JPS59225316A

JPS59225316A - 回転形絶対値検出器を用いた絶対位置検出方法

Info

Publication number: JPS59225316A
Application number: JP10042083A
Authority: JP
Inventors: Tadahiro Takasu; 高須　忠広; Minoru Enomoto; 稔榎本; Yoshio Sakakibara; 榊原　吉男
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1983-06-06
Filing date: 1983-06-06
Publication date: 1984-12-18
Also published as: JPH0244373B2

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」二の利用分野〉本発明は、入力軸の回転角度位置を検出する第１の回転
形絶対値検出器の出力値と、入力軸に対して減速機構を
介して連結された第２の絶対値検出器の出力値とに基づ
いて入力軸の絶対回転量を検出するようにした回転形絶
対値検出器を用いた絶対位置検出方法に関するものであ
る。

〈従来技術〉回転軸の絶対回転量を多回転に宜って検出するには、第
１図に示すように入力軸１ａの回転角度位置を１回転以
内で検出する第１絶対値検出器１と、入力軸１ａに対し
て減速機構２を介して連結され入力軸］、ａの回転数を
検出する第２絶対値検出器３とを設け、第２″絶対値検
出器３によって検出された回転量に、第１絶対値検出器
１によって検出された回転角度データを加算して入力軸
１ａの絶対回転量を算出するようにすればよい。しか歯
車形状の不均一等により、第２図に破線で示すように第
１絶対値検出器１が１回転しても、第２絶対値検出器３
の出力値が変化しなかったり、第１絶対値検出器１が１
回転する前に第２絶対値検出器３の出力値が変化したり
することがあり、このような場合には、第２絶対値検出
器３の出力値が変化する近傍において、入力軸１回転分
に相当する測定誤差が生じる虞れがある。

〈発明の目的〉そこで、本発明は、減速機構のハックラッシュ等により
、入力軸の回転量を検出する第２絶対値検出器の出力値
が変化する時期がばらついても、入力軸の回転量を正確
に測定できるようにすることを目的とするものである。

〈発明の構成〉本発明は、第１絶対値検出器の出力値が一巡する間に第
２絶対値検出器の出力値が３以上の一定数変化するよう
に減速機構の減速比および第２絶対値検出器の分解能を
設定するとともに、第１絶対値検出器の出力値の変化範
囲を前記一定数に分割してゾーン分けし、第２絶対値検
出器の出力値が入っているゾーンに対応して第２絶対値
検出器の出力値が取るべき値に対して第２絶対値検出器
の出力値が上下にずれている場合には第２絶対値検出器
の出力値を前記数るべき値に補正するようにしたことを
特徴とするものである。

〈発明の原理〉本発明においては、第３図に示されるように入力軸と直
結された第１絶対値検出器１の出力値りが例えば０から
１９９９の間を一巡する間に、第２絶対値検出器３の出
力値が少なくとも３以上の一定数、例えば４だけ変化す
るように、減速機構２の減速比と第２絶対値検出器３の
分解能を設定しておくとともに、第１絶対値検出器１の
出力値の変化する範囲を上記一定数のゾーン０〜３に分
割する。

そして、第１絶対値検出器１の出力値りの値がどのゾー
ンに入っているかにより、第２絶対値検出器３の出力値
Ｕがとるべき値を特定する。例えば、第１絶対値検出器
１の出力値りが１９００でゾーン３に入っているものと
すると、第４図の表において丸印で囲まれている３、７
．１１・・・が第２絶対値検出器３の出力値Ｕのとるべ
き値である。しかしながら、減速機構２のバンクラッシ
ュ等により第２絶対値検出器３の出力値Ｕの変化時期が
ずれた場合には第２絶対値検出器３の出力値Ｕが本来示
すべき値に対して、■だけずれた値となることがある。

したがって、例えば、第１絶対値検出器１の出力値りが
ゾーン３の範囲に入っている場合で、第２絶対値検出器
３の出力値Ｕが２〜４の値を取っている場合には、第２
絶対値検出器３の出力値Ｕが３であるとみなし、第２絶
対値検出器３の出力値Ｕが６〜８の値を取っている場合
には、第２絶対値検出器３の出力値Ｕが７であるとみな
すようにすれば、上記した出力値Ｕの変動は補償される
ことになる。大だ、本来示すべき値に対して１以上のず
れがあり、上記の範囲２〜４，６〜８・・・に入ってい
ない場合には許容以上の誤差があるとして異常とする。

