JPH09233795A - モータ用位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータ１の発熱および振動に起因した信号処
理部３の過熱および過振動による故障を防止する。 【解決手段】 モータ１に設けられ、モータ１の回転状
態をパルス信号として出力するレゾルバ６およびホール
素子８等の信号出力部２と、モータ１から離隔され、パ
ルス信号を基にしてモータ１の現在位置データを求めて
出力する集積回路群等の信号処理部３とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータの回転方向
や回転数等の回転状態を求めるモータ用位置検出装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ロボット等の産業用機械においては、生
産性および品質を向上させるため、処理対象物や加工具
を高速で移動させることができると共に、高精度に位置
決めできることが望まれている。従って、このような産
業用機械は、通常、回転速度を任意に変更可能なモータ
により処理対象物等を移動させながら、モータの回転数
および回転角度をモータ用位置検出装置により検出し、
これらの検出値を基にして所定の位置に処理対象物等を
移動させるようになっている。

【０００３】ところで、上記のモータ用位置検出装置
は、モータの回転状態をレゾルバやエンコーダ等により
パルス信号として出力する信号出力手段と、パルス信号
を計数処理してモータの回転数や回転角度等を求める信
号処理手段とを備えることが必須となっている。

【０００４】従って、従来は、例えば図２に示すよう
に、信号処理手段である集積回路５８やスーパーキャパ
シタ５９等を備えた第１〜第３プリント基板５５〜５７
をモータ５１の背面に支柱６０を介して積層すると共
に、第１プリント基板５５と第２プリント基板５６との
中間に位置するように、信号出力手段であるスリット盤
５３をモータ５１の回転軸５２に取り付け、第１プリン
ト基板５５と第２プリント基板５６とに投受光器５４を
配設することによって、この投受光器５４によりスリッ
ト盤５３に形成されたスリットを検出して集積回路５８
においてモータ５１の回転数および回転角度を求めるよ
うになっている。

【０００５】

【発明を解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のようにモータ５１の背面に全部品を取り付けた構成
では、モータ５１が作動して発熱および振動すると、こ
れらの熱および振動が全部品に伝達されるため、熱や振
動に弱い集積回路５８やスーパーキャパシタ５９等が故
障し易いという問題がある。

【０００６】そこで、モータ５１からの熱を放散させる
と共に振動を減衰させるように、支柱６０の代わりに板
バネ等の弾性支持部材を用いて第１〜第３プリント基板
５５〜５７を支持する構成が採用されることがあるが、
このような構成であっても、熱および振動が弾性支持部
材を介して伝達されるため、上記の問題を充分に解決す
るには至っていない。また、定格出力よりも低い出力で
モータ５１を作動させることによって、モータ５１の発
熱および振動を低減させる方法が採用されることもある
が、この場合には、ロボット等の産業用機械に要求され
る高速の移動が不十分になったり、過大な定格のモータ
５１を採用することによるコストアップおよび大型化を
招来することになるという問題がある。

【０００７】従って、本発明は、モータ５１を定格出力
で作動させた場合でも、熱や振動に弱い集積回路５８や
スーパーキャパシタ５９等の信号処理手段の故障を防止
することができるモータ用位置検出装置を提供しようと
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、モータに設けられ、該モータの
回転状態を出力する信号出力手段と、上記モータから離
隔され、上記信号出力手段の信号を基にして上記モータ
の現在位置データを求めて出力する信号処理手段とを有
したことを特徴としている。これにより、モータと信号
処理手段とが離隔されることによって、モータの作動に
より発生する熱および振動が直接的に信号処理手段に伝
達されることがないため、信号処理手段の過熱および過
振動による故障を防止することが可能になっている。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１記載のモータ
用位置検出装置であって、上記信号出力手段は、上記モ
ータの１回転中の角度信号を出力するレゾルバと、上記
モータの回転方向に応じた位相のパルス信号を該モータ
の１回転毎に出力する回転数検出手段とを有しているこ
とを特徴としている。これにより、耐熱性および耐振動
性が比較的に大きなレゾルバが信号出力手段に用いられ
ているため、モータから熱や振動が伝達されても、故障
し難いものになっている。

