旋转角度检测系统、旋转角度检测方法、旋转角度检测单元及同步电动机控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种旋转角度检测系统、旋转角度检测方法、旋转角度检测单元及同步电动机控制系统。
【背景技术】
[0002]在用于工业用机器人的执行器中，对马达的旋转轴的旋转角度进行检测，并且根据该旋转角度进一步对可动部的位置进行检测。一般地，旋转角度的检测使用绝对编码器及旋转变压器等。编码器中有绝对编码器和增量编码器。由于增量编码器虽然价格低廉但无法检测绝对位置，因而需要原点传感器及原点恢复动作等。又，绝对编码器有光学式及磁式等，虽然可以对旋转一圈期间的绝对角度进行检测，但结构复杂价格昂贵。例如，专利文献1的磁式绝对编码器在马达的旋转轴上具有用于对旋转角度进行检测的多个旋转检测器。
现有技术文献专利文献
专利文献1日本专利特开2011-107048号公报
【发明内容】
发明要解决的课题
[0004]然而，上述现有的磁式绝对编码器需要多个旋转检测器及模拟/数字(A/D)转换器，结构变得复杂。进一步，需要复杂的控制电路，且成本也将増加。
[0005]本发明正是鉴于问题点而进行的，以简易地检测转子的绝对旋转角度为目的。 用于解决课题的手段
[0006]为了达到目的，本发明的第1观点所涉及的旋转角度检测系统是一种对包含转子和定子绕组的同步电动机中的所述转子的旋转角度进行检测的旋转角度检测系统，其特征在于，包括:旋转角度检测单元，其对于所述转子的机械角度360°具有所述同步电动机的极对数以上的分解能，对所述转子的旋转角度进行检测；信号输出单元，其根据所述转子的旋转角度，周期性地输出多个类别的信号；以及绝对旋转角度取得单元，其根据由所述旋转角度检测单元检测出的所述转子的旋转角度、和由所述信号输出单元输出的信号的类别，来取得所述转子的绝对旋转角度。
[0007]所述分解能可以是所述同步电动机的极对数和在所述转子旋转与所述同步电动机的1极对对应的角度期间由所述信号输出单元输出的信号的类别的组合的周期次数相乘所得的数值以上。
[0008]所述旋转角度检测系统可以包括电流供给控制单元，其进行向所述定子绕组供给多个类别的电流的控制，所述绝对旋转角度取得单元根据由所述旋转角度检测单元检测出的所述转子的旋转角度、和由所述信号输出单元输出的信号的类别、还有由所述电流供给控制单元所供给的电流的类别，来取得所述转子的绝对旋转角度。
[0009]所述旋转角度检测系统可以包括:转数检测单元，其对所述转子的转数进行检测；以及移动体位置取得单元，其根据由所述绝对旋转角度取得单元取得的所述转子的旋转角度、和由所述转数检测单元检测出的所述转子的转数，来取得利用所述同步电动机的驱动在直线上移动的移动体的位置。
[0010]所述同步电动机可以是步进马达。
[0011]为了达到目的，本发明的第2观点所涉及的旋转角度检测方法是一种利用旋转角度检测系统的旋转角度检测方法，所述旋转角度检测系统对包含转子和定子绕组的同步电动机中的所述转子的旋转角度进行检测，所述旋转角度检测方法的特征在于，包括以下步骤:旋转角度检测步骤，对于所述转子的机械角度360°具有所述同步电动机的极对数以上的分解能，对所述转子的旋转角度进行检测；信号输出步骤，根据所述转子的旋转角度周期性地输出多个类别的信号；以及绝对旋转角度取得步骤，根据在所述旋转角度检测步骤中检测出的所述转子的旋转角度、和在所述信号输出步骤中输出的信号的类别，来取得所述转子的绝对旋转角度。
[0012]所述分解能可以是所述同步电动机的极对数和在所述转子旋转与所述同步电动机的1极对对应的角度期间所述信号输出步骤所输出的信号的类别的组合的周期次数相乘所得的数值以上。
[0013]所述旋转角度检测方法可以包括电流供给控制步骤，进行向所述定子绕组供给多个类别的电流的控制，在所述绝对旋转角度取得步骤中，根据在所述旋转角度检测步骤中检测出的所述转子的旋转角度、在所述信号输出步骤中输出的信号的类别、还有在所述电流供给控制步骤中所供给的电流的类别，来取得所述转子的绝对旋转角度。
[0014]所述旋转角度检测方法可以包括:转数检测步骤，对所述转子的转数进行检测；以及移动体位置取得步骤，根据在所述绝对旋转角度取得步骤中取得的所述转子的旋转角度、和在所述转数检测步骤中检测出的所述转子的转数，来取得利用所述同步电动机的驱动在直线上移动的移动体的位置。
