WO2009119371A1 - バッテリレス絶対位置検出用エンコーダ - Google Patents

バッテリレス絶対位置検出用エンコーダ Download PDF

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一浩 牧内
智仁 山崎
徹 宮島
茂春 加藤
利明 鮎沢
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山洋電気株式会社
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    • G01D2205/20Detecting rotary movement
    • G01D2205/28The target being driven in rotation by additional gears

Definitions

  • the present invention relates to a batteryless absolute position detecting encoder for detecting the absolute position of a detected rotating shaft.
  • Patent Document 1 discloses a batteryless absolute position detection encoder that detects the absolute position of a rotating body over multiple rotations using three resolvers connected by a gear mechanism. It is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses a batteryless absolute position detecting encoder that detects an absolute position including a multi-turn from the positional relationship of four reluctance resolvers connected by a gear mechanism. .
  • a detectable range is widened by a combination of gears so as to cover a necessary region range to be output to the outside.
  • One resolver is used for both the region determination within one rotation and the number of rotations determination.
  • the meshing of the gears is meshing in which a plurality of gears are arranged in two planes, but the gears are arranged on the inner peripheral surface of a large-diameter resolver in order to form a flat shape.
  • the battery-less absolute position detection encoder holds the absolute position information regarding the absolute position of the detected rotation shaft, even when the power is cut off, as the positional relationship between the plurality of gears constituting the gear mechanism. For this reason, a battery for holding absolute position information is not required.
  • the batteryless absolute position detecting encoder if the detected rotational shaft moves due to an external force applied to the detected rotational shaft for some reason after the power supply is cut off, the gear mechanism also moves. Thereafter, when the power is turned on, the absolute position information after being moved by the external force is output.
  • the absolute position detector for example, resolver
  • the absolute position detector for example, resolver
  • the absolute position detector (resolver) RS1 in the first stage is used for both the area determination within one rotation and the number of rotation determination. Especially, accuracy was required.
  • An object of the present invention is to provide an encoder for detecting an absolute position.
  • An object of the present invention is to improve a batteryless absolute position detecting encoder configured to connect a plurality of rotary absolute position detectors having a rotating shaft via a gear mechanism and detect the absolute position of a detected rotating shaft.
  • a rotary absolute position detector used in the present invention a reluctance resolver or an optical absolute position detector can be used.
  • the battery-less absolute position detection encoder of the present invention includes an absolute position calculation unit, an absolute position storage unit, and a determination unit.
  • the absolute position calculation unit calculates an absolute position including the number of rotations of the detected rotation shaft based on a plurality of detection signals output from the plurality of rotary type absolute position detectors.
  • the absolute position storage unit includes a nonvolatile memory that stores the absolute position when the power is shut off, which is output from the absolute position calculation unit when the power is shut off. Since writing to the nonvolatile memory is performed only with the electric charge stored in the capacitor on the substrate circuit when the power is shut off, it is desirable that the nonvolatile memory has the fastest writing time. By using a non-volatile memory with a fast writing time, a large-capacity capacitor for securing a charge necessary for writing can be eliminated.
  • the determination unit compares the absolute position output from the absolute position calculation unit when the power is turned on with the absolute position when the power is shut off stored in the nonvolatile memory, and the difference between the two is larger than a predetermined value. An alarm signal is output to.
  • the determination unit determines the accuracy of the absolute position information output from the batteryless absolute position detection encoder when the power is turned on, and outputs an alarm signal when the accuracy is low.
  • Post-processing performed by the output alarm signal is arbitrary. For example, as post-processing, generating an alarm from the alarm device, stopping the output of the absolute position from the absolute position calculation unit by the alarm signal, stopping the activation of the device equipped with the encoder with the alarm signal Can be considered.
  • the absolute position output when the power is turned on is changed when the detected rotating shaft is moved outside the predetermined range by an external force after the power is turned off, or when a failure occurs in the absolute position detector.
  • an alarm signal is output from the determination unit.
  • the absolute position storage unit can be provided with a counter unit that stores the number of times that exceeds the upper limit of the absolute position detection region that can be calculated from the combination of the number of gear teeth included in the gear mechanism.
  • the counter section preferably includes a non-volatile memory for storing the above-mentioned number of information.
  • the gear mechanism and the encoder can be easily reduced in size. Further, among the dimensions of the encoder, the dimension in the axial direction of the detected rotating shaft can be made small.
  • one rotary type absolute position detector having a rotary shaft connected to the detected rotary shaft is arranged on one side of the gear mechanism. Then, one gear included in the gear mechanism is fixed to the rotation shaft of the single rotary absolute position detector. Further, the remaining rotary type absolute position detector is arranged on the other side of the gear mechanism. Then, gears fixed to the respective rotation shafts of the remaining rotary type absolute position detectors are arranged around the one gear. In this way, the encoder can be reduced in size.
