專利名稱：機(jī)電裝置以及機(jī)械手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)位置控制。
背景技術(shù)：
公知使用編碼器的輸出對(duì)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制的電機(jī)機(jī)械裝置(電動(dòng)馬達(dá)、發(fā)電機(jī))(例如專利文獻(xiàn)I)。專利文獻(xiàn)I :日本特開2010-207019號(hào)公報(bào)但是，編碼器外裝在電動(dòng)馬達(dá)上，因此在馬達(dá)系統(tǒng)整體的小型化、需要編碼器的驅(qū)動(dòng)負(fù)荷方面等是不利的。并且，判明絕對(duì)位置的絕對(duì)型編碼器價(jià)格很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，解決上述課題的至少一個(gè)，以簡(jiǎn)便的方法對(duì)電動(dòng)馬達(dá)等機(jī)電裝置的移動(dòng)量、位置進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明是為了解決上述課題的至少一部分而完成的，能夠作為以下方式或者應(yīng)用例實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用例I一種機(jī)電裝置，具有電磁線圈；轉(zhuǎn)子磁鐵；用于檢測(cè)上述轉(zhuǎn)子磁鐵的電角的η個(gè) (η為2以上的整數(shù))磁傳感器；以及位置檢測(cè)部，其使用上述磁傳感器的輸出，檢測(cè)上述轉(zhuǎn)子磁鐵的位置，各磁傳感器生成具有以上述機(jī)電裝置的電角2 π為周期的曲線狀波形的傳感器輸出信號(hào)，上述η個(gè)磁傳感器分別被配置為生成以電角計(jì)的π的整數(shù)倍以外的相位差的傳感器輸出信號(hào)，上述位置檢測(cè)部使用來自上述η個(gè)磁傳感器的上述傳感器輸出信號(hào)， 對(duì)從移動(dòng)前的位置亦即起點(diǎn)開始的上述轉(zhuǎn)子磁鐵的移動(dòng)量進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)該應(yīng)用例，能夠容易計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鐵的移動(dòng)量。應(yīng)用例2在應(yīng)用例I所述的機(jī)電裝置中，上述磁傳感器將來自上述轉(zhuǎn)子磁鐵的磁通密度量作為是模擬信號(hào)的傳感器信號(hào)輸出。應(yīng)用例3在應(yīng)用例I或2所述的機(jī)電裝置中，上述位置檢測(cè)部對(duì)上述磁傳感器伴隨著從上述起點(diǎn)開始的上述轉(zhuǎn)子磁鐵的移動(dòng)而在上述傳感器輸出信號(hào)產(chǎn)生的周期數(shù)m(m為整數(shù))進(jìn)行計(jì)數(shù)，使用上述周期數(shù)m、上述起點(diǎn)和移動(dòng)后的上述傳感器輸出信號(hào)的大小對(duì)上述轉(zhuǎn)子磁鐵的移動(dòng)量進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)該應(yīng)用例，使用周期數(shù)m、移動(dòng)前后的上述傳感器輸出信號(hào)的大小能夠容易地計(jì)算上述轉(zhuǎn)子磁鐵的移動(dòng)量。應(yīng)用例4在應(yīng)用例3所述的機(jī)電裝置中，上述位置檢測(cè)部進(jìn)行如下計(jì)算根據(jù)上述起點(diǎn)的上述傳感器輸出信號(hào)的大小，對(duì)從上述起點(diǎn)至上述周期數(shù)m最初變化為止的上述轉(zhuǎn)子磁鐵的移動(dòng)量、即偏移量Θ offset進(jìn)行計(jì)算，基于上述周期數(shù)m計(jì)算上述轉(zhuǎn)子磁鐵的第一移動(dòng)量m θ O，根據(jù)移動(dòng)后的上述傳感器輸出信號(hào)的大小，對(duì)經(jīng)過了上述周期數(shù)m后的上述轉(zhuǎn)子磁鐵的第二移動(dòng)量Λ Θ進(jìn)行計(jì)算，使用上述第一移動(dòng)量π θο和上述第二移動(dòng)量Λ Θ相加的值(ηιθ0+Δ Θ)、以及上述偏移量Θ offset,對(duì)從上述起點(diǎn)開始的上述轉(zhuǎn)子磁鐵的移動(dòng)量進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)該應(yīng)用例，使取決于周期數(shù)m的第一移動(dòng)量和作為各周期內(nèi)的移動(dòng)量的第二移動(dòng)量相加能夠容易地計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鐵的移動(dòng)量。