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JP2568068B2 - モ−タのロ−タ回転位置検出器 - Google Patents

モ−タのロ−タ回転位置検出器

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Publication number
JP2568068B2
JP2568068B2 JP61055059A JP5505986A JP2568068B2 JP 2568068 B2 JP2568068 B2 JP 2568068B2 JP 61055059 A JP61055059 A JP 61055059A JP 5505986 A JP5505986 A JP 5505986A JP 2568068 B2 JP2568068 B2 JP 2568068B2
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JP
Japan
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motor
rotor
absolute
position detector
counter
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JP61055059A
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Inventor
哲朗 坂野
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Fanuc Corp
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Fanuc Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P8/00Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、モータのロータ軸の回転位置を検出する回
転位置検出器に関するもので、特に、ロータ軸のアブソ
リュート回転位置及び該モータの駆動制御用としてのロ
ータ極位置に対応する位置信号を出力できる回転位置検
出器に関するものである。
従来の技術 ACサーボモータやステップモータを駆動する際、ロー
タの極位置に対応してステップの電流を制御する必要が
ある。このためにロータの極位置を検出し該位置を出力
する検出器が必要であるが、従来はこのロータの極位置
の検出を次のように行って来た。
(1)ロータの極数に等しい極数を持つシンクロ/レゾ
ルバを用いる方法。
(2)1回転に対して、ロータの極数に等しいか、また
はその2分の1のサイクル数のアブソリュート検出デー
タが出力できる検出器を用いる方法。
(3)位置検出器の1回転に対してアブソリュート検出
ができる検出器をギヤ等にてロータに結合し、ロータ1
回転に対し該検出器はロータの極数か、またはその2分
の1に等しい回転数だけ増速させて回転させる方法。
以上のような方法がとられており、そのため、モータ
1回転のアブソリュート検出が必要な場合、このような
方法による検出器ではアブソリュート位置が検出できな
いため、更に別な検出器を必要としていた。
発明が解決しようとする問題点 上述したように、従来の検出器ではロータの極数に応
じて決まる1サイクル中におけるロータ極位置を検出し
出力するから、モータのロータ極数が変ると異なる検出
器を使う必要があり、検出器の種類が増えることによ
り、設計,製造の両面で工数増大等の問題があった。ま
た、モータ1回転のアブソリュート検出が必要な場合、
これらの検出器では検出できないため、更に別の検出器
を使う必要があった。さらに、上記(3)の方法がギヤ
を使うためギヤの磨耗やバックラッシュの問題があっ
た。
そこで、本発明の黙低は、モータの1回転のアブソリ
ュート検出ができると共に、モータのロータ極数の変化
に対しても、一部電気的回路のみを変更することによ
り、容易に対応できる回転位置検出器を提供することに
ある。
問題点を解決するための手段 本発明は、モータのロータ軸に接続され、該ロータ軸
の1回転におけるアブソリュート位置信号と該ロータ軸
の回転移動量に比例した数のインクリメントパルスを出
力する位置検出器と、該位置検出器からのアブソリュー
ト位置信号から変換して上記モータの駆動制御用の該モ
ータのロータ極位置に対応する位置信号を出力するコー
ド変換手段と、上記モータのロータ極数に対応する1サ
イクル中に発生する上記インクリメントパルス数を計数
する毎にクリアされるカウンタとを設け、上記カウンタ
は上記コード変換手段からの出力が電源投入時初期値と
してセットされ上記位置検出器からのインクリメントパ
ルスを計数出力しその出力をモータ駆動制御用の信号と
することによって上記問題点を解決した。
作用 本発明において、モータが駆動され、ロータ軸が回転
すると上記位置検出器からはモータのロータ軸のアブソ
リュート位置信号及び回転移動量に応じてインクリメン
トパルスが出力される。一方、上記アブソリュート位置
信号は上記コード変換手段でロータ極数に対応する1サ
イクル内のロータ位置信号に変換され、電源が導入され
たとき、該変換されたロータ極数に応じた1サイクル内
でのロータ極位置が上記カウンタにセットされると共に
