JPH0342790B2 - - Google Patents
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- JPH0342790B2 JPH0342790B2 JP60041798A JP4179885A JPH0342790B2 JP H0342790 B2 JPH0342790 B2 JP H0342790B2 JP 60041798 A JP60041798 A JP 60041798A JP 4179885 A JP4179885 A JP 4179885A JP H0342790 B2 JPH0342790 B2 JP H0342790B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- electromagnet
- motor
- reference voltage
- magnetic sensor
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Control Of Linear Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は移動体の移動速度を検出する速度検出
装置に関し、特に工作機械に用いられ切削工具を
回転駆動するためのスピンドルモータの回転速度
を検出するのに好適な速度検出装置に関する。
装置に関し、特に工作機械に用いられ切削工具を
回転駆動するためのスピンドルモータの回転速度
を検出するのに好適な速度検出装置に関する。
第2図はこの種の速度検出装置の1例を示すも
ので、その回転速度が検出されるモータのモータ
シヤフト11には歯車12が固着され、該歯車1
2に対し所定の間隔を隔てて、永久磁石5と該永
久磁石5からの磁束の量に応じてその磁気抵抗が
変化する磁気センサ素子群2が対向配置される。
ので、その回転速度が検出されるモータのモータ
シヤフト11には歯車12が固着され、該歯車1
2に対し所定の間隔を隔てて、永久磁石5と該永
久磁石5からの磁束の量に応じてその磁気抵抗が
変化する磁気センサ素子群2が対向配置される。
該磁気センサ素子群2は4個の磁気センサ2
1,22,23,24からなり、それらのうち各
2個の磁気センサ21,22の組および23,2
4の組がそれぞれ直列に接続され、その各組の両
端にはそれぞれ直流電圧Vcc(例えば5V)が印加
され、その各組の中点の電圧V1、V2がそれぞれ
コンパレータ61,62の一方の入力側に供給さ
れ、一方該コンパレータ61,62の他方の入力
側にはVcc/2の基準電圧が印加される。なお上記直 列に接続された磁気センサ21,22の組および
23,24の組は、それぞれ各組の一方例えば2
1又は23が歯車12の山に対向しているとき、
その他方22又は24が歯車12の谷に対向する
ような寸法とされ、また磁気センサ21,22の
組と磁気センサ23,24の組とは該歯車のピツ
チの1/4だけずらして配置されている。
1,22,23,24からなり、それらのうち各
2個の磁気センサ21,22の組および23,2
4の組がそれぞれ直列に接続され、その各組の両
端にはそれぞれ直流電圧Vcc(例えば5V)が印加
され、その各組の中点の電圧V1、V2がそれぞれ
コンパレータ61,62の一方の入力側に供給さ
れ、一方該コンパレータ61,62の他方の入力
側にはVcc/2の基準電圧が印加される。なお上記直 列に接続された磁気センサ21,22の組および
23,24の組は、それぞれ各組の一方例えば2
1又は23が歯車12の山に対向しているとき、
その他方22又は24が歯車12の谷に対向する
ような寸法とされ、また磁気センサ21,22の
組と磁気センサ23,24の組とは該歯車のピツ
チの1/4だけずらして配置されている。
これらの磁気センサ素子21,22,23,2
4は永久磁石5からの磁束が通る際、該磁束の量
が増加するとその磁気抵抗が増大する特性をもつ
ており、その材料としては例えばインジウムアン
チモン合金又は薄膜パーマロイなどが用いられ
る。
4は永久磁石5からの磁束が通る際、該磁束の量
が増加するとその磁気抵抗が増大する特性をもつ
ており、その材料としては例えばインジウムアン
チモン合金又は薄膜パーマロイなどが用いられ
る。
このようにしていま仮にモータの回転によつて
該歯車12の山が磁気センサ21と対向し、一方
歯車12の谷が磁気センサ22と対向したとする
と、該磁気センサ21を通る磁束量が増加してそ
の磁気抵抗が増し、一方該磁気センサ22を通る
磁束量が減少してその磁気抵抗が低下し、その結
果該中点の電圧V1が低下する。逆に該歯車12
の谷が磁気センサ21と対向し、一方歯車12の
