JPH0254110A - レゾルバ移相器による位置検出装置 - 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、高精度の工作機械等の位置検出に使用する
レゾルバ移相器による位置検出装置に関するものである
。

［従来の技術］ 第３図は従来のレゾルバ移相器による位置検出装置を示
す全体のブロック構成図である。また、第４図は従来の
レゾルバ移相器による位置検出装置のタイムチャートで
おる。なお、前記第４図のａ−ｆは、第３図に示したａ
−ｆ点における信号波形である。

図において、（１）は基準信号を発生する発振器、（２
）は発振器（１）の出力の周波数を下げるための分周器
、（１３）は分周器（２）の出力の矩形波を略正弦波（
ｓｉｎ）に変換するフィルタ、（１４）は前記略正弦波
から略余弦波（ＣＯＳ）を作るための積分器、（５ａ）
、（５ｂ）は略正弦波、略余弦波を基準としてレゾルバ
移相器（６）に信号を送るための励振回路、（１５）は
レゾルバ移相器（６）の出力のノイズを除去するフィル
タ、（１６）はフィルタ（１５）の出力の略正弦波を矩
形波に変換するコンパレータ、（１７）は発振器（１）
の出力を基準として分周器（２）とコンパレータ（１６
）の出力間の位相差をカウントする位相差カウンタであ
る。

次に、上記のように構成された従来のレゾルバ移相器に
よる位置検出装置の動作について説明する。

発振器（１〉の出力を基準として、分周器（２）でレゾ
ルバ移相器（６）の励振の基準及び位相差カウントの基
準となる矩形波を作る。この時の分周率は、レゾルバ移
相器（６）の分解能（位置検出単位）と同一値とする。

分周器（２）で作った第４図の（ａ）で示すような矩形
波の高調渡分を、フィルタ（１３）で除去することによ
り、第４図の（ｂ）のような略正弦波に変換する。この
場合、矩形波を示す式は Ｖｅ　＝　４Ｖｐ／３　ｘ［ｓｉｎωｔ　＋（ｓｉｎ（
３ωｔ））／３＋（ｓｉｎ（５ωｔ））１５　＋　−−
−］となっており、フィルタ（１３）によって、第３以
降の高調波成分を除去するため、その出力信号ＶＳは、 ＶＳ　＝　４ＶＩ）／３　Ｘ５ｉｎ　ωｔとなる。ここ
で、Ｖｐは矩形波の最大電圧である。

レゾルバ移相器（６）は２相入力のため、略正弦・略余
弦の各位相で信号を作る必要があり、反転増幅形の積分
器（１４）にフィルタ（１３）の出力を入れて略余弦波
に変換する。略正弦波を積分器（１４）を介した結果、
その出力は、ＶＣ−４ＶＩ）ＸＣＯ３ωｔ となり、第４図の（Ｃ）に示すような略余弦波が得られ
ることになる。

こうして得られた略正弦波と略余弦波を、励振回路（５
ａ）、（５ｂ）で電力増幅して、レゾルバ移相器（６）
を励磁（励振）する。レゾルバ移相器（６）は各相を回
転角度θに対応したレベルに変化させ、合成して出力す
るため、一定電圧で位相がθずれたものとなる。

レゾルバ移相器（６）の出力ＶＯを計算式で求めると、 ｖｏ　＝　４Ｖｐ／３　Ｘ（Ｓ＋ｎ（１）ｔＸＣＯ３θ
＋ｃｏｓ　ωｔ　ｘｓｉｎ　θ） ４Ｖｐ／３　ｘｓｉｎ（ωを十〇） となる。

以上のようにして得られたレゾルバ移相器（６）の出力
信号は、フィルタ（１５）でノイズが除去され、第４図
の（ｄ）のような略正弦波になる。

次に、波形成形として使用するコンパレータ（１６）で
第４図の（ｅ）のような略正弦波（ｄ）に同期した矩形
波に変換し、位相差カウンタ（１７〉で分周器（２）の
出力との位相差を発振器（１）の出力パルスの単位でカ
ウントする。

