JP2002310610A - 位置検出方法および位置検出装置 - Google Patents
位置検出方法および位置検出装置Info
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Landscapes
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 モータ機構の絶対位置を常時高精度にかつ低
コストな機構で検出することができる位置検出方法およ
び位置検出装置を提供する。 【解決手段】 モータ機構の可動部の位置を表す、２種
類の周波数の各正弦波信号および各余弦波信号を発生す
る信号発生手段を設け、可動部の運動の１周期において
前記信号発生手段が発生する、各正弦波信号および各余
弦波信号の波の数が、１または１を超えない範囲で相違
するように前記２種類の周波数を設定し、前記２種類の
周波数の各正弦波信号および各余弦波信号に基づいて、
前記可動部の絶対位置を検出するものである。
コストな機構で検出することができる位置検出方法およ
び位置検出装置を提供する。 【解決手段】 モータ機構の可動部の位置を表す、２種
類の周波数の各正弦波信号および各余弦波信号を発生す
る信号発生手段を設け、可動部の運動の１周期において
前記信号発生手段が発生する、各正弦波信号および各余
弦波信号の波の数が、１または１を超えない範囲で相違
するように前記２種類の周波数を設定し、前記２種類の
周波数の各正弦波信号および各余弦波信号に基づいて、
前記可動部の絶対位置を検出するものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、位置検出方法およ
び位置検出装置に関する。さらに詳しくは、モータのロ
ータ、回転軸および出力軸などの可動部、ならびにこれ
らモータの可動部により駆動される被駆動部を含むモー
タ機構の可動部の絶対位置を検出するための位置検出方
法および位置検出装置に関する。
び位置検出装置に関する。さらに詳しくは、モータのロ
ータ、回転軸および出力軸などの可動部、ならびにこれ
らモータの可動部により駆動される被駆動部を含むモー
タ機構の可動部の絶対位置を検出するための位置検出方
法および位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、サーボモータなどの制御モー
タの回転位置を検出する位置センサとして、ロータリ・
エンコーダ、レゾルバおよびパルスジェネレータなどが
広く用いられている。
タの回転位置を検出する位置センサとして、ロータリ・
エンコーダ、レゾルバおよびパルスジェネレータなどが
広く用いられている。
【０００３】ロータリ・エンコーダは、インクリメンタ
ル式とアブソリュート式に分類される。前者のインクリ
メンタル式は、基準位置（原点）を検出し、この基準位
置からのロータの回転量を計測することによって可動部
の絶対位置を検出する方式であるため、センサの始動時
直後から基準位置が検出されるまでの間は絶対位置が不
明であるという欠点がある。一方、後者のアブソリュー
ト式は、常に絶対位置を検出することは可能であるが、
要求される分解能に応じた検出点数（通常８〜１２チャ
ンネル）を用いる必要があり、機構が複雑化しコストア
ップの要因になるという問題がある。
ル式とアブソリュート式に分類される。前者のインクリ
メンタル式は、基準位置（原点）を検出し、この基準位
置からのロータの回転量を計測することによって可動部
の絶対位置を検出する方式であるため、センサの始動時
直後から基準位置が検出されるまでの間は絶対位置が不
明であるという欠点がある。一方、後者のアブソリュー
ト式は、常に絶対位置を検出することは可能であるが、
要求される分解能に応じた検出点数（通常８〜１２チャ
ンネル）を用いる必要があり、機構が複雑化しコストア
ップの要因になるという問題がある。
【０００４】レゾルバは、通常モータの１回転が１周期
に相当するアナログの正弦波状信号を生成し絶対位置を
検出する構成であるため、検出精度が生成される正弦波
状信号の精度に大きく依存し、したがって装置の製作精
度を高精度にしないと精確な絶対位置検出を行うことが
できないという問題がある。
に相当するアナログの正弦波状信号を生成し絶対位置を
検出する構成であるため、検出精度が生成される正弦波
状信号の精度に大きく依存し、したがって装置の製作精
度を高精度にしないと精確な絶対位置検出を行うことが
できないという問題がある。
【０００５】パルスジェネレータによる方式は、インク
リメンタル式エンコーダと同様の欠点を有している。
リメンタル式エンコーダと同様の欠点を有している。
【０００６】このように、従来行われている各種位置検
出方法や方式には、それぞれ長所および短所がある。
出方法や方式には、それぞれ長所および短所がある。
【０００７】ここで、理想とされる位置検出方法や方式
は、アブソリュート式エンコーダのような高精度性を有
し、かつパルスジェネレータのような低コスト性を併せ
もつ位置検出方法や方式であるといえる。
は、アブソリュート式エンコーダのような高精度性を有
し、かつパルスジェネレータのような低コスト性を併せ
もつ位置検出方法や方式であるといえる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の課題に鑑みなされたものであって、モータ機構の絶
対位置を常時高精度にかつ低コストな機構で検出するこ
とができる位置検出方法および位置検出装置を提供する
ことを目的としている。
術の課題に鑑みなされたものであって、モータ機構の絶
対位置を常時高精度にかつ低コストな機構で検出するこ
とができる位置検出方法および位置検出装置を提供する
ことを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の位置検出方法
は、モータ機構の可動部の位置を表す、２種類の周波数
の各正弦波信号および各余弦波信号を発生する信号発生
手段を設け、可動部の運動の１周期において前記信号発
生手段が発生する、各正弦波信号および各余弦波信号の
波の数が、１または１を超えない範囲で相違するように
前記２種類の周波数を設定し、前記２種類の周波数の各
正弦波信号および各余弦波信号に基づいて、前記可動部
の絶対位置を検出することを特徴とする。
は、モータ機構の可動部の位置を表す、２種類の周波数
の各正弦波信号および各余弦波信号を発生する信号発生
手段を設け、可動部の運動の１周期において前記信号発
生手段が発生する、各正弦波信号および各余弦波信号の
波の数が、１または１を超えない範囲で相違するように
前記２種類の周波数を設定し、前記２種類の周波数の各
正弦波信号および各余弦波信号に基づいて、前記可動部
の絶対位置を検出することを特徴とする。
【００１０】本発明の位置検出方法においては、例え
ば、２種類の周波数の各正弦波信号および各余弦波信号
から可動部の運動の１周期以上の所定周期を有する正弦
波信号および余弦波信号を生成し、この正弦波信号およ
び余弦波信号に基づいて絶対位置を概略的に検出し、つ
いで前記２種類の周波数の各正弦波信号および各余弦波
信号の中の少なくとも１つを用いて、前記概略的に検出
された絶対位置をより精度よく検出するのが好ましい。
ば、２種類の周波数の各正弦波信号および各余弦波信号
から可動部の運動の１周期以上の所定周期を有する正弦
波信号および余弦波信号を生成し、この正弦波信号およ
び余弦波信号に基づいて絶対位置を概略的に検出し、つ
いで前記２種類の周波数の各正弦波信号および各余弦波
信号の中の少なくとも１つを用いて、前記概略的に検出
された絶対位置をより精度よく検出するのが好ましい。
【００１１】本発明の位置検出装置は、モータ機構の可
動部の絶対位置を検出する位置検出装置であって、信号
生成手段と、演算処理手段とを備え、前記信号生成手段
