位置检测装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010099779.2 (22)申请日 2020.02.18 (30)优先权数据 2019-048524 2019.03.15 JP (71)申请人 美蓓亚三美株式会社 地址 日本长野县 (72)发明人 清间利明鸭木豊小杉辰彦 (74)专利代理机构 北京思益华伦专利代理事务 所(普通合伙) 11418 代理人 郭红丽 (51)Int.Cl. G01D 5/00(2006.01) G01D 18/00(2006.01) (54)发明名称 位置检测装置 (57)摘要 本发明提供。

2、一种位置检测装置， 其构成简单 且精度高。 编码器(1)具备旋转检测部(11)、 基准 位置检测部(12)、 输出部(15)、 存储部(18)。 旋转 检测部(11)根据转子(81)的旋转位置， 输出具有 第一分辨率(Ri)的周期性旋转检测信号(S1)。 基 准位置检测部(12)检测转子(81)的旋转位置是 否为给定的基准位置。 在存储部(18)中， 存储与 旋转检测信号(S1)对应的预先设定的校正信息 (19)。 输出部(15)基于从旋转检测部(11)输出的 旋转检测信号(S1)、 基准位置检测部(12)的检测 结果、 存储于存储部(19)的校正信息(19)， 输出 具有比第一分辨率(Ri)。

3、低的第二分辨率(Rt)的 周期性输出信号(S2)。 权利要求书1页 说明书6页 附图4页 CN 111693072 A 2020.09.22 CN 111693072 A 1.一种位置检测装置， 其特征在于， 具备： 旋转体； 旋转检测部， 其根据所述旋转体的旋转位置， 输出具有第一分辨率的周期性的第一脉 冲信号； 基准位置检测部， 其检测所述旋转体的旋转位置是否为给定的基准位置； 存储部， 其存储与所述第一脉冲信号对应的预先设定的校正信息； 输出部， 其基于从所述旋转检测部输出的第一脉冲信号、 所述基准位置检测部的检测 结果、 存储于所述存储部的校正信息， 输出具有比所述第一分辨率低的第二分。

4、辨率的周期 性的第二脉冲信号。 2.根据权利要求1所述的位置检测装置， 其中， 所述输出部基于如下定时产生所述第二脉冲信号的脉冲， 在所述定时输出所述第一脉 冲信号的各脉冲中的、 基于所述校正信息而被确定的脉冲。 3.根据权利要求1或2所述的位置检测装置， 其中， 所述校正信息被设定为与所述旋转体在可旋转范围的整个区域中进行旋转的期间所 输出的所述第一脉冲信号中所含的各脉冲对应。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111693072 A 2 位置检测装置 技术领域 0001 本发明涉及位置检测装置， 尤其涉及对应于旋转体的旋转位置而输出信号的位置 检测装置。 背景技术 0002 例如使用对应于。

5、电动机(motor)的转子等旋转体的旋转位置(旋转角度)而输出信 号的位置检测装置。 0003 例如在下述专利文献1中公开了如下内容： 在行星齿轮装置中， 基于旋转角度校正 量， 校正伺服电动机的旋转指令， 从而降低旋转角度误差， 所述旋转角度校正量对应于由旋 转编码器等检测出的、 输入时的旋转角度。 (在先技术文献) (专利文献) 0004 专利文献1： JP特开平9-311725号公报。 发明内容 (发明要解决的问题) 0005 本发明的目的在于， 提供具有简单构成的高精度位置检测装置。 (用于解决课题的技术方案) 0006 为了达到上述目的， 根据本发明的一个技术方案， 位置检测装置具备。

6、： 旋转体； 旋 转检测部， 其根据旋转体的旋转位置， 输出具有第一分辨率的周期性第一脉冲信号； 基准位 置检测部， 其检测旋转体的旋转位置是否为给定的基准位置； 存储部， 其存储与第一脉冲信 号对应的预先设定的校正信息； 以及输出部， 其基于从旋转检测部输出的第一脉冲信号、 基 准位置检测部的检测结果、 以及存储于存储部的校正信息， 输出具有比第一分辨率低的第 二分辨率的周期性第二脉冲信号。 0007 优选地， 输出部基于如下定时产生第二脉冲信号的脉冲， 在所述定时输出第一脉 冲信号的各脉冲中的基于校正信息所确定的脉冲。 0008 优选地， 校正信息被设定为与所述旋转体在可旋转范围的整个区域。

