(57)【要約】【課題】低い回転速度での速度検出分解能、速度応答性、サーボ性能を向上させる角加速度検出器とそれを用いた速度検出方法を提供する。【解決手段】モータ軸に取り付けられ位置検出用スリット８と角加速度検出用スリット９を備えた位置検出用ディスク２と、弾性体５を介してモータ軸に取り付けられ角加速度検出用スリット９と同一位置に同一スリットを持つ角加速度検出用ディスク６と、モータ軸側の位置検出用スリット８に光を照射する第１発光ダイオード１と、位置検出用スリット８を通過した光を受光する固定子側に設けられた第１フォトダイオード３と、モータ軸側の角加速度検出用スリット９に光を照射する第２発光ダイオード４と、角加速度検出用スリット９を通過した光を受光する固定子側に設けられた第２フォトダイオード７とからなる角加速度検出器において、弾性体５に弾性体の変形を制限する方向に弾性粘性体を設けたことを特徴とする角加速度検出器。【選択図】図１
2006226774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ軸に取り付けられ位置検出用スリット(８)と角加速度検出用スリット(９)を備えた位置検出用ディスク(２)と、弾性体(５)を介して前記モータ軸に取り付けられ前記角加速度検出用スリット(９)と同一位置に同一スリットを持つ角加速度検出用ディスク(６)と、前記モータ軸側の前記位置検出用スリット(８)に光を照射する第１発光ダイオード(１)と、前記位置検出用スリット(８)を通過した光を受光する固定子側に設けられた第１フォトダイオード(３)と、前記モータ軸側の前記角加速度検出用スリット(９)に光を照射する第２発光ダイオード(４)と、前記角加速度検出用スリット(９)を通過した光を受光する固定子側に設けられた第２フォトダイオード(７)とからなる角加速度検出器において、
前記弾性体(５)に弾性体の変形を制限する方向に弾性粘性体を設けたことを特徴とする角加速度検出器。
【請求項２】
前記角加速度検出器において、前記弾性体(５)の弾性変形を止めるストッパーを前記弾性体(５)の変形する方向に備えたことを特徴とする請求項１記載の角加速度検出器。
【請求項３】
モータ軸に取り付けられ位置検出用スリット(８)と角加速度検出用スリット(９)を備えた位置検出用ディスク(２)と、弾性体(５)を介して前記モータ軸に取り付けられ前記角加速度検出用スリット(９)と同一位置に同一スリットを持つ角加速度検出用ディスク(６)と、前記モータ軸側の前記位置検出用スリット(８)に光を照射する第１発光ダイオード(１)と、前記位置検出用スリット(８)を通過した光を受光する固定子側に設けられた第１フォトダイオード(３)と、前記モータ軸側の前記角加速度検出用スリット(９)に光を照射する第２発光ダイオード(４)と、前記角加速度検出用スリット(９)を通過した光を受光する固定子側に設けられた第２フォトダイオード(７)とからなる角加速度検出器を用い、角度検出器の出力信号を微分して検出速度を求める速度検出方法において、
前記検出速度と、角加速度検出器(１７)からの角加速度信号を積分して得た速度信号とを加算したものを速度信号とすることを特徴とする角加速度検出器を用いた速度検出方法。
【請求項４】
前記角加速度検出器(１７)からの角加速度信号を積分して速度信号を求め、
前記速度信号をハイパスフィルタに通したものである請求項３記載の角加速度検出器を用いた速度検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角加速度検出器およびそれを用いてサーボモータの回転速度を角加速度検出器により補正する速度検出方法の検出速度補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の速度検出は、角度検出器の出力を時間微分して求めていた。また、角加速度検出器の従来技術として、例えば特開平１０−１５３６１３がある。これは、回転体に対して一体で回転するように同軸状態に固定した第一の円盤と、この第一の円盤に対峙した状態で回転体に対して一体で回転するように同軸状態に固定した第二の円盤とからなる角加速度センサにおいて、前記第一の円盤に同心状に所定の間隔で形成された第一のスリット列と、前記第二の円盤における第一のスリット列に対峙した位置に円周方向に向けて形成されていると共に、前記第一のスリット列と可変の面積で交差する第二のスリット列と、前記第二の円盤に前記第二のスリット列の形成位置よりも半径方向の内側及び外側の少なくとも一方の側に形成された環状の重り部分と、前記第二の円盤に前記重り部分及び第二のスリット列の形成位置よりも半径方向内側に形成されていると共に円周方向に向けて弾性変形可能な弾性体部分と、前記回転体の回転に伴って発生する前記第一のスリット列に対する前記第二のスリット列の交差面積の変化を検出する手段とからなるものである。