が、可動部の運動の１周期における波の数が１または１
を超えない範囲で相違する、２種類の周波数の各正弦波
信号および各余弦波信号を生成し、前記演算処理手段
が、前記２種類の周波数の各正弦波信号および各余弦波
信号に所定の演算処理を行って可動部の絶対位置を検出
することを特徴とする。
動部の絶対位置を検出する位置検出装置であって、信号
生成手段と、演算処理手段とを備え、前記信号生成手段
が、可動部の運動の１周期における波の数が１または１
を超えない範囲で相違する、２種類の周波数の各正弦波
信号および各余弦波信号を生成し、前記演算処理手段
が、前記２種類の周波数の各正弦波信号および各余弦波
信号に所定の演算処理を行って可動部の絶対位置を検出
することを特徴とする。
【００１２】本発明の位置検出装置においては、演算処
理手段が、信号生成手段により生成された２種類の周波
数の各正弦波信号および各余弦波信号に基づいて、概略
的な絶対位置を検出する概略位置演算手段と、前記２種
類の周波数の各正弦波信号および各余弦波信号の中の少
なくとも１つを利用して、前記概略位置演算手段により
検出された絶対位置をより精度よく検出する修正絶対位
置演算手段とを有してなるものが好ましい。
理手段が、信号生成手段により生成された２種類の周波
数の各正弦波信号および各余弦波信号に基づいて、概略
的な絶対位置を検出する概略位置演算手段と、前記２種
類の周波数の各正弦波信号および各余弦波信号の中の少
なくとも１つを利用して、前記概略位置演算手段により
検出された絶対位置をより精度よく検出する修正絶対位
置演算手段とを有してなるものが好ましい。
【００１３】また、本発明の位置検出装置においては、
例えば、信号生成手段が、可動部に装着された歯数が互
いに１異なる各歯車と、この各歯車の歯にそれぞれ対向
配置された各磁気ユニットとを含み、前記各磁気ユニッ
トが、対応する歯車の歯に磁極が対向させて配設された
磁石と、前記磁石と前記対応する歯車の歯との間に、同
歯車の歯のピッチに対して１／４ピッチの間隔を設けて
配設された２個の磁気抵抗素子とを有し、前記各歯車の
歯形が、電圧信号として正弦波状の電圧波形が出力され
るように形成され、前記磁気抵抗素子が、前記各歯車が
回転することにより生ずる透過磁束の変化に応じて、位
相が１／４波長ずれた２つの正弦波状の電圧信号を正弦
波信号および余弦波信号として得るように回路構成さ
れ、前記演算処理手段が、各磁気ユニットからの２種類
の周波数の各正弦波信号および各余弦波信号を用いて、
可動部の運動の周期と同一周期の正弦波信号および余弦
波信号を生成し、この正弦波信号および余弦波信号に基
づいて可動部の絶対位置を検出するものとされる。この
場合、各歯車が、モータの回転軸に装着され、またモー
タ機構が、ロータの回転を減速する減速機を備え、各歯
車が、前記減速機の出力軸に装着されてもよく、さらに
前記モータ機構が、回転軸または出力軸により駆動され
る被駆動部を含み、各歯車が前記被駆動部に装着されて
もよい。
例えば、信号生成手段が、可動部に装着された歯数が互
いに１異なる各歯車と、この各歯車の歯にそれぞれ対向
配置された各磁気ユニットとを含み、前記各磁気ユニッ
トが、対応する歯車の歯に磁極が対向させて配設された
磁石と、前記磁石と前記対応する歯車の歯との間に、同
歯車の歯のピッチに対して１／４ピッチの間隔を設けて
配設された２個の磁気抵抗素子とを有し、前記各歯車の
歯形が、電圧信号として正弦波状の電圧波形が出力され
るように形成され、前記磁気抵抗素子が、前記各歯車が
回転することにより生ずる透過磁束の変化に応じて、位
相が１／４波長ずれた２つの正弦波状の電圧信号を正弦
波信号および余弦波信号として得るように回路構成さ
れ、前記演算処理手段が、各磁気ユニットからの２種類
の周波数の各正弦波信号および各余弦波信号を用いて、
可動部の運動の周期と同一周期の正弦波信号および余弦
波信号を生成し、この正弦波信号および余弦波信号に基
づいて可動部の絶対位置を検出するものとされる。この
場合、各歯車が、モータの回転軸に装着され、またモー
タ機構が、ロータの回転を減速する減速機を備え、各歯
車が、前記減速機の出力軸に装着されてもよく、さらに
前記モータ機構が、回転軸または出力軸により駆動され
る被駆動部を含み、各歯車が前記被駆動部に装着されて
もよい。
【００１４】さらに、本発明の位置検出装置において
は、例えば、被駆動部がモータの回転により所定範囲で
直線的に駆動される直動部材とされ、信号生成手段が、
前記直動部材に前記所定範囲に亘って歯数が互いに１異
なるように設けられた各位置検出用ラックと、この各ラ
ックの歯にそれぞれ対向配置された各磁気ユニットとを
含み、前記各磁気ユニットが、対応するラックの歯に磁
極が対向させて配設された磁石と、前記磁石と前記対応
するラックの歯との間に、同ラックの歯のピッチに対し
て１／４ピッチの間隔を設けて配設された２個の磁気抵
抗素子とを有し、前記各ラックの歯形が、電圧信号とし
て正弦波状の電圧波形が出力されるように形成され、前
記磁気抵抗素子が、前記各ラックが移動することにより
生ずる透過磁束の変化に応じて、位相が１／４波長ずれ
た２つの正弦波状の電圧信号を正弦波信号および余弦波
信号として得るように回路構成され、前記演算処理手段
が、各磁気ユニットからの２種類の各正弦波信号および
各余弦波信号を用いて、前記直動部材の運動の周期と同
一周期の正弦波信号および余弦波信号を生成し、この正
弦波信号および余弦波信号に基づいて前記直動部材の概
略の絶対位置を検出するようにされてもよい。
は、例えば、被駆動部がモータの回転により所定範囲で
直線的に駆動される直動部材とされ、信号生成手段が、
前記直動部材に前記所定範囲に亘って歯数が互いに１異
なるように設けられた各位置検出用ラックと、この各ラ
ックの歯にそれぞれ対向配置された各磁気ユニットとを
含み、前記各磁気ユニットが、対応するラックの歯に磁
極が対向させて配設された磁石と、前記磁石と前記対応
するラックの歯との間に、同ラックの歯のピッチに対し
て１／４ピッチの間隔を設けて配設された２個の磁気抵
抗素子とを有し、前記各ラックの歯形が、電圧信号とし
て正弦波状の電圧波形が出力されるように形成され、前
記磁気抵抗素子が、前記各ラックが移動することにより
生ずる透過磁束の変化に応じて、位相が１／４波長ずれ
た２つの正弦波状の電圧信号を正弦波信号および余弦波
信号として得るように回路構成され、前記演算処理手段
が、各磁気ユニットからの２種類の各正弦波信号および
各余弦波信号を用いて、前記直動部材の運動の周期と同
一周期の正弦波信号および余弦波信号を生成し、この正
弦波信号および余弦波信号に基づいて前記直動部材の概
略の絶対位置を検出するようにされてもよい。
【００１５】さらに、本発明の位置検出装置において
は、例えば、信号生成手段が、直動部材に設けられたラ
ックと、前記直動部材を移動方向に伸張させる伸張手段
と、前記ラックの歯に対向配置された磁気ユニットとを
含み、前記伸張手段が、前記直動部材を前記所定範囲内
の前記ラックの歯数が１または１を超えない所定数減少
するよう前記直動部材を瞬時に伸張するものとされ、前
記磁気ユニットが、磁極がラックの歯に対向させて配設
された磁石と、前記磁石と前記ラックの歯との間に、前
記伸張手段による伸張前と伸張時の各状態における前記
ラックの歯のピッチに対して１／４ピッチの間隔を設け
て配置されるよう設けられる２個の磁気抵抗素子とを有
し、前記ラックの歯形が、電圧信号として正弦波状の電
圧波形が出力されるように形成され、前記磁気抵抗素子
が、前記ラックが移動することにより生ずる透過磁束の
変化に応じて、位相が１／４波長ずれた２つの正弦波状
の電圧信号を正弦波信号および余弦波信号として得るよ
うに回路構成され、演算処理手段が、前記伸張手段によ
る前記直動部材の伸張前と伸張時の各状態で磁気ユニッ
