旋轉(zhuǎn)角度檢測系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)角度檢測方法、旋轉(zhuǎn)角度檢測單元及同步電動機控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)角度檢測系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)角度檢測方法、旋轉(zhuǎn)角度檢測單元及同步電動機控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在用于工業(yè)用機器人的執(zhí)行器中，對馬達的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度進行檢測，并且根據(jù)該旋轉(zhuǎn)角度進一步對可動部的位置進行檢測。一般地，旋轉(zhuǎn)角度的檢測使用絕對編碼器及旋轉(zhuǎn)變壓器等。編碼器中有絕對編碼器和增量編碼器。由于增量編碼器雖然價格低廉但無法檢測絕對位置，因而需要原點傳感器及原點恢復(fù)動作等。又，絕對編碼器有光學(xué)式及磁式等，雖然可以對旋轉(zhuǎn)一圈期間的絕對角度進行檢測，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜價格昂貴。例如，專利文獻1的磁式絕對編碼器在馬達的旋轉(zhuǎn)軸上具有用于對旋轉(zhuǎn)角度進行檢測的多個旋轉(zhuǎn)檢測器。
現(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻
專利文獻1日本專利特開2011-107048號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明要解決的課題
[0004]然而，上述現(xiàn)有的磁式絕對編碼器需要多個旋轉(zhuǎn)檢測器及模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器，結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。進一步，需要復(fù)雜的控制電路，且成本也將増加。
[0005]本發(fā)明正是鑒于問題點而進行的，以簡易地檢測轉(zhuǎn)子的絕對旋轉(zhuǎn)角度為目的。 用于解決課題的手段
[0006]為了達到目的，本發(fā)明的第1觀點所涉及的旋轉(zhuǎn)角度檢測系統(tǒng)是一種對包含轉(zhuǎn)子和定子繞組的同步電動機中的所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度進行檢測的旋轉(zhuǎn)角度檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括:旋轉(zhuǎn)角度檢測單元，其對于所述轉(zhuǎn)子的機械角度360°具有所述同步電動機的極對數(shù)以上的分解能，對所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度進行檢測；信號輸出單元，其根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度，周期性地輸出多個類別的信號；以及絕對旋轉(zhuǎn)角度取得單元，其根據(jù)由所述旋轉(zhuǎn)角度檢測單元檢測出的所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度、和由所述信號輸出單元輸出的信號的類別，來取得所述轉(zhuǎn)子的絕對旋轉(zhuǎn)角度。
[0007]所述分解能可以是所述同步電動機的極對數(shù)和在所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)與所述同步電動機的1極對對應(yīng)的角度期間由所述信號輸出單元輸出的信號的類別的組合的周期次數(shù)相乘所得的數(shù)值以上。
[0008]所述旋轉(zhuǎn)角度檢測系統(tǒng)可以包括電流供給控制單元，其進行向所述定子繞組供給多個類別的電流的控制，所述絕對旋轉(zhuǎn)角度取得單元根據(jù)由所述旋轉(zhuǎn)角度檢測單元檢測出的所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度、和由所述信號輸出單元輸出的信號的類別、還有由所述電流供給控制單元所供給的電流的類別，來取得所述轉(zhuǎn)子的絕對旋轉(zhuǎn)角度。
