(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子の１回転につき基本波成分が１周期となる位置検出信号を出力する回転センサから前記位置検出信号を入力し、入力した位置検出信号に基づいて前記回転子の回転角度位置を検出し、検出した回転角度位置を示す回転角度位置検出信号を出力する回転角度位置検出装置であって、
基準回転角度を示す基準回転角度情報を記憶する基準回転角度情報記憶手段と、
前記回転センサから前記位置検出信号を入力する位置検出信号入力手段と、
前記回転子の１回転につき基本波成分が多周期となる第２位置検出信号を出力する第２回転センサから前記第２位置検出信号を入力する第２位置検出信号入力手段と、
前記位置検出信号入力手段で入力した位置検出信号および前記第２位置検出信号入力手段で入力した第２位置検出信号に基づいて前記回転角度位置を算出する回転角度位置算出手段と、
前記基準回転角度情報記憶手段の基準回転角度情報および前記回転角度位置算出手段で算出した回転角度位置に基づいて、前記基準回転角度に対する前記回転子の回転状態を示す回転状態信号を出力する回転状態信号出力手段と、
前記回転角度位置の座標系を示す座標系情報を記憶する座標系情報記憶手段と、
前記座標系情報記憶手段の座標系情報および前記回転角度位置算出手段で算出した回転角度位置に基づいて、当該座標系情報の座標系で前記回転角度位置を示す回転角度位置検出信号を出力する回転角度位置検出信号出力手段とを備えることを特徴とする回転角度位置検出装置。
【請求項２】
回転子の１回転につき基本波成分が１周期となる位置検出信号を出力する回転センサから前記位置検出信号を入力し、入力した位置検出信号に基づいて前記回転子の回転角度位置を検出し、検出した回転角度位置を示す回転角度位置検出信号を出力する回転角度位置検出装置であって、
基準回転角度を示す基準回転角度情報を記憶する基準回転角度情報記憶手段と、
前記回転センサから前記位置検出信号を入力する位置検出信号入力手段と、
前記回転子の１回転につき基本波成分が多周期となる第２位置検出信号を出力する第２回転センサから前記第２位置検出信号を入力する第２位置検出信号入力手段と、
前記位置検出信号入力手段で入力した位置検出信号および前記第２位置検出信号入力手段で入力した第２位置検出信号に基づいて前記回転角度位置を算出する回転角度位置算出手段と、
前記基準回転角度情報記憶手段の基準回転角度情報および前記回転角度位置算出手段で算出した回転角度位置に基づいて、前記基準回転角度に対する前記回転子の回転状態を示す回転状態信号を出力する回転状態信号出力手段と、
時間を計測する時間計測手段と、
前記回転角度位置算出手段で算出した回転角度位置を、前記時間計測手段で計測した時間で除算して得られる回転数を示す回転数信号を出力する回転数信号出力手段とを備え、 前記基準回転角度は、前記回転子の上限回転角度および下限回転角度であり、
前記回転状態信号出力手段は、前記回転角度位置が前記上限回転角度を上回っているとき、または前記回転角度位置が前記下限回転角度を下回っているときは、前記回転子の回転角度が異常な回転角度であることを示す異常検出信号を前記回転状態信号として出力し、
前記異常検出信号は前記回転子を前記上限回転角度および前記下限回転角度で囲われる領域外に移動するのに必要な回転量を含むことを特徴とする回転角度位置検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の回転角度位置検出装置において、
前記基準回転角度は、前記回転子の上限回転角度および下限回転角度であり、
前記回転状態信号出力手段は、前記回転角度位置が前記上限回転角度を上回っているとき、または前記回転角度位置が前記下限回転角度を下回っているときは、前記回転子の回転角度が異常な回転角度であることを示す異常検出信号を前記回転状態信号として出力し、
前記異常検出信号は前記回転子を前記上限回転角度および前記下限回転角度で囲われる領域外に移動するのに必要な回転量を含むことを特徴とする回転角度位置検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転角度位置検出装置を備えたモータ。
【請求項５】
回転子の１回転につき基本波成分が１周期となる位置検出信号を出力する回転センサから前記位置検出信号を入力し、入力した位置検出信号に基づいて前記回転子の回転角度位置を検出し、検出した回転角度位置を示す回転角度位置検出信号を出力する回転角度位置検出方法であって、
前記回転センサから前記位置検出信号を入力する位置検出信号入力ステップと、
前記回転子の１回転につき基本波成分が多周期となる第２位置検出信号を出力する第２回転センサから前記第２位置検出信号を入力する第２位置検出信号入力ステップと、
前記位置検出信号入力ステップで入力した位置検出信号および前記第２位置検出信号入力ステップで入力した第２位置検出信号に基づいて前記回転角度位置を算出する回転角度位置算出ステップと、
基準回転角度を示す基準回転角度情報を記憶する基準回転角度情報記憶手段の基準回転角度情報、および前記回転角度位置算出ステップで算出した回転角度位置に基づいて、前記基準回転角度に対する前記回転子の回転状態を示す回転状態信号を出力する回転状態信号出力ステップとを含み、
前記回転角度位置の座標系を示す座標系情報を記憶する座標系情報記憶手段の座標系情報、および前記回転角度位置算出ステップで算出した回転角度位置に基づいて、当該座標系情報の座標系で前記回転角度位置を示す回転角度位置検出信号を出力する回転角度位置検出信号出力ステップとを含むことを特徴とする回転角度位置検出方法。
【請求項６】
回転子の１回転につき基本波成分が１周期となる位置検出信号を出力する回転センサから前記位置検出信号を入力し、入力した位置検出信号に基づいて前記回転子の回転角度位置を検出し、検出した回転角度位置を示す回転角度位置検出信号を出力する回転角度位置検出方法であって、
前記回転センサから前記位置検出信号を入力する位置検出信号入力ステップと、
前記回転子の１回転につき基本波成分が多周期となる第２位置検出信号を出力する第２回転センサから前記第２位置検出信号を入力する第２位置検出信号入力ステップと、
前記位置検出信号入力ステップで入力した位置検出信号および前記第２位置検出信号入力ステップで入力した第２位置検出信号に基づいて前記回転角度位置を算出する回転角度位置算出ステップと、
時間を計測する時間計測ステップと、
基準回転角度を示す基準回転角度情報を記憶する基準回転角度情報記憶手段の基準回転角度情報、および前記回転角度位置算出ステップで算出した回転角度位置に基づいて、前記基準回転角度に対する前記回転子の回転状態を示す回転状態信号を出力する回転状態信号出力ステップとを含み、
前記回転角度位置算出ステップで算出した回転角度位置を、前記時間計測ステップで計測した時間で除算して得られる回転数を示す回転数信号を出力する回転数信号出力ステップとを含み、
前記基準回転角度は、前記回転子の上限回転角度および下限回転角度であり、
前記回転状態信号出力ステップは、前記回転角度位置が前記上限回転角度を上回っているとき、または前記回転角度位置が前記下限回転角度を下回っているときは、前記回転子の回転角度が異常な回転角度であることを示す異常検出信号を前記回転状態信号として出力し、
前記異常検出信号は前記回転子を前記上限回転角度および前記下限回転角度で囲われる領域外に移動するのに必要な回転量を含むことを特徴とする回転角度位置検出方法。
【請求項７】
請求項５に記載の回転角度位置検出方法において、
前記基準回転角度は、前記回転子の上限回転角度および下限回転角度であり、
前記回転状態信号出力ステップは、前記回転角度位置が前記上限回転角度を上回っているとき、または前記回転角度位置が前記下限回転角度を下回っているときは、前記回転子の回転角度が異常な回転角度であることを示す異常検出信号を前記回転状態信号として出力し、
前記異常検出信号は前記回転子を前記上限回転角度および前記下限回転角度で囲われる領域外に移動するのに必要な回転量を含むことを特徴とする回転角度位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転センサの出力から回転角度位置を検出する装置、方法及びモータに係り、特に、安全性の確保を必要とする装置の構築を容易とし、稼働開始待ち時間を短縮するのに好適な回転角度位置検出装置、回転角度位置検出方法およびモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転子の回転角度を検出する回転センサとしては、例えば、互いに位相が９０°異なる２相のインクリメンタル信号と、所定の原点を通過したことを示すＺ相の原点信号とを出力するインクリメンタル式のロータリーエンコーダが知られている（特許文献１）。
