JPS59226819A - 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】 技術分野 本発明は被制御系の絶対位置を検出するための装置に関
し、更に詳しくは、サーボ制御されるＮＣ工作機械やロ
ボットなどの動作部の絶対位置の検出を電源の切断や停
電などにかかわらず高精度に且つ容易に行なうことがで
きる絶対位置検出装置に関する。

背景技術 被制御系の動作部の絶対位置を検出するための機器とし
ては、被制御系の回転シャフトに連結される２極若しく
は多極のレゾルバやアブソリュートエンコーダが知られ
ている。

第１図を参照すると、２極レゾルバ１０は、回転子１１
と、２次巻線としての回転子巻線１２と、互いに９０°
の位相をもって配置された１次巻線としての２つの固定
子巻線１３．１４とを備えており、通常、固定子巻線１
３．１４は回転シャフトを支持する図示しないケーシン
グに固定され、固定子巻線１３．１４には図示しない搬
送波供給回路からｓｉｎωを及びｃｏｓωｔの搬送波が
それぞれ供給されるようになっている。

今、回転子１１が角度θの位置にあるものとすれば、回
転子巻線１２からは次式（１）に示す電圧ｅが出力され
る。

ｅ＝ｓｉｎ（ωを十〇）　−・−−−−−−−−−−−
−−（１）この出力ｅと搬送波ｓｉｎωｔととの関係を
示せば第２図の如くなり、ＩＭ送波ｓｉｎωｔとの位相
差θを位相分別回路によって求めれば、回転子の１回転
の範囲内で絶対位置を検出できる。

多極レゾルバの場合、例えば８極レゾルバは回転子が１
回転する間に４波長の出力電圧が発生するので、回転子
の１／４回転の範囲内において絶対位置を検出できるこ
ととなる。

アブソリュートエンコーダやポテンショメータを用いた
場合にも回転子の１回転若しくはその整数分の１の回転
角度範囲内で絶対角度の検出が可能である。

このように、レゾルバやアブソリュートエンコーダの絶
対位置検出範囲には限界があるので、レゾルバ若しくは
アブソリュートエンコーダが絶対位置検出範囲を越えて
回転した場合には、絶対位置を検出するためにはそれら
の桁上がり信号を記憶しておく必要がある。

しかしながら、一旦制御系が停電したり電源が切断され
たりした場合には、動作部の現在位置の記憶は失われて
しまう。このため、従来においては再度電源を投入した
際に機械に取り付けたりミツトスイッチを利用して動作
部を原点位置に復帰させ、この原点位置を基点にして再
動作させることが必要となっていた。

発明の目的 上記欠点に鑑み、本発明は、停電、電源切断等が発生し
た後の被制御系の動作部の現在位置をその全ストローク
範囲にわたって検出できる絶対位置検出装置を提供する
ことを目的とする。

発明の構成 上記目的は、本発明によれば、レゾルバの１次巻線を支
持する第１コアと該レゾルバの２次巻線を支持する第２
コアとを共に回転可能とし、且つ、該第１コアと第２コ
アの回転速比が互いに僅かに異なるように、該レゾルバ
の第１コア及び第２コアを被制御系の回転シャフトにそ
れぞれ連結し、該１次巻線を搬送波供給回路の出力側に
接続し、２次巻線を位相分別回路の入力側に接続すると
ともに前記搬送波供給回路の出力側を該位相分別Ｕ路の
入力側に接続し、該位相分別回路の出力側をで前記位相
弁別回路により出力される１次巻線と２次巻線との相対
回転角信号と前記第１コア及び第２コアの回転速比との
関係により前記回転シャフトの多回転にわたる絶対回転
量を算出する演算処理回路に接続してなる絶対位置検出
装置を提供する。

実施例 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第３図は本発明による絶対位置検出装置の要部を示すも
のである。第３図を参照すると、絶対位置検出装置２０
は図示しない被制御系の回転シャフトに結合される回転
シャフト２１を備えており、この回転シャフト２１はベ
アリング２２．２３を解して固定ケーシング２４に回転
可能に支持されている。

ここでは、回転シャフト２１には該回転シャフト２１の
１回転の範囲内の絶対回転角を検出するための第１の２
極レゾルバ２５が設けられている。

第１のレゾルバ２５は２つの１次巻線２６と、該１次巻
線２６を支持するステータコア２７とを備えており、ス
テータコア２７は固定ケーシング２４に固定されている
。また、第１のレゾルバ２５は２次巻線２８と、該２次
巻線２８を支持するロータコア２９とを備えており、該
ロータコア２９は回転シャフト２１に固定されている。