そして、このようにして修正された第２絶対値検出器３
の出力値Ｕと、第１絶対値検出器１の出力値りとに基づ
き、（１）式に従って絶対回転Ｈｐを導出すれば、減速
機′構２のパンクラッシュ等に起因して第２絶対値検出
器３の出力値Ｕの変化位置がばらついても正確に絶対回
転量を検出できる。

Ｐ＝Ｕｘ５００＋Ｌ−（５００ｘｌ）　　・・・（１）
なお、上式においてＩは、第１絶対値検出器ｌの出力値
りが位置するゾーンの番号を示す。

第５図は、第２絶対値検出器３の出力値Ｕを補正する別
の方法を説明するための図であり、右端に補正処理の内
容が示されている。すなわち、第１絶対値検出器１の出
力値りが下端のゾーン０に入っている場合には、第２絶
対値検出器３の出力値Ｕに１を加算し第１絶対値検出器
１の出力値りが上端のゾーン３に入っている場合には、
第２絶対値検出器３の出力値Ｕから１を減じる処理を行
う。これにより、例えば第２絶対値検出器３の出力値Ｕ
が本来４であるのに対し３となっていた場合６とは、こ
れが４に補正され、第２絶対値検出器３の出力値Ｕが本
来７であるのに対し８となっていた場合には７に補正さ
れる。

そして、上記のようにして第２絶対値検出器３の出力値
Ｕが補正されると、その補正後の出刃値Ｕを４で割って
その整数部を取ることによって第２絶対値検出器３の出
力値Ｕが４個毎に区切られたゾーンの何番目に位置して
いるかを判別し、この判別されたゾーンの番号Ｎと第１
絶対値検出器１の出力値りとから、（２）式に示される
式に基づいて入力軸１ａの絶対回転量を算出する。

Ｐ＝Ｎｘ２０００＋Ｌ　　・・・　（２）上式において
、２０００は入力軸１ａが１回転する毎の第１絶対値検
出器ｌの出方値りの変化量を示す。

なお、上記の場合、第２絶対値検出器３の出方値Ｕが最
初から正しい場合でも補正演算が行われ、異なった値と
なるが、入力軸１ａの回転量は第２絶対値検出器３の出
力値Ｕのゾーンで判定されるのに対し、上記の補正演算
は第２絶対値検出器３の出力値Ｕが各ゾーンの中央に向
かう方向に補正されるため、ゾーンの変化が生じること
がなく問題はない。

〈実施例〉以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第６図において、１０は入力軸１１と直結された第１の
レゾルバ、１２は一定の減速比、例えば１／１００の減
速比を有する減速機構１３を介して入力軸１１と連結さ
れた第２のレゾルバであり、これらのレゾルバ１０．１
２の一対の固定子巻線１０ａ、１０ｂおよび１２ａ、１
２ｂには、励磁回路１５より互いに位相が９０度異なる
正弦波Ｓαｎωｔと余弦波ｃｏｓωｔとがそれぞれ供給
されている。これにより、第２レゾルバ１２および第２
レゾルハエ２の回転子巻線１０ｃ、１２ｃがらは、正弦
波ｓｉｎωｔに対してそれぞれの入力軸１１および１４
の回転量α、βに応じた位相ずれを有する変調波ｓｉｎ
　（ωｔ＋α）、５ｉｎ（ωを十β）が出力される。

位相回転量変換回路１６．１７は前記第ルゾルハ１０．
第２レゾルバ１２のそれぞれとともに第１絶対値検出器
１８と第２絶対値検出器１９を構成するもので、励磁回
路１５から出力される正弦波ｓｉｎωＬとの間の位相比
較をそれぞれ行い、その位相差すなわち、第ルゾルバ１
０．第２レゾルバ１２の入力軸の回転量α、βに応じた
デジタル値を出力する。

今、第２レゾルハエ２として単極レゾルバが使用され、
位相回転量変換回路１６は３６０／２０００度の分解能
を有しているものとすると、第１絶対値検出器１８の出
力値しは入力軸１１が１回転する間に０〜１９９９の間
を一巡することになる。一方、第２レゾルバ１２も単極
のレゾルバが使用され、位相回転量変換回路１７は３６
０／４００度の分解能を有しているものとすると、第２
レゾルバ１２の入力軸１４が１回転する間に第２絶対値
検出器１９の出力値ＵがＯ〜３９９の間を一巡する。第
２レゾルバ１２の入力軸１４は入力軸１１に対して１／
１００の減速比を有する減速機構１３を介して連結され
ているため、結果として、入力軸１１が１回転する間に
第２絶対値検出器１９の出力値Ｕが４ずつ変化すること
になる。