7、中进行旋转的 期间被输出的第一脉冲信号中所含的各脉冲对应。 (发明效果) 0009 根据本发明， 能够提供具有简单构成的高精度位置检测装置。 附图说明 0010 图1是表示使用本发明的实施方式之一的编码器的电动机装置的构成的框图。 图2是表示编码器的示意性构成的框图。 图3是说明编码器的动作的时序图。 图4是说明本实施方式的第一变形例所涉及的编码器的动作的时序图。 说明书 1/6 页 3 CN 111693072 A 3 图5是说明本实施方式的第二变形例所涉及的编码器的动作的时序图。 具体实施方式 0011 以下， 针对本发明的实施方式中的编码器(位置检测装置的一个例子)进行说明。 0012 。

8、实施方式 0013 图1是表示使用本发明的实施方式之一中的编码器1的电动机装置91的构成的框 图。 0014 如图1所示， 电动机装置91具有编码器1、 控制装置50和电动机80。 电动机80基于控 制装置50的控制， 使转子(旋转体的一个例子)81旋转。 编码器1输出与电动机80的转子81的 旋转位置(旋转角度)对应的输出信号(第二脉冲信号的一个例子)S2。 输出信号S2例如被输 出至控制装置50， 但不限于此。 0015 控制装置50例如具有： 控制部51； 以及逆变电路(Inverter Circuit)52， 其基于控 制部51的控制， 对电动机80施加驱动电压。 控制部51通过进行逆。

9、变电路52的控制， 从而使电 动机80驱动。 控制部51例如能根据从编码器1输出的输出信号S2使电动机80驱动， 但不限于 此。 0016 此外， 编码器1不限于这种电动机装置91， 例如能与具有电刷等的电动机一起使用 或者与具有旋转体的其他各种装置一起使用。 0017 图2是表示编码器1的示意性构成的框图。 0018 如图2所示， 编码器1具有旋转检测部11、 基准位置检测部12、 输出部15、 存储有校 正信息19的存储部18。 0019 旋转检测部11根据转子81的旋转位置， 输出旋转检测信号(第一脉冲信号的一个 例子)S1。 旋转检测信号S1是具有第一分辨率Ri的周期性脉冲信号。 即，。

10、 在转子81旋转给定 角度的期间， 旋转检测部11输出包含第一数量的脉冲的旋转检测信号S1。 旋转检测信号S1 被输入至输出部15。 0020 在本实施方式中， 旋转检测部11是具有较高第一分辨率Ri的脉冲发生器。 旋转检 测部11例如可以是通过光学式的检测方式而检测转子81的旋转位置的部分， 也可以是利用 磁性方法等其他方法而检测转子81的旋转位置部分。 并且， 也可以构成为通过将转子81的 周向位移的检测结果乘以整数而生成较高的第一分辨率Ri的脉冲信号。 0021 基准位置检测部12检测转子81的旋转位置是否为给定的基准位置。 检测结果作为 基准位置信号Sp而输出并输入至输出部15。 在本。

11、实施方式中， 在转子81旋转一周的期间， 当 转子81位于给定的旋转位置时生成基准位置信号Sp的脉冲。 基准位置信号Sp例如是PG信 号， 但不限于此。 例如， 基准位置信号Sp可以是从设置于电动机80的霍尔元件等输出的信 号， 也可以将各种信号用作基准位置信号Sp。 0022 存储部18例如是存储器。 存储部18存储与旋转检测信号S1对应的校正信息19。 校 正信息19如后所述， 针对各编码器1而预先设定， 并存储于存储部18。 在校正信息19中包含 与如下旋转检测信号S1中所含的各脉冲对应的信息， 该旋转检测信号S1是转子81在可旋转 范围的整个区域中进行旋转的期间， 即， 转子81旋转一。

12、周的期间被输出的信号。 0023 输出部15基于输入的信号等输出输出信号S2。 输出信号S2是具有第二分辨率Rt的 周期性脉冲信号。 即， 在转子81旋转给定角度的期间， 输出部15输出包含第二数量的脉冲的 说明书 2/6 页 4 CN 111693072 A 4 输出信号S2。 0024 第二分辨率Rt低于第一分辨率Ri。 即， 在转子81旋转给定角度的期间被输出的输 出信号S2中所含的脉冲的数量(第二数量)小于在该期间被输出的旋转检测信号S1中所含 的脉冲的数量(第一数量)。 在本实施方式中， 第一分辨率Ri是分辨率Rt的数倍或数十倍， 但 不限于此。 0025 在本实施方式中， 输出部1。