トから生成する２種類の周波数の各正弦波信号および各
余弦波信号を用いて、前記直動部材の運動の周期以上の
所定周期の正弦波信号および余弦波信号を生成し、この
正弦波信号および余弦波信号に基づいて前記直動部材の
絶対位置を概略的に演算するようにされてもよい。この
場合、伸張手段による直動部材の伸び量を検出する伸び
量検出手段を備え、該伸び量検出手段の検出結果に応じ
てラックの歯が減少する所定数を補正するようにされる
のが好ましい。
は、例えば、信号生成手段が、直動部材に設けられたラ
ックと、前記直動部材を移動方向に伸張させる伸張手段
と、前記ラックの歯に対向配置された磁気ユニットとを
含み、前記伸張手段が、前記直動部材を前記所定範囲内
の前記ラックの歯数が１または１を超えない所定数減少
するよう前記直動部材を瞬時に伸張するものとされ、前
記磁気ユニットが、磁極がラックの歯に対向させて配設
された磁石と、前記磁石と前記ラックの歯との間に、前
記伸張手段による伸張前と伸張時の各状態における前記
ラックの歯のピッチに対して１／４ピッチの間隔を設け
て配置されるよう設けられる２個の磁気抵抗素子とを有
し、前記ラックの歯形が、電圧信号として正弦波状の電
圧波形が出力されるように形成され、前記磁気抵抗素子
が、前記ラックが移動することにより生ずる透過磁束の
変化に応じて、位相が１／４波長ずれた２つの正弦波状
の電圧信号を正弦波信号および余弦波信号として得るよ
うに回路構成され、演算処理手段が、前記伸張手段によ
る前記直動部材の伸張前と伸張時の各状態で磁気ユニッ
トから生成する２種類の周波数の各正弦波信号および各
余弦波信号を用いて、前記直動部材の運動の周期以上の
所定周期の正弦波信号および余弦波信号を生成し、この
正弦波信号および余弦波信号に基づいて前記直動部材の
絶対位置を概略的に演算するようにされてもよい。この
場合、伸張手段による直動部材の伸び量を検出する伸び
量検出手段を備え、該伸び量検出手段の検出結果に応じ
てラックの歯が減少する所定数を補正するようにされる
のが好ましい。
【００１６】さらに、本発明の位置検出装置において
は、例えば、前記信号生成手段が、前記可動部に装着さ
れた歯車と、この歯車の歯形成部分を周方向に伸張する
伸張手段と、前記歯車の歯に対向配置された磁気ユニッ
トとを含み、前記歯車が、歯形成部分に周方向に対して
斜めに切れ込みを有し、前記伸張手段が、前記歯車の歯
数が１を超えない所定数減少するよう前記歯車の歯形成
部分を周方向に瞬時に伸張するものとされ、前記磁気ユ
ニットが、磁極が前記歯車の歯に対向させて配設された
磁石と、前記磁石と前記歯車の歯との間に、前記伸張手
段による伸張前と伸張後の各状態における前記歯車の歯
の各ピッチに対して１／４ピッチの間隔を設けて配置さ
れるように、前記伸張手段による前記歯車の伸張と連動
するよう設けられる２個の磁気抵抗素子とを有し、前記
磁気抵抗素子が、前記歯車が回転することにより生ずる
透過磁束の変化に応じて、位相が１／４波長ずれた２つ
の正弦波状の電圧信号を前記正弦波信号および前記余弦
波信号として得るように回路構成され、前記概略位置演
算手段が、前記伸張手段による前記歯車の伸張前と伸張
後の各状態における磁気ユニットからの２種類の周波数
の各正弦波信号および各余弦波信号を用いて、前記可動
部の運動の周期以上の所定周期の正弦波信号および余弦
波信号を生成し、この正弦波信号および余弦波信号に基
づいて前記可動部の絶対位置を概略的に演算するように
されてもよい。この場合、伸張手段による歯車の伸び量
を検出する伸び量検出手段を備え、該伸び量検出手段の
検出結果に応じて前記歯車の歯が減少する所定数を補正
するようにされるのが好ましい。
は、例えば、前記信号生成手段が、前記可動部に装着さ
れた歯車と、この歯車の歯形成部分を周方向に伸張する
伸張手段と、前記歯車の歯に対向配置された磁気ユニッ
トとを含み、前記歯車が、歯形成部分に周方向に対して
斜めに切れ込みを有し、前記伸張手段が、前記歯車の歯
数が１を超えない所定数減少するよう前記歯車の歯形成
部分を周方向に瞬時に伸張するものとされ、前記磁気ユ
ニットが、磁極が前記歯車の歯に対向させて配設された
磁石と、前記磁石と前記歯車の歯との間に、前記伸張手
段による伸張前と伸張後の各状態における前記歯車の歯
の各ピッチに対して１／４ピッチの間隔を設けて配置さ
れるように、前記伸張手段による前記歯車の伸張と連動
するよう設けられる２個の磁気抵抗素子とを有し、前記
磁気抵抗素子が、前記歯車が回転することにより生ずる
透過磁束の変化に応じて、位相が１／４波長ずれた２つ
の正弦波状の電圧信号を前記正弦波信号および前記余弦
波信号として得るように回路構成され、前記概略位置演
算手段が、前記伸張手段による前記歯車の伸張前と伸張
後の各状態における磁気ユニットからの２種類の周波数
の各正弦波信号および各余弦波信号を用いて、前記可動
部の運動の周期以上の所定周期の正弦波信号および余弦
波信号を生成し、この正弦波信号および余弦波信号に基
づいて前記可動部の絶対位置を概略的に演算するように
されてもよい。この場合、伸張手段による歯車の伸び量
を検出する伸び量検出手段を備え、該伸び量検出手段の
検出結果に応じて前記歯車の歯が減少する所定数を補正
するようにされるのが好ましい。
【００１７】
【作用】本発明は前記の如く構成されているので、２種
類の周波数の各正弦波信号および各余弦波信号に基づい
てモータ機構の可動部の絶対位置を常時精確に検出する
ことができる。
類の周波数の各正弦波信号および各余弦波信号に基づい
てモータ機構の可動部の絶対位置を常時精確に検出する
ことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる
実施形態のみに限定されるものではない。
発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる
実施形態のみに限定されるものではない。
【００１９】図１に本発明の一実施形態に係る位置検出
方法が適用される位置検出装置の概略構成を示し、この
位置検出装置Ａは、モータ機構の可動部の位置に応じた
信号を出力するセンサ部（信号生成手段）１０と、この
センサ部１０からの信号に所定の演算処理を行うことに
よってモータ機構の可動部の絶対位置を検出する演算処
理部（演算処理手段）２０と、演算処理部２０により検
出された絶対位置を出力する出力部３０とを主要構成要
素として備えてなる。
方法が適用される位置検出装置の概略構成を示し、この
位置検出装置Ａは、モータ機構の可動部の位置に応じた
信号を出力するセンサ部（信号生成手段）１０と、この
センサ部１０からの信号に所定の演算処理を行うことに
よってモータ機構の可動部の絶対位置を検出する演算処
理部（演算処理手段）２０と、演算処理部２０により検
出された絶対位置を出力する出力部３０とを主要構成要
素として備えてなる。
【００２０】センサ部１０は、サーボモータなどの制御
モータＲの回転軸１の後端に軸心を一致させて装着され
た第１および第２の歯車２、３と、各歯車２、３にそれ
ぞれ対向させて配設されている第１および第２の磁気ユ
ニット１１、１２とを備えてなるものとされる。ここ
で、各歯車２、３の歯形は、後述する磁気抵抗素子ブロ
ック１３の各磁気抵抗素子１４（図３参照）により得ら
れる電圧波形が近似的に正弦波となるように形成されて
いる。
モータＲの回転軸１の後端に軸心を一致させて装着され
た第１および第２の歯車２、３と、各歯車２、３にそれ
ぞれ対向させて配設されている第１および第２の磁気ユ
ニット１１、１２とを備えてなるものとされる。ここ
で、各歯車２、３の歯形は、後述する磁気抵抗素子ブロ
ック１３の各磁気抵抗素子１４（図３参照）により得ら
れる電圧波形が近似的に正弦波となるように形成されて
いる。
【００２１】各歯車２、３の歯数は、第１歯車２の歯数
