JPH11289717A - サーボモータ装置 - Google Patents

サーボモータ装置

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JPH11289717A
JPH11289717A JP10093137A JP9313798A JPH11289717A JP H11289717 A JPH11289717 A JP H11289717A JP 10093137 A JP10093137 A JP 10093137A JP 9313798 A JP9313798 A JP 9313798A JP H11289717 A JPH11289717 A JP H11289717A
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JP
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servo motor
resolver
rotational position
servomotor
stator
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Takuro Kobayashi
▲琢▼郎 木林
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Toshiba Engineering Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】全体を小型化できると共に、使用環境に左右さ
れることなく安価に製作することにある。 【解決手段】空心コイルを用いた微弱な磁界でサーボモ
ータ１の回転位置に応じて振幅値と位相の異なる２つの
信号波形を出力するレゾルバ１０をサーボモータ１に直
結してこれらを一体化したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は回転位置を検出する
レゾルバを備えたサーボモータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば原子力発電所や病院の医療機器等
から放射線を発生する環境下で、作業や機器操作を行う
には、遠隔操作によりロボットやマニピュレータを制御
している。
【０００３】ところで、このようなロボットやマニピュ
レータの各駆動軸の駆動源としてサーボモータが用いら
れ、このサーボモータの回転位置を検出すると共に、そ
の検出信号を中央制御装置に伝送して制御に必要な演算
処理を行い、その演算結果に基づいてサーボモータを駆
動するようにしている。
【０００４】従来、サーボモータの回転位置を検出する
には、放射線環境下では半導体による検出器が使用でき
ないため、回転体に発光ダイオード等を設けて光学的に
回転位置を検出するエンコーダ方式が考えられるが、こ
のような回転位置検出器では光信号を伝送するための光
ファイバーが必要となる。しかし、この光ファイバーは
放射線が当たると変色する、所謂ブラウニング（browni
ng）現象が発生するという問題がある。
【０００５】そこで、放射線による影響を受けないでサ
ーボモータの回転位置が検出可能なものとして、ロータ
側に回転トランスを備えた構成の誘導型の回転位置検出
器の使用が考えられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この誘導型の
回転位置検出器は回転トランスに鉄心が設けられている
ため、検出器の小型化が困難であり、超小型のサーボモ
ータと一体化するには寸法の違いが大きく構造的に無理
がある。
【０００７】また、上記誘導型の回転位置検出器ではス
テータとロータとの間のギャップが回転位置に応じて変
化することに基づき、回転位置に応じた磁気抵抗変化を
出力信号としてその電気的位相角を検出している。この
ため、サーボモータの回転位置を位相方式で検出して同
じ振幅値の２つの信号波形を遠方の中央制御装置に伝送
すると、その検出信号が伝送路のインピーダンス等の影
響を受けて位相ずれが生じると同時に、波形に歪みが生
じて基準とすべき波形の認識が困難になり、検出精度の
点で問題がある。
【０００８】本発明は上記のような問題を解消するため
なされたもので、その目的は空心コイルを用いた微弱な
磁界で回転位置を高精度で検出可能なレゾルバをサーボ
モータに直結して一体化することにより、全体を小型化
できると共に、使用環境に左右されることのないサーボ
モータ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段によりサーボモータ装置を
構成するものである。請求項１に対応する発明は、空心
コイルを用いた微弱な磁界でサーボモータの回転位置が
検出可能なレゾルバをサーボモータに直結して一体化し
たものである。