また、回転センサとしては、例えば、レゾルバロータとレゾルバステータの間のリラクタンスがレゾルバロータの位置により変化し、その変化に応じた電圧のレゾルバ信号を出力するレゾルバが知られている（特許文献２）。特許文献２記載の技術は、さらに、レゾルバ信号を変換してデジタル角度信号を生成し、モータの非駆動時にデジタル角度信号が変化した場合には異常検出信号を生成する（同文献〔００２９〕）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１５６２０８号公報
【特許文献２】特開２００５−９８７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インクリメンタル式のロータリーエンコーダを使用する場合、電源投入直後から必要な回転角度へ回転させるときは、ロータリーエンコーダの原点を一度通過させて原点位置を検出しないと、必要な回転角度を得ることができない。複数のロータリーエンコーダを使用する装置では、その数だけ原点位置を検出する必要がある。その際、原点検出は、衝突等を回避するため、１軸ごとに実施する必要がある。したがって、装置の稼働開始までに時間を要する。
【０００５】
また、ある回転角度領域が回転禁止となっている装置でロータリーエンコーダを使用する場合がある。この場合、原点位置が分かっていないと、回転禁止領域までの回転量が分からない。そのため、ロータリーエンコーダの他に、外部にリミットスイッチ等を設置し、回転禁止領域への侵入の有無を監視する回転状態監視システムを構築する必要がある。複数のロータリーエンコーダを使用する装置では、同様に、その数だけ回転状態監視システムを構築する必要がある。したがって、安全性の確保を必要とする装置の構築が容易ではない。
【０００６】
一方、特許文献２記載の技術にあっては、モータの非駆動時にデジタル角度信号が変化した場合には異常検出信号を生成するだけであり、この異常検出機能をロータリーエンコーダに適用しても、上記問題点を解決することはできない。
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、安全性の確保を必要とする装置の構築を容易とし、稼働開始待ち時間を短縮するのに好適な回転角度位置検出装置、回転角度位置検出方法およびモータを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
〔発明１〕  上記目的を達成するために、発明１の回転角度位置検出装置は、回転子の１回転につき基本波成分が１周期となる位置検出信号を出力する回転センサから前記位置検出信号を入力し、入力した位置検出信号に基づいて前記回転子の回転角度位置を検出し、検出した回転角度位置を示す回転角度位置検出信号を出力する回転角度位置検出装置であって、基準回転角度を示す基準回転角度情報を記憶する基準回転角度情報記憶手段と、前記回転センサから前記位置検出信号を入力する位置検出信号入力手段と、前記回転子の１回転につき基本波成分が多周期となる第２位置検出信号を出力する第２回転センサから前記第２位置検出信号を入力する第２位置検出信号入力手段と、前記位置検出信号入力手段で入力した位置検出信号および前記第２位置検出信号入力手段で入力した第２位置検出信号に基づいて前記回転角度位置を算出する回転角度位置算出手段と、前記基準回転角度情報記憶手段の基準回転角度情報および前記回転角度位置算出手段で算出した回転角度位置に基づいて、前記基準回転角度に対する前記回転子の回転状態を示す回転状態信号を出力する回転状態信号出力手段と、前記回転角度位置の座標系を示す座標系情報を記憶する座標系情報記憶手段と、前記座標系情報記憶手段の座標系情報および前記回転角度位置算出手段で算出した回転角度位置に基づいて、当該座標系情報の座標系で前記回転角度位置を示す回転角度位置検出信号を出力する回転角度位置検出信号出力手段とを備える。
【０００８】
〔発明２〕  さらに、発明２の回転角度位置検出装置は、回転子の１回転につき基本波成分が１周期となる位置検出信号を出力する回転センサから前記位置検出信号を入力し、入力した位置検出信号に基づいて前記回転子の回転角度位置を検出し、検出した回転角度位置を示す回転角度位置検出信号を出力する回転角度位置検出装置であって、基準回転角度を示す基準回転角度情報を記憶する基準回転角度情報記憶手段と、前記回転センサから前記位置検出信号を入力する位置検出信号入力手段と、前記回転子の１回転につき基本波成分が多周期となる第２位置検出信号を出力する第２回転センサから前記第２位置検出信号を入力する第２位置検出信号入力手段と、前記位置検出信号入力手段で入力した位置検出信号および前記第２位置検出信号入力手段で入力した第２位置検出信号に基づいて前記回転角度位置を算出する回転角度位置算出手段と、前記基準回転角度情報記憶手段の基準回転角度情報および前記回転角度位置算出手段で算出した回転角度位置に基づいて、前記基準回転角度に対する前記回転子の回転状態を示す回転状態信号を出力する回転状態信号出力手段と、時間を計測する時間計測手段と、前記回転角度位置算出手段で算出した回転角度位置を、前記時間計測手段で計測した時間で除算して得られる回転数を示す回転数信号を出力する回転数信号出力手段とを備える。
【０００９】
〔発明３］  さらに、発明３の回転角度位置検出装置は、発明１または２に記載の回転角度位置検出装置において、前記基準回転角度は、前記回転子の上限回転角度および下限回転角度であり、前記回転状態信号出力手段は、前記回転角度位置が前記上限回転角度を上回っているとき、または前記回転角度位置が前記下限回転角度を下回っているときは、前記回転子の回転角度が異常な回転角度であることを示す異常検出信号を前記回転状態信号として出力し、前記異常検出信号は前記回転子を前記上限回転角度および前記下限回転角度で囲われる領域外に移動するのに必要な回転量を含む。
〔発明４〕  また、上記目的を達成するために、発明４のモータは、発明１ないし３のいずれか１の回転角度位置検出装置を備える。
【００１０】
〔発明５〕  一方、上記目的を達成するために、発明５の回転角度位置検出方法は、回転子の１回転につき基本波成分が１周期となる位置検出信号を出力する回転センサから前記位置検出信号を入力し、入力した位置検出信号に基づいて前記回転子の回転角度位置を検出し、検出した回転角度位置を示す回転角度位置検出信号を出力する回転角度位置検出方法であって、前記回転センサから前記位置検出信号を入力する位置検出信号入力ステップと、前記回転子の１回転につき基本波成分が多周期となる第２位置検出信号を出力する第２回転センサから前記第２位置検出信号を入力する第２位置検出信号入力ステップと、前記位置検出信号入力ステップで入力した位置検出信号および前記第２位置検出信号入力ステップで入力した第２位置検出信号に基づいて前記回転角度位置を算出する回転角度位置算出ステップと、基準回転角度を示す基準回転角度情報を記憶する基準回転角度情報記憶手段の基準回転角度情報、および前記回転角度位置算出ステップで算出した回転角度位置に基づいて、前記基準回転角度に対する前記回転子の回転状態を示す回転状態信号を出力する回転状態信号出力ステップとを含み、前記回転角度位置の座標系を示す座標系情報を記憶する座標系情報記憶手段の座標系情報、および前記回転角度位置算出ステップで算出した回転角度位置に基づいて、当該座標系情報の座標系で前記回転角度位置を示す回転角度位置検出信号を出力する回転角度位置検出信号出力ステップとを含む。
【００１１】
〔発明６〕  さらに、発明６の回転角度位置検出方法は、回転子の１回転につき基本波成分が１周期となる位置検出信号を出力する回転センサから前記位置検出信号を入力し、入力した位置検出信号に基づいて前記回転子の回転角度位置を検出し、検出した回転角度位置を示す回転角度位置検出信号を出力する回転角度位置検出方法であって、前記回転センサから前記位置検出信号を入力する位置検出信号入力ステップと、前記回転子の１回転につき基本波成分が多周期となる第２位置検出信号を出力する第２回転センサから前記第２位置検出信号を入力する第２位置検出信号入力ステップと、前記位置検出信号入力ステップで入力した位置検出信号および前記第２位置検出信号入力ステップで入力した第２位置検出信号に基づいて前記回転角度位置を算出する回転角度位置算出ステップと、時間を計測する時間計測ステップと、基準回転角度を示す基準回転角度情報を記憶する基準回転角度情報記憶手段の基準回転角度情報、および前記回転角度位置算出ステップで算出した回転角度位置に基づいて、前記基準回転角度に対する前記回転子の回転状態を示す回転状態信号を出力する回転状態信号出力ステップとを含み、前記回転角度位置算出ステップで算出した回転角度位置を、前記時間計測ステップで計測した時間で除算して得られる回転数を示す回転数信号を出力する回転数信号出力ステップとを含む。