應(yīng)用例5在應(yīng)用例4所述的機(jī)電裝置中，上述位置檢測(cè)部將上述傳感器輸出信號(hào)變換成三角波信號(hào)，使用上述三角波信號(hào)的值對(duì)經(jīng)過了上述周期數(shù)m后的上述轉(zhuǎn)子磁鐵的第二移動(dòng)量Λ Θ進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)該應(yīng)用例，即便在傳感器輸出信號(hào)飽和時(shí)也能夠容易地計(jì)算第二移動(dòng)量 Δ Θ。應(yīng)用例6在應(yīng)用例4所述的機(jī)電裝置中，上述位置檢測(cè)部將上述傳感器輸出信號(hào)變換成正弦波信號(hào)，使用上述正弦波信號(hào)的值對(duì)經(jīng)過了上述周期數(shù)m后的上述轉(zhuǎn)子磁鐵的第二移動(dòng)量Λ Θ進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)該應(yīng)用例，即便在傳感器輸出信號(hào)飽和時(shí)也能夠容易地計(jì)算第二移動(dòng)量 Δ Θ。應(yīng)用例7在應(yīng)用例I 6中任意一項(xiàng)所述的機(jī)電裝置中，上述多個(gè)磁傳感器中的一個(gè)磁傳感器在上述起點(diǎn)輸出上述傳感器輸出信號(hào)的極小值和極大值之間的中間值。根據(jù)該應(yīng)用例，能夠使起點(diǎn)的偏移量Θ offset為零。應(yīng)用例8在應(yīng)用例I 7中任意一項(xiàng)所述的機(jī)電裝置中，上述磁傳感器數(shù)η為2，上述磁傳感器被配置為生成以電角計(jì)的η/2的相位差的輸出信號(hào)。根據(jù)該應(yīng)用例，一個(gè)磁傳感器的傳感器輸出信號(hào)為極大值或極小值時(shí)，另一個(gè)磁傳感器輸出信號(hào)輸出極小值和極大值之間的中間值，因此能夠容易地計(jì)算第二移動(dòng)量 Δ Θ。應(yīng)用例9在應(yīng)用例I 8中任意一項(xiàng)所述的機(jī)電裝置中，上述磁傳感器具有溫度補(bǔ)償功能。根據(jù)該應(yīng)用例，能夠抑制由機(jī)電裝置的溫度引起的對(duì)磁傳感器的傳感器信號(hào)的影響。應(yīng)用例10在應(yīng)用例I 9中任意一項(xiàng)所述的機(jī)電裝置中，上述機(jī)電裝置是對(duì)具有檢測(cè)原點(diǎn)的原點(diǎn)傳感器的非驅(qū)動(dòng)構(gòu)件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的裝置，上述位置檢測(cè)部使用來自上述η個(gè)磁傳感器的上述傳感器輸出信號(hào)，對(duì)從上述原點(diǎn)開始的上述轉(zhuǎn)子磁鐵的移動(dòng)量進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)該應(yīng)用例，能夠容易地求出從被驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的原點(diǎn)開始的移動(dòng)量，即被驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的絕對(duì)位置。
應(yīng)用例11一種機(jī)械手，具備基部；運(yùn)動(dòng)部；在上述基部和上述運(yùn)動(dòng)部處在預(yù)先規(guī)定的位置時(shí)產(chǎn)生原點(diǎn)信號(hào)的原點(diǎn)傳感器；機(jī)電裝置，其配置于上述基部和上述運(yùn)動(dòng)部之間的關(guān)節(jié)部， 使上述運(yùn)動(dòng)部相對(duì)于上述基部相對(duì)地移動(dòng)，上述機(jī)電裝置是應(yīng)用例I 10中任意一項(xiàng)所述的機(jī)電裝置。本發(fā)明能夠以各種方式實(shí)現(xiàn)，例如，除了機(jī)電裝置外，能夠以使用了該機(jī)電裝置的機(jī)械手、機(jī)械手手臂等各種方式實(shí)現(xiàn)。