３０は２次巻線２８に発生する電圧信号を出力するため
の回転トランスである。

固定ハウジング２４内には第２のレゾルバ３１が設けら
れている。この第２のレゾルバ３１は、２つの１次巻線
３２と、該１次巻線３２を支持するだめの第１コア３３
と、２次巻線３４と、該２次巻線３４を支持するための
第２コア３５と、１次巻線３２にｓｉｎωを及びｃｏｓ
ωむの搬送波を伝達するための回転トランス３６．３７
と、２次巻線３４に発生する電圧信号を出力するための
回転トランス３８とを備えている。

ここでは、第２コア３５は回転シャフト２１に固定され
ており、第１コア３３はベアリング３９を介して回転シ
レフト２１に回転可能に支持されている。

第１コア３３には回転シャフト２１と同心の歯車部４０
が設けられており、回転シャフト２１には歯車４１が設
けられている。固定ケーシング２４にはこれら歯車部４
０及び歯車４１に噛み合う中間歯車装置４２が回転可能
に支持されている。

従って、回転シャフト２１の回転は歯車４１°から中間
歯車装置４２を介して第１コア３３の歯車部４０に伝達
される。

以上のような構成において、第２のレゾルバ３１の第１
コア３３と第２コア３５は互いに僅かだけ回転速比が異
なるように、上記歯車部４０と歯車４１との歯数比が設
定される。例えば、回転シャフト２１が１００回転した
ときに第１コア３３が１０１回転し、第２コア３５が１
００回転するように設定される。

次に、第４図を参照すると、第２のレゾルバ３１におけ
る２つの１次巻線３２は回転トランス３６．３７を介し
てそれぞれ搬送波供給回路４３の出力側に接続されてい
る。一方、ここでは、第１のレゾルバ２５の１次巻線２
６も搬送波供給回路４３の出力側に接続されている。

また、第２のレゾルバ３１の２次巻線３４は回転トラン
ス３８を介して位相分別回路４４の入力側に接続されて
おり、第１のレゾルバ２５の２次巻線束３４は回転トラ
ンス３０を介して位相分別回路４５の入力側に接続され
ている。更に、これら位相分別回路４４．４５の入力側
は搬送波供給回路４３の出力側に接続されている。

位相分別回路４４．４５の出力側は演算処理回路４６に
接続されている。

次に、上記実施例装置の作用を説明する。

搬送波発生回路４３は第１及び第２のレゾルバ２５．３
１の１次巻線にそれぞれｓｉｎωを及びｃｏｓωｔの搬
送波を供給する。

第２のレゾルバ３１において、２次巻線３４は回転シャ
ツｌ−２１の回転角度に応じて次式（２）に示す出力電
圧ｅを位相弁別回路４４に送る。

ｅ＝ｓｉｎ（ωを十〇ａ　）−・・−−−−−−−−−
・−・−（２）位相弁別回路４４は搬送波供給回路４３
から入力する搬送波ｓｉｎωｔとこの出力ｅとの位相差
θａを求める。位相差θａは１次巻線３２と２次巻線３
４との相対回転角即ち第１コア３３と第２コア３５との
相対回転角に相当する。１次巻線３２の回転角をθａ１
とし、２次巻線３４の回転角をθａ２とすると、相対回
転角θａと１次巻線３２及び２次巻線３４の回転角θａ
１．　　θａ２と、回転シャフト２１の総回転量Ｘとの
関係は次式％式％ 従って、位相弁別回路４４により相対回転各θａが求ま
ると、回転シャフト２１の総回転量Ｘが１　求まる。

この場合、整数値をｎ、小数値をＸとすると、Ｘは２π
（ｎ＋ｘ）の形で求められる。そして、ｎは回転シャフ
ト２１の回転数を表し、Ｘは１回転内の回転角度を表す
。

２　なお、小数値Ｘは歯車機構のバックラッシュや検出
精度による誤差を含む可能性があるので、ここでは、回
転シャフト２１の１回転内の回転角度は第１のレゾルバ
２５の検出角θｂが採用されるようになついている。す
なわち、ここでは、第１のレゾルバ２５の２次巻線２８
から回転トランス３０を介して位相弁別回路４５に送ら
れる出力電圧と、搬送波供給回路４３から位相弁別回路
４５に送られる搬送波とによって１次巻線２６と２次巻
線２８との位相差即ち回転シャフト２１の１回転の範囲
内の絶対回転角θｂが検出される。