Ｍと第２歯車３の歯数Ｎとが１だけ相違するものとされ
（例えば、Ｍ＝５０，Ｎ＝５１）、第１歯車２の歯数Ｍ
は、この実施形態１では、回転軸１回転当たりのモータ
Ｒの電気的サイクル数の整数分の１とされていればよ
い。例えば、モータＲの電気的サイクル数が５０であれ
ば、歯数Ｍが５０（５０／１）、２５（５０／２）また
は１０（５０／５）とされ、歯数Ｎが５１もしくは４
９、２６もしくは２４または１１もしくは９とされてい
ればよい。
Ｍと第２歯車３の歯数Ｎとが１だけ相違するものとされ
（例えば、Ｍ＝５０，Ｎ＝５１）、第１歯車２の歯数Ｍ
は、この実施形態１では、回転軸１回転当たりのモータ
Ｒの電気的サイクル数の整数分の１とされていればよ
い。例えば、モータＲの電気的サイクル数が５０であれ
ば、歯数Ｍが５０（５０／１）、２５（５０／２）また
は１０（５０／５）とされ、歯数Ｎが５１もしくは４
９、２６もしくは２４または１１もしくは９とされてい
ればよい。
【００２２】また、各歯車２、３は、図２に示すよう
に、１つの歯面がピッチ点Ｐで回転軸１の回転方向に並
ぶよう回転軸１に装着される。
に、１つの歯面がピッチ点Ｐで回転軸１の回転方向に並
ぶよう回転軸１に装着される。
【００２３】図３に、各磁気ユニット１１、１２の詳細
構成を示す。なお、各磁気ユニット１１、１２は同様構
成であるため、第１磁気ユニット１１を主として説明
し、第２磁気ユニット１２の各構成要素は符号に（）付
して付帯的に説明する。
構成を示す。なお、各磁気ユニット１１、１２は同様構
成であるため、第１磁気ユニット１１を主として説明
し、第２磁気ユニット１２の各構成要素は符号に（）付
して付帯的に説明する。
【００２４】磁気ユニット１１（１２）は、歯車２
（３）の歯面に磁極を向けて配設されている永久磁石４
と、この永久磁石４の磁極の前方、つまり永久磁石４と
歯車２（３）との間に並列的に配設されている磁気抵抗
素子ブロック１３を構成している２個の磁気抵抗素子
（以下、単に素子という）１４、すなわち第１素子１４
Ａ（１４Ｃ）および第２素子１４Ｂ（１４Ｄ）とを備え
てなるものとされる。
（３）の歯面に磁極を向けて配設されている永久磁石４
と、この永久磁石４の磁極の前方、つまり永久磁石４と
歯車２（３）との間に並列的に配設されている磁気抵抗
素子ブロック１３を構成している２個の磁気抵抗素子
（以下、単に素子という）１４、すなわち第１素子１４
Ａ（１４Ｃ）および第２素子１４Ｂ（１４Ｄ）とを備え
てなるものとされる。
【００２５】ここで、この素子１４は、よく知られてい
るように透過する磁束の変化に応じて電気抵抗が変化す
る特性を有する素子とされる。そして、この第１素子１
４Ａ（１４Ｃ）および第２素子１４Ｂ（１４Ｄ）は、互
いに歯車２（３）の１／４ピッチずれた位置に相対する
ように配設され、歯車２（３）が回転することにより生
ずる透過磁束の変化に応じて、位相が１／４波長ずれた
２つの正弦波状の電圧信号を得るよう回路構成されてい
る（このような回路構成として、例えば特許第３０５８
４０６号公報参照）。
るように透過する磁束の変化に応じて電気抵抗が変化す
る特性を有する素子とされる。そして、この第１素子１
４Ａ（１４Ｃ）および第２素子１４Ｂ（１４Ｄ）は、互
いに歯車２（３）の１／４ピッチずれた位置に相対する
ように配設され、歯車２（３）が回転することにより生
ずる透過磁束の変化に応じて、位相が１／４波長ずれた
２つの正弦波状の電圧信号を得るよう回路構成されてい
る（このような回路構成として、例えば特許第３０５８
４０６号公報参照）。
【００２６】例えば、歯車２（３）の矢印５の方向への
回転を考えたときに、第１素子１４Ａ（１４Ｃ）の出力
信号が正弦波信号となり、第２素子１４Ｂ（１４Ｄ）の
出力信号が余弦波信号となるよう回路構成されている。
回転を考えたときに、第１素子１４Ａ（１４Ｃ）の出力
信号が正弦波信号となり、第２素子１４Ｂ（１４Ｄ）の
出力信号が余弦波信号となるよう回路構成されている。
【００２７】なお、磁気抵抗素子ブロック１３の素子数
は２である必要はなく、検出精度を上げるために、例え
ば各素子１４Ａ（１４Ｃ）、１４Ｂ（１４Ｄ）の各々に
対し、歯車２（３）の歯の半周期ずらした位置に各磁気
抵抗素子を配置し、それら各磁気抵抗素子が各素子１４
Ａ（１４Ｃ）、１４Ｂ（１４Ｄ）の出力信号を倍増する
よう回路構成してもよい。
は２である必要はなく、検出精度を上げるために、例え
ば各素子１４Ａ（１４Ｃ）、１４Ｂ（１４Ｄ）の各々に
対し、歯車２（３）の歯の半周期ずらした位置に各磁気
抵抗素子を配置し、それら各磁気抵抗素子が各素子１４
Ａ（１４Ｃ）、１４Ｂ（１４Ｄ）の出力信号を倍増する
よう回路構成してもよい。
【００２８】演算処理部２０は、ＣＰＵを中心としてＡ
／Ｄ変換器、ＲＡＭ、ＲＯＭ、クロック、入出力インタ
フェースなどを備えてなるものとされる。このＲＯＭに
は後述するセンサ部１０により検出された電圧波形から
回転位置を算出するためのプログラムなどが格納されて
いる。また、ＲＡＭにはセンサ部１０からの検出値が一
時的に格納される。そして、この演算処理部２０とセン
サ部１０との信号のやりとりは、入出力インタフェース
によりなされる。
／Ｄ変換器、ＲＡＭ、ＲＯＭ、クロック、入出力インタ
フェースなどを備えてなるものとされる。このＲＯＭに
は後述するセンサ部１０により検出された電圧波形から
回転位置を算出するためのプログラムなどが格納されて
いる。また、ＲＡＭにはセンサ部１０からの検出値が一
時的に格納される。そして、この演算処理部２０とセン
サ部１０との信号のやりとりは、入出力インタフェース
によりなされる。
【００２９】図４に演算処理部２０の機能ブロック図を
示す。
示す。
【００３０】演算処理部２０は、センサ部１０からの信
号に基づいて絶対位置を概略的に演算する概略位置演算
部２１と、概略位置演算部２１により概略的に演算され
た絶対位置情報により精確な絶対位置を演算する修正絶
対位置演算部２２とから構成される。
号に基づいて絶対位置を概略的に演算する概略位置演算
部２１と、概略位置演算部２１により概略的に演算され
た絶対位置情報により精確な絶対位置を演算する修正絶
対位置演算部２２とから構成される。
【００３１】出力部３０は、例えばデジタル表示装置な
どの出力装置３１とされる。
どの出力装置３１とされる。
【００３２】しかして、かかる構成の位置検出装置Ａ
は、以下に述べるようにして回転軸１の絶対位置を検出
するための概略位置演算処理および修正絶対位置演算処
理を行う。
は、以下に述べるようにして回転軸１の絶対位置を検出
するための概略位置演算処理および修正絶対位置演算処
理を行う。
【００３３】概略位置演算処理 図２に示すように、各歯車２、３の１つの歯面がピッチ
点Ｐで回転軸１の回転方向に並ぶポイントをＰ0とし、
このポイントＰ0が、第１素子１４Ａに相対するときの
回転軸１の位置を基準位置（原点）Ｏ（図５参照）とし
て設定する。
点Ｐで回転軸１の回転方向に並ぶポイントをＰ0とし、
このポイントＰ0が、第１素子１４Ａに相対するときの
回転軸１の位置を基準位置（原点）Ｏ（図５参照）とし
て設定する。
【００３４】基準位置Ｏからの回転軸１の回転角をθと
すると、第１磁気ユニット１１の第１素子１４Ａの出力
信号値Ｖ1は下記式（１）で表すことができる。
すると、第１磁気ユニット１１の第１素子１４Ａの出力
信号値Ｖ1は下記式（１）で表すことができる。
【００３５】 Ｖ1＝αsin（Ｍθ）＋β （１）
【００３６】但し、αおよびβは、素子１４の出力特性
や各素子１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄの回路構成な
どに応じて決まる係数である。以下、説明の簡単化のた
めにα＝１、β＝０として説明する。すなわち、
や各素子１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄの回路構成な
