DE112011105479T5

DE112011105479T5 - Codierer

Info

Publication number: DE112011105479T5
Application number: DE112011105479.3T
Authority: DE
Inventors: Yoichi Omura; Kosuke Shamoto; Takashi Okamuro; Noriyasu Hasegawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2014-04-10
Anticipated expiration: 2031-07-30
Also published as: DE112011105479B4; KR20140036302A; TW201305535A; WO2013018168A1; KR101532185B1; TWI558983B; JPWO2013018168A1; US20140091213A1; CN103703345A; US9157770B2; CN103703345B; JP5108165B1

Abstract

Um eine Störung so genau wie möglich ohne Bereitstellung irgendwelcher zusätzlicher Positionserfassungssignale zu erfassen, enthält ein Codierer eine Vielzahl von Positionserfassungssignal-Erzeugungssystemen (eine Lichtquelle 1, Spuren 3a bis 3c und Lichtempfindliches-Element-Einheiten 4a bis 4c), die elektrische Signale als Positionserfassungssignale mit jeweils unterschiedlichen Zyklen erzeugt; eine erste Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 8 und eine erste Intrarotationspositionsdaten-Erschaffungseinheit 9, die als eine erste Berechnungseinheit agieren, die erste Positionsdaten auf Grundlage der durch die Positionserfassungssignal-Erzeugungssysteme erzeugten Positionserfassungssignale berechnet; eine zweite Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 11 und eine zweite Intrarotationspositionsdaten-Erschaffungseinheit 12, die als eine zweite Berechnungseinheit agieren, die zweite Positionsdaten auf Grundlage von elektrischen Signalen berechnet, die durch weniger von den Positionserfassungssignal-Erzeugungssystemen als in der ersten Berechnungseinheit erzeugt worden sind, und eine Vergleichseinheit 10, die als eine Störungsbestimmungseinheit dient, die auf Grundlage eines Vergleichs zwischen den ersten Positionsdaten und den zweiten Positionsdaten bestimmt, ob der Codierer fehlerhaft ist.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Codierer, der eine Position in einer Drehung (eine Intrarotationsposition) eines Drehkörpers berechnet.
Hintergrund
Als eine Technik zum Erfassen einer Störung in einem Codierer offenbart Patentliteratur 1 eine Technik, die es ermöglicht, eine Magnetpolposition, die aus Impulsanzahlen von Positionserfassungssignalen PA und PB und einer Motorpolanzahl P geschätzt worden ist, mit tatsächlichen Magnetpolpositionsdaten PU, PV und PW zu vergleichen und eine Störung zu bestimmen, wenn Differenzen in der Position außerhalb eines akzeptablen Bereichs sind.
Zitierungsliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 9-105644