【００１２】
〔発明７〕  さらに、発明７の回転角度位置検出方法は、発明５または６に記載の回転角度位置検出方法において、前記基準回転角度は、前記回転子の上限回転角度および下限回転角度であり、前記回転状態信号出力ステップは、前記回転角度位置が前記上限回転角度を上回っているとき、または前記回転角度位置が前記下限回転角度を下回っているときは、前記回転子の回転角度が異常な回転角度であることを示す異常検出信号を前記回転状態信号として出力し、前記異常検出信号は前記回転子を前記上限回転角度および前記下限回転角度で囲われる領域外に移動するのに必要な回転量を含む。
【００１３】
〔発明８〕  さらに、発明８の回転角度位置検出装置は、回転子の１回転につき基本波成分が１周期となる位置検出信号を出力する回転センサから前記位置検出信号を入力し、入力した位置検出信号に基づいて前記回転子の回転角度位置を検出し、検出した回転角度位置を示す回転角度位置検出信号を出力する回転角度位置検出装置であって、基準回転角度を示す基準回転角度情報を記憶する基準回転角度情報記憶手段と、前記回転センサから前記位置検出信号を入力する位置検出信号入力手段と、前記位置検出信号入力手段で入力した位置検出信号に基づいて前記回転角度位置を算出する回転角度位置算出手段と、前記基準回転角度情報記憶手段の基準回転角度情報および前記回転角度位置算出手段で算出した回転角度位置に基づいて、前記基準回転角度に対する前記回転子の回転状態を示す回転状態信号を出力する回転状態信号出力手段とを備える。
【００１４】
このような構成であれば、位置検出信号入力手段により、回転センサから位置検出信号が入力され、回転角度位置算出手段により、入力された位置検出信号に基づいて回転角度位置が算出され、算出された回転角度位置を示す回転角度位置検出信号が出力される。また、回転状態信号出力手段により、基準回転角度情報記憶手段の基準回転角度情報および算出された回転角度位置に基づいて、基準回転角度に対する回転子の回転状態を示す回転状態信号が出力される。
【００１５】
外部に接続される装置では、回転状態信号を入力すると、基準回転角度に対する回転子の回転状態を把握することができる。
ここで、基準回転角度とは、回転状態を特定する基準となる回転角度をいい、これには、例えば、回転子の回転を許容する許容回転角度、回転子の回転を禁止する禁止回転角度、回転子の限界回転角度、および回転子の目標回転角度、並びにそれら回転角度を含む回転角度領域の境界回転角度が含まれる。以下、発明１９の回転角度位置検出方法において同じである。
【００１６】
また、回転状態信号とは、基準回転角度に対する回転子の回転状態を示す信号をいい、これには、例えば、回転子の回転角度が正常な回転角度でありまたは正常な回転角度領域に属することを示す正常検出信号、回転子の回転角度が異常な回転角度でありまたは異常な回転角度領域に属することを示す異常検出信号、および回転子の回転角度が所定の回転角度または回転角度領域に接近していることを示す予知信号が含まれる。以下、発明１９の回転角度位置検出方法において同じである。
【００１７】
また、基準回転角度情報記憶手段は、基準回転角度情報をあらゆる手段でかつあらゆる時期に記憶するものであり、基準回転角度情報をあらかじめ記憶してあるものであってもよいし、基準回転角度情報をあらかじめ記憶することなく、本装置の動作時に外部からの入力等によって基準回転角度情報を記憶するようになっていてもよい。以下、発明１６の回転角度位置検出装置、並びに発明１９および２０の回転角度位置検出方法において同じである。
【００１８】
〔発明９〕  さらに、発明９の回転角度位置検出装置は、発明８の回転角度位置検出装置において、前記回転子の１回転につき基本波成分が多周期となる第２位置検出信号を出力する第２回転センサから前記第２位置検出信号を入力する第２位置検出信号入力手段をさらに備え、前記回転角度位置算出手段は、前記位置検出信号および前記第２位置検出信号入力手段で入力した第２位置検出信号に基づいて前記回転角度位置を算出する。
このような構成であれば、第２位置検出信号入力手段により、第２回転センサから第２位置検出信号が入力され、回転角度位置算出手段により、入力された位置検出信号および第２位置検出信号に基づいて回転角度位置が算出される。
【００１９】
〔発明１０〕  さらに、発明１０の回転角度位置検出装置は、発明８および９のいずれか１の回転角度位置検出装置において、前記基準回転角度は、前記回転子の限界回転角度であり、前記回転状態信号出力手段は、前記回転角度位置が前記限界回転角度を跨いだときは、前記回転子の回転角度が異常な回転角度であることを示す異常検出信号を前記回転状態信号として出力する。
このような構成であれば、回転子が回転することにより回転角度位置が限界回転角度を跨ぐと、回転状態信号出力手段により、回転子の回転角度が異常な回転角度であることを示す異常検出信号が出力される。
外部に接続される装置では、異常検出信号を入力すると、回転子の回転角度が異常な回転角度であることを把握することができる。
【００２０】
〔発明１１〕  さらに、発明１１の回転角度位置検出装置は、発明１０の回転角度位置検出装置において、前記限界回転角度は、前記回転子の上限回転角度および下限回転角度であり、前記回転状態信号出力手段は、前記回転角度位置が前記上限回転角度を上回っているとき、または前記回転角度位置が前記下限回転角度を下回っているときは、前記異常検出信号を出力する。
このような構成であれば、回転角度位置が上限回転角度を上回っていると、回転状態信号出力手段により、異常検出信号が出力される。また、回転角度位置が下限回転角度を下回っていると、回転状態信号出力手段により、異常検出信号が出力される。
【００２１】
〔発明１２〕  さらに、発明１２の回転角度位置検出装置は、発明８および９のいずれか１の回転角度位置検出装置において、前記基準回転角度は、前記回転子の目標回転角度を含む回転角度領域の境界回転角度であり、前記回転状態信号出力手段は、前記回転角度位置が前記境界回転角度を跨いだときは、前記回転子の回転角度が前記目標回転角度に接近していることを示す予知信号を前記回転状態信号として出力する。
このような構成であれば、回転子が回転することにより回転角度位置が境界回転角度を跨ぐと、回転状態信号出力手段により、回転子の回転角度が目標回転角度に接近していることを示す予知信号が出力される。
外部に接続される装置では、予知信号を入力すると、回転子の回転角度が目標回転角度に接近していることを把握することができる。
【００２２】
〔発明１３〕  さらに、発明１３の回転角度位置検出装置は、発明１２の回転角度位置検出装置において、前記境界回転角度は、前記回転角度領域の一方の境界である第１境界回転角度および前記回転角度領域の他方の境界である第２境界回転角度であり、前記回転状態信号出力手段は、前記回転角度位置が前記第１境界回転角度または前記第２境界回転角度を前記回転角度領域側に跨いだときは、前記予知信号を出力する。
このような構成であれば、回転角度位置が第１境界回転角度または第２境界回転角度を回転角度領域側に跨ぐと、回転状態信号出力手段により、予知信号が出力される。
【００２３】
〔発明１４〕  さらに、発明１４の回転角度位置検出装置は、発明８ないし１３のいずれか１の回転角度位置検出装置において、前記基準回転角度情報には、２つの前記基準回転角度で囲われる回転角度領域が複数設定されている。
このような構成であれば、各回転角度領域との関係で回転状態信号が出力される。
【００２４】
〔発明１５〕  さらに、発明１５の回転角度位置検出装置は、発明８ないし１４のいずれか１の回転角度位置検出装置において、前記回転センサは、レゾルバである。
このような構成であれば、位置検出信号入力手段により、レゾルバから位置検出信号が入力され、回転角度位置算出手段により、入力された位置検出信号に基づいて回転角度位置が算出される。
【００２５】
〔発明１６〕  さらに、発明１６の回転角度位置検出装置は、回転子の１回転につき基本波成分が１周期となる位置検出信号を出力する回転センサから前記位置検出信号を入力し、入力した位置検出信号に基づいて前記回転子の回転角度位置を検出し、検出した回転角度位置を示す回転角度位置検出信号を出力する回転角度位置検出装置であって、前記回転子の現在の回転角度位置を原点位置とする基準回転角度情報、または前記回転子の現在の回転角度位置から所定のオフセット回転角度を原点位置とする基準回転角度情報を記憶する基準回転角度情報記憶手段と、前記回転センサから前記位置検出信号を入力する位置検出信号入力手段と、前記位置検出信号入力手段で入力した位置検出信号に基づいて前記回転角度位置を算出する回転角度位置算出手段と、前記基準回転角度情報記憶手段の基準回転角度情報および前記回転角度位置算出手段で算出した回転角度位置に基づいて、当該基準角度情報の原点位置を原点位置とする前記回転角度位置を示す回転角度位置検出信号を出力する回転角度位置検出信号出力手段とを備える。
