JPH11190606A - 回転量測定方法および回転量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転数検出センサを校正装置により校正する
ことなく回転量の測定が精度よくなし得る回転量測定方
法および回転量測定装置を提供する。 【解決手段】 モータＭの回転軸の回転に伴って規則的
に磁束等の物理量が変化するようにし、かつこの物理量
の変化を位相の異なる２つの電圧等の信号変化に変換す
るように構成し、変換された信号波形に正規波形からの
ずれがある場合、そのずれを信号波形修正手段２１によ
り解消し、回転量算出手段２２により前記修正された信
号変化により回転位置や回転回数などの回転量を算出す
るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回転量測定方法およ
び回転量測定装置に関する。さらに詳しくは、測定精度
が向上されてなる回転量測定方法および回転量測定装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図６に示すように、モータａ
の駆動軸ｂの後端に回転量検出センサｃを設けてモータ
ａの回転量の測定がなされている。そして、この回転量
検出センサｃによる測定精度を維持あるいは向上させる
ため、図７に示すように、高精度に校正された基準セン
サｄを有する校正装置ｅによる回転数検出センサｃの校
正が、製造時あるいはその後の使用中に定期的になされ
ている。この基準センサｄによる回転数検出センサｃの
校正は、例えば基準センサｄが接続されている駆動装置
ｆを回転させ、その時に得られる回転数検出センサｃの
測定値を基準センサｄの測定値に一致するように、校正
部ｇにおいて回転数検出センサｃのゲインの調整や波形
歪の修正などすることによりなされる。

【０００３】しかしながら、かかる従来の方法では基準
センサｄが高価であるところから、校正装置ｅが高価に
なるという問題がある。また、校正に際し、モータａな
どに装着されている回転数検出センサｃを取り外して校
正装置ｅに装着しなければならず、そのため校正作業が
煩雑になるという問題もある。さらに、実運転時に発生
しやすいゲインの狂いやオフセットの修正がなし得ない
という問題もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の課題に鑑みなされたものであって、回転数検出セン
サを校正装置により校正することなく回転量の測定が精
度よくなし得る回転量測定方法および回転量測定装置を
提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の回転量測定方法
の第１形態は、モータの回転軸の回転位置や回転回数な
どの回転量を測定する回転量測定方法であって、モータ
の回転軸の回転に伴って規則的に磁束等の物理量が変化
するようにし、この物理量の変化を位相の異なる二つの
電圧等の信号変化に変換し、この変換された信号変化に
より得られる信号波形に正規波形からのずれがある場
合、そのずれを解消する修正処理を施し、その修正され
た信号波形により回転位置や回転回数などの回転量を算
出することを特徴とする。

【０００６】本発明の回転量測定方法の第１形態におい
ては、位相の異なる信号波形が、例えばｓｉｎ状波形と
ｃｏｓ状波形とされ、下記式をゼロとするαを求めるこ
とにより回転位置や回転回数などの回転量が算出され
る。

【０００７】ｓｉｎ（θ−α）＝ｓｉｎθｃｏｓα−ｃ
ｏｓθｓｉｎα

【０００８】ここに、ｓｉｎθおよびｃｏｓθは変換さ
れたそれぞれの信号波形値を示し、θは回転量を示し、
αは位相差を示す。

【０００９】本発明の回転量測定方法の第１形態におい
ては、正規波形からのずれが、例えばオフセットである
場合、そのオフセットの解消が変換された信号波形から
オフセット相当分を減算すること、またはオフセット分
だけ座標軸を移動させることによりなされる。

【００１０】本発明の回転量測定方法の第２形態は、モ
ータの回転軸の回転に伴って磁束等の物理量が規則的に
変化するようにし、この物理量の変化を位相の異なる二
つの電圧等の信号変化に変換し、この変換された二つの
信号変化により得られる信号波形によりモータの回転軸
の回転位置や回転回数などの回転量を算出する回転量測
定方法であって、モータを等速回転させた時に得られる
前記二つの信号波形の各々について、隣接するピーク間
またはボトム間を１周期とする正規正弦波の信号波形を
作成する手順と、得られた二つの信号波形の位相差が所
定の値となるように補正する手順と、前記位相差が所定
値とされた信号波形と前記モータを等速回転させた時に
得られる信号波形とから両者の対応関係をそれぞれの信
号波形について求める手順と、モータの実運転時におけ
る信号波形を前記対応関係を用いて補正する手順と、前
記補正されたモータの実運転時における信号波形により
モータの回転軸の回転位置や回転回数などの回転量を算
出する手順とを含んでいることを特徴とする。

【００１１】本発明の回転量測定方法の第１形態や第２
形態においては、ゲイン調整手段を備え、二つの信号波
形のゲインまたは振幅が異なる場合、両者のゲインまた
は振幅を一致させる処理をなすのが好ましい。

