(57)【要約】【課題】２個のレゾルバを有する多回転検出器において、２個のレゾルバの芯出しを行う装置を提供する。【解決手段】芯出し装置は、第１および第２レゾルバのロータを支持する共通のケーシングを固定するケーシング固定治具１０と、第１および第２レゾルバの極歯が設けられた一体のステータ部６６を平行移動可能に支持するＸ軸テーブル１３およびＹ軸テーブル１２と、Ｘ軸テーブルおよびＹ軸テーブルを介してステータ部６６を回転可能に支持する回転テーブル１１を有する。第１レゾルバの検出信号に基づき、Ｘ軸テーブル１３とＹ軸テーブル１２を駆動して、ステータ部６６を平行移動させ、第１レゾルバの芯出しを行う。次に、第２レゾルバの回転信号に基づき、回転テーブルを第１レゾルバの中心を軸に回転移動させて第２レゾルバの芯出しを行う。【選択図】図１
2015036645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の平面内に配置された、それぞれ１Ｘレゾルバである第１レゾルバおよび第２レゾルバを有し、
第１レゾルバおよび第２レゾルバの極歯が設けられた一体のステータ部であって、第１レゾルバおよび第２レゾルバのぞれぞれの極歯は、各々直交する２対の対向する極歯を有し、第１レゾルバと第２レゾルバのそれぞれの一方の対の極歯は同一直線上、またはそれぞれ平行な直線上に配置され、第１レゾルバと第２レゾルバのもう一方の対の極歯はそれぞれ平行な直線上に配置される、ステータ部と、
第１レゾルバのロータと、第２レゾルバのロータを共に回転可能に支持する共通のケーシングと、
を有する多回転検出器の芯出し装置であって、
芯出し装置は、
ケーシングを固定するケーシング固定部材と、
ステータ部を支持し、ステータ部を第１の方向に移動させる第１テーブルと、
第１テーブルを支持し、第１テーブルを第１の方向に直交する第２の方向に移動させる第２のテーブルと、
第２のテーブルを支持し、第２のテーブルを第１および第２の方向に規定される平面内、かつ第１レゾルバの回転中心と同軸で回転させることができる回転テーブルと、
を有し、
第１テーブルと第２テーブルは、第１レゾルバを回転させて得られた第１レゾルバ検出信号に基づき、第１レゾルバが芯出しされるようにステータ部を平行移動させ、
回転テーブルは、第１レゾルバの芯出し後、第２レゾルバを回転させて得られた第２レゾルバ検出信号に基づき、第２レゾルバが芯出しされるようにステータ部を回転移動させる、
多回転検出器の芯出し装置。
【請求項２】
第１テーブルと第２テーブルの移動方向は、各々２対の極歯の対向する方向に一致する、請求項１に記載の多回転検出器の芯出し装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多回転検出器、特に２個のレゾルバを含む多回転検出器のレゾルバの芯出しに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転周期の異なる複数のレゾルバを組み合わせて複数回の回転にわたった回転角度を検出可能な多回転位置検出器が知られている。下記特許文献１には、複数のレゾルバのステータコアを一体とした多回転位置検出器が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許公開２０１１−１３５６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の多回転位置検出器では、ステータ部６６の端面とロータ部の位置を決めているケーシング８１，８４の端面を揃えることで各ステータと各ロータの位相を合わせている。このような組み立てを行うレゾルバでは、加工誤差によるロータ回転中心に対するステータの芯ずれが発生し、レゾルバの位置検出精度に悪影響を及ぼす。
【０００５】
本発明は、このステータの芯ずれを調整し、位置検出精度を高めることができるレゾルバのステータ芯出し装置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】
【０００６】
本発明に係る芯出し装置は、同一の平面内に配置された第１レゾルバおよび第２レゾルバを有する多回転検出器の芯出し装置である。第1レゾルバおよび第2レゾルバは、１Ｘレゾルバ、つまり電気角と機械角が一致するレゾルバである。対象となる多回転検出器は、第１レゾルバおよび第２レゾルバの極歯が設けられた一体のステータ部と、第１レゾルバのロータと、第２レゾルバのロータを共に回転可能に支持する共通のケーシングとを有する。ステータ部の、第１レゾルバおよび第２レゾルバのぞれぞれの極歯は、各々直交する２対の対向する極歯を有し、第１レゾルバと第２レゾルバのそれぞれの一方の対の極歯は同一直線上、またはそれぞれ平行な直線上に配置され、第１レゾルバと第２レゾルバのもう一方の対の極歯はそれぞれ平行な直線上に配置される。