【００２６】
このような構成であれば、位置検出信号入力手段により、回転センサから位置検出信号が入力され、回転角度位置算出手段により、入力された位置検出信号に基づいて回転角度位置が算出される。そして、回転角度位置検出信号出力手段により、基準回転角度情報記憶手段の基準回転角度情報および算出された回転角度位置に基づいて、基準角度情報の原点位置を原点位置とする回転角度位置を示す回転角度位置検出信号が出力される。
外部に接続される装置では、回転角度位置検出信号を入力すると、基準角度情報の原点位置を原点位置とする回転角度位置を把握することができる。
【００２７】
〔発明１７〕  さらに、発明１７の回転角度位置検出装置は、回転子の１回転につき基本波成分が１周期となる位置検出信号を出力する回転センサから前記位置検出信号を入力し、入力した位置検出信号に基づいて前記回転子の回転角度位置を検出し、検出した回転角度位置を示す回転角度位置検出信号を出力する回転角度位置検出装置であって、前記回転角度位置の座標系を示す座標系情報を記憶する座標系情報記憶手段と、前記回転センサから前記位置検出信号を入力する位置検出信号入力手段と、前記位置検出信号入力手段で入力した位置検出信号に基づいて前記回転角度位置を算出する回転角度位置算出手段と、前記座標系情報記憶手段の座標系情報および前記回転角度位置算出手段で算出した回転角度位置に基づいて、当該座標系情報の座標系で前記回転角度位置を示す回転角度位置検出信号を出力する回転角度位置検出信号出力手段とを備える。
【００２８】
このような構成であれば、位置検出信号入力手段により、回転センサから位置検出信号が入力され、回転角度位置算出手段により、入力された位置検出信号に基づいて回転角度位置が算出される。そして、回転角度位置検出信号出力手段により、座標系情報記憶手段の座標系情報および算出された回転角度位置に基づいて、座標系情報の座標系で回転角度位置を示す回転角度位置検出信号が出力される。
【００２９】
外部に接続される装置では、回転角度位置検出信号を入力すると、座標系情報の座標系での回転角度位置を把握することができる。
ここで、座標系情報記憶手段は、座標系情報をあらゆる手段でかつあらゆる時期に記憶するものであり、座標系情報をあらかじめ記憶してあるものであってもよいし、座標系情報をあらかじめ記憶することなく、本装置の動作時に外部からの入力等によって座標系情報を記憶するようになっていてもよい。以下、発明２１の回転角度位置検出方法において同じである。
【００３０】
〔発明１８〕  さらに、発明１８の回転角度位置検出装置は、回転子の１回転につき基本波成分が１周期となる位置検出信号を出力する回転センサから前記位置検出信号を入力し、入力した位置検出信号に基づいて前記回転子の回転角度位置を検出し、検出した回転角度位置を示す回転角度位置検出信号を出力する回転角度位置検出装置であって、前記回転センサから前記位置検出信号を入力する位置検出信号入力手段と、前記位置検出信号入力手段で入力した位置検出信号に基づいて前記回転角度位置を算出する回転角度位置算出手段と、時間を計測する時間計測手段と、前記回転角度位置算出手段で算出した回転角度位置を、前記時間計測手段で計測した時間で除算して得られる回転数を示す回転数信号を出力する回転数信号出力手段とを備える。
【００３１】
このような構成であれば、位置検出信号入力手段により、回転センサから位置検出信号が入力され、回転角度位置算出手段により、入力された位置検出信号に基づいて回転角度位置が算出され、算出された回転角度位置を示す回転角度位置検出信号が出力される。また、時間計測手段により、時間が計測され、回転数信号出力手段により、算出された回転角度位置を計測時間で除算して得られる回転数を示す回転数信号が出力される。
外部に接続される装置では、回転数信号を入力すると、回転数を把握することができる。
【００３２】
〔発明１９〕  一方、上記目的を達成するために、発明１９の回転角度位置検出方法は、回転子の１回転につき基本波成分が１周期となる位置検出信号を出力する回転センサから前記位置検出信号を入力し、入力した位置検出信号に基づいて前記回転子の回転角度位置を検出し、検出した回転角度位置を示す回転角度位置検出信号を出力する回転角度位置検出方法であって、前記回転センサから前記位置検出信号を入力する位置検出信号入力ステップと、前記位置検出信号入力ステップで入力した位置検出信号に基づいて前記回転角度位置を算出する回転角度位置算出ステップと、基準回転角度を示す基準回転角度情報を記憶する基準回転角度情報記憶手段の基準回転角度情報、および前記回転角度位置算出ステップで算出した回転角度位置に基づいて、前記基準回転角度に対する前記回転子の回転状態を示す回転状態信号を出力する回転状態信号出力ステップとを含む。
【００３３】
〔発明２０〕  さらに、発明２０の回転角度位置検出方法は、回転子の１回転につき基本波成分が１周期となる位置検出信号を出力する回転センサから前記位置検出信号を入力し、入力した位置検出信号に基づいて前記回転子の回転角度位置を検出し、検出した回転角度位置を示す回転角度位置検出信号を出力する回転角度位置検出方法であって、前記回転センサから前記位置検出信号を入力する位置検出信号入力ステップと、前記位置検出信号入力ステップで入力した位置検出信号に基づいて前記回転角度位置を算出する回転角度位置算出ステップと、前記回転子の現在の回転角度位置を原点位置とする基準回転角度情報、または前記回転子の現在の回転角度位置から所定のオフセット回転角度を原点位置とする基準回転角度情報を記憶する基準回転角度情報記憶手段の基準回転角度情報、および前記回転角度位置算出ステップで算出した回転角度位置に基づいて、当該基準角度情報の原点位置を原点位置とする前記回転角度位置を示す回転角度位置検出信号を出力する回転角度位置検出信号出力ステップとを含む。
【００３４】
〔発明２１〕  さらに、発明２１の回転角度位置検出方法は、回転子の１回転につき基本波成分が１周期となる位置検出信号を出力する回転センサから前記位置検出信号を入力し、入力した位置検出信号に基づいて前記回転子の回転角度位置を検出し、検出した回転角度位置を示す回転角度位置検出信号を出力する回転角度位置検出方法であって、前記回転センサから前記位置検出信号を入力する位置検出信号入力ステップと、前記位置検出信号入力ステップで入力した位置検出信号に基づいて前記回転角度位置を算出する回転角度位置算出ステップと、前記回転角度位置の座標系を示す座標系情報を記憶する座標系情報記憶手段の座標系情報、および前記回転角度位置算出ステップで算出した回転角度位置に基づいて、当該座標系情報の座標系で前記回転角度位置を示す回転角度位置検出信号を出力する回転角度位置検出信号出力ステップとを含む。
【００３５】
〔発明２２〕  さらに、発明２２の回転角度位置検出方法は、回転子の１回転につき基本波成分が１周期となる位置検出信号を出力する回転センサから前記位置検出信号を入力し、入力した位置検出信号に基づいて前記回転子の回転角度位置を検出し、検出した回転角度位置を示す回転角度位置検出信号を出力する回転角度位置検出方法であって、前記回転センサから前記位置検出信号を入力する位置検出信号入力ステップと、前記位置検出信号入力ステップで入力した位置検出信号に基づいて前記回転角度位置を算出する回転角度位置算出ステップと、時間を計測する時間計測ステップと、前記回転角度位置算出ステップで算出した回転角度位置を、前記時間計測ステップで計測した時間で除算して得られる回転数を示す回転数信号を出力する回転数信号出力ステップとを含む。
【発明の効果】
【００３６】
以上説明したように、発明８の回転角度位置検出装置によれば、基準回転角度情報を設定しておけば、基準回転角度に対する回転子の回転状態を示す回転状態信号が出力されるので、外部に接続される装置側で回転状態監視システムを構築しなくてもすみ、従来に比して、安全性の確保を必要とする装置の構築が容易となるという効果が得られる。また、回転子の１回転につき基本波成分が１周期となる位置検出信号に基づいて回転角度位置検出信号が出力されるので、原点位置を検出しなくてもすみ、従来に比して、稼働開始待ち時間を短縮することができるという効果も得られる。
【００３７】
