JPS60239608A - アブソリユ−ト位置の検知方法および検知装置 - 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、絶対位置（アブソリュート位置）の検知方法
およびその検知装置に係り、特に複数の検出器からの検
出信号を用いて１つのアブソリュート値を高精度に合成
する新たな方法および装置に関するものである。

［背景技術とその問題点］ 従悉提案されているアブソリュート位置の検知方法は、
例えば工作機械に供されるものを考えると、成る１つの
座標軸方向（Ｘ軸方向とする）に対してそのＸ軸方向の
駆動系から回転量を取出し、この回転量を２段ないし３
段からなる減速機構に与え、その各減速回転軸に取付け
られた回転検出器の１回転以内の値を読出し、これらの
値を組合せることによってアブソリュート値とする方法
であった。

しかしながら、この従来例においては、■有効測定範囲
を拡大しようとすると減速機構が大型化し、その慣性モ
ーメントも増大する、■各回転軸上の値は互いに重みが
異なっているため、つまり各回転軸の１回転当りの被移
動部材（例えばテーブル）の移動量が異なっているため
、誤差が生じやすい、等の問題がある。このことから、
減速機構の要素、主として歯車や軸受部材等の機械的精
度は、工作機械の稼動に伴う振動や摩耗等にもかかわら
ず、常に高精度に維持しておかなければならない。

そこで、本出願人は、先に、このような問題点を解決す
るものとして、特願昭５７−１９９８８２号を提案した
。このものは、被測定部材の機械的運動に関し予め定め
られた基準状態位置からの機械的変化量をアブソリュー
ト値として検知する方法であって、それぞれ異なる所定
の機械的変化量に対応した周期の電気信号を発する検出
器を複数備えた検知手段を用意し、前記各周期に対応す
る電気信号を前記検知手段から取出して記憶保持し、次
いで前記機械的変化量に伴う前記検知手段の中の１つ（
第１検出器）と前記被測定部材との相対的機械的変化量
を、前記第１検出器に対応する前記周期（第ｉの周期）
の整数倍の値および同周期の１周期未満の値とにより特
定し、更に前記整数倍の値を前記検知手段の中の他の検
出器に対応する周期および回能の検出器から得られ前記
記憶保持された値とを用いて決定する手順を用いること
により、アブソリュート位置を検知しようとするもので
ある。

その結果、この方法により、複数の周期を有する検出器
からのデータを組合せてアブソリュート位置を算出する
方法であるから、従来のような各検出器からの測定デー
タ間の重みがなく、測定誤差についての制約がほとんど
ない上、歯車列においても、慣性モーメントをすくなく
でき、かつ歯車の摩耗による誤差の発生に対する対策が
ほとんど不要となった。

ところが、この方法の場合でも、測定精度の点につ゛い
ては、いま１つ満足できない欠点があった。

［発明の目的］ ここに、本発明の目的は、このような要請に応え、測定
精度の向上を図ったアブソリュート位置の検知方法およ
び検知装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段および作用］そのため、
本発明の検知方法は、少なくとも１つが他よりも高分解
能で、かつ被測定部材に対し、それぞれ異なる所定の機
械的変化量に対応した周期または振幅の電気信号を発生
する複数の検出器からなる検知手段を用いて、被測定部
材の機械的運動に関し、予め定められた基準状態位置か
らの変化量を７ブソリユート値として検知する検知方法
であって、前記検知手段と前記被測定部材との間に機械
的、変化量が生じた際、前記各検出器から各周期に対応
する電気信号を読取って記憶する第１のステップと、こ
の第１のステップにおける機械的変化量に伴う前記検知
手段の中の１つの検出器（第１検出器）と前記被測定部
材との相対的な位置関係を、前記第１検出器に対応する
前記周期の整数（Ｎ）倍の値および同周期の１周期未満
の値とにより粗に特定する第２のステップと、この第２
のステップにおける整数値Ｎを、前記検知手段の中の他
の検出器に対応する周期および同値の検出器から得られ
かつ前記第１のステップで記憶保持された値とを用いて
決定する第３のステップと、この第３のステップで得ら
れた整数値Ｎと、前記検知手段の中の高精度検出器に対
応する周期および同値の検出器から得られかつ前記第１
のステップで記憶保持された値とを用いて、正確にアブ
ソリュート値を決定する第４のステップと、からなるこ
とを特徴としている。

また、本発明の検知装置は、被測定部材の機械的運動に
関し、予め定められた基準状態位置からの変化量をアブ
ソリュート値として検知する検知装置において、被測定
部材に対しそれぞれ異なる所定の機械的変化量に対応し
た周期の電気信号を発生する複数の検出器からなる検知
手段と、前記検知手段と前記被測定部材との間に機械的
変化量を生じさせる手段と、前記被測定部材の機械的運
動が停止された状態で前記検知手段の各検出器から取出
された前記各周期のそれぞれ１周期未満に対応する電気
信号をデジタル量として記憶保持するメモリ手段と、前
記検知手段の中の１つの検出器（第１検出器）と前記被
測定部材との相対的な位置関係を、前記第１検出器に対
応する前記周期の整数（Ｎ）倍の値および同周期の１周
期未満の値とで粗に規定すべく、前記整数値Ｎを前記検
知手段の中の他の検出器に対応する周期および前記メモ
リ手段にストアされているデジタル量を用いて決定する
整数値決定手段と、この整数値決定手段で得られた整数
値Ｎと、前記検知手段の中の高精度検出器に対応する周
期および同値の検出器から得られかつメモリ手段にスト
アされているデジタル量とを用いて、正確にアブソリュ
ート値を決定する手段と、を備えたことを特徴としてい
る。