【００１２】本発明の回転量測定方法の第３形態は、モ
ータの回転軸の回転に伴って規則的に磁束等の物理量が
変化するようにし、かつこの物理量の変化を位相の異な
る２つの電圧等の信号変化に変換して得られる信号波形
によりモータの回転軸の回転位置や回転回数などの回転
量を測定する回転量測定方法であって、初期調整時にモ
ータを無負荷にした状態でロータを原点に停止させ、そ
の時の変換された信号波形の原点からの位相差を算出
し、実運転時において変換された電圧波形から前記算出
された位相差を減算することによりロータの原点からの
位置を算出し、その位置を用いてモータの回転軸の回転
位置や回転回数などの回転量を測定することを特徴とす
る。

【００１３】一方、本発明の回転量測定装置の第１形態
は、モータの回転軸の回転に伴って規則的に磁束等の物
理量が変化するようにし、かつ、この物理量の変化を位
相の異なる２つの電圧等の信号変化に変換して得られる
信号波形によりモータの回転軸の回転位置や回転回数な
どの回転量を測定する回転量測定装置であって、得られ
た信号波形に正規波形からのずれがある場合、そのずれ
を解消する信号波形修正手段と、前記信号波形修正手段
により修正された信号波形を用いて回転位置や回転回数
などの回転量を算出する回転量算出手段とを備えてなる
ことを特徴とする。

【００１４】本発明の回転量測定装置の第１形態におい
ては、位相の異なる信号波形がｓｉｎ状波形とｃｏｓ状
波形とされ、回転量算出手段により下記式をゼロとする
αを求めることにより回転位置や回転回数などの回転量
が算出される。

【００１５】ｓｉｎ（θ−α）＝ｓｉｎθｃｏｓα−ｃ
ｏｓθｓｉｎα

【００１６】ここに、ｓｉｎθおよびｃｏｓθは変換さ
れたそれぞれの信号波形値を示し、θは回転量を示し、
αは位相差を示す。

【００１７】本発明の回転量測定装置の第１形態におい
ては、正規波形からのずれが、例えばオフセットである
場合、信号波形修正手段によるそのオフセットの解消
が、変換された電圧波形からオフセット相当分を減算す
ること、またはオフセット分だけ座標軸を移動させるこ
とによりなされる。

【００１８】本発明の回転量測定装置の第２形態は、モ
ータの回転軸の回転に伴って磁束等の物理量が規則的に
変化するようにし、この物理量の変化を位相の異なる二
つの電圧等の信号変化に変換し、この変換された信号変
化により得られた二つの信号波形によりモータの回転軸
の回転位置や回転回数などの回転量を算出する回転量測
定装置であって、モータを等速回転させた時に得られる
前記二つの信号波形の各々について、隣接するピーク間
またはボトム間を１周期とする正規正弦波の信号波形を
作成する信号波形作成手段と、得られた二つの信号波形
の位相差が所定値となるように補正する位相差補正手段
と、前記位相差が所定値とされた信号波形と前記モータ
を等速回転させた時に得られる信号波形とから両者の対
応関係を求める対応関係算出手段と、モータの実運転時
における信号波形を前記対応関係を用いて補正する実運
転時波形補正手段と、前記補正されたモータの実運転時
における信号波形によりモータの回転軸の回転位置や回
転回数などの回転量を算出する回転量算出手段とを備え
てなることを特徴とする。

【００１９】本発明の回転量測定装置の第１形態や第２
形態においては、二つの信号波形のゲインまたは振幅が
異なる場合、両者のゲインまたは振幅を一致させるゲイ
ン調整手段を備えてなるのが好ましい。

【００２０】

【作用】本発明は前記の如く構成されているので、変換
された信号波形に波形歪や正規波形に対する位相差など
があっても、波形歪や正規波形に対する位相差が解消さ
れた信号波形に基づいて回転位置や回転回数などの回転
量を算出しているので、校正装置による校正を行なはな
いにもかかわらず、測定される回転位置や回転回数など
の回転量の精度がよい。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明はかか
る実施の形態のみに限定されるものではない。

【００２２】本発明の一実施の形態の回転量測定装置Ａ
を図１および図２に示す。この回転量測定装置Ａは、サ
ーボモータ（以下、単にモータという）Ｍの回転位置や
回転回数などの回転量を検出する回転数検出センサ（以
下、単にセンサという）１０と、このセンサ１０からの
検出信号によりモータＭの回転量を算出する演算処理部
２０および出力部３０を有する装置本体４０とを主要構
成要素として備えてなる。

【００２３】センサ１０は、例えばモータＭの出力軸の
後端に軸心を一致させて装着された歯車１１と、この歯
車１１に対向させて配設されている磁気ユニット１２と
を備えてなるものとされる。この歯車１１の歯形は、後
述する磁気抵抗素子ブロック１３を構成している素子に
より得られる電圧波形が近似的に正弦波となるように形
成されている。また、その歯数はこの実施の形態１では
出力軸１回転当たりのモータＭの電気的サイクル数と同
じとされている。例えば、モータＭの電気的サイクル数
が５０であれば歯数は５０とされる。