さらに、発明９の回転角度位置検出装置によれば、回転子の１回転につき基本波成分が１周期となる位置検出信号および回転子の１回転につき基本波成分が多周期となる第２位置検出信号に基づいて回転角度位置検出信号および回転状態信号が出力されるので、精度の向上を図ることができるという効果が得られる。
さらに、発明１０の回転角度位置検出装置によれば、外部に接続される装置では、回転子の回転角度が異常な回転角度であることを把握することができるので、安全性の向上を図ることができるという効果が得られる。
【００３８】
さらに、発明１２の回転角度位置検出装置によれば、外部に接続される装置では、回転子の回転角度が目標回転角度に接近していることを把握することができるので、安全性の向上を図ることができるという効果が得られる。
さらに、発明１４の回転角度位置検出装置によれば、外部に接続される装置では、回転子の詳細な回転状態を把握することができるという効果が得られる。
【００３９】
さらに、発明１６の回転角度位置検出装置によれば、ユーザの都合に合わせた原点を設定することができるので、回転センサが持つ原点位置に規制されずに組立等が可能となり、外部に接続される装置側で煩雑な回転位相調整を行わなくてすむ。したがって、従来に比して、安全性の確保を必要とする装置の構築が容易となるという効果が得られる。
さらに、発明１７の回転角度位置検出装置によれば、ユーザの都合に合わせた座標系を設定することができるので、回転センサが持つ座標系に規制されずに組立等が可能となり、外部に接続される装置側で煩雑な座標変換を行わなくてすむ。したがって、従来に比して、安全性の確保を必要とする装置の構築が容易となるという効果が得られる。
【００４０】
さらに、発明１８の回転角度位置検出装置によれば、外部に接続される装置側で回転数計測システムを構築しなくてもすむので、従来に比して、安全性の確保を必要とする装置の構築が容易となるという効果が得られる。
一方、発明１９の回転角度位置検出方法によれば、発明８の回転角度位置検出装置と同等の効果が得られる。
さらに、発明２０の回転角度位置検出方法によれば、発明１６の回転角度位置検出装置と同等の効果が得られる。
さらに、発明２１の回転角度位置検出方法によれば、発明１７の回転角度位置検出装置と同等の効果が得られる。
さらに、発明２２の回転角度位置検出方法によれば、発明１８の回転角度位置検出装置と同等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】レゾルバ装置１００の軸方向の断面図である。
【図２】制御システムの構成を示すブロック図である。
【図３】回転角度位置算出処理を示すフローチャートである。
【図４】回転角度位置の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１ないし図４は、本発明に係る回転角度位置検出装置、回転角度位置検出方法およびモータの実施の形態を示す図である。
まず、本実施の形態に係るレゾルバ装置１００の構成を説明する。
図１は、レゾルバ装置１００の軸方向の断面図である。
レゾルバ装置１００は、図１に示すように、固定子であるハウジング（ステータ）２２と、回転子であるロータ１２と、ロータ１２とハウジング２２の間に介在してロータ１２を回転可能に支持するクロスローラ軸受１４と、ロータ１２の回転角度位置を検出する単極レゾルバ３０ａおよび多極レゾルバ３０ｉとを有して構成されている。ここで、レゾルバ３０ａ、３０ｉおよびクロスローラ軸受１４は、径方向内側からその順序で径方向の同一平面上に配置されている。
【００４３】
ハウジング２２には、軸方向上方（図１の上方向）に突出した円環状の内壁体２２ａが形成され、内壁体２２ａよりも径方向外側には、軸方向上方に突出した円環状の外壁体２２ｂが形成されている。一方、ロータ１２には、軸方向下方（図１の下方向）に突出した円環状の内壁体１２ａが形成され、内壁体１２ａよりも径方向外側には、軸方向下方に突出した円環状の外壁体１２ｂが形成されている。そして、ハウジング２２およびロータ１２は、ハウジング２２の内壁体２２ａがロータ１２の内壁体１２ａと外壁体１２ｂの間に、ロータ１２の外壁体１２ｂがハウジング２２の内壁体２２ａと外壁体２２ｂの間に位置するように互いに跨って配置されている。
【００４４】
クロスローラ軸受１４は、内輪１４ａと、外輪１４ｂと、内輪１４ａおよび外輪１４ｂの間で転動可能に設けられた複数のクロスローラ（ころ）１４ｃとを有して構成されている。クロスローラ１４ｃは、直径が長さよりわずかに大きな略円筒状で、軌道上偶数番目の回転軸と、軌道上奇数番目の回転軸が互いに９０°傾斜している。
内輪１４ａは、ハウジング２２の内壁体２２ａに軸方向に押圧された状態で固定されている。具体的には、ハウジング２２の内壁体２２ａの上端を内輪１４ａの下面に当接させ、内輪押え２６の押圧部２６ｂを内輪１４ａの上面に接触させ、内輪押え２６をボルト２６ａでハウジング２２の内壁体２２ａに締結することにより固定される。
【００４５】
外輪１４ｂは、ロータ１２の外壁体１２ｂに軸方向に押圧された状態で固定されている。具体的には、ロータ１２の外壁体１２ｂの下端を外輪１４ｂの上面に当接させ、外輪押え２８の押圧部２８ｂを外輪１４ｂの下面に接触させ、外輪押え２８をボルト２８ａでロータ１２の外壁体１２ｂに締結することにより固定される。
なお、ハウジング２２には、ボルト２４ａにより固定板２４が固定され、ロータ１２は、モータ（後述）の回転軸に嵌合している。
【００４６】
単極レゾルバ３０ａは、ＡＢＳ（Absolute）型のインナーロータ式レゾルバであって、中空環状の成層鉄心からなるレゾルバロータ１８ａと、レゾルバロータ１８ａと所定間隔をもって対向して配置された環状の成層鉄心からなるレゾルバステータ２０ａとを有して構成されている。レゾルバロータ１８ａは、クロスローラ軸受１４の軸心に対して偏心させた外周を有し、レゾルバステータ２０ａには、複数のステータポールが円周方向に等間隔に形成されている。そのため、レゾルバロータ１８ａの１回転につきリラクタンス変化の基本波成分が１周期となる単極レゾルバ信号を出力する。
【００４７】
多極レゾルバ３０ｉは、ＩＮＣ（Increment）型のインナーロータ式レゾルバであって、中空環状の成層鉄心からなるレゾルバロータ１８ｉと、レゾルバロータ１８ｉと所定間隔をもって対向して配置された環状の成層鉄心からなるレゾルバステータ２０ｉとを有して構成されている。レゾルバロータ１８ｉには、突極状の複数の歯が円周方向に等間隔に形成され、レゾルバステータ２０ｉには、複数のステータポールが円周方向に等間隔に形成されている。そのため、レゾルバロータ１８ｉの１回転につきリラクタンス変化の基本波成分が多周期となる多極レゾルバ信号を出力する。
【００４８】
レゾルバロータ１８ａ、１８ｉは、ロータ間座４２を介して微小な間隔をもって配置され、ボルト１８ｂによりロータ１２の内壁体１２ａの外周面に取り付けられている。一方、レゾルバステータ２０ａ、２０ｉは、ステータ間座４４を介して微小な間隔をもって配置され、ボルト２０ｂにより内輪押え２６の内周面に取り付けられ、内輪押え２６と一体にハウジング２２の内壁体２２ａの内周面側に固定されている。
【００４９】
次に、本実施の形態に係る制御システムの構成を説明する。
図２は、制御システムの構成を示すブロック図である。
制御システムは、図２に示すように、モータ３１０と、モータ３１０の回転軸に嵌合するレゾルバ装置１００と、レゾルバ装置１００からのレゾルバ信号に基づいて回転角度位置を検出する中継装置２００と、中継装置２００で検出した回転角度位置に基づいてモータ３１０を制御するモータ制御装置３００とを有して構成されている。
【００５０】
中継装置２００は、発振器５０と、発振器５０から出力される励磁信号を適度な信号レベルに増幅する増幅器５２と、増幅器５２からの励磁信号をレゾルバ３０ａ、３０ｉのいずれかに供給する切換スイッチ５４とを有して構成されている。
切換スイッチ５４は、与えられたスイッチ切換信号に基づいて、増幅器５２と単極レゾルバ３０ａの共通端子ＣＯＭ１とを接続する接続状態、および増幅器５２と多極レゾルバ３０ｉの共通端子ＣＯＭ２とを接続する接続状態のいずれかに切り換える。
【００５１】
中継装置２００は、さらに、電流／電圧変換器５６ａ、５６ｂ、３／２相変換器５８ａ、５８ｂ、アナログスイッチ６０、移相器６２およびＲＤＣ（Resolver Digital Converter）６４を有して構成されている。
単極レゾルバ３０ａからは、互いに位相が１２０°異なる３相の単極レゾルバ信号が出力される。３相の単極レゾルバ信号は、電流／電圧変換器５６ａにより電流／電圧変換され、３／２相変換器５８ａにより２相の単極レゾルバ信号（sin信号、cos信号）に変換される。そして、２相の単極レゾルバ信号は、アナログスイッチ６０に出力される。