圖I是表示第一實(shí)施例的機(jī)械手手臂的結(jié)構(gòu)的說明圖。圖2是表示機(jī)械手的馬達(dá)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的說明圖。圖3是詳細(xì)說明馬達(dá)的說明圖。圖4A是表示從z方向觀察機(jī)械手手臂時(shí)的原點(diǎn)傳感器的結(jié)構(gòu)的說明圖。圖4B是在原點(diǎn)位置從I方向觀察機(jī)械手手臂時(shí)的說明圖。圖4C是在偏離原點(diǎn)的位置從I方向觀察機(jī)械手手臂時(shí)的說明圖。圖5是表示當(dāng)前位置檢測(cè)電路700的結(jié)構(gòu)的說明圖。圖6A表示脈沖生成電路710。圖6B表示脈沖生成電路715。圖7A是表不A相+微分電路的一個(gè)例子的說明圖。圖7B是表不A相-微分電路的一個(gè)例子的說明圖。圖8是表示電角檢測(cè)電路760的結(jié)構(gòu)的說明圖。圖9A是表示三角波生成電路的一個(gè)例子的說明圖。圖9B是表示三角波生成電路的一個(gè)例子的說明圖。圖10是表示AD變換電路770的一個(gè)例子的說明圖。圖11是表示CPU781檢索的電角映射782的一個(gè)例子的說明圖。圖12是表示電角檢測(cè)電路的各信號(hào)的時(shí)序圖的說明圖。圖13是當(dāng)前位置檢測(cè)電路的時(shí)序圖。圖14是表示機(jī)械手的動(dòng)作流程圖的說明圖。圖15是表示第二實(shí)施例的電角檢測(cè)電路的各信號(hào)的時(shí)序圖的說明圖。
具體實(shí)施例方式第一實(shí)施例圖I是表示第一實(shí)施例涉及的機(jī)械手手臂的結(jié)構(gòu)的說明圖。圖I(A)是從圖示的 z方向觀察機(jī)械手手臂1000時(shí)的圖，圖I (B)是從圖示的y方向觀察機(jī)械手手臂1000時(shí)的圖。圖I(C)是從y方向觀察機(jī)械手手臂彎曲時(shí)的狀態(tài)的圖。機(jī)械手手臂1000具有基部 31、運(yùn)動(dòng)部32、馬達(dá)10、錐齒輪41、42、錐齒輪支承板44。馬達(dá)10被配置在對(duì)基部31和運(yùn)動(dòng)部32進(jìn)行連接的關(guān)節(jié)部。馬達(dá)10具有旋轉(zhuǎn)軸230，旋轉(zhuǎn)軸230與錐齒輪41連接。錐齒輪42具有旋轉(zhuǎn)軸43。錐齒輪42與錐齒輪41嚙合，并且與運(yùn)動(dòng)部32連接。錐齒輪42的旋轉(zhuǎn)軸43與錐齒輪支承板44連接，錐齒輪支承板44與基部31連接。錐齒輪42以旋轉(zhuǎn)軸43為軸旋轉(zhuǎn)，但相對(duì)基部31不移動(dòng)。旋轉(zhuǎn)軸43與馬達(dá)10的旋轉(zhuǎn)軸230正交。對(duì)該機(jī)械手手臂1000而言，若馬達(dá)10旋轉(zhuǎn)則錐齒輪41旋轉(zhuǎn)，若錐齒輪41旋轉(zhuǎn)則通過嚙合錐齒輪42以旋轉(zhuǎn)軸43為中心旋轉(zhuǎn)，若錐齒輪42旋轉(zhuǎn)則運(yùn)動(dòng)部32相對(duì)基部31繞旋轉(zhuǎn)軸43轉(zhuǎn)動(dòng)。圖2是表示機(jī)械手的馬達(dá)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的說明圖。馬達(dá)系統(tǒng)具有馬達(dá)10、控制部 400、PWM驅(qū)動(dòng)電路500、當(dāng)前位置檢測(cè)電路700、原點(diǎn)傳感器600。馬達(dá)10具有電磁線圈100、 轉(zhuǎn)子磁鐵200、磁傳感器300。若對(duì)電磁線圈100施加周期性的交流電流，則轉(zhuǎn)子磁鐵200 移動(dòng)(旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))而使旋轉(zhuǎn)軸230 (圖I)旋轉(zhuǎn)，從而使機(jī)械手手臂1000的運(yùn)動(dòng)部32轉(zhuǎn)動(dòng)。 磁傳感器300有兩個(gè)，對(duì)作為與轉(zhuǎn)子磁鐵200產(chǎn)生的磁通密度量對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)的傳感器信號(hào)SSA、SSB進(jìn)行輸出。此外，傳感器信號(hào)SSA、SSB的值是以電角2 π為周期的信號(hào)。作為磁傳感器300，例如能夠使用霍爾傳感器。磁傳感器300可以具有溫度補(bǔ)償功能。原點(diǎn)傳感器600被配置在機(jī)械手手臂100上，產(chǎn)生原點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)SPS。原點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)是機(jī)械手手臂 1000處于原點(diǎn)位置時(shí)產(chǎn)生脈沖的信號(hào)。圖3是詳細(xì)說明馬達(dá)的說明圖。馬達(dá)10具有定子15和轉(zhuǎn)子20。轉(zhuǎn)子20具有旋轉(zhuǎn)軸230、轉(zhuǎn)子磁鐵200、磁鐵背軛(back yoke) 215。在轉(zhuǎn)子20的中心有旋轉(zhuǎn)軸230。轉(zhuǎn)子磁鐵200有多個(gè)，沿圓周被配置成以旋轉(zhuǎn)軸230為中心的同心圓筒狀。轉(zhuǎn)子磁鐵200的磁化方向是以旋轉(zhuǎn)軸230為中心的放射方向，轉(zhuǎn)子磁鐵200被配置為磁束朝向中心方向的轉(zhuǎn)子磁鐵和朝向外側(cè)方向的轉(zhuǎn)子磁鐵沿圓周交錯(cuò)地配置。