こうして作られた位相差のカウントデータは、レゾルバ
移相器（６）の回転角度（θ）と同一値となるため、そ
れを位置検出データ（ｆ）として使用することができる
。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のレゾルバ移相器による位置検出装置は、以上のよ
うに構成されているので、分解能を上げるのに、発振器
（１〉の周波数を上げるか、励振周波数を下げて分周率
を大きくしなければならなかった。また、レゾルバ移相
器（６）の温度ドリフトにより検出された移相の位置が
ずれる可能性があった。

そこで、この発明は発振器の周波数を変えることなく分
解能を上げることができると共に、レゾルバ移相器の温
度ドリフトの影響を受けないレゾルバ移相器による位置
検出装置の提供を課題とするものである。

［課題を一解決するための手段］ この発明にかかるレゾルバ移相器による位置検出装置は
、基準パルスの立ら上がり部分を微分する立ち上がり微
分回路と、この立ち上がり微分回路の出力により２相の
アナログ電圧をスイッチングするスイッチング回路と、
このスイッチング回路の出力をそれぞれ電力増幅する２
個のレゾルバ励振回路と、この２個のレゾルバ励振回路
の出力により励振されるレゾルバ移相器と、このレゾル
バ移相器の出力パルス電圧を上記立ち上がり微分回路の
出力によりサンプリングホールドするサンプリングホー
ルド回路と、このサンプリングホールド回路のサンプリ
ンタホールド出ツノ電圧を電圧値に応じた特定の周波数
のパルス列に変換するＶ／［コンバータと、このＶ／Ｆ
コンバータの出力パルスをカウントすることにより位相
差を検出する位相差検出回路と、この位相差検出回路か
らの位相差データを略正弦波に変換する手段及び略余弦
波に変換する手段とを備え、上記の略正弦波に変換する
手段及び略余弦波に変換する手段の出力である２相のア
ナログ電圧を上記のスイッチング回路に供給するように
したものである。

［作用］ この発明における位相差データは、略正弦波に変換する
手段及び略余弦波に変換する手段により、アナログの略
正弦波・略余弦波信号に変換され、この略正弦波・略余
弦波信号によりレゾルバ励振信号を変化させることによ
り、レゾルバ移相器の出力を零にする。

［実施例］ 以下、この発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明の一実施例のレゾルバ移相器による位
置検出装置を示す全体のブロック構成図でおる。また、
第２図は前記第１図の実施例のレゾルバ移相器による位
置検出装置のタイムチャートである。

第１図において、（１）は発掘器、（２）は分周器、（
３）は分周器（２）の出力の立ち上がりでパルスを発生
する立ち上がり微分回路、（４ａ）、（４ｂ）は立ち上
がり微分回路（３）の出力パルスの幅でアナログ電圧を
出力するためのスイッチング回路、（５ａ＞、（５ｂ）
は励振回路、（６）はレゾルバ移相器、（７）はレゾル
バ移相器（６）の出力をサンプリングして高周波弁を除
くためのサンプリングホールド回路、（８）はサンプリ
ングホールド回路（７）の出力電圧に比例したパルスを
出力するＶ／Ｆコンバータ、（９）はＶ／Ｆコンバータ
（８）の出力パルスをカウントするためのアップダウン
カウンタ（位相差検出回路）、（１０）はアップダウン
カウンタ（９）からの位相差データを略正弦関数に変換
するＳＩＮ関数変換器、（１１）は同じ位相差データを
略余弦関数に変換するＣＯ８関数変換器、（１２ａ＞は
ＳＩＮ関数変換器（１０）からのデータをアブログ電圧
に変換するＤ／Ａ変換器、（１２ｂ）はＣＯ８関数変換
器（１１）からのデータをアナログ電圧に変換するＤ／
Ａ変換器である。