（実施例の説明］ 第１図は本実施例のアブソリュート位置の検知装置の全
体構成を示している。同図において。

モータ５０の一方の出力軸７２には、例えば工作機械の
成る１つの座標軸方向（Ｘ軸方向）に沿って配置された
Ｘ軸用の送りねじ７１が直結され、この送りねじ７１に
Ｘ軸方向へ移動可能な被測定部材としてのテーブル５１
が螺合されている。これにより、モータ５０が回転する
と、テーブル５１が矢印Ｘ方向へ進退されるようになっ
ている。

また、モータ５０の他方の出力軸７３には、歯車Ｇ（３
１）’の軸７７Ａおよびレゾル／＜５６（１）ロータ軸
７７が順次一体的に連結されている。前記歯車Ｇ（３１
）”には歯車Ｇ　（３１）　、Ｇ　（３２）がそれぞれ
噛合され、更に歯車Ｇ（３２）には歯車（３３）が噛合
されている。前記歯車Ｇ（３１）の軸７４Ａにはレゾル
バ５３のロータ軸７４が、前記歯車Ｇ（３２）の軸７５
Ａにはレゾルバ５４のロータ軸７５が、前記歯車Ｇ（３
３）の軸７６Ａにはレゾル／＜５５のロータ軸７６が、
それぞれ連結されている。

各レゾルバ５６．５３．５４．５５には、その−次側励
磁巻線に対して励磁信号Ｓｉｎ波、Ｃｏｓ波を供給する
ための電線７９．７８が励磁回路５２かも接続されてい
る。同励磁回路５２には、レゾルバ５６，５３，５４．
５５に対して励磁信号Ｓｉｎ波、Ｃｏｓ波の供給を切換
える選択切換回路（図示せず）が接続されている。一方
、前記各レゾルバ５６．５３．５４．５５の二次側出力
ＰＶ　、ＰＵ　＋　ＰＴ　＋　ＰＳは、電線６２，５９
，６０．６１を通じてアナログスイッチロ３へ送られ、
そこでいずれかが選択された後、電線８２を介してアイ
ソレータ６４へ送られる。アイソレータ６４によりグラ
ンド分離された出力信号は、フィルタ・コンパレータ部
６５により矩形波に変換された後。

フリップフロップ６６およびナントゲート６７によりイ
ネーブル信号ＥＮとしてレジスタ５８へ入力される。す
ると、そのイネーブル信号ＥＮが入力された直後のクロ
ックＣＫに同期して２０００進カウンタ５７の値がライ
ン８０を介してレジスタ５８にセットされる。レジスタ
５８にセットされた値は、ライン８１を介して中央処理
装置（ＣＰＵ）６８に取込まれ、後述する手順にて従っ
て処理され、かつメモリ６９へ記憶されるようになって
いる。

なお、ここでは、前記歯車Ｇ（３１）’、Ｇ（３１）、
Ｇ　（３２）、Ｇ　（３３）の歯数比はそれぞれ３１：
３１：３２：３３に設定されている。また、レゾルバ５
６．５３．５４．５５はそれぞｉｌｏ極（ＩＯＸ）、１
極（ＬＸ）、１ｓｉ（ＬＸ）、１極（ＩＸ）構造のレゾ
ルバが用いられている。更に、アイソレータ６４の１次
側端子ＡＧおよび２次側端子ＬＧはそれぞれアナロググ
ランド、ロッジグランドを示している。

絶」Ｌ厘ＪＬ羽」Ｊ 第２図において、図中（Ａ）の波形図は、各レンル／＜
５６．５３．５４．５５に対して励磁信号Ｓｉｎ波、　
Ｇｏｓ波を与えたとき、各レゾルバ５６゜５３．５４．
５５の二次側から出力される出力信号Ｐｖ　、ＰＬＩ　
、Ｐ７　、ＰＳをそれぞれ示している。これを、各レゾ
ルバ５６　、５３　、５４　、５５の機械角を調整する
ことによって、前記４つの信号の位相差をなくし、第２
図（Ｂ）のように互いに一致させる。

続いて、第３図（Ａ）において、最上段の波形は５ＫＨ
ｚのカウント動作を行う２０００進カウンタ５７を照合
ポジションカウンタとして走らせた場合そのカウンタ５
７がＯ〜１９９Ｓまでの計数をくり返す状態を、次段の
波形は基本クロックを、次々段の波形はレジスタ５８の
イネーブル信号ＥＮて与えられる。）を、最下段の波形
は各レソル／への二次側出力信号Ｐｖ　、Ｐｌ、Ｉ、Ｐ
Ｔ、ＰＳとそれが電圧ゼロのレベルを切るときにイネー
ブル信号ＥＮを形成する様子を、それぞれ示している。

これらの波形図の例においては、イネーブル信号ＥＮ＝
Ｏのときにクロックの立上りでセットされるカウンタ５
７の計数値がＯとなっていないことが解る。そこで、第
３図（Ｂ）の如く、イネーブル信号ＥＮ＝Ｏのときにク
ロックの立上りでセットされるカウンタ５７の計数値が
Ｏとなるように調整する。つまり１位相差＝０として調
整した各レツルへの出力信号ＰＶ　、ＰＵ　、ＰＴ、Ｐ
ｃを、更にカウンタ５７の計数値が０となるように調整
する６以上の操作により得られたポジションを絶対原点
（アブソリュート原点）として定める。