Zusammenfassung
Technisches Problem
Jedoch werden die Magnetpolpositionsdaten nicht zur Positionserfassung verwendet und haben deshalb im Allgemeinen eine niedrigere Auflösung als die Positionserfassungssignale. Demgemäß hat die konventionelle Technik eine niedrige Störungserfassungsgenauigkeit.
Eine Ausgestaltung, in der zusätzliche Positionserfassungssignale für den Zweck einer Störungserfassung bereitgestellt werden, ist vorstellbar. Falls solch eine Ausgestaltung übernommen wird, muss jedoch Hardware eines Erfassungssystems und dergleichen für jedes der zusätzlich bereitgestellten Positionserfassungssignale hinzugefügt werden, und außerdem müssen Korrekturkoeffizienten zum Korrigieren von Amplituden und Verschiebungen der zusätzlich bereitgestellten Positionserfassungssignale zu Idealwerten festgelegt werden, was Schwachstellen bei der Herstellung erhöht.
Die vorliegende Erfindung ist angesichts der obigen Probleme erreicht worden, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Codierer bereitzustellen, der eine Störung so genau wie möglich ohne Bereitstellung irgendwelcher zusätzlicher Positionserfassungssignale erfassen kann.
Lösung des Problems
Die vorliegende Erfindung ist auf einen Codierer gerichtet, der die Aufgabe erreicht. Der Codierer berechnet eine Intrarotationsposition eines Drehkörpers bzw. drehenden Körpers. Der Codierer enthält eine Vielzahl von Positionserfassungssignal-Erzeugungssystemen zum Erzeugen von Positionserfassungssignalen mit Bezug zu dem Drehkörper mit jeweils unterschiedlichen Zyklen; eine erste Berechnungseinheit zum Berechnen einer ersten Intrarotationsposition auf Grundlage der Positionserfassungssignale, die jeweils durch die Positionserfassungssignal-Erzeugungssysteme erzeugt worden sind; und eine zweite Berechnungseinheit zum Berechnen einer zweiten Intrarotationsposition auf Grundlage von Positionserfassungssignalen, die durch weniger von den Positionserfassungssignal-Erzeugungssystemen als in der ersten Berechnungseinheit erzeugt worden sind; und eine Störungsbestimmungseinheit zum Bestimmen, ob ihr eigener Codierer fehlerhaft ist, auf Grundlage eines Vergleichs zwischen der ersten Intrarotationsposition und der zweiten Intrarotationsposition.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Der Codierer gemäß der vorliegenden Erfindung kann Vergleichspositionsdaten zur Störungserfassung auf Grundlage mancher der existierenden Positionserfassungssignale erschaffen und kann deshalb eine Störung so genau wie möglich ohne Bereitstellung irgendwelcher zusätzlicher Positionserfassungssignale erfassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Ausgestaltungsbeispiel eines Codierers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein erläuterndes Diagramm einer Positionsbeziehung zwischen einer Lichtquelle, Spuren und Lichtempfindliches-Element-Einheiten.
3 ist ein erläuterndes Diagramm elektrischer Signale, die durch die Lichtempfindliches-Element-Einheiten auf Grundlage eines übertragenen Lichts von den Spuren erzeugt worden sind.
4 bildet Beziehungen zwischen durch die Spuren angegebenen mechanischen Winkeln und durch eine erste Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit erzeugten elektrischen Winkeln ab.
5 ist ein erläuterndes Diagramm hinsichtlich dessen, wie eine erste Intrarotationspositionsdaten-Erschaffungseinheit elektrische Winkel synthetisiert.
6 bildet ab, wie eine zweite Intrarotationspositionsdaten-Erschaffungseinheit zweite Positionsdaten erzeugt.
7 ist ein anderes Ausgestaltungsbeispiel des Codierers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsformen
Beispielhafte Ausführungsformen eines Codierers gemäß der vorliegenden Erfindung werden unten im Detail mit Verweis auf die begleitenden Zeichnungen erläutert werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt.
Ausführungsform
1 bildet eine Ausgestaltung eines Codierers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ab. Wie in 1 gezeigt, enthält der Codierer gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Lichtquelle 1, eine Drehwelle 2, die als ein Motordrehkörper dient, eine Drehplatte 3, die an der Drehwelle 2 angebracht ist und eine Skala hat, auf der drei Spuren (Spuren 3a, 3b und 3c) gebildet sind, und Lichtempfindliches-Element-Einheiten 4a bis 4c. Zum Beispiel wird eine Leuchtdiode (LED) als die Lichtquelle 1 verwendet, und von der Lichtquelle 1 emittiertes Licht tritt in die Spuren 3a bis 3c ein. Das in die Spuren 3a bis 3c eingetretene Licht wird durch die Spuren 3a bis 3c moduliert und tritt in die jeweilige Lichtempfindliches-Element-Einheit 4a bis 4c ein. Die Lichtempfindliches-Element-Einheiten 4a bis 4c wandeln das einfallende Licht in elektrische Signale (Positionserfassungssignale) durch eine fotoelektrische Umwandlung um.
2 ist ein erläuterndes Diagramm einer Positionsbeziehung zwischen der Lichtquelle 1, den Spuren 3a bis 3c und den Lichtempfindliches-Element-Einheiten 4a bis 4c. Zur Komplexitätsvermeidung wird hier die Spur 3a als ein Vertreter der Spuren 3a bis 3c und die Lichtempfindliches-Element-Einheit 4a als ein Vertreter der Lichtempfindliches-Element-Einheiten 4a bis 4c erläutert. Wie in 2 gezeigt, sind die Spur 3a und die Lichtempfindliches-Element-Einheit 4a auf einer optischen Achse der Lichtquelle 1 angeordnet, so dass ein gesendetes Licht durch die Spur 3a in die Lichtempfindliches-Element-Einheit 4a eintritt. Lichttransmissionseinheiten, die Licht transmittieren und Lichtabschirmeinheiten, die Licht abschirmen, sind alternativ in einer Rotationsrichtung auf der Spur 3a bereitgestellt. Die Lichttransmissionseinheiten und die Lichtabschirmeinheiten sind derart bereitgestellt, dass eine Intensität des transmittierten Lichts sich gemäß einer Sinuswelle mit einer Drehung der Skala ändert, beispielsweise auf Grundlage eines PWM-(Pulse Width Modulation, Pulsbreitenmodulation)Verfahrens. Die Lichtempfindliches-Element-Einheit 4a erzeugt ein elektrisches Signal, das sich gemäß der Sinuswelle ändert, aus dem einfallenden Licht.
Die elektrischen Signale, die von den Spuren 3a bis 3c mit einer