(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子の回転角度をその回転角度に応じて変化する位置検出信号として検出し、検出した位置検出信号に基づいて、複数段階ある分解能のうち指定された分解能で前記回転子の回転角度位置を位置検出データとして検出する位置検出器に適用される分解能切換装置であって、
前記回転子の回転速度を検出し、検出した回転速度に応じて前記位置検出器の分解能を前記複数段階ある分解能のうちいずれかに切り換える制御を行う制御手段を備え、
前記制御手段は、前記検出した回転速度が増加しているときの分解能切換パターンと、前記検出した回転速度が減少しているときの分解能切換パターンとを異ならせ、前記位置検出器の分解能を切り換える際は、前記位置検出器からの位置検出データが変化した直後に行うようになっていることを特徴とする分解能切換装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記制御手段は、所定サンプリング周期で前記位置検出器から前記位置検出データを読み出し、読み出した位置検出データに基づいて前記回転子の回転速度を算出するようになっており、前記位置検出器の分解能を切り換える際は、前記位置検出データを読み出した直後に行うようになっていることを特徴とする分解能切換装置。
【請求項３】
請求項１および２のいずれか１項において、
前記位置検出器における前記位置検出データの１ビット当たりの電流値を決定するためのゲインスケーリング抵抗部と、帯域を調整するためのＣＲ部と、前記位置検出器の最大トラッキングレートを決定するためのトラッキング抵抗部と、前記制御手段からの切換信号に応じて前記ゲインスケーリング抵抗部、前記ＣＲ部および前記トラッキング抵抗部の回路定数を切り換えるスイッチング部とを備えることを特徴とする分解能切換装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の分解能切換装置を用いて位置決め制御を行うようになっていることを特徴とする位置決め制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転子の回転角度位置を検出する位置検出器の分解能を切り換える装置に係り、特に、回転子の高速動作に対応してしかも高精度で位置検出データの検出を可能とすることにより、位置検出器を用いて回転子の位置決め制御を行う場合に、位置決め時間の短縮化および位置決め制御の高精度化を図るのに好適な分解能切換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、回転子の回転角度をその回転角度に応じて変化するアナログ信号として検出するセンサとしては、レゾルバが用いられている。このレゾルバは、モータ等の回転軸に回転自在に取り付けられるものであって、例えば、ロータとステータとの間のリラクタンスがロータの位置により変化し、ロータ１回転につきリラクタンス変化の基本波成分が１周期となるように構成されており、サーボ機構の検出系などに用いられる。レゾルバからのレゾルバ信号はアナログであるため、これをディジタル信号に変換するレゾルバ用ディジタル変換器（ＲＤＣ：Resolver Digital Converter）が用意されている。
【０００３】
従来、ＲＤＣは、レゾルバからのレゾルバ信号に基づいて、所定分解能で回転軸の回転角度位置を位置検出データとして検出するようになっている。ＲＤＣによっては、複数段階ある分解能を備えたものもあるが、用途に応じて分解能を固定設定して用いていた。
この分解能には、例えば、最大速度が１［rps］／６１４４００［pps］である１２ビットの分解能と、最大速度が３［rps］／１５３６００［pps］である１０ビットの分解能とがあり、通常、最大速度が増加するにつれて分解能が低くなっていくものである。このため、回転軸が比較的高速で回転する場合に適用するときは、ＲＤＣの分解能を１０ビットに設定して対応させていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のＲＤＣでは分解能を固定設定しているため、ＲＤＣの分解能を低分解能（１０ビット）に設定した場合は、回転軸が高速で回転しているときにはこれに対応することができるが、回転軸が低速で回転しているときには粗い精度で位置検出データを検出することとなり、逆に、ＲＤＣの分解能を高分解能（１２ビット）に設定した場合は、回転軸が低速で回転しているときには細かな精度で位置検出データを検出することができるが、回転軸が高速で回転しているときにはこれに対応することができなくなる。このことは、ＲＤＣを用いて回転軸の位置決め制御を行う場合に、位置決め時間が長くなるばかりか、位置決め制御を精度よく行えないという問題につながる。