【０００７】
芯出し装置は、ケーシングを固定するケーシング固定部材と、ステータ部を支持し、ステータ部を第１の方向に移動させる第１テーブルと、第１テーブルを支持し、第１テーブルを第１の方向に直交する第２の方向に移動させる第２のテーブルと、第２のテーブルを支持し、第２のテーブルを第１および第２の方向に規定される平面内、かつ第１レゾルバの回転中心と同軸で回転させることができる回転テーブルとを有する。第１テーブルと第２テーブルは、第１レゾルバを回転させて得られた第１レゾルバ検出信号に基づき、第１レゾルバが芯出しされるようにステータ部を平行移動させる。また、第１レゾルバの芯出し後、回転テーブルが、第２レゾルバを回転させて得られた第２レゾルバ検出信号に基づき、第２レゾルバが芯出しされるようにステータ部を回転移動させる。
【発明の効果】
【０００８】
２個のレゾルバを有する多回転検出器において、一体に構成された２個のレゾルバのステータの芯ずれを調整し組み立てることができるため、レゾルバの位置検出精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態におけるレゾルバのステータ芯出し装置の断面図である。
【図２】図１に示すＢ−Ｂ部の断面図である。
【図３】図１に示すＡ−Ａ部の断面図である。
【図４】励磁信号および検出信号の波形の例を示す図である。
【図５】レゾルバのずれと検出信号の関係を説明する図である。
【図６】レゾルバのずれと検出信号の関係を説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１は、この発明の実施形態における軸直角方向の断面図である。図２は、図１に示すＢ−Ｂ線による断面図である。図３は、図１に示すＡ−Ａ線による断面図である。
【００１１】
ロータ６０は、入力軸１９に結合され、入力軸１９が１回転するとロータ６０が１回転する。また、入力軸１９に結合された歯車２５は、歯車２６と噛み合い、歯車２６と一体となった軸２０と歯車２７を駆動する。歯車２７は、歯車２８，３０と噛み合い、ロータ６２，６４を駆動する。このように歯車を組み合わせて減速機構を構成することにより、入力軸１９が２４回転するとロータ６２が１回転し、入力軸１９が２５回転するとロータ６４が１回転するようになっている。
【００１２】
入力軸１９、軸２０、ロータ６２およびロータ６４をそれぞれ支持する軸は、平行に配置された２枚の板形状のケーシング８１，８４に支持される。入力軸１９は、軸受け９０，９５を介してケーシング８１，８４に支持される。軸２０は、軸受９１，９２を介してケーシング８１，８４に支持される。ロータ６２と、これと一体に回転する歯車２８とは、ケーシング８１，８４に固定された軸９３に軸受を介して回転可能に支持される。また、ロータ６４と、これと一体に回転する歯車３０とは、ケーシング８１，８４に固定された軸９４に軸受を介して回転可能に支持される。
【００１３】
２枚の板形状のケーシング８１，８４の間隔は、これらに挟まれるスペーサ６７，６８と、ステータ部６６によって規定される。ケーシング８１，８４を、これらを貫通するねじ付ボルト等で締結することにより、２枚のケーシング８１，８４、スペーサ６７，６８およびステータ部６６が一体化する。また、前記のねじ付ボルト等を緩めることにより、ケーシング８１，８４と平行な面内で、ステータ部６６の位置をずらすことができる。これを利用して、後述のステータ芯出しを行う。
【００１４】
ステータ部６６は、磁性体である電磁鋼板等を材料とし、例えば、図１に示される形状に打ち抜かれた薄い電磁鋼板を積層して形成される。ステータ部６６には、ロータ６０，６２，６４に対して対向する、それぞれ４個の極歯が設けられている。ロータ６２に対しては、極歯１０１〜１０４が配置される。極歯１０１と極歯１０３が、また極歯１０２と極歯１０４が、ロータ６２を挟んで対向配置される。対向する極歯同士を結ぶ直線同士は直交する。ロータ６４に対しても、ロータ６２と同様に４個の磁極１４１〜１４４が配置されている。ロータ６０に対しても、ロータ６２，６４と同様４個の極歯が配置されている。
【００１５】
各ロータ６０，６２，６４の回転中心は、対向配置される極歯同士を結ぶ線の交点（以下、「ステータ中心」と記す。）に位置する。各ロータは円板であって、この円の中心は、ロータの回転中心から偏心している。
【００１６】