従って、ここでは、演算処理回路４６は、上式（４）に
よって求まるＸの整数値分ｎと、θｂとにより、回転シ
ャフト２１の総回転量を算出する。

以上一実施例につき説明したが、本発明は上記実施例の
態様のみに限定されるものではなく、例えば、回転シャ
フト２１の１回転の範囲内の絶対回転角を検出する回転
角検出器としては、アブソリュートエンコーダやポテン
ショメータを用いてもよい。また、多極レゾルバ等のよ
うに１回転の整数分の１の回転角度範囲内の絶対回転角
を検出する回転角検出器を使用してもよい。更に、回転
シャフト２１の１回転若しくはその整数分の１の回転角
度の範囲内の絶対回転角を検出するための回転角検出器
を省略しても、本発明の初期目的は達成され得る。

発明ゞの効果 以上の説明から明らかなように、本発明による絶対位置
検出装置は、レゾルバの１次巻線を支持する第１コアと
該レゾルバの２次巻線を支持する第２コアとを回転可能
とし、且つ、該第１コアと第２コアの回転速比が互いに
僅かに異なるように、該レゾルバの第１コア及び第２コ
アを被制御系の回転シャフトにそれぞれ連結し、該１次
巻線を搬送波供給回路の出力側に接続し、２次巻線を位
相分別回路の入力側に接続するとともに前記搬送波供給
回路の出力側を該位相分別回路の入力側に接続し、該位
相分別回路の出力側を、前記位相弁別回路により出力さ
れる１次巻線と２次巻線との相対回転角信号と前記第１
コア及び第２コアの回転速比との関係により前記回転シ
ャフトの多回転にわたる絶対回転量を算出する演算処理
回路に接続したことを特徴とするものであるから、被制
御系の回転シャフトの多回転にわたる絶対位置を常時正
確に検出できるようになり、停電、電源切断等が発生し
た後の被制御系の動作部の現在位置をその全ストローク
範囲にわたって簡単に検出できることとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般の２極レゾルバの動作原理を示す図、第２
図は第１図に示すレゾルバの動作説明図、第３図は本発
明の一実施例を示す絶対位置検出装置の要部概略断面図
、第４図は第３図に示す実施例装置の電気回路ブロック
図である。 ２１−・回転シャフト、 ３１−・第２のレゾルバ、 ３２−４次巻線、 ３３−・第１コア、 ３４−・・２次巻線、 ３５−・第２コア、 ４３−　　搬送波供給回路、 ４４・−・位相弁別回路、 ４６・・−演算処理回路。 特許出願人 ファナック株式会社 特許出願代理人 弁理士　青　木　　　　朗 弁理士西舘　和え 弁理士西岡　部間 弁理士　山　口　　昭　之 第１図 迅 （１１ 格２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　レゾルバの１次巻線を支持する第１コアと該レゾ
   ルバの２次巻線を支持する第２コアとを共に回転可能と
   し、且つ、該第１コアと第２コアの回転速比が互いに僅
   かに異なるように、該レゾルバの第１コア及び第２コア
   を被制御系の回転シャフトにそれぞれ連結し、該１次巻
   線を搬送波供給回路の出力側に接続し、２次巻線を位相
   分別回路の入力側に接続するとともに前記搬送波供給回
   路の出力側を該位相分別回路の入力側に接続し、該位相
   分別回路の出力側を、前記位相弁別回路により出力され
   る１次巻線と２次巻線との相対回転角信号と前記第１コ
   ア及び第２コアの回転速比との関係により前記回転シャ
   フトの多回転にわたる絶対回転量を算出する演算処理回
   路に接続してなる絶対位置検出装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記回転シャフト
   には該回転シャフトの１回転若しくはその整数分の１の
   回転角の範囲内で該回転シャフトの絶対回転角を検出す
   るための別個の回転角検出器が設けられており、前記演
   算処理回路は前記レゾルバの１次巻線と２次巻線との相
   対回転角信号と前記第１コア及び第２コアの回転速比と
   の関係により算出される絶対回転量のうちの整数値骨と
   前記回転角検出器による検出角とにより前記回転シャフ
   トの絶対回転量を算出するように構成されていることを
   特徴とする絶対位置検出装置。