アブソリュート・ポジシ　ンー出（１ いま、第３図（Ｂ）に示したように、ＩＯＸレンルパ５
６およびＩＸレゾルバ５３，５４．５５とカウンタ５７
とが調整された状態において、テーブル５１が７ブソリ
ユ一ト原点に位置しているものとする。この状態から、
第４図に示す如く、テーブル５１をＰ。まで移動させ、
そのＰ。位置で各レゾル／曳５６．５３．５４．５５か
らの出力信号Ｐｖ（ｖ）、Ｐｕ　（ｕ）、ＦＴ（ｔ）、
Ｐｓ　（ｓ）が、Ｖ。ｌ　ｕＱ　、ｔＯ＋　Ｓ　Ｇであ
るとすると、アブソリュート位置Ｐ、は、 Ｐ、　＝　１００００　・Ｒｕ＋５　・ｕｏ（＋）Ｒｕ
＝レゾ／Ｉ／／＜５３（７）回転数（Ｍ数）（２）とし
て表わすことができる。これは、レゾルバ５３とレゾル
バ５６とが歯車Ｇ　（３１）　、　Ｇ　（３１）寡で結
合されているためで、　Ｇ　（３１）　：Ｇ（ｊｌ）’
＝１：１より得られる。また、ここではモータ５０の１
回転あたりのテーブル５１の移動量を１００００［終ｍ
］とする。

一方、レゾル／へ５４においては、 Ｇ（３１）　寧　二　Ｇ　（３２）　＝３　１　：　３
２の関係があるので、１ｏは、 と表わすことができる。ただし、１ＦｉＸ［α］はαの
整数化を意味している。

また、レゾルバ５５においては、 Ｇ（３−１）Ｘ　：Ｇ（３３）＝３１：３３の関係があ
るため、ｓｏは、 と表わすことができる。

そして、式（３）、（４）において、Ｒｕ＝（０，１゜
２、・・・・・・、Ｎｏ５ｅ））を逐次与えて、式（３
）、（４）を満足するＲｕ＝（ｉ　、　ｊ　、に、・・
・、ｑｌをめ、その中からさらに式（５）、（６）を満
足するＲｕ　（１つだけ存在する）をＲｕｏとしてめる
。そして、このＲｕＯを式（１）のＲｕをＲｕｏとした
式（７）に代入すれば、 Ｐｏ　＝　１００（１０・Ｒｕｏ＋５　・ｕｏ（７）式
（７）よりアブソリュート位置Ｐ。をめることができる
。

しかし、この式（７）において、５・Ｕ、は５［ｐＬＩ
Ｉｌ／パルス］精度と、かなり゛粗′な分解能であるた
め、レゾルバ５６からの出力信号を併要して０．５［ｐ
ｍ／ｚ”ルス１精度でアブソリュート位置Ｐ。をめると
、 Ｐ、＝　１００００　・Ｒｕｏ＋Ｃ（８）となる。

第５図のフローチャートは二つの部分、つまりフロー（
Ｉ）、フロー（ＩＩ　）に分けられているがフロー（Ｉ
）では式（３）、（４）を同時に満足するＲｕの値を複
数個選ぶプロセスを、フロー（ＩＩ　）ではその中から
更にＲｕｏを選ぶプロセスを、それぞれ示している。

郁夏ｌ欠１」 第１図に示される検知装置により検知できる範囲は以下
の式により定められる。

いま、任意のアブソリュート位置をＰ件すると、 （１０） （１１） （１２） となる。ただし、ｓ　＋’　ｔ　、　ｕは任意のアブソ
リュート位置Ｐにおける測定位置データである。ココテ
、データｓ　、　ｔ　、　ｕ　、　（ｖ）をｓ　＝ｔ＝
ｕ＝０（＝マ）（絶対原点を含む）とすると、式（１１
）。

％式％） （１３） となる。よって、 となる。

この式（１４）に対して関数Ｆ、Ｇを導入して、 と置くと、Ｆ　（Ｒｕ）　、　Ｇ　（Ｒｕ）は第６図に
示される。

従って、方程式Ｆ　（Ｒｕ）−０、Ｇ　（Ｒｕ）＝０（
７）解は、第６（Δより、 Ｒｕ＝３２α　（１７） Ｒｕ＝３３β　（１８） となる。ただし、α、βはＯまたは正数である。

Ｃ 以上のことから、Ｒｕ＝Ｒυとして、 ３２α＝３３β ３ α＝−β ２ よって、β”３２γ、α＝３３γである。ただし、γは
Ｏまたは正の整数である。

従って、このα、βを式　（１７）、（１８）に代入す
ると、 となる。故に、電気的に位置データが零となるＲｕは、
γ＝０でＲｕ−０（絶対原点）、ｙ＝ｌでＲｕ＝１０５
６　、ｙ　＝　２　テＲｕ＝２１１２　、、　ｙ　＝　
３でＲｕ＝３１６８　、・−となる。