【００２４】磁気ユニット１２は、図３に示すように、
歯車１１の歯面に磁極を向けて配設されている永久磁石
１４と、この永久磁石１４の磁極の前方、つまり永久磁
石１４と歯車１１との間に並列的に配設されている磁気
抵抗素子ブロック１３を構成している４個の電気抵抗素
子、すなわち第１電気抵抗素子１３Ａ、第２電気抵抗素
子１３Ｂ、第３電気抵抗素子１３Ｃおよび第４電気抵抗
素子１３Ｄを備えてなるものとされる。これらの電気抵
抗素子１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄは、従来より公
知の透過する磁束の変化に応じて電気抵抗が変化する特
性を有するものとされる。そして、第１電気抵抗素子１
３Ａないし第４電気抵抗素子１３Ｄは、例えば第１電気
抵抗素子１３Ａおよび第３電気抵抗素子１３Ｃが歯車の
歯の山および谷に位置するように配設される一方、第２
電気抵抗素子１３Ｂおよび第４電気抵抗素子１３Ｄが、
それぞれ第１電気抵抗素子１３Ａおよび第３電気抵抗素
子１３Ｃから歯車の１／４ピッチずれた位置に来るよう
に配設されている（図３参照）。

【００２５】図２は、第１電気抵抗素子１３Ａないし第
４電気抵抗素子１３Ｄを用いて構成されている回路図で
あって、図示のようなブリッジ回路を形成するように結
線されている。すなわち、Ｒ_a，Ｒ_bからなる主経路およ
びＲ₁，Ｒ₃からなる経路により構成される第１ブリッジ
と、Ｒ_a，Ｒ_bからなる主経路およびＲ₂，Ｒ₄からなる経
路により構成される第２ブリッジが形成されるように結
線されている。なお、図２中、符号Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃およ
びＲ₄はそれぞれ第１電気抵抗素子１３Ａ、第２電気抵
抗素子１３Ｂ、第３電気抵抗素子１３Ｃおよび第４電気
抵抗素子１３Ｄの等価抵抗を示し、符号Ｒ_a，Ｒ_bは主経
路の抵抗を示し、符号Ｖ₁，Ｖ₂はそれぞれ第１電圧計お
よび第２電圧計を示す。なお、この実施の形態１ではＲ
_a＝Ｒ_bとされている。

【００２６】演算処理部２０は、信号波形修正手段２
１、回転量算出手段２２などを備えてなるものとされ
る。

【００２７】信号波形修正手段２１は、第１電圧計Ｖ₁
および第２電圧計Ｖ₂により得られた電圧波形に正規波
形からのずれなどがある場合、そのずれなどを解消して
第１電圧計Ｖ₁および第２電圧計Ｖ₂により得られた電圧
波形を正規波形に一致させる処理などをなす機能を有す
るものであって、ゲイン調整手段２１１、オフセット解
消手段２１２、信号波形作成手段２１３、位相差補正手
段２１４、対応関係算出手段２１５、実運転時波形補正
手段２１６などを備えてなるものとされる。

【００２８】ゲイン調整手段２１１は、第１電圧計Ｖ₁
および第２電圧計Ｖ₂により得られた電圧波形のゲイン
（振幅）Ｇが異なる場合、両者のゲイン（振幅）Ｇを一
致させる処理をなす機能を有するものである。

【００２９】オフセット解消手段２１２は、第１電圧計
Ｖ₁や第２電圧計Ｖ₂により得られた電圧波形にオフセッ
トがある場合、そのオフセットを解消する処理をなす機
能を有するものである。

【００３０】信号波形作成手段２１３は、第１電圧計Ｖ
₁や第２電圧計Ｖ₂により得られた電圧波形の隣接する２
つのピーク値またはボトム値から正規正弦波を作成する
機能を有するものである。

【００３１】位相差補正手段２１４は、第１電圧計Ｖ₁
および第２電圧計Ｖ₂により得られた電圧波形の位相差
が所定値でない場合、例えば９０度でない場合、第１電
圧計Ｖ₁および第２電圧計Ｖ₂により得られた電圧波形の
位相差を所定値、例えば９０度とする機能を有するもの
である。

【００３２】対応関係算出手段２１５は、第１電圧計Ｖ
₁や第２電圧計Ｖ₂により得られた電圧波形を、信号波形
作成手段２１３により作成された正規正弦波に一致させ
るための対応関係を算出する機能を有するものである。
そして、この算出された対応関係は、テーブルまたは関
数の形態で保管される。

【００３３】実運転時波形補正手段２１６は、モータＭ
の実運転時の第１電圧計Ｖ₁や第２電圧計Ｖ₂により得ら
れた電圧波形を、前記対応関係算出手段２１５により得
られた対応関係により補正する機能を有するものであ
る。

【００３４】回転量算出手段２２は、前記信号波形修正
手段２１により修正された第１電圧計Ｖ₁および第２電
圧計Ｖ₂の電圧波形値を用いてモータＭの回転軸の回転
位置や回転回数などの回転量を算出する機能を有するも
のである。なお、この具体的な算出方法については後述
する。