  • a batteryless absolute position detection encoder having an infinite detection range may include at least an absolute position calculation unit and an absolute position storage unit including a counter unit.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of an embodiment of an encoder for batteryless absolute position detection according to the present invention.
  • FIG. 1 shows a diagram showing a configuration of a gear mechanism GM and elements necessary for executing a calculation. It is shown together with the block diagram shown.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a part of the battery-less absolute position detecting encoder according to the present embodiment.
  • reluctance resolvers RS0 to RS3 used as four rotary absolute position detectors having rotation axes S0 to S3, respectively, have a gear mechanism GM. Connected to each other.
  • the rotation shaft S0 is connected to an output shaft (detected rotation shaft) of a motor (not shown), for example.
  • FIG. 2 shows only two reluctance resolvers RS0 and RS3.
  • four reluctance resolvers RS0 to RS3 are shown in a block diagram.
  • the gear mechanism GM for connecting the four rotary shafts S0 to S3 is configured such that the spur gears G0 to G3 connected to the four rotary shafts S0 to S3 are meshed and rotated in the same plane. .
  • the number of teeth of the gear G0 and the number of teeth of the gear G1 are made equal, and the reluctance resolver RS1 is used for region determination within one rotation.
  • Two gears for determining the number of rotations are a gear G2 of the reluctance resolver RS2 and a gear G3 of the reluctance resolver RS3.
  • the gears G0 and G1 have 28 teeth
  • the gear G2 has 27 teeth
  • the gear G3 has 29 teeth.
  • a member denoted by reference numeral 1 is a gear box in which the gear mechanism GM and the rotor part 10 and the stator part 20 of the reluctance resolver RS0 are accommodated.
  • a bearing B for rotatably supporting the rotation shafts S1 to S3 of the three reluctance resolvers RS1 to RS3 and a rotor of the three reluctance resolvers RS1 to RS3 are provided on the gear box 1.
  • the case body 2 in which the portion 13 and the stator portion 23 are accommodated is fixed.
  • a circuit board 3 is accommodated in a space opposite to the gear box 1.
  • An arithmetic circuit shown in FIG. 1 is mounted on the circuit board 3.
  • a plurality of terminals 5 extending from the circuit board 3 extend outward from the end plate 4 of the case body 2.
  • a reluctance resolver RS0 having a rotation axis S0 connected to the detected rotation axis is arranged on one side of the gear mechanism GM. ing. The remaining three reluctance resolvers RS1 to RS3 are arranged on the other side of the gear mechanism GM. Since the other gears G1 to G3 are arranged around the central gear G0, the overall shape of the encoder can be reduced.
  • the arithmetic circuit mounted on the circuit board 3 includes an absolute position calculation unit 6, an absolute position storage unit 7, a determination unit 8, and a power supply monitoring unit 9, as shown in FIG.
  • the absolute position calculation unit 6 calculates an absolute position including the number of rotations of the rotation axis S0 as the detected rotation axis based on a plurality of detection signals respectively output from the four reluctance resolvers RS0 to RS3.
  • the absolute position since the basic concept is described in detail in Patent Document 2, the description thereof is omitted here.
  • the absolute position storage unit 7 includes a nonvolatile memory 7A as a storage element that stores the absolute position when the power is shut off, which is output from the absolute position calculation unit 6 when the power is shut off. Since writing to the non-volatile memory 7A is performed only with electric charges stored in a capacitor provided on the circuit board 3 when the power is shut off, it is desirable that the non-volatile memory 7A has a writing time as fast as possible. By using the non-volatile memory 7A with a fast writing time, a large-capacity capacitor for securing the charge necessary for writing can be eliminated.
  • non-volatile memory 7A for example, a non-volatile memory such as that sold by Ramtron, which operates at a high speed of one write access time within 30 ns and has no limit on the number of rewrites is used. it can.
  • the power supply voltage supplied to the circuit on the circuit board 3 is 5V, and writing to the nonvolatile memory 7A is performed at 3.3V.
  • the power supply monitoring unit 9 includes a power supply monitoring element that detects the interruption of the power supply voltage of 5V.
  • the power supply monitoring unit 9 recognizes that the power supply has been cut off, and a write circuit (not shown) included in the absolute position storage unit 7 is transferred to the nonvolatile memory 7A.
  • the write operation is started.
  • writing to the nonvolatile memory 7A is performed only with the electric charges stored in the tantalum capacitor and the ceramic capacitor provided on the circuit board 3.
  • the time until the power supply voltage decreases from 4.2 V to 3.3 V is 3 ms or more.