どに応じて決まる係数である。以下、説明の簡単化のた
めにα＝１、β＝０として説明する。すなわち、
【００３７】 Ｖ1＝sin（Ｍθ） （２） とする。
【００３８】このとき、第１磁気ユニット１１の第２素
子１４Ｂの出力信号値Ｖ2は下記式（３）で表すことが
できる。
子１４Ｂの出力信号値Ｖ2は下記式（３）で表すことが
できる。
【００３９】 Ｖ2＝cos（Ｍθ） （３）
【００４０】また、第２磁気ユニット１２の第１素子１
４Ｃおよび第２素子１４Ｄの出力信号値Ｖ3およびＶ4は
それぞれ下記式（４）および式（５）で表すことができ
る。
４Ｃおよび第２素子１４Ｄの出力信号値Ｖ3およびＶ4は
それぞれ下記式（４）および式（５）で表すことができ
る。
【００４１】 Ｖ3＝sin（Ｎθ） （４）
【００４２】 Ｖ4＝cos（Ｎθ） （５）
【００４３】式（２）〜式（４）によく知られている三
角関数の公式を適用して、
角関数の公式を適用して、
【００４４】 sinθ＝sin（Ｎ−Ｍ）θ＝sin（Ｎθ）cos（Ｍθ）−cos（Ｎθ）sin（Ｍθ ）＝Ｖ3・Ｖ2−Ｖ4・Ｖ1 （６）
【００４５】 cosθ＝cos（Ｎ−Ｍ）θ＝cos（Ｎθ）cos（Ｍθ）＋sin（Ｎθ）sin（Ｍθ ）＝Ｖ4・Ｖ2＋Ｖ3・Ｖ1 （７）
【００４６】式（６）および式（７）より、
【００４７】 tanθ＝sinθ／cosθ＝（Ｖ3・Ｖ2−Ｖ4・Ｖ1）／（Ｖ4・Ｖ2＋Ｖ3・Ｖ1） （８）
【００４８】したがって、式（８）に三角関数の逆変換
を適用して回転軸１の絶対位置を検出することができ
る。
を適用して回転軸１の絶対位置を検出することができ
る。
【００４９】すなわち、概略位置演算部２１は、各素子
１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄの出力信号値Ｖ1、
Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4から例えば位置検出装置Ａの始動直後に
も回転軸１の絶対位置を概略的に演算することができ
る。
１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄの出力信号値Ｖ1、
Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4から例えば位置検出装置Ａの始動直後に
も回転軸１の絶対位置を概略的に演算することができ
る。
【００５０】図５に、第１歯車２の歯数Ｍを５とし、第
２歯車３の歯数Ｎを６とした場合の、各磁気ユニット１
１，１２の第１素子１４Ａ，１４Ｃの出力信号Ｖ1，Ｖ3
と、各素子１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄの出力信号
Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4から合成される正弦波信号sinθお
よび余弦波信号cosθとを示す。
２歯車３の歯数Ｎを６とした場合の、各磁気ユニット１
１，１２の第１素子１４Ａ，１４Ｃの出力信号Ｖ1，Ｖ3
と、各素子１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄの出力信号
Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4から合成される正弦波信号sinθお
よび余弦波信号cosθとを示す。
【００５１】次に、修正絶対位置演算部２２が行う修正
絶対位置演算処理を説明する。
絶対位置演算処理を説明する。
【００５２】修正絶対位置演算処理 概略位置演算処理により概略的な絶対位置情報が取得さ
れると、それにより、例えば第１磁気ユニット１１の第
１素子１４Ａの出力信号Ｖ1を用いて精確な回転軸１の
絶対位置を演算することが可能となる。
れると、それにより、例えば第１磁気ユニット１１の第
１素子１４Ａの出力信号Ｖ1を用いて精確な回転軸１の
絶対位置を演算することが可能となる。
【００５３】例えば、概略位置演算処理により演算され
た絶対位置をθ1（以下、概略絶対位置という、図５参
照）とし、このときの第１素子１４Ａの出力信号Ｖ1の
信号値をＶ1Aとすると、下記式（９）の方程式を解くこ
とにより修正絶対位置候補θ A1，θA2，…が取得され
る。
た絶対位置をθ1（以下、概略絶対位置という、図５参
照）とし、このときの第１素子１４Ａの出力信号Ｖ1の
信号値をＶ1Aとすると、下記式（９）の方程式を解くこ
とにより修正絶対位置候補θ A1，θA2，…が取得され
る。
【００５４】 Ｖ1A＝sin（Ｍθ） （θ：０≦θ≦２π） （９）
【００５５】こうして取得される各修正絶対位置候補θ
A1，θA2，…の中で、概略絶対位置θ1に一番近いもの
を精確な絶対位置（以下、修正絶対位置という）θAと
して選択する。
A1，θA2，…の中で、概略絶対位置θ1に一番近いもの
を精確な絶対位置（以下、修正絶対位置という）θAと
して選択する。
【００５６】このようにして、一旦修正絶対位置θAが
同定されると、後は第１磁気ユニット１１の第１素子１
４Ａの出力信号を用いてインクリメンタル式に回転軸１
の絶対位置を検出することが可能となる。
同定されると、後は第１磁気ユニット１１の第１素子１
４Ａの出力信号を用いてインクリメンタル式に回転軸１
の絶対位置を検出することが可能となる。
【００５７】これにより、レゾルバのように回転軸１の
１回転を１周期の正弦波信号および余弦波信号で見渡し
て絶対位置を概略的に検出することができるとともに、
回転軸１の１回転を細分化して表す正弦波状信号Ｖ1に
基づきアブソリュート式エンコーダを用いた場合と同等
以上の精度で絶対位置を検出することが可能となる。
１回転を１周期の正弦波信号および余弦波信号で見渡し
て絶対位置を概略的に検出することができるとともに、
回転軸１の１回転を細分化して表す正弦波状信号Ｖ1に
基づきアブソリュート式エンコーダを用いた場合と同等
以上の精度で絶対位置を検出することが可能となる。
【００５８】例えば、正弦波状信号Ｖ1の１波長を８ビ
ットのディジタル信号で表し得るだけの精度があれば、
歯数Ｍを５０として１／（５０×２５６）＝１／１２８
００の分解能を備えさせることができる。
ットのディジタル信号で表し得るだけの精度があれば、
歯数Ｍを５０として１／（５０×２５６）＝１／１２８
００の分解能を備えさせることができる。
【００５９】以上、本発明を実施形態に基づいて説明し
てきたが、本発明はかかる実施形態に限定されるもので
はなく、種々改変が可能である。例えば、実施形態にお
いては回転軸１の絶対位置を検出するものとしたが、回
転軸１の回転を減速する減速機（不図示である）を備え
たモータ機構において、その減速機の出力軸に実施形態
の歯車２，３を装着して、当該出力軸の絶対位置を検出
するよう構成することも可能である。
てきたが、本発明はかかる実施形態に限定されるもので
はなく、種々改変が可能である。例えば、実施形態にお
いては回転軸１の絶対位置を検出するものとしたが、回
転軸１の回転を減速する減速機（不図示である）を備え
たモータ機構において、その減速機の出力軸に実施形態
の歯車２，３を装着して、当該出力軸の絶対位置を検出
するよう構成することも可能である。
【００６０】同様に、前記出力軸により駆動される被駆
動部を備えたモータ機構において、その被駆動部に実施
形態の歯車２，３を装着して、当該被駆動部の絶対位置
を検出するよう構成することも可能である。
動部を備えたモータ機構において、その被駆動部に実施
形態の歯車２，３を装着して、当該被駆動部の絶対位置
を検出するよう構成することも可能である。
【００６１】また、そのような被駆動部は回転駆動され
るものに限られる必要はなく、回転軸ないしは出力軸に
