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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Encoder (Geber), der einen Lissajous-Winkel bestimmt, und auf ein Verfahren zum Steuern des Encoders.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Es gibt Encoder, die die Bewegungsstrecke eines Messobjekts auf der Basis von zwei Sinuswellensignalen berechnen und ausgeben, die um 90° zueinander phasenverschoben sind und von einem Sensor zugeführt werden. Da jedes dieser Sinuswellensignale, die um 90° phasenverschoben sind, Fehler enthält, beschreibt die japanische Patentoffenlegungsschrift
JP 2011-075404 A eine Konfiguration, mit der Fehler der Signale, die um 90° phasenverschoben zueinander sind, individuell korrigiert werden, um die Amplituden der beiden Signale einzustellen und einen Lissajous-Winkel zu bestimmen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Wenn die Fehler beider Signale, die um 90° phasenverschoben zueinander sind, aber wie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
JP 2011-075404 A korrigiert werden, besteht das Problem, dass die Größe der Schaltung und die Arbeitsbelastung zunehmen.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Encoder und ein Encodersteuerverfahren vorzuschlagen, die einen genauen Lissajous-Winkel mit einer einfachen Konfiguration bestimmen können.
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Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in einem Encoder, der einen Phasensignalgenerator, der dazu ausgestaltet ist, erste und zweite sinusförmige analoge Signale, die um 90° zueinander phasenverschoben sind, entsprechend der Bewegung eines Messobjekts zu generieren und auszugeben, einen Lissajous-Winkel-Rechner, der dazu ausgestaltet ist, einen Lissajous-Winkel aus den ersten und zweiten analogen Signalen zu bestimmen, und einen Amplitudeneinsteller aufweist, der dazu ausgestaltet ist, eine Amplitude lediglich des ersten analogen Signalausgangs von dem Phasensignalgenerator anzupassen und die angepasste Amplitude an den Lissajous-Winkel-Rechner auszugeben.
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Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in einem Verfahren, das einen Phasensignalgenerierungsschritt zum Generieren und Ausgeben erster und zweiter sinusförmiger analoger Signale, die zueinander um 90° phasenverschoben sind, entsprechend einer Bewegung eines Messobjekts, einen Lissajous-Winkel-Berechnungsschritt zum Bestimmen eines Lissajous-Winkels aus den ersten und zweiten analogen Signalen sowie einen Amplitudeneinstellschritt zum Anpassen einer Amplitude lediglich des ersten analogen Signalausgangs in dem Phasensignalgenerierungsschritt und zum Ausgeben der angepassten Amplitude an den Lissajous-Winkel-Berechnungsschritt.
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Mit der vorliegenden Erfindung kann ein genauer Lissajous-Winkel mit einer einfachen Konfiguration bestimmt werden.
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Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielhaft dargestellt ist.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Aufbaudiagramm eines Encoders gemäß einer Ausführungsform,
- 2 ist ein Diagramm, das eine Lissajous-Wellenform zeigt,
- 3 ist ein Diagramm, das ein A-Phasen-Signal und ein B-Phasen-Signal zeigt,
- 4 ist ein Fließbild zur Erläuterung eines Encodersteuerverfahrens gemäß einer Ausführungsform und
- 5 ist ein Aufbaudiagramm eines Encoders bei einer Modifikation 1.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Ein Encoder (Geber) und ein Encodersteuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend durch Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen im Detail erläutert.
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[Ausführungsform]
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1 ein Aufbaudiagramm eines Encoders 10 gemäß einer Ausführungsform.
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Der Encoder 10 umfasst einen Phasensignalgenerator 12 und einen Lissajous-Winkel-Rechner 14.
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Der Phasensignalgenerator 12 hat einen Sensor, der eine Bewegung eines Messobjekts (nicht gezeigt), wie einem Motor, erfasst und analoge Signale entsprechend den Positionen (beispielsweise Drehpositionen) des Messobjekts generiert. Der Phasensignalgenerator 12 generiert entsprechend der Bewegung des Messobjekts analoge Signale aus sinusförmigen Wellen mit Phasen, die um 90° zueinander verschoben sind, nämlich ein A-Phasen-Signal, das ein erstes analoges Signal ist, und ein B-Phasen-Signal, das ein zweites analoges Signal ist. Dann gibt der Phasensignalgenerator 12 das A-Phasen-Signal von einem Ausgangsanschluss 12a und das B-Phasen-Signal von einem Ausgangsanschluss 12b aus.