  • the determination unit 8 includes the absolute position output from the absolute position calculation unit 6 and the power stored in the nonvolatile memory 7A in the absolute position storage unit 7 when the power supply monitoring unit 9 detects power-on to the encoder.
  • the absolute position at the time of interruption is compared, and an alarm signal is output when the difference between the two is larger than a predetermined value. This is because, when the rotating shaft is rotated by an external force during power shutdown, a difference is generated between the absolute position stored in the nonvolatile memory 7A and the current position when the power is shut off.
  • the current absolute position calculated from the relationship between the detection signals output from the four resolvers RS0 and RS3 coupled by the gear mechanism GM and the nonvolatile memory 7A are stored. If the difference between the absolute positions in the past is within a certain allowable value, the absolute positions calculated from the detection signals of the four resolvers RS0 to RS3 are adopted. If the difference in absolute position exceeds the preset allowable number of rotations, the motor is rotating to an area where it cannot be normal due to an external force during power-off, or one of the four resolvers RS0 and RS3.
  • the determination unit 8 determines that a failure has occurred and generates an alarm.
  • the allowable rotation speed difference may be appropriately set for each apparatus using the encoder.
  • the post-processing performed by the alarm signal output from the encoder is arbitrary. For example, as post-processing, generating an alarm from an alarm device, stopping output of an absolute position from the absolute position calculation unit 6 by an alarm signal, and stopping activation of a device equipped with an encoder with an alarm signal It is possible.
  • the detected rotational shaft is moved by an external force when the power is shut off, or the reluctance resolver fails, so that the absolute position output when the power is turned on is different from the absolute position before the power is shut off.
  • an alarm signal is output from the determination unit 8. Therefore, by taking an appropriate measure based on the alarm signal, it is possible to prevent the device on which the encoder is mounted from moving unexpectedly. .
  • the absolute position storage unit 7 includes a counter unit 7B that stores the number of times that exceeds the upper limit of the absolute position detection area that can be calculated from the combination of the number of gear teeth included in the gear mechanism GM. Yes.
  • the counter unit 7B includes a non-volatile memory that stores the aforementioned number of times of information.
  • the above-described nonvolatile memory 7A is used as the nonvolatile memory used in the counter unit 7B.
  • the absolute position calculation unit 6 of the present embodiment is based on the number of times the calculated absolute position exceeds the upper limit of the absolute position detection area and the absolute position calculated based on the detection signals from the four resolvers RS0 to RS3. The current absolute position is calculated. In this way, the upper limit of the absolute position detection area can be eliminated. Even if the detection range determined by the gear mechanism GM is small, the absolute position detection region can be infinite.
  • the four gears constituting the gear mechanism GM are arranged in the same plane.
  • the structure of the gear mechanism and the number of resolvers to be used are arbitrary.
  • the arrangement structure of a plurality of resolvers is not limited to the present embodiment, and other arrangement structures may be adopted.
  • the absolute position storage unit 7 is provided with a counter unit 7B that stores the number of times exceeding the upper limit of the absolute position detection area that can be calculated from the combination of the number of gear teeth included in the gear mechanism GM.
  • the counter unit 7B is not necessary.
  • the reluctance resolver is used as the rotary absolute position detector, but it is needless to say that an optical absolute position detector may be used.
  • the absolute position output when the power is turned on is changed when the detected rotating shaft is moved outside the predetermined range by an external force after the power is turned off, or when a failure occurs in the absolute position detector.
  • an alarm signal is output from the determination unit, so it is possible to determine the accuracy of the absolute position information output from the battery-less absolute position detection encoder when the power is turned on. it can. If an alarm is not issued or a device equipped with an encoder is not activated based on the alarm signal, an effect of preventing the device from moving unexpectedly can be obtained.