【０００５】
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、回転子の高速動作に対応してしかも高精度で位置検出データの検出を可能とすることにより、ＲＤＣ等の位置検出器を用いて回転子の位置決め制御を行う場合に、位置決め時間の短縮化および位置決め制御の高精度化を図るのに好適な分解能切換装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る請求項１記載の分解能切換装置は、回転子の回転角度をその回転角度に応じて変化する位置検出信号として検出し、検出した位置検出信号に基づいて、複数段階ある分解能のうち指定された分解能で前記回転子の回転角度位置を位置検出データとして検出する位置検出器に適用される分解能切換装置であって、前記回転子の回転速度を検出し、検出した回転速度に応じて前記位置検出器の分解能を前記複数段階ある分解能のうちいずれかに切り換える制御を行う制御手段を備え、前記制御手段は、前記検出した回転速度が増加しているときの分解能切換パターンと、前記検出した回転速度が減少しているときの分解能切換パターンとを異ならせ、前記位置検出器の分解能を切り換える際は、前記位置検出器からの位置検出データが変化した直後に行うようになっている。
【０００７】
このような構成であれば、回転子が回転すると、その回転速度が検出され、検出された回転速度に応じて位置検出器の分解能が切り換えられる。これにより、位置検出器では、回転子の回転角度が位置検出信号として検出され、検出された位置検出信号に基づいて、複数段階ある分解能のうち回転速度に応じて切り換えられた分解能で回転子の回転角度位置が検出される。
また、回転子の回転速度が増加しているとき（加速度が正の値）は、制御手段により、位置検出器の分解能が所定切換パターンで切り換えられる。これに対して、回転子の回転速度が減少しているとき（加速度が負の値）は、制御手段により、増加時の分解能切換パターンとは異なる切換パターンで位置検出器の分解能が切り換えられる。
したがって、回転子の速度リップルの影響によって位置検出器の分解能が無意味に切り換えられるのを抑制することができる。
さらに、制御手段により、位置検出器の分解能を切り換える際は、位置検出器からの位置検出データが変化した直後に行われる。
ＲＤＣ等の位置検出器は、位置検出データが変化する直前にその分解能が切り換えられると、発振してしまって位置検出データを正確に読み出すことができなくなる場合が想定される。そこで、このように位置検出データが変化した直後に分解能を切り換えるようにすれば、発振を抑制することができるので、位置検出器の分解能を切り換えても、位置検出データを比較的正確に読み出すことができる。
【０００８】
ここで、位置検出器としては、例えば、回転子に回転自在に取り付けられたレゾルバを備え、このレゾルバにより、回転子の回転角度をその回転角度に応じて変化する位置検出信号として検出する構成のものを用いることができる。
さらに、本発明に係る請求項２記載の分解能切換装置は、請求項１記載の分解能切換装置において、前記制御手段は、所定サンプリング周期で前記位置検出器から前記位置検出データを読み出し、読み出した位置検出データに基づいて前記回転子の回転速度を算出するようになっており、前記位置検出器の分解能を切り換える際は、前記位置検出データを読み出した直後に行うようになっている。
このような構成であれば、制御手段により、所定サンプリング周期で位置検出器から位置検出データが読み出され、読み出された位置検出データに基づいて回転子の回転速度が算出される一方、位置検出器の分解能を切り換える際は、位置検出データが読み出された直後に行われる。
ＲＤＣ等の位置検出器は、位置検出データが読み出される直前にその分解能が切り換えられると、動作が不安定となって位置検出データを正確に読み出すことができなくなる場合が想定される。そこで、このように位置検出データが読み出される直後に分解能を切り換えるようにすれば、次の位置検出データを読み出すまでの時間（ほぼ１サンプリング周期）を、動作を安定させるための時間として確保することができるので、位置検出器の分解能を切り換えても、位置検出データを比較的正確に読み出すことができる。