【００３５】かかる各手段を備えた演算処理部２０は、
具体的には、ＣＰＵを中心としてＡ／Ｄ変換器、ＲＡ
Ｍ、ＲＯＭ、クロック、入出力インターフェースなどを
備えてなるものとされ、そしてＲＯＭには、信号波形修
正手段２１を構成しているゲイン調整手段２１１、オフ
セット解消手段２１２、信号波形作成手段２１３、位相
差補正手段２１４、対応関係算出手段２１５、実運転時
波形補正手段２１６などに対応したプログラム、回転量
算出手段２２に対応したプログラム、およびその他必要
なプログラムなどが格納され、ＲＡＭには、例えばセン
サ１０からの検出信号がデジタル値に変換されて一時的
に格納される。また、センサ１０と演算処理部２０との
信号の遣り取りは入出力インターフェースを介してなさ
れる。

【００３６】次に、かかる構成とされている回転量測定
装置ＡによるモータＭの回転位置の測定について、第１
ブリッジが平衡している状態から測定が開始されるもの
として説明する。

【００３７】（１）モータＭが回転されると第１電気抵
抗素子１３Ａ、第２電気抵抗素子１３Ｂ、第３電気抵抗
素子１３Ｃおよび第４電気抵抗素子１３Ｄと歯車１１の
歯との距離が変化するため、第１電気抵抗素子１３Ａ、
第２電気抵抗素子１３Ｂ、第３電気抵抗素子１３Ｃおよ
び第４電気抵抗素子１３Ｄを透過する磁束が変化する。

【００３８】（２）第１電気抵抗素子１３Ａ、第２電気
抵抗素子１３Ｂ、第３電気抵抗素子１３Ｃおよび第４電
気抵抗素子１３Ｄを透過する磁束が変化すると、第１電
気抵抗素子１３Ａ、第２電気抵抗素子１３Ｂ、第３電気
抵抗素子１３Ｃおよび第４電気抵抗素子１３Ｄの抵抗値
が変化し、第１ブリッジの平衡がくずれ第１電圧計Ｖ₁
により電圧が検知されるとともに、第２ブリッジの状態
も変化し、第２電圧計Ｖ₂により検知されている電圧も
変化する。

【００３９】（３）この第１電圧計Ｖ₁および第２電圧
計Ｖ₂により検知された電圧は演算処理部２０に送出さ
れる。前述したように第１電圧計Ｖ₁および第２電圧計
Ｖ₂により検知された電圧は正弦波状の波形を呈する
（図４参照）。例えば、第１電圧計Ｖ₁からの電圧波形
がｓｉｎ状波形となるとすれば、第２電圧計Ｖ₂からの
電圧波形はｃｏｓ状波形となる。

【００４０】（４）演算処理部２０はセンサ１０から入
力されたアナログ電圧波形をＡ／Ｄ変換器によりデジタ
ル値に変換してＲＡＭに格納する。

【００４１】（５）ＣＰＵはＡ／Ｄ変換器によりデジタ
ル値に変換されてＲＡＭに格納されている第１電圧計Ｖ
₁からの電圧波形値および第２電圧計Ｖ₂からの電圧波形
値から後述する方法により回転位置や回転回数などの回
転量を算出する。この回転量の算出において、例えば電
圧波形の１波長を８ビットにより表示するとすれば、歯
車１１の歯数は前述したように５０とされているので、
この回転量測定装置Ａの分解能は、１／（５０ｘ２５
６）＝１／１２８００となる。

【００４２】しかして、このようにして算出された回転
量は、演算処理部２０から出力部３０に送出されて、例
えばモータ制御用のフィードバック値として用いられ
る。

【００４３】次に、回転量算出手段２２により第１電圧
計Ｖ₁からの電圧波形値および第２電圧計Ｖ₂からの電圧
波形値に基づいて回転位置を算出する方法について説明
する。

【００４４】いま、回転位置をθとし、それに対する位
相差をαとすると、よく知られた三角関数の公式より ｓｉｎ（θ−α）＝ｓｉｎθｃｏｓα−ｃｏｓθｓｉｎα （１） という関係が得られる。

【００４５】前記式（１）において、ｓｉｎθは第１電
圧計Ｖ₁からの電圧波形値から既知であり、またｃｏｓ
θは第２電圧計Ｖ₂の電圧波形値から既知であるので、
αを適当な値に設定すればｓｉｎ（θ−α）の値が求ま
ることになる。そして、このｓｉｎ（θ−α）の値がゼ
ロとなるようなαを収束演算により求めれば、その時の
（θ−α）の値もゼロとなる。したがって、その時のα
がθ、つまり回転位置を与えることになる。

