JPS63214617A - 多回転絶対位置検出装置 - 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〉 この発明は、レゾルバを用いた入力軸の回転位置検出装
置に関連し、殊にこの発明は、多回転にわたって入力軸
の絶対位置を検出するための多回転絶対位置検出装置に
関する。

〈従来の技術〉 一般に多回転絶対位置検出装置は、入力軸に対し絶対回
転角度検出部と絶対回転数検出部とが設けられた構造の
ものであって、従来この種検出装置として前記絶対回転
数検出部に減速機を用いた方式のものが提案されている
。この方式は、人力軸の回転を機械的に減速して出力軸
に伝え、この出力軸に取り付けた回転ディスクのパター
ンを読み取って、入力軸の絶対回転数を検出するもので
ある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが上記の多回転絶対位置検出装置の場合、減速機
が用いであるため、全体形状およびその重量が著しく嵩
み、また製作コストが高価につくという問題がある。

この発明は、上記問題点に着目してなされたもので、入
力軸の絶対位置をレゾルバを用いた電気的方法で検出す
ることによって、小型かつ軽量で、しかも安価な多回転
絶対位置検出装置を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この発明では、レゾルバを入
力軸の位置検出主体とすると共に、主電源オン時に入力
軸の多回転にわたる（包封位置を検出するための第１検
出部と、主電源オフ時に入力軸の回転方向および回転量
を検出するための第２検出部と、この第２検出部の電源
をバックアップするためのバックアップ電池とで多回転
絶対位置検出装置を構成している。

またこの装置における第２検出部は、 レゾルバの各固定子巻線に対し所定の時間タイミングで
回転子位置検知用の検知パルスを継続供給するパルス供
給手段と、 前記固定子巻線へのパルスの供給によりレゾルバの回転
子巻線に誘起される電圧を応答信号として取り込むため
の信号取込手段と、前記検知パルスの時間タイミングと
前記応答信号の時間タイミングとからレゾルバの回転子
の回転方向および回転量を検出する回転検出手段と、 前記第１検出部による検出結果と前記回転検出手段によ
る検出結果とから人力軸の多回転にわたる絶対位置を算
出する位置算出手段とを具備させている。

〈作用〉 主電源がオン状態にあるときは、第１検出部による通常
の検出動作が実行されて、入力軸の絶対位置が多回転に
わたって検出される。

主電源がオフされると、バックアップ電池で電源バック
アップされている第２検出部が動作状態となり、主電源
オフ時における入力軸の回転量が回転方向とともに検出
される。

この主電源オフ時の検出動作は、レゾルバの各固定子巻
線へ検知パルスを供給しかつレゾルバの回転子巻線から
応答信号を取り込むことにより行われるもので、回転検
出手段が検知パルスの時間タイミングと応答信号の時間
タイミングとからレゾルバの回転子の回転方向および回
転量を検出し、さらに位置算出手段が第１検出部による
検出結果と回転検出手段による検出結果とから入力軸の
多回転にわたる絶対位置を算出する。

従って主電源オフ時に入力軸が正逆回転しても、その入
力軸の絶対位置が確実に検出されて保持される。

この発明の多回転絶対位置検出装置の場合、機械的な減
速機を用いていないから、小型かつ軽量であり、しかも
安価に製作できる。

〈実施例〉 第１図は、この発明の一実施例にかがる多回転絶対位置
検出装置の構成例を示す。

この装置は、公知のレゾルバｌをその入力軸（図示せず
）の回転位置検出主体とするものであって、主電源がオ
ン時に入力軸の多回転にわたる絶対位置を検出するため
の第１検出部２と、主電源がオフ時に入力軸の回転方向
および回転量を検出するための第２検出部３とを具備し
ている。

前記レゾルバ１は、固定子の内側へ入力軸と一体回転す
る回転子を配備した構造であり、前記回転子には回転子
巻線４が、また固定子には９０度の機械的位相差をもつ
固定子巻線５Ａ。

５Ｂが、それぞれ施されている。

前記第１検出部２は、主電源がオン状態で動作するもの
で、レゾルバ１の各固定子巻線５Ａ。

５Ｂに対し９０度の電気的位相差をもつ正弦波電圧を与
えるための正弦波発生器６Ａ、６Ｂおよびドライバ？Ａ
、７Ｂと、回転子巻線４に誘起された入力軸の回転角度
の関数で変化する電圧を取り込んで入力軸の絶対回転角
度を検出する角度検出器８とを含んでいる。

前記第２検出部３は、主電源がオフのときバックアップ
電池１２により電源バックアップされて動作するもので
、マイクロコンピュータの制御主体であるＣＰＵＩＩ、
２個のパルス発生器９Ａ、９Ｂおよび、コンパレータ１
０を含んでいる。

