以下図面を参照して、本発明のバッテリ� ��ス絶対位置検出用エンコーダの実施の形態� ��詳細に説明する。図1は、本発明のバッテリ レス絶対位置検出用エンコーダの一実施の形 態の構成を概略的に示す図ために、歯車機構 GMの構成を示す図と、演算を実行するために� ��要な要素を示すブロック図とを合わせて示� ��ている。また図2は、本実施の形態のバッテ リレス絶対位置検出用エンコーダの一部を断 面にして示した部分断面図である。

 図1に示すように、本実施の形態のバッテ リレス絶対位置検出用エンコーダは、それぞ れ回転軸S0乃至S3を有する4つの回転型絶対位� ��検出器として用いられるリラクタンスレゾ� ��バRS0乃至RS3が歯車機構GMを介して連結され� �構成されている。回転軸S0は、図示しない例 えばモータの出力軸(被検出回転軸)に接続さ� ��る。図2には、二つのリラクタンスレゾルバ RS0及びRS3だけを図示してある。そして図1に� �、4つのリラクタンスレゾルバRS0乃至RS3はブ� ��ック図で示してある。4本の回転軸S0乃至S3� �連結する歯車機構GMは、4本の回転軸S0乃至S3� ��それぞれ連結された平歯車G0乃至G3が、同じ 平面内で噛み合って回転するように構成され ている。本実施の形態では、歯車G0の歯数と� ��車G1の歯数を等しくし、リラクタンスレゾ� �バRS1を1回転内の領域判別用として用いる。� ��転回数を判別するための歯車は、リラクタ� ��スレゾルバRS2の歯車G2とリラクタンスレゾ� �バRS3の歯車G3の2つとした。具体的には、歯� �G0及びG1の歯数を28歯、歯車G2の歯数を27歯、� ��車G3の歯数を29歯としている。

 図1及び図2において、符号1を付した部材� ��、歯車機構GMとリラクタンスレゾルバRS0の� �ータ部10及びステータ部20が収納されるギヤ� ��ックスである。また図2に示すように、ギヤ ボックス1の上には、3つのリラクタンスレゾ� ��バRS1乃至RS3の回転軸S1乃至S3を回転可能に支 持するためのベアリングBと、3つのリラクタ� ��スレゾルバRS1乃至RS3のロータ部13及びステ� �タ部23が収納されるケース本体2が固定され� �いる。そしてケース本体2内には、ギヤボッ� ��ス1とは反対側の空間内に回路基板3が収納� �れている。回路基板3上には、図1に示した演 算回路が実装されている。ケース本体2の端� �4からは、回路基板3から延びる複数の端子5� �外側に延び出ている。

 図2に示すように、本実施の形態では、4� �のリラクタンスレゾルバRS0乃至RS3のうち、� �検出回転軸に接続される回転軸S0を有するリ ラクタンスレゾルバRS0を歯車機構GMの一方側� ��配置している。そして残りの3台のリラクタ ンスレゾルバRS1乃至RS3を歯車機構GMの他方側� ��配置している。そして中心の歯車G0の周囲� �、他の歯車G1乃至G3を配置しているので、エ� ��コーダの全体形状を小型にすることができ� ��。

 回路基板3上に実装された演算回路は、図 1に示すように、絶対位置演算部6と、絶対位� ��記憶部7と、判定部8と、電源監視部9とを備� ��ている。絶対位置演算部6は、4つのリラク� �ンスレゾルバRS0乃至RS3からそれぞれ出力さ� �る複数の検出信号に基づいて、被検出回転� �としての回転軸S0の回転回数を含む絶対位置 を演算する。なお絶対位置の演算に関しては 、特許文献2に基本的な考え方が詳しく記載� �れているので、ここでは説明を省略する。

 絶対位置記憶部7は、電源遮断時において 絶対位置演算部6から出力される電源遮断時� �絶対位置を記憶する不揮発性メモリ7Aを記憶 素子として内部に備えている。なお不揮発性 メモリ7Aへの書き込みは電源遮断時に回路基� ��3上に設けたコンデンサに蓄えられた電荷の みで行うため、不揮発性メモリ7Aは、できる� ��け書き込み時間が早いものが望まれる。書� ��込み時間が早い不揮発性メモリ7Aを用いる� �とで、書き込みに必要な電荷を確保するた� �の大容量のコンデンサは不要にできる。そ� �で具体的な不揮発性メモリ7Aとしては、例え ばラムトロンから販売されているような、1� �の書き込みアクセス時間が30ns以内の高速で� ��作し、かつ書き換え回数に制限が無い不揮� ��性メモリを用いることができる。以下、不� ��発性メモリ7Aへの書き込みの具体的な構成� �ついて述べる。回路基板3上の回路への供給� ��源電圧は5Vであり、不揮発性メモリ7Aへの書 き込みは3.3Vで行われる。電源監視部9は5Vの� �源電圧の遮断を検出する電源監視素子を備� �ている。本実施の形態の構成では、電源監� �部9は、4.2Vまで電源電圧が低下すると、電源 が遮断されたと認識し、絶対位置記憶部7に� �まれる図示しない書き込み回路は不揮発性� �モリ7Aへの書き込み動作に入る。本実施の形 態では、電源ラインの安定化のために回路基 板3上に備えているタンタルコンデンサとセ� �ミックコンデンサに蓄えられている電荷の� �で不揮発性メモリ7Aへの書き込みを行う。本 実施の形態の場合、電源電圧が4.2Vから3.3Vに� ��下するまでの時間は3ms以上あることが実験� ��に確認できている。そして不揮発性メモリ7 Aに8ワード分の情報を書き込む必要があると� ��た場合でも、全データの書き込みにかかる� ��間は40μs以内である。したがって書き込み� �ために、十分なマージンを確保できている� �このように高速で書き込みを行うことがで� �る不揮発性メモリを使用することで、容量� �大きいアルミ電解コンデンサ等を装備する� �となく、安定した不揮発性メモリへの書き� �みを実現することができる。