[0009]所述旋轉(zhuǎn)角度檢測系統(tǒng)可以包括:轉(zhuǎn)數(shù)檢測單元，其對所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)進行檢測；以及移動體位置取得單元，其根據(jù)由所述絕對旋轉(zhuǎn)角度取得單元取得的所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度、和由所述轉(zhuǎn)數(shù)檢測單元檢測出的所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)，來取得利用所述同步電動機的驅(qū)動在直線上移動的移動體的位置。
[0010]所述同步電動機可以是步進馬達。
[0011]為了達到目的，本發(fā)明的第2觀點所涉及的旋轉(zhuǎn)角度檢測方法是一種利用旋轉(zhuǎn)角度檢測系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)角度檢測方法，所述旋轉(zhuǎn)角度檢測系統(tǒng)對包含轉(zhuǎn)子和定子繞組的同步電動機中的所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度進行檢測，所述旋轉(zhuǎn)角度檢測方法的特征在于，包括以下步驟:旋轉(zhuǎn)角度檢測步驟，對于所述轉(zhuǎn)子的機械角度360°具有所述同步電動機的極對數(shù)以上的分解能，對所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度進行檢測；信號輸出步驟，根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度周期性地輸出多個類別的信號；以及絕對旋轉(zhuǎn)角度取得步驟，根據(jù)在所述旋轉(zhuǎn)角度檢測步驟中檢測出的所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度、和在所述信號輸出步驟中輸出的信號的類別，來取得所述轉(zhuǎn)子的絕對旋轉(zhuǎn)角度。
[0012]所述分解能可以是所述同步電動機的極對數(shù)和在所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)與所述同步電動機的1極對對應(yīng)的角度期間所述信號輸出步驟所輸出的信號的類別的組合的周期次數(shù)相乘所得的數(shù)值以上。
[0013]所述旋轉(zhuǎn)角度檢測方法可以包括電流供給控制步驟，進行向所述定子繞組供給多個類別的電流的控制，在所述絕對旋轉(zhuǎn)角度取得步驟中，根據(jù)在所述旋轉(zhuǎn)角度檢測步驟中檢測出的所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度、在所述信號輸出步驟中輸出的信號的類別、還有在所述電流供給控制步驟中所供給的電流的類別，來取得所述轉(zhuǎn)子的絕對旋轉(zhuǎn)角度。
[0014]所述旋轉(zhuǎn)角度檢測方法可以包括:轉(zhuǎn)數(shù)檢測步驟，對所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)進行檢測；以及移動體位置取得步驟，根據(jù)在所述絕對旋轉(zhuǎn)角度取得步驟中取得的所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度、和在所述轉(zhuǎn)數(shù)檢測步驟中檢測出的所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)，來取得利用所述同步電動機的驅(qū)動在直線上移動的移動體的位置。
[0015]所述同步電動機可以是步進馬達。
[0016]為了達到目的，本發(fā)明的第3觀點所涉及的同步電動機控制系統(tǒng)，其特征在于，包括:上述任一旋轉(zhuǎn)角度檢測系統(tǒng)；和驅(qū)動控制單元，其根據(jù)表示由所述旋轉(zhuǎn)角度檢測單元檢測出的所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度的信號，來對所述同步電動機的驅(qū)動進行控制。
[0017]為了達到目的，本發(fā)明的第4觀點所涉及的同步電動機控制系統(tǒng)，其特征在于，包括:上述任一旋轉(zhuǎn)角度檢測系統(tǒng)；和驅(qū)動控制單元，其根據(jù)由所述信號輸出單元輸出的信號的類別，來對所述同步電動機的驅(qū)動進行控制。
