JPS5852280B2 - 絶対位置検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、例えばクレーン等の移動機械を定位置で停
止させるような場合、移動機械の駆動輪や従動輪又は位
置検出用の専用車輪等、車輪の回転角度を検出すること
により、移動機械の基準点からの位置を検出し、定位置
停止等を行なわせるための絶対位置検出装置に係り、特
に車輪の直径の変動による位置検出誤差を補正する補正
手段を具備する装置を提供しようとするものである。

先ず、この発明装置が適用される移動機械の概略につい
て説明する。

なお、ここでは移動機械としてクレーンを例示して第１
図及び第２図を用いて説明する。

第１図はクレーンの概略正面図、第２図は第１図の■−
■線方向から見た概略側面図であり、これらの図におい
て、１は建屋等に設置されたレール、２はこのレール１
の上を走行するクレーンガター、３はこのクレーンガタ
ー２の１駆動輪で、駆動装置４により減速機５を介して
回転駆動される。

６は上記駆動輪２に減速機５を介して連結されたこの発
明の対象となる絶対位置検出装置である。

７はクレーンガター２の上を横行するクラブ、８はクラ
ブ７の駆動輪、９はクラブ７上に設置される巻上げ、巻
下げ用ドラム、１０はドラム９の駆動装置、１１はドラ
ム９に巻回されたロープで、その先端部には被吊り上げ
物１２のつかみ装置１３が装着されている。

次に、上述構成によるクレーンの操作方式について説明
する。

つかみ装置１３を開放した状態で、クレーンガター２は
所定位置より所定距離走行し、被吊り上げ物１２の真上
に停止する。

その後、ドラム９が駆動装置１０により駆動されてロー
プ１１が巻下げられ、つかみ装置１３は被吊り上げ物１
２がつかめる位置まで降下し、被吊り上げ物１２のつか
み作業を開始する。

更にその後、被吊り上げ物１２のつかみ作業が完了する
と、上述動作と逆の動作により被吊り上げ物１２が吊り
上げられて所定位置まで運搬される。

ところで、第１図及び第２図に示すようなりレーンを操
作する場合、クレーンガター２をレール１上の所定位置
、即ち、被吊り上げ物１２の真上、又は目的とする運搬
位置の真上に正確に停止させる必要がある。

このようなりしノーンの位置を検出するために、クレー
ンガター２の駆動輪３に、通常、減速機５を介してレゾ
ルバ移相機を連結し、このレゾルバ移相機により駆動輪
３の回転角度を検出することによって、クレーンの基準
点からの位置、即ち、絶対位置を検出する絶対位置検出
装置６が従来よりあった。

以下に従来の絶対位置検出装置６について説明する。

この従来装置６は、第３・図の回路図に示すようなレゾ
ルバ移相機が上述のクレーン等の移動機械の車輪３に連
結され、レゾルバ移相機への入力信号と出力信号との位
相差を検出し、それをディジタル量に変換することによ
り絶対位置を検出するものである。

ここでレゾルバ移相機について説明する。

第３図において、３０は車輪３の回転軸に減速機５を介
して連結され、レゾルバ３１の回転子を回転させる回転
軸、３２はレゾルバ３１の入力側固定子巻線、３３はレ
ゾルバ３１の出力側第１固定子巻線、３４は出力側第１
固定子巻線３３と９００の位相差をもって配設された出
力側第２固定子巻線、３５はレゾルバ３１の回転子に巻
装される回転子巻線、３６は出力側第１固定子巻線３３
に直列に接続される抵抗器、３７は出力側第２固定子巻
線３４に直列に接続されるコンデンサ、３８は出力側第
１固定子巻線３３の誘起電圧Ｅｓ１ と出力側第２固定
子巻線３４の誘起電圧Ｅｓ２ とを整合する整合トラン
スである。