山が磁気センサ22と対向したとすると、該中点
の電圧V1が上昇する。その結果、該中点の電圧
V1はモータの回転すなわち該歯車の回転に応じ
て、第3図に示すようにVcc/2を中心に正弦波的に 変化する。そしてこのようにVcc/2を中心に正弦波 的に変化する電圧V1をコンパレータ61の一方
の入力側に供給し、その他方の入力側にVcc/2の基 準電圧を加えることによつて、該コンパレータ6
1の出力側から0と1とを交互にくり返すデジタ
ル信号VAが出力され、該信号の周波数によつて
モータの回転速度が検出される。
該歯車12の山が磁気センサ21と対向し、一方
歯車12の谷が磁気センサ22と対向したとする
と、該磁気センサ21を通る磁束量が増加してそ
の磁気抵抗が増し、一方該磁気センサ22を通る
磁束量が減少してその磁気抵抗が低下し、その結
果該中点の電圧V1が低下する。逆に該歯車12
の谷が磁気センサ21と対向し、一方歯車12の
山が磁気センサ22と対向したとすると、該中点
の電圧V1が上昇する。その結果、該中点の電圧
V1はモータの回転すなわち該歯車の回転に応じ
て、第3図に示すようにVcc/2を中心に正弦波的に 変化する。そしてこのようにVcc/2を中心に正弦波 的に変化する電圧V1をコンパレータ61の一方
の入力側に供給し、その他方の入力側にVcc/2の基 準電圧を加えることによつて、該コンパレータ6
1の出力側から0と1とを交互にくり返すデジタ
ル信号VAが出力され、該信号の周波数によつて
モータの回転速度が検出される。
なお該磁気センサ21,22の組と歯車12の
1/4ピツチだけずらして配置されている磁気セン サ23,24の組の中点電圧(Vcc/2を中心とする 正弦波電圧)V2は該磁気センサ21,22の組
の中点電圧V1とは90°位相がずており(第3図参
照)、該中点電圧V2がその一方の入力側に供給さ
れるコンパレータ62の出力側に出力されるデジ
タル信号VBも上記デジタル信号VAと90°だけ位相
がずらされる。そしてこれら2つの信号VA、VB
の位相関係によつてモータの回転方向も判別しう
るようにされている。
1/4ピツチだけずらして配置されている磁気セン サ23,24の組の中点電圧(Vcc/2を中心とする 正弦波電圧)V2は該磁気センサ21,22の組
の中点電圧V1とは90°位相がずており(第3図参
照)、該中点電圧V2がその一方の入力側に供給さ
れるコンパレータ62の出力側に出力されるデジ
タル信号VBも上記デジタル信号VAと90°だけ位相
がずらされる。そしてこれら2つの信号VA、VB
の位相関係によつてモータの回転方向も判別しう
るようにされている。
かかる構成の速度検出装置は、他の速度検出装
置例えばパルスエンコーダ又はDCモータ(タコ
ジエネレータ)などに比し構成部品の点数が少な
くて構成が簡単であり、したがつてコストが安い
にも拘らず信頼性が高いなどの利点を有してい
る。
置例えばパルスエンコーダ又はDCモータ(タコ
ジエネレータ)などに比し構成部品の点数が少な
くて構成が簡単であり、したがつてコストが安い
にも拘らず信頼性が高いなどの利点を有してい
る。
しかしながらモータを高速状態で又は重負荷状
態で使用するような場合には該モータの温度が上
昇する。このような場合には、各磁気センサ素子
の温度特性のばらつきによつて該磁気センサ素子
の各組の中点電圧(この中点電圧は理想的には
Vcc/2とされるべきであり、それによつてコンパレ ータの比較動作が正確に行われる)がVcc/2からず れてしまい、所謂出力オフセツトの変化を無視す
ることができなくなり、それによつてコンパレー
タの誤動作を招くおそれを生じていた。
態で使用するような場合には該モータの温度が上
昇する。このような場合には、各磁気センサ素子
の温度特性のばらつきによつて該磁気センサ素子
の各組の中点電圧(この中点電圧は理想的には
Vcc/2とされるべきであり、それによつてコンパレ ータの比較動作が正確に行われる)がVcc/2からず れてしまい、所謂出力オフセツトの変化を無視す
ることができなくなり、それによつてコンパレー
タの誤動作を招くおそれを生じていた。
このようなことに対し従来は該磁気センサ素子
を選別しその温度特性のばらつきのないものを選
択していたが、このような方法は大量生産に向か
ないという問題点があつた。
を選別しその温度特性のばらつきのないものを選
択していたが、このような方法は大量生産に向か
ないという問題点があつた。
また該磁気センサ素子の各組の中点から各コン
パレータの入力側に至る回路中にコンデンサを挿
入して、該中点電圧V1、V2の直流分をカツトし
その出力オフセツトの変化の影響をなくすことも
考えられるが、このような方法ではモータが停止