【００１０】請求項３の発明は、請求項２記載のモータ
用位置検出装置であって、上記信号処理手段は、上記モ
ータからの放射熱を遮断する容器と、上記容器内に設け
られ、上記レゾルバからの角度信号を基に上記モータの
回転角度をデジタル値として求めると共に、上記回転数
検出手段からのパルス信号を基に回転方向および回転数
を現在位置データとして求める集積回路群とを有してい
ることを特徴としている。これにより、モータからの放
射熱が信号処理手段に到達しても、容器が放射熱を遮断
して容器内の温度上昇を防止するため、内部に設けられ
た集積回路群の故障を一層確実に防止することが可能に
なっている。また、一般にモータパワーは熱により規制
されるが、検出器の耐熱性が低い場合、この部分の耐熱
性によりモータパワーが制限される。本願のように検出
器のうち耐熱性の低い部品を分離することでモータの出
力を大きく引き出せる効果がある。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１に基づ
いて以下に説明する。本実施の形態に係るモータ用位置
検出装置は、図１に示すように、モータ１の背面に設け
られ、モータ１の回転状態（回転方向、回転数、回転角
度）を回転数パルス信号および回転角パルス信号として
出力する信号出力部２と、モータ１から離隔され、上記
のパルス信号を基にしてモータ１の現在位置データを求
めて出力する信号処理部３とを有している。

【００１２】上記の信号出力部２は、モータ１の回転軸
５に固設された検出軸１７と、モータ１の背面に固設さ
れた第１取付具１５と、第１取付具１５により支持さ
れ、検出軸１７の１回転中の角度信号を出力するレゾル
バ６とを有している。第１取付具１５は、放熱機能およ
び制振機能を有するように平板を曲折することにより形
成されており、モータ１からレゾルバ６に伝達される熱
および振動を低減させるようになっている。

【００１３】また、検出軸１７の頂部には、回転軸５と
共に回転するように、凸部７ａを有したマグネット部材
７が固設されている。マグネット部材７の側面方向に
は、２個のホール素子８・８が回転方向に並設されてい
る。ホール素子８・８は、第２取付具１６を介してモー
タ１の背面に取り付けられており、第２取付具１６は、
上述の第１取付具１５と同様に放熱機能および制振機能
を有するように、平板を曲折することにより形成されて
いる。そして、ホール素子８・８は、マグネット部材７
の回転方向に応じた位相でもって、マグネット部材７の
１回転毎に１個の回転数パルス信号を出力するようにな
っている。

【００１４】上記のホール素子８・８およびレゾルバ６
は、第１リード線９を介して信号処理部３に接続されて
いる。信号処理部３は、モータ１からの放射熱を遮断す
る容器１０を有しており、容器１０は、断熱機能および
制振機能を有したゴム等からなる支持台１１を介して隔
壁４に固設されている。尚、上記の第１リード線９は、
ホール素子８・８およびレゾルバ６から出力されるパル
ス信号がノイズの影響を受けないように、例えば３００
ｍｍ程度と比較的に短く設定されていることが望まし
い。また、隔壁４は、ロボット本体の比較的に振動が少
なく、モータ１の発熱の影響を受けない部位であること
が望ましい。また、容器１０は、モータ１および隔壁４
に接触しないように吊り下げられていても良く、この場
合には、隔壁４からの熱や振動の伝達も防止されるた
め、熱および振動が一層低減されたものになる。

【００１５】上記の容器１０内には、各種の信号処理を
行う集積回路群が設けられていると共に、モータ１や配
線の交換時においても集積回路群に電力を供給するよう
にバックアップ電源が設けられている。尚、バックアッ
プ電源としては、スーパーキャパシタや、リチウム電
池、カドミウム電池等の蓄電池、１次電池等を用いるこ
とができる。上記の集積回路群は、上述の回転角パルス
信号および回転数パルス信号をデジタル信号の信号形態
に変換する信号変換回路と、回転数パルス信号の位相を
基にしてモータ１の回転方向を判別する方向判別回路
と、回転数パルス信号を計数することによりモータ１の
回転数を求める回転数検出回路と、回転角パルス信号を
基にしてモータ１の回転角度を求める角度検出回路と、
これら各回路における処理により求められた回転方向、
回転数および回転角度からなるモータ１の回転状態を現
在位置データとして外部出力する出力回路とを有してい
る。