【００１０】従って、上記のような構成のサーボモータ
装置にあっては、空心コイルを用いた微弱な磁界で回転
位置を高精度で検出可能なレゾルバをサーボモータに直
結して一体化するようにしたので、全体を小型化できる
と共に、製造コストが安価になる。
【００１１】請求項２に対応する発明は、請求項１に対
応する発明のサーボモータ装置において、レゾルバはサ
ーボモータの回転位置に応じて振幅値と位相の異なる２
つの信号波形を出力するものである。
【００１２】従って、上記のような構成のサーボモータ
装置にあっては、サーボモータの回転位置に応じて振幅
値と位相の異なる２つの信号波形を出力するレゾルバを
用いているので、長距離伝送により両信号が歪んでも基
準位相の認識が可能となり、その位相差を高精度で検出
することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明によるサーボモータ装
置の実施の形態の構成例を示す縦断面図である。図１に
おいて、１は小型のサーボモータで、このサーボモータ
１は適宜離間して設けられた一対の軸受２により回転自
在に支承された回転軸３、この回転軸３に取付けられた
回転子４、この回転子４を包囲するように設けられ、軸
方向の両端部に軸受２を支持するブラケット５に取付け
られたフレーム６、このフレーム６の内周面に回転子３
と微小ギャップを存するようにして取付けられた固定子
７により構成されている。
【００１４】一方、１０はサーボモータ１の回転軸３の
一端に直結されたレゾルバで、このレゾルバ１０は複数
個の空心コイルが配置されたステータ１１、このステー
タ１１の空心コイルに対面させて設けられたロータ１２
とを備え、微弱な磁界でサーボモータ１の回転位置を検
出可能に構成されている。この場合、ステータ１１はサ
ーボモータ１のブラケット５部にアダプタ１３を介して
止めネジ１４により固定され、またロータ１２の軸部は
レゾルバ１０の回転軸１５に止めネジ１６により固定さ
れて一体的に回転可能になっている。
【００１５】図２はレゾルバ１０のステータ１１側のコ
イルの配置例とロータ１２との関係を示すもので、
（ａ）は平面図、（ｂ）は軸方向断面図である。図２に
示すようにステータ１１の端面の円周方向に二重巻き構
成の複数個の外側コイル１７が等間隔を存してそれぞれ
取付けられ、またその内側に複数個の外側コイル１７よ
り巻回数の少ない内側コイル１８が等間隔を存してそれ
ぞれ取付けられている。
【００１６】また、ロータ１２には径方向に適宜の長さ
を有する複数本のスリット１９が円周方向に等間隔を存
してそれぞれ設けられている。なお、図示していないが
ステータ側には内側コイル１８及び外側コイル１７と鎖
交する磁束を発生させる励磁巻線が設けられている。
【００１７】因みに、このレゾルバ１０は直径が２０mm
〜１０mm程度の大きさに構成されている。従って、この
ような構成の誘導型のレゾルバ１０においては、サーボ
モータ１の回転によりロータ１２が一体的に回転すると
ステータ１１の各外側コイル１７及び内側コイル１８に
はロータ１２の回転位置に応じた起電力が発生し、この
起電力を図２（ａ）に示すように外側コイル１７の例え
ばＡ位置のコイルとこれとは周方向にずれた内側コイル
１８のＡ´位置のコイルとを組にして出力を取出すこと
により、電気角で９０°位相差を持たせることができ
る。外側コイル１７と内側コイル１８の他の位置のコイ
ルについても同様の関係に組分けしてそれぞれ出力を取
出すことにより、同様の位相差を持たせることができ
る。
【００１８】この場合、外側コイル１７からは起電力の
大きな出力、即ち波高値の大きな出力が、また内側コイ
ル１８からは起電力の小さい、即ち波高値の小さな出力
を取出すことができる。また、ロータ１２には複数本の
径方向のスリット１９が等間隔を存して設けられ、渦電
流が流れないようにしているので、総合的に大きな起電
力を得ることができる。
【００１９】次にこのような構成のサーボモータ装置を
例えばロボットの各駆動軸の駆動源として用い、これを
遠方の中央制御装置により制御するシステムを図３によ
り説明する。
【００２０】レゾルバ１０によりサーボモータ１の回転
位置を位相差方式で検出し、その検出信号を遠方の中央
制御装置２０に伝送する。この中央制御装置２０ではそ
の検出信号を演算処理して次の動作に必要な制御信号を
サーボモータ１に与えて制御する。
【００２１】この場合、レゾルバ１０は微弱な磁界でサ
ーボモータ１の回転位置を波高値の大きな出力と波高値
の小さな波高値の位相差信号として出力しているので、
基準となる信号との位相差が明瞭になり、長距離伝送が
可能となる。即ち、図４（ａ）に示すようにレゾルバ１
０により検出されたサーボモータ１０の回転位置に応じ
て出力される２つの波高値の大きな信号波形Ｖａと波高
値の小さな信号波形Ｖｂが遠く離れた中央制御装置２０
に伝送されると、その波高値は伝送距離によって変化し