【００４６】しかしながら、前述の手順により回転軸の
回転量が算出できるのは、第１電圧計Ｖ₁からの電圧波
形値および第２電圧計Ｖ₂の電圧波形値に誤差がない場
合に限られる。通常の場合、種々の要因により第１電圧
計Ｖ₁からの電圧波形値および第２電圧計Ｖ₂の電圧波形
値には誤差が含まれている。つまり、第１電圧計Ｖ₁か
らの電圧波形および第２電圧計Ｖ₂の電圧波形は、正規
正弦波からずれた波形となっている。例えば、測定され
た第１電圧計Ｖ₁および第２電圧計Ｖ₂により得られた電
圧波形に波形歪があるとか、得られた電圧波形にオフセ
ットδが存在するとか、第１電圧計Ｖ₁の電圧波形と第
２電圧計Ｖ₂の電圧波形のゲイン（振幅）Ｇが一致しな
いとかいうようなことが起こる。そのため、第１電圧計
Ｖ₁からの電圧波形値および第２電圧計Ｖ₂の電圧波形値
を用いて前記式（１）により算出されたαの値は真値か
らずれた値α´となる。例えば、第１電圧計Ｖ₁により
測定された電圧波形値のゲイン（振幅）がＧ₁でオフセ
ットがδ₁であり、第２電圧計Ｖ₂により測定された電圧
波形値のゲイン（振幅）がＧ₂でオフセットがδ₂である
とすれば、前記式（１）の右辺は下記式のようになる。

【００４７】 右辺＝（δ₁＋Ｇ₁ｓｉｎθ）ｃｏｓα−（δ₂＋Ｇ₂ｃｏｓθ）ｓｉｎα （２）

【００４８】そのため、この実施の形態では、信号波形
修正手段２１によりそれらの影響を排除する処理、つま
り信号波形値正処理を行う。これは、次のようにしてな
される。

【００４９】Ａ．得られた各電圧波形にゲイン（振幅）
の相違およびオフセットがある場合 この場合、次のような処理がなされて回転位置が算出さ
れる。

【００５０】まず、第１電圧計Ｖ₁により測定された電
圧波形値の最大値と最小値より第１電圧計Ｖ₁のゲイン
（振幅）Ｇ₁およびオフセットδ₁を算出する。第１電圧
計Ｖ₁のゲイン（振幅）Ｇ₁は両者の差の１／２より得ら
れ、第１電圧計Ｖ₁のオフセットδ₁は両者の和の１／２
より得られ、第２電圧計Ｖ₂のゲイン（振幅）Ｇ₂は第２
電圧計Ｖ₂により測定された電圧波形値の最大値と最小
値との差の１／２より得られ、第２電圧計Ｖ₂のオフセ
ットδ₂は両者の和の１／２より得られる。

【００５１】そして、第１電圧計Ｖ₁のゲイン（振幅）
Ｇ₁および第２電圧計Ｖ₂のゲイン（振幅）Ｇ₂が一致す
るようにゲイン調整手段２１１により処理をする。例え
ば、第２電圧計Ｖ₂のゲイン（振幅）Ｇ₂を第１電圧計Ｖ
₁のゲイン（振幅）Ｇ₁に一致させたり、逆に第１電圧計
Ｖ₁のゲイン（振幅）Ｇ₁を第２電圧計Ｖ₂のゲイン（振
幅）Ｇ₂に一致させたり、あるいは第１電圧計Ｖ₁のゲイ
ンＧ₁および第２電圧計Ｖ₂のゲイン（振幅）Ｇ₂を第１
電圧計Ｖ₁のゲイン（振幅）Ｇ₁および第２電圧計Ｖ₂の
ゲイン（振幅）Ｇ₂の平均値（（Ｇ₁＋Ｇ₂）／２）とし
たりする。

【００５２】ついで、得られた第１電圧計Ｖ₁の電圧波
形のオフセットδ₁および第２電圧計Ｖ₂の電圧波形のオ
フセットδ₂がゼロとなるように第１電圧計Ｖ₁および第
２電圧計Ｖ₂の各測定値に対してオフセット解消手段２
１２により処理をする。例えば、第１電圧計Ｖ₁により
測定された電圧波形値からオフセットδ₁を減算し、第
２電圧計Ｖ₂により測定された電圧波形値からオフセッ
トδ₂を減算する。この場合、オフセットδ₁，δ₂がゼ
ロとなるように各電圧波形の座標軸を移動させる処理に
よってオフセットδを除去してもよい。

【００５３】そしてかかる処理を行うと、ゲイン（振
幅）をＧとすれば前記式（２）は下記式のように変形で
きる。

【００５４】 右辺＝Ｇ（ｓｉｎθｃｏｓα−ｃｏｓθｓｉｎα） （３） 前記式（３）より明らかなように、式（３）のかっこ内
は式（１）の右辺と一致する。そこで、前記式（３）の
かっこ内をゼロとするαを求めれば、そのαがθを与え
る。つまり、回転位置が算出される。

【００５５】このように、前述した処理を施すことによ
り、第１電圧計Ｖ₁により測定された電圧波形値および
第２電圧計Ｖ₂により測定された電圧波形値にオフセッ
トδがあったり、両者のゲイン（振幅）Ｇが異なってい
たりしても精度よく回転軸の回転位置を算出できる。