ロータ６２に対応する４個の極歯１０１〜１０４には、コイル１１１〜１１４が装着されている。各コイルは、励磁コイルと検出コイルからなる。２組の対向する極歯の一方に形成されたコイルから検出信号Ｓが、他方に形成されたコイルから検出信号Ｃが出力される。図４は、この励磁コイルの励磁信号と検出コイルの検出信号Ｓ，Ｃを示す。励磁コイルを励磁することで検出コイルに検出信号Ｓ，Ｃが出力される。偏心した円板形状のロータ６２の回転とともに、各磁歯を通る磁気回路の磁気抵抗が変化し、これによって正弦波、余弦波に振幅変調された検出信号Ｓ，Ｃが得られる。この振幅変調された信号のピーク値をサンプルすることで、図４において破線で示されるＳＩＮ信号成分とＣＯＳ信号成分を検出する１組のレゾルバが構成される。ロータ６０，６４に関しても同様のレゾルバが構成され、これら３組のレゾルバは同一平面上に配置される。
【００１７】
以下の説明において、ロータ６２、極歯１０１〜１０４、およびコイル１１１〜１１４から構成されるレゾルバを第１レゾルバと記す。また、ロータ６４、ロータ６４の周囲に配置された４つの極歯１４１〜１４４、これらの極歯にそれぞれ配置されたコイルから構成されるレゾルバを第２レゾルバと記す。
【００１８】
第１レゾルバの磁極１０１と磁極１０３の向き合う方向と、第２レゾルバの磁極１４１と磁極１４３の向き合う方向は、同一の方向とすることができ、各々の磁極を結ぶ直線同士が一致してもよく、また平行であってもよい。第１レゾルバの磁極１０２と磁極１０４の向き合う方向と、第２レゾルバの磁極１４２と磁極１４４が向き合う方向も同一方向とすることができる。この方向は、磁極１０１，１０３および磁極１４１，１４３がそれぞれ向き合う方向と直交する。
【００１９】
次に、この実施形態の多回転検出器の組み立てに用いる装置について説明する。組み立て時には、各レゾルバにおいて、ステータ中心とロータの回転中心を一致させる（芯出しする）必要がある。芯出しの作業においては、ケーシング８１，８４の締結をやや緩め、ステータ部６６がケーシング８１，８４と平行な面内で移動可能な状態とする。一方、ケーシング８１，８４は、ケーシング固定治具１０にそれぞれ固定され、これによってケーシング８１，８４は相対移動できないようにされる。なお、ケーシング固定治具１０は、図示しない固定物に固定される。一方、ステータ部６６は、Ｘ軸テーブル１３に固定される。Ｘ軸テーブル１３は、Ｙ軸テーブル１２上に直線移動可能に載置される。Ｙ軸テーブル１２にはＶ溝が刻設され、Ｘ軸テーブル１３にはＶ条が形成され、これらのＶ溝、Ｖ条が係合している。Ｙ軸テーブル１２上に配置された第１アクチュエータ１がＸ軸テーブル１３をＶ溝が延びる方向に駆動して、Ｘ軸テーブル１３が直線移動する。
【００２０】
さらに、Ｙ軸テーブル１２は、回転テーブル１１上に直線移動可能に載置される。Ｙ軸テーブル１２および回転テーブル１１には、互いに係合するＶ溝、Ｖ条が形成されており、Ｙ軸テーブル１２は回転テーブル１１に対してＶ溝の延びる方向に直線移動可能となっている。回転テーブル１１上には、第２アクチュエータ２が配置され、第２アクチュエータ２によりＹ軸テーブル１２を直線移動することができる。Ｘ軸テーブル１３とＹ軸テーブル１２の移動方向は互いに直交する。
【００２１】
ステータ部６６の極歯１０１と極歯１０３が向き合う方向、および極歯１４１と極歯１４３が向き合う方向がＸ軸テーブル１３の移動方向と概略一致するように、ステータ部６６はＸ軸テーブル１３に固定することができる。また、極歯１０２と極歯１０４が向き合う方向と、極歯１４２と極歯１４４が向き合う方向がＹ軸テーブル１２の移動方向と概略一致するようにできる。
【００２２】
回転テーブル１１は、第３アクチュエータ４の回転軸に固定される。第３アクチュエータ４の回転軸線を芯出し回転中心Ｐと記す。第３アクチュエータ４によって、Ｙ軸テーブル１２、Ｘ軸テーブル１３に順次支持された状態のステータ部６６を芯出し回転中心Ｐの回りに回転させることができる。
【００２３】
具体的な芯出し作業について、以下説明する。始めに、ケーシング固定治具１０に、ケーシング８１，８４を固定する。このとき、第１レゾルバの、ロータ６２の回転中心が、回転テーブル１１の回転中心（芯出し回転中心Ｐ）と概略一致するようにケーシング８１，８４の位置決めを行う。例えば、ケーシング固定治具１０とケーシング８１，８４に噛み合うまたは嵌まり合う形状の部分を設け、これらを噛み合わせることで、ロータ６２の回転中心が芯出し回転中心Ｐに概略一致するようできる。さらに、ステータ部６６がロータとステータ極歯が干渉しない適当な位置となるようにする。このとき、ケーシング８１，８４とステータ部６６の輪郭を揃えることで、ステータ部６６の位置を概略的に正規の位置とすることができる。そして、第４アクチュエータ３により入力軸１９を回しロータ６２を１回転させ、そのときの信号出力と入力軸の角度の関係をそれぞれ記憶する。このとき、ステータ部６６は仮の位置にあるので、ステータ中心とロータの回転中心にずれがあり、検出された信号もこのずれが反映されたオフセットを含む。記憶した信号の最大値と最小値の差からオフセット値を求める。具体的には、信号の正負の最大ピークの中央の値をオフセット値とする。記憶した信号から、このオフセット値を引いてオフセット補正を行う。
