JPH06147814A

JPH06147814A - 回転角度検出装置

Info

Publication number: JPH06147814A
Application number: JP32496992A
Authority: JP
Inventors: Hisahiro Ishihara; 久寛石原
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1992-11-10
Filing date: 1992-11-10
Publication date: 1994-05-27

Abstract

(57)【要約】【目的】回転数計数手段により得られる回転数情報
と、１回転内位置情報計測手段により得られる１回転内
位置情報との両データに、原点ズレがあった場合でも、
多回転絶対位置情報を常に正確に出力することを可能と
する。【構成】１回転内位置情報計測手段４及び回転数計数
手段５の出力関係に応じて、１回転内位置情報の原点を
基準とする補正演算処理を回転数情報に加え、両データ
の不整合領域を修正して、理想的な多回転絶対位置情報
を得るようにしたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転体の回転角度位置
を検出する回転角度検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転体の回転角度位置を計測するための
エンコーダ類すなわち回転角度検出装置は、大きくイン
クリメンタル・タイプとアブソリュート・タイプとに分
類される。前者は、単位回転角度変位毎に出力されるパ
ルスの数を計数することで回転位置情報とするものであ
り、従って多回転に亘る位置計測の範囲はカウンタの容
量で律則される。

【０００３】一方アブソリュート・タイプの回転角度検
出装置は、計測器内の回転部自体が何らかの手段により
回転位置情報を有しているため、カウンタでデータ累積
する必要がなく、しかも回転途中に停電が生じても１回
転内の位置を見失うことはない。しかしながらこのよう
なアブソリュート・タイプの長所は、あくまでも１回転
内の位置情報に限られており、多回転に亘る変位に対し
ては、単独で回転数の区別すなわち「何回転目」かを区
別することができない。

【０００４】このような事情から、多回転における絶対
位置情報つまり「何回転目」の「何番地」かの情報を得
るためには、回転体の１回転内の位置を検出する１回転
内位置情報計測手段に対して、回転回数のみを計測する
回転数計数手段を別途補完的に設ける必要がある。一般
に用いられている回転数計数手段としては、例えば、１
回転につき１パルスを出力する低分解能インクリメンタ
ル・エンコーダ（１Ｐ／Ｒ）がある。そして回転数計数
手段から得られる回転体の回転数情報と、１回転内位置
情報計測手段から得られる回転体の１回転内位置情報と
の両データを合成することで、多回転絶対位置情報
（「何回転目」の「何番地」か）を得ている。

【０００５】この場合、コード板を使用するタイプのエ
ンコーダにおいては、回転数計数用のインクリメンタル
・パルス用のコードを、１回転内絶対位置コードと一緒
のコード板上に載せることができるため、回転数カウン
タ用の電気回路のみ別途設ければよいが、広義のアブソ
リュート・エンコーダ類の一種であるレゾルバ等の場合
においては、回転検出ヘッド及びその処理回路の全体
を、回転数計数サブ・システムとして別途設けなければ
ならない。回転検出ヘッドとしては、図２（ａ）に示さ
れているように、Ｎ極及びＳ極に２分割着磁した円盤形
磁石１を、図示を省略した回転体と一体で回転するよう
に構成するとともに、この円盤形磁石１からの回転磁界
を、ホール素子，ＭＲ素子，コイル等からなる２つの磁
気センサ２，２で検出するように構成したものが一般的
に用いられている。

【０００６】このような構成を有する回転数計数手段の
場合には、図２（ｂ）に示されているように、前記２つ
の磁気センサ２，２の出力状態の組み合わせによって、
１回転を４分割した領域、すなわち（１，０）領域、
（１，１）領域、（０，１）領域、（０，０）領域の各
領域が識別される。したがって図３に示されているよう
に、前記円盤形磁石１の極性が、上述した４つの各領域
に分割されて検出が行われる。なお図２（ｂ）におい
て、（１，０）領域と（１，１）領域との境界に基準位
置（原点）が設定されているが、これはあくまでも一例
に過ぎないものであり、何れの境界に基準位置（原点）
が設定されても構わない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが前述したレゾ
ルバ・システム等のように、回転数計数手段（例えばイ
ンクリメンタル・エンコーダ１Ｐ／Ｒ）と、１回転内位
置情報計測手段（例えばレゾルバ本体）とを、独立のセ
ンサとして配置する場合には、両者間に、図３中の符号
Ａの斜線領域で示したような「原点」ズレを生ずること
がある。なおこの場合の「原点」とは、単純な意味での
「機械的原点」ではなく、機械的，磁気的，電気的，温
度特性等の様々な要因の影響を受けた結果として、回転
数計数手段及び１回転内位置情報計測手段における計数
回路の信号出力が、１回転分だけ切替わる「仮想的な原
点」を指している。