また、前記角加速度検出用の検出手段は、前記第一及び前記第二のスリット列を両側から挟む状態に配置された発光素子及び光量検出手段及び前記第一及び第二のスリットピッチの整数倍の透過幅を持つ透過光制限スリットを備え、前記第一のスリット列及び前記第二のスリット列を通過する透過光の一部の光量を検出するようになっている。
図５は従来の速度閉ループを示すブロック図である。図において１３は角度検出器、１４は検出回転角信号、１５は微分器、１６は検出速度信号、２２は速度指令と検出速度信号との偏差を求め増幅する差動アンプである。速度偏差はパワー変換部へ入力されモータの速度が制御される。
【特許文献１】特開平１０−１５３６１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の速度検出方法では、低い回転速度での速度検出は角度検出器の分解能が高くない場合、速度検出分解能が低くなり、サーボシステムに用いた場合にサーボ性能が悪くなるという問題があった。
また、従来の角加速度検出器は、停止から最大角加速度を検出幅としている為、低加速時の検出分解能が低く、想定している最大角加速度を超えた衝撃が加わると検出器の誤検出や、破損をまねく。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、低い回転速度での速度検出分解能、速度応答性、サーボ性能を向上させる角加速度検出器とそれを用いた速度検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は以下手段を備えたものである。
モータ軸に取り付けられ位置検出用スリット８と角加速度検出用スリット９を備えた位置検出用ディスク２と、弾性体５を介して前記モータ軸に取り付けられ前記角加速度検出用スリット９と同一位置に同一スリットを持つ角加速度検出用ディスク６と、前記モータ軸側の前記位置検出用スリット８に光を照射する第１発光ダイオード１と、前記位置検出用スリット８を通過した光を受光する固定子側に設けられた第１フォトダイオード３と、前記モータ軸側の前記角加速度検出用スリット９に光を照射する第２発光ダイオード４と、前記角加速度検出用スリット９を通過した光を受光する固定子側に設けられた第２フォトダイオード７とからなる角加速度検出器において、前記弾性体５に弾性体の変形を制限する方向に弾性粘性体を設けたものである。
【０００５】
また、請求項１記載の角加速度検出器において、前記弾性体５の弾性変形を止めるストッパーを前記弾性体５の変形する方向に備えたものである。
また、モータ軸に取り付けられ位置検出用スリット８と角加速度検出用スリット９を備えた位置検出用ディスク２と、弾性体５を介して前記モータ軸に取り付けられ前記角加速度検出用スリット９と同一位置に同一スリットを持つ角加速度検出用ディスク６と、前記モータ軸側の前記位置検出用スリット８に光を照射する第１発光ダイオード１と、前記位置検出用スリット８を通過した光を受光する固定子側に設けられた第１フォトダイオード３と、前記モータ軸側の前記角加速度検出用スリット９に光を照射する第２発光ダイオード４と、前記角加速度検出用スリット９を通過した光を受光する固定子側に設けられた第２フォトダイオード７とからなる角加速度検出器を用い、角度検出器の出力信号を微分して検出速度を求める速度検出方法において、前記検出速度と、角加速度検出器１７からの角加速度信号を積分して得た速度信号とを加算したものを速度信号とするものである。
また、請求項３記載の速度検出方法において、前記角加速度検出器１７からの角加速度信号を積分して速度信号を求め、前記速度信号をハイパスフィルタに通したものである。
本発明によれば、角加速度検出器の角加速度検出方法において、第１発光ダイオード１から発する光が前記位置検出用ディスク２のスリットを通過し、またモータ軸が加速中の場合、前記弾性体が変形し、前記角加速度検出用ディスク６が前記位置検出用ディスク２とずれた位置関係になることで、通過する光量が変化し、前記第１、第２発光ダイオードで電圧変換し、前記弾性体５が変形を制限する機構を持つため、低加速時に分解能の高い検出値が得られ、また粘性を併せ持つために角加速度の急激な変化による残留振動を取り除いた検出値が得られる。
【０００６】
また本発明は、角加速度検出器の出力を前記積分器にて積分し、前記ハイパスフィルタにて低周波を取り除いたものに、前記角度検出器の出力を前記微分器にて微分したものを加えることで速度検出を補正することを特徴とする。このため、低い回転速度での速度検出分解能が改善され、また速度応答性も良くなり、サーボ性能を向上させることができる