即ち、レゾルバ３１、抵抗器３６、コンデンサ３７、整
合トランス３８によりレゾルバ移相機３９は構成される
。

第３図において、Ｅ＝Ｅｓｉｎωｔなる電圧を入力側固
定子巻線３２に入力すると、Ｅｓ１＝ＫＩＥｃｏｓ２θ
、 Ｅｓ２ ＝ＫＩ Ｅｓ１ｎ２θなる電圧が出力側
第１固定子巻線３３、出力側第２固定子巻線３４に夫々
発生する。

ここにθは回転軸３０の回転角、Ｋ１は比例定数である
。

このＥｓｌ Ｅｓ２は、抵抗器３６ コンデンサ３７
により合成され、乏禁１に 抵抗器３６の抵抗値Ｒが、Ｒ＝ なるように、且
つ抵抗器３６及びコンデンサ３７のインピーダンスに比
べて整合トランス３８の一次巻線のインピーダンスが十
分大きくなるように選定すれば、第３図の回路は第４図
の等他回路で示され、以下の数式に従って整合トランス
３８の出力電圧、換言すればレゾルバ移相機３９の出力
電圧Ｅｏは数学的に導き出される。

即ち、第４図において、但し、■は抵抗器３６、コンデ
ンサ３７を流れる電流。

となり、この整合トランス３８の出力電圧り。

と−次側電圧党二との間には、立０−に２Ｅ。

（但し、Ｋ２は比例定数）の関係があるから、整合トラ
ンス３８の出力電圧、即ち、レゾルバ移相機３９の出力
電圧り。

とレゾルバ移相機３９の入に１． Ｋ２で比例定数）の
一定値（、位相のみ回転角θの２倍に比例して変化する
関係のあることが明らかである。

以上のように、レゾルバ３１、抵抗器３６、コンデンサ
３７からなるレゾルバ移相機３９の入力電圧、即ち、レ
ゾルバ３１の入力側固定子巻線３２に印加される電圧上
と、出力電圧り。

の位相は第５図に示すように、回転軸３０の回転角θに
比例して変位する。

次に、このように構成されたレゾルバ移相機３９を用い
た従来の絶対位置検出装置６について説明する。

第６図は従来のこの種の装置の一例を示すブロック図で
、第７図は第６図に示す装置の各部の出力信号波形を示
す図である。

図において、４０は整合トランス３８の出力巻線であり
、前述の通り、レゾルバ移相機３９は車輪３の回転軸の
回転角に応じて入力信号と所定の位相差を有する出力電
圧Ｅｏを出力巻線４０に出力するもので、その詳細説明
は省略する。

又、５０はレゾルバ移相機３９の入力側固定子巻線３２
に励振周波数ｆの入力信号をあたえる励振回路、５１は
パルス発振器であり、レゾルバ移相機３９の励振周波数
の２ｎ倍のパルス信号を発振するものである。

５２は分周カウンタで、パルス発振器５１からのパルス
信号をディジタル値でカウントし、複数の出力端子に各
桁毎の値を出力するもので、複数の出力端子の信号が記
憶回路５３ヘカウント値として出力されると共に、その
カウント値の最上術をレゾルバ移相機３９の励振周波数
ｆとなるように分周カウントし、励振周波数ｆの信号を
ろ波器５４に出力している。

ろ波器５４は励振周波数ｆの矩形波出力信号を正弦波に
整形するものである。

又、５５はろ波器５４の出力信号を増幅し７てレゾルバ
移相機３９の入力側固定子巻線３２に入力させる増幅器
、５６はレゾルバ移相機３９の入力信号と出力信号との
位相差を検出する位相差検出回路、５７はレゾルバ移相
機３９の出力信号を増幅する増幅器、５８は増幅器５７
の出力信号を矩形波に整形するシュミット回路、５９は
シュミット回路５８の出力波形を微分し、パルス信号と
する微分回路で、この回路５９のパルス信号に応動して
分周カウンタ５２からのディジタル信号は移動機械の絶
対位置として記憶回路５３に記憶される。