【００５２】
一方、多極レゾルバ３０ｉからは、互いに位相が１２０°異なる３相の多極レゾルバ信号が出力される。３相の多極レゾルバ信号は、電流／電圧変換器５６ｂにより電流／電圧変換され、３／２相変換器５８ｂにより２相の多極レゾルバ信号（sin信号、cos信号）に変換される。そして、２相の多極レゾルバ信号は、アナログスイッチ６０に出力される。
アナログスイッチ６０は、与えられたＡＢＳ／ＩＮＣ切換信号に基づいて、単極レゾルバ信号および多極レゾルバ信号のいずれかを通過させてＲＤＣ６４に供給する。
【００５３】
移相器６２は、発振器５０から出力される励磁信号の位相を遅らせ、２相の単極レゾルバ信号または多極レゾルバ信号のうちのキャリア信号の位相と同期させたＲｅｆ信号をＲＤＣ６４に供給する。
ＲＤＣ６４は、移相器６２からのＲｅｆ信号に基づいて、アナログスイッチ６０からの単極レゾルバ信号または多極レゾルバ信号を所定周期でサンプリングし、サンプリングして得られた信号値をデジタル角度信号φとして出力する。
中継装置２００は、さらに、補正データを記憶するメモリ６６と、ＲＤＣ６４からのデジタル角度信号φに基づいて回転角度位置を検出するＣＰＵ６８と、モータ制御装置３００との間で通信を行う制御信号入出力部７０、位置検出信号出力部７２および異常検出信号出力部７４とを有して構成されている。
【００５４】
ＣＰＵ６８は、電源投入後は、スイッチ切換信号を切換スイッチ５４に出力することにより単極レゾルバ３０ａに励磁信号を供給し、ＲＤＣ６４から単極レゾルバ信号のデジタル角度信号φを入力する。このとき、アナログスイッチ６０および切換スイッチ５４の切換タイミングが同期するように、アナログスイッチ６０にＡＢＳ／ＩＮＣ切換信号を出力する。次いで、スイッチ切換信号を切換スイッチ５４に出力することにより多極レゾルバ３０ｉに励磁信号を供給し、ＲＤＣ６４から多極レゾルバ信号のデジタル角度信号φを入力する。そして、この動作を所定周期で繰り返し行う。
【００５５】
ＣＰＵ６８は、メモリ６６の補正データに基づいて、単極レゾルバ信号のデジタル角度信号値および多極レゾルバ信号のデジタル角度信号値をそれぞれ補正して回転角度位置を算出し、算出したそれら回転角度位置を成分とする高精度な回転角度位置を示す回転角度位置検出データを生成する。
メモリ６６には、さらに、ロータ１２の回転可能領域の上限である上限回転角度および回転可能領域の下限である下限回転角度を示す基準回転角度情報が記憶されている。基準回転角度情報は、制御信号入出力部７０を介して外部から入力され、メモリ６６に記憶される。したがって、中継装置２００に接続される装置（例えば、モータ制御装置３００やＰＣ）において任意の内容を設定することができる。
【００５６】
ＣＰＵ６８は、回転角度位置検出データおよび基準回転角度情報に基づいて、回転角度位置が上限回転角度を上回っていると判定したとき、または回転角度位置が下限回転角度を下回っていると判定したときは、ロータ１２が回転禁止領域に侵入したと判定し、回転角度位置が異常な回転角度であることを示す異常検出データを生成する。
ＣＰＵ６８は、位置検出信号出力部７２を介して、回転角度位置検出データを示す回転角度位置検出信号をモータ制御装置３００に出力する。また、異常検出信号出力部７４を介して、異常検出データを示す異常検出信号をモータ制御装置３００に出力する。また、制御信号入出力部７０を介してモータ制御装置３００との間で制御信号を入出力する。
【００５７】
次に、補正データのデータ構造を説明する。
単極レゾルバ信号用の補正データは、単極レゾルバ３０ａの機械角全周にわたって単極レゾルバ３０ａから出力される単極レゾルバ信号をＲＤＣ６４のサンプリング周期でサンプリングし、サンプリングして得られた信号値と理想値との差分（誤差）として作成する。
多極レゾルバ信号用の補正データは、多極レゾルバ３０ｉの機械角全周にわたって多極レゾルバ３０ｉから出力される多極レゾルバ信号をＲＤＣ６４のサンプリング周期でサンプリングし、サンプリングして得られた信号値と理想値との差分として作成する。
【００５８】
次に、ＣＰＵ６８で実行される処理を説明する。
ＣＰＵ６８は、マイクロプロセッシングユニット等からなり、メモリ６６の所定領域に格納されている所定のプログラムを起動させ、そのプログラムに従って、図３のフローチャートに示す回転角度位置算出処理を実行する。
図３は、回転角度位置算出処理を示すフローチャートである。
回転角度位置算出処理は、中継装置２００の起動時およびそれ以降に時分割で実行される割込処理であって、ＣＰＵ６８で実行されると、図３に示すように、まず、ステップＳ１００に移行する。
【００５９】
ステップＳ１００では、サンプリングタイマを起動し、ステップＳ１０２に移行して、サンプリングタイマの値に基づいてサンプリングタイミングになったか否かを判定し、サンプリングタイミングになったと判定したとき(Yes)は、ステップＳ１０４に移行する。
ステップＳ１０４では、単極レゾルバ信号のデジタル角度信号値をＲＤＣ６４から入力し、ステップＳ１０６に移行して、多極レゾルバ信号のデジタル角度信号値をＲＤＣ６４から入力し、ステップＳ１０８に移行する。
【００６０】
ステップＳ１０８では、入力した単極レゾルバ信号のデジタル角度信号値からメモリ６６の単極レゾルバ信号用の補正データを減算し、入力した多極レゾルバ信号のデジタル角度信号値からメモリ６６の多極レゾルバ信号用の補正データを減算することにより回転角度位置をそれぞれ算出し、ステップＳ１１０に移行する。
ステップＳ１１０では、算出したそれら回転角度位置を成分とする高精度な回転角度位置を示す回転角度位置検出データを生成し、生成した回転角度位置検出データを位置検出信号出力部７２に出力し、ステップＳ１１２に移行する。
【００６１】
ステップＳ１１２では、生成した回転角度位置検出データおよびメモリ６６の基準回転角度情報に基づいて、回転角度位置が上限回転角度を上回っているか否かを判定し、上限回転角度を上回っていると判定したとき(Yes)は、ステップＳ１１４に移行する。
ステップＳ１１４では、回転角度位置が異常な回転角度であることを示す異常検出データを生成し、生成した異常検出データを異常検出信号出力部７４に出力し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
【００６２】
一方、ステップＳ１１２で、回転角度位置が上限回転角度を上回っていないと判定したとき(No)は、ステップＳ１１６に移行して、生成した回転角度位置検出データおよびメモリ６６の基準回転角度情報に基づいて、回転角度位置が下限回転角度を下回っているか否かを判定し、下限回転角度を下回っていると判定したとき(Yes)は、ステップＳ１１４に移行する。
一方、ステップＳ１１６で、回転角度位置が下限回転角度を下回っていないと判定したとき(No)は、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
一方、ステップＳ１０２で、サンプリングタイミングになっていないと判定したとき(No)は、サンプリングタイミングになるまでステップＳ１０２で待機する。
【００６３】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
以下、２０歯の多極レゾルバ３０ｉを用い、ＲＤＣ６４の分解能が81920[p/r]（多極レゾルバ３０ｉの電気角３６０°を4096分割）である場合を例にとって説明する。
図４は、回転角度位置の変化を示すグラフである。
中継装置２００では、電源が投入されると、電流／電圧変換器５６ａ、５６ｂ、３／２相変換器５８ａ、５８ｂおよびアナログスイッチ６０を介してレゾルバ信号がＲＤＣ６４に入力される。そして、ＲＤＣ６４により、レゾルバ信号が所定周期でサンプリングされ、サンプリングして得られた信号値がデジタル角度信号として出力される。
【００６４】
中継装置２００では、その後サンプリングタイミングになると、ステップＳ１０４、Ｓ１０８を経て、ＣＰＵ６８により、単極レゾルバ信号のデジタル角度信号値が入力され、入力されたデジタル角度信号値およびメモリ６６の補正データに基づいて、単極レゾルバ信号に係る回転角度位置（ＡＢＳ座標系）が算出される。ここで、単極レゾルバ信号に係る回転角度位置から、多極レゾルバ３０ｉの現在の歯Ｎｏを認識することができる。図４（ａ）の例では、現在の歯Ｎｏが８歯目であることが分かる。
【００６５】
同様に、ステップＳ１０６、Ｓ１０８を経て、ＣＰＵ６８により、多極レゾルバ信号のデジタル角度信号値が入力され、入力されたデジタル角度信号値およびメモリ６６の補正データに基づいて、多極レゾルバ信号に係る回転角度位置（ＩＮＣ座標系）が算出される。ここで、図４（ｂ）に示すように、例えば、多極レゾルバ信号に係る回転角度位置が3000/4096であったとする。