13、5基于从旋转检测部11输出的旋转检测信号S1、 基准位 置检测部12的检测结果即基准位置信号Sp、 存储于存储部18的校正信息19， 输出输出信号 S2。 0026 图3是说明编码器1的动作的时序图。 0027 在图3中， 示意性地示出在电动机80的转子81以大致恒定速度旋转的情况下由编 码器1处理的信号的波形。 即， 在图3中， 左右方向与时间对应， 并且， 也可谓与转子81的旋转 位置对应。 在图3的上侧， 从上部开始示出基准位置信号Sp、 校准用信号S0、 旋转检测信号 S1、 以及输出信号S2的各自的波形。 在图3的下部分， 示出将校准用信号S0、 旋转检测信号 S1、 校正信息19、。

14、 以及输出信号S2的各自的波形等局部放大后的波形。 0028 如图3的上侧所示， 基准位置信号Sp是在转子81到达给定的旋转位置时， 脉冲上升 的信号。 每当转子81旋转一周时， 基准位置信号Sp的1个脉冲上升。 旋转检测信号S1以及输 出信号S2分别包含伴随转子81的旋转位置的变化而被周期性地输出的脉冲。 0029 校准用信号S0具有第三分辨率Rx。 在本实施方式中， 校准用信号S0的第三分辨率 Rx与输出信号S2的第二分辨率Rt相同， 但不限于此。 第三分辨率Rx优选与第二分辨率Rt相 同， 或比第二分辨率Rt高。 0030 在本实施方式中， 在通过基准位置信号Sp输出脉冲时， 输出部15。

15、以此时的转子81 的旋转位置(以下， 有时将该旋转位置称为原点)为基准， 基于旋转检测信号S1和校正信息 19输出其后转子81旋转一周的期间的输出信号S2的脉冲。 输出部15基于旋转检测信号S1的 各脉冲中的、 根据校正信息19所确定的脉冲被输出的定时， 产生输出信号S2的脉冲。 即， 校 正信息19是预先将用于确定如下定时的信息与旋转检测信号S1建立关联而得到的， 在所述 定时对输出信号S2的脉冲进行输出， 输出部15基于旋转检测信号S1的脉冲， 在被校正信息 19确定的定时产生输出信号S2的脉冲。 0031 更具体而言， 在旋转检测信号S1的各脉冲中的、 基于校正信息19所确定的脉冲被 输。

16、出的期间， 输出部15生成输出信号S2的脉冲。 即， 如图3的下侧所示， 校正信息19是以原点 为基准， 将 “0” 或 “1” 的信息关联至旋转检测信号S1的各脉冲而得到的。 输出部15以原点为 基准， 基于旋转检测信号S1的脉冲与校正信息19的对应关系， 在与作为校正信息19的 “1” 相 关联的旋转检测信号S1的脉冲被输出时， 使输出信号S2的脉冲输出。 0032 在图3中， 针对时刻t1之前的旋转检测信号S1的脉冲， 关联作为校正信息19的 “0” ， 在输出与该 “0” 相关联的脉冲的期间， 输出信号S2成为低电平。 针对从时刻t1到时刻t2输出 的旋转检测信号S1的脉冲， 关联作为。

17、校正信息19的 “1” ， 从时刻t1到时刻t2的期间， 输出信 号S2成为高电平。 其后， 从时刻t2到时刻t3的期间以及时刻t4以后， 与作为校正信息19的 “0” 相关联的旋转检测信号S1的脉冲被输出， 因此输出信号S2成为低电平。 另外， 从时刻t3 到时刻t4的期间， 与作为校正信息19的 “1” 相关联的旋转检测信号S1的脉冲被输出， 因此输 出信号S2成为高电平。 换言之， 从时刻t1到时刻t2的期间以及从时刻t3到时刻t4的期间， 输 说明书 3/6 页 5 CN 111693072 A 5 出部15输出输出信号S2的脉冲。 0033 在将编码器1安装于电动机80后， 例如按以。