次に、上記のように構成された本実施例のレゾルバ移相
器による位置検出装置の動作について説明する。

上記の従来例と同様に発掘器（１）の出力を分周器（２
）で分周する。この時の分周率は、分解能に関係なく、
レゾルバ移相器（６）の定格周波数になるような値とす
る。なお、本実施例では、分周器（２）の出力を基準パ
ルスと定義する。次に、分周器（２）の出力を立ち上が
り微分回路（３）で第２図のｌ）のようなパルスに変換
する。このようなパルスを基準として、スイッチング回
路（４ａ＞、（４ｂ）でアナログ電圧をスイッチングし
、その出力を入力としてレゾルバ励振回路（５ａ）、（
５ｂ）で電力増幅し、レゾルバ移相器（６）を励振する
。この時、レゾルバ励振回路（５ａ＞、（５ｂ）の２相
とも同じパルスを基準としていることから、レゾルバ移
相器（６）の出力は、第２図の（＋）のように、立ち上
がり微分回路（３）の出力（ｈ）と同じタイミングのパ
ルス出力となり、そのレベルはＤ／Ａ変換器（１２ａ）
、（１２ｂ）からの略正弦波及び略余弦波の励振入力２
相の合成となる。

この実施例によれば、停止中はレゾルバ移相器（６）か
らの出力が零となり、回転中はレゾルバ移相器（６）の
回転方向により、正または負方向に電圧が発生する。前
記第２図の（ｉ＞は、レゾルバ移相器（６）が正回転か
ら負回転に変化した時のものである。また、第２図の（
Ｊ）は第２図の（ｉ＞に示すパルス列のうちの１パルス
の波形を、時間軸を拡大して示したものである。

このにうにして得られたレゾルバ移相器（６）の出力パ
ルスを、励振の基準と同じ立ち上がり微分回路（３）の
出力パルスに基づき、サンプリングホールド回路（７）
によりサンプリングホールドし、第２図の（ｋ）のよう
な連続波形にし、−定の回転数のとき（例えば、回転数
が零のとき）は、直流になるようにする。次に、このサ
ンプリングホールド電圧をＶ／Ｆコンバータ（８）によ
り、そのホールド電圧に比例した周波数のパルス列に変
換する。その結果、第２図の（ｋ＞のようなサンプリン
グホールド電圧に対して、第２図の（ｍ）と（ｎ＞のよ
うな正・負それぞれ別のパルス列となる。

以上により得られたパルス列をアップダウンカウンタ（
９）でカウントし、位相差データとして出力する。この
出力データは、ディジタル信号で出力しているが、その
変化を波形にすると、第２図の（０）と（ｐ）のように
なり、（０）は途中で回転方向が逆となったとき、（ｐ
）は一定回転であり、その１サイクルがレゾルバ移相器
（６）の回転角度（θ）の３６０度分となる。

位相差データと別に、同じディジタル信号をＳＩＮ関数
変換器（１０）とＣＯ８関数変換器（１１）に入れ、略
正弦波及び略余弦波のデータに変換し、それをＤ／Ａ変
換器（１２ａ＞、（１２ｂ）によりアナログ信号（アナ
ログ電圧）に変換して、第２図の（ｑ）と（ｒ）に示す
ような略正弦波及び略余弦波の信号とする。

ここで、上記ＳＩＮ関数変換器（１０）とＤ／Ａ変換器
（１２ａ）とを総合して略正弦波に変換する手段と定義
し、上記ＣＯ８関数変換器（１１）とＤ／Ａ変換器（１
２ｂ）とを総合して略余弦波に変換する手段と定義する
。

このような略正弦波及び略余弦波の信号（アナログ電圧
）は、スイッチング回路（４ａ）、（４ｂ）に送られる
。そして、スイッチング回路により上記立ち上がり微分
回路（３）の出力のタイミングで略正弦波及び略余弦波
の波高に比例した波高値のパルス列に変えられて、レゾ
ルバ移相器（６）の励振の基準となる。

以−ヒのような構成により、略正弦波及び略余弦波の波
高に比例した波高値のパルス列をレゾルバ移相器（６）
に入力し、レゾルバ移相器（６）の出力が常に零になる
ように、その出力を基にして得た位相差データを使用し
て、励振電圧を制御しているわけで、それを式にまとめ
ると、以下のようになる。

レゾルバ移相器（６）の検出角度を（θ）、その出力を
Ｖｏとすると、 ｖｏ　＝ｙｓ　ｘｃｏｓθ＋ｙｃ　ｘｓｉｎθとなり、
位相差データ１サイクルを３６０度としたときの、位相
差の角度（位相差データの角度換算値）とレゾルバ移相
器（６）の検出角度θとの差をαとした時、各相の励振
電圧（パルスの電圧）ＶＳとＶＣは、 ｙｓ　＝ｙｐ　ｘｓｉｎ（θ十α） ＶＣ−−ＶＤ　Ｘｃｏｓ（θ＋α） となる。ただし、Ｖｐは励振の最大電圧値である。