従って、有効検知範囲ｐ　ｅ＋ａｘは、γ＝として、粗
な５［ｇｍ／パルスｊ精度で表わすと。

Ｒｕｍａｘ＝　Ｒｕ　（ｒ＝　１　）　−１＝　１０５
５ｕ　ｗａｘ　＝　１９９９ より、 Ｐ　ｍａｎ　＝　１００００　Ｘ　１０５５＋　５　Ｘ
　ｌ０Ｈ＝　１０５５９１３９５　［ＩＬｍ］ ＣｋｔｌＯ［ｍ］ となる。

置】」」１ 第１図についてのこれまでの説明は測定されたデータＳ
。、Ｌ　９　＋　ｕ　ｎについての誤差を考慮しなかっ
た場合の方法プロセスに関するものであった。しかし、
実際には、これらの測定データＳ。＋ｔＯ＋ｕＯには電
気的分解能に影響される量子化誤差、検出器や歯車列の
有する機械的誤差が含まれるため理論値と異った結果を
生ずる。そこで、次にこうした誤差の変動範囲をチェッ
クする。

いま、第１図の各レゾル八５３，５４．５５からの７ブ
ソリユ一ト位置Ｐに対応して測定された位置データｕ、
ｔ、ｓを、 ｕ＝ｕＴ＋Δｕ　（１９） １＝１工＋Δｔ　（２０） ｓ＝ｓ工＋Δｓ　（２１） と表わす。ここで、ｕｒ＋ｔｖ＋Ｓ−ｒは真の値であり
、ΔＵ、Δｔ、ΔＳは誤差である。

従って１式（３）、（４）はそれぞれ、１ ５（ｔ、＋Δｔ）ｚ　−（１００００・Ｒｕ＋５（ｕ７
＋Δｕ））−Ａ２ （２２） Ａ＝ｉＦｉＸ　［（１００００−Ｒｕ＋５（ｕ丁　＋　
Δｕ）ｌ／１００００　］３２ Ｘ　１００００　（２３） となる。ここで、５ｔＴは、 ５　ｔＴ　＝３２　（’　ＯＯｏＯ−Ｒｕ　”　５　ｕ
　Ｔ　）−ｉＦｉＸ　［−（１００００−Ｒｕ＋５　Ｌ
１７　）／１００００　］２ Ｘ　１００００　（２４） と表わせるため１式（２４）の５ｔ工を式（２２）に代
入して得られる誤差Δｔは。

５　・Δｔα　５−一・Δｕ　−ｅ　（２５）２ ｅ＝ｉＦｉＸ　［−（１００００−Ｒｕ＋５（ｕＴ＋Δ
ｕ））／１０００（ｌ　］２ Ｘ　１（＋０００−ｉ’ＦｉＸ　［（１００００−Ｒｕ
＋５　１１Ｔ　月ｏｏｏｏ］Ｘ　１００００　（２６） よって、 より、 （２７） 同様にして、式（５）、（６）より、 （２８） となる。いま、量子化誤差をε、機械誤差をδとし、こ
れらをそれぞれ、 ε：５　［μｍ／パルス　Ｊ ε：３０［μｍ／パルス　１ と置き、ΔＵにε、δを持たせ１式（２７）、（２８）
に代入すると、 Ｃｋｔ１８．３−［Δｕ１ １ ［Δｓ　Ｊ　”　ｃｉ−（５＋１３．９）　ｅ　ＥΔｕ
１３ α１７．８　（Δ　ｕ］ となり、　［Δｕ１−±３とすると、 〔Δｔ１＊伽±５４．９　［Ｐ履］　（２９）［Δｓ１
末α±５３．４　［＃Ｌｍ　］　（３０）となる。ただ
し、［ΔＱ］はΔＱの実誤差パルス数と定義する。また
、［ΔＱ］”はΔＱの実誤差量と定義する。

さて、第５図に示すフローチャートの一連のステップに
よって決められるＲｕｏにおいて。

［Δｕ］　＝±３の場合、 ｔｏのとり得る領域は、 ■ｔ　、　＝　（＋９９９．Ｏ）近傍時に、５４．９Ｘ
　２ ＜を丁　＞≦１．≦ＩＨＱ　＜３Ｉ） 或いは、 ５４、！３Ｘ　２ 〈ｔ工＋□）≧ｔ０≧０．　（３２） （り＋ｊ、洪（１９９９，０）近傍の時に、ｓｏのとり
得る領域は、 ＋′ｖ３　ｏ　；（１８９９＋　０　）近傍時に、或い
は、 ｔ’ｓ　５゜ｘ　（１！１１８８．Ｑ）近傍の時に、（
３６） の範囲で判断する必要がある。

なお、ここで、くβ〉はβ≧Ｏならばβ−１ＦｉＸ［β
／２０００］　−２０００、βくＯならば２０００＋β
と定義する。また、式（３１）〜（３３）の不等式にお
ける値ｔ工が必要となるが、この１Ｔは式（２４）にお
いて、ｔＴ＋ｔｏとして算出したものを用いる。ＳＴに
ついても同様である。

しかし、上述の式（３１）〜（３６）において、測定デ
ータＳ。、　。、ｕｏは全て整数値であるため、実際は
下記不等号式で判断する。

即ち、式（３１）に対しては、 （３１Ａ） 式（３２）に対しては、 （３２Ａ） 式（３３）に対しては、 式（３４）に対しては、 ５３．４Ｘ　２ １Ｆ　ｉｘ［＜　ｓＴ　５　’　］≦Ｓｏ≦１８９８（
３４Ａ） 式（３５）に対しては、 ５３．４Ｘ　２ ｉＦ　＋Ｘ　［＜　Ｓ　Ｔ　”　５　）　］≧ｓ。≧０
（３５Ａ） 式（３６）に対しては、 ５３．４Ｘ　２ ｉＦｉＸ［ＳＴ−］］≦Ｓ。