18、下方式生成校正信息19。 在生成校正信 息19时， 使用能够根据转子81的旋转位置而输出可高精度地检测该旋转位置的校准用信号 S0的装置。 0034 首先， 在将编码器1安装于电动机80的状态下， 将能输出校准用信号S0的装置临时 安装于电动机80。 在该状态下使转子81旋转， 从而得到基准位置信号Sp、 旋转检测信号S1、 校准用信号S0。 0035 接下来， 将旋转检测信号S1与校准用信号S0在以基准位置信号Sp的脉冲为基准进 行同步的状态下进行比较。 使作为校正信息的 “1” 对应至旋转检测信号S1的脉冲中的与校 准用信号S0的脉冲对应的脉冲， 并使作为校正信息的 “0” 对应至旋转检测。

19、信号S1的脉冲中 的不与校准用信号S0的脉冲对应的脉冲。 具体而言， 如图3的下侧所示， 在从时刻t1b到时刻 t2b以及从时刻t3b到时刻t4b校准用信号S0的脉冲被输出的情况下， 设定 “1” 作为与该期间 的旋转检测信号S1的脉冲对应的校正信息， 并设定 “0” 作为与除此以外的旋转检测信号S1 的脉冲对应的校正信息。 0036 如此， 以原点为基准设定转子81旋转一周的期间的校正信息19并将该校正信息19 存储于存储部18， 从而能执行上述编码器1的动作。 0037 通常， 在需要准确检测转子81的旋转位置的情况下， 需要高成本。 例如， 为了得到 如角度的精度在0.01度以下的高精度。

20、的角度信息， 需要使用如下的昂贵的编码器： 具有每 旋转一周产生36000脉冲以上的分辨率， 输出的信号自身也能够稳定且高精度地输出。 并 且， 还需要提高编码器对电动机的安装精度。 并且， 存在编码器的大小也变为大型的情况。 0038 在本实施方式中， 使用具有较高分辨率Ri的旋转检测信号S1， 并基于预先与校准 用信号S0对应设定的校正信息19， 输出具有与转子81的旋转位置相应的较低分辨率Rt的输 出信号S2。 因此， 即使旋转检测信号S1自身的精度较低， 也能输出与校准用信号S0近似的高 精度的输出信号S2。 例如， 如图3所示， 输出信号S2的脉冲的边沿(上升沿或下降沿)被输出 的时。

21、刻t1、 t2、 t3、 t4与作为高精度校准用信号S0的脉冲的边沿被输出的时刻t1b、 t2b、 t3b、 t4b之间的差异变小。 在本实施方式的构成中， 作为旋转检测部11， 只要使用能得到具有比 最终输出的输出信号S2的分辨率Rt高的分辨率Ri的旋转检测信号S1的旋转检测部即可， 无 需使用高精度的旋转检测部。 并且， 即使编码器1对电动机80的安装精度低， 也能输出高精 度的输出信号S2。 因此， 能在不使用高精度且高价的编码器的前提下， 以低成本制造能输出 具有需要的分辨率Rt且高精度的输出信号S2的编码器1。 0039 校正信息19设定为与在转子81旋转一周的期间被输出的旋转检测信。

22、号S1中所含 的各脉冲对应。 因此， 能在以原点为基准至转子81旋转一周为止的全部的区间， 根据转子81 的旋转位置输出高精度的输出信号S2。 0040 此外， 校正信息19不限于如上所述的形态。 0041 图4是说明本实施方式的第一变形例所涉及的编码器1的动作的时序图。 0042 在图4中与图3的下侧同样， 示出校准用信号S0、 旋转检测信号S1、 校正信息19、 以 及输出信号S2的各自的波形等。 0043 在第一变形例中， 校正信息19如下所述与旋转检测信号S1的各脉冲建立关联： 针 对旋转检测信号S1的各脉冲中的与输出信号S2的脉冲的边沿(上升沿或下降沿)对应的脉 说明书 4/6 页 。

23、6 CN 111693072 A 6 冲， 关联 “1” ， 针对除此以外的脉冲， 关联 “0” 。 0044 在旋转检测信号S1的各脉冲中的基于校正信息19所确定的脉冲被输出的定时， 输 出部15生成输出信号S2的脉冲的边沿。 即， 在输出信号S2为低电平的情况下， 在检测到相关 联的校正信息19为 “1” 的旋转检测信号S1的脉冲时， 开始输出信号S2的脉冲的输出(输出上 升沿)， 其后， 维持高电平的输出。 并且， 在输出信号S2为高电平的情况下， 在检测到相关联 的校正信息19为 “1” 的旋转检测信号S1的脉冲时， 结束输出信号S2的脉冲的输出(输出下降 沿)， 其后， 维持低电平的。