さらに、本発明に係る請求項３記載の分解能切換装置は、請求項１および２のいずれか１項に記載の分解能切換装置において、前記位置検出器における前記位置検出データの１ビット当たりの電流値を決定するためのゲインスケーリング抵抗部と、帯域を調整するためのＣＲ部と、前記位置検出器の最大トラッキングレートを決定するためのトラッキング抵抗部と、前記制御手段からの切換信号に応じて前記ゲインスケーリング抵抗部、前記ＣＲ部および前記トラッキング抵抗部の回路定数を切り換えるスイッチング部とを備える。
このような構成であれば、制御手段により、位置検出器の分解能を切り換える際はスイッチング部に切換信号が出力される。これに伴って、スイッチング部により、ゲインスケーリング抵抗部、ＣＲ部およびトラッキング抵抗部の回路定数が切り換えられる。
ＲＤＣ等の位置検出器は、単純に分解能を切り換えるだけでは動作中の分解能切換を実現するには不十分であり、これを実現するためには、切換前後の帯域を統一させること、内部ループのヒステリシス幅を調整することが少なくとも必要となる。そこで、このように分解能の切り換えに合わせてゲインスケーリング部、ＣＲ部およびトラッキング抵抗部の回路定数を切り換えるようにすれば、分解能の切り換えに合わせて、切換前後の帯域を統一させるとともに内部ループのヒステリシス幅を調整することが可能となるので、動作中の分解能切換を実現することができる。
一方、上記目的を達成するために、本発明に係る請求項４記載の位置決め制御システムは、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の分解能切換装置を用いて位置決め制御を行うようになっている。
また、請求項１記載の分解能切換装置をより具体化した装置として、次の第２の分解能切換装置が考えられる。第２の分解能切換装置は、請求項１記載の分解能切換装置において、前記回転子の回転速度を検出し、検出した回転速度に応じて前記位置検出器の分解能を前記複数段階ある分解能のうちいずれかに切り換える制御を行う制御手段を備えている。
【０００９】
このような構成であれば、回転子が回転すると、制御手段により、回転子の回転速度が検出され、検出された回転速度に応じて位置検出器の分解能が複数段階ある分解能のうちいずれかに切り換えられる。
さらに、第２の分解能切換装置をより具体化した装置として、次の第３の分解能切換装置が考えられる。第３の分解能切換装置は、第２の分解能切換装置において、前記位置検出器は、前記回転子の回転速度を複数段階に区分したときの各段階に対応した分解能を備えており、前記制御手段は、前記位置検出器の分解能を、前記複数段階ある分解能のうち検出した回転速度よりも高い段階に対応した分解能に切り換えるようになっている。
【００１０】
このような構成であれば、制御手段により、位置検出器の分解能が、回転子の回転速度を複数段階に区分したときの各段階に対応した分解能のうち検出された回転速度よりも高い段階に対応したものに切り換えられる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
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５は、本発明に係る分解能切換装置の実施の形態を示す図である。
この実施の形態は、本発明に係る分解能切換装置を、図１に示すように、ＲＤＣ２２を用いてモータ１０の回転軸の位置決め制御を行う位置決め制御システムにおいて、ＲＤＣ２２の分解能を切り換える場合について適用したものである。
【００１９】
まず、本発明に係る分解能切換装置を適用する位置決め制御システムの構成を図１を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る分解能切換装置を適用する位置決め制御システムの構成を示すブロック図である。
図１において、位置決め制御システムは、メガトルクモータ等のモータ１０と、モータ１０の回転軸に回転自在に取り付けられたレゾルバ２０と、レゾルバ２０からの出力信号に基づいて回転軸の回転角度位置を検出するＲＤＣ２２と、ＲＤＣ２２の分解能を切り換える切換制御部３０と、ＲＤＣ２２からの出力信号に基づいて回転軸の回転速度を演算する速度演算部５２と、ＲＤＣ２２からの出力信号と位置指令信号に基づいて回転軸の位置制御を行う位置制御部４０と、速度演算部５２からの出力信号と位置制御部４０からの出力信号に基づいて回転軸の速度制御を行う速度制御部５０と、速度制御部５０からの出力信号に基づいてモータ１０に与える負荷電流を制御する電流制御部６０と、で構成されている。