上記インクリメントパルスが該カウンタで計数される。
該カウンタは上記ロータ極数に対応した1サイクル内で
発生する単位パルス数、即ちインクリメントパルス数を
計数するとクリアされ再び零から計数し、1サイクル内
の極位置を出力することになるから、このカウンタの出
力をモータのロータ同期用データとして使用する。
実施例 第1図は本発明の一実施例で、1はロータ軸3のアブ
ソリュート位置信号及び回転移動量に応じたインクリメ
ントパルスを出力する位置検出器であり、該位置検出器
1のアブソリュート位置を検出するための構成は、従来
のアブソリュート形位置検出器と同一で光学式のもので
も磁気式のものでも、どのようなタイプのアブソリュー
ト位置検出器でもよい。2は該位置制御器1の検出部、
3はACサーボモータやステップモータのロータ軸に固着
される検出器のロータ軸である。該ロータ軸3にはコー
ド円板が固着され、該コード円板にはアブリソリュート
コードが付されている。モータのロータ軸が回転し検出
器のロータ軸3が回転しコード円板が回転すると、該コ
ード円板により検出器2が光学的又は磁気的にアブソリ
ュートコードを読取り、アブソリュート検出回路4より
逐次モータのロータ軸の位置、即ちアブソリュートデー
タaを出力することとなる。また、5はモータのロータ
軸の移動量を検出してインクリメンタルの検出パルスc
を出力するインクリメンタル検出回路である。
アブソリュート検出回路4の出力であるアブソリュー
トデータaはコード変換手段6に入力される。コード変
換手段6では、該アブソリュートデータaをコード変換
し、後述するゲート回路7及びカウンタ8を介して、上
記ACサーボモータまたはステップモータの駆動制御用の
信号、即ち該モータのロータ同期用データbを出力す
る。
ACサーボモータやステップモータではロータの磁極と
ステータの巻線の相対位置に応じて駆動電流を制御せね
ばならず、そのため、ロータの極数が変われば、ステー
タの巻線とロータの磁極の相対位置は変動しロータの極
数に応じて、駆動電流制御用の信号を得なければならな
い。この信号が上記ロータ同期用データbであり、この
ロータ同期用データbを得るためのアブソリュートデー
タaからのコード変換の方法としては、論理回路でコー
ド変換する方法、演算回路で演算してコード変換する方
法、ROMでコード変換する方法が考えられるが、以下、R
OMを使ってコード変換する例を示す。
例えば、アブソリュート検出回路4からモータのロー
タ軸1回転を30分割した各領域(1領域12度)に対応し
て0〜29のアブソリュートデータa得られるとし、該モ
ータのロータ極数が6極とすればロータ同期用データb
は2極1サイクルとしてロータ軸1回転中3サイクルで
あり、各サイクルのロータ極位置は30/3=10の0〜9の
コードとなる。そこで、上記アブソリュート検出回路4
からのアブソリュートデータaをROMのアドレスとして
入力し、各アドレスには各々対応する上記ロータ同期用
データbの0〜9のコードを記憶させておき、ROMはア
ブソリュートデータaが入力される毎に、このデータa
に対応するアドレスから記憶データを読出し、ロータ同
期用データbのコードを出力するようにすればよい。
上記例におけるアブソリュートデータaと同期用デー
タbの関係を示すと次のようになる。
即ち、ROMのアドレス0にはコード0が、アドレス1
にはコード1が、…、アドレス9にはコード9が、アド
レス10にはコード0が、…、アドレス19にはコード9
が、アドレス20にはコード0が、…、アドレス29にはコ
ード9が各々記憶され、ROMにアブソリュート検出回路
4からのアブソリュートデータ0〜29が入力されると該
データの値に対応するアドレスが指定され、該アドレス
より対応する0〜9のロータ同期用コードが出力される
ことになる。
以上のように、コード変換手段6にROMを用いた例を
示したが、該コード変換手段6を論理回路や演算回路で
構成した場合には上述したようなコード変換を行うよう
にすればよい。その結果、モータのロータ軸のアブソリ
ュート位置はアブソリュートデータaにより検出でき、
又、ロータ同期用データbを得るためのアブソリュート
データaを符号変換したデータは、コード変換回路6よ
り得ることができる。なお、このコード変換回路6によ
り符号変換されたデータからロータ同期用データbを得
るためのゲート回路7及びカウンタ8については後述す
る。
又、位置検出器1のインクリメンタル検出回路5から
はモータのロータ軸の回転移動量に比例した量の検出パ
ルスcを出力する。
上記コード変換手段6の出力はゲート回路7に入力さ
れ、機械全体に電源が投入されたときモータ等を制御す
るNC装置等から出力されるセット指令dによりゲート回
路7のゲートが開となり、コード変換手段6の出力デー
タがセット指令dが出力されたときのみ初期値としてカ
ウンタ8にセットされるようになっている。又、該カウ
ンタ8はインクリメンタル検出回路5の出力である検出
パルスcも入力され逐次計数し、その計数値を出力する
ようになっており、該カウンタ8はロータ軸3が1回転
すると出力する検出パルスcの総数、即ちアブソリュー
ト位置の基準単位となる検出パルスcの総数をモータの
極対数で割り、極位置の1サイクル中のパルス数を計数
できるように設定されている。即ち、上記例のようにロ
ータ軸3の1回転で0〜29のアブソリュートコードを出
力する位置検出器であれば1回転の検出パルスcの総数
は30であり、極数は6極であり、1/3回転が極位置に対
する1サイクルとなるから、上記カウンタ8は0〜9ま
で計数し、9に達すると再び0となる十進カウンタを用
いればよい。又、例えばロータ軸3の1回転で2000の検
出パルスcを出力する検出器で、モータの極数が8極で
あればカウンタ8は500(=2000/4)を計数し各々出力
し、499に達すると次の検出パルスcで0となるカウン
タ8を用いればよいこととなる。
そこで、本実施例の動作を述べると、電源が投入され
制御装置からセット指令dじ出力されると、位置検出器
1とアブソリュート検出回路4から出力されるロータ軸
3のアブソリュート位置はコード変換手段6で極位置1
サイクルに対するアブソリュート位置に変換され、この
データがゲート回路7を介してカウンタ8に初期値とし
てセットされる。そして、インクリメンタル検出回路5
の出力である検出パルスが該カウンタ8に入力され計数
されるから、該カウンタ8の出力は極位置1サイクル内
における極位置が出力されロータ同期用のデータとして
使用されることとなる。一方、アブソリュート検出回路
4からはアブソリュートデータaが出力されるからロー
タ軸3のアブソリュート位置も検出することができ、さ
らにインクリメンタル検出回路5の検出パルスcはロー
タ軸の移動量としてのインクリメンタル信号として使用
することができる。
以上述べたように、この第1図に示す実施例は、カウ
ンタ8に電源投入時に、極位置の1サイクルに対する極
位置のアブソリュート位置がセットされ、以後は検出パ
ルスcを計数し、ロータ同期用データbを得るようにし
て、アブソリュート検出回路4の出力の常時の使用を避
けることより、モータの回転が高速になったときなど、
アブソリュート検出回路4の検出誤差がロータ同期用デ
ータbの誤差として生じることがなく正確なロータ同期
用データbを得ることができる。
なお、モータのロータ磁極数が変わったときは、実施
例において、コード変換手段6とカウンタ8のみを変化
するのみでよく、位置検出器1を変える必要はない。
発明の効果 本発明はモータのロータ軸に取付けた1つ位置検出器
によって、ロータ軸のアブソリュート位置、及びモータ
を駆動制御するためのロータ同期用データも得ることが
でき、かつ、モータのロータ磁極数が変わってもアブソ
リュートデータからロータ同期用データへ変換するコー
ド変換手段等の電気的回路のみを変換するだけでよい。
そのため、ロボット等のダイレクトドライブ方式で使用
するモータに本発明のロータ位置検出器を用いれば、ダ
イレクトドライブ方式に必要なロータ軸のアブソリュー
ト位置を検出できると同時にモータ制御用のロータ同期
用データも得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のブロック図である。 1……位置検出器、2……検出部、3……ロータ軸、4
……アブソリュート検出回路、5……インクリメンタル
検出回路、6……コード変換手段、7……ゲート回路、
8……カウンタ。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】モータのロータ軸に接続され、該ロータ軸
    の1回転におけるアブソリュート位置信号と該ロータ軸
    の回転移動量に比例した数のインクリメントパルスを出
    力する位置検出器と、該位置検出器からのアブソリュー
    ト位置信号から変換して上記モータの駆動制御用の該モ
    ータのロータ極位置に対応する位置信号を出力するコー
    ド変換手段と、上記モータのロータ極数に対応する1サ
    イクル中に発生する上記インクリメントパルス数を計数
    する毎に同じ計数値に戻る周期性カウンタとを有し、上
    記カウンタは上記コード変換手段からの出力が電源投入
    時初期値としてセットされ上記位置検出器からのインク
    リメントパルスを計数出力しその出力をモータ駆動制御
    用の信号とするモータの回転位置検出器。
  2. 【請求項2】上記モータはACサーボモータである特許請
    求の範囲第1項に記載のモータのロータ回転位置検出
    器。
  3. 【請求項3】上記モータはステップモータである特許請
    求の範囲第1項に記載のモータのロータ回転位置検出
    器。
JP61055059A 1986-03-14 1986-03-14 モ−タのロ−タ回転位置検出器 Expired - Lifetime JP2568068B2 (ja)

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EP87901683A EP0273052B1 (en) 1986-03-14 1987-03-14 Device for detecting the rotational position of rotor of motor
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JPS62213537A JPS62213537A (ja) 1987-09-19
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WO (1) WO1987005755A1 (ja)

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