なお第３図と同一符号は同−又は相当部分であり、その
説明を省略する。

次に、以上のように構成された従来装置の動作について
説明する。

先ず、パルス発振器５１から第７図ａに示されるように
、レゾルバ移相機３９の励振周波数ｆの１周期に対し２
ｎ個のパルス信号が出力され、分周カウンタ５２に入力
される。

次に、分局カウンタ５２によりパルス信号（第７図ａ）
のパルス数がディジタル値でカウントされ、分周カウン
タ□ ｎｌ ５２の内容２〜２ が各桁毎に複数の出力端子に出
力される。

又、分周カウンタ５２の最上術２ の出力端子がろ
波器５４に接続されており、この桁の出力はレゾルバ移
相機３９の励振周波数ｆに分周されている信号となる。

具体的には、パルス発振器５１からのパルス信号（第７
図ａ）が先ず分周カウンタ５２で１／２に分周カウント
、８れ、分周カウンタ５２の２０の出力端子に出力され
、第７図２°の信号が出力されることになる。

次に、第７図２°の信号が分周カウンタ５２によりさら
に１／２に分周カウントされ、分周カウンタ５２の２１
の出力端子に出力され、第７図２１に示す信号が出力
されることになる。

以下間・・栗に１／２に分周カウントされ、第７図２２
、２３ 、・・・２ Ｈ”−１に示す信号が分周
カウンタ５２の各出力端子に出力されることになる。

このようにして分周カラン−１ トされた最上術２ の信号がレゾルバ移相機３９の
励振周波数ｆとなり、第７図ｂ＝ｚｎ １に示す励振
周波数の矩形波信号がろ波器５４に入力されることにな
る。

この矩形波信号をろ波器５４により第７図Ｃに示される
ような正弦波信号に変換し、これを増幅器５５により増
幅し、レゾルバ移相器３９の入力端固定子巻線３２に入
力する。

レゾルバ移相機３９は、上述の通り、増幅器５５からの
入力電圧を車輪３の回転角に比例して変位する酸相の出
力電圧（第７図ｄ）を出力している。

レゾルバ移相機３９の出力電圧は増幅器５７により増幅
され、シュミット回路５８により第７図ｅに示すように
矩形波に変換され、この矩形波の微分パルス（第７図ｇ
）を微分回路５９により発生させる。

この微分パルス（第７図ｇ）に応動して分周カウンタ５
２の内容２〜２ が記憶回路５３に記憶される。

この記憶回路５３の内容はＩ／ｆの周期で更新され、ｎ
ビットのディジタル量として出力される。

ところで、この従来装置では車輪３の直径が変化したよ
うな場合に誤差を生じる。

即ち、レゾルバ移相機３９の入力電圧（第７図Ｃ）と出
力電圧（第７図ｄ）との位相差は車輪３の回転角度θに
比例するが、例えば車輪の直径りが摩耗等で変動した場
合には、一定距離を移動したときの回転数が増加し、回
転角度θの検出だけでは正確な移動距離を検出すること
ができない。

今、車輪３の直径りが上に変化したとすると、一定距離
移動するための車輪３の回転数はｍ倍となり、車輪３の
１回転、すなわち回転角度２πラジアンあたりの移動機
械の移動距離はよとなる。

従って、単位検出距離、すなわち検出ピッチを変化前の
上とする必要がある。

この発明は上述従来装置の欠点に着目し、これの改善を
計ることを目的とするもので、移動機械等の車輪の回転
角度を検出する際に、摩耗等による車輪等の直径の変動
、あるいは車輪の直径の異なる他の移動機械への適用等
に応じた補正の出来る絶対位置検出装置を提供するもの
である。

以下、この発明の一実施例を第８図により説明する。

図において、６０はこの発明の要部である誤差補正回路
であり、分局カウンタ５２の複数の出力端子からの信号
を入力信号とするＤ／Ａ変換器６１と、このＤ／Ａ変換
器６１の出力信号を入力信号とする分圧素子、例えば分
圧抵抗器６２と、この分圧抵抗器６２からの出力信号を
入力信号とし、記憶回路５３へ出力するＡ／Ｄ変換器６
３とから構成されている。