５３．４Ｘ　２　（３６Ａ） ≦　１ＦＩＸ［ｓＴ＋、　］ の如くである。

次に、以上説明した測定誤差の存在により正しいアブソ
リュート位置の算出を誤る可能性について考察してみる
。

第７囚に示すように、各歯車Ｇ（３１）、Ｇ（３１）本
　、Ｇ　（３２）、Ｇ　（３３）の歯数比は、３１：３
１：３２：３３であり、またレゾルバ５３，５４．５５
は全てＩＸのレゾルバを使用している。従って、歯車Ｇ
　（３１）がアブソリュート原点位置の状態から１回転
してから、更に同じ方向に回転を続けた場合に歯車Ｇ（
３２）がはじめて１回転したとすると、その間にＧ（３
１）の回転によって発生するパルス数ｄｔは、０００ ｄｔ＝　（３２−３１）　Ｘ　−＝　８２．５２ となる。また、歯車Ｇ（３１）に対する歯車Ｇ（３３）
のパルス数は、同様にして、 ０００ ｄｓ＝　（３３−３１）　Ｘ　−＞　１２１．２３ となる。従って、 ５４．９Ｘ　２ ２　・　［Δｔ　］　＜　ｄｔ（２Ｘ　−＜　６２．５
）　（３７）５３．４Ｘ　２ ２　・　［Δｓ　］　＜　ｄｓ（２Ｘ　−＜　１２１．
２　）　（３８）となり、測定データｔ６．．Ｓｏの中
に誤差あったとして、第５図のフローチャートの中でＲ
ｕｏ導き出すときにその誤差を含むデータｔ。、Ｓｏが
利用されたとしても１式（３７）、（３８）を満たして
いる限りＲｕｏは正しい値が得られる。つまり、誤差に
影響されないのである。しかし、データＵ。が誤差を含
むため、アブソリュート位置Ｐ。を５［＃ＬＩＩｌ／パ
ルス］精度で、Ｐ　ｏ　＝　１００００　・Ｒｕｏ＋　
５ｕ０と表すと、誤差がそのままＰ。に加わってくる。

そのため、次項でその補正方法にって考察する。

アブソリュート位　差の　正 レゾルバ５３．５６の設計精度および歯車Ｇ（３１）、
Ｇ　（３１）”を介しての組合せ精度により゛絶対原点
取り′を行なう際、第８図に示すように、絶対原点取り
工、絶対原点取りＩＩの２通りが考えらえる。

絶対原点取りＩはＰＵ倍信号Ｐυ倍信号り位相遅れ（Ｐ
Ｖ（マ）が最大９パルス以内）がある場合、絶対原点取
りＩＩはＰＵ倍信号ＰＶ倍信号り位相進みがある場合で
ある。いま、モータ５０が絶対原点より回転し、任意ポ
ジションＰで停止した時、データＵに量子化誤差および
機械誤差により±３パルス、データＶに量子化誤差によ
り±１パルスの測定誤差が含まれるとする。このため、
データｕ、ｖが共に（１９９９，Ｏ）近傍を示したとき
、第９図および第１０１Δの例に示すように、Ｕ＜＜Ｖ
またはｕ）■となり、０．５　［ｇｙｒ　／パルスｌ精
度で、アブソリュート位置を算出する際、式（８）、（
９）の一般式 Ｐ　＝　１００００　・Ｒｕ十〇　（３９）に対して補
正が必要となる。

このことから、アブソリュート位置として、０゜５［Ｉ
Ｌｍ／パルス］精度を導出するレゾルバ５６を基本とし
て、正確なアブソリュート位置ｐｇを算出すると、第１
１図のフローチャートになる。

このフローチャートでは、ＳＴＰ　ｌにおいてデータＵ
。、ｖｏを用いてレゾル／＜５３．５６の１回転以内の
誤差を含まない値として算出し、これをＤとおく。５Ｔ
Ｐ２において、データＶ。が６０より小さい（ＰＶ（マ
）が１周期分過ぎた直後）がどうかチェックする。５Ｔ
Ｐ２において、ＹＥＳであると、５ＴＰ３に移りデータ
ｕ７．のデータＶ０に対する前後関係をチェックする。

また、Ｎ。

であると、５ＴＰ５に移る。５ＴＰ３において、もしＵ
。がｖｏより前にあり、かつＵ。の値をｌＯ等分割した
際に各区分の後部にある（ＹＥＳとなる）ときは５ＴＰ
４に移る。それ以外の（Ｎ。

となる）ときは５ＴＰ８に移り補正は無しとする。５Ｔ
Ｐ４においては、５ＴＰＩで得られたＤに補正値１００
０を加え、５ＴＰ８に移る。

また、５ＴＰ５において、データＶ。が１９４０より大
きい（Ｐｖ（マ）が次周期に入る直前）かどうかチェッ
クする。５ＴＰ５において、ＹＥＳであると、５ＴＰ６
に移りデータＵ。のデータＶ０に対する前後関係をチェ
ックする。また、Ｎ。