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Abstract

 電源投入時にバッテリレス絶対位置検出用エンコーダから出力される絶対位置情報の確からしさを判定し、問題があった場合、アラーム信号を出力することができるバッテリレス絶対位置検出用エンコーダを提供する。絶対位置演算部6と、絶対位置記憶部7と判定部8とを備えている。絶対位置演算部6は、4台のリラクタンスレゾルバRS0~RS3から出力される検出信号に基づいて、被検出回転軸の回転回数を含む絶対位置を演算する。絶対位置記憶部7は、電源遮断時において絶対位置演算部6から出力される電源遮断時の絶対位置を記憶する不揮発性メモリを備えている。判定部8は、電源投入時において絶対位置演算部6から出力される絶対位置と、不揮発性メモリに記憶された電源遮断時の絶対位置とを比較し、両者の差が予め定めた値より大きいときにアラーム信号を出力する。

Description

バッテリレス絶対位置検出用エンコーダ
 本発明は、被検出回転軸の絶対位置を検出するバッテリレス絶対位置検出用エンコーダに関するものである。
 従来、主回転軸に対して歯車機構を介して連結された複数の従回転軸に連結されて従回転軸の回転角度を検出する複数の絶対位置検出器を備え、主回転軸の絶対位置を検出するバッテリレス絶対位置検出用エンコーダが知られている。例えば、特開昭61-4918号公報(特許文献1)には、歯車機構で連結された3つのレゾルバを用いて、回転体の多回転にわたる絶対位置を検出するバッテリレス絶対位置検出用エンコーダが開示されている。
 また特許第3704462号公報(特許文献2)には、歯車機構で連結された4つのリラクタンスレゾルバの位置関係からマルチターンを含めた絶対位置を検出するバッテリレス絶対位置検出用エンコーダが開示されている。この従来のエンコーダでは、外部に出力する必要な領域範囲をカバーできるように歯車の組合せで、検出可能な範囲を広くしている。隣り合う歯車の歯数が素数の関係になるように構成することで、回転回数が効率よく算出可能になる。そして1台のレゾルバを1回転内の領域判別と回転回数判別の両方の用途に使用している。また歯車の噛み合わせは2つの平面内に複数の歯車を配置した噛み合わせであるが、偏平に構成するために大径のレゾルバの内周面に歯車を配置している。
特開昭61-4918号公報 特許第3704462号公報
 バッテリレス絶対位置検出用エンコーダは、電源が遮断された場合でも、歯車機構を構成する複数の歯車の位置関係が、被検出回転軸の絶対位置に関する絶対位置情報を保持している。そのため本来的には、絶対位置情報を保持するためのバッテリを必要としない。バッテリレス絶対位置検出用エンコーダを用いると、電源を遮断した後に、何らかの理由で外力が被検出回転軸に加わって被検出回転軸が動いた場合には、歯車機構も動くことになる。その後、電源が投入されると、外力によって動いた後の絶対位置情報を出力する。このとき仮に絶対位置検出器(例えばレゾルバ)に、断線・誤動作・機械的損傷等が発生し、正しい検出信号が得られなかった場合には、誤った絶対位置が算出され、エンコーダが装着された装置が、予想外の動きをしてしまう問題が発生することになる。しかしながら、従来はこのような問題の発生を自己判定することができなかった。
 また、たとえ算出された絶対位置が正しい場合でも、例えばメンテナンス作業等で外力によって被検出回転軸があらかじめ定めた範囲外に動かされた場合を検知することができなかったため、装置の動作時に予想外の動きの発生につながる恐れがあった。
 さらに歯車の組合せで検出可能な絶対位置範囲を大きくとるためには、歯車の歯数を大きくとる必要があり、それに従い使用する絶対位置検出器(例えばレゾルバ)の誤差許容値も小さくなる。そのため、従来の構成では、絶対位置検出器(例えばレゾルバ)の精度を確保するために、製造コストが高くなる問題があった。特に、前述の特許文献2に示された構成では、最初の第1段目の絶対位置検出器(レゾルバ)RS1は1回転内の領域判別と回転回数の判別の両方の用途に使用されるため、特に精度が要求されていた。
 また特許文献2に記載の構成のように、大径のレゾルバの中に歯車を入れ込む構成はエンコーダサイズが小さくなると、製造することが難しくなる。また歯車機構を小径のエンコーダに適用すると、レゾルバ検出部と歯車機構を縦方向に積むことになり、軸線方向の小型化が困難であった。
 本発明の目的は、電源投入時にバッテリレス絶対位置検出用エンコーダから出力される絶対位置情報の確からしさを判定し、確からしさに問題があった場合には、アラーム信号を出力することができるバッテリレス絶対位置検出用エンコーダを提供することにある。