設けられるピニオンにより直線的に駆動される直動部材
とすることも可能である。この場合、直動部材に移動範
囲に亘って歯数が１相違する位置検出用の各ラックを形
成し、各磁気ユニット１１，１２を実施形態と同様にし
て各ラックの歯面にそれぞれ対向させて設けるととも
に、各ラックの歯形を、電圧信号として正弦波状の波形
が各磁気ユニット１１，１２から出力されるように形成
する。こうして、各磁気ユニット１１，１２から出力さ
れる２種類の周波数の各正弦波信号および各余弦波信号
に対して実施形態と同様の処理を行い、直動部材の移動
範囲内における絶対位置を検出することが可能となる。
るものに限られる必要はなく、回転軸ないしは出力軸に
設けられるピニオンにより直線的に駆動される直動部材
とすることも可能である。この場合、直動部材に移動範
囲に亘って歯数が１相違する位置検出用の各ラックを形
成し、各磁気ユニット１１，１２を実施形態と同様にし
て各ラックの歯面にそれぞれ対向させて設けるととも
に、各ラックの歯形を、電圧信号として正弦波状の波形
が各磁気ユニット１１，１２から出力されるように形成
する。こうして、各磁気ユニット１１，１２から出力さ
れる２種類の周波数の各正弦波信号および各余弦波信号
に対して実施形態と同様の処理を行い、直動部材の移動
範囲内における絶対位置を検出することが可能となる。
【００６２】さらに、位置検出用ラックおよび磁気ユニ
ットを１つのみ設けるよう構成することも可能である。
例えば、図６に示すように、直動部材６の移動範囲に亘
って伸縮自在な素材で構成した１つの位置検出用ラック
７を伸縮可能に設けるとともに、この位置検出用ラック
７を移動方向ｘに引っ張って伸張する、マグネットプラ
ンジャや圧電素子から構成される伸張手段８を設けるよ
うにする。この伸張手段８が位置検出用ラック７を伸張
させる長さは、位置検出用ラック７の歯数が移動範囲内
で１を超えない所定数（１および小数を含む）ａだけ瞬
時かつ瞬間的に減少するように設定される。
ットを１つのみ設けるよう構成することも可能である。
例えば、図６に示すように、直動部材６の移動範囲に亘
って伸縮自在な素材で構成した１つの位置検出用ラック
７を伸縮可能に設けるとともに、この位置検出用ラック
７を移動方向ｘに引っ張って伸張する、マグネットプラ
ンジャや圧電素子から構成される伸張手段８を設けるよ
うにする。この伸張手段８が位置検出用ラック７を伸張
させる長さは、位置検出用ラック７の歯数が移動範囲内
で１を超えない所定数（１および小数を含む）ａだけ瞬
時かつ瞬間的に減少するように設定される。
【００６３】さらにまた、実施形態の各磁気ユニット１
１，１２と同様の構成を有する磁気ユニット１１´の各
素子１４Ａ´、１４Ｂ´が、伸張手段８による直動部材
６の伸張前および伸張時の各状態において、ラック７の
歯のピッチに対して１／４ピッチの間隔を設けて配設さ
れるように、例えば各素子１４Ａ´、１４Ｂ´を直動部
材６により支持して設けて、直動部材６の伸張と連動し
て各素子１４Ａ´、１４Ｂ´が移動するように構成す
る。
１，１２と同様の構成を有する磁気ユニット１１´の各
素子１４Ａ´、１４Ｂ´が、伸張手段８による直動部材
６の伸張前および伸張時の各状態において、ラック７の
歯のピッチに対して１／４ピッチの間隔を設けて配設さ
れるように、例えば各素子１４Ａ´、１４Ｂ´を直動部
材６により支持して設けて、直動部材６の伸張と連動し
て各素子１４Ａ´、１４Ｂ´が移動するように構成す
る。
【００６４】これにより、直動部材６の伸張前の各素子
１４Ａ´、１４Ｂ´からの信号をそれぞれ正弦波信号Ｖ
1および余弦波信号Ｖ2とし、直動部材６の伸張時の各素
子１４Ａ´、１４Ｂ´からの信号をそれぞれ正弦波信号
Ｖ3および余弦波信号Ｖ4として実施形態と同様の処理を
実施することにより、直動部材６の絶対位置を検出する
ことが可能となる。すなわち、各信号Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、
Ｖ4から直動部材６の運動の１周期Ｔ以上の所定周期Ｔ
／ａの正弦波信号sin（ａθ）および余弦波信号cos（ａ
θ）が生成され、これに基づき概略の絶対位置を演算す
るとともに、この概略の絶対位置情報により例えば信号
Ｖ1を用いて精確な絶対位置を検出することが可能とな
る。
１４Ａ´、１４Ｂ´からの信号をそれぞれ正弦波信号Ｖ
1および余弦波信号Ｖ2とし、直動部材６の伸張時の各素
子１４Ａ´、１４Ｂ´からの信号をそれぞれ正弦波信号
Ｖ3および余弦波信号Ｖ4として実施形態と同様の処理を
実施することにより、直動部材６の絶対位置を検出する
ことが可能となる。すなわち、各信号Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、
Ｖ4から直動部材６の運動の１周期Ｔ以上の所定周期Ｔ
／ａの正弦波信号sin（ａθ）および余弦波信号cos（ａ
θ）が生成され、これに基づき概略の絶対位置を演算す
るとともに、この概略の絶対位置情報により例えば信号
Ｖ1を用いて精確な絶対位置を検出することが可能とな
る。
【００６５】この場合、例えば伸張手段８近傍の所定位
置に直動部材６の伸び量を検出する公知のポテンショメ
ータを設けて、その出力信号により前記所定数ａを補正
するようにすれば、絶対位置を概略的に把握する際の誤
差を小さくすることも可能となる。
置に直動部材６の伸び量を検出する公知のポテンショメ
ータを設けて、その出力信号により前記所定数ａを補正
するようにすれば、絶対位置を概略的に把握する際の誤
差を小さくすることも可能となる。
【００６６】また、伸張手段８は歯車に設けるようにす
ることも可能である。例えば、歯車２を歯形成部分のみ
が周方向に伸張可能なように形成するとともに、歯形成
部分に伸張方向に対して斜めに切れ込みを入れ、伸張手
段８により歯形成部分が伸張されたときに、歯が１を超
えない所定数ａ重なり合うように構成する。これによ
り、直動部材６の場合と同様にして絶対位置を検出する
ことが可能となる。
ることも可能である。例えば、歯車２を歯形成部分のみ
が周方向に伸張可能なように形成するとともに、歯形成
部分に伸張方向に対して斜めに切れ込みを入れ、伸張手
段８により歯形成部分が伸張されたときに、歯が１を超
えない所定数ａ重なり合うように構成する。これによ
り、直動部材６の場合と同様にして絶対位置を検出する
ことが可能となる。
【００６７】さらには、実施形態および前記各変形例に
おけるセンサ部１０は、前記特許公報にあるように、歯
車またはラックに代えてリング状磁石等を用いて構成す
ることももちろん可能である。
おけるセンサ部１０は、前記特許公報にあるように、歯
車またはラックに代えてリング状磁石等を用いて構成す
ることももちろん可能である。
【００６８】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
モータ機構の可動部の位置を表す、２種類の周波数の各
正弦波信号および各余弦波信号を用いて可動部の運動の
１周期以上の所定周期を有する正弦波信号および余弦波
信号を生成し、この正弦波信号および余弦波信号に基づ
いて絶対位置を概略的に検出するとともに、該概略的に
把握された絶対位置情報に依り前記２種類の周波数の各
正弦波信号および各余弦波信号の中の少なくとも１つの
信号に基づき精確な絶対位置を検出算するようにしてい
るので、安価な機構により常時精確にモータ機構の可動
部の絶対位置を検出することができるという優れた効果
を奏する。
モータ機構の可動部の位置を表す、２種類の周波数の各
正弦波信号および各余弦波信号を用いて可動部の運動の
１周期以上の所定周期を有する正弦波信号および余弦波
信号を生成し、この正弦波信号および余弦波信号に基づ
いて絶対位置を概略的に検出するとともに、該概略的に
把握された絶対位置情報に依り前記２種類の周波数の各
