子と回転子とから成り、回転子を回転さ
せるとその回転角度位置を示す信号を出力してその角度
を伝達するものとして知られており、一種のシンクロ電
機である。このレゾルバはサーボ制御機構に用いるとそ
の効果を発揮するので、工作機械、ロボット等に多用さ
れている。
発明が解決しようとする問題点 工作機械やロボット等では、その精密な動きが要求され
るので、分解能を高くせねばならず、このためレゾルバ
もその構造が複雑にならざるを得ない。従って、簡単な
機構でしかも小形のもので精密な角度伝達を行うことの
できるレゾルバの出現が望まれている。
従って、本発明の目的は、簡単な構造で大形化せず、し
かも精密に回転角を伝達することのできるレゾルバを提
供するにある。
問題点を解決するための手段 かかる目的を達成するため、本発明によるレゾルバは、
回転自在の剛性円形スプラインとこの円形スプラインに
噛み合う歯を備えた固定の可撓性スプラインと可撓性ス
プラインを非円形に撓めて円形スプラインに対して点係
合させるとともにその非円形形状を回転させるウェーブ
ジェネレータとから成る調和歯車装置の前記円形スプラ
インを回転子として用い、前記可撓性スプラインに前記
固定子を取付け、固定子への励磁電流の供給により該固
定子巻線から回転角度位置信号を出力することを特徴と
している。従って、ウェーブジェネレータを回転させる
モータ等の入力軸の回転を出力軸を円形スプラインに接
続することによって大きく減速することができ、その出
力軸の回転角を細かく且つ精度高く知ることができ、精
密な回転角の伝達を行うことができる。
更に、本発明において、可撓性スプラインのない位置で
あって円形スプラインの内側に第2の固定子を設け、円
形スプラインの回転角度位置を示す信号を取り出すよう
にして、1対1の角度伝達を行う。これにより、精密な
角度伝達に加えて粗い角度伝達も行うことができる。
実施例 以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明
する。第1図は、本発明によるレゾルバの実施例を示し
てお、調和歯車装置が組込まれている。そこでレゾルバ
の説明に先立って、調和歯車装置の原理的説明をする。
第2図に示すように、調和歯車装置は、剛性円形スプラ
イン1とこのスプライン1の内側に設けられた可撓性ス
プライン2と、この可撓性スプライン2の内側に設け
ら、該スプライン2を非円形例えば楕円形に撓める楕円
形状のウェーブジェネレータ3とから成り、ウェーブジ
ェネレータ3は可撓性スプライン2を回転させることな
く非円形状すなわち楕円形状を回転させるようにボール
ベアリング4を備えている。可撓性スプライン2が楕円
形に撓められるため、その歯は円形スプライン1に対し
矢印A、Bの2点でしか噛合わない。なお円形スプライ
ン1の歯数は、可撓性スプライン2の歯数とは異なって
おり、例えば、円形スプラインは可撓性スプラインより
2枚多く形成される。
第3図(a)〜(b)において、ウェーブジェネレータ3を時
計方向に回転させた場合の円形スプライン1と可撓性ス
プライン2との関係が示されている。ウェーブジェネレ
ータ3が、第3図(a)の矢印Dで示す位置にあるとき、
円形スプライン1の1つの歯5は可撓性スプライン2の
1つの歯に噛み合っている。ウェーブジェネレータ3を
第3図(b)に示すように90゜回転させると、可撓性ス
プライン2はベアリング4により回転することなくその
楕円形状が回転し、円形スプライン1と可撓性スプライ
ン2の噛み合う位置が、楕円形状のウェーブジェネレー
タ3の長軸の移動に従って移動する。第3図(c)に示す
ように、ウェーブジェネレータ3が180゜回転すると
歯5と歯6とが再び噛み合うが、その位置は歯数1枚分
だけで回転方向とは反対の方向にずれる。そして、第3
図(d)に示すように、ウェーブジェネレータ3が360
゜回転すると歯5と歯6とは歯数2枚分だけ回転方向と
は反対の方向にずれる。このように、噛合い位置が順次
ずれる動きを利用して、例えば可撓性スプライン2を固
定し、円形スプライン1を回転自在に支持して円形スプ
ラインの回転を出力としてとり出せば、大きな減速比を
得ることができる。
再び第1図を参照して、本発明によるレゾルバについて
説明する。本発明によるレゾルバは、前記した剛性円形
スプライン1と、ころ円形スプライン1の内側に配置さ
れた可撓性スプライン2と、この可撓性スプライン2を
非円形(図示の例では楕円形、その他三つ葉形状等も用
いられる)に撓め、その非円形、例えば楕円を回転させ
るウェーブジェネレータ3とを含み、また、ウェーブジ
ェネレータ3は楕円の回転のためにベアリング4を備え
ている。ウェーブジェネレータ3にはサーボモータ8か
ら延びる入力軸9が取付けられ、ウェーブジェネレータ
3を回転させ、第3図(a)〜(d)に示すように可撓性スプ
ライン2の楕円を回転させる。ハウジング10に対して
可撓性スプライン2は、ボルト11、12及びフレーム
13を介して固定されており、円形スプライン1は、ハ