 本発明は、回転軸を有する複数の回転型絶対位置検出器が歯車機構を介して連結されて構成され、被検出回転軸の絶対位置を検出するバッテリレス絶対位置検出用エンコーダを改良の対象とする。本発明で使用する回転型絶対位置検出器としては、リラクタンスレゾルバや、光学式絶対位置検出器を用いることができる。本発明のバッテリレス絶対位置検出用エンコーダは、絶対位置演算部と、絶対位置記憶部と判定部とを備えている。絶対位置演算部は、複数の回転型絶対位置検出器から出力される複数の検出信号に基づいて、被検出回転軸の回転回数を含む絶対位置を演算する。そして絶対位置記憶部は、電源遮断時において絶対位置演算部から出力される電源遮断時の絶対位置を記憶する不揮発性メモリを備えている。なお不揮発性メモリへの書き込みは電源遮断時に基板回路上のコンデンサに蓄えられた電荷のみで行うため、不揮発性メモリは、できるだけ書き込み時間が早いものが望まれる。書き込み時間が早い不揮発性メモリを用いることで、書き込みに必要な電荷を確保するための大容量のコンデンサは不要にできる。そして判定部は、電源投入時において絶対位置演算部から出力される絶対位置と、不揮発性メモリに記憶された電源遮断時の絶対位置とを比較し、両者の差が予め定めた値より大きいときにアラーム信号を出力する。すなわち判定部は、電源投入時にバッテリレス絶対位置検出用エンコーダから出力される絶対位置情報の確からしさを判定し、確からしさが低い場合にアラーム信号を出力する。出力されたアラーム信号により行う後処理は任意である。例えば、後処理としては、警報器から警報を発生すること、アラーム信号により絶対位置演算部からの絶対位置の出力を停止すること、エンコーダが装着されている装置の起動をアラーム信号で停止させることが考えられる。
 本発明によれば、電源遮断後に外力によって被検出回転軸があらかじめ定めた範囲外に動かされた場合や、絶対位置検出器で故障が発生することにより、電源投入時に出力される絶対位置が電源遮断前の絶対位置と異なってしまう事態が発生した場合、判定部からアラーム信号が出力される。その結果、アラーム信号に基づいて、警報を発したり、エンコーダを装着した装置を起動させないようにすれば、装置が想定外の動きをすることを阻止することができる。
 また絶対位置記憶部には、歯車機構に含まれる歯車の歯数の組合せから算出可能な絶対位置の検出領域の上限を越えた回数を保存するカウンタ部を設けることができる。なおこのカウンタ部は前述の回数の情報を保存する不揮発性メモリを含んでいるのが好ましい。このようなカウンタ部を絶対位置記憶部に設けたときには、絶対位置の検出領域の上限を越えた回数と複数の検出信号に基づいて演算した絶対位置とに基づいて、現在の絶対位置を演算するように、絶対位置演算部を構成すればよい。このようにすると絶対位置の検出領域の上限を無くすことができる。また歯車機構により定める検出範囲を小さいものとしても、絶対位置の検出領域を無限のものとすることができる。
 また歯車機構を構成する複数の歯車を同一平面内に配置すると、歯車機構の小型化とエンコーダのサイズの小型化が容易になる。またエンコーダの寸法のうち、被検出回転軸の軸線方向の寸法を小さいものとすることができる。
 複数台の回転型絶対位置検出器のうち、被検出回転軸に接続される回転軸を有する1台の回転型絶対位置検出器を歯車機構の一方側に配置する。そしてこの1台の回転型絶対位置検出器の回転軸に歯車機構に含まれる1枚の歯車を固定する。更に、残りの回転型絶対位置検出器を歯車機構の他方側に配置する。そして残りの回転型絶対位置検出器のそれぞれの回転軸に固定された歯車を、前記1枚の歯車の周囲に配置する。このようにするとエンコーダを小型化することができる。
 特に、検出範囲を無限のものとしたバッテリレス絶対位置検出用エンコーダは、少なくとも絶対位置演算部とカウンタ部を含む絶対位置記憶部とを備えていればよい。
本発明のバッテリレス絶対位置検出用エンコーダの一実施の形態の構成を概略的に示す図である。 本実施の形態のバッテリレス絶対位置検出用エンコーダの一部を断面にして示した部分断面図である。
 以下図面を参照して、本発明のバッテリレス絶対位置検出用エンコーダの実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明のバッテリレス絶対位置検出用エンコーダの一実施の形態の構成を概略的に示す図ために、歯車機構GMの構成を示す図と、演算を実行するために必要な要素を示すブロック図とを合わせて示している。また図2は、本実施の形態のバッテリレス絶対位置検出用エンコーダの一部を断面にして示した部分断面図である。