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Der Lissajous-Winkel-Rechner 14 umfasst einen Eingangsanschluss 14a für den Empfang des A-Phasen-Signals und einen Eingangsanschluss 14b für den Empfang des B-Phasen-Signals. Der Lissajous-Winkel-Rechner 14 bestimmt einen Lissajous-Winkel aus dem empfangenen A-Phasen-Signal und B-Phasen-Signal. Dann gibt der Lissajous-Winkel-Rechner 14 auf der Basis des aus dem A-Phasen-Signal und dem B-Phasen-Signal bestimmten Lissajous-Winkels ein Signal aus, das die Position des Messobjekts angibt.
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2 ist ein Diagramm, das einen Lissajous-Schwingungsverlauf 20 zeigt. Die horizontale Achse in 2 gibt den Wert des A-Phasen-Signals an und die vertikale Achse gibt den Wert des B-Phasen-Signals an. Der zwischen der geraden Linie, die sich von dem Koordinatenursprung in 2 zu einem Punkt auf der Lissajous-Schwingungsform 20 erstreckt (gestrichelte Linie), und der positiven Richtung der horizontalen Achse gebildete Winkel ist ein Lissajous-Winkel θ. Wenn die Amplituden des A-Phasen-Signals und des B-Phasen-Signals gleich sind, bildet eine Lissajous-Schwingungsform einen Kreis als die Lissajous-Schwingungsform 20, wodurch ein korrekter Lissajous-Winkel θ erhalten werden kann. Wenn aber die Amplituden des A-Phasen-Signals und des B-Phasen-Signals aufgrund irgendeiner Art von Fehler, die zu den Signalen hinzuaddiert werden, unterschiedlich werden, bildet eine Lissajous-Schwingungsform eine Ellipse als Lissajous-Schwingungsform 20' (durchgezogene Linie). Daher wird der Lissajous-Winkel θ', der aus der Lissajous-Schwingungsform 20' erhalten wird, einen Fehler enthalten. Die Lissajous-Schwingungsform 20' zeigt ein Beispiel, bei dem die Amplitude des A-Phasen-Signals kleiner ist als die des B-Phasen-Signals.
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3 ist ein Diagramm, das das A-Phasen-Signal 22 und das B-Phasen-Signal 24 zeigt. Die vertikale Achse gibt einen Signalwert an und die horizontale Achse gibt die Zeit an. Das A-Phasen-Signal 22, das durch eine durchgezogene Linie gezeigt ist, und das B-Phasen-Signal 24, das durch eine durchgezogene Linie gezeigt ist, entsprechen der Lissajous-Schwingungsform 20' in 2. Die Amplitude des durchgezogenen A-Phasen-Signals 22 ist kleiner als die Amplitude des durchgezogenen B-Phasen-Signals. Daher ist die Lissajous-Schwingungsform 20' in 2 eine Ellipse, deren Nebenachse entlang der horizontalen Achse liegt und deren Hauptachse entlang der vertikalen Achse liegt. Wenn das A-Phasen-Signal 22, das durch die durchgezogene Linie angegeben wird, in 3 so angepasst wird, dass es die gleiche Amplitude hat, wie das B-Phasen-Signal 24, wird hierbei das durch die gestrichelte Linie angegebene A-Phasen-Signal 22 erhalten. Das durch die gestrichelte Linie angegebene A-Phasen-Signal 22 und das B-Phasen-Signal 24 bilden die Lissajous-Schwingungsform 20 gemäß 2.
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Um Abweichungen des Lissajous-Winkels zu korrigieren, die durch Fehler bewirkt werden, die in der oben beschriebenen Weise mit dem A-Phasen-Signal 22 und dem B-Phasen-Signal 24 verbunden sind, umfasst der Encoder 10 einen Amplitudeneinsteller 26, der zwischen dem Ausgangsanschluss 12a des Phasensignalgenerators 12 und dem Eingangsanschluss 14a des Lissajous-Winkel-Rechners 14 vorgesehen ist. Der Amplitudeneinsteller 26 passt die Amplitude lediglich des eingegebenen A-Phasen-Signals 22a (22) an und gibt ein angepasstes A-Phasen-Signal 22b (22) an den Lissajous-Winkel-Rechner 14 aus. Im Einzelnen besteht der Amplitudeneinsteller 26 aus einem variablen Widerstand und dergleichen, was die Bedienperson in die Lage versetzt, den Widerstand zu ändern und die Amplitude des A-Phasen-Signals 22b einzustellen.