 判定部8は、電源監視部9がエンコーダへ� �電源投入を検出したときに、絶対位置演算� �6から出力される絶対位置と、絶対位置記憶� ��7内の不揮発性メモリ7Aに記憶された電源遮� ��時の絶対位置とを比較して、両者の差が予� ��定めた値より大きいときにアラーム信号を� ��力する。これは電源遮断中に、外部からの� ��で回転軸が回転させられた場合には、電源� ��断時に不揮発性メモリ7Aに保存された絶対� �置と現在位置との間に差が生じるからであ� �。電源監視部9が電源の投入を検出したとき� ��、歯車機構GMで結合された4台のレゾルバRS0� ��びRS3が出力する検出信号の関係から算出す� ��現在の絶対位置と不揮発性メモリ7Aに保存� �れた過去の絶対位置の差が一定の許容値内� �あれば、4台のレゾルバRS0乃至RS3の検出信号� ��ら算出された絶対位置を採用する。そして� ��対位置の差があらかじめ設定した許容回転� ��数差を超えている場合には、電源遮断中に� ��力により通常ではありえない領域までモー� ��が回転しているか、または4台のレゾルバRS0 及びRS3のいずれかに故障が発生したと判定部 8が判定をして、アラームを発生させる。こ� �でアラームを発生させる許容回転回数差の� �め方は、エンコーダを実装した装置毎に異� �るため、エンコーダを使用する装置毎に許� �回転回数差を適宜に設定すればよい。

 なおエンコーダから出力されたアラーム� ��号により行う後処理は任意である。例えば� ��後処理としては、警報器から警報を発生す� ��こと、アラーム信号により絶対位置演算部6 からの絶対位置の出力を停止すること、エン コーダが装着されている装置の起動をアラー ム信号で停止させることが考えられる。

 本実施の形態によれば、電源遮断時に外� ��によって被検出回転軸が動いたり、リラク� ��ンスレゾルバで故障が発生することにより� ��電源投入時に出力される絶対位置が電源遮� ��前の絶対位置と異なってしまう事態が発生� ��ると、判定部8からアラーム信号が出力され るので、アラーム信号に基づいて、適正な対 処をすることにより、エンコーダを実装した 装置が想定外の動きをすることを阻止するこ とができる。

 また本実施の形態では、絶対位置記憶部7 が、歯車機構GMに含まれる歯車の歯数の組合� ��から算出可能な絶対位置の検出領域の上限� ��越えた回数を保存するカウンタ部7Bを備え� �いる。なおこのカウンタ部7Bは前述の回数の 情報を保存する不揮発性メモリを含んで構成 されている。なおカウンタ部7Bで使用する不� ��発性メモリとして、本実施の形態では、前� ��の不揮発性メモリ7Aを利用している。本実� �の形態の絶対位置演算部6は、演算した絶対� ��置が絶対位置の検出領域の上限を越えた回� ��と4台のレゾルバRS0乃至RS3からの検出信号に 基づいて演算した絶対位置とに基づいて、現 在の絶対位置を演算するように構成されてい る。このようにすると、絶対位置の検出領域 の上限を無くすことができる。また歯車機構 GMにより定める検出範囲を小さいものとして� ��、絶対位置の検出領域を無限のものとする� ��とができる。

 本実施の形態では、歯車機構GMを構成す� �4枚の歯車を同一平面内に配置しているが、� ��発明を適用するにあたって、歯車機構の構� ��及び使用するレゾルバの台数は任意である� ��また複数台のレゾルバの配置構造も本実施� ��形態に限定されるものではなく、他の配置� ��造を採用してもよいのは勿論である。

 また本実施の形態では、歯車機構GMに含� �れる歯車の歯数の組合せから算出可能な絶� �位置の検出領域の上限を越えた回数を保存� �るカウンタ部7Bを絶対位置記憶部7に設けて� �るが、検出する絶対位置を有限のものとす� �場合には、カウンタ部7Bは必要ない。

 さらに上記実施の形態では、回転型絶対� ��置検出器として、リラクタンスレゾルバを� ��いたが、光学式絶対位置検出器を用いても� ��いのは勿論である。