状態に近い低い回転数で回転するような場合(す
なわち該中点電圧の変化の周波数が極めて低くな
つた場合)に、該コンデンサのインピーダンスが
増大してその周波数変化を正確に検出することが
できず、したがつてモータが停止状態からスター
トするすべての回転速度を検出することができな
いことになる。
パレータの入力側に至る回路中にコンデンサを挿
入して、該中点電圧V1、V2の直流分をカツトし
その出力オフセツトの変化の影響をなくすことも
考えられるが、このような方法ではモータが停止
状態に近い低い回転数で回転するような場合(す
なわち該中点電圧の変化の周波数が極めて低くな
つた場合)に、該コンデンサのインピーダンスが
増大してその周波数変化を正確に検出することが
できず、したがつてモータが停止状態からスター
トするすべての回転速度を検出することができな
いことになる。
本発明はかかる問題点を解決するためになされ
たもので、歯車がどの位置にあつても磁気センサ
素子に供給される磁束が零であれば、該磁気セン
サ素子自体のオフセツトを測定できることに着目
し、磁束量を制御できる素子として従来の永久磁
石の代りに電磁石を用い、モータを回転させる直
前(すなわち速度検出をする必要のない停止時)
における磁束零の状態での中点電圧(この電圧は
上述したように該モータのそのときの温度状態に
よつて変化するもので上記オフセツト電圧に相当
する)を検出し、この検出電圧にもとづいて上記
コンパレータの基準電圧レベルを設定するという
着想にもとづいて、上記磁気センサ素子のオフセ
ツト変化を補償し、該オフセツト変化に何等影響
されない出力信号を得るようにしたものである。
たもので、歯車がどの位置にあつても磁気センサ
素子に供給される磁束が零であれば、該磁気セン
サ素子自体のオフセツトを測定できることに着目
し、磁束量を制御できる素子として従来の永久磁
石の代りに電磁石を用い、モータを回転させる直
前(すなわち速度検出をする必要のない停止時)
における磁束零の状態での中点電圧(この電圧は
上述したように該モータのそのときの温度状態に
よつて変化するもので上記オフセツト電圧に相当
する)を検出し、この検出電圧にもとづいて上記
コンパレータの基準電圧レベルを設定するという
着想にもとづいて、上記磁気センサ素子のオフセ
ツト変化を補償し、該オフセツト変化に何等影響
されない出力信号を得るようにしたものである。
なお本発明にかかる速度検出装置は、例えば工
作機械におけるスピンドルモータ(切削工具駆動
用のモータ)のように、運転と停止の頻度の高い
(1回の運転時間が比較的短い)モータに対する
速度検出をする場合に特に適している。
作機械におけるスピンドルモータ(切削工具駆動
用のモータ)のように、運転と停止の頻度の高い
(1回の運転時間が比較的短い)モータに対する
速度検出をする場合に特に適している。
すなわちこの種のモータに対し、その停止のた
びに上述したようにしてそのオフセツト電圧を検
出し、そのときの検出電圧にもとづいてコンパレ
ータの基準電圧レベルを設定しておけば、次の停
止時までにモータの温度状態がそれ程大きく変化
することはなく、該基準電圧レベルによつてモー
タの運転中におけるコンパレータの比較動作を正
常に行わせることが可能である。
びに上述したようにしてそのオフセツト電圧を検
出し、そのときの検出電圧にもとづいてコンパレ
ータの基準電圧レベルを設定しておけば、次の停
止時までにモータの温度状態がそれ程大きく変化
することはなく、該基準電圧レベルによつてモー
タの運転中におけるコンパレータの比較動作を正
常に行わせることが可能である。
上記問題点を解決するための手段として本発明
においては、電磁石と、該電磁石により生ずる磁
束の量に応じてその磁気抵抗が変化する磁気セン
サ素子と、コンパレータとをそなえ、該コンパレ
ータの一方の入力側には移動体の停止時において
該電磁石を無励磁にしたときの該磁気センサ素子
の中点電圧を基準電圧として印加し、該コンパレ
ータの他方の入力側に移動体の移動期間中におけ
るその移動速度に対応する該磁気センサ素子の中
点電圧を供給する、移動体の位置検出装置が提供
される。
においては、電磁石と、該電磁石により生ずる磁
束の量に応じてその磁気抵抗が変化する磁気セン
サ素子と、コンパレータとをそなえ、該コンパレ
ータの一方の入力側には移動体の停止時において
該電磁石を無励磁にしたときの該磁気センサ素子
の中点電圧を基準電圧として印加し、該コンパレ
ータの他方の入力側に移動体の移動期間中におけ
るその移動速度に対応する該磁気センサ素子の中
点電圧を供給する、移動体の位置検出装置が提供
される。
上記構成によれば、該コンパレータの一方の入
力側には、移動体の停止時(すなわち速度検出の