[0015]所述同步电动机可以是步进马达。
[0016]为了达到目的，本发明的第3观点所涉及的同步电动机控制系统，其特征在于，包括:上述任一旋转角度检测系统；和驱动控制单元，其根据表示由所述旋转角度检测单元检测出的所述转子的旋转角度的信号，来对所述同步电动机的驱动进行控制。
[0017]为了达到目的，本发明的第4观点所涉及的同步电动机控制系统，其特征在于，包括:上述任一旋转角度检测系统；和驱动控制单元，其根据由所述信号输出单元输出的信号的类别，来对所述同步电动机的驱动进行控制。
[0018]为了达到目的，本发明的第5观点所涉及的旋转角度检测单元是一种对包含转子和定子绕组的同步电动机中的所述转子的旋转角度进行检测的旋转角度检测单元，其特征在于，包括:圆盘，其以与所述传动轴同轴的形态被安装在所述同步电动机的传动轴上；信号输出部，其根据所述圆盘的旋转角度周期性地输出多个类别的信号；第1磁铁，其以与所述传动轴相同的旋转角度进行旋转；以及第1磁传感器，其空开规定间隔地与所述第1磁铁相对配置，对磁通进行检测。
[0019]所述旋转角度检测单元可以包括:主动齿轮，其以与所述传动轴同轴的形态被安装在所述同步电动机的传动轴上；第1从动齿轮，其与所述主动齿轮联动地旋转，并具有与所述主动齿轮不同的齿数；第2从动齿轮，其与所述主动齿轮联动地旋转，并具有与所述主动齿轮及所述第1从动齿轮不同的齿数；第2磁铁，其以与所述第1从动齿轮的旋转轴相同的旋转角度进行旋转；第2磁传感器，其空开规定间隔地与所述第2磁铁相对配置，对磁通进行检测；第3磁铁，其以与所述第2从动齿轮的旋转轴相同的旋转角度进行旋转；第3磁传感器，其空开规定间隔地与所述第3磁铁相对配置，对磁通进行检测。
发明的效果
[0020]根据本发明，能够简易地检测出转子的绝对旋转角度。
【附图说明】
[0021]图1是示出实施方式所涉及的电动执行器系统的概略结构的图。
图2是实施方式所涉及的绝对单元(Absolute unit)的立体图。
图3是实施方式所涉及的绝对单元的侧视图。
图4是示出实施方式所涉及的绝对单元内的基板上的结构的图。
图5是示出实施方式所涉及的定子和转子的电角度上的位置的一例的图。
图6是示出实施方式所涉及的绝对单元内的主动齿轮、第1从动齿轮及第2从动齿轮的旋转角度的变化的图。
图7是示出实施方式所涉及的第1转子的旋转角度取得处理的流程图。
图8是示出实施方式所涉及的第2转子的旋转角度取得处理的流程图。
图9是示出实施方式所涉及的杆的位置取得处理的流程图。
【具体实施方式】
[0022]下面，一边参照附图一边对本发明的实施方式进行详细地说明。
[0023]图1是示出实施方式所涉及的电动执行器系统100的概略结构的图。图1所示的电动执行器系统100包含外壳1、电机端盖3、步进马达5、连接构件7、轴承构件8、滚珠丝杠
9、轴承构件10、球形螺母(ball nut) 11、中空杆13、杆15、绝对单元21及步进马达控制装置23而构成。
[0024]外壳1上连结有电机端盖3。电机端盖3内容纳/配置有步进马达5。步进马达5为2相HB型(混合型(Hybrid Type))步进马达。步进马达5包含圆柱形的转子6b、将转子6b隔开规定间隔容纳地配置的圆筒形的定子6a、以及连结于转子6b上的电机轴6c而构成。在本实施方式中，步进马达5为2相HB型步进马达，A相绕组及B相绕组(未图示)作为定子绕组被缠绕在定子6a上。
[0025]步进马达5的电机轴6c借助连接构件7与滚珠丝杠9连结。球形螺母11与滚珠丝杠9螺合，中空杆13紧固在球形螺母11上。又，中空杆13的顶端连结有杆15。又，连接构件7被轴承构件8、10可旋转地支持。
[0026]一旦步进马达5根据从步进马达控制装置23供给至A相绕组及B相绕组的电流而驱动的话，转子6b及电机轴6c就会旋转。而且，通过滚珠丝杠9旋转，利用滚珠丝杠9的旋转来限制其旋转的球形螺母11沿轴向移动。通过该球形螺母11的移动，中空杆13还有杆15将会沿轴向移动。
[0027]绝对单元21取得转子6b的旋转角度。又，绝对单元21取得转子6b的转数，且根据转子6b的旋转角度和转数，来取得轴向上移动的杆15的位置。关于绝对单元21的详细