【００２０】
レゾルバ２０は、例えば、単極３相可変リラクタンス型レゾルバであって、円筒状のステータと、回転軸を把持してステータ内に回転自在に配設されたロータと、で構成されており、ロータとステータとの間のリラクタンスがロータの位置により変化し、ロータの１回転につきリラクタンス変化の基本波成分が１周期となるように構成されている。すなわち、ロータの内径中心をステータの内径中心と一致させ、ロータ３０の外形中心をその内径中心から一定の偏心量だけ偏心させるようにしてロータの肉厚を変化させてあり、これによってリラクタンスがロータの位置により変化するようになっている。このため、レゾルバ２０は、回転軸の回転角度をその回転角度に応じて変化するアナログ信号として検出するようになっている。
【００２１】
ＲＤＣ２２は、レゾルバ２０からのアナログ信号であるレゾルバ信号に基づいて、２段階ある分解能のうち指定された分解能で回転軸の回転角度位置を位置検出データとして検出するようになっている。この分解能には、例えば、最大速度が１［rps］／６１４４００［pps］である１２ビットの分解能と、最大速度が３［rps］／１５３６００［pps］である１０ビットの分解能とがある。このため、ＲＤＣ２２は、１２ビットの分解能に設定されているときは、回転軸の回転速度が最大速度１［rps］を超えない範囲において、回転軸の回転角度位置を１２ビット（０〜４０９５）の精度で分解してこれを位置検出データとして検出し、１０ビットの分解能に設定されているときは、回転軸の回転速度が最大速度３［rps］を超えない範囲において、回転軸の回転角度位置を１０ビット（０〜１０２３）の精度で分解してこれを位置検出データとして検出するようになっている。なお、ＲＤＣ２２の分解能は、モータ１０の回転速度が“０”の状態では１２ビットに設定されている。
【００２２】
切換制御部３０は、ＲＤＣ２２からの位置検出データに基づいて、ＲＤＣ２２の分解能切換端子に切換信号を出力することにより、ＲＤＣ２２の分解能を、１２ビットおよび１０ビットのいずれかに切り換えるようになっている。
位置制御部４０は、ＲＤＣ２２からの位置検出データと位置指令信号とを入力し、位置指令信号による位置指令値と位置検出データとの差分に基づいて、回転軸の回転角度位置が位置指令値と一致するように速度指令値を算出して速度制御部５０に出力することにより、回転軸の回転角度位置をフィードバック制御するようになっている。
【００２３】
速度制御部５０は、速度演算部５２からの回転軸の速度実績値と位置制御部４０からの速度指令値とを入力し、回転軸の速度実績値と速度指令値との差分に基づいて、回転軸の回転速度が速度指令値と一致するように電流指令値を算出して電流制御部６０に出力することにより、回転軸の回転速度をフィードバック制御するようになっている。
【００２４】
電流制御部６０は、速度制御部５０からの電流指令値を入力し、モータ１０の負荷電流値と電流指令値との差分に基づいて、モータ１０の負荷電流値が電流指令値と一致するようにモータ１０の負荷電流をフィードバック制御するようになっている。
次に、ＲＤＣ２２および切換制御部３０の構成を図２ないし図４を参照しながら詳細に説明する。図２は、ＲＤＣ２２および切換制御部３０の詳細な構成を示すブロック図であり、図３および図４は、ＲＤＣ２２の分解能を切り換えるタイミングを示すタイムチャートである。
【００２５】
図２において、ＲＤＣ２２は、位置検出データを出力するための１６ビットの出力端子である位置検出データ出力端子Ｔo0〜Ｔo15と、ＲＤＣ２２の分解能を切り換える切換指令である切換信号を入力するための分解能切換端子Ｔiと、を有している。
また、ＲＤＣ２２は、１２ビットの分解能に設定されているときは、位置検出データ出力端子Ｔo0〜Ｔo11を介して１２ビットの位置検出データを出力し、１０ビットの分解能に設定されているときは、位置検出データ出力端子Ｔo2〜Ｔo11を介して１０ビットの位置検出データを出力するようになっている。これにより、ＲＤＣ２２の動作中に分解能が切り換えられても、位置検出データの桁数が切換前後で同一に保たれる。例えば、１２ビットの分解能に設定されているときに、位置検出データが、“2000”，“2001”，“2002”，“2003”，“2004”，“2005”，“2006”，“2007”と変化していき、“2008”になったときに１０ビットの分解能に切り換えられると、位置検出データはその後、“2008”，“2008”，“2008”，“2008”，“2012”，“2012”，“2012”，“2012”と変化していく。