であると、５ＴＰ８に移り補正は無しとなる。５ＴＰＴ
６において、もしＵ。がＶ。より後にあり、かつＵ。の
値を１０等分分割した際に各区分の前部にある（ＹＥＳ
となる）ときは５ＴＰ７に移る。それ以外（Ｎｏとなる
）ときは５ＴＰ８へ移り補正は無しとなる。５ＴＰ７に
おいては、５ＴＰｉで得られたＤに補正値−１０００を
加え５ＴＰ８へ移る。以上により、５ＴＰ８において、
回転数Ｒｕｏおよび補正されたＤを用いて、正確なアブ
ソリュート位置Ｐ。本を算出する。

任」Ｌ厘」Ｌ曳己↓ 前記記述した゛絶対原点取り′はレゾル／へ５６．５３
，５４．５５および歯車Ｇ（３１）、Ｇ（３１）京、Ｇ
　（３２）、Ｇ　（３３）に対する構成に制約（機械角
の一致）があった。これは、電源断時に手動で位置、（
角）を変更させても、電源再投入時に得られる位置デー
タｕ、ｖ、ｔ、ｓのみで現在位置を算出できるという点
で優れている反面、検出器の設計構成にかなりの負荷が
加わつてくる。

このため、第１図に示すメモリ６９を用いてアブソリュ
ート位置を検知する。いま、レゾルバ５６．５３，５４
．５５および歯車Ｇ（３１）、Ｇ（３１）本　、Ｇ　（
３２：ｌ！　、Ｇ　（３３）による構成を任意にとる（
レゾルバにおける機械角の一致は必要ない。）。この構
成を変えずに、必要となる原点位置までモータ５０を回
転させて止め、得られたデータを Ｐ　Ｓ　（Ｓ）＝Ｓ　Ｉ Ｐ↑（１）＝１１ ρｕ（ｕ）−ｕ　Ｉ Ｐ、（マ）＝ｖ＋ とし、ＣＰＵ６８を介してメモリ６９へそれぞれの値を
書込む。第１２図はこの操作によって得られる位置を゛
任意原点′とする様子と示しており、以後この任意原点
を０点としてアブソリュート位置の算出を行なう。

アブソリュート・ポジシ　ンー　２ いま、第１２図に示したように、任意原点からモータ５
０の回転により、任意位置Ｐで停止したとする。このと
き、各レゾルバ５６　、５３　、５４．５５からの出力
がｖ、ｕ、ｔ、ｓであるとすると、アブソリュート位置
Ｐは式（１０）、（１％式％） （４１） （４２） （４３） と表わすことができる。しかし、レゾルバ５３の疑似回
転数Ｒｕが Ｒｕ＝（０，１，２１ のときは式（４２）、（４３）はそれぞれ下記式（４２
Ａ）、（４３Ａ）を考慮する必要がある。

（４２Ａ） （４３Ａ） これは、アブソリュート位置Ｐが第１３図に示すように
、 或いは、 の範囲にあるとき、式（４２）、（４３）の中で、゛定
数′ １００００−５　ｔ　１ １００００　５　ｓ　＋ を゛変数′として扱う必要があるためである。

以上のことから、式（４１）、（４２）、（４３）、（
４２Ａ）、（４３Ａ）を用いてアブソリュート位置Ｐを
めるフローチャートを第１４図に示す。しかし、このフ
ロー・で得られるアブソリュート位置Ｐは５［＃ＬＩｌ
／パルス１精度となり、粗な値となるため、第１１図で
示したフローチャートと同様に０．５　［ｇｍ／パルス
］精度でアブソリュート位置を算出する方法を第１５図
に示す。

この第１　’５図のフローチャートにおいて、フロー（
ＩＩＩ）は第１１図のフローチャート、５ＴＰ１に相当
し、レゾルバ５３．５６の１＠転以内の値を算出し、こ
れをΣとした様子を示している。

また、フロー（ｒＶ）、（Ｖ）は第１１図のフローチャ
ー）　；　５ＴＰ２から５ＴＰ７までの処理に相当し、
データの測定誤差による影響を考慮した補正値±１００
００を加える様子を示している。以上により、回転数Ｒ
ｕ’および補正されたΣを用いて正確なアブソリュート
位置Ｐを算出する。

以上、本発明を図面により説明したが、その中でＲｕｏ
を、レゾルバ５４．５５の周期およびその周期の１周期
未満の値ｔ。、Ｓｏに基づく式ンルパ５６の周期のレゾ
ルバ５３の周期に対する割合およびレゾルバ５６の１周
期未満の値Ｖ。を用いて決定するようにしてもよい。

また、第５図、第１１図、第１４図、第１５図では測定
データ処理方法の一手法を示したまでにすぎず、例えば
レゾルバの回転数を遂次代入法によりめるのではなく、
離散的かつ周期的な数を代入してめるようにしてもよい
。

また、第１図では回転型位置検出器としてレゾルバを使
用したが、回転型位置検出器としては、レゾルバに限ら
れるものではない。また、回転型でなくてもよく、例え
ば一定の周期をもち、かつその１周期内での絶対量（５
，ｔ、ｕ、ｖなどのように）がそれぞれ測定され得るも
のであれば、単に回転型に限定されるものではなく直線
型の検出器、例えばインダクトシン、マグネスケール等
であってもよい。この場合、回転型位置検出器と直線型
位置検出器との組合で検知手段を構成するようにしても
よい。