【発明の効果】
【０００７】
本発明の方法によれば、低い回転速度での速度検出分解能、速度応答性、サーボ性能を向上させる角加速度検出器とそれを用いた速度検出方法を提供することができる。      
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は、本発明の方法を実施する角度検出器と角加速度検出器の断面図である。図において、１は第１発光ダイオード、４は第２発光ダイオード、２は位置検出用ディスク、３は第１フォトダイオード、５は弾性体、６は角加速度検出用ディスク、７は第２フォトダイオードである。位置検出用ディスク２と弾性体５と角加速度検出用ディスク６はモータ回転子１０側に取り付けられ、モータ回転子１０と共に回転する。また、第１発光ダイオード１と第２発光ダイオード４はベアリングを介してモータ回転子１０に位置決めされているが、回転はせず、固定フレームに取り付けられている。一方、第１フォトダイオード３、第２フォトダイオード７は固定フレームに取り付けられている。また、位置検出用ディスク２には位置検出用スリット８と角加速度検出用スリット９が設けられている。角加速度検出用ディスク６は位置検出用ディスク２中の角加速度検出用スリット９と同一位置に同一スリット数、同一ピッチのスリットを持つ角加速度検出用スリット９を設けている。
この構造により、第１発光ダイオード１から出された光は、位置検出用ディスク２を通して第１フォトダイオード３で受けることができる。
次に第２発光ダイオード４から出された光は、位置検出用ディスク２と、弾性体５を介してモータシャフトに繋がっている角加速度検出用ディスク６を通して第２フォトダイオード７で受けるようになっている。
【００１０】
図２は図１の弾性体５の詳細図で、内輪５ａと外輪５ｂをもち、変形を制限するストッパー５ｄを持っている。内輪５ａと外輪５ｂに挟まれた弾性粘性体５ｃは粘性を持った弾性体あるいは弾性体と粘性体を組み合わせたもので、適度なダンピング効果を有している。
【００１１】
図３は図１の位置検出用ディスク２と角加速度検出用ディスク６のスリット形状である。位置検出用スリット８は位置検出用ディスク２にあり、角加速度検出用スリット９は、位置検出用ディスク２と、角加速度検出用ディスク６の両方に同じ形状で設けられている。
【００１２】
図４の（ａ）〜（ｃ）は角加速度検出の動作説明を示す図である。一定速時（ａ）では、角加速度検出用ディスクが撓まず、角加速度検出用ディスク６の角加速度検出用スリット９（以下、上スリット）と位置検出用ディスク２の角加速度検出用スリット９（以下、下スリット）の通過光の光量を５０％とする。正方向加速時（ｂ）では、角加速度検出用ディスク６に付いている弾性体５が撓んで、上スリットと下スリットの通過光が３０％となる。また、逆方向加速時（ｃ）では、（ｂ）と反対方向に撓んで、上スリットと下スリットの通過光が７０％となる。この様にモータの角加速度により、図１の第２発光ダイオード４から、第２フォトダイオード７への通過光は変化し、第２フォトダイオード７の電圧から角加速度を検出することができるのである。
【００１３】
図６の角度検出器１３から出力される回転角１４を微分器１５で微分したものを検出速度とし、角加速度検出器１７から出力される角加速度１８を積分器１９で積分したものをハイパスフィルタ２０を通したものを補正速度とし、検出速度に加算することで分解能の高い速度を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】角度検出器と角加速度検出器の断面図
【図２】弾性体の詳細図
【図３】スリット形状を示す図
【図４】角加速度検出の動作説明図
【図５】従来の速度閉ループを示すブロック図
【図６】本発明の方法を実施する速度検出器の検出速度補正方法を示すブロック図
【符号の説明】
【００１５】
１  第１発光ダイオード
２  位置検出用ディスク
３  第１フォトダイオード
４  第２発光ダイオード
５  弾性体
５ａ  内輪
５ｂ  外輪
５ｃ  弾性粘性体
５ｄ  ストッパー
６  角加速度検出用ディスク
７  第２フォトダイオード
８  位置検出用スリット
９  角加速度検出用スリット
１０  モータ回転子
１３  角度検出器
１４  回転角
１５  微分器
１６  検出速度
１７  角加速度検出器
１８  角加速度
１９  積分器
２０  ハイパスフィルタ
２２  差動アンプ
２１  加算器
２３  パワー変換機
【図１】
2006226774.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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