Ｄ／Ａ変換器６１は分周カウンタ５２によりカウントさ
れたパルス数のディジタル出力信号をアナログ信号に変
換するものであり、又、分圧抵抗器６２は摩耗等による
車輪３の直径の変動、あるいは車輪３の変換等によ・る
車輪３の直径の変動を補正するためのものである。

Ａ／Ｄ変換器６３は分圧抵抗器６２のアナログ出力信号
をディジタル信号に変換するものである。

なおその他のものは従来装置と同様であり、その説明を
省略する。

この発明の実施例装置は上述のように構成されており、
次にその動作を説明する。

分周カウンタ５２によりカウントされたパルス数のディ
ジタル出力信号をＤ／Ａ変換器６１によりアナログ量に
変換した後、分圧抵抗器６２により車輪３の直径りの変
化に対応するように、例えば操作者が記憶回路５３から
の出力信号を見ながらその出力を調整する。

この調整されたアナログ信号を更にＡ／Ｄ変換器６３に
よりディジタル量に変換することにより車輪３の直径の
変動を補正する。

すなわち、Ｄ・／Ａ変換器６１からのアナログ量を分圧
抵抗器６２により車輪３の直径りの変化に対応させて調
整する。

これにより、車輪３の直径の変動に対応して変化した回
転角度θを誤差補正回路６０により補正し、実際の移動
機械の移動距離に相当するアナログ量とする。

そして分圧抵抗器６２で調整されたアナログ量をＡ／Ｄ
変換器６３によりディジタル量に変換されるので、真の
移動距離に相当するディジタル信号を複数の出力端子に
出力することができる。

さらに具体的に説明すると、車輪３の直径が変化してい
ない場合、分圧抵抗器６２の入出力がｌ対１となるよう
に調整し、分周カウンタ５２から１−１ の出力信号と同一の第７図２°〜２ に示す信号が
Ａ／’Ｄ変換器６３から出力される。

又、車輪３の直径が変化した場合、分圧抵抗器６２によ
り調整が行なわれ、直径変化分に見合った回転軸の回転
角度θに相当するパルス信号が得られるように、Ａ／Ｄ
変換器６３の出力端子２〜２−１ − には、第７図２°〜２ に小す信号より、パルス幅
の異なる信号が出力されることになる。

この状態を示したのが第９図であり、この第９図Ａは車
輪３の摩耗前におけるＡ／Ｄ変換器６３からの出力で、
第９図Ｂは車輪３が摩耗等により、摩耗前の１／２にな
った場合を例示し、分圧抵抗器６２の入力が１ ： １
／２となるように調整された時のＡ／Ｄ変換器６３から
の出力である。

以上のように、車輪３の直径が変化して回転角度θが変
化しても、レゾルバ移相機３９からの回転角度θの検出
信号に応動して記憶回路５３へＡ／Ｄ変換器６３から入
力されるパルス数は、車輪３の直径が変化していないと
きと同一のパルス数が入力されることになる。

このようにしてルΦ変換器６３からの出力信号は、レゾ
ルバ移相機３９からの検出信号に基づく微分回路５９か
らの微分パルス（第７図ｇ）に応動して、その内容２〜
２ が記憶回路５３に記憶される。

従って、この記憶回路５３に記憶された内容を出力信号
として出力することにより、車輪３の直径りから算出さ
れる車輪の円周長さ、及びこの円周長さを２ｎのパルス
数で分割した際の１パルス当りの長さを用いて移動機械
の移動距離を求めることができ、しかも車輪３の直径り
が変化して回転角度θが変化しても、分圧抵抗器６２に
より調整を行なっているので、車輪３の直径りが変化し
ていないときと同様に移動距離を求めることができ、基
準点からの絶対位置を検出することができる。

