(57)【要約】【課題】簡単な処理回路で、検出信号の異常を精度良く検出出来る異常検出装置および異常検出装置を備えた位置検出器を提供する。【解決手段】ヒルベルト変換器１００は、センサ７０から出力されたｓｉｎ信号をＡ／Ｄ変換したＳＩＮデータからＳＩＮデータをヒルベルト変換したＣＯＳ~データを生成する。データシフト器１０１は、センサ７０から出力されたｃｏｓ信号をＡ／Ｄ変換したＣＯＳデータに対してヒルベルト変換器１００の遅延分に対応する遅延を与えたＣＯＳ´データを生成する。判定器１０３は、ＣＯＳ~データとＣＯＳ´データとの差を演算し、所定の範囲内であるか否かを判定する。【選択図】図１
2008175660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の変位に応じてセンサから出力されるｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号の異常を検出する異常検出装置であって、
前記異常検出装置は、前記ｓｉｎ信号をＳＩＮデータにＡ／Ｄ変換する第１のＡ／Ｄ変換器と、前記ｃｏｓ信号をＣＯＳデータにＡ／Ｄ変換する第２のＡ／Ｄ変換器と、前記ＳＩＮデータの位相をπ／２シフトしたＣＯＳ~データを算出するヒルベルト変換器と、前記ＣＯＳデータに前記ヒルベルト変換器の遅延時間に対応する遅延を与えたＣＯＳ´データを算出するデータシフト器と、前記ＣＯＳ~データとＣＯＳ´データ間の差異の有無を判定する判定器を備えたことを特徴とする異常検出装置。
【請求項２】
前記異常検出装置は前記ＣＯＳ´データの反転した−ＣＯＳ´を算出する符号反転器を備え、前記判定器は、前記ＣＯＳ~データおよびＣＯＳ´データ間の差異の有無を判別する第１の一致判別器と、前記ＣＯＳ~データおよび−ＣＯＳ´データ間の差異の有無を判別する第２の一致判別器と、前記第１の一致判別器の出力と第２の一致判別器の論理和を算出するＯＲゲートを備えたことを特徴とする請求項１記載の異常検出装置。
【請求項３】
前記判定器は、前記論理和の出力から複数回連続して異常信号を検出した場合、異常であると判定することを特徴とする請求項２記載の異常検出装置。
【請求項４】
移動体の変位に応じてセンサから出力されるｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号から移動体の変位を検出する位置検出器において、
前記位置検出器は、位置信号処理部と異常検出部を備え、
前記異常検出部は、前記ｓｉｎ信号をＳＩＮデータにＡ／Ｄ変換する第１のＡ／Ｄ変換器と、前記ｃｏｓ信号をＣＯＳデータにＡ／Ｄ変換する第２のＡ／Ｄ変換器と、前記ＳＩＮデータの位相をπ／２シフトしたＣＯＳ~データを算出するヒルベルト変換器と、前記ＣＯＳデータに前記ヒルベルト変換器の遅延時間に対応する遅延を与えたＣＯＳ´データを算出するデータシフト器と、前記ＣＯＳ~データとＣＯＳ´データ間の差異の有無および前記ＣＯＳ~データと−ＣＯＳ´データ間の差異の有無から異常を判定する判定器とを備えたことを特徴とする位置検出器。
【請求項５】
請求項４記載の位置検出器を備えたことを特徴とするサーボモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出器の検出信号の異常を検出する異常検出装置に関し、特に移動体の変位に応じてセンサから位置検出器に送出されるｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号の異常を検出する異常検出装置および異常検出部を備えた位置検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来の異常検出装置のブロック図である。
図において、３０はレゾルバ、４０は回転センサ信号処理回路である。
レゾルバ３０において、３１はロータ軸に固定された回転部分、３２は励磁巻線、３３はｓｉｎ巻線、３４はｃｏｓ巻線である。また、回転センサ信号処理回路４０において、４２、４３、４４は配線、４５は発振回路、４６はＲ／Ｄコンバータ、４７はコンパレータ、４８、４９はＡ／Ｄコンバータ、５０は制御ＣＰＵである。