２０は、第１絶対値検出器１８．第２絶対値検出器１９
からの出力値り、ＩＪに基づいて入力軸１１の回転量を
算出する演算装置であり、コンビｊ、−タ２１、メモリ
２２、コンピュータ２１に対して一定時間毎に割込信号
を供給する割込信号発生回路２３、゛第１絶対値検出器
１８、第２絶対値検出器１９の出力値り、ＴＪを入力す
る入力インタフ力する出力インタフェイス２５とが設け
られている。

コンピュータ２１は割込信号発生回路２３から割込信号
が供給される度に第７図に示す処理を行い、第２絶対値
検出器１９の出力値Ｕを第１絶対値検出器１８の出力値
りのゾーンに従って補正する処理と、この補正された第
２絶対値検出器１９の出力値Ｕと第１絶対値検出器１８
の出力値りとに基づいて絶対回転量Ｐを計算する処理を
行う。

すなわち、コンピュータ２１は入力インクフェイス２４
を介して第２絶対値検出器１９の出力値Ｕと第１絶対値
検出器１８の出力値りとを読込み（３０）、　　（３１
）　、この後、第２絶対値検出器１９の出力値Ｕが取る
べき値Ｕｒを算出するために用いる変数Ａを零リセット
する（３２）。そして、第１絶対値検出器１８の出力値
りがゾーン０〜３のそれぞれに対応する０〜４９９．５
００〜９９９．１０００〜１，４９９．１５００〜１９
９９のいずれの範囲に位置するかを判定し、その位置し
ているゾーンの番号をルジスタに設定する（３３）。

この後、コンピュータ２１はＵｒ＝Ａ＋１なる演算を行
って取Ｉべき値Ｕｒを算、出しく３５）、第２絶対値検
出器１９の出力値Ｕが、取るべき値ｔＪｒと同じかもし
くは１だけずれた値となっているか否かを判定する（３
６）〜（３８）。

今、第１絶対値検出器１８の出力値りが１９００で、ゾ
ーン３の範囲に入っているものとすると、Ａは零に初期
化されているため、上記の処理により取るべき値Ｕｒは
３となり、第２絶対値検出器１９の出力値Ｕが２〜４の
間は入っているか否かが判別される。入力軸１１が原位
置から１回転していなければ、この時第２絶対値検出器
１９の出力値Ｕは２〜４の間にあるが、人力軸１１が１
回転以上している場合には、第１絶対値検出器１８の出
力値がゾーン３に入っていても２〜４の値を取ることは
ない。

このような場合、Ａの値が３９６となっているか否かに
より、第２絶対値検出器１９の出力値Ｕが取るべき値の
全てと比較されたか否かを判別しく４０）、もし、Ａが
３９６となっていなければ、Ａの内容に４を加算して（
４１）、　　（３５）へ戻り、上記の処理を再び行う。

これにより、取るべき値Ｕｒとして７が設定され、第２
絶対値検出器１９の出力値Ｕが６〜８の範囲に入うてい
るか否かが判別される（３６）〜（３８）。

以下、同様の動作が繰返されることにより、取るべき値
Ｕｒとして、４おきの１１．１５・・・が順番に設定さ
れ、第２絶対値検出器１９の出力値Ｕが１０〜１２．１
４′〜１６・・・に入っているか否かを順次判別して行
く。そして、減速機構１３に許容以上のバックラッシュ
等がな（、第２絶対値検出器１９の出力値Ｕが取るべき
値Ｕｒに対して１以上ずれていないものとすれば、上記
の過程において、一致が検出され、この場合には、取る
べき値Ｕｒの値と第１絶対値検出器１８の出力値りとゾ
ーン番号Ｉとに基づいて前記（１）式により、絶対回転
量Ｐを演算しく４３）、その演算結果を出力インクフェ
イス２５を介して表示器２６および凹路の位置制御装置
へ出力する（４４）。

一方、減速機構１３に許容以上のバックラッシュがあり
、第２絶対値検出器１９の出力値Ｕが１以上ずれている
場合には、上記の判別過程において一致が得られず、Ａ
の値が３９６となった時点で異常報知の処理が行われる
（４２）。

なお、第４図に示される表をテーブルとしてメモリ２２
内に記憶させておくとともに、第１絶対値検出器１８の
出力（ｆＬの入っているゾーンに対応して、第２絶対値
検出器１９の出力値Ｕの取り得る値を順次読出して第２
絶対値検出器１９の出力値Ｕと一致するが否がを順次判
別し、一致が得られた場合には、その一致の得られた数
値と同一グループの丸で囲まれた中央値を第２絶対値検
出器１９の出力値Ｕと見なすようにしてもよい。