【０００８】すなわち回転数計数手段から得られる回転
体の回転数情報と、１回転内位置情報計測手段から得ら
れる回転体の１回転内位置情報との両データの原点が、
図４（ａ）に示すように一致していれば、図４（ｂ）の
ように多回転の絶対位置情報が連続的に得られるが、図
５（ａ）に示すように両データに原点ズレがあった場合
には、合成データには、図５（ｂ）に示すような不整合
領域Ｂを生じ、所々で１回転分読み違えた不連続な位置
情報が誤って出力されることになる。

【０００９】そこで本発明は、回転数情報と１回転内位
置情報との合成データにおける不整合領域を修正し、原
点ズレがあった場合においても多回転絶対位置情報を常
に正確に出力することができるようにした回転角度検出
装置を提供するを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる回転数検
出装置は、回転体の回転角度位置を検出するものであっ
て、上記回転体の１回転内の位置を検出する１回転内位
置情報計測手段と、前記回転体の回転数を検出する回転
数計数手段と、を備えた回転角度検出装置において、上
記１回転内位置情報計測手段により得られる回転体の１
回転内位置情報と、前記回転数計数手段により得られる
回転体の回転数情報とを受け、これらの両情報に基づい
て上記回転数情報に補正を加える補正演算手段を有する
構成になされている。

【００１１】

【作用】このような構成を有する手段においては、補正
演算手段によって、１回転内位置情報計測手段により得
られる回転体の１回転内位置情報の原点を基準とする補
正演算処理が、回転数計数手段により得られる回転体の
回転数情報に加えられ、両データの原点ズレが存在して
いても、その不整合が適宜修正されるようになってい
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１に示されているように、回転体３に
は、当該回転体３の１回転内の位置を検出する１回転内
位置情報計測手段としてのレゾルバ４と、前記回転体３
の回転数を検出する回転数計数手段としてのインクリメ
ンタル・エンコーダ（１Ｐ／Ｒ）５とが、メカ部を構成
するように設けられている。また上記レゾルバ４には、
レゾルバ計数回路６が接続されており、このレゾルバ計
数回路６から回転体３の１回転内における位置情報が出
力されるようになっている。さらに前記インクリメンタ
ル・エンコーダ５には、回転数計数回路７が接続されて
おり、この回転数計数回路７から回転体３の回転数情報
が出力されるようになっている。

【００１３】上記回転数計数手段としてのインクリメン
タル・エンコーダ５は、前述したように図２（ａ）に示
されているホール素子等からなる２つの磁気センサ２，
２の出力状態の組み合わせによって、図２（ｂ）のよう
に１回転を４分割した（１，０）領域、（１，１）領
域、（０，１）領域、（０，０）領域の各領域を識別す
るものであり、それに対応した２bit の検出信号が、上
記回転数計数回路７から論理ゲート８に印加されてい
る。

【００１４】これと同様に、前記１回転内位置情報計測
手段としてのレゾルバ４に関しても、便宜的に１回転を
４分割した領域に分けて考えることができる。本実施例
におけるレゾルバ４の計測分解能は１３bit(8192分割）
としているため、「１〜2048番地」、「2049〜4096番
地」、「4097〜6144番地」、「6145 〜8192番地」の４領
を考え、それに対応したＭＳＢ信号が、上記レゾルバ計
数回路６から論理ゲート８に印加されている。

【００１５】論理ゲート８は、前記インクリメンタル・
エンコーダ５及びレゾルバ４から入力される計３bit の
検出信号を、後述するように４bit のセレクト信号に変
換する機能を有しており、補正演算手段としての回転数
補正演算用ＩＣ９に送出している。また回転数補正演算
用ＩＣ９は、前記インクリメンタル・エンコーダ５によ
り得られる回転数情報に補正を加える機能を有してい
る。この補正演算操作を実行する演算用ＩＣとして例え
ば74HC181 が用いられる。この回転数補正演算用ＩＣ９
では、４bit のセレクト信号が、次に示す表１の通りに
設定されることで、加減算及びスルー出力の各演算モー
ド選択が行われるようになっている。

【表１】

【００１６】これに対応して前述した論理ゲート８は、
上記レゾルバ４及びインクリメンタル・エンコーダ５の
位置関係から決定される３bit の情報すなわちインクリ
メンタル・エンコーダ５の２つの磁気センサ出力状態及
びレゾルバ４からの１回転内位置データのＭＳＢ信号
を、４bit のセレクト信号に変換させるべく、次の表２
のような関係が、論理ゲート８の入出力特性として設定
されている。

【表２】

【００１７】このような構成手段によって、上記回転数
補正演算用ＩＣ９は、以下のような補正操作を回転数情
報に加える。まず、上述したようにインクリメンタル・
エンコーダ５及びレゾルバ４が各々独立して示す現在の
位置領域の組み合わせは４×４＝１６通りあり、この１
６通りの各場合に対して原点ズレ補正値がそれぞれ設定
される。すなわち前述した原点ズレ（図３符号Ａ参照）
が±９０度を越えない程度には、両者の原点合わせが可
能であるという充分現実的な仮定をした場合において、
上記１６通りの各場合における原点ズレ補正値は、次の
表３のように設定される。