磁鐵背軛215被配置在轉(zhuǎn)子磁鐵200 的旋轉(zhuǎn)軸230側(cè)。此外，磁鐵背軛215可以省略。定子15具有電磁線圈100、線圈背軛115、磁傳感器300、電路基板310。電磁線圈 100以與轉(zhuǎn)子磁鐵200對(duì)置的方式配置成圓筒形。在本實(shí)施例中，具備2相電磁線圈100。 線圈背軛115被配置在電磁線圈100的與轉(zhuǎn)子磁鐵200相反的一側(cè)。定子15與電磁線圈 100的各相對(duì)應(yīng)地具有兩個(gè)磁傳感器300。兩個(gè)磁傳感器300產(chǎn)生周期為電角2 JI的傳感器信號(hào)SSA、SSB0傳感器信號(hào)SSA和SSB以相位相互錯(cuò)開π /2的方式配置。傳感器信號(hào) SSA和SSB被用于生成控制信號(hào)，其中，該控制信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)電磁線圈100。此外，電磁線圈100可以是2相以外的單相或3相。在電磁線圈100為單相的情況下，磁傳感器300的數(shù)量為一個(gè)。但在只有一個(gè)磁傳感器300的情況下,很難檢測(cè)旋轉(zhuǎn)方向。因此，即便在電磁線圈100為單相的情況下，也優(yōu)選定子15具有兩個(gè)磁傳感器300。在這種情況下，優(yōu)選兩個(gè)傳感器信號(hào)以相位相互錯(cuò)開η /2的方式配置。并且，在電磁線圈100 為3相的情況下，磁傳感器300與各相對(duì)應(yīng)地需要三個(gè)，但定子15也可以構(gòu)成為僅具有與 3相中的2相的電磁線圈100對(duì)應(yīng)的兩個(gè)磁傳感器300。其原因在于，在3相的情況下，能夠根據(jù)兩個(gè)磁傳感器300的輸出，通過運(yùn)算計(jì)算出剩余一個(gè)磁傳感器300的輸出。圖4Α是表示從ζ方向觀察機(jī)械手手臂時(shí)的原點(diǎn)傳感器的結(jié)構(gòu)的說明圖。圖4Β是在原點(diǎn)位置從I方向觀察機(jī)械手手臂時(shí)的說明圖。圖4C是在偏離原點(diǎn)的位置從y方向觀察機(jī)械手手臂時(shí)的說明圖。機(jī)械手手臂1000具有原點(diǎn)傳感器600。原點(diǎn)傳感器600具有發(fā)光部620、受光部630、反射板640。此外，在圖4A 4C中，圖變得不容易看清楚，因此省略圖I所示的馬達(dá)10、錐齒輪41、42、旋轉(zhuǎn)軸230、43的記載。發(fā)光部620和受光部630被配置在基部31上，反射板640被配置在運(yùn)動(dòng)部32上。此外，在圖4A中，受光部630被隱藏在發(fā)光部620的后面，因此看不見。并且，在本實(shí)施例中，將基部31和運(yùn)動(dòng)部32成為一條直線的狀態(tài)作為原點(diǎn)。
在原點(diǎn)，如圖4B所不,從發(fā)光部620照射的光被反射板640反射,從而照射至受光部630。并且，受光部630將原點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)SPS設(shè)為H。另一方面，在馬達(dá)10 (圖I)驅(qū)動(dòng)、 運(yùn)動(dòng)部32從原點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，如圖4C所示，從發(fā)光部620照射至反射板640并被反射的反射光未照射到受光部630。因此，受光部630無法接受反射光，從而原點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)SPS不會(huì)成為H。圖2的當(dāng)前位置檢測(cè)電路700對(duì)轉(zhuǎn)子磁鐵200的當(dāng)前位置進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)前位置檢測(cè)電路700使用來自磁傳感器300的傳感器信號(hào)SSA、SSB、來自原點(diǎn)傳感器的原點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)SPS和偏移量Θ 0ffset，對(duì)轉(zhuǎn)子磁鐵200的當(dāng)前位置信息θχ進(jìn)行計(jì)算。在此，偏移量 Θ offset是以下兩個(gè)相位的差，S卩、在轉(zhuǎn)子磁鐵200移動(dòng)后傳感器信號(hào)SSB最初成為極小的相位(傳感器信號(hào)SSA增加的區(qū)域的相位，并且成為VDD/2的相位)和產(chǎn)生原點(diǎn)檢測(cè)信號(hào) SPS的相位的差。此外，若使傳感器信號(hào)SSB最初成為極小的相位和產(chǎn)生原點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)SPS 的相位一致，則能夠使偏移量Θ offset為零。圖5是表示當(dāng)前位置檢測(cè)電路700的結(jié)構(gòu)的說明圖。當(dāng)前位置檢測(cè)電路700具有