正弦波信号および各余弦波信号の中の少なくとも１つの
信号に基づき精確な絶対位置を検出算するようにしてい
るので、安価な機構により常時精確にモータ機構の可動
部の絶対位置を検出することができるという優れた効果
を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る位置検出装置の概略
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図２】各歯車の構成を示す模式図である。
【図３】磁気ユニットの詳細構成を示す模式図である。
【図４】演算処理部の詳細構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図５】絶対位置検出の原理を説明するための模式図で
ある。
ある。
【図６】実施形態の変形例を示す概略図である。
Ａ 位置検出装置 Ｏ 基準位置（原点） Ｐ ピッチ点 Ｒ モータ １ 回転軸 ２、３ 歯車 ４ 磁石 ８ 伸張手段 １０ センサ部 １１、１２ 磁気ユニット １４ 磁気抵抗素子 ２０ 演算処理部 ２１ 概略位置演算部 ２２ 修正絶対位置演算部 ３０ 出力部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F063 AA35 CA40 DA05 DD05 EA02 EA03 GA52 GA69 KA02 KA04 2F077 AA29 AA30 CC02 CC08 NN21 PP14 QQ05 QQ15 TT81 5H550 AA20 BB08 DD01 LL35 LL56 5H611 AA01 BB01 PP07 QQ03 RR03 UA08
Claims (13)
- 【請求項１】 モータ機構の可動部の位置を表す、２種
類の周波数の各正弦波信号および各余弦波信号を発生す
る信号発生手段を設け、 可動部の運動の１周期において前記信号発生手段が発生
する、各正弦波信号および各余弦波信号の波の数が、１
または１を超えない範囲で相違するように前記２種類の
周波数を設定し、 前記２種類の周波数の各正弦波信号および各余弦波信号
に基づいて、前記可動部の絶対位置を検出することを特
徴とする位置検出方法。 - 【請求項２】 ２種類の周波数の各正弦波信号および各
余弦波信号から可動部の運動の１周期以上の所定周期を
有する正弦波信号および余弦波信号を生成し、この正弦
波信号および余弦波信号に基づいて絶対位置を概略的に
検出し、ついで前記２種類の周波数の各正弦波信号およ
び各余弦波信号の中の少なくとも１つを用いて、前記概
略的に検出された絶対位置をより精度よく検出すること
を特徴とする請求項１記載の位置検出方法。 - 【請求項３】 モータ機構の可動部の絶対位置を検出す
る位置検出装置であって、 信号生成手段と、演算処理手段とを備え、 前記信号生成手段が、可動部の運動の１周期における波
の数が１または１を超えない範囲で相違する、２種類の
周波数の各正弦波信号および各余弦波信号を生成し、 前記演算処理手段が、前記２種類の周波数の各正弦波信
号および各余弦波信号に所定の演算処理を行って可動部
の絶対位置を検出することを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項４】 演算処理手段が、信号生成手段により生
成された２種類の周波数の各正弦波信号および各余弦波
信号に基づいて、概略的な絶対位置を検出する概略位置
演算手段と、 前記２種類の周波数の各正弦波信号および各余弦波信号
の中の少なくとも１つを利用して、前記概略位置演算手
段により検出された絶対位置をより精度よく検出する修
正絶対位置演算手段とを有してなることを特徴とする請
求項３記載の位置検出装置。 - 【請求項５】 信号生成手段が、可動部に装着された歯
数が互いに１異なる各歯車と、この各歯車の歯にそれぞ
れ対向配置された各磁気ユニットとを含み、前記各磁気
ユニットが、対応する歯車の歯に磁極が対向させて配設
された磁石と、前記磁石と前記対応する歯車の歯との間
に、同歯車の歯のピッチに対して１／４ピッチの間隔を
設けて配設された２個の磁気抵抗素子とを有し、 前記各歯車の歯形が、電圧信号として正弦波状の電圧波
形が出力されるように形成され、 前記磁気抵抗素子が、前記各歯車が回転することにより
生ずる透過磁束の変化に応じて、位相が１／４波長ずれ
た２つの正弦波状の電圧信号を正弦波信号および余弦波
信号として得るように回路構成され、 前記演算処理手段が、各磁気ユニットからの２種類の周
波数の各正弦波信号および各余弦波信号を用いて、可動
部の運動の周期と同一周期の正弦波信号および余弦波信
号を生成し、この正弦波信号および余弦波信号に基づい
て可動部の絶対位置を検出することを特徴とする請求項
３または４記載の位置検出装置。 - 【請求項６】 各歯車が、モータの回転軸に装着されて
なることを特徴とする請求項５記載の位置検出装置。 - 【請求項７】 モータ機構が、ロータの回転を減速する
減速機を備え、各歯車が、前記減速機の出力軸に装着さ
れてなることを特徴とする請求項５記載の位置検出装
置。 - 【請求項８】 前記モータ機構が、回転軸または出力軸
により駆動される被駆動部を含み、各歯車が前記被駆動
部に装着されてなることを特徴とする請求項５記載の位
置検出装置。 - 【請求項９】 被駆動部がモータの回転により所定範囲
で直線的に駆動される直動部材とされ、 信号生成手段が、前記直動部材に前記所定範囲に亘って
歯数が互いに１異なるように設けられた各位置検出用ラ
ックと、この各ラックの歯にそれぞれ対向配置された各
磁気ユニットとを含み、 前記各磁気ユニットが、対応するラックの歯に磁極が対
向させて配設された磁石と、前記磁石と前記対応するラ
ックの歯との間に、同ラックの歯のピッチに対して１／
４ピッチの間隔を設けて配設された２個の磁気抵抗素子
とを有し、 前記各ラックの歯形が、電圧信号として正弦波状の電圧
波形が出力されるように形成され、 前記磁気抵抗素子が、前記各ラックが移動することによ
り生ずる透過磁束の変化に応じて、位相が１／４波長ず
れた２つの正弦波状の電圧信号を正弦波信号および余弦
波信号として得るように回路構成され、 前記演算処理手段が、各磁気ユニットからの２種類の各
正弦波信号および各余弦波信号を用いて、前記直動部材
の運動の周期と同一周期の正弦波信号および余弦波信号
を生成し、この正弦波信号および余弦波信号に基づいて
前記直動部材の概略の絶対位置を検出することを特徴と
する請求項３または４記載の位置検出装置。 - 【請求項１０】 信号生成手段が、直動部材に設けられ
たラックと、前記直動部材を移動方向に伸張させる伸張
手段と、前記ラックの歯に対向配置された磁気ユニット
とを含み、 前記伸張手段が、前記直動部材を前記所定範囲内の前記
ラックの歯数が１または１を超えない所定数減少するよ
う前記直動部材を瞬時に伸張するものとされ、 前記磁気ユニットが、磁極がラックの歯に対向させて配
設された磁石と、前記磁石と前記ラックの歯との間に、
前記伸張手段による伸張前と伸張時の各状態における前
記ラックの歯のピッチに対して１／４ピッチの間隔を設
けて配置されるよう設けられる２個の磁気抵抗素子とを
有し、 前記ラックの歯形が、電圧信号として正弦波状の電圧波
形が出力されるように形成され、 前記磁気抵抗素子が、前記ラックが移動することにより
生ずる透過磁束の変化に応じて、位相が１／４波長ずれ
た２つの正弦波状の電圧信号を正弦波信号および余弦波
信号として得るように回路構成され、 演算処理手段が、前記伸張手段による前記直動部材の伸
張前と伸張時の各状態で磁気ユニットから生成する２種
類の周波数の各正弦波信号および各余弦波信号を用い
て、前記直動部材の運動の周期以上の所定周期の正弦波
信号および余弦波信号を生成し、この正弦波信号および
余弦波信号に基づいて前記直動部材の絶対位置を概略的