24、输出。 换言之， 输出部15每当检测到相关联的校正信息19为 “1” 的 旋转检测信号S1的脉冲时， 对输出信号S2的电平进行切换。 0045 即使这样， 也能从编码器1输出高精度的输出信号S2， 并得到与上述实施方式同样 的有益效果。 此外， 在校正信息19中， 可以区分与上升沿相关联的信息和与下降沿相关联的 信息。 0046 图5是说明本实施方式的第二变形例所涉及的编码器1的动作的时序图。 0047 在图5中也与图3的下侧同样， 示出了校准用信号S0、 旋转检测信号S1、 校正信息19 以及输出信号S2的各自的波形等。 0048 在第二变形例中， 校正信息19是通过从原点起的脉冲的计数而确。

25、定旋转检测信号 S1的各脉冲中的与输出信号S2的脉冲的边沿(上升沿或下降沿)对应的脉冲的信息。 0049 在旋转检测信号S1的各脉冲中的基于校正信息19所确定的脉冲被输出的定时， 输 出部15生成输出信号S2的脉冲的边沿。 即， 生成输出信号S2的脉冲的边沿的定时例如可谓 是对从原点起的旋转检测信号S1的脉冲进行计数而得到的数量与在校正信息19中指定的 数量一致的定时。 0050 在旋转检测信号S1的各脉冲中的输出信号S2为低电平的情况下， 在检测到通过校 正信息19所确定的旋转检测信号S1的脉冲时， 输出部15开始输出信号S2的脉冲的输出(输 出上升沿)， 其后， 维持高电平的输出。 并且，。

26、 在输出信号S2为高电平的情况下检测到通过校 正信息19所确定的旋转检测信号S1的脉冲时， 结束输出信号S2的脉冲的输出(输出下降 沿)， 其后， 维持低电平的输出。 换言之， 每当从原点起的旋转检测信号S1的脉冲的计数成为 通过校正信息19所指定的数量时， 输出部15对输出信号S2的电平进行切换。 0051 即使这样， 也能从编码器1输出高精度的输出信号S2， 得到与上述实施方式同样的 有益效果。 此外， 在校正信息19中可以区分用于确定上升沿的信息与用于确定下降沿的信 息。 0052 其他 0053 不限于上述实施方式的构成本身， 也可以将上述实施方式的一部分组成部分适当 变更或置换。 另。

27、外， 也可以将上述实施方式中的一部分组成部分、 功能省略。 0054 编码器不限于绝对型， 也可以是增量型。 在增量型的编码器中也以旋转体旋转一 周的期间在给定的旋转位置生成的基准位置信号为基准， 与上述同样， 能得到高精度的输 出信号。 0055 也可以基于第一脉冲信号以及校正信息进行对将第一脉冲信号间隔剔除的脉冲 的校正。 校正信息可以是经间隔剔除的信息， 可以是如下构成： 在间隔剔除校正的期间， 每 当进行一定计数时， 输出第二脉冲信号。 通过对经间隔剔除的脉冲进行校正， 能抑制输出第 二脉冲信号的输出部的处理速度(处理能力)。 即， 能廉价地构成。 说明书 5/6 页 7 CN 111。

28、693072 A 7 0056 编码器不限于在电动机中使用， 还能在具有旋转体的各种装置中使用。 0057 应该认为， 上述实施方式在全部层面只是例示， 并非限制。 本发明的范围不是由上 述说明示出， 而是由权利要求的范围示出， 旨在包含与权利要求的范围等效的含义以及范 围内的全部变更。 (标号说明) 0058 1 编码器(位置检测装置的一个例子)； 11 旋转检测部； 12 基准位置检测部； 15 输出部； 18 存储部； 19 校正信息； 80 电动机； 81 转子(旋转体的一个例子)； 91 电动机装置； S1 旋转检测信号(第一脉冲信号的一个例子)； S2 输出信号(第二脉冲信号的一个例子)； Sp 基准位置信号。 说明书 6/6 页 8 CN 111693072 A 8 图1 说明书附图 1/4 页 9 CN 111693072 A 9 图2 说明书附图 2/4 页 10 CN 111693072 A 10 图3 说明书附图 3/4 页 11 CN 111693072 A 11 图4 图5 说明书附图 4/4 页 12 CN 111693072 A 12 。