231計(jì)數(shù)電路705、電角檢測(cè)電路760、合成電路790。如上所述，傳感器信號(hào)SSA、SSB是以電角2π為周期的輸出信號(hào)。2π計(jì)數(shù)電路705對(duì)從原點(diǎn)開始的、該電角2 π的周期數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，對(duì)基于該計(jì)數(shù)值的第一移動(dòng)量ΘΕ2π進(jìn)行計(jì)算。若將電角2π的周期數(shù)設(shè)為CNT，則 θ Ε2 Ji = 2 Ji XCNT。電角檢測(cè)電路760對(duì)從傳感器信號(hào)SSB成為極小的相位至當(dāng)前的位置的第二移動(dòng)量Λ θχ(0彡Δ θχ<2π)進(jìn)行計(jì)算。合成電路790使第一移動(dòng)量θ Ε2 Ji、 第二移動(dòng)量Λ θχ和偏移量QofTset相加，計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鐵200的從原點(diǎn)開始的移動(dòng)量(旋轉(zhuǎn)量)。2 31計(jì)數(shù)電路705具有脈沖生成電路710、715、Α相+微分電路720、Α相-微分電路725和脈沖計(jì)數(shù)電路730。脈沖生成電路710、715是所謂的AD變換電路，將判定值作為閾值，在傳感器信號(hào)SSA、SSB的值為判定值以上時(shí)輸出H，小于判定值時(shí)輸出L。此外，優(yōu)選將該判定值設(shè)定為H期間和L期間的長(zhǎng)度是相同的值。圖6A表示脈沖生成電路710，圖6B表示脈沖生成電路715。脈沖生成電路710、 715為僅輸入信號(hào)不同的相同的電路，因此使用脈沖生成電路710進(jìn)行說明。脈沖生成電路 710具有運(yùn)算放大電路711。運(yùn)算放大電路的一個(gè)輸入被輸入傳感器信號(hào)SSA,另一個(gè)輸入被輸入通過電阻分壓設(shè)定的判定電壓(判定值)。在傳感器信號(hào)SSAS判定電壓時(shí)，運(yùn)算放大電路711的輸出ESA為H，在傳感器信號(hào)SSA <判定電壓時(shí)，運(yùn)算放大電路711的輸出 ESA 為 L。圖5的A相+微分電路720是在轉(zhuǎn)子20(圖2等)向正方向旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生脈沖的電路，A相-微分電路725是在轉(zhuǎn)子20向反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生脈沖的電路。圖7A是表示A相+微分電路的一個(gè)例子的說明圖。A相+微分電路720具有NAND 電路721、倒相電路722和NOR電路723。脈沖生成電路710(圖6A)的輸出ESA被輸入至 NAND電路721的兩個(gè)輸入中的一個(gè)輸入aa。并且，輸出ESA被輸入至倒相電路722，倒相電路722的輸出被輸入至NAND電路721的兩個(gè)輸入中的另一個(gè)輸入ab。NAND電路721的輸出ac和脈沖生成電路715 (圖6B)的輸出ESB被輸入至NOR電路723的兩個(gè)輸入。NOR電路723的輸出是加法信號(hào)ESADl。在輸出ESA未轉(zhuǎn)變的狀態(tài)下，NAND電路721的輸入aa和ab的關(guān)系為任意一個(gè)為H時(shí)另一個(gè)為L(zhǎng)，因此NAND電路721的輸出ac為H?？紤]輸出ESA轉(zhuǎn)變的狀態(tài)。輸出ESA 從L轉(zhuǎn)變?yōu)镠時(shí)，NAND電路721的輸入aa從L轉(zhuǎn)變?yōu)镠。另一方面，NAND電路721的輸入 ab從H轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)。此時(shí)，NAND電路721的輸入ab由于倒相電路722的存在而與NAND電路 721的輸入aa的轉(zhuǎn)變相比略微延遲地轉(zhuǎn)變。其結(jié)果，NAND電路721的輸入aa和ab均為 H的期間瞬間產(chǎn)生，NAND電路721的輸出ac瞬間為L(zhǎng)。此時(shí)，若輸出ESB為L(zhǎng)，則加法信號(hào) ESADl僅瞬間為H。此外，若輸出ESB為L(zhǎng)，則即便NAND電路721的輸出ac瞬間為L(zhǎng)，加法信號(hào)ESADl也保持L狀態(tài)。另一方面，在輸出ESA從H轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)時(shí)，NAND電路721的輸入 aa從H轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)，NAND電路721的輸入ab稍許延遲后從L轉(zhuǎn)變?yōu)镠。