【００６６】
次いで、ステップＳ１１０を経て、単極レゾルバ信号および多極レゾルバ信号に係る回転角度位置を成分とする高精度な回転角度位置（密ＡＢＳ座標系）を示す回転角度位置検出データが生成される。ここで、高精度な回転角度位置は、図４（ｃ）に示すように、８歯目の3000/4096となり、７×4096＋3000＝31672となる。
そして、位置検出信号出力部７２を介して、回転角度位置検出データを示す回転角度位置検出信号がモータ制御装置３００に出力される。
【００６７】
モータ制御装置３００では、回転角度位置検出信号を入力すると、ロータ１２の現在の回転角度位置を把握することができる。このとき、単極レゾルバ３０ａを用いているので、多極レゾルバ３０ｉの原点位置を検出することなく、回転角度位置検出信号に基づいてモータ３１０の制御を開始することができる。
一方、中継装置２００では、電源投入時の回転角度位置が上限回転角度を上回っていると、ステップＳ１１４を経て、回転角度位置が異常な回転角度であることを示す異常検出データが生成され、異常検出信号出力部７４を介して、異常検出データを示す異常検出信号がモータ制御装置３００に出力される。
【００６８】
モータ制御装置３００では、異常検出信号を入力すると、ロータ１２の現在の回転角度位置が上限回転角度を上回り回転禁止領域にあることを把握することができる。したがって、例えば、ロータ１２を回転禁止領域外に移動させるため必要な回転量だけモータ３１０を駆動する。この回転量は、回転角度位置検出信号に基づいて算出することができる。
これに対し、電源投入時の回転角度位置が下限回転角度を下回っていると、ステップＳ１１４を経て、上記同様に、異常検出信号が出力される。
【００６９】
モータ制御装置３００では、異常検出信号を入力すると、ロータ１２の現在の回転角度位置が下限回転角度を下回り回転禁止領域にあることを把握することができる。したがって、ロータ１２を回転禁止領域外に移動させるため必要な回転量だけモータ３１０を駆動する。回転量は、回転角度位置検出信号に基づいて算出することができる。
次に、モータ３１０が回転すると、ロータ１２に回転トルクが付与され、ロータ１２が回転する。そして、レゾルバ３０ａ、３０ｉにより、ロータ１２と一体に回転するレゾルバロータ１８ａ、１８ｉとの間のリラクタンス変化が検出され、レゾルバ信号が出力される。
【００７０】
中継装置２００では、サンプリングタイミングになると、上記同様に、デジタル角度信号値が入力され、単極レゾルバ信号および多極レゾルバ信号に係る回転角度位置がそれぞれ算出され、高精度な回転角度位置を示す回転角度位置検出データが生成される。そして、回転角度位置検出信号が出力される一方、回転角度位置が上限回転角度を上回りまたは下限回転角度を下回ると、異常検出信号が出力される。
【００７１】
モータ制御装置３００では、回転角度位置検出信号を入力すると、回転角度位置検出信号に基づいてモータ３１０が制御される。また、異常検出信号を入力すると、例えば、モータ３１０を停止したり回転禁止領域外に移動させたりするなどのフェールセーフ制御が行われる。
一方、レゾルバ装置１００にモーメント荷重が加わると、レゾルバ装置１００がクロスローラ軸受１４を中心として傾くが、レゾルバ３０ａ、３０ｉがクロスローラ軸受１４と径方向同一平面上に配置されているので、レゾルバ３０ａ、３０ｉのギャップ変化を小さくすることができる。
【００７２】
また、レゾルバ３０ａ、３０ｉおよびクロスローラ軸受１４が径方向同一平面上に配置されているので、レゾルバ装置１００の高さ（軸方向の長さ）を小さくすることができる。
さらに、クロスローラ軸受１４の予圧を高くする等の方法を採用した場合は、ギャップ変化を抑制できる半面、クロスローラ軸受１４の寿命が短くなるという不具合を伴うところ、本実施の形態では、ギャップ変化が小さい位置にレゾルバ３０ａ、３０ｉを配置することによりギャップ変化を低減するので、クロスローラ軸受１４の長寿命化を図ることができる。
【００７３】
このようにして、本実施の形態では、レゾルバ装置１００は、単極レゾルバ３０ａを備え、中継装置２００は、ロータ１２の上限回転角度および下限回転角度を示す基準回転角度情報を記憶するメモリ６６を備え、単極レゾルバ信号をサンプリングして得られるデジタル角度信号値を入力し、入力したデジタル角度信号値に基づいて回転角度位置を算出し、メモリ６６の基準回転角度情報に基づいて、算出した回転角度位置が上限回転角度を上回っていると判定したとき、または下限回転角度を下回っていると判定したときは、回転角度位置が異常な回転角度であることを示す異常検出信号を出力する。
【００７４】
これにより、中継装置２００に基準回転角度情報を設定するだけでよく、モータ制御装置３００側で回転状態監視システムを構築しなくてもすむので、従来に比して、モータ制御装置３００の構築が容易となる。また、モータ制御装置３００では、ロータ１２の回転角度位置が異常な回転角度であることを把握することができるので、安全性の向上を図ることができる。さらに、単極レゾルバ信号に基づいて回転角度位置検出信号が出力されるので、原点位置を検出しなくてもすみ、従来に比して、稼働開始待ち時間を短縮することができる。
【００７５】
さらに、本実施の形態では、レゾルバ装置１００は、多極レゾルバ３０ｉを備え、中継装置２００は、多極レゾルバ信号をサンプリングして得られるデジタル角度信号値を入力し、入力した単極レゾルバ信号および多極レゾルバ信号のデジタル角度信号値に基づいて回転角度位置を算出する。
これにより、単極レゾルバ信号および多極レゾルバ信号に基づいて回転角度位置検出信号および異常検出信号が出力されるので、精度の向上を図ることができる。
【００７６】
さらに、本実施の形態では、レゾルバ装置１００は、内輪１４ａおよび外輪１４ｂを有するクロスローラ軸受１４と、内輪１４ａに支持されるハウジング２２と、外輪１４ｂに支持されるロータ１２と、ロータ１２の回転角度位置を検出するレゾルバ３０ａ、３０ｉとを備え、レゾルバ３０ａ、３０ｉおよびクロスローラ軸受１４を径方向の同一平面上に配置した。
【００７７】
これにより、レゾルバ装置１００にモーメント荷重が加わっても、ギャップ変化が小さい位置にレゾルバ３０ａ、３０ｉが配置されているので、レゾルバ３０ａ、３０ｉのギャップ変化を小さくすることができ、レゾルバ３０ａ、３０ｉが誤検出する可能性を低減することができる。また、レゾルバ３０ａ、３０ｉおよびクロスローラ軸受１４が径方向同一平面上に配置されているので、レゾルバ装置１００の高さを小さくすることができる。さらに、クロスローラ軸受１４の予圧を高くする等の方法に比して、クロスローラ軸受１４の長寿命化を図ることができる。
【００７８】
さらに、本実施の形態では、クロスローラ軸受１４を採用した。
これにより、モーメント荷重、アキシャル荷重およびラジアル荷重を同時に受けることができるので、アキシャル荷重およびラジアル荷重に対する剛性を維持しつつ、モーメント荷重によるギャップ変化を低減することができる。
【００７９】
上記実施の形態において、レゾルバ３０ａは、発明８、９または１９の回転センサに対応し、メモリ６６は、発明８または１９の基準回転角度情報記憶手段に対応し、ステップＳ１０４は、発明８の位置検出信号入力手段、または発明１９の位置検出信号入力ステップに対応している。また、ステップＳ１０６は、発明９の第２位置検出信号入力手段に対応し、ステップＳ１０８は、発明８若しくは９の回転角度位置算出手段、または発明１９の回転角度位置算出ステップに対応し、ステップＳ１１２〜Ｓ１１６は、発明８、１０若しくは１１の回転状態信号出力手段、または発明１９の回転状態信号出力ステップに対応している。
【００８０】
〔他の実施の形態〕
なお、上記実施の形態において、中継装置２００は、ロータ１２の上限回転角度および下限回転角度を示す基準回転角度情報を記憶するように構成したが、これに限らず、ロータ１２の目標回転角度を含む回転角度領域の一方または両方の境界である境界回転角度を示す基準回転角度情報を記憶するように構成することもできる。この場合、中継装置２００は、メモリ６６の基準回転角度情報に基づいて、回転角度位置が境界回転角度を上記回転角度領域側に跨いだと判定したときは、ロータ１２の回転角度位置が目標回転角度に接近していることを示す予知信号を出力する。
【００８１】
これにより、モータ制御装置３００では、ロータ１２の回転角度が目標回転角度に接近していることを把握することができるので、安全性の向上を図ることができる。