[0018]為了達到目的，本發(fā)明的第5觀點所涉及的旋轉(zhuǎn)角度檢測單元是一種對包含轉(zhuǎn)子和定子繞組的同步電動機中的所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度進行檢測的旋轉(zhuǎn)角度檢測單元，其特征在于，包括:圓盤，其以與所述傳動軸同軸的形態(tài)被安裝在所述同步電動機的傳動軸上；信號輸出部，其根據(jù)所述圓盤的旋轉(zhuǎn)角度周期性地輸出多個類別的信號；第1磁鐵，其以與所述傳動軸相同的旋轉(zhuǎn)角度進行旋轉(zhuǎn)；以及第1磁傳感器，其空開規(guī)定間隔地與所述第1磁鐵相對配置，對磁通進行檢測。
[0019]所述旋轉(zhuǎn)角度檢測單元可以包括:主動齒輪，其以與所述傳動軸同軸的形態(tài)被安裝在所述同步電動機的傳動軸上；第1從動齒輪，其與所述主動齒輪聯(lián)動地旋轉(zhuǎn)，并具有與所述主動齒輪不同的齒數(shù)；第2從動齒輪，其與所述主動齒輪聯(lián)動地旋轉(zhuǎn)，并具有與所述主動齒輪及所述第1從動齒輪不同的齒數(shù)；第2磁鐵，其以與所述第1從動齒輪的旋轉(zhuǎn)軸相同的旋轉(zhuǎn)角度進行旋轉(zhuǎn)；第2磁傳感器，其空開規(guī)定間隔地與所述第2磁鐵相對配置，對磁通進行檢測；第3磁鐵，其以與所述第2從動齒輪的旋轉(zhuǎn)軸相同的旋轉(zhuǎn)角度進行旋轉(zhuǎn)；第3磁傳感器，其空開規(guī)定間隔地與所述第3磁鐵相對配置，對磁通進行檢測。
發(fā)明的效果
[0020]根據(jù)本發(fā)明，能夠簡易地檢測出轉(zhuǎn)子的絕對旋轉(zhuǎn)角度。
【附圖說明】
[0021]圖1是示出實施方式所涉及的電動執(zhí)行器系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是實施方式所涉及的絕對單元(Absolute unit)的立體圖。
圖3是實施方式所涉及的絕對單元的側(cè)視圖。
圖4是示出實施方式所涉及的絕對單元內(nèi)的基板上的結(jié)構(gòu)的圖。
圖5是示出實施方式所涉及的定子和轉(zhuǎn)子的電角度上的位置的一例的圖。
圖6是示出實施方式所涉及的絕對單元內(nèi)的主動齒輪、第1從動齒輪及第2從動齒輪的旋轉(zhuǎn)角度的變化的圖。
圖7是示出實施方式所涉及的第1轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度取得處理的流程圖。
圖8是示出實施方式所涉及的第2轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度取得處理的流程圖。
圖9是示出實施方式所涉及的桿的位置取得處理的流程圖。
【具體實施方式】
[0022]下面，一邊參照附圖一邊對本發(fā)明的實施方式進行詳細地說明。
[0023]圖1是示出實施方式所涉及的電動執(zhí)行器系統(tǒng)100的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖1所示的電動執(zhí)行器系統(tǒng)100包含外殼1、電機端蓋3、步進馬達5、連接構(gòu)件7、軸承構(gòu)件8、滾珠絲杠
9、軸承構(gòu)件10、球形螺母(ball nut) 11、中空桿13、桿15、絕對單元21及步進馬達控制裝置23而構(gòu)成。
[0024]外殼1上連結(jié)有電機端蓋3。電機端蓋3內(nèi)容納/配置有步進馬達5。步進馬達5為2相HB型(混合型(Hybrid Type))步進馬達。步進馬達5包含圓柱形的轉(zhuǎn)子6b、將轉(zhuǎn)子6b隔開規(guī)定間隔容納地配置的圓筒形的定子6a、以及連結(jié)于轉(zhuǎn)子6b上的電機軸6c而構(gòu)成。在本實施方式中，步進馬達5為2相HB型步進馬達，A相繞組及B相繞組(未圖示)作為定子繞組被纏繞在定子6a上。
[0025]步進馬達5的電機軸6c借助連接構(gòu)件7與滾珠絲杠9連結(jié)。球形螺母11與滾珠絲杠9螺合，中空桿13緊固在球形螺母11上。又，中空桿13的頂端連結(jié)有桿15。又，連接構(gòu)件7被軸承構(gòu)件8、10可旋轉(zhuǎn)地支持。
[0026]一旦步進馬達5根據(jù)從步進馬達控制裝置23供給至A相繞組及B相繞組的電流而驅(qū)動的話，轉(zhuǎn)子6b及電機軸6c就會旋轉(zhuǎn)。而且，通過滾珠絲杠9旋轉(zhuǎn)，利用滾珠絲杠9的旋轉(zhuǎn)來限制其旋轉(zhuǎn)的球形螺母11沿軸向移動。通過該球形螺母11的移動，中空桿13還有桿15將會沿軸向移動。
[0027]絕對單元21取得轉(zhuǎn)子6b的旋轉(zhuǎn)角度。又，絕對單元21取得轉(zhuǎn)子6b的轉(zhuǎn)數(shù)，且根據(jù)轉(zhuǎn)子6b的旋轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)數(shù)，來取得軸向上移動的桿15的位置。關(guān)于絕對單元21的詳細