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Außerdem ist außerhalb des Encoders 10 eine Amplitudenmessvorrichtung 28 vorgesehen. Die Amplitudenmessvorrichtung 28 misst die Amplitude des A-Phasen-Signals 22b, das von dem Amplitudeneinsteller 26 ausgegeben wird, und die Amplitude des B-Phasen-Signals 24, das von dem Ausgangsanschluss 12b des Phasensignalgenerators 12 ausgegeben wird. Die Amplitudenmessvorrichtung 28 umfasst eine Anzeigeeinheit (nicht dargestellt) zur Anzeige des Amplitudenwertes des A-Phasen-Signals 22 und des Amplitudenwerts des B-Phasen-Signals 24 für den Nutzer. Der Nutzer kann die Amplitude des A-Phasen-Signals 22b so einstellen, dass er die Amplituden des A-Phasen-Signals 22b und des B-Phasen-Signals 24 ausgleicht, indem er den Amplitudeneinsteller 26 betätigt, wobei er die Anzeige auf der Anzeigeeinheit der Amplitudenmessvorrichtung 28 beobachtet. Obwohl die Amplitudenmessvorrichtung 28 in 1 außerhalb des Encoders 10 vorgesehen ist, kann die Amplitudenmessvorrichtung 28 auch innerhalb des Encoders 10 vorgesehen sein. In diesem Fall muss die Amplitudenmessvorrichtung 28 die Anzeigeeinheit nicht aufweisen und stattdessen kann die Anzeigeeinheit außerhalb des Encoders 10 vorgesehen sein.
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Außerdem wird das A-Phasen-Signal 22 gemäß der durchgezogenen Linie in 3 auf das A-Phasen-Signal 22 gemäß der gestrichelten Linie angepasst, wodurch die Form der Lissajous-Schwingungsform auf einen Kreis ähnlich der Lissajous-Schwingungsform 20 eingestellt wird. Hierdurch kann der genaue Lissajous-Winkel θ erhalten werden und der Lissajous-Winkel-Rechner 14 kann das Signal, das die Position des Messobjekts angibt, genau ausgeben.
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Um bei dem Stand der Technik aus analogen Signalen, die um 90° phasenverschoben zueinander sind, einen genauen Lissajous-Winkel zu bestimmen, war Hardware, wie eine Schaltung, die Signale der beiden Phasen individuell korrigiert, erforderlich. Bei dem Encoder 10 gemäß der Ausführungsform ist es aber möglich, einen genauen Lissajous-Winkel lediglich mit der Hardware zu bestimmen, die die Amplitude eines analogen Signals einstellt. Mit dem Encoder 10 gemäß der Ausführungsform ist es daher möglich, einen genauen Lissajous-Winkel mit einem einfacheren Aufbau als beim Stand der Technik zu bestimmen.
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4 ist ein Fließbild zur Erläuterung des Steuerverfahrens für den Encoder 10 der Ausführungsform.
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Zunächst generiert der Phasensignalgenerator 12 entsprechend der Bewegung des Messobjekts das sinusförmige A-Phasen-Signal 22 und B-Phasen-Signal 24, die um 90° phasenverschoben zueinander sind, und gibt diese Signale aus (Schritt S1).
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Als nächstes misst die Amplitudenmessvorrichtung 28 die Amplitude des A-Phasen-Signals 22b, das von dem Amplitudeneinsteller 26 ausgegeben wird (Schritt S2).
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Außerdem misst die Amplitudenmessvorrichtung 28 die Amplitude des B-Phasen-Signals 24, das von dem Ausgangsanschluss 12b des Phasensignalgenerators 12 ausgegeben wird (Schritt S2).
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Dann betätigt die Bedienperson den Amplitudeneinsteller 26, wobei sie das Display an der Anzeigeeinheit der Amplitudenmessvorrichtung 28 beobachtet, um die Amplitude lediglich des A-Phasen-Signals 22b so anzupassen, dass die Amplitude des A-Phasen-Signals 22b gleich der Amplitude des B-Phasen-Signals 24 wird (Schritt S4).
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Schließlich bestimmt der Lissajous-Winkel-Rechner 14 den Lissajous-Winkel θ aus dem A-Phasen-Signal 22b und dem B-Phasen-Signal 24, die in Schritt S4 von dem Amplitudeneinsteller 26 angepasst und ausgegeben werden (Schritt S5).
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Bei der Beschreibung der obigen Ausführungsform ist der Amplitudeneinsteller 26 so konfiguriert, dass er die Amplitude des A-Phasen-Signals 22 einstellen kann. Der Amplitudeneinsteller 26 kann aber auch zwischen dem Ausgangsanschluss 12b des Phasensignalgenerators 12 und dem Eingangsanschluss 14b des Lissajous-Winkel-Rechners 14 vorgesehen sein und lediglich die Amplitude des B-Phasen-Signals 24 anpassen.
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[Modifikationen]
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Die obige Ausführungsform kann wie folgt modifiziert werden.
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(Modifikation 1)
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5 ist ein Aufbaudiagramm eines Encoders (Gebers) 10 gemäß einer Modifikation 1. Bei obigen Ausführungsform wird das A-Phasen-Signal 22b durch die Bedienperson so eingestellt, dass die Amplitude des A-Phasen-Signals 22b gleich der Amplitude des B-Phasen-Signals 24 wird. Der Encoder 10 der Modifikation 1 führt die Einstellung automatisch durch. Zu diesem Zweck ist in 5 eine Steuervorrichtung 32 außerhalb des Encoders 10 gemäß 1 vorgesehen.