此時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生NAND 電路721的輸入aa和ab均為H的期間，因此NAND電路721的輸出ac不會(huì)為L(zhǎng)。因此，加法信號(hào)ESADl保持L狀態(tài)。S卩，該A相+微分電路720在輸出ESB為L(zhǎng)、輸出ESA從L轉(zhuǎn)變?yōu)镠時(shí)，使加法信號(hào)ESADl產(chǎn)生H脈沖。圖7B是表示A相-微分電路的一個(gè)例子的說明圖。A相+微分電路720具有NAND 電路721，但在A相-微分電路725中替換NAND電路721而具有OR電路726，在這一點(diǎn)上是不同的。A相-微分電路725的輸出是減法信號(hào)ESAD2。在該OR電路726中，在輸出ESA 從H轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)時(shí)，輸入ba從H轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)，輸入bb稍許延遲后從L轉(zhuǎn)變?yōu)镠。此時(shí)，OR電路 726的輸入ba和bb同為L(zhǎng)的期間瞬間產(chǎn)生，因此OR電路726的輸出be瞬間為L(zhǎng)。此時(shí)， 若輸出ESB為L(zhǎng)，則減法信號(hào)ESAD2僅瞬間為H。此外，若輸出ESB為L(zhǎng)，則即便OR電路726 的輸出be瞬間為L(zhǎng)，減法信號(hào)ESAD2也保持L狀態(tài)。另一方面，在輸出ESA從L轉(zhuǎn)變?yōu)镠 時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生OR電路726的輸入ba和bb均為L(zhǎng)的期間，因此OR電路726的輸出be不會(huì)為L(zhǎng)。因此，減法信號(hào)ESAD2保持L狀態(tài)。即，該A相-微分電路725在輸出ESB為L(zhǎng)、輸出 ESA從H轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)時(shí)，使減法信號(hào)ESAD2產(chǎn)生H脈沖。通過加法信號(hào)ESADl產(chǎn)生H脈沖、或減法信號(hào)ESAD2產(chǎn)生H脈沖，能夠判斷轉(zhuǎn)子20 (圖3)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檎较蜻€是反方向。此外，優(yōu)選正轉(zhuǎn)時(shí)加法信號(hào)ESADl產(chǎn)生H脈沖的相位和反轉(zhuǎn)時(shí)減法信號(hào)ESAD2產(chǎn)生H脈沖的相位是相同的相位。其原因在于，加法信號(hào)ESADl或減法信號(hào)ESAD2被用于使以下說明的脈沖計(jì)數(shù)電路730的計(jì)數(shù)值CNT增加、減少，因此若相位錯(cuò)開，則計(jì)數(shù)值CNT的增加、減少的時(shí)間點(diǎn)不同。圖5的脈沖計(jì)數(shù)電路730在加法信號(hào)ESADl產(chǎn)生H脈沖時(shí)使計(jì)數(shù)值CNT加1，在減法信號(hào)ESAD2產(chǎn)生H脈沖時(shí)使計(jì)數(shù)值CNT減I。此外，計(jì)數(shù)值CNT變化的時(shí)間點(diǎn)是在與傳感器信號(hào)SSA、SSB的關(guān)系中，傳感器信號(hào)SSB成為極小的相位。計(jì)數(shù)值CNT與從原點(diǎn)開始的傳感器信號(hào)SSA(SSB)的電角2π的個(gè)數(shù)相當(dāng)。例如，計(jì)數(shù)值CNT為m時(shí)，當(dāng)前位置處于距原點(diǎn)(2 π Xm+Δ θ χ+ Θ offset)的位置。在此，電角Δ Θ x(0 ^ Δ θ χ < 2 π )是在計(jì)數(shù)值CNT增加時(shí)從成為了當(dāng)前的計(jì)數(shù)值m的位置至當(dāng)前位置的轉(zhuǎn)子20 (圖3)的移動(dòng)量(旋轉(zhuǎn)量)。接下來，對(duì)計(jì)算電角Λ ΘΧ的電角檢測(cè)電路760進(jìn)行說明。圖8是表示電角檢測(cè)電路760的結(jié)構(gòu)的說明圖。在此，圖8⑷是傳感器信號(hào)SSA、 SSB為正弦波等不飽和波形時(shí)的電路例，圖8(B)是也能夠在傳感器信號(hào)SSA、SSB飽和時(shí)應(yīng)用的電路例。圖8㈧所示的電角檢測(cè)電路760具備AD變換電路770、775和電角決定電路 780，傳感器信號(hào)SSA、SSB被直接輸入至AD變換電路770、775。