また、上記実施の形態において、中継装置２００は、上限回転角度および下限回転角度で囲われる１つの回転禁止領域を基準回転角度情報に設定するように構成したが、これに限らず、複数の回転角度領域を基準回転角度情報に設定するように構成することもできる。
これにより、モータ制御装置３００では、各回転角度領域について回転角度位置が異常であることを把握することができる。
【００８２】
また、上記実施の形態において、中継装置２００は、起動時に回転角度位置が回転禁止領域にあるときは、単に異常検出信号を出力するように構成したが、これに限らず、起動時に回転角度位置が回転禁止領域にあるときは、回転角度位置検出データおよびメモリ６６の基準回転角度情報に基づいて、回転禁止領域外に移動するのに必要な回転量を含む異常検出信号を出力するように構成することもできる。
これにより、モータ制御装置３００では、異常検出信号に基づいてモータ３１０を駆動すればよいので制御が容易となる。したがって、モータ制御装置３００の構築がさらに容易となる。
なお、起動時に限らず、稼働時でも同様に構成することができる。
【００８３】
また、上記実施の形態において、中継装置２００は、上限回転角度および下限回転角度で囲われる回転角度領域を基準回転角度情報に設定するように構成したが、これに限らず、所定の回転角度領域およびその回転角度領域の通過に要する通過最大時間を基準回転角度情報に設定するように構成することもできる。この場合、中継装置２００は、回転角度位置が回転角度領域に侵入してからその回転角度領域外に抜けるまでの間で時間を計測し、回転角度位置検出データおよびメモリ６６の基準回転角度情報に基づいて計測時間が通過最大時間を上回ったと判定したときは、異常検出信号を出力する。
これにより、モータ制御装置３００では、所定の回転角度領域を必要な時間内に通過する必要がある場合の制御が容易となる。したがって、モータ制御装置３００の構築がさらに容易となる。
なお、時間に限らず、速度で行ってもよい。
【００８４】
また、上記実施の形態において、中継装置２００は、上限回転角度および下限回転角度で囲われる回転角度領域を基準回転角度情報に設定するように構成したが、これに限らず、所定の回転角度領域およびその回転角度領域の通過に要する通過最小時間を基準回転角度情報に設定するように構成することもできる。この場合、中継装置２００は、回転角度位置が回転角度領域に侵入してからその回転角度領域外に抜けるまでの間で時間を計測し、回転角度位置検出データおよびメモリ６６の基準回転角度情報に基づいて計測時間が通過最小時間を下回ったと判定したときは、異常検出信号を出力する。
これにより、モータ制御装置３００では、所定の回転角度領域を十分な時間をかけて通過する必要がある場合の制御が容易となる。したがって、モータ制御装置３００の構築がさらに容易となる。
なお、時間に限らず、速度で行ってもよい。
【００８５】
また、上記実施の形態において、中継装置２００は、上限回転角度および下限回転角度を示す基準回転角度情報を記憶するように構成したが、これに限らず、ロータ１２の現在の回転角度位置を原点位置とする基準回転角度情報、またはロータ１２の現在の回転角度位置から所定のオフセット回転角度を原点位置とする基準回転角度情報をメモリ６６に記憶するように構成することもできる。この場合、中継装置２００は、基準回転角度情報の原点位置を原点位置とする回転角度位置を算出し、回転角度位置検出信号を出力する。
【００８６】
これにより、ユーザの都合に合わせた原点を設定することができるので、レゾルバ３０ａ、３０ｉが持つ原点位置に規制されずに組立等が可能となり、モータ制御装置３００側で煩雑な回転位相調整を行わなくてすむ。したがって、従来に比して、モータ制御装置３００の構築が容易となる。
この場合において、レゾルバ３０ａは、発明１６または２０の回転センサに対応し、メモリ６６は、発明１６または２０の基準回転角度情報記憶手段に対応している。
【００８７】
また、上記実施の形態において、中継装置２００は、上限回転角度および下限回転角度を示す基準回転角度情報を記憶するように構成したが、これに限らず、分解能や角度等の座標系を示す座標系情報をメモリ６６に記憶するように構成することもできる。この場合、中継装置２００は、座標系情報の座標系で回転角度位置を算出し、回転角度位置検出信号を出力する。
【００８８】
これにより、ユーザの都合に合わせた座標系を設定することができるので、レゾルバ３０ａ、３０ｉが持つ座標系に規制されずに組立等が可能となり、モータ制御装置３００側で煩雑な座標変換を行わなくてすむ。したがって、従来に比して、モータ制御装置３００の構築が容易となる。
この場合において、レゾルバ３０ａは、発明１７または２１の回転センサに対応し、メモリ６６は、発明１７または２１の座標系情報記憶手段に対応している。
【００８９】
また、上記実施の形態において、中継装置２００は、回転角度位置検出信号を出力するように構成したが、これに限らず、タイマにより時間を計測し、回転角度位置を計測時間で除算することにより回転数[rpm]を算出し、回転数を示す回転数信号を出力するように構成することもできる。
これにより、モータ制御装置３００側で回転数計測システムを構築しなくてもすむので、従来に比して、モータ制御装置３００の構築が容易となる。
この場合において、レゾルバ３０ａは、発明１８または２２の回転センサに対応し、タイマは、発明１８の時間計測手段に対応している。
【００９０】
また、上記実施の形態においては、中継装置２００を設けて構成したが、これに限らず、中継装置２００の機能を実現する回路基板をレゾルバ装置１００に内蔵して構成することもできる。この場合、アナログ信号であるレゾルバ信号を伝送する線路長を短くすることができるので、ノイズ等の影響による精度の低下を抑制することができる。
【００９１】
また、上記実施の形態においては、単極レゾルバ３０ａおよび多極レゾルバ３０ｉを設けて構成したが、これに限らず、単極レゾルバ３０ａのみから構成することもできるし、単極レゾルバ信号および多極レゾルバ信号を出力するＡＢＳ／ＩＮＣ一体型のレゾルバから構成することもできる。
また、上記実施の形態においては、出力部７０〜７４の構成について詳細に説明しなかったが、例えば、シリアル通信可能に構成することができるし、フォトカプラやＴＴＬ等からなるＩ／Ｏポートとして構成することもできる。
【００９２】
また、上記実施の形態においては、レゾルバ装置１００の内側が回転するインナーロータ型で構成したが、これに限らず、レゾルバ装置１００の外側が回転するアウターロータ型で構成することもできる。
また、上記実施の形態においては、レゾルバロータ１８ａ、１８ｉをロータ１２の内壁体１２ａの外周面に、レゾルバステータ２０ａ、２０ｉを内輪押え２６の内周面に取り付けて構成したが、これに限らず、レゾルバステータ２０ａ、２０ｉをロータ１２の内壁体１２ａの外周面に、レゾルバロータ１８ａ、１８ｉを内輪押え２６の内周面に取り付けて構成することもできる。
【００９３】
また、上記実施の形態においては、レゾルバ３０ａ、３０ｉおよびクロスローラ軸受１４を径方向内側からその順序で径方向の同一平面上に配置したが、これに限らず、レゾルバ３０ａ、３０ｉおよびクロスローラ軸受１４の配置順序は任意とすることができる。
また、上記実施の形態においては、クロスローラ軸受１４を適用したが、これに限定するものではなく、４点接触玉軸受、アンギュラ玉軸受、深溝玉軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受などを適用してもよい。この場合、モーメント荷重、アキシャル荷重およびラジアル荷重を同時に受けることができる転がり軸受を採用することが好ましい。かかる転がり軸受としては、例えば、４点接触玉軸受が該当する。
【符号の説明】
【００９４】
１００  レゾルバ装置
１２  ロータ
１４  クロスローラ軸受
１４ａ  内輪
１４ｂ  外輪
１４ｃ  クロスローラ
３０ａ、３０ｉ  レゾルバ
１８ａ、１８ｉ  レゾルバロータ
２０ａ、２０ｉ  レゾルバステータ
２２  ハウジング
１２ａ、２２ａ  内壁体
１２ｂ、２２ｂ  外壁体
２６  内輪押え
２８  外輪押え
２００  中継装置
５０  発振器
５２  増幅器
５４  切換スイッチ
５６ａ、５６ｂ  電流／電圧変換器
５８ａ、５８ｂ  ３／２相変換器
６０  アナログスイッチ
６２  移相器
６４  ＲＤＣ
６６  メモリ
６８  ＣＰＵ
７０  制御信号入出力部
７２  位置検出信号出力部
７４  異常検出信号出力部
３００  モータ制御装置
３１０  モータ
【図１】
0005594395.tif 000002
【図２】
0005594395.tif 000003
【図３】
0005594395.tif 000004
【図４】
0005594395.tif 000005