(57)【要約】【課題】２相正弦波信号に歪みが発生した場合でも、より正確な位置検出を行うことが可能な位置検出器を得ること。【解決手段】モータの回転速度に比例し、直交性を有する複数の２相正弦波の各相アナログ信号を生成するアナログ信号生成部と、各相アナログ信号を等間隔でサンプリングした各瞬時値を各相デジタル信号に変換するＡＤ変換器と、各相デジタル信号の位相補正値を演算する位相補正値演算部８と、位相補正値に基づいて、各相デジタル信号の位相差を９０度に補正して出力する信号補正部と、信号補正部の各相出力信号に基づいて、モータ１の位置情報であるモータ角度を演算する角度演算部とを備え、位相補正値演算部８は、各相デジタル信号を正弦波形にフィッティングして出力する正弦波フィッティング手段１１と、正弦波フィッティング手段１１の各相出力に基づいて、位相補正値を演算して出力する位相差演算手段１２とを備える。【選択図】図２
2012220476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの位置検出を行う位置検出器であって、
前記モータの回転速度に比例し、直交性を有する複数の２相正弦波の各相アナログ信号を生成するアナログ信号生成部と、
前記各相アナログ信号を等間隔でサンプリングした各瞬時値を各相デジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記各相デジタル信号の位相補正値を演算する位相補正値演算部と、
前記位相補正値に基づいて、前記各相デジタル信号の位相差を９０度に補正して出力する信号補正部と、
前記信号補正部の各相出力信号に基づいて、前記モータの位置情報であるモータ角度を演算する角度演算部と、
を備え、
前記位相補正値演算部は、
前記各相デジタル信号を正弦波形にフィッティングして出力する正弦波フィッティング手段と、
前記正弦波フィッティング手段の各相出力に基づいて、前記位相補正値を演算して出力する位相差演算手段と、
を備えることを特徴とする位置検出器。
【請求項２】
モータの位置検出を行う位置検出器であって、
前記モータの回転速度に比例し、直交性を有する複数の２相正弦波の各相アナログ信号を生成するアナログ信号生成部と、
前記各相アナログ信号を等間隔でサンプリングした各瞬時値を各相デジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記各相デジタル信号の位相補正値を演算する位相補正値演算部と、
前記位相補正値に基づいて、前記各相デジタル信号の位相差を９０度に補正して出力する信号補正部と、
前記信号補正部の各相出力信号に基づいて、前記モータの位置情報であるモータ角度を演算する角度演算部と、
を備え、
前記位相補正値演算部は、
前記各相デジタル信号を正弦波形にフィッティングして出力する正弦波フィッティング手段と、
前記正弦波フィッティング手段の各相出力に基づいて、前記位相補正値を演算する位相差演算手段と、
前記角度データに基づいて、前記各相アナログ信号の位相差が変化する前記モータの位置を特定し、当該特定した位置において前記位相補正値を更新して出力する位相補正値更新判定手段と、
を備えることを特徴とする位置検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械装置の駆動軸の位置を検出する位置検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の機械装置を駆動制御するために用いられる位置検出器は、機械装置を駆動するモータに取り付けられ、位置検出器により検出された位置をフィードバックしてモータを制御することにより機械装置の動きが制御される。
【０００３】
このような位置検出器としては、モータの回転速度に比例した周波数の直交性のある２相正弦波のアナログ信号を生成し、その２相正弦波信号に基づいて位置検出を行うのが一般的である。位置検出精度を確保するためには、２相正弦波信号の振幅が等しいこと、位相差が正確に９０度に保たれていること、直流オフセット電圧が０であることが理想的であるが、実際には、アナログ信号である２相正弦波のオフセット電圧、振幅、位相差を理想的な信号に追い込むことは困難である。このため、２相正弦波のアナログ信号をデジタル信号に変換し、オフセット電圧補正、振幅補正を実施後、位相差を９０度に補正して（例えば、特許文献１）、位置検出処理を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−２５１７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術では、２相正弦波信号の１周期分のリサージュ波形を求め、そのリサージュ波形である楕円図形の（短軸半径）／（長軸半径）のアークタンジェントを計算することによって、位相差を算出している。しかしながら、例えば、２相正弦波信号に高調波成分が含まれていた場合には、短軸半径あるいは長軸半径に誤差が生じ、求めるべき位相差とは異なる値が算出される場合があり、正確な位置検出を行うことができない、という問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、２相正弦波信号に歪みが発生した場合でも、より正確な位置検出を行うことが可能な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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる位置検出器は、モータの位置検出を行う位置検出器であって、前記モータの回転速度に比例し、直交性を有する複数の２相正弦波の各相アナログ信号を生成するアナログ信号生成部と、前記各相アナログ信号を等間隔でサンプリングした各瞬時値を各相デジタル信号に変換するＡＤ変換器と、前記各相デジタル信号の位相補正値を演算する位相補正値演算部と、前記位相補正値に基づいて、前記各相デジタル信号の位相差を９０度に補正して出力する信号補正部と、前記信号補正部の各相出力信号に基づいて、前記モータの位置情報であるモータ角度を演算する角度演算部と、を備え、前記位相補正値演算部は、前記各相デジタル信号を正弦波形にフィッティングして出力する正弦波フィッティング手段と、前記正弦波フィッティング手段の各相出力に基づいて、前記位相補正値を演算して出力する位相差演算手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、２相正弦波信号に歪みが発生した場合でも、より正確な位置検出を行うことが可能となる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態にかかる位置検出器の一構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態にかかる位置検出器の位置補正値演算部のブロック構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態にかかる位置検出器について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態．