各パルス発生器９Ａ、９Ｂは、ＣＰＵＩ　１の制御を受
けてレゾルバ１の各固定子巻線５Ａ。

５Ｂに回転子位置検知用の検知パルスを所定の時間タイ
ミングで継続して供給するためのもので、これら検知パ
ルスよる各固定子巻線５Ａ。

５Ｂへの通電により回転予巻ｖＡ４には電圧が誘起させ
ることになる。

第２図は、各パルス発生器９Ａ、９Ｂの具体回路構成例
を示すもので、各固定子巻線５Ａ。

５Ｂに対し正方向（図中、矢印ｐで示す）に検知パルス
を供給するためのアンプ１３およびＦＥＴなどのスイッ
チ１４と、各固定子巻線５Ａ、５Ｂに対し負方向（図中
、矢印ｑで示す）に検知パルスを供給するためのアンプ
１５およびスイッチ１６とから構成されている。

第１図に戻ってコンパレータ１０は回転子巻線４の誘起
電圧に対し所定のしきい値を設定して応答信号を生成し
、これをＣＰＵＩＩへ出力する。

このｃｐｕｉｉは、前記各パルス発生器９Ａ。

９Ｂで検知パルスを発生させる時間タイミングを設定す
ると共に、前記コンパレータ１０より応答信号を取り込
み、検知パルスの時間タイミングと応答信号の時間タイ
ミングとから主電源オフ時におけるレゾルバｌの回転子
の位置を求め、さらにその回転方向および回転量を検出
する。

またＣＰＵＩ　１は、主電源オン時における前記角度検
出器８の検出データを取り込み、この検出データと主電
源オフ時の前記検出データとからレゾルバ１の入力軸の
多回転にわたる絶対位置を算出する。

第３図は、レゾルバ１の各固定子巻線５Ａ。

５Ｂに対する検知パルスの供給方式を示すもので、各固
定子巻線５Ａ、５Ｂには図中、■〜■で示す正負の方向
に検知パルスが異なる時間タイミング（詳細は後述）で
供給される。

第４図は、第３図のパルス供給方式による回転子の位置
検出原理、換言すれば回転子（入力軸）の回転方向およ
び回転量の検出原理を示している。

第４図（１）は、回転子巻線４が一方の固定子巻線５Ａ
に対向位置する場合に、この固定子巻線５Ａに対し■方
向に検知パルスｉａ−＋を供給することにより、回転子
巻線４に正の電圧ｅが誘起されることを示している。従
ってこの固定子巻線５Ａに検知パルスｉａ−＋を供給し
た際に、回転子巻線４に正の電圧ｅが誘起されたときは
、回転予巻１４は同図の角度位置にあることがわかる。

同様に第４図（２）は回転子巻線４が他方の固定子巻線
５Ｂに対向位置する場合を、第４図（３）は回転子巻線
４が固定子巻線５Ａの反対向きに位置する場合を、第４
図（４）は回転子巻線４が固定子巻線５Ｂの反対向きに
位置する場合を、それぞれ示しており、固定子巻線５Ｂ
に検知パルス１ｎ−ｔを供給した際に同様の電圧誘起が
あると回転子巻線４は第４図（２）の角度位置に、また
固定子巻線５Ａに検知パルスｆ　Ａ−４を供給した際に
電圧誘起があると回転子巻線４は第４図（３）の角度位
置に、さらに固定子巻線５Ｂに検知パルスｉ、−６を供
給した際に電圧誘起があると回転子巻線４は第４図（４
）の角度位置に、６それぞれあることがわかる。

なお第４図（５）は回転子巻線４が２個の固定子巻線５
Ａ、５Ｂのちょうど中間に位置する場合を示している。

この場合は各固定子巻線５Ａ。

５Ｂに検知パルス１４１４−１ｕ１□を供給した際のい
ずれにも正の電圧ｅ／（ただしｅ’＜ｅ）が誘起され、
これにより回転子巻線４が第４図（５）の角度位置にあ
ることを判断できる。

この実施例の場合、前記コンパレータ１０のしきい値を
第４図（５）の誘起電圧ｅ′の近傍に設定しており、こ
れにより回転子巻線４が第５図中、４等分されたいずれ
の角度位置く以下、事象ａ　Ｍ−ｄで示す）にあるかを
検出するようにしている。なお第５図中、Ｓは回転角度
が０度の基準位置に対応する。

かくして回転子巻線４の検出位置が例えば事象ａから事
象すの方向へ移ったときは回転子は図中、時計回りの方
向へ回転したと判断でき、また事象ａから事象ｄの方向
へ移ったときは回転子は図中、反時計回りの方向へ回転
したと判断できる。

さらに回転子巻線４の検出位置が基準位置Ｓを越えて事
象ｄから事象ａへ移ったときは回転数が１増加したと判
断でき、また事象ａから事象ｄへ移ったときは回転数が
１減少したと判断できる。