第８図は、第２絶対値検出器１９の出方値Ｕを異なった
もう一つの方法によって補正するようにした実施例を示
し、コンピュータ２１は入力インクフェイス２４を介し
て第２絶対値検出器１９の出力値Ｕと第１絶対値検出器
１８の出方値りとを読込み（３０）’、　　（３１）’
、この後、第１絶対値検出器１８の出力値りが５００未
満であるが否かを判別しく３２）’、もし５００未満で
あれば第２絶対値検出器１９の出方値Ｕに１を加える（
３３）’。また、第１絶対値検出器１８の出力値りが５
００未満でない場合には、第１絶対値検出器１８の出力
値が１５００以上であるが否かを判別しく３４）’、も
し１５００以上であると判別した場合には、第２絶対値
検出器１９の出力値Ｕから１を減じる処理を行う　（３
５）’。この後、補正後の第２絶対値検出器１９の出力
値Ｕを４で割った後１、整数化することにより、回転数
Ｎを算出しく３６）’、この回転数Ｎと第１絶対値検出
器１８の出力値りとにより前記（２）式により絶対回転
量Ｐを演算しく３７）、これを出力インクフェイス２５
を介して表示器２６及び凹路の位置制御装置に出力する
。

なお、上記実施例では、第ルゾルバ１０が単極のレゾル
バであったが、第ルゾルノ＼１０として多極のレゾルバ
を使用した場合には、入力軸１１が１回転する間に第１
絶対値検出器１８の出力値りが極数に応じた回数循環す
る。この場合、１７の分解能を上げて第１絶対値検出器
１８の出力値Ｉ−が一巡する間に第２絶対値検出器１９
の出力値が４だけ変化するようにすればよい。この場合
、Ｎは第１絶対値検出器１８の出力値りが０〜１９９９
の間を循環した回数を表す。

さらに、上記実施例においては、第２絶対値検出器１９
の出力値Ｕの補正と絶対位置の導出をコンピュータ２１
によって行っていたが、第９図に示す実施例はこれと同
様の機能をＰ−ＲＯＭ５０を用いて行うようにしたもの
である。

この場合、例えば第２絶対値検出器１９の出力値Ｕが上
位アドレスデータとしてＰ−ＲＯＭ５０のアドレス端子
ＡＤに供給され、第１絶対値検出器１８の出力値りが下
位アドレスデータとしてＰ−ＲＯＭ５０のアドレス端子
ＡＤに供給されるようになっており、このＰ−ＲＯＭ５
０のデータ出力端子Ｄｏが出カバソファ５１に接続され
、Ｐ−ＲＯＭ５０の出力がこの出力バッファ５１を介し
て表示器２６および凹路の位置制御装置に供給されるよ
うになっている。

第１０図はＰ−ＲＯＭ５０内に記憶されるデータを示す
ものであり、上位および下位のアドレスデータば、理解
を容易にするため１０進数で記載しである。本実施例の
ようにメモリによるものにおいては、上記した２つの補
正方法のいずれによって第２絶対値検出器１９の出力値
Ｕを補正しても、その結果は同じとなり、Ｐ−ＲＯＭ５
０に書込まれるデータは同じである。

今、仮に入力軸１１が２回転目で、出力値りの値がＯ〜
４９９のゾーンにある場合には、第２絶対値検出器工９
の出力値Ｕが取るべき値は４であるが、出力値Ｕば１だ
けずれることがあるため、上位アドレスが４で下位アド
レスがＯ〜４９９の記憶位置だけでなく、上記アドレス
が３で下位アドレスが０〜４９９の記憶位置にも出力デ
ータとして２０００＋Ｌの値が書込まれ、図示しない上
位アドレスが５で下位アドレスが０〜４９９の記憶位置
にも同じ値が記憶されている。一方、出力値しの値か１
０００〜１４９９のゾーンに位置する場合で、入力軸１
１が１回転目である場合には、第２絶対値検出器１９の
出力値Ｕが取るべき値は２であり、取り得る値は１〜３
あるので、これらに対応する上位アドレスで下位アドレ
スが１０００〜１４９９の記憶位置には出力データとし
て出力値りの値がそのまま書込まれ、出力値りの値が１
５００〜１９９９のゾーンに位置し、入力軸１１が１回
転目である場合には、第２絶対値検出器１９の出力値Ｕ
が取るべき値は３で取り得る値は２〜４であるので、こ
れらに対応する上記アドレスで下位アドレスが１５０．
Ｑ〜１９９９の記憶位置には、出力値りが書込まれてい
る。