必要のないとき)において該電磁石を無励磁(す
なわち歯車の位置と無関係)にしたときの該磁気
センサ素子の中点電圧(そのときのモータの温度
状態によつて変動する)を、該移動体の停止のた
びに該コンパレータの基準電圧として印加設定
し、該コンパレータの他方の入力側に、該移動体
のその直後に生ずる移動期間中におけるその移動
速度に対応する該磁気センサ素子の中点電圧を供
給することによつて、上記温度変化にもとづく該
磁気センサ素子のオフセツト変化を相殺し、かか
るオフセツト変化に影響されない出力信号によつ
て正確な速度検出を行うことができる。
力側には、移動体の停止時(すなわち速度検出の
必要のないとき)において該電磁石を無励磁(す
なわち歯車の位置と無関係)にしたときの該磁気
センサ素子の中点電圧(そのときのモータの温度
状態によつて変動する)を、該移動体の停止のた
びに該コンパレータの基準電圧として印加設定
し、該コンパレータの他方の入力側に、該移動体
のその直後に生ずる移動期間中におけるその移動
速度に対応する該磁気センサ素子の中点電圧を供
給することによつて、上記温度変化にもとづく該
磁気センサ素子のオフセツト変化を相殺し、かか
るオフセツト変化に影響されない出力信号によつ
て正確な速度検出を行うことができる。
第1図は本発明にかかる速度検出装置の1実施
例を示すもので、磁気センサ素子群2に磁束を供
給する装置として上記従来例における永久磁石5
に代えて電磁石3が用いられる。
例を示すもので、磁気センサ素子群2に磁束を供
給する装置として上記従来例における永久磁石5
に代えて電磁石3が用いられる。
モータ駆動回路4にはCPU41が設けられ、
該CPU41は停止指令を増幅器49を介してモ
ータ1に伝えることによつて、モータ1を停止せ
しめ、その後、トランジスタ48をオフとしそれ
によつて該電磁石3が無励磁となる。
該CPU41は停止指令を増幅器49を介してモ
ータ1に伝えることによつて、モータ1を停止せ
しめ、その後、トランジスタ48をオフとしそれ
によつて該電磁石3が無励磁となる。
このようにしてモータ1の停止期間中、電磁石
3を無励磁として磁束零の状態とし、その間、磁
気センサ素子21,22および23,24の各組
の中点電圧をそれぞれA/D変換器43,46で
A/D変換してそのデジタル値をCPU41に記
憶させる。次いで該記憶されたデジタル値をそれ
ぞれD/A変換器44,47でD/A変換してそ
のアナログ値をそれぞれコンパレータ42,45
にその基準電圧として供給する。
3を無励磁として磁束零の状態とし、その間、磁
気センサ素子21,22および23,24の各組
の中点電圧をそれぞれA/D変換器43,46で
A/D変換してそのデジタル値をCPU41に記
憶させる。次いで該記憶されたデジタル値をそれ
ぞれD/A変換器44,47でD/A変換してそ
のアナログ値をそれぞれコンパレータ42,45
にその基準電圧として供給する。
なおこの基準電圧の設定動作はモータ1が次の
運転を開始するまで繰返し行われ、それによつて
モータ1が次の運転を開始するときには、該コン
パレータの基準電圧をその運転直前の設定動作に
よつて設定された値とし、この基準電圧を次の運
転期間中保持させる。
運転を開始するまで繰返し行われ、それによつて
モータ1が次の運転を開始するときには、該コン
パレータの基準電圧をその運転直前の設定動作に
よつて設定された値とし、この基準電圧を次の運
転期間中保持させる。
そして次の運転が開始されると該CPU41か
らの指令によつてトランジスタ48をオンとして
電磁石3を励磁し、モータ1の回転速度に対応す
る該磁気センサ素子の中点電圧V1、V2をコンパ
レータ42,45の一方の入力側に供給し、上記
基準電圧をもとにして所定の比較動作を行い、そ
の出力信号VA、VBをCPU41に供給してその出
力信号周波数にもとづいて該モータ1の速度検出
が行われる。
らの指令によつてトランジスタ48をオンとして
電磁石3を励磁し、モータ1の回転速度に対応す
る該磁気センサ素子の中点電圧V1、V2をコンパ
レータ42,45の一方の入力側に供給し、上記
基準電圧をもとにして所定の比較動作を行い、そ
の出力信号VA、VBをCPU41に供給してその出
力信号周波数にもとづいて該モータ1の速度検出
が行われる。
この場合本発明の速度検出器によつて速度検出
されるモータは上述したように1回の運転時間が
比較的短時間とされているので、その間における
モータの温度変化は殆んど無視できるものであ
り、コンパレータから出力される出力信号VA、
VBに誤差を生ずることはない。
されるモータは上述したように1回の運転時間が
比較的短時間とされているので、その間における
モータの温度変化は殆んど無視できるものであ
り、コンパレータから出力される出力信号VA、
VBに誤差を生ずることはない。
本発明によればモータの温度変化にもとづく磁
気センサ素子のオフセツト変化をなくし、かかる
オフセツト変化に影響されない正確な速度検出を
行うことができる。
気センサ素子のオフセツト変化をなくし、かかる
オフセツト変化に影響されない正確な速度検出を
行うことができる。
第1図は本発明の1実施例としての速度検出装
置の構成を示す図、第2図は、この種速度検出装
置の従来例の構成を示す図、第3図は、この種速
度検出装置における磁気センサ素子の出力電圧を
示す図である。 (符号の説明)、1……モータ、12……歯車、
2……磁気センサ素子群、3……電磁石、4……
モータ駆動回路、42,45……コンパレータ、
43,46……A/D変換器、44,47……
D/A変換器、48……スイツチングトランジス
タ、49……増巾器、5……永久磁石、61,6
2……コンパレータ。
置の構成を示す図、第2図は、この種速度検出装
置の従来例の構成を示す図、第3図は、この種速
度検出装置における磁気センサ素子の出力電圧を
示す図である。 (符号の説明)、1……モータ、12……歯車、
2……磁気センサ素子群、3……電磁石、4……
モータ駆動回路、42,45……コンパレータ、
43,46……A/D変換器、44,47……
D/A変換器、48……スイツチングトランジス
タ、49……増巾器、5……永久磁石、61,6
2……コンパレータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 電磁石3と、 該電磁石3により生ずる磁束の量に応じてその
磁気抵抗が変化する磁気センサ素子21,22,
23,24と、 該磁気センサ素子21,22,23,24の中
点電圧と基準電圧とを比較して移動体の運動に対
応した信号を出力するコンパレータ42,45
と、 該基準電圧を出力する基準電圧出力手段44,
47と、 該中点電圧を測定する中点電圧測定手段43,
46と、 該電磁石3への通電をオンオフするスイツチ手
段48と、 該移動体が停止する毎に、該スイツチ手段48
を制御して該電磁石への通電を停止して無励磁と
した後、該中点電圧測定手段43,46を介して
該中点電圧を測定し、測定された中点電圧を該基
準電圧出力手段44,47を介して該基準電圧と
して自動的に更新出力する制御手段41とを具備す
ることを特徴とする移動体の速度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4179885A JPS61201168A (ja) | 1985-03-05 | 1985-03-05 | 速度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4179885A JPS61201168A (ja) | 1985-03-05 | 1985-03-05 | 速度検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61201168A JPS61201168A (ja) | 1986-09-05 |
| JPH0342790B2 true JPH0342790B2 (ja) | 1991-06-28 |
Family
ID=12618352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4179885A Granted JPS61201168A (ja) | 1985-03-05 | 1985-03-05 | 速度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61201168A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004103780A (ja) * | 2002-09-09 | 2004-04-02 | Nec Tokin Corp | 磁気インピーダンス素子 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55130213U (ja) * | 1979-03-08 | 1980-09-13 |
-
1985
- 1985-03-05 JP JP4179885A patent/JPS61201168A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61201168A (ja) | 1986-09-05 |
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