【００２４】
第４アクチュエータ３により入力軸１９を回転させ、ロータ６２の円形の中心と回転中心を結ぶ線が、極歯１０１と極歯１０３を結ぶ線に平行(以下、平行配置と記す。)となるようにし、またロータ６２の最も突出した位置(以下、凸部と記す。)が極歯１０３に向くようにする。この配置は、オフセット補正後の検出信号Ｓを検出信号Ｃで除し、その値の逆正接を参照して実現できる。ロータ６２が平行配置された場合、逆正接は、０，０．５π，π，１．５πとなるので、これを利用して、ロータ６２を上記の平行位置に配置することができる。
【００２５】
図５の白丸は、ロータ６２が平行配置されたときの第１レゾルバの出力信号（オフセット補正なし）の一例である。破線の円は、設計値（ロータの回転中心とステータ中心が合っている）のレゾルバ信号を示す仮想線である。ロータが回転するとコイルから出力される検出信号Ｓと検出信号Ｃは、この破線上を動く。
【００２６】
そして、図５の白丸が×印の位置に来るように、図1のＸ軸の第1アクチュエータ１、Ｙ軸の第2アクチュエータ２により、ステータ部６６を移動させる。ロータ６２は前述したように平行配置となっているので、白丸は本来なら設計値の理想位置である図５の×印の位置に来るべきだが、ロータ６２とステータ部６６の相対位置がずれているため、図のようにずれている。このずれ量はレゾルバの特性によって決まる電気的な信号の大きさΔｘ、Δｙとして測定できる。ΔｘおよびΔｙは、ロータ６２とステータ部６６の相対変位に比例する。したがって、第１アクチュエータ１によりステータ部６６を、Δｘに所定の比例定数を掛けた距離だけＸ軸方向（図１中の左右方向）に移動させる。さらに、第２アクチュエータ２により、Δｙに所定の比例定数を掛けた距離だけＹ軸方向（図１中の上下方向）に移動させることにより、白丸を×印の位置に移動させることができる。
【００２７】
次に、再度第４アクチュエータ３により入力軸１９を回転させて、ロータ６４を１回転させる。ロータ６４が、磁極１４１と磁極１４３に対し平行配置となり、ロータ６４の凸部が極歯１４３の方向を向く位置となるように入力軸１９を回転させる。
【００２８】
図６の黒丸は、ロータ６４が平行に向いたときの第２レゾルバの出力信号の一例である。黒丸を×印と一致させるように、図１の芯出し回転中心Ｐを中心としてステータ部６６を第３アクチュエータ４により回転量Δαだけ回転させる。ただし、この回転量Δαは、第２レゾルバのオフセット補正後の回転検出値Δθ、第２レゾルバのロータ中心から磁極１４３の歯先までの距離ｒ、磁極１４３の歯先から芯出し回転中心Ｐまでの距離Ｒとすると
Δα＝tan-1(r／Ｒ・tan(Δθ))
と計算される。
【００２９】
以上により、第１および第２レゾルバの芯出しが完了する。最初にケーシング８１，８４をケーシング固定治具１０に固定したとき、ロータ６２の回転中心が芯出し回転中心Ｐとずれている場合、第３アクチュエータ４の回転により第１レゾルバのステータ中心が少しずれるが、上記の芯出し工程を繰返すことで、初期のずれ分が修正されていくので、高精度に芯出しが行える。
【００３０】
最後に、ステータ部６６をネジ等で筐体６７、８１に固定する。このようにすることで、ステータの芯ずれを完全に調整できるため、レゾルバの位置検出精度を高めることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１，２，３，４  アクチュエータ、１０  ケージング固定治具、１１  回転テーブル、１２  Y軸テーブル、１３  X軸テーブル、１９  入力軸、２０，９３，９４  軸、２５，２６，２７，２８，２９，３０  歯車、６０，６２，６４  ロータ、６６  ステータ部、６７，６８  スペーサ、８１，８４  ケーシング、９０，９１，９２，９５  軸受け、１０１，１０２，１０３，１０４，１４１，１４２，１４３，１４４  極歯、１１１，１１２，１１３，１１４  コイル。
【図１】
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【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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