図１は、実施の形態にかかる位置検出器の一構成例を示す図である。図１に示すように、実施の形態にかかる位置検出器３は、機械装置（図示せず）を駆動するモータ１の回転に応じたモータ角度をモータ位置情報として検出し、モータ１を駆動制御するサーボアンプ２に出力する。
【００１２】
実施の形態にかかる位置検出器３は、アナログ信号生成部４と、ＡＤ変換器５と、信号補正部６と、角度演算部７と、位相補正値演算部８とを備えている。
【００１３】
アナログ信号生成部４は、モータ１の回転速度に比例した周波数のＡ相およびＢ相の２つの正弦波信号からなる２相正弦波のアナログ信号を出力する。Ｂ相正弦波信号は、Ａ相正弦波信号に対して、約９０度位相がずれた信号である。これらＡ相正弦波信号およびＢ相正弦波信号の位相は、モータ１の回転方向によって進み、遅れが入れ替わる。なお、この２相正弦波のアナログ信号は、例えば、モータ１の回転周期を１周期とする基本波の２相正弦波信号であってもよいし、モータ１の回転周期の１６倍波や２５６倍波等の逓倍波の２相正弦波信号であってもよい。また、これらの各２相正弦波信号が複数生成される構成であってもよい。また、Ａ相正弦波信号およびＢ相正弦波信号の他に、モータ１の回転角度の基準となる特定の位置を示すＺ相信号を出力する構成であってもよい。
【００１４】
ＡＤ変換器５は、アナログ信号生成部４で生成された２相正弦波の１周期分のアナログ信号を等間隔で複数点サンプリングした各瞬時値をデジタル信号に変換する。
【００１５】
信号補正部６は、ＡＤ変換器５によりデジタル信号に変換された２相正弦波信号のオフセット電圧、振幅、および位相差を補正する。なお、位相差の補正値（位相補正値）については、後述する位相補正値演算部８から出力されるが、この位相補正値、オフセット電圧の補正値（オフセット電圧補正値）、および振幅の補正値（振幅補正値）を算出する手法により、本発明が限定されるものではない。
【００１６】
角度演算部７は、信号補正部６により上述した各パラメータを補正された２相正弦波信号に基づいて、モータ１の位置情報であるモータ角度を算出し、サーボアンプ２に出力する。なお、このモータ角度を算出する手法により、本発明が限定されるものではない。
【００１７】
位相補正値演算部８は、ＡＤ変換器５によりデジタル信号に変換された２相正弦波信号と、角度演算部７により算出された角度データとに基づいて、位相補正値を算出する。
【００１８】
図２は、実施の形態にかかる位相補正値演算部のブロック構成の一例を示す図である。図２に示すように、位相補正値演算部８は、正弦波フィッティング手段１１と、位相差演算手段１２と、位相補正値更新判定手段１３とを備えている。
【００１９】
つぎに、実施の形態にかかる位相補正値演算部８の動作について、図１および図２を参照して説明する。
【００２０】
正弦波フィッティング手段１１は、ＡＤ変換器５によりデジタル信号に変換された２相正弦波信号の１周期中における各瞬時値を理想的な正弦波形にフィッティングする。
【００２１】
ここで、例えば、アナログ信号生成部４において複数の２相正弦波信号を生成している場合に、本実施の形態にかかる位置検出器３が扱う２相正弦波信号に対して、他の２相正弦波信号が重畳することにより、高調波成分が含まれる場合がある。このような場合でも、正弦波フィッティングを行うことにより、理想的な正弦波形の２相正弦波信号を得ることができる。なお、この正弦波フィッティングの手法については、最小２乗法を用いてもよいし、他の手法を用いてもよい。
【００２２】
位相差演算手段１２は、正弦波フィッティング手段１１により理想化された２相正弦波信号に基づいて位相差を算出し、位相補正値を出力する。
【００２３】
位相補正値更新判定手段１３は、角度演算部７により算出された角度データから、モータ１の角度を認識して、位相補正値の更新を実施するか否かを判定する。
【００２４】
ここで、例えば、アナログ信号生成部４においてＺ信号を生成している場合に、２相正弦波信号にＺ相信号が重畳してＺ相信号近傍に歪みが生じ、位相差が変化する場合がある。したがって、位相補正値更新判定手段１３は、モータ１の角度からＺ相信号の位置を特定して、その特定の位置近傍において、位相差算出手段１２から入力された位相補正値を信号補正部６に出力する。このように位相差が変化する位置を特定して位相補正値を出力することにより、効果的に位相差を補正することが可能となる。なお、アナログ信号生成部４においてＺ相信号を出力していない場合でも、あらかじめモータ１の１回転中において位相差が変動する特定の位置が判明している場合には、その位置において位相補正値を出力するようにすれば、効果的に位相差を補正することが可能である。
【００２５】
以上説明したように、実施の形態にかかる位置検出器によれば、アナログ信号生成部４で生成された２相正弦波信号を理想的な正弦波形にフィッティングして、理想化された２相正弦波信号に基づいて位相差を算出するようにしたので、２相正弦波信号に高調波成分が重畳して歪みが発生した場合でも、正確に位相差を算出することができ、より正確な位置検出を行うことが可能となる。
【００２６】
また、角度演算部により算出された角度データから、モータの１回転中において位相差が変動する位置を特定し、位相差が変動する特定の位置で位相差が補正されるように、位相補正値を出力するようにしたので、効果的に位相差を補正することが可能となる。
【００２７】
なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００２８】
１  モータ
２  サーボアンプ
３  位置検出器
４  アナログ信号生成部
５  ＡＤ変換器
６  信号補正部
７  角度演算部
８  位相補正値演算部
１１  正弦波フィッティング手段
１２  位相差演算手段
１３  位相補正値更新判定手段
【図１】
2012220476.tif 000003
【図２】
2012220476.tif 000004