第６図（１１〜（４）は、各固定子巻線５Ａ、５Ｂに対
し前記検知パルスＩＡ−１＋１１１−□、ｉ□３゜ｉ　
ｎ−ａを供給する時間タイミングを示すもので、このう
ち第６図（１）の検知パルスｉＡ−＋　と同じタイミン
グで正の誘起電圧（第６図（イ）に示す）が検出された
とき、回転子巻線４は一方の固定子巻線５Ａの対向位置
（第７図中、（イ）で示す）にあることがわかる。同様
に検知パルスｉ、−□、ｉ□３ｒ’Ｂ−４と同じタイミ
ングで正の誘起電圧（第６図（ハ）（ホ）（ト）に示す
）が検出されたとき、回転子巻線４は第７図中、（ハ）
（ホ）（ト）で示す位置にあることがわかる。

また例えば検知パルス’Ａ−１＋　　１１−２のいずれ
に対しても同じタイミングで正の誘起電圧（第６図（ロ
）に示す）が検出されたとき、回転子巻線４は第７図中
、（ロ）で示す位置にあることがわかるが（第６図（ニ
）（へ）（チ）の場合も同様）、この実施例の場合、こ
の検出信号はコンパレータ１０でカットされて無視され
ることになる。

第８図は、この発明の第２実施例の構成を示すもので、
レゾルバ１をその入力軸の回転位置検出主体とし、第１
検出部２．第２検出部３および、バックアップ電池１２
を具備する点は前記の第１実施例と同様である。また第
１検出部２の構成は第１実施例と同様であり、第２検出
部３の構成はパルス発生器９Ａ、９Ｂに相当する構成が
存在しないことを除いて第１実施例と同様であり、ここ
では対応する構成に対応する符号を付することによりそ
の説明を省略する。

この実施例の場合、ＣＰＵＩＩは第９図に示す如く、レ
ゾルバ１の各固定子巻線５Ａ、５Ｂに対し■■で示す方
向に検知パルス１Ａ−１＋ｉ　ｓ−＋ｔを異なる時間タ
イミングで直接供給している。

第１０図（１１ｆ２１は、各固定子巻線５Ａ、５Ｂに対
し前記検知パルス１Ａ−１＊　　ｔ、、−ｚを供給する
時間タイミングを示すもので、このうち第１０図（１１
の検知パルスｉＡ−＋　と同じタイミングで正の誘起電
圧（第１０図（イ）に示す）が検出されたとき、回転子
巻線４は一方の固定子巻線５Ａの対向位置（第７図中、
（イ）で示す）にあることがわかる。また第１０図（１
）の検知パルスｉ　ｍ−ｚと同じタイミングで正の誘起
電圧（第１０図（ハ）に示す）が検出されたとき、回転
子巻線４は他方の固定子巻線５Ｂの対向位置（第７図中
、（ハ）で示す）にあることがわかる。さらに第１０図
（１１（２１のいずれの検知パルス１Ａ−１＋１ｌｌ−
□に対しても同じタイミングで正の誘起電圧（第１０図
（ロ）で示す）が検出されたとき、回転子巻線４は２個
の固定子巻線５Ａ、５Ｂの中間位置（第７図中、（ロ）
で示す）にあることがわかる。さらにいずれの検知パル
ス’Ａ−１＋　　’Ｂ−２に対しても正の誘起電圧が検
出されないとき（第１０図（ニ）で示す）、回転子巻線
４は第７図中、（ニ）〜（チ）で示す位置にあることが
わかる。

かくしてこの実施例の場合、回転子巻線４が第１１図中
、４分割されたいずれの角度位置（事象ａ　−ｄで示す
）にあるかを検出するようにしており、例えば回転子巻
線４の検出位置が事象ａから事象すの方向へ移ったか、
或いは事象ａから事象ｄの方向へ移ったかによって、回
転子の回転方向を判断すると共に、回転子巻線４の検出
位置が基準位置Ｓを越えて事象ｄから事象ａへ移ったか
、或いは事象ａから事象ｄへ移ったかによって、回転数
の増減を判断している。

第１２図は、第１．第２の各実施例についての制御動作
の手順を示している。

いま主電源がオン状態下にあって、レゾルバ１の入力軸
が回転すると、第１２図のステップ１（図中ｒｓＴＩＪ
で示す）で第１検出部２による通常の検出動作が実行さ
れ、入力軸の絶対位置が多回転にわたって検出される。

つぎに主電源がオフ状態または停電状態となると、ステ
ップ２の「主電源オフか？」の判定が“ＹＥＳ”となり
、ステップ３でＣＰＵＩ　１は角度検出器８による検出
結果（主電源オン時における入力軸の絶対回転角度）を
取り込んで主電源オフ時点の入力軸の回転数ｎを求め、
これを内部のメモリに記憶する。つぎのステップ４では
、バックアップ電池１２で電源バックアップされた第２
検出部３が動作状態となり、レゾルバｌの各固定子巻線
５Ａ、５Ｂに対する検知パルスの供給動作によって、回
転子巻線４がいずれの事象ａ　−ｄに位置し、また移行
したかが検出される。