【００２６】
切換制御部３０は、ＲＤＣ２２からの位置検出データおよび後述のＣＰＵ３４からの切換制御信号を処理する信号処理回路３２と、信号処理回路３２からの位置検出データに基づいてＲＤＣ２２の分解能を切り換える切換指令である切換制御信号を生成するＣＰＵ３４と、信号処理回路３２からの切換信号に基づいてＲＤＣ２２の回路定数を調整する回路定数調整部３６と、で構成されている。
【００２７】
信号処理回路３２は、位置検出データ出力端子Ｔo0〜Ｔo15を介してＲＤＣ２２からの位置検出データを入力し、ＣＰＵ３４の読出指令に応じて、入力した位置検出データをＣＰＵ３４に出力するようになっている。また、図３に示すように、ＣＰＵ３４からの切換制御信号を入力したときは、切換制御信号を入力した時点を基準として次の位置検出データがＲＤＣ２２から出力されるのを待ってその直後に、分解能切換端子Ｔiおよび回路定数調整部３６に切換信号を出力するようになっている。
【００２８】
回路定数調整部３６は、ＲＤＣ２２における位置検出データの１ビット当たりの電流値を決定するためのゲインスケーリング抵抗部３６ａと、帯域を調整するためのＣＲ部３６ｂと、ＲＤＣ２２の最大トラッキングレートを決定するためのトラッキング抵抗部３６ｃと、信号処理回路３２からの切換信号に応じてゲインスケーリング抵抗部３６ａ、ＣＲ部３６ｂおよびトラッキング抵抗部３６ｃの回路定数を切り換えるスイッチング部３６ｄと、で構成されており、ゲインスケーリング抵抗部３６ａと、ＣＲ部３６ｂと、トラッキング抵抗部３６ｃとは、その順で直列に接続されている。
【００２９】
ゲインスケーリング抵抗部３６ａは、スイッチＳ1と抵抗Ｒ41（例えば３６［ｋΩ］）とを直列接続し、スイッチＳ2と抵抗Ｒ42（例えば１８０［ｋΩ］）とを直列接続し、さらに、これらと抵抗Ｒ43（例えば５１０［ｋΩ］）とを並列接続して構成されている。そして、スイッチＳ1、スイッチ2および抵抗Ｒ43の一端には、ＲＤＣ２２の同期整流回路２２ａが接続されている。
【００３０】
ＣＲ部３６ｂは、ＲＤＣ２２の積分器２２ｂと並列接続して、積分器２２ｂの帯域を決定するための回路部である。これは、コンデンサＣ51と抵抗Ｒ51とを直列接続するとともにこれらとコンデンサＣ41とを並列接続して第１のＣＲ部を構成し、コンデンサＣ52と抵抗Ｒ52とを直列接続するとともにこれらとコンデンサＣ42とを並列接続して第２のＣＲ部を構成し、さらに、第１のＣＲ部と第２のＣＲ部とのいずれかに切換可能な３点切換スイッチＳ3を設けて構成されている。そして、コンデンサＣ41，Ｃ51，Ｃ42，Ｃ52の一端には、ゲインスケーリング抵抗部３６ａにおける抵抗Ｒ41〜Ｒ43の他端が接続されている。
【００３１】
トラッキング抵抗部３６ｃは、スイッチＳ4と抵抗Ｒ61（例えば５．６［ｋΩ］）とを直列接続し、スイッチＳ5と抵抗Ｒ62（例えば２７［ｋΩ］）とを直列接続し、さらに、これらと抵抗Ｒ63（例えば８２［ｋΩ］）とを並列接続して構成されている。そして、スイッチＳ4、スイッチ5および抵抗Ｒ63の一端には、ＣＲ部３６ｂにおけるスイッチＳ3の他端が接続されており、抵抗Ｒ61〜Ｒ63の他端には、ＲＤＣ２２の電圧制御発振器（ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillator）２２ｃが接続されている。
【００３２】
スイッチング部３６ｄは、１０ビットの分解能に切換を行う切換指令である切換信号を入力したときは、スイッチＳ1，Ｓ4をオン状態とし、スイッチＳ2，Ｓ5をオフ状態とするとともに、スイッチＳ3を第１のＣＲ部に切り換えるようになっている。また、１２ビットの分解能に切換を行う切換指令である切換信号を入力したときは、スイッチＳ1，Ｓ4をオフ状態とし、スイッチＳ2，Ｓ5をオン状態とするとともに、スイッチＳ3を第２のＣＲ部に切り換えるようになっている。
【００３３】
ＣＰＵ３４は、図３に示すように、ＲＤＣ２２の位置検出データの出力周期よりも長い所定サンプリング周期で、信号処理回路３２に読出指令を出力して位置検出データを読み出し、読み出した位置検出データに基づいて回転軸の回転速度を算出するようになっている。そして、図４に示すように、算出した回転速度が増加しているときであって回転速度が所定値（例えば０．８［rps］）以上となったときは、１０ビットの分解能に切換を行う切換指令である切換制御信号を信号処理回路３２に出力し、算出した回転速度が減少しているときであって回転速度が所定値（例えば０．７［rps］）以下となったときは、１２ビットの分解能に切換を行う切換指令である切換制御信号を信号処理回路３２に出力するようになっている。また、ＣＰＵ３４は、図３に示すように、切換制御信号を信号処理回路３２に出力する際は、位置検出データを信号処理回路３２から読み出した直後に行うようになっている。