また、上記実施例では、位相変調方式の位置検出器とし
たが、振幅変調方式の位置検出器でもよい。この場合、
第１６図に示す如く、励磁回路５２から励磁信号ｅｉ＝
ｓｉｎωｔを各振幅変調方式の検出器１５３，１５４，
１５５，１５６に供給し、その各検出器１５３，１５４
，１５５，１５６からの出力信号ｅｏ＝に＊ｓｉｎθａ
ｅｉをセレクタ２０１で選択した後、検波回路２０２お
よびフィルタ２０３を介してＡ／Ｄ・ホールド２０４で
デジタル量に変換し、ＣＰＵ２０５に取込むようにすれ
ばよい。ただし、セレクタ２０１以後の回路構成につい
ては、フィードバック信号の振幅値が検知できるもので
あれば、特に限定されるものではない。

また、第１図のモータ５０としては、パルスモータ或い
はシンクロモータ等でもよい。

［発明の効果］ 以上の通り、本発明によれば、高精度にアブソリュート
位置の検知ができる検知方法および検知装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のアブソリュート位置の検知装置の一実
施例を示す全体構成図、第２図は第１図の各レゾルバの
２次側出力の位相を一致させることを説明する図、第３
図は第１図における照合ポジションカウンタ（２０００
進カウンタ）の計数動作と各レゾルバ出力の位相を調整
するゼロ・クロス調整（絶対原点調整）を説明する図、
第４図は第１図の検知装置によりアブソリュート位置検
出のプロセスを説明するための参考となる波形図、第５
図は第１図の中央処理装置におけるデータ処理プロセス
を説明するフローチャート、第６図は第１図の検知装置
で電気的に位置データが零となるＲｕを算出するための
プロセスを説明する図、第７図は第１図の検知装置にお
ける測定誤差による影響を説明するための図、第８図は
第３図におけるゼロ・クロス調整時に起るレゾル／＜５
６．５３の２次側出力の位相関係を説明する図、第９図
は第８図より起りうる測定誤差を説明する図、第１０図
は第９図と同様に第８図より起りうるもう１つの測定誤
差を説明する図、第１１図は第５図から得られるＲｕＯ
を用いて高精度でアブソリュート位置を算出するデータ
処理プロセスを説明するフローチャート、第１２図は第
１図にお（する検知装置によりアブソリュート位置検出
を任意原点（ｕ＋　＋ｔｌ　、Ｓ＋　、Ｖ＋）力１ら行
なうプロセスを説明するための波形図、第１３図は第１
図の中央処理装置におけるデータ処理プロセスの中で、
Ｒｕ＝（０，１，２）時の処理プロセスを説明しうる波
形図、第１４図は第１図の中央処理装置でアブソリュー
ト位置を任意原点より゛算出する処理プロセスを説明す
るフローチャート、第１５図は第１４図で得られたＲｕ
”を用いて高精度でアブソリュート位置を任意原点より
算出する処理プロセスを説明するフローチャート、第１
６図は位置検出器として振幅変調方式の検出器を用いた
際の測定系を示す回路図である。 ５０・・・モータ、５１・・・被測定部材としてのデー
プル、５３．５４．５５・・・ＩＸレンル、＜、５６・
・・１０ｘレゾルバ、５２・・・励磁回路、５７・・・
２０００進カウンタ、５８・・・レジスタ、６３・・・
アナログスイッチ、６４・・・アイソレータ、６５・・
・フィルタ・コンパレータ部、６６・・・フリップフロ
ラフ、６８・・・中央処理装置、６９・・・不揮発性メ
モリ。 代理人　弁理士　木下　実三　（ほか１名）第９図 第１θ図 第１３図 第１４図（Ａ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）少なくとも１つが他よりも高分解能で、かつ被測
   定部材に対し、それぞれ異なる所定の機械的変化量に対
   応した周期または振幅の電気信号を発生する複数の検出
   器からなる検知手段を用いて、被測定部材の機械的運動
   に関し、予め定められた基準状態位置からの変化量をア
   ブソリュート値として検知する検知方法であって、 前記検知手段と前記被測定部材との間に機械的変化量が
   生じた際、前記各検出器から各周期に対応する電気信号
   を読取って記憶する第１のステップき、 この第１のステップにおける機械的変化量に伴う前記検
   知手段の中の１つの検出器（第１検出器）と前記被測定
   部材との相対的な位置関係を、前記第１検出器に対応す
   る前記周期の整数（Ｎ）倍の値および同周期の１周期未
   満の値とにより粗に特定する第２のステップと、 この第２のステップにおける整数値Ｎを、前記検知手段
   の中の他の検出器に対応する周期および同地の検出器か
   ら得られかつ前記第１のステップで記憶保持された値と
   を用いて決定する第３のステップと、 この第３のステップで得られた整数値Ｎと、前記検知手
   段の中の高分解能検出器に対応する周期および同地の検
   出器から得られかつ前記第１のステ・ンプで記憶保持さ
   れた値とを用いて、正確に７ブソリユート値を決定する
   第４のステップと、からなることを特徴とするアブソリ
   ュート位置の検知方法。 （２、特許請求の範囲第１項において、前記第３ステン
   プでは、第２のステップにおける整数値Ｎを、前記検知
   手段の中の高分解能検出器に対応する周期の前記第１検
   出器の周期に対する割合および同地の検出器から得られ
   かつ前記第１のステップで記憶保持された値とを用いて