ウジング10に対してボールベアリング15、16を介
して回転可能に支持されており、図の右側に出力軸(図
示せず)が取付けられている。
本発明においては、固定子18が、可撓性スプライン2
の内側に取付けられている。この固定子18は固定され
た可撓性スプライン2に対し支持フレーム19を介して
固定され、変形量の大きい位置すなわちウェーブジェネ
レータ3近くに配置されるのが好ましい。この固定子に
対して回転子となるのは円形スプライン1である。
第4図を参照すると、固定子18が3極に形成され、各
極に対して励磁コイル20及び誘導コイル21、22、
23が巻回されている様子が示されている。なお中心に
は入力軸9があり、この回転により可撓性スプライン2
の楕円形が回転する。誘導コイル21、22、23は一
方の端が共通に接続され、各他の端がそれぞれS1、S
2、S3端子に接続される。
上記の接続において、励磁電流Esinωtをコイル20
に供給し、入力軸9を回転させて可撓性スプライン2の
楕円を回転させると、可撓性スプライン2の楕円の短軸
部分が磁極に接近しそして離れるために、極間の磁気抵
抗(リラクタンス)が変化して各端子間電圧ES1-S2
S2-S3 、ES3-S1 は第5図に示す波形となる。第5図
において、角度θは、可撓性スプライン2の楕円の回転
角(ひいては入力軸の回転角)を示している。従って回
転子となる円形スプライン1は、θ=360゜であると
き、可撓性スプライン2との歯数差分だけの角度回転し
ており、回転子としての円形スプラインの回転角度を極
めて精密に分解でき、この精密な角度位置を出力すなわ
ち伝達できる。ここで第5図の出力信号の波形式を示す
と以下の通りである。
S1-S2 =KEsinωt・sin2θ ES2-S3 =KEsinωt・sin(2θ+60゜) ES3-S1 =KEsinωt・sin(2θ+ 120゜) なおkは定数である。
上記の式でも明らかな通り、楕円形1回転当り(すなわ
ち入力軸1回転当り)2サイクルの信号が出力される。
これは楕円において短軸上の2点がリラクタンス変化に
寄与するからである。従って、入力軸1/2回転の角度位
置を絶対値化できる。1回転当りの角度位置を絶対値化
するには、180゜の差の検知を行う。例えば磁気センサ
を設ければよい。
固定子18は可撓性スプライン2の内側に設けられてい
るが、例えば、第1図の右側に該スプライン2を延長
し、その外側に設けることも可能である。更に、可撓性
スプライン2は、例えば鋼その他の磁性体で構成され
る。
再び、第1図を参照すると、第2図の固定子24が、可
撓性スプライン2のない位置であって円形スプラインの
内側の位置に設けられている。この第2の固定子24
は、ハウジング10に固定された支持フレーム13固に
着されている。第6図に第2固定子24の詳細が示され
ている。この図に明らかなように、第2固定子も3極構
造で成り、各極には、第1固定子と同様に励磁コイルと
誘導コイルとが巻回されている。
図示の例において、円形スプライン1の外周円は回転軸
すなわち入力軸と同心の円であるが、内周円は回転軸O
に対してその中心O′がδだけ偏心させられている。従
って、回転子としての円形スプライン1が回転すると極
と該スプラインとのギャップ間隔が変化しリラクタンス
が変化するので、第1固定子18と同様に、3相出力を
得ることができる。なお、この第2固定子の出力は、円
形スプライン1の1回転当り1サイクルの出力波形を得
ることができ、円形スプラインの1回転の角度位置を絶
対値化できる。また、円形スプライン1も鋼等の磁性体
で構成される。
図示の例では円形スプライン1の内周円を偏心させた
が、これに替えて内周円を同軸円とした状態で内面の所
定の個所にリラクタンスを変化させる材料、例えば強磁
性体片を固着してもよい。この場合にはスプライン1は
非磁性体であるのが好ましい。
この第2固定子24は、回転子としての円形スプライン
1の回転角度を1対1で出力するもので、粗い角度伝達
として用いることができる。
第7図には、本発明の別の実施例の要部を示してある。
本例においては、図から分かるように、固定子が4極で
あり、4相出力(出力A、B、C、D)となっている。
第8図(A)、(B)には、4相出力波形を示してあ
る。その他の構造は第1図に示す例と同様に構成するこ
とができる。
発明の効果 本発明によれば、調和歯車装置を組合せたために、極め
て小型でありながら、非常に精密な角度位置を伝達する
ことができ、更に、通常用いられている1対1の回転角
度信号を出力するレゾルバの組合せも容易であって、こ
れにより精密制御と粗制御との両方を行うこともでき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるレゾルバの一実施例を示す一部破
断した側面図、第2図は一般の調和歯車装置の概略正面
図、第3図(a)〜(d)は調和歯車装置の動作説明図、第4