【００５６】Ｂ．得られた電圧波形に波形歪がある場合
の処理 この場合、次のような処理がなされて回転位置が算出さ
れる。

【００５７】（１）モータＭを無負荷状態で一定速度で
回転させ、その状態における第１電圧計Ｖ₁の電圧波形
および第２電圧計Ｖ₂の電圧波形を測定する。例えば、
第１電圧計Ｖ₁の電圧波形が図５（ａ）の実線で示すよ
うなものであり、また第２電圧計Ｖ₂の電圧波形が図５
（ｂ）の実線で示すようなものであるとする。なお、図
５（ａ）および（ｂ）において、縦軸は電圧出力を示
し、横軸は時間を示す。この場合、モータＭは一定速度
で回転させられているので、横軸は回転角に比例してい
る。また、図５（ａ）および（ｂ）においては波形歪は
説明の便宜上、誇張されている。

【００５８】（２）図５（ａ）において、任意の隣接す
るピーク間、例えばＰ_a1およびＰ_a2間を１周期とし、ピ
ーク値とボトム値との差の１／２を振幅とする正弦波
（Ｇ₁ｓｉｎθ）を信号波形作成手段２１３により作成
する。これが、図５（ａ）に点線で示されている。同様
に、図５（ｂ）のピーク値とボトム値との差の１／２を
振幅とする前記正弦波（Ｇ₁ｓｉｎθ）と９０度位相の
ずれた正弦波（Ｇ₂ｃｏｓθ）を信号波形作成手段２１
３により作成する。これが、図５（ｂ）に点線で示され
ている。

【００５９】（３）第１電圧計Ｖ₁の電圧波形および第
２電圧計Ｖ₂の電圧波形をそれぞれ正弦波（Ｇ₁ｓｉｎ
θ）および正弦波（Ｇ₂ｃｏｓθ）に変換する変換テー
ブルまたは変換式を対応関係算出手段２１５により作成
する。

【００６０】（４）実運転時の任意の時刻の第１電圧計
Ｖ₁の電圧波形値および第２電圧計Ｖ₂の電圧波形値を
（３）で得られた変換テーブルまたは変換式を用いて実
運転時波形補正手段２１６により、それぞれ正弦波（Ｇ
₁ｓｉｎθ）の値および正弦波（Ｇ₂ｃｏｓθ）の値に補
正する。この変換は、第１電圧計Ｖ₁の電圧波形値およ
び第２電圧計Ｖ₂の電圧波形値の正負の組合せに矛盾が
生じないようにして行う。

【００６１】（５）（４）により補正された第１電圧計
Ｖ₁の電圧波形値および第２電圧計Ｖ₂の電圧波形値をそ
れぞれのゲイン（振幅）により除して、つまり修正され
た第１電圧計Ｖ₁の電圧波形値をゲイン（振幅）Ｇ₁で除
してｓｉｎθの値を得、また修正された第２電圧計Ｖ₂
の電圧波形値をゲイン（振幅）Ｇ₂により除してｃｏｓ
θの値を得る。

【００６２】なお、無負荷状態で得られたデータを用い
てモータＭの実運転時のデータを補正するのは、第１電
圧計Ｖ₁および第２電圧計Ｖ₂により検出された電圧波形
の歪が、主に電気抵抗素子１３Ａ〜１３Ｄの特性および
回転数センサ１０の構造に起因するため、それらが経時
的に変化することはほとんどなく、実運転時の電圧波形
にかかる処理をなすことにより、得られた電圧波形を正
規の電圧波形とすることができることによる。

【００６３】しかして、回転量算出手段２２において得
られたｓｉｎθおよびｃｏｓθを用いて収束演算により
α、つまりθが算出される。

【００６４】なお、前記（５）により算出されたｓｉｎ
θおよびｃｏｓθからθを算出するテーブルを回転量算
出手段２２により作成しておき、そのテーブルによりθ
を直接算出するようにしてもよい。この場合、算出精度
の向上を図る観点から、θが０度〜４５度の範囲にある
ときはｓｉｎθの値によりθを算出し、θが４５度〜１
３５度の範囲にあるときはｃｏｓθの値によりθを算出
し、θが１３５度〜２２５度の範囲にあるときはｓｉｎ
θの値によりθを算出し、θが２２５度〜３１５度の範
囲にあるときはｃｏｓθの値によりθを算出し、θが３
１３度〜３６０度の範囲にあるときはｓｉｎθの値によ
りθを算出するのが好ましい。

【００６５】このように、前述した処理を施すことによ
り、第１電圧計Ｖ₁により測定された電圧波形および第
２電圧計Ｖ₂により測定された電圧波形に歪があったと
しても精度よく回転軸の回転位置を算出できる。