その結果、回転子巻線４の位置が事象ｄから基準位置Ｓ
を越えて事象ａへ移ったことが検出されると、ステップ
５が”ＹＥＳ”となり、ステップ６で前記メモリに記憶
された回転数ｎが１加算される。また回転子巻線４の位
置が事象ａから基準位置Ｓを越えて事象ｄへ移ったこと
が検出されると、ステップ５が“ＮＯ”、ステップ７が
“ＹＥＳ”となり、ステップ８で前記メモリに記憶され
た回転数ｎが１減算される。

同様の動作が主電源がオフ状態にある間、繰り返し実行
され、これにより主電源オフ時における入力軸の回転量
（回転数の増減分）が回転方向に応じて検出されて回転
数ｎが補正される。

かくして主電源がオンされると、ステップ９の判定が“
ＹＥＳ”となって第１検出部２が動作状態となり、角度
検出器８によって入力軸の現在の回転角度ｒが求められ
る（ステップ１０）。

ついでステップ１１において、ＣＰＵＩ　１はこの回転
角度ｒを取り込み、つぎの０式の演算を実行することに
より入力軸の絶対角度Ｒを算出した後、ステップ１に戻
って通常の回転角度検出動作を行う仁とになる。

Ｒ＝ｒ＋ｎＸ３６０　”・・＋＋■ 〈発明の効果〉 この発明は上記の如く、入力軸の絶対回転量をレゾルバ
を用いかつ電源バックアップされた電気的方法で検出す
るようにしたから、小型かつ軽量な多回転絶対位置検出
装置を安価に製作できる等、発明目的を達成した顕著な
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例にかかる多回転絶対位置検
出装置のブロック図、第２図はパルス発生器の回路構成
例を示す電気回路図、第３図はレゾルバに対する検知パ
ルスの供給方式を示す説明図、第４図はレゾルバの回転
子の位置検出原理を示す原理説明図、第５図はレゾルバ
の回転子巻線の検出位置を示す説明図、第６図は固定子
巻線に対する検知パルスの時間タイミングと回転子巻線
の誘起電圧の時間タイミングとの関係を示すタイムチャ
ート、第７図は固定子巻線に対する回転子巻線の位置関
係を示す説明図、第８図はこの発明の第２実施例にかか
る多回転絶対位置検出装置のブロック図、第９図は第２
実施例についての検知パルスの供給方式を示す説明図、
第１０図は第２実施例についての検知パルスの時間タイ
ミングと誘起電圧の時間タイミングとの関係を示すタイ
ムチャート、第１１図は第２実施例についてのレゾルバ
の回転子巻線の検出位置を示す説明図、第１２図は第１
．第２の各実施例の動作手順を示すフローチャートであ
る。 １・・・・レゾルバ　　２・・・・第１検出部３・・・
・第２検出部　４・・・・回転子巻線５Ａ、５Ｂ・・・
・固定子巻線 １１・・・・ＣＰＵ　　　　１２・・・・バックアップ
電池時　許　出　願人　　立石電機株式会社手続補正書
く自発〉 ■、事件の表示　　昭和６２年特許願第４８４３６号２
、発明の名称　　多回転絶対位置検出装置３、補正をす
る者 事件との関係　特許出願人 住所〒６１６京都市右京区花園土堂町１０番地名称（２
９４）立石電機株式会社 代表者立石孝雄 ４、代理人 什／２）ｚ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 レゾルバを入力軸の位置検出主体とする多回転絶対位置
   検出装置であって、 主電源オン時に入力軸の多回転にわたる絶対位置を検出
   するための第１検出部と、主電源オフ時に入力軸の回転
   方向および回転量を検出するための第２検出部と、この
   第２検出部の電源をバックアップするためのバックアッ
   プ電池とから成り、 前記第２検出部は、 レゾルバの各固定子巻線に対し所定の時間タイミングで
   回転子位置検知用の検知パルスを継続供給するパルス供
   給手段と、 前記固定子巻線へのパルスの供給によりレゾルバの回転
   子巻線に誘起される電圧を応答信号として取り込むため
   の信号取込手段と、 前記検知パルスの時間タイミングと前記応答信号の時間
   タイミングとからレゾルバの回転子の回転方向および回
   転量を検出する回転検出手段と、 前記第１検出部による検出結果と前記回転検出手段によ
   る検出結果とから入力軸の多回転にわたる絶対位置を算
   出する位置算出手段とを具備して成る多回転絶対位置検
   出装置。