に演算することを特徴とする請求項４記載の位置検出装
置。 - 【請求項１１】 前記信号生成手段が、前記可動部に装
着された歯車と、この歯車の歯形成部分を周方向に伸張
する伸張手段と、前記歯車の歯に対向配置された磁気ユ
ニットとを含み、 前記歯車が、歯形成部分に周方向に対して斜めに切れ込
みを有し、 前記伸張手段が、前記歯車の歯数が１を超えない所定数
減少するよう前記歯車の歯形成部分を周方向に瞬時に伸
張するものとされ、 前記磁気ユニットが、磁極が前記歯車の歯に対向させて
配設された磁石と、前記磁石と前記歯車の歯との間に、
前記伸張手段による伸張前と伸張後の各状態における前
記歯車の歯の各ピッチに対して１／４ピッチの間隔を設
けて配置されるように、前記伸張手段による前記歯車の
伸張と連動するよう設けられる２個の磁気抵抗素子とを
有し、 前記磁気抵抗素子が、前記歯車が回転することにより生
ずる透過磁束の変化に応じて、位相が１／４波長ずれた
２つの正弦波状の電圧信号を前記正弦波信号および前記
余弦波信号として得るように回路構成され、 前記概略位置演算手段が、前記伸張手段による前記歯車
の伸張前と伸張後の各状態における磁気ユニットからの
２種類の周波数の各正弦波信号および各余弦波信号を用
いて、前記可動部の運動の周期以上の所定周期の正弦波
信号および余弦波信号を生成し、この正弦波信号および
余弦波信号に基づいて前記可動部の絶対位置を概略的に
演算することを特徴とする請求項３または４記載の位置
検出装置。 - 【請求項１２】 伸張手段による直動部材の伸び量を検
出する伸び量検出手段を備え、該伸び量検出手段の検出
結果に応じてラックの歯が減少する所定数を補正するこ
とを特徴とする請求項１０記載の位置検出装置。 - 【請求項１３】 伸張手段による歯車の伸び量を検出す
る伸び量検出手段を備え、該伸び量検出手段の検出結果
に応じて前記歯車の歯が減少する所定数を補正すること
を特徴とする請求項１１記載の位置検出装置。
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|---|---|---|---|
| JP2001117694A JP4660718B2 (ja) | 2001-04-17 | 2001-04-17 | 位置検出方法および位置検出装置 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004340677A (ja) * | 2003-05-14 | 2004-12-02 | Alps Electric Co Ltd | 回転角検出装置及び回転角検出方法 |
| CN110857847A (zh) * | 2018-08-22 | 2020-03-03 | Tdk株式会社 | 位置检测*** |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6439523A (en) * | 1987-08-06 | 1989-02-09 | Mitutoyo Corp | Magnetic displacement detecting device |
| JPH02298809A (ja) * | 1989-02-03 | 1990-12-11 | Tdk Corp | 移動物体検出装置 |
| JPH09249186A (ja) * | 1996-03-18 | 1997-09-22 | Jeco Co Ltd | ギアパルスカウント方法及びギア位置検出方法 |
| JPH10267609A (ja) * | 1997-01-21 | 1998-10-09 | Matsusuru Kk | 回転量測定装置 |
| JPH11500828A (ja) * | 1995-02-28 | 1999-01-19 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 回転体における角度測定方法及び装置 |
| JP2000258188A (ja) * | 1999-03-05 | 2000-09-22 | Mitsutoyo Corp | 絶対変位測定装置 |
| JP2001183169A (ja) * | 1999-12-24 | 2001-07-06 | Oriental Motor Co Ltd | 位置検出装置 |
| JP2001241942A (ja) * | 2000-02-25 | 2001-09-07 | Alps Electric Co Ltd | 回転角検出装置 |
| JP2002213910A (ja) * | 2001-01-23 | 2002-07-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 回転角度検出装置 |
-
2001
- 2001-04-17 JP JP2001117694A patent/JP4660718B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6439523A (en) * | 1987-08-06 | 1989-02-09 | Mitutoyo Corp | Magnetic displacement detecting device |
| JPH02298809A (ja) * | 1989-02-03 | 1990-12-11 | Tdk Corp | 移動物体検出装置 |
| JPH11500828A (ja) * | 1995-02-28 | 1999-01-19 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 回転体における角度測定方法及び装置 |
| JPH09249186A (ja) * | 1996-03-18 | 1997-09-22 | Jeco Co Ltd | ギアパルスカウント方法及びギア位置検出方法 |
| JPH10267609A (ja) * | 1997-01-21 | 1998-10-09 | Matsusuru Kk | 回転量測定装置 |
| JP2000258188A (ja) * | 1999-03-05 | 2000-09-22 | Mitsutoyo Corp | 絶対変位測定装置 |
| JP2001183169A (ja) * | 1999-12-24 | 2001-07-06 | Oriental Motor Co Ltd | 位置検出装置 |
| JP2001241942A (ja) * | 2000-02-25 | 2001-09-07 | Alps Electric Co Ltd | 回転角検出装置 |
| JP2002213910A (ja) * | 2001-01-23 | 2002-07-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 回転角度検出装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004340677A (ja) * | 2003-05-14 | 2004-12-02 | Alps Electric Co Ltd | 回転角検出装置及び回転角検出方法 |
| JP4562355B2 (ja) * | 2003-05-14 | 2010-10-13 | アルプス電気株式会社 | 回転角検出装置及び回転角検出方法 |
| CN110857847A (zh) * | 2018-08-22 | 2020-03-03 | Tdk株式会社 | 位置检测*** |
| US11099033B2 (en) | 2018-08-22 | 2021-08-24 | Tdk Corporation | Position detection system |
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