 図1に示すように、本実施の形態のバッテリレス絶対位置検出用エンコーダは、それぞれ回転軸S0乃至S3を有する4つの回転型絶対位置検出器として用いられるリラクタンスレゾルバRS0乃至RS3が歯車機構GMを介して連結されて構成されている。回転軸S0は、図示しない例えばモータの出力軸(被検出回転軸)に接続される。図2には、二つのリラクタンスレゾルバRS0及びRS3だけを図示してある。そして図1には、4つのリラクタンスレゾルバRS0乃至RS3はブロック図で示してある。4本の回転軸S0乃至S3を連結する歯車機構GMは、4本の回転軸S0乃至S3にそれぞれ連結された平歯車G0乃至G3が、同じ平面内で噛み合って回転するように構成されている。本実施の形態では、歯車G0の歯数と歯車G1の歯数を等しくし、リラクタンスレゾルバRS1を1回転内の領域判別用として用いる。回転回数を判別するための歯車は、リラクタンスレゾルバRS2の歯車G2とリラクタンスレゾルバRS3の歯車G3の2つとした。具体的には、歯車G0及びG1の歯数を28歯、歯車G2の歯数を27歯、歯車G3の歯数を29歯としている。
 図1及び図2において、符号1を付した部材は、歯車機構GMとリラクタンスレゾルバRS0のロータ部10及びステータ部20が収納されるギヤボックスである。また図2に示すように、ギヤボックス1の上には、3つのリラクタンスレゾルバRS1乃至RS3の回転軸S1乃至S3を回転可能に支持するためのベアリングBと、3つのリラクタンスレゾルバRS1乃至RS3のロータ部13及びステータ部23が収納されるケース本体2が固定されている。そしてケース本体2内には、ギヤボックス1とは反対側の空間内に回路基板3が収納されている。回路基板3上には、図1に示した演算回路が実装されている。ケース本体2の端板4からは、回路基板3から延びる複数の端子5が外側に延び出ている。
 図2に示すように、本実施の形態では、4台のリラクタンスレゾルバRS0乃至RS3のうち、被検出回転軸に接続される回転軸S0を有するリラクタンスレゾルバRS0を歯車機構GMの一方側に配置している。そして残りの3台のリラクタンスレゾルバRS1乃至RS3を歯車機構GMの他方側に配置している。そして中心の歯車G0の周囲に、他の歯車G1乃至G3を配置しているので、エンコーダの全体形状を小型にすることができる。
 回路基板3上に実装された演算回路は、図1に示すように、絶対位置演算部6と、絶対位置記憶部7と、判定部8と、電源監視部9とを備えている。絶対位置演算部6は、4つのリラクタンスレゾルバRS0乃至RS3からそれぞれ出力される複数の検出信号に基づいて、被検出回転軸としての回転軸S0の回転回数を含む絶対位置を演算する。なお絶対位置の演算に関しては、特許文献2に基本的な考え方が詳しく記載されているので、ここでは説明を省略する。
 絶対位置記憶部7は、電源遮断時において絶対位置演算部6から出力される電源遮断時の絶対位置を記憶する不揮発性メモリ7Aを記憶素子として内部に備えている。なお不揮発性メモリ7Aへの書き込みは電源遮断時に回路基板3上に設けたコンデンサに蓄えられた電荷のみで行うため、不揮発性メモリ7Aは、できるだけ書き込み時間が早いものが望まれる。書き込み時間が早い不揮発性メモリ7Aを用いることで、書き込みに必要な電荷を確保するための大容量のコンデンサは不要にできる。そこで具体的な不揮発性メモリ7Aとしては、例えばラムトロンから販売されているような、1回の書き込みアクセス時間が30ns以内の高速で動作し、かつ書き換え回数に制限が無い不揮発性メモリを用いることができる。以下、不揮発性メモリ7Aへの書き込みの具体的な構成について述べる。回路基板3上の回路への供給電源電圧は5Vであり、不揮発性メモリ7Aへの書き込みは3.3Vで行われる。電源監視部9は5Vの電源電圧の遮断を検出する電源監視素子を備えている。本実施の形態の構成では、電源監視部9は、4.2Vまで電源電圧が低下すると、電源が遮断されたと認識し、絶対位置記憶部7に含まれる図示しない書き込み回路は不揮発性メモリ7Aへの書き込み動作に入る。本実施の形態では、電源ラインの安定化のために回路基板3上に備えているタンタルコンデンサとセラミックコンデンサに蓄えられている電荷のみで不揮発性メモリ7Aへの書き込みを行う。本実施の形態の場合、電源電圧が4.2Vから3.3Vに低下するまでの時間は3ms以上あることが実験的に確認できている。そして不揮発性メモリ7Aに8ワード分の情報を書き込む必要があるとした場合でも、全データの書き込みにかかる時間は40μs以内である。したがって書き込みのために、十分なマージンを確保できている。このように高速で書き込みを行うことができる不揮発性メモリを使用することで、容量の大きいアルミ電解コンデンサ等を装備することなく、安定した不揮発性メモリへの書き込みを実現することができる。