【００１６】上記の出力回路は、第２リード線１２を介
してコネクタ１３・１３に接続されており、コネクタ１
３・１３は、信号出力部２と信号処理部３とを分離した
ことによる第１リード線９や第２リード線１２等の信号
線の取り扱いの複雑化を低減させるようになっている。
そして、コネクタ１３・１３は、第３リード線１４を介
して図示しない上位制御基板に接続されており、上位制
御基板は、モータ１により移動される処理対象物の現在
位置を現在位置データに基づいて認識し、所定の位置に
位置決めするように、モータ１の回転方向や回転数等を
制御するようになっている。

【００１７】上記の構成において、モータ用位置検出装
置の動作について説明する。図示しない上位制御基板に
対して設定データが入力されると、この設定データによ
り示された位置に処理対象物を移動させるように、モー
タ１が作動されることになる。モータ１の作動によっ
て、回転軸５と共に検出軸１７およびマグネット部材７
が回転を開始すると、レゾルバ６およびホール素子８・
８から回転角信号および回転数パルス信号がそれぞれ出
力されることになる。

【００１８】上記のパルス信号は、第１リード線９を介
して容器１０内の信号変換回路に入力され、レゾルバの
角度信号は、アナログ信号からデジタル信号に変換され
ることになる。この後、両ホール素子８・８からの回転
数パルス信号が方向判別回路および回転数検出回路にそ
れぞれ入力され、方向判別回路において、両回転数パル
ス信号の位相を基にしてモータ１の回転方向が求められ
ることになる。また、回転数検出回路における回転数パ
ルス信号の計数によって、モータ１の回転数が求められ
ることになる。一方、レゾルバ６からの回転角パルス信
号は、角度検出回路に入力され、モータ１の回転角度の
算出に用いられることになる。

【００１９】そして、これらの検出回路により求められ
た回転方向、回転数、および回転角度は、出力回路から
現在位置データとして第２リード線１２、コネクタ１３
・１３、および第３リード線１４を介して図示しない上
位制御基板に出力されることになり、上位制御基板は、
モータ１により移動される処理対象物の現在位置を現在
位置データに基づいて認識し、所定の位置に位置決めす
るように、モータ１の回転方向や回転数等を制御するこ
とになる。

【００２０】上記のようなモータ１の制御中において、
モータ１は、作動に伴って発熱および振動を起こすこと
になる。そして、これらの熱や振動は、第１取付具１５
および第２取付具１６を介してレゾルバ６およびホール
素子８・８にそれぞれ伝達され、レゾルバ６およびホー
ル素子８・８を加熱および加振させることになる。この
際、レゾルバ６およびホール素子８・８は、耐熱性およ
び耐振動性が比較的に大きく、また、第１取付具１５お
よび第２取付具１６が熱を放散させると共に振動を減衰
させている。従って、レゾルバ６およびホール素子８・
８がモータ１からの熱や振動により故障することは殆ど
ない。

【００２１】一方、耐熱性および耐振動性が比較的に小
さな制御回路群やバックアップ電源は、モータ１の熱や
振動が直接的に伝達されないようにモータ１から離隔さ
れた容器１０内に設けられている。さらに、容器１０
は、モータ１からの放射熱を遮断していると共に、断熱
機能および制振機能を有した支持台１１を介して隔壁４
に設けられている。これにより、モータ１が最大定格で
作動されて高温となったり、大きな振動を伴っても、こ
れらの熱や振動が容器１０内に殆ど伝達されないため、
制御回路群やバックアップ電源に悪影響が生じることは
ない。

【００２２】尚、本実施の形態においては、レゾルバ６
を備えた構成について説明しているが、これに限定され
ることはなく、レゾルバ６の代わりにアブソリュートエ
ンコーダやインクリメンタルエンコーダが用いられてい
ても良い。そして、この場合には、アブソリュートエン
コーダやインクリメンタルエンコーダからのエンコーダ
信号に基づいてモータ１の回転角度および回転数を検出
することができるため、マグネット部材７やホール素子
８、第２取付具１６等を削減することが可能になり、ひ
いては部品コストおよび組み立てコストを低減すること
ができる。

【００２３】また、本実施の形態においては、放射熱を
遮断する容器１０をモータ１から隔離することによっ
て、容器１０内の集積回路群等が過熱により故障するこ
とを防止するようになっているが、一層確実に故障を防
止できるように、放射熱を遮断する遮蔽板１８がモータ
１と容器１０との間に設けられていたり、モータ１全体
を覆う遮蔽容器が設けられていることが望ましい。