【００６６】Ｃ．得られた電圧波形に位相差がある場合
この場合、次のようにして回転位置が算出される。

【００６７】（１）初期調整時にモータＭを無負荷にし
ておく。

【００６８】（２）ロータを原点に停止させ、その時の
第１電圧計Ｖ₁および第２電圧計Ｖ₂により測定された各
電圧波形の原点からの位相差を算出する。

【００６９】（３）実運転時における第１電圧計Ｖ₁お
よび第２電圧計Ｖ₂により得られた各電圧波形から位相
差補正手段２１４により前記位相差を減算して各電圧波
形値の位相のずれを補正し、その補正された各電圧波形
を用いてロータの原点からの位置を算出する。

【００７０】（４）算出されたロータの原点位置からの
ずれ用いて回転量算出手段２２により回転位置を算出す
る。

【００７１】なお、無負荷状態で得られたデータを用い
てモータＭの実運転時のデータを補正するのは、位相差
が主に電気抵抗素子１３Ａ〜１３Ｄの特性および回転量
検出センサ１０の構造に起因するため、それらが経時的
に変化することはほとんどなく、実運転時の電圧波形に
かかる処理をなすことにより、得られた電圧波形を正規
の電圧波形とすることができることによる。

【００７２】このように、前述した処理を施すことによ
り、第１電圧計Ｖ₁および第２電圧計Ｖ₂の各電圧波形に
正規正弦波の波形に対して位相のずれがあったとして
も、精度よく回転軸の回転位置を算出できる。

【００７３】以上、本発明を実施の形態に基づいて説明
してきたが、本発明はかかる実施の形態のみに限定され
るものではなく種々改変が可能である。例えば、実施の
形態では磁束変化を電圧変化に変換しているが、検出さ
れる物理量は磁束のみに限定されるものではなく他の物
理量とされてもよく、例えば、起電力、電気抵抗、電気
容量、光量などとされてもよい。また、検出された物理
量の変化の変換形態は電圧変化に限定されるものではな
く他の信号形態とされてもよく、例えば、電流変化、周
波数変化などとされてもよい。

【００７４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば種
々の要因によりセンサを構成している第１検出器および
第２検出器により得られた信号波形に波形歪などがあっ
たとしても、精度よく回転軸の回転量が算出できるとい
う優れた効果が得られる。

【００７５】また、校正装置によるセンサの校正が不要
となるので、モータの稼働率が向上するという優れた効
果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の回転量測定装置のブロ
ック図である。