なお、この実施例においては、クレーンの走行用の車輪
３に絶対位置検出装置を連結した場合について図示説明
したが、横行用の車輪に連結してもよく、又、クレーン
に限定されず、電気車等その他の移動機械の基準点から
の絶対位置を検出することに適用できる。

以上説明したように、この発明によれば、移動機械の車
輪の直径が摩耗あるいは交換等により変化しても、車輪
の直径の変化に応じて補正することができるようにした
ので、正確な移動距離を検出することができ、基準点か
らの正確な絶対位置を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明装置が適用される移動機械の概略正面
図、第２図は第１図の■−■線方向から見た概略側面図
、第３図はレゾルバ移相機の回路図、第４図は第３図の
原理説明図、第５図は第３図に示すレゾルバ移相機の入
力電圧波形と出力電圧波形を示す図、第６図は従来の絶
対位置検出装置のブロック図、第７図は第６図に示す装
置の各部の信号波形図、第８図はこの発明による絶対位
置検出装置の一実施例を示すブロック図、第９図は移動
機械の車輪の直径の変動前後を比較するためのパルス波
形図である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示し、１はレー
ル、２はクレーンガター、３は車輪、４は駆動装置、５
は減速機、６は絶対位置検出装置、３０はレゾルバの回
転軸、３１はレゾルバ、３２は入力側固定子巻線、３３
は出力側第１固定子巻線、３４出力側第２固定子巻線、
３５は回転子巻線、３８は整合トランス、３９はレゾル
バ移相機、５０は励振回路、５１はパルス発振器、５２
は分周カウンタ、５３は記憶回路、５６は位相差検出回
路、６０は誤差補正回路、６１はＤ／Ａ変換器、６２は
分圧素子、６３はＡ／Ｄ変換器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 移動機械の車輪に連結され、上記車輪の回転角に応
   じて入力信号と所定位相差の信号を出力するレゾルバ移
   相機、 並びに上記レゾルバ移相機のレゾルバ励振周波数の２ｎ
   倍のパルス信号を発生するパルス発振器、及び上記パル
   ス発振器に接続され、上記パルス発振器からのパルス信
   号のパルス数をディジタル値でカウントし、各桁毎に複
   数の出力端子に出力すると共に、上記カウントの最上桁
   がレゾルバ移相機の励振周波数と一致するように分周カ
   ウントする分局カウンタ、及び上記分周カウンタの最上
   桁の出力端子と上記レゾルバ移相機の入力端との間に接
   続され、上記分周カウンタの最上桁のレゾルバ励振周波
   数信号を正弦波に整形して上記レゾルバ移相機の入力信
   号として出力するろ波器を備えた上記レゾルバ移相機の
   励振回路、 並びに上記レゾルバ移相機の出力端子に入力端子が接続
   され、この入力信号を矩形波に整形するシュミット回路
   、及びこのシュミット回路の出力端子に接続され、その
   出力波形を微分しパルス信号として出力する微分回路、
   及び上記微分回路の出力であるパルス信号に応動して上
   記励振回路の分周カウンタから出力されるディジタル信
   号を上記移動機械の車輪の回転角に比例した上記移動機
   械の絶対位置として記憶する記憶回路を備えた位相差検
   出回路、 からなる絶対位置検出装置において、 上記分周カウンタの複数の出力端子に接続されそのディ
   ジタル信号をアナログ量に変換するＤＡ変換器、このＤ
   ／Ａ変換器の出力端子に接続されその出力信号を上記移
   動機械の車輪径の変動に応じて分圧比を調整する分圧素
   子、この分圧素子の分圧出力端子に接続されその分圧信
   号をディジタル量に変換し、出力端子を上記記憶回路の
   入力端子に接続するＡ／Ｄ変換器からなる誤差補正回路
   を具備し、この誤差補正回路によって車輪の直径変動に
   よる誤差を補正するようにしたことを特徴とする絶対位
   置検出装置。