【００３４】
次に、上記実施の形態の動作を図面を参照しながら説明する。
上記位置決め制御システムにおいて、モータ１０が停止した状態で位置指令信号が入力されると、まず、位置制御部４０では、回転軸の回転角度位置が位置指令信号による位置指令値と一致するように速度指令値が算出され、算出された速度指令値が速度制御部５０に出力される。速度制御部５０では、速度指令値が入力されると、回転軸の回転速度が速度指令値と一致するように電流指令値が算出され、算出された電流指令値が電流制御部６０に出力される。電流制御部６０では、電流指令値が入力されると、モータ１０の負荷電流値が電流指令値と一致するように負荷電流が制御され、これにより、モータ１０が回転させられる。
【００３５】
こうしてモータ１０が回転を開始すると、レゾルバ２０により、回転軸の回転角度に応じて変化するレゾルバ信号が出力され、ＲＤＣ２２では、レゾルバ２０からのレゾルバ信号に基づいて、１２ビットの分解能で回転軸の回転角度位置が検出され、１２ビットの位置検出データが位置制御部４０および速度演算部５２に出力される。
【００３６】
こうして位置検出データが位置制御部４０にフィードバックされると、位置検出部４０では、位置検出データによる回転角度位置よりも位置指令値が大きいときは、速度指令値を増加させ、位置検出データによる回転角度位置よりも位置指令値が小さいときは、速度指令値を減少させるといった制御が行われることにより、位置検出データによる回転角度位置と位置指令値との差分がなくなるように速度指令値の増減が制御される。
【００３７】
速度制御部５０では、速度指令値よりも速度演算部５２からの速度実績値が大きいときは、電流指令値を増加させ、速度指令値よりも速度実績値が小さいときは、電流指令値を減少させるといった制御が行われることにより、速度指令値と速度実績値との差分がなくなるように電流指令値の増減が制御される。電流制御部６０では、電流指令値よりもモータ１０の負荷電流値が大きいときは、負荷電流を増加させ、電流指令値よりも負荷電流値が小さいときは、負荷電流を減少させるといった制御が行われることにより、電流指令値と負荷電流値との差分がなくなるように負荷電流の増減が制御される。
【００３８】
このように、上記位置決め制御システムでは、位置指令信号が入力されると、回転軸の回転角度位置が位置指令値となるようにモータ１０が制御されるが、この制御過程においては、モータ１０の回転速度に応じてＲＤＣ２２の分解能が切り換えられる。次に、その切換動作を説明する。
まず、図４に示すように、モータ１０の回転速度が増加していき、その回転速度が所定値（例えば０．８［rps］）以上となったときは、ＣＰＵ３４により、次の位置検出データが信号処理回路３２から読み出されるのを待ってその直後に、１０ビットの分解能に切換を行う切換指令である切換制御信号が信号処理回路３２に出力される。信号処理回路３２では、この切換制御信号が入力されると、次の位置検出データがＲＤＣ２２から出力されるのを待ってその直後に、１０ビットの分解能に切換を行う切換指令である切換信号がＲＤＣ２２および回路定数調整部３６に出力される。
【００３９】
回路定数調整部３６では、この切換信号が入力されると、スイッチング部３６ｄにより、スイッチＳ1，Ｓ4がオフ状態とされ、スイッチＳ2，Ｓ5がオン状態とされるとともに、スイッチＳ3が第２のＣＲ部に切り換えられる。その結果、抵抗Ｒ42と抵抗Ｒ43とが並列接続され、第２のＣＲ部が接続され、抵抗Ｒ62と抵抗Ｒ63とが並列接続されることにより、抵抗Ｒ42，Ｒ43と、第２のＣＲ部と、抵抗Ｒ62，Ｒ63と、が直列接続された回路が構成される。このため、切換前と同じ帯域が保持されるとともにＲＤＣ２２の内部ループのヒステリシス幅が１０ビットの分解能に対応して調整される。
【００４０】
一方、ＲＤＣ２２では、上記切換信号が入力されると、分解能が１０ビットに切り換えられ、その結果、レゾルバ２０からのレゾルバ信号に基づいて、１０ビットの分解能で回転軸の回転角度位置が検出され、１０ビットの位置検出データが位置制御部４０および速度演算部５２に出力される。