【０００３】
以下、図７を用いて従来技術の動作を説明する。
回転センサ信号処理回路４０のコンパレータ４７は、発信回路４５からのリファレンス信号のピークを検出すると、このピークタイミングにてレゾルバ３０からのｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号をＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄコンバータ４８からＳＩＮ信号を、Ａ／Ｄコンバータ４９からＣＯＳ信号を制御ＣＰＵ５０に入力する。
【０００４】
制御ＣＰＵ５０は、ｓｉｎθ及びｃｏｓθとθとを対応付けたテーブルを内蔵しており、入力したＳＩＮ信号及びＣＯＳ信号の値にてこのテーブルを参照することにより、角度θを推定する。その一方、制御ＣＰＵ５０は、Ｒ／Ｄコンバータ４６より求められた角度信号Θも入力する。制御ＣＰＵ５０は、テーブルを参照することにより得られた角度θとＲ／Ｄコンバータ４６より求められた角度Θの差の絶対値を求め、これにより得られた角度差が所定の異常検出しきい値を上回っているか否かを判定する。異常検出しきい値を上回っていると判定した場合には、Ｒ／Ｄコンバータ４６から正確な角度信号Θが得られていないと判定していた。
【０００５】
また、制御ＣＰＵ５０は、ＳＩＮ信号の二乗とＣＯＳ信号の二乗の和を求め、ＳＩＮ２θ+ ＣＯＳ２θ＝１を満たすときには正常、そうではないときにはレゾルバ周辺の配線又はレゾルバ内部に異常が発生したと判定していた。（たとえば、特許文献１を参照）
【特許文献１】特開平９−７２７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の異常検出装置で行なわれていた、ＲＤコンバータより求められた角度信号と、ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号の値でテーブルを参照した角度信号との角度差が所定のしきい値を上回っているか否かを判定する方法は、テーブル作成用のメモリを必要とし、また処理回路が複雑になるという問題があった。また、検出信号の二乗の和を演算する方法は検出電圧の変動の影響を受けやすく精度の高い検出が出来ないというような問題があった。
【０００７】
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、簡単な処理回路で、センサ信号の異常を精度良く検出出来る異常検出装置および異常検出装置を備えた位置検出器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】
【０００８】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、移動体の変位に応じてセンサから出力されるｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号の異常を検出する異常検出装置であって、前記異常検出装置は、前記ｓｉｎ信号をＳＩＮデータにＡ／Ｄ変換する第１のＡ／Ｄ変換器と、前記ｃｏｓ信号をＣＯＳデータにＡ／Ｄ変換する第２のＡ／Ｄ変換器と、前記ＳＩＮデータの位相をπ／２シフトしたＣＯＳ~データを算出するヒルベルト変換器と、前記ＣＯＳデータに前記ヒルベルト変換器の遅延時間に対応する遅延を与えたＣＯＳ´データを算出するデータシフト器と、前記ＣＯＳ~データとＣＯＳ´データ間の差異の有無を判定する判定器を備えたことを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、前記異常検出装置は前記ＣＯＳ´データの反転した−ＣＯＳ´を算出する符号反転器を備え、前記判定器は、前記ＣＯＳ~データおよびＣＯＳ´データ間の差異の有無を判別する第１の一致判別器と、前記ＣＯＳ~データおよび−ＣＯＳ´データ間の差異の有無を判別する第２の一致判別器と、前記第１の一致判別器の出力と第２の一致判別器の論理和を算出するＯＲゲートを備えたことを特徴としている。
また、請求項３に記載の発明は、前記判定器は、前記論理和の出力から複数回連続して異常信号を検出した場合、異常であると判定することを特徴としている。