図は第1図のIV−IV線断面端面図、第5図は固定子の端
子間電圧波形図、第6図は第1図のVI−VI線断面端面
図、第7図は本発明の別の実施例を示す断面図、および
第8図(A)、(B)は固定子の端子電圧波形図であ
る。 1……円形スプライン、2……可撓性スプライン 3……ウェーブジェネレータ、8……モータ 9……入力軸、10……ハウジング 18……第1固定子、20……励磁コイル 21、22、23……誘導コイル 24……第2固定子

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固定子と回転子とを備え、固定子巻線の誘
    導電圧が回転子の回転角度によって変化してその角度位
    置を位置することのできるレゾルバにおいて、回転自在
    の剛性円形スプラインとこの円形スプラインに噛み合う
    歯を備えた固定の可撓性スプラインと可撓性スプライン
    を非円形に撓めて円形スプラインに対して点係合させる
    とともにその非円形形状を回転させるウェーブジェネレ
    ータとから成る調和歯車装置の前記円形スプラインを回
    転子として用い、前記可撓性スプラインに前記固定子を
    取付け、固定子への励磁電流の供給により該固定子巻線
    から回転子の回転角度位置信号を出力することを特徴と
    するレゾルバ。
  2. 【請求項2】可撓性スプラインが楕円に形成される特許
    請求の範囲第1項記載のレゾルバ。
  3. 【請求項3】固定子が可撓性スプラインの内側に設けら
    れている特許請求の範囲第1項記載のレゾルバ。
  4. 【請求項4】固定子が可撓性スプラインの外側に設けら
    れている特許請求の範囲第1項記載のレゾルバ。
  5. 【請求項5】回転子としての円形スプラインに出力軸が
    取付けられ、ウェーブジェネレータがモータで回転させ
    られるようになっている特許請求の範囲第1項記載のレ
    ゾルバ。
  6. 【請求項6】固定子と回転子とを備え、固定子巻線の誘
    導電圧が回転子の回転角度によって変化してその角度位
    置を伝達することのできるレゾルバにおいて、回転自在
    の剛性円形スプラインとこの円形スプラインに噛み合う
    歯を備えた固定の可撓性スプラインと可撓性スプライン
    を非円形に撓めて円形スプラインに対して点係合させる
    とともにその非円形形状を回転させるウェーブジェネレ
    ータとから成る調和歯車装置の前記円形スプラインを回
    転子として用い、前記可撓性スプラインの内側にウェー
    ブジェネレータの回転軸と同軸に第1の固定子を取付け
    て可撓性スプラインの非円形形状の回転角度位置を出力
    し、前記可撓性スプラインのない位置であって円形スプ
    ラインの内側の位置に第2の固定子を取付け、これによ
    り円形スプラインの回転角度位置を出力することを特徴
    とするレゾルバ。
  7. 【請求項7】第2固定子の位置における円形スプライン
    の内周円が回転軸に対して偏心している特許請求の範囲
    第6項記載のレゾルバ。
  8. 【請求項8】第2固定子の位置における円形スプライン
    の内周にはその所定の個所に磁性体片が取付けられてい
    る特許請求の第6項記載のレゾルバ。
  9. 【請求項9】回転子としての円形スプラインに出力軸が
    設けられ、ウェーブジェネレータがモータで回転させら
    れるようになっている特許請求の範囲第6項記載のレゾ
    ルバ。
  10. 【請求項10】固定子が3極であって3相出力となって
    いる特許請求の範囲第1項に記載のレゾルバ。
  11. 【請求項11】固定子が3極であって3相出力となって
    いる特許請求の範囲第6項記載のレゾルバ。
  12. 【請求項12】固定子が4極であって4相出力となって
    いる特許請求の範囲第1項に記載のレゾルバ。
  13. 【請求項13】固定子が4極であって4相出力となって
    いる特許請求の範囲第6項記載のレゾルバ。
JP60088341A 1985-04-24 1985-04-24 レゾルバ Expired - Fee Related JPH0622388B2 (ja)

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JPS61247261A JPS61247261A (ja) 1986-11-04
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103166394A (zh) * 2013-03-05 2013-06-19 上海交通大学 用于胃肠道机器人的偏心电磁驱动器

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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