次に、図４に示すように、モータ１０の回転速度が減少していき、その回転速度が所定値（例えば０．７［rps］）以下となったときは、ＣＰＵ３４により、次の位置検出データが信号処理回路３２から読み出されるのを待ってその直後に、１２ビットの分解能に切換を行う切換指令である切換制御信号が信号処理回路３２に出力される。信号処理回路３２では、この切換制御信号が入力されると、次の位置検出データがＲＤＣ２２から出力されるのを待ってその直後に、１２ビットの分解能に切換を行う切換指令である切換信号がＲＤＣ２２および回路定数調整部３６に出力される。
【００４１】
回路定数調整部３６では、この切換信号が入力されると、スイッチング部３６ｄにより、スイッチＳ1，Ｓ4がオン状態とされ、スイッチＳ2，Ｓ5がオフ状態とされるとともに、スイッチＳ3が第１のＣＲ部に切り換えられる。その結果、抵抗Ｒ41と抵抗Ｒ43とが並列接続され、第１のＣＲ部が接続され、抵抗Ｒ61と抵抗Ｒ63とが並列接続されることにより、抵抗Ｒ41，Ｒ43と、第１のＣＲ部と、抵抗Ｒ61，Ｒ63と、が直列接続された回路が構成される。このため、切換前と同じ帯域が保持されるとともにＲＤＣ２２の内部ループのヒステリシス幅が１２ビットの分解能に対応して調整される。
【００４２】
一方、ＲＤＣ２２では、上記切換信号が入力されると、分解能が１２ビットに切り換えられ、その結果、レゾルバ２０からのレゾルバ信号に基づいて、１２ビットの分解能で回転軸の回転角度位置が検出され、１２ビットの位置検出データが位置制御部４０および速度演算部５２に出力される。
なお、このように、回転軸の回転速度に応じて分解能を切り換えながら位置検出データを検出するようにした場合、位置決め時間および位置偏差は、１０ビットの分解能で固定設定して位置検出データを検出するようにした従来の場合に比して、図５に示すようになる。図５は、本発明による位置決め時間および位置偏差と、従来の位置決め時間および位置偏差とを比較したグラフである。
【００４３】
図中、本発明による位置決め時間は、従来に比してほぼ半分の時間となり、また、本発明による位置偏差は、従来に比してほぼ半分の時間で収束していることが判る。
このようにして、本実施の形態では、ＲＤＣ２２の分解能を切り換える切換制御部３０を備え、回転軸の回転速度を検出し、検出した回転速度が所定値以上であるときは、ＲＤＣ２２の分解能を高速回転対応の１０ビットに切り換え、検出した回転速度が所定値以下であるときは、ＲＤＣ２２の分解能を高精度である１２ビットに切り換えるようにした。このため、回転軸が高速で回転しているときにはこれに対応することができ、逆に、回転軸が低速で回転しているときには細かな精度で位置検出データを検出することができるので、従来に比して、位置決め時間を短縮することができるとともに、高精度な位置決め制御を行うことができる。
【００４４】
また、本実施の形態では、回転速度が増加しているときであって回転速度が０．８［rps］以上となったときは、１０ビットの分解能に切り換え、回転速度が減少しているときであって回転速度が０．７［rps］以下となったときは、１２ビットの分解能に切り換るといったように、回転速度が増加しているときの分解能切換パターンと、検出した回転速度が減少しているときの分解能切換パターンと、を異ならせるようにした。このため、回転軸の速度リップルの影響によってＲＤＣ２２の分解能が無意味に切り換えられるのを抑制することができる。
【００４５】
さらに、本実施の形態では、ＣＰＵ３４からの切換制御信号を入力したときは、切換制御信号を入力した時点を基準として次の位置検出データがＲＤＣ２２から出力されるのを待ってその直後に、分解能切換端子Ｔiおよび回路定数調整部３６に切換信号を出力するようにした。このため、ＲＤＣ２２の発振を抑制することができるので、ＲＤＣ２２の分解能を切り換えても、位置検出データを比較的正確に読み出すことができる。
【００４６】
さらに、本実施の形態では、切換制御信号を信号処理回路３２に出力する際は、位置検出データを信号処理回路３２から読み出した直後に行うようにした。このため、次の位置検出データを読み出すまでの時間（ほぼ１サンプリング周期）を、ＣＰＵ３６の動作を安定させるための時間として確保することができるので、ＲＤＣ２２の分解能を切り換えても、位置検出データを比較的正確に読み出すことができ。
【００４７】
さらに、本実施の形態では、分解能の切り換えに合わせてゲインスケーリング部、ＣＲ部およびトラッキング抵抗部の回路定数を切り換えるようにした。このため、分解能の切り換えに合わせて、切換前後の帯域を統一させるとともにＲＤＣ２２の内部ループのヒステリシス幅を調整することが可能となるので、ＲＤＣ２２の動作中の分解能切換を実現することができる。