また、請求項４に記載の発明は、移動体の変位に応じてセンサから出力されるｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号から移動体の変位を検出する位置検出器において、前記位置検出器は、位置信号処理部と異常検出部を備え、前記異常検出部は、前記ｓｉｎ信号をＳＩＮデータにＡ／Ｄ変換する第１のＡ／Ｄ変換器と、前記ｃｏｓ信号をＣＯＳデータにＡ／Ｄ変換する第２のＡ／Ｄ変換器と、前記ＳＩＮデータの位相をπ／２シフトしたＣＯＳ~データを算出するヒルベルト変換器と、前記ＣＯＳデータに前記ヒルベルト変換器の遅延時間に対応する遅延を与えたＣＯＳ´データを算出するデータシフト器と、前記ＣＯＳ~データとＣＯＳ´データ間の差異の有無および前記ＣＯＳ~データと−ＣＯＳ´データ間の差異の有無から異常を判定する判定器とを備えたことを特徴としている。
また、請求項４に記載の発明は、サーボモータが請求項４記載の位置検出器を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明によると、異常検出装置が、ＳＩＮデータをヒルベルト変換するヒルベルト変換器と、ＣＯＳデータにヒルベルト変換器の遅延時間に対応する遅延を与えるデータシフト器と、ヒルベルト変換器およびデータシフト器から出力の差異の有無を判定する判定器を備えているので、簡単な構成で精度の良い異常検出装置が実現できる。
請求項２に記載の発明によると、符号反転器を備えれば、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の進み遅れに関係なく、異常検出ができる。
請求項３に記載の発明によると、論理和の出力が複数回連続して異常信号を検出した場合、異常であると判定すれば、ノイズの影響を受けにくい異常検出装置が実現できる。
請求項４に記載の発明によると、位置検出器が、位置信号処理部と異常検出部を備え、前記異常検出部がＳＩＮデータをヒルベルト変換するヒルベルト変換器と、ＣＯＳデータにヒルベルト変換器の遅延時間に対応する遅延を与えるデータシフト器と、ヒルベルト変換器およびデータシフト器から出力の差異の有無を判定する判定器を備えているので、簡単な構成で精度の良い異常検出ができる位置検出器が実現できる。
請求項５に記載の発明によると、サーボモータが請求項４記載の位置検出器を備えているので、異常時に異常信号を素早く送出でき、このサーボモータを用いた制御システムの信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の第１実施例を示す異常検出装置のブロック図である。
図において１１はセンサ部７０から送出されたｓｉｎ信号を一定のサンプリング周期でＳＩＮデータへ変換する第１のＡ／Ｄ変換器、１２はｃｏｓ信号をＣＯＳデータへ変換する第２のＡ／Ｄ変換器である。また、１００はＳＩＮデータをヒルベルト変換するヒルベルト変換器、１０１はＣＯＳデータの時間的なシフトを行なうデータシフト器、１０３は判定器である。ヒルベルト変換器１００、データシフト器１０１および判定器１０３は制御ＣＰＵ５０で構成されている。
【００１２】
先ず、ヒルベルト変換器１００の構成および動作について説明する。
図２は、本実施例におけるヒルベルト変換器の構成図である。
図において、１０４は遅延器、１０５は乗算器、１０６は加算器である。
入力されたＳＩＮデータの時刻ｔにおけるデジタル信号値をＸｔ［０］と表記し、また、遅延器１０４にて１サンプルずつ遅延し、遅延器総数ｎ−１だけ遅延したデジタル信号値をＸｔ［ｎ−１］と表記する。また、ヒルベルト変換用係数列をそれぞれＫ［０］..Ｋ［ｎ−１］と表記する。
【００１３】
ヒルベルト変換器１００は、乗算器１０５と加算器１０６を使用し、デジタル信号値Ｘｔ［０］.. Ｘｔ［ｎ−１］とヒルベルト変換用係数Ｋ［０］..Ｋ［ｎ−１］から（１）式の演算を行なう。
Ｙｔ＝ΣＫ［ｉ］×Ｘｔ［ｉ］  ，ｉ＝０ 〜（ｎ−１）   ・・・（１）
出力Ｙｔは、ＳＩＮデータに対して直線位相特性をもつデータで、以下ＣＯＳ~データと記す。
【００１４】