上記の式より、 Ｖｏ　　＝Ｖｐ　　ｘｓｉｎ（θ　−）−α　）ＸＣＯ
３θ−ｙｐ　ｘｓｉｎθｘｃｏｓ（θ＋α〉＝ｙｐ　ｘ
ｓｉｎα となり、角度差αにより、レゾルバ移相器（６）の出力
が変化することがわかる。

以上のように、この実施例においては、停止中は、位相
差データの角度換算値とレゾルバ移相器（６）の検出角
度が同一となり、回転中は、その回転数に比例して角度
の差が大きくなり、その差を零にするように励振を制御
するので、その結果として得られた位相差データが、位
置検出データとして使用できる。

なお、上記実施例では、レゾルバ移相器を使用したが、
検出器をインダクトシンにしても、同様の効果を奏する
。

［発明の効果］ 以上のように、この発明のレゾルバ移相器による位置検
出装置によれば、レゾルバ移相器の位相差データを、略
正弦波に変換する手段及び略余弦波に変換する手段によ
り、アナログの略正弦波・略余弦波信号に変換し、この
略正弦波・略余弦波信号によりレゾルバ励振信号を変化
させることにより、レゾルバ移相器の出力を零にするよ
うに制御するものであり、位相差データを基に略正弦波
に変換する手段及び略余弦波に変換する手段により、略
正弦波・略余弦波信号に比例した波高のパルスに変換す
るように構成したので、分解能の変更もパルスの繰返し
周期を変更し、カウンタを大きくするだけでレゾルバ移
相器に入出力する略正弦波及び略余弦波周波数の変更の
必要がなく、入出力とも位相の変化がないので、温度ド
リフトによる影響のない高精度な検出ができる等の効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のレゾルバ移相器による位
置検出装置を示す全体のブロック構成図、第２図は前記
第１図の実施例のレゾルバ移相器による位置検出装置の
タイムチャート、第３図は従来のレゾルバ移相器による
位置検出装置を示す仝休のブロック構成図、第４図は上
記第３図の位置検出装置のタイムチャートである。 図において、 １：発振器、　　　　　　２：分周器、３：立ち上がり
微分回路、 ４ａ、４ｂニスイツチング回路、 ５ａ、５ｂ：励振回路、　６：レゾルバ移相器、７：サ
ンプリングホールド回路、 ８：Ｖ／Ｆコンバータ、 ９ニアツブダウンカウンタ、 １０：ＳＩＮ関数変換器、 １１：ＣＯ３関数変換器、 １２ａ、１２ｂ：Ｄ／Ａ変換器、 なお、図中、同−符号及び同一記号は同一または相当部
分を示すものでおる。 代理人　弁理士　大官　増雄　外２名 ｎ　　　　　　　　　　−−− 第４図 手 続 補 正 書（自発〉

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基準パルスの立ち上がり部分を微分する立ち上がり微分
   回路と、この立ち上がり微分回路の出力により２相のア
   ナログ電圧をスイッチングするスイッチング回路と、こ
   のスイッチング回路の出力をそれぞれ電力増幅する２個
   のレゾルバ励振回路と、この２個のレゾルバ励振回路の
   出力により励振されるレゾルバ移相器と、このレゾルバ
   移相器の出力パルス電圧を上記立ち上がり微分回路の出
   力によりサンプリングホールドするサンプリングホール
   ド回路と、このサンプリングホールド回路のサンプリン
   グホールド出力電圧を電圧値に応じた特定の周波数のパ
   ルス列に変換するＶ／Ｆコンバータと、このＶ／Ｆコン
   バータの出力パルスをカウントすることにより位相差を
   検出する位相差検出回路と、この位相差検出回路からの
   位相差データを略正弦波に変換する手段及び略余弦波に
   変換する手段とを備え、上記の略正弦波に変換する手段
   及び略余弦波に変換する手段の出力である２相のアナロ
   グ電圧を上記のスイッチング回路に供給することを特徴
   とするレゾルバ移相器による位置検出装置。