【００４８】
さらに、本実施の形態では、ＲＤＣ２２は、１２ビットの分解能に設定されているときは、位置検出データ出力端子Ｔo0〜Ｔo11を介して位置検出データを出力し、１０ビットの分解能に設定されているときは、位置検出データ出力端子Ｔo2〜Ｔo11を介して位置検出データを出力するようにした。このため、ＲＤＣ２２の動作中に分解能を切り換えても、位置検出データの桁数が切換前後で同一に保たれるので、回転軸の回転角度位置を再度捕捉する必要がなくなる。
【００４９】
なお、上記実施の形態においては、１０ビットの分解能と１２ビットの分解能とを有するＲＤＣ２２を用いて構成したが、これに限らず、さらに複数段階の分解能を有するＲＤＣ２２を用いて、ＲＤＣ２２の分解能を、複数段階ある分解能うちいずれかに切り換えるように構成してもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る請求項１記載の分解能切換装置によれば、回転子が高速で回転しているときにはこれに対応することができ、逆に、回転子が低速で回転しているときには細かな精度で位置検出データを検出することができるので、従来に比して、位置決め時間を短縮することができるとともに、高精度な位置決め制御を行うことができるという効果が得られる。また、回転子の速度リップルの影響によって位置検出器の分解能が無意味に切り換えられるのを抑制することができるという効果も得られる。さらに、発振を抑制することができるので、位置検出器の分解能を切り換えても、位置検出データを比較的正確に読み出すことができるという効果も得られる。
さらに、本発明に係る請求項２記載の分解能切換装置によれば、次の位置検出データを読み出すまでの時間（ほぼ１サンプリング周期）を、動作を安定させるための時間として確保することができるので、位置検出器の分解能を切り換えても、位置検出データを比較的正確に読み出すことができるという効果が得られる。
さらに、本発明に係る請求項３記載の分解能切換装置によれば、分解能の切り換えに合わせて、切換前後の帯域を統一させるとともに内部ループのヒステリシス幅を調整することが可能となるので、動作中の分解能切換を実現することができるという効果が得られる。
一方、本発明に係る請求項４記載の位置決め制御システムによれば、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の分解能切換装置と同等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る分解能切換装置を適用する位置決め制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】ＲＤＣ２２および切換制御部３０の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】ＲＤＣ２２の分解能を切り換えるタイミングを示すタイムチャートである。
【図４】ＲＤＣ２２の分解能を切り換えるタイミングを示すタイムチャートである。
【図５】本発明による位置決め時間および位置偏差と、従来の位置決め時間および位置偏差とを比較したグラフである。
【符号の説明】
１０                モータ
２０                レゾルバ
２２                ＲＤＣ
３０                切換制御部
３２                信号処理回路
３４                ＣＰＵ
３６                回路定数調整部
３６ａ              ゲインスケーリング抵抗部
３６ｂ              ＣＲ部
３６ｃ              トラッキング抵抗部
３６ｄ              スイッチング部
４０                位置制御部
５０                速度制御部
５２                速度演算部
６０                電流制御部
【図１】
0003674381.tif 000002
【図２】
0003674381.tif 000003
【図３】
0003674381.tif 000004
【図４】
0003674381.tif 000005
【図５】
0003674381.tif 000006