次に、データシフト器の構成および動作について説明する。
図３は、本実施例における異常検出装置のデータシフト器の構成図である。
図において、１０４は遅延器である。入力されたＣＯＳデータをＮ＝（ｎ−１）／２サンプルだけ遅延する。ただし、（ｎ：ヒルベルト変換器のフィルタタップ長）である。
【００１５】
時刻ｔでのＣＯＳデータをＤｔ［０］、１サンプル遅れたＣＯＳデータをＤｔ［１］、Ｎサンプル遅れたデータをＤｔ［Ｎ］と表記すると、データシフト器１０１の出力であるデータをＤｔ［Ｎ］は、ＣＯＳデータにフィルタタップ長ｎのヒルベルト変換器の遅延分に対応する遅延を与えたデータとなる。以下このデータをＣＯＳ´データと記す。
【００１６】
このように、データシフト器は、ＣＯＳデータに対して、ＳＩＮデータがヒルベルト変換器１００を通ることによる遅れと同じ遅れを持たすことによって、ＣＯＳ~データとＣＯＳ´データが同位相になるようにしている。
【００１７】
次に、異常判定動作について説明する。
図１において、ヒルベルト変換器１００で得られたＣＯＳ~データ及びデータシフト器１０１で得られたＣＯＳ´データは、判定器１０３に入力される。判定器１０３では、ＣＯＳ~データとＣＯＳ´データとの差を演算し、所定の範囲内であるか否かを判定する。
所定の範囲を超える場合は少なくともｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号のいずれか一方に異常が発生したと判定する。なお、ノイズによる誤動作を避けるために、複数回連続して、所定の範囲内を超えたとき異常が発生したと判定しても良い。
【００１８】
このように本実施例では、異常検出に角度演算を伴わないので簡単な処理回路で異常検出が実現できる。また、単にｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の二乗の和を演算するのではなく、ｓｉｎ信号を基に生成されたＣＯＳ~データとｃｏｓ信号を基に生成されたＣＯＳ´データ間の差異の有無を判定しているので、検出電圧の変動の影響を受けにくい精度の高い異常検出が実現できる。
【実施例２】
【００１９】
図４は、本発明の第２実施例を示す異常検出装置のブロック図、図５は本実施例における判定器のブロック図である。
図４において１０２は符号反転器、１０３’は判定器である。また、図５において、１０８ａは第１の一致判別器、１０８ｂは第２の一致判別器である。本実施例が第１実施例と異なる点は、異常検出装置１０がＣＯＳ´データの反転した−ＣＯＳ´を算出する符号反転器１０２を備えている点と、判定器１０３’が、ＣＯＳ~データ、ＣＯＳ´データ間の差異の有無を判別する第１の一致判別器１０８ａと、ＣＯＳ~データ、−ＣＯＳ´データ間の差異の有無を判別する第２の一致判別器１０８ｂとを備えている点である。
【００２０】
次に本実施例の動作について説明する。
図５において、一致判別器１０８ａは、ＣＯＳ~データとＣＯＳ´データの差を演算し、所定の値以内であれば、両信号が一致しているとして、 “１”を出力する。また、一致判別器１０８ｂは、ＣＯＳ~データと−ＣＯＳ´データの差を演算し、所定の値以内であれば、両信号が一致しているとして、“１”を出力する。１０９はＯＲゲートで一致判別器１０８ａおよび一致判別器１０８ｂの出力信号のＯＲ信号を出力する。
【００２１】
ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号の正常時において、ｓｉｎ信号がｃｏｓ信号より９０度進んでいる場合は、ＣＯＳ~データとＣＯＳ´データは同相となり、一致判別器１０８ａは“１”を出力する。また、ｓｉｎ信号がｃｏｓ信号より９０度遅れている場合は、ＣＯＳ~データと−ＣＯＳ´データは同相となり、一致判別器１０８ｂは“１”を出力する。ＯＲゲート１０９は、一致判別器１０８ａおよび一致判別器１０８ｂのＯＲ信号を出力しているので、ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号の進み遅れに係らず“１”が出力される。従って、本実施例ではｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号の進み遅れに係らず異常を検出できる。