【表３】

【００１８】より具体的には、表１中においてレゾルバ
４がＲ１の領域にある時を考えてみると、インクリメン
タル・エンコーダ５が、［１］：Ｃ１に位置していれば、両者の示す領域（どの
４分割領域にあるか）は一致しており正しい。従って補
正値は０である。［２］：Ｃ２に位置していれば、原点がズレてはいるが
回転数自体は間違っていないため、補正値は０に設定さ
れる。［３］：Ｃ３に位置することは、原点ズレが±９０度以
上に相当することとなって有り得ない状態であり、また
あってはならない。従ってエラー（Ｅ）とされる。［４］：Ｃ４に位置していれば、回転数計数手段（イン
クリメンタル・エンコーダ５）のカウント値が１回転分
低めになっている。従って＋１回転の補正が加えられ
る。他の欄に関しても、同様の考察（思考実験）に基づく補
正値がそれぞれ設定される。

【００１９】このような表１に基づく補正動作が本実施
例装置で行われる。すなわち両者の原点ズレが±９０度
未満に収まっているという条件の下において、レゾルバ
４から得られる１回転内位置情報のＭＳＢ信号がハイレ
ベルとなって１回転内位置情報が後半の１／２回転にあ
ることが示され、かつインクリメンタル・エンコーダ５
から得られる回転体の回転数情報がＣ１領域にある場合
には、回転数情報に対して、−１の補正が実施される。
またレゾルバ４から得られる１回転内位置情報のＭＳＢ
信号がローレベルとなって１回転内位置情報が前半の１
／２回転にあることが示され、かつインクリメンタル・
エンコーダ５から得られる回転体の回転数情報がＣ４領
域にある場合には、回転数情報に＋１の補正が実施され
る。

【００２０】またレゾルバ４及びインクリメンタル・エ
ンコーダ５の両データが更新される毎に、上述のように
原点基準をレゾルバ原点とする補正演算処理（＋１、±
０、−１の演算操作）が両者の出力関係に応じて回転数
情報に加えられる。そしてこのような補正が行われる結
果、図５（ａ）に示すように両データの原点ズレが存在
していても、その不整合が適宜修正されて、システム出
力としては図４（ｂ）のような理想的な多回転絶対位置
情報が得られるようになっている。

【００２１】なお上記実施例では、磁気センサとしてホ
ール素子を用いているが、その他のあらゆる磁気センサ
をも採用することができる。さらに１回転内位置情報計
測手段としてはレゾルバ以外のものも用いることがで
き、同様に、回転数計数手段としてはインクリメンタル
・エンコーダ以外のものも用いることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように本発明にかかる回角度
検出装置は、１回転内位置情報計測手段及び回転数計数
手段の出力関係に応じて、１回転内位置情報の原点を基
準とする補正演算処理を回転数情報に加え、理想的な多
回転絶対位置情報を得るようにしたものであるから、回
転数情報と１回転内位置情報との両データにおける不整
合領域を修正して、原点ズレがあった場合においても多
回転絶対位置情報を常に正確に出力することができ、回
転角度検出装置の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における回転角度検出装置を
表したブロック図である。

【図２】回転数計数手段を表したものであり、（ａ）は
装置の要部平面説明図、（ｂ）は磁気センサ出力状態を
表した線図である。

【図３】１回転内位置情報計測手段と回転数計数手段と
の原点ズレを表した平面説明図である。

【図４】理想的な多回転絶対位置情報を得る場合を示し
たものであって、（ａ）は１回転内位置情報計測手段及
び回転数計数手段により得られる情報信号を表した線
図、（ｂ）は合成して得られる理想的な多回転絶対位置
情報信号を表した線図である。

【図５】原点ズレを生じつつ、多回転絶対位置情報を得
る場合を示したものであって、（ａ）は１回転内位置情
報計測手段及び回転数計数手段により得られる情報信号
を表した線図、（ｂ）は合成して得られる理想的な多回
転絶対位置情報信号を表した線図である。

【符号の説明】

１円板型マグネット２ａ，２ｂ磁気センサ３回転体４レゾルバ（１回転内位置情報計測手段）５インクリメンタル・エンコーダ（回転数計数手段）８論理ゲート９回転数補正演算用ＩＣ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転体の回転角度位置を検出するもので
あって、上記回転体の１回転内の位置を検出する１回転
内位置情報計測手段と、前記回転体の回転数を検出する
回転数計数手段と、を備えた回転角度検出装置におい
て、上記１回転内位置情報計測手段により得られる回転体の
１回転内位置情報と、前記回転数計数手段により得られ
る回転体の回転数情報とを受け、これらの両情報に基づ
いて上記回転数情報に補正を加える補正演算手段を有し
ていることを特徴とする回転角度検出装置。