【図２】本発明の実施の形態１の回転量測定装置の電気
的構成の概略図である。

【図３】磁気抵抗素子と歯車の歯との位置関係の説明図
である。

【図４】第１ブリッジおよび第２ブリッジにより検出さ
れた電圧波形を模式図的に示したグラフである。

【図５】測定された電圧波形を模式図的に示したグラフ
であって、同（ａ）は第１電圧計による電圧波形を示
し、同（ｂ）は第２電圧計による電圧波形を示す。

【図６】回転数検出器を備えたモータの概略図である。

【図７】従来の回転数検出器の校正装置の概略図であ
る。

【符号の説明】

１０ 回転数検出センサ １１ 歯車 １２ 磁気ユニット １３ 磁気抵抗素子ブロック １３Ａ 第１電気抵抗素子 １３Ｂ 第２電気抵抗素子 １３Ｃ 第３電気抵抗素子 １３Ｄ 第４電気抵抗素子 １４ 永久磁石 ２０ 演算処理部 ２１ 信号波形修正手段 ２２ 回転量算出手段 ３０ 出力部 ４０ 装置本体 Ａ 回転量検出装置 Ｍ サーボモータ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータの回転軸の回転位置や回転回数な
   どの回転量を測定する回転量測定方法であって、 モータの回転軸の回転に伴って規則的に磁束等の物理量
   が変化するようにし、この物理量の変化を位相の異なる
   二つの電圧等の信号変化に変換し、この変換された信号
   変化により得られる信号波形に正規波形からのずれがあ
   る場合、そのずれを解消する修正処理を施し、その修正
   された信号波形により回転位置や回転回数などの回転量
   を算出することを特徴とする回転量測定方法。
2. 【請求項２】 位相の異なる信号波形が、ｓｉｎ状波形
   とｃｏｓ状波形とされ、下記式をゼロとするαを求める
   ことにより回転位置や回転回数などの回転量を算出する
   ことを特徴とする請求項１記載の回転量測定方法。 ｓｉｎ（θ−α）＝ｓｉｎθｃｏｓα−ｃｏｓθｓｉｎ
   α ここに、ｓｉｎθおよびｃｏｓθは変換されたそれぞれ
   の信号波形値を示し、θは回転量を示し、αは位相差を
   示す。
3. 【請求項３】 正規波形からのずれがオフセットであ
   り、そのオフセットの解消が得られた信号波形からオフ
   セット相当分を減算すること、またはオフセット分だけ
   座標軸を移動させることによりなされることを特徴とす
   る請求項１または２記載の回転量測定方法。
4. 【請求項４】 モータの回転軸の回転に伴って磁束等の
   物理量が規則的に変化するようにし、この物理量の変化
   を位相の異なる二つの電圧等の信号変化に変換し、この
   変換された二つの信号変化により得られた信号波形によ
   りモータの回転軸の回転位置や回転回数などの回転量を
   算出する回転量測定方法であって、 モータを等速回転させた時に得られる前記二つの信号波
   形の各々について、隣接するピーク間またはボトム間を
   １周期とする正規正弦波の信号波形を作成する手順と、 得られた二つの信号波形の位相差が所定値となるように
   補正する手順と、前記位相差が所定値とされた信号波形
   と、前記モータを等速回転させた時に得られる信号波形
   とから両者の対応関係をそれぞれの信号波形について求
   める手順と、 モータの実運転時における信号波形を前記対応関係を用
   いて補正する手順と、 前記補正されたモータの実運転時における信号波形によ
   りモータの回転軸の回転位置や回転回数などの回転量を
   算出する手順とを含んでいることを特徴とする回転量測
   定方法。
5. 【請求項５】 二つの信号波形のゲインまたは振幅が異
   なる場合、両者のゲインまたは振幅を一致させる処理を
   なす手順が付加されていることを特徴とする請求項２ま
   たは４記載の回転量測定方法。
6. 【請求項６】 モータの回転軸の回転に伴って規則的に
   磁束等の物理量が変化するようにし、かつこの物理量の
   変化を位相の異なる二つの電圧等の信号変化に変換して
   得られた信号波形によりモータの回転軸の回転位置や回
   転回数などの回転量を測定する回転量測定方法であっ
   て、 初期調整時にモータを無負荷にした状態でロータを原点
   に停止させ、その時の変換された信号変化により得られ
   た信号波形の原点からの位相差を算出し、実運転時にお
   いて得られた信号波形から前記算出された位相差を減算
   することによりロータの原点からの位置を算出し、その
   位置を用いてモータの回転軸の回転位置や回転回数など
   の回転量を測定することを特徴とする回転量測定方法。
7. 【請求項７】 モータの回転軸の回転に伴って規則的に
   磁束等の物理量が変化するようにし、かつこの物理量の
   変化を位相の異なる二つの電圧等の信号変化に変換して
   得られた信号波形によりモータの回転軸の回転位置や回
   転回数などの回転量を測定する回転量測定装置であっ
   て、 得られた信号波形に正規波形からのずれがある場合、そ
   のずれを解消する信号波形修正手段と、前記信号波形修
   正手段により修正された信号波形を用いて回転位置や回
   転回数などの回転量を算出する回転量算出手段とを備え
   てなることを特徴とする回転量測定装置。
8. 【請求項８】 位相の異なる信号波形が、ｓｉｎ状波形
   とｃｏｓ状波形とされ、回転量算出手段により下記式を
   ゼロとするαを求めることにより回転位置や回転回数な
   どの回転量を算出することを特徴とする請求項７記載の
   回転量測定装置。 ｓｉｎ（θ−α）＝ｓｉｎθｃｏｓα−ｃｏｓθｓｉｎ
   α ここに、ｓｉｎθおよびｃｏｓθは変換されたそれぞれ
   の信号波形値を示し、θは回転量を示し、αは位相差を
   示す。
9. 【請求項９】 正規波形からのずれがオフセットであ
   り、信号波形修正手段によるそのオフセットの解消が、
   得られた信号波形からオフセット相当分を減算するこ
   と、またはオフセット分だけ座標軸を移動させることに
   よりなされることを特徴とする請求項７または８記載の
   回転量測定装置。
10. 【請求項１０】 モータの回転軸の回転に伴って磁束等
    の物理量が規則的に変化するようにし、この物理量の変
    化を位相の異なる二つの電圧等の信号変化に変換し、こ
    の変換された二つの信号変化により得られた信号波形に
    よりモータの回転軸の回転位置や回転回数などの回転量
    を算出する回転量測定装置であって、 モータを等速回転させた時に得られる前記二つの信号波
    形の各々について、隣接するピーク間またはボトム間を
    １周期とする正規正弦波の信号波形を作成する信号波形
    作成手段と、 得られた二つの信号波形の位相差が所定値となるように
    補正する位相差補正手段と、 前記位相差が所定値とされた信号波形と前記モータを等
    速回転させた時に得られる信号波形とから両者の対応関
    係を求める対応関係算出手段と、 モータの実運転時における信号波形を前記対応関係を用
    いて補正する実運転時波形補正手段と、 前記補正されたモータの実運転時における信号波形によ
    りモータの回転軸の回転位置や回転回数などの回転量を
    算出する回転量算出手段とを備えてなることを特徴とす
    る回転量測定装置。
11. 【請求項１１】 二つの信号波形のゲインまたは振幅が
    異なる場合、両者のゲインまたは振幅を一致させるゲイ
    ン調整手段を備えてなることを特徴とする請求項８また
    は１０記載の回転量測定装置。