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Die Amplituden des A-Phasen-Signals 22b und des B-Phasen-Signals 24, die von der Amplitudenmessvorrichtung 28 gemessen werden, werden in die Steuervorrichtung 32 eingegeben. Die Steuervorrichtung 32 umfasst ein Stellglied (nicht gezeigt) und steuert einen variablen Widerstand usw. des Amplitudeneinstellers 26 mechanisch, um die Amplitude des A-Phasen-Signals 22 automatisch so anzupassen, dass die Amplitude des A-Phasen-Signals 22b gleich der Amplitude des B-Phasen-Signals 24 wird. Somit ist der Prozessablauf des Steuerverfahrens des Encoders 10 bei der Modifikation der gleiche wie bei der obigen Ausführungsform bis auf die Tatsache, dass Schritt S4 in 4 durch die Steuervorrichtung 32 statt durch die Bedienperson durchgeführt wird. Somit kann die Amplitude des A-Phasen-Signals 22b automatisch so eingestellt werden, dass sie gleich der Amplitude des B-Phasen-Signals 24 ist. Hierdurch kann die Arbeitsbelastung der Bedienperson verringert werden.
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Auch wenn die Amplitudenmessvorrichtung 28 und die Steuervorrichtung 32 in 5 außerhalb des Encoders 10 vorgesehen sind, können sowohl die Amplitudenmessvorrichtung 28 als auch die Steuervorrichtung 32 innerhalb des Encoders 10 vorgesehen sein.
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[Erfindung, die sich aus der Ausführungsform ergibt]
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Die Erfindung, die sich aus der oben beschriebenen Ausführungsform und Modifikation ableiten lässt, wird nachfolgend beschrieben.
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(Erster Aspekt der Erfindung)
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Ein Encoder (10) umfasst einen Phasensignalgenerator (12), der dazu ausgestaltet ist, erste und zweite sinusförmige analoge Signale, die um 90° zueinander phasenverschoben sind, entsprechend der Bewegung eines Messobjekts zu generieren und auszugeben, einen Lissajous-Winkel-Rechner (14), der dazu ausgestaltet ist, einen Lissajous-Winkel aus den ersten und zweiten analogen Signalen zu bestimmen, und einen Amplitudeneinsteller (26), der dazu ausgestaltet ist, die Amplitude lediglich des ersten analogen Signals, das von dem Phasensignalgenerator (12) ausgegeben wird, anzupassen und die angepasste Amplitude an den Lissajous-Winkel-Rechner (14) auszugeben.
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Dadurch ist es möglich, einen Lissajous-Winkel mit einem einfacheren Aufbau zu bestimmen als beim Stand der Technik.
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Der Amplitudeneinsteller (26) kann dazu ausgestaltet sein, das erste analoge Signal automatisch so anzupassen und auszugeben, dass die Amplitude des ersten analogen Signals gleich der Amplitude des zweiten analogen Signals wird. Dies ermöglicht es, die Arbeitsbelastung der Bedienperson zu verringern.
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[Zweiter Aspekt der Erfindung]
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Ein Steuerverfahren für einen Encoder (10) umfasst einen Phasensignalgenerierungsschritt zum Generieren und Ausgeben erster und zweiter sinusförmiger analoger Signale, die um 90° zueinander phasenverschoben sind, entsprechend der Bewegung eines Messobjekts, einen Lissajous-Winkel-Berechnungsschritt zum Bestimmen eines Lissajous-Winkels aus den ersten und zweiten analogen Signalen und einen Amplitudeneinstellschritt zum Anpassen der Amplitude lediglich des ersten analogen Signals, das in dem Phasensignalgenerierungsschritt ausgegeben wird, und zum Ausgeben der angepassten Amplitude an den Lissajous-Winkel-Berechnungsschritt.
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Dadurch ist es möglich, einen Lissajous-Winkel mit einem einfacheren Aufbau zu bestimmen als beim Stand der Technik.
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Der Amplitudeneinstellschritt kann das erste analoge Signal automatisch so einstellen und ausgeben, dass die Amplitude des ersten analogen Signals gleich der Amplitude des zweiten analogen Signals wird. Dadurch kann die Arbeitsbelastung der Bedienperson verringert werden.
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Das Steuerverfahren für einen Encoder (10) kann außerdem einen Schritt zum Messen der Amplitude des ersten analogen Signals und einen Schritt zum Messen der Amplitude des zweiten analogen Signals aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2011075404 A [0002, 0003]