【００２４】

【発明の効果】請求項１の発明は、モータに設けられ、
該モータの回転状態を出力する信号出力手段と、上記モ
ータから離隔され、上記信号出力手段の信号を基にして
上記モータの現在位置データを求めて出力する信号処理
手段とを有した構成である。これにより、モータと信号
処理手段とが離隔されることによって、モータの作動に
より発生する熱および振動が直接的に信号処理手段に伝
達されることがないため、信号処理手段の過熱および過
振動による故障を防止することが可能であるという効果
を奏する。

【００２５】請求項２の発明は、請求項１記載のモータ
用位置検出装置であって、上記信号出力手段は、上記モ
ータの１回転中の角度信号を出力するレゾルバと、上記
モータの回転方向に応じた位相のパルス信号を該モータ
の１回転毎に出力する回転数検出手段とを有している構
成である。これにより、耐熱性および耐振動性が比較的
に大きなレゾルバが信号出力手段に用いられているた
め、モータから熱や振動が伝達されても、故障し難いと
いう効果を奏する。

【００２６】請求項３の発明は、請求項２記載のモータ
用位置検出装置であって、上記信号処理手段は、上記モ
ータからの放射熱を遮断する容器と、上記容器内に設け
られ、上記レゾルバからの角度信号を基に上記モータの
回転角度をデジタル値として求めると共に、上記回転数
検出手段からのパルス信号を基に回転方向および回転数
を現在位置データとして求める集積回路群とを有してい
る構成である。これにより、モータからの放射熱が信号
処理手段に到達しても、容器が放射熱を遮断して容器内
の温度上昇を防止するため、内部に設けられた集積回路
群の故障を一層確実に防止することが可能であるという
効果を奏する。また、信号処理手段は、モータからは隔
離されてはいるが、リード線でつながって電気信号とし
てはごく近くにあること、また、コネクタでの切り分け
よりもモータ側にあることにより、モータ交換などの
時にバックアップされた信号は保持され、モータとの組
み合わせがかわらない。レゾルバの場合、アナログ信
号で長い距離信号を伝えると位相が遅れて誤差を生じる
が、それがないなど、これまでモータ後部に信号処理手
段をマウントしていた従来技術の有利な点はそのまま引
き継ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】モータ用位置検出装置の概略構成図である。

【図２】従来のモータ用位置検出装置の概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１ モータ ２ 信号出力部 ３ 信号処理部 ４ 隔壁 ５ 回転軸 ６ レゾルバ ７ マグネット部材 ８ ホール素子 ９ 第１リード線 １０ 容器 １１ 支持台 １２ 第２リード線 １３ コネクタ １４ 第３リード線 １５ 第１取付具 １６ 第２取付具 １７ 検出軸 １８ 遮蔽板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大槻 茂樹 愛知県豊橋市三弥町字中原１番地２ 株式 会社神戸製鋼所豊橋ＦＡ・ロボットセンタ ー内 (72)発明者 吉成 聡志 愛知県豊橋市三弥町字中原１番地２ 株式 会社神戸製鋼所豊橋ＦＡ・ロボットセンタ ー内 (72)発明者 渡辺 一夫 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央３丁目27番 ２号 株式会社ワコー技研内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータに設けられ、該モータの回転状態
   を出力する信号出力手段と、 上記モータから離隔され、上記信号出力手段の信号を基
   にして上記モータの現在位置データを求めて出力する信
   号処理手段とを有したことを特徴とするモータ用位置検
   出装置。
2. 【請求項２】 上記信号出力手段は、 上記モータの１回転中の角度信号を出力するレゾルバ
   と、 上記モータの回転方向に応じた位相のパルス信号を該モ
   ータの１回転毎に出力する回転数検出手段とを有してい
   ることを特徴とする請求項１記載のモータ用位置検出装
   置。
3. 【請求項３】 上記信号処理手段は、 上記モータからの放射熱を遮断する容器と、 上記容器内に設けられ、上記レゾルバからの角度信号を
   基に上記モータの回転角度をデジタル値として求めると
   共に、上記回転数検出手段からのパルス信号を基に回転
   方向および回転数を現在位置データとして求める集積回
   路群とを有していることを特徴とする請求項２記載のモ
   ータ用位置検出装置。