さらに、正常な状態では取り得−ることのない、上記ア
ドレスが３で下位アドレスが５００〜９９９の記憶位置
には、異常報知用のデータが記憶されている。

〈発明の効果〉以上述べたように本発明においては、入力軸に直結され
た第１絶対値検出器の出力値が一巡する間に前記入力軸
に対して減速機構を介して連結された第２絶対値検出器
の出力値が３以上の一定数変化するように前記減速機構
の減速比および前記第２絶対値検出器の分解能を設定す
るとともに、前記第一１絶対値検出器の出力値の変化範
囲を前記一定数にゾーン分けし、第１絶対値検出器の出
力値が位置するゾーンに基づいて第２絶対値検出器の出
力値を本来数るべき値に補正して絶対回転量を演算する
ようにしたので、第２絶対値検出器の出力値の変化する
時期が、ばらついても大きな測定誤差が発生ずることが
なく、第１絶対値検出器と第２絶対値検出器との間に介
在する減速機構にパンクラッシュ、歯車形状のばらつき
等があっても、絶対位置を高精度に測定できる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般の多回転形アブソリュートエンコーダめ構
成を示す図、第２図は第１図における第１絶対値検出器
１と第２絶対値検出器３の出力値の変化を示す図、第３
〜第５図は本発明の原理を示す図、第６図は本発明の実
施例を示す絶対値検出装置の全体構成図、第７図は第６
図におけるコンピュータ２１の動作を示すフローチャー
ト、第８図はコンピュータ２１にて行われる補正処理の
変形例を示すフローチャート、第９図は本発明の別の実
施例を示す演算装置２０のブロック図、第１０図は第９
図のＰ−ＲＯＭ５０に記憶されるデータを示す図である
。 ■・・・〜第１絶対値検出器、２・・・減速機構、３・
・・第２絶対値検出器、１０・・・第２レゾルバ、１１
・・・入力軸、１２・・・第２レゾルバ、１３・・・減
速機構、１６．１７・・・位相回転量変換回路、１８・
・・第１絶対値検出器、１９・・・第２絶対値検出器、
２０・・・演算袋！、２１・・・コンピュータ、２２・
・・メモリ、２６・・・表示器、５０・・・Ｐ−ＲＯＭ
、５１・・・出カバソファ。特許出願人豊田工機株式会社第４図第７図第８図第１０図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　入力軸の回転角度位置を検出する第１の回転
形絶対値検出器の出力値と、前記入力軸に対して減速機
構を介して連結された第２の絶対値検出器の出力値とに
基づき前記入力軸の絶対回転量を検出するようにした回
転形絶対値検出器を用いた絶対位置検出方法において、
前記第１絶対値検出器の出力値が一巡する間に前記第２
絶対値検出器の出力値が３以上の一定数変化するように
前記減速機構の減速比および第２絶対値検出器の分解能
を設定するとともに、前記第１絶対値検出器の出力値の
変化範囲を前記一定数に分割してゾーン分りし、前記第
１絶対値検出器の出力値が入っているゾーンに対、応し
て前記第２絶対値検出器の出力値が取るべき値に対して
前記第２絶対値検出器の出力値が上下にずれている場合
には前記第２絶対値検出器の出力値を前記数るべき値に
補正して絶対回転量を導出するようにした回転形絶対値
検出器を用いた絶対位置検出方法。
（２）前記絶対回転量は、前記補正された第２絶対値検
出器の出力値と、前記第１絶対値検出器の出力値および
前記第１絶対値検出器の出力値が入っているゾーンとに
基づいて導出するようにしたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の回転形絶対値検出器を用いた絶対位
置検出方法。
（３）前記第２絶対値検出器の出力値は前記一定数毎の
ゾーンに分けられ、前記絶対回転量は、前記補正された
第２絶対値検出器の出力値が入るゾーンと、前記第１絶
対値検出器の出力値とに基づいて導出するようにしたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回転形絶対
値検出器を用いた絶対位置検出方法。
（４）前記第１絶対値検出器の出力値が上端もしくは下
端のゾーンに入っている場合に前記第２絶対値検出器の
出力値からそれぞれ一定の補正量だけ減算および加算す
ることにより第２絶対値検出器の出力を補正するように
したことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の回転
形絶対値検出器を用いた絶対位置検出方法。