   決定するようにしたことを特徴とするアブソリュート位
   置の検知方法。 （３）特許請求の範囲第１項または第２項において、前
   記被測定部材と前記第１検出器との相対的な位置関係を
   Ｐとし、かつ第１検出器の周期を文１、同周期に対応し
   て記憶保持された測定値をΔ９．１　とし、更に整数値
   をＮとして、これらの値Ｐ、ｉ＋　、Ｎを Ｐ＝ＮＩＩｆＬ１＋Δｌ＋ なる関係式で特定して整数値Ｎをめ、更にＰをより高精
   度にめるため、測定値Δ又１に対して、高分解能検出器
   で記憶保持された測定値Δ交１末を用いて、 ｐ＝Ｎ−ｉ＋＋：Ｊ（ΔｌＩ、Δ」；１．１本）よりＰ
   をめ、これをアブソリュート位置とすることを特徴とす
   るアブソリュート位置の検知方法。 （４）被測定部材の機械的運動に関し、予め定められた
   基準状態位置からの変化量をアブソリュート値として検
   知する検知装置であって、被測定部材に対してそれぞれ
   異なる所定の機械的変化量に対応した周期の電気信号を
   発生する複数の検出器からなる検知手段と、 前記検知手段と前記被測定部材との間に機械的変化量を
   生じさせる手段と、 前記被測定部材の機械的運動が停止された状態で前記検
   知手段の各検出器から取出された前記各周期のそれぞれ
   １周期未満に対応する電気信号をデジタル量として記憶
   保持するメモリ手段と、前記検知手段の中の１つの検出
   器（第１検出器）と前記被測定部材との相対的な位置関
   係を、前記第１検出器に対応する前記周期の整数（Ｎ）
   倍の値および同周期の１周期未満の値とで粗に規定すべ
   く、前記整！１２伯Ｎを前記検知手段の中の他の検出器
   に対応する周期および前記メモリ手段にストアされてい
   るデジタル量を用いて決定する整数値決定手段と、 この整数値決定手段で得られた整数（ＩＩＩ　Ｎと、前
   記検知手段の中の高分解能検出器に対応する周期および
   同地の検出器から得られかつメモリ手段にストアされて
   いるデジタル量とを用いて、正確にアブソリュート値を
   決定する手段と を備えたことを特徴とするアブソリュート位置の検知装
   置。 （５）特許請求の範囲第４項において、前記整数値決定
   手段として、測定されたデジタル値と任意整数値（否負
   値）および各測定された値に対応する周期との関係を満
   足する前記整数値を逐次変化させること蔽より決定する
   計算機を備えたことを特徴とするアブソリュート位置の
   検知装置。 （６）特許請求の範囲第４項または第５項において、前
   記検知手段は、複数の直線型位置検出器で構成されてい
   ることを特徴とするアブソリュート位置の検知装置。 （７）特許請求の範囲第４項または第５項において、前
   記検知手段は、複数の回転型位置検出器で構成されてい
   ることを特徴とするアブソリュート位置の検知装置。 （８）特許請求の範囲第４項または第５項において、前
   記検知手段は、回転型位置検出器と直線型位置検出器と
   の組合せにて構成されていることを特徴とするアブソリ
   ュート位置の検知装置。 （９）特許請求の範囲第４項または第５項において、前
   記検知手段は、位相遍移（変調）信号を与えるように構
   成されていることを特徴とするアブソリュート位置の検
   知装置。 （１０）特許請求の範囲第４項ないし第９項のいずれか
   において、前記検知手段と前記被測定部材との間に機械
   的変化量を与える手段は、軸および歯車列からなる回転
   伝達機構により構成されていことを特徴とするアブソリ
   ュート位置の検知装置。 （１１）特許請求の範囲第４項ないし第９項のいずれか
   において、前記検知手段と前記被測定部材との間に機械
   的変化量を与える手段は、電気的回転駆動手段により構
   成されていることを特徴とす　′るアブソリュート位置
   の検知装置。 （１２、特許請求の範囲第４項ないし第９項のいずれか
   において、前記検知手段と前記被測定部材との間に機械
   的変化量を与える手段は、軸および歯車列からなる回転
   伝達機構と電気的回転駆動手段との組合せからなること
   を特徴とするアブソリュート位置の検知装置。 （１３）特許請求の範囲第１０項または第１２項におい
   て、前記回転伝達機構は、歯数が互いに素な関係となる
   複数の歯車で構成されていることを特徴とするアブソリ
   ュート位置の検知装置。 （１４）特許請求の範囲第１１項または第１２項におい
   て、前記電気的回転駆動手段は、パルスモータで構成さ
   れていることを特徴とするアブソリュート位置の検知装
   置。 （１５）特許請求の範囲第１１項または第１２項におい
   て、前記電気的回転駆動手段は、シンクロモータで構成
   されていることを特徴とするアブソリュート位置の検知
   装置。 （１６）特許請求の範囲第４項ないし第１５項のいずれ
   かにおいて、前記電気的信号をデジタル量として記憶保
   持するメモリ手段は、周期的に一定数２一定の時間的周
   期で計算するカウンタを有し、かつ前記取出された電気
   信号に対応する前記カウンタの計数内容をその時点での
   測定データとしてストアするレジスタを有することを特
   徴とするアブソリュート位置の検知装置。