 判定部8は、電源監視部9がエンコーダへの電源投入を検出したときに、絶対位置演算部6から出力される絶対位置と、絶対位置記憶部7内の不揮発性メモリ7Aに記憶された電源遮断時の絶対位置とを比較して、両者の差が予め定めた値より大きいときにアラーム信号を出力する。これは電源遮断中に、外部からの力で回転軸が回転させられた場合には、電源遮断時に不揮発性メモリ7Aに保存された絶対位置と現在位置との間に差が生じるからである。電源監視部9が電源の投入を検出したときに、歯車機構GMで結合された4台のレゾルバRS0及びRS3が出力する検出信号の関係から算出する現在の絶対位置と不揮発性メモリ7Aに保存された過去の絶対位置の差が一定の許容値内であれば、4台のレゾルバRS0乃至RS3の検出信号から算出された絶対位置を採用する。そして絶対位置の差があらかじめ設定した許容回転回数差を超えている場合には、電源遮断中に外力により通常ではありえない領域までモータが回転しているか、または4台のレゾルバRS0及びRS3のいずれかに故障が発生したと判定部8が判定をして、アラームを発生させる。ここでアラームを発生させる許容回転回数差の定め方は、エンコーダを実装した装置毎に異なるため、エンコーダを使用する装置毎に許容回転回数差を適宜に設定すればよい。
 なおエンコーダから出力されたアラーム信号により行う後処理は任意である。例えば、後処理としては、警報器から警報を発生すること、アラーム信号により絶対位置演算部6からの絶対位置の出力を停止すること、エンコーダが装着されている装置の起動をアラーム信号で停止させることが考えられる。
 本実施の形態によれば、電源遮断時に外力によって被検出回転軸が動いたり、リラクタンスレゾルバで故障が発生することにより、電源投入時に出力される絶対位置が電源遮断前の絶対位置と異なってしまう事態が発生すると、判定部8からアラーム信号が出力されるので、アラーム信号に基づいて、適正な対処をすることにより、エンコーダを実装した装置が想定外の動きをすることを阻止することができる。
 また本実施の形態では、絶対位置記憶部7が、歯車機構GMに含まれる歯車の歯数の組合せから算出可能な絶対位置の検出領域の上限を越えた回数を保存するカウンタ部7Bを備えている。なおこのカウンタ部7Bは前述の回数の情報を保存する不揮発性メモリを含んで構成されている。なおカウンタ部7Bで使用する不揮発性メモリとして、本実施の形態では、前述の不揮発性メモリ7Aを利用している。本実施の形態の絶対位置演算部6は、演算した絶対位置が絶対位置の検出領域の上限を越えた回数と4台のレゾルバRS0乃至RS3からの検出信号に基づいて演算した絶対位置とに基づいて、現在の絶対位置を演算するように構成されている。このようにすると、絶対位置の検出領域の上限を無くすことができる。また歯車機構GMにより定める検出範囲を小さいものとしても、絶対位置の検出領域を無限のものとすることができる。
 本実施の形態では、歯車機構GMを構成する4枚の歯車を同一平面内に配置しているが、本発明を適用するにあたって、歯車機構の構造及び使用するレゾルバの台数は任意である。また複数台のレゾルバの配置構造も本実施の形態に限定されるものではなく、他の配置構造を採用してもよいのは勿論である。
 また本実施の形態では、歯車機構GMに含まれる歯車の歯数の組合せから算出可能な絶対位置の検出領域の上限を越えた回数を保存するカウンタ部7Bを絶対位置記憶部7に設けているが、検出する絶対位置を有限のものとする場合には、カウンタ部7Bは必要ない。
 さらに上記実施の形態では、回転型絶対位置検出器として、リラクタンスレゾルバを用いたが、光学式絶対位置検出器を用いても良いのは勿論である。
 本発明によれば、電源遮断後に外力によって被検出回転軸があらかじめ定めた範囲外に動かされた場合や、絶対位置検出器で故障が発生することにより、電源投入時に出力される絶対位置が電源遮断前の絶対位置と異なってしまう事態が発生すると、判定部からアラーム信号が出力されるので、電源投入時にバッテリレス絶対位置検出用エンコーダから出力される絶対位置情報の確からしさを判定することができる。そしてアラーム信号に基づいて、警報を発したり、エンコーダを装着した装置を起動させないようにすれば、装置が想定外の動きをすることを阻止することができる効果が得られる。

Claims (9)

  1.  回転軸を有する複数の回転型絶対位置検出器が歯車機構を介して連結されて構成され、被検出回転軸の絶対位置を検出するバッテリレス絶対位置検出用エンコーダであって、
     前記複数の回転型絶対位置検出器から出力される複数の検出信号に基づいて、前記被検出回転軸の回転回数を含む絶対位置を演算する絶対位置演算部と、
     電源遮断時において前記絶対位置演算部から出力される電源遮断時の絶対位置を記憶する不揮発性メモリを備えた絶対位置記憶部と、
     電源投入時において前記絶対位置演算部から出力される前記絶対位置と、前記不揮発性メモリに記憶された前記電源遮断時の絶対位置とを比較し、両者の差が予め定めた値より大きいときにアラーム信号を出力する判定部とを備え、