ても、２つの信号波形Ｖａ´，Ｖｂ´の波高値の相対的
な比と両信号間の位相差は変化しないので、伝送距離に
よって両信号の振幅値が減衰してもその比は変化しない
ので、基準となる信号波形を確認できる。
【００２２】従って、これらの信号の位相差からサーボ
モータ１０の回転位置を高精度に検出することができ
る。これに対して、従来の回転トランスを用いた誘導型
のレゾルバでは、図４（ｂ）に示すように回転位置に応
じて同じ振幅値の２つの信号波形Ｖ１，Ｖ２を出力して
いるため、長距離伝送により波形の歪みが大きくなる
と、基準とすべき信号波形Ｖ１´，Ｖ２´の確認が困難
である。
【００２３】このように本実施の形態では、空心コイル
を用いた微弱な磁界で回転位置を高精度で検出可能なレ
ゾルバをサーボモータに直結して一体化するようにした
ので、全体を小型化できると共に、製造コストが安価に
なる。
【００２４】また、サーボモータの回転位置に応じて振
幅値と位相の異なる２つの信号波形を出力するレゾルバ
を用いているので、長距離伝送により両信号が歪んでも
その位相差を検出することができる。
【００２５】因みに、従来では伝送距離が２０ｍ程度が
限界であったが、本実施の形態では４０ｍ程度の伝送が
可能である。なお、上記の実施の形態では巻回数の異な
る外側コイル及び内側コイルを図２に示すように配置し
た構成について述べたが、空心コイルを用いた微弱な磁
界で回転位置を高精度で検出可能なものであれば、上記
構成以外のものであっても良い。
【００２６】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、空心
コイルを用いた微弱な磁界で回転位置を高精度で検出可
能なレゾルバをサーボモータに直結して一体化したの
で、全体を小型化できると共に、使用環境に左右される
ことのない安価なサーボモータ装置を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるサーボモータ装置の実施の形態の
構成例を示す縦断面図。
【図２】同実施の形態のレゾルバのステータ側のコイル
の配置例とロータとの関係を示すもので、（ａ）は平面
図、（ｂ）は軸方向断面図。
【図３】本発明によるサーボモータ装置を例えばロボッ
トの各駆動軸の駆動源として用い、これを遠方の中央制
御装置により制御する場合に適用したシステム構成例を
示す図。
【図４】同システムにおいて、レゾルバにより検出され
るサーボモータの回転位置に応じた位相差方式の信号波
形を従来と対比して示すもので、（ａ）は本発明の信号
波形図、（ｂ）は従来の信号波形図。
【符号の説明】
１……小型サーボモータ ２……軸受 ３……回転軸 ４……回転子 ５……ブラケット ６……フレーム ７……固定子 １０……レゾルバ １１……ステータ １２……ロータ １３……アダプタ １４，１６……止めネジ １５……回転軸 １７……外側コイル １８……内側コイル １９……スリット

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 空心コイルを用いた微弱な磁界でサーボ
    モータの回転位置が検出可能なレゾルバをサーボモータ
    に直結して一体化したことを特徴とするサーボモータ装
    置。
  2. 【請求項２】 レゾルバはサーボモータの回転位置に応
    じて振幅値と位相の異なる２つの信号波形を出力するも
    のである請求項１記載のサーボモータ装置。
JP09313798A 1998-04-06 1998-04-06 サーボモータ装置 Expired - Lifetime JP4070869B2 (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6331759B1 (en) * 1999-04-27 2001-12-18 The Boeing Company Pulse drive angle measurement system and method
US6777843B2 (en) 2001-10-05 2004-08-17 Okuma Corporation Resolver integrated type motor
CN102941577A (zh) * 2011-09-06 2013-02-27 北京理工大学 一种基于双旋变同轴设计的机器人一体化关节位置检测方法
JP2013088819A (ja) * 2011-10-19 2013-05-13 Vitec Group Plc カメラ支持装置

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JP2013088819A (ja) * 2011-10-19 2013-05-13 Vitec Group Plc カメラ支持装置

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