另一方面，圖8 (B)所示的電角檢測(cè)電路760在圖8(A)所示的電角檢測(cè)電路760的AD變換電路770、775的前段具有脈沖生成電路761、766和三角波生成電路762、767，在這一點(diǎn)上圖8(B)所示的電角檢測(cè)電路760與圖8(A)所示的電角檢測(cè)電路760是不同的。具體的在后面敘述，在傳感器信號(hào)SSA、 SSB飽和時(shí)，若將傳感器信號(hào)SSA、SSB直接輸入至AD變換電路770、775，則與相同的數(shù)字值 SSAD、SSBD對(duì)應(yīng)的電角存在多個(gè)，從而會(huì)有不能唯一決定電角的情況。因此，具有脈沖生成電路761、766和三角波生成電路762、767。下面，以圖8(B)的電角決定電路760為例進(jìn)行說明。脈沖生成電路761、766將傳感器信號(hào)SSA、SSB變換成脈沖波信號(hào)SSAP、SSBP。三角波生成電路762、767將脈沖波信號(hào)SSAP、SSBP變換成三角波信號(hào)SSAT、SSBT。AD變換電路770、775對(duì)三角波信號(hào)SSAT、SSBT進(jìn)行AD變換而生成數(shù)字信號(hào)SSAD、SSBD0電角決定電路780具有CPU781、電角映射782，CPU781使用數(shù)字信號(hào)SSAD、SSBD對(duì)電角映射782進(jìn)行檢索，從而取得電角Λ ΘΧ。此外，由于三角波是直線的，因此CPU781可以根據(jù)數(shù)字信號(hào) SSAD、SSBD通過演算而算出Λ θ χ。脈沖生成電路761、766可以是與圖6Α、圖6Β所說明的脈沖生成電路710、715相同的結(jié)構(gòu)。因此，可以替換脈沖生成電路761、766而兼用脈沖生成電路710、715來將脈沖生成電路710、715的輸出作為三角波生成電路762、767的輸出。圖9Α、圖9Β是表示三角波生成電路的一個(gè)例子的說明圖。作為三角波生成電路 762、767能夠使用積分電路。三角波生成電路762、767是相同的電路，因此以三角波生成電路762為例進(jìn)行說明。三角波生成電路762具有運(yùn)算放大器763、電阻R、電容C。脈沖生成電路761的輸出信號(hào)SSAD經(jīng)由電阻R被輸入至三角波生成電路762的一個(gè)輸入(-)。接地電位被輸入至三角波生成電路762的另一個(gè)輸入(+)。作為三角波生成電路的輸出的輸出信號(hào)SSAT (三角波信號(hào)SSAT)經(jīng)由電容C與三角波生成電路762的一個(gè)輸入(-)連接。在所述結(jié)構(gòu)的情況下，若將脈沖波信號(hào)SSAP的電位設(shè)為Vssap,則三角波生成電路的輸出信號(hào) SSAT的電位Vssat以下式(I) (2)表示。數(shù)式I
權(quán)利要求
1.一種機(jī)電裝置，其特征在于，該機(jī)電裝置具備電磁線圈；轉(zhuǎn)子磁鐵；用于檢測(cè)上述轉(zhuǎn)子磁鐵的電角的η個(gè)磁傳感器，η為2以上的整數(shù)；以及位置檢測(cè)部，該位置檢測(cè)部使用上述磁傳感器的輸出，對(duì)上述轉(zhuǎn)子磁鐵的位置進(jìn)行檢測(cè)，各磁傳感器生成具有以上述機(jī)電裝置的電角2π為周期的曲線狀波形的傳感器輸出信號(hào)，上述η個(gè)磁傳感器分別被配置為生成以電角計(jì)的π的整數(shù)倍以外的相位差的傳感器輸出信號(hào)，上述位置檢測(cè)部使用來自上述η個(gè)磁傳感器的上述傳感器輸出信號(hào)，對(duì)從移動(dòng)前的位置、即起點(diǎn)開始的上述轉(zhuǎn)子磁鐵的移動(dòng)量進(jìn)行計(jì)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機(jī)電裝置，其特征在于，上述磁傳感器將來自上述轉(zhuǎn)子磁鐵的磁通密度量作為傳感器信號(hào)輸出，該傳感器信號(hào)是模擬號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的機(jī)電裝置，其特征在于，上述位置檢測(cè)部對(duì)上述磁傳感器伴隨著從上述起點(diǎn)開始的上述轉(zhuǎn)子磁鐵的移動(dòng)而使上述傳感器輸出信號(hào)產(chǎn)生的周期數(shù)m進(jìn)行計(jì)數(shù)，使用上述周期數(shù)m、上述起點(diǎn)和移動(dòng)后的上述傳感器輸出信號(hào)的大小對(duì)上述轉(zhuǎn)子磁鐵的移動(dòng)量進(jìn)行計(jì)算，m為整數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)電裝置，其特征在于，上述位置檢測(cè)部進(jìn)行如下計(jì)算根據(jù)上述起點(diǎn)的上述傳感器輸出信號(hào)的大小，對(duì)從上述起點(diǎn)至上述周期數(shù)m開始變化為止的上述轉(zhuǎn)子磁鐵的移動(dòng)量、即偏移量Θ offset進(jìn)行計(jì)算，基于上述周期數(shù)m計(jì)算上述轉(zhuǎn)子磁鐵的第一移動(dòng)量m θ O，根據(jù)移動(dòng)后的上述傳感器輸出信號(hào)的大小，對(duì)經(jīng)過了上述周期數(shù)m后的上述轉(zhuǎn)子磁鐵的第二移動(dòng)量Λ Θ進(jìn)行計(jì)算，使用上述第一移動(dòng)量π θο和上述第二移動(dòng)量Λ Θ相加后的值πιθ0+Λ Θ、以及上述偏移量Θ offset,對(duì)從上述起點(diǎn)開始的上述轉(zhuǎn)子磁鐵的移動(dòng)量進(jìn)行計(jì)算。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)電裝置，其特征在于，上述位置檢測(cè)部將上述傳感器輸出信號(hào)變換成三角波信號(hào)，使用上述三角波信號(hào)的值，對(duì)經(jīng)過了上述周期數(shù)m后的上述轉(zhuǎn)子磁鐵的第二移動(dòng)量Λ Θ進(jìn)行計(jì)算。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)電裝置，其特征在于，上述位置檢測(cè)部將上述傳感器輸出信號(hào)變換成正弦波信號(hào)，使用上述正弦波信號(hào)的值，對(duì)經(jīng)過了上述周期數(shù)m后的上述轉(zhuǎn)子磁鐵的第二移動(dòng)量Λ Θ進(jìn)行計(jì)算。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6中任意一項(xiàng)所述的機(jī)電裝置，其特征在于，上述多個(gè)磁傳感器中的一個(gè)磁傳感器在上述起點(diǎn)輸出上述傳感器輸出信號(hào)的極小值和極大值之間的中間值。
8.根據(jù)權(quán)利要求I 7中任意一項(xiàng)所述的機(jī)電裝置，其特征在于，上述磁傳感器數(shù)η為2，上述磁傳感器被配置為生成以電角計(jì)的π /2的相位差的輸出信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I 8中任意一項(xiàng)所述的機(jī)電裝置，其特征在于，上述磁傳感器具有溫度補(bǔ)償功能。
10.根據(jù)權(quán)利要求I 9中任意一項(xiàng)所述的機(jī)電裝置，其特征在于，上述機(jī)電裝置是對(duì)具有檢測(cè)原點(diǎn)的原點(diǎn)傳感器的非驅(qū)動(dòng)構(gòu)件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的裝置，上述位置檢測(cè)部使用來自上述η個(gè)磁傳感器的上述傳感器輸出信號(hào)，對(duì)從上述原點(diǎn)開始的上述轉(zhuǎn)子磁鐵的移動(dòng)量進(jìn)行計(jì)算。
11.一種機(jī)械手，其特征在于，該機(jī)械手具備基部;運(yùn)動(dòng)部；在上述基部和上述運(yùn)動(dòng)部處在預(yù)先規(guī)定的位置時(shí)產(chǎn)生原點(diǎn)信號(hào)的原點(diǎn)傳感器；和機(jī)電裝置，該機(jī)電裝置配置于上述基部和上述運(yùn)動(dòng)部之間的關(guān)節(jié)部，并使上述運(yùn)動(dòng)部相對(duì)于上述基部相對(duì)地移動(dòng)，上述機(jī)電裝置是權(quán)利要求I 10中任意一項(xiàng)所述的機(jī)電裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機(jī)電裝置，具備電磁線圈；轉(zhuǎn)子磁鐵；用于檢測(cè)上述轉(zhuǎn)子磁鐵的電角的n個(gè)(n為2以上的整數(shù))磁傳感器；以及位置檢測(cè)部，其使用上述磁傳感器的輸出，對(duì)上述轉(zhuǎn)子磁鐵的位置進(jìn)行檢測(cè)，各磁傳感器生成具有以上述機(jī)電裝置的電角2π為周期的曲線狀波形的傳感器輸出信號(hào)，上述n個(gè)磁傳感器分別被配置為生成以電角計(jì)的π的整數(shù)倍以外的相位差的傳感器輸出信號(hào)，上述位置檢測(cè)部使用來自上述n個(gè)磁傳感器的上述傳感器輸出信號(hào)，對(duì)從移動(dòng)前的位置亦即起點(diǎn)開始的上述轉(zhuǎn)子磁鐵的移動(dòng)量進(jìn)行計(jì)算。
文檔編號(hào)H02P6/16GK102611270SQ20121001483
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月19日
發(fā)明者竹內(nèi)啟佐敏 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社