     前記絶対位置記憶部は、前記歯車機構に含まれる歯車の歯数の組合せから算出可能な前記絶対位置の検出領域の上限を越えた回数を保存するカウンタ部を備え、
     前記絶対位置演算部は、前記カウンタ部に記憶された前記歯車機構に含まれる歯車の歯数の組合せから算出可能な前記絶対位置の検出領域の上限を越えた回数と前記複数の検出信号に基づいて演算した前記絶対位置とに基づいて、現在の絶対位置を演算し、
     前記歯車機構を構成する複数の歯車は同一平面内に配置されており、
     前記複数の回転型絶対位置検出器のうち、前記被検出回転軸に接続される回転軸を有する1台の前記回転型絶対位置検出器が前記歯車機構の一方側に配置され、
     前記1台の回転型絶対位置検出器の前記回転軸に前記歯車機構に含まれる1枚の前記歯車が固定され、
     残りの前記回転型絶対位置検出器が前記歯車機構の他方側に配置され、
     前記残りの回転型絶対位置検出器のそれぞれの前記回転軸に固定された前記歯車が、前記1枚の歯車の周囲に配置されていることを特徴とするバッテリレス絶対位置検出用エンコーダ。
  2.  回転軸を有する複数の回転型絶対位置検出器が歯車機構を介して連結されて構成され、被検出回転軸の絶対位置を検出するバッテリレス絶対位置検出用エンコーダであって、
     前記複数の回転型絶対位置検出器から出力される複数の検出信号に基づいて、前記被検出回転軸の回転回数を含む絶対位置を演算する絶対位置演算部と、
     電源遮断時において前記絶対位置演算部から出力される電源遮断時の絶対位置を記憶する不揮発性メモリを備えた絶対位置記憶部と、
     電源投入時において前記絶対位置演算部から出力される前記絶対位置と、前記不揮発性メモリに記憶された前記電源遮断時の絶対位置とを比較し、両者の差が予め定めた値より大きいときにアラーム信号を出力する判定部とを備えていることを特徴とするバッテリレス絶対位置検出用エンコーダ。
  3.  前記回転型絶対位置検出器が、リラクタンスレゾルバである請求項1または2に記載のバッテリレス絶対位置検出用エンコーダ。
  4.  前記回転型絶対位置検出器が、光学式絶対位置検出器である請求項1または2に記載のバッテリレス絶対位置検出用エンコーダ。
  5.  前記アラーム信号により前記絶対位置演算部からの前記絶対位置の出力を停止することを特徴とする請求項1または2に記載のバッテリレス絶対位置検出用エンコーダ。
  6.  前記絶対位置記憶部は、前記歯車機構に含まれる歯車の歯数の組合せから算出可能な前記絶対位置の検出領域の上限を越えた回数を保存するカウンタ部を備え、
     前記絶対位置演算部は、前記カウンタ部に記憶された前記歯車機構に含まれる歯車の歯数の組合せから算出可能な前記絶対位置の検出領域の上限を越えた回数と前記複数の検出信号に基づいて演算した前記絶対位置とに基づいて、現在の絶対位置を演算することを特徴とする請求項2に記載のバッテリレス絶対位置検出用エンコーダ。
  7.  前記歯車機構を構成する複数の歯車は同一平面内に配置されている請求項2に記載のバッテリレス絶対位置検出用エンコーダ。
  8.  前記複数の回転型絶対位置検出器のうち、前記被検出回転軸に接続される回転軸を有する1台の前記回転型絶対位置検出器が前記歯車機構の一方側に配置され、
     前記1台の回転型絶対位置検出器の前記回転軸に前記歯車機構に含まれる1枚の前記歯車が固定され、
     残りの前記回転型絶対位置検出器が前記歯車機構の他方側に配置され、
     前記残りの回転型絶対位置検出器のそれぞれの前記回転軸に固定された前記歯車が、前記1枚の歯車の周囲に配置されている請求項7に記載のバッテリレス絶対位置検出用エンコーダ。
  9.  回転軸を有する複数の回転型絶対位置検出器が歯車機構を介して連結されて構成され、被検出回転軸の絶対位置を検出するバッテリレス絶対位置検出用エンコーダであって、
     前記複数の回転型絶対位置検出器から出力される複数の検出信号に基づいて、前記被検出回転軸の回転回数を含む絶対位置を演算する絶対位置演算部と、
     前記歯車機構に含まれる歯車の歯数の組合せから算出可能な前記絶対位置の検出領域の上限を越えた回数を記憶する不揮発性メモリを含むカウンタ部とを備え、
     前記絶対位置演算部は、前記カウンタ部の前記不揮発性メモリに記憶された前記回数と前記複数の検出信号に基づいて演算した前記絶対位置とに基づいて、現在の絶対位置を演算することを特徴とするバッテリレス絶対位置検出用エンコーダ。
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