【実施例３】
【００２２】
図６は本発明の第３実施例を示す位置検出器のブロック図である。
図において、１３は位置信号処理部、１０’は異常検出部である。位置検出器２０は位置信号処理部１３と異常検出部１０’で構成されている。
位置信号処理部１３は、センサ部７０で検出された図示しない移動体の変位に応じて出力されるｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号から、移動体の変位に応じた位置検出信号θを図示しない上位の制御装置に出力する。また、異常検出部１０’は、第２実施例で示した異常検出装置を備えており、ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号が正常であるか否かを判定し、その判定信号ｅを上位の制御装置（図示せず）に出力する。
【００２３】
このように、本実施例では位置検出器が、位置信号処理部と、ヒルベルト変換器を用いた異常検出部を備えているので、構成が簡単で精度の良い異常検出機能を備えた位置検出器が実現できる。
【００２４】
また、従来技術で示したＲＤコンバータより求められた角度信号と、ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号の値でテーブルを参照した角度信号との角度差を検出する方法は、角度信号の異常を検出する方法であるので、異常検出信号を出力するのに時間がかかっていた。本実施例では位置検出器は、ＳＩＮデータとＣＯＳデータからヒルベルト変換器およびデータシフト器を用いた簡単な演算によって異常検出信号が生成できるので、演算時間も短く素早く異常検出信号を送出できる。従って、本実施例の位置検出器をサーボモータに適用すると、異常時に異常信号を素早く送出でき、このサーボモータを用いた制御装置の信頼性が向上するという特徴がある。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
レゾルバやエンコーダといった角度測定装置の断線検出または短絡検出、および正弦波信号、余弦波信号の２相信号を検出情報とするセンサの断線検出または短絡検出にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施例を示す異常検出装置のブロック図である。
【図２】本実施例におけるヒルベルト変換器の構成図である。
【図３】本実施例における異常検出装置のデータシフト器の構成図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す異常検出装置のブロック図である。
【図５】本実施例における判定器のブロック図である。
【図６】本発明の第３実施例を示す位置検出器のブロック図である。
【図７】従来の異常検出装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  異常検出装置
１０’  異常検出部
１００  ヒルベルト変換器
１０１  データシフト器
１０２  符号反転器
１０３、１０３’  判定器
１０４  遅延器
１０５  乗算器
１０６  加算器
１０８ａ、１０８ｂ  一致判別器
１０９  ＯＲゲート
１１、１２  Ａ／Ｄ変換器
１３  位置信号処理部
２０  位置検出器
３０  回転センサ信号処理回路
３１  ロータ軸に固定された回転部分
３２  励磁巻線
３３  ｓｉｎ巻線
３４  ｃｏｓ巻線
４２、４３、４４    配線
４５  発信回路
４６  Ｒ／Ｄコンバータ
４７  コンパレータ
４８、４９   Ａ／Ｄコンバータ
５０  制御ＣＰＵ
７０  センサ部
７２  位置信号処理部
【図１】
2008175660.tif 000003
【図２】
2008175660.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008175660.tif 000006
【図５】
2008175660.tif 000007
【図６】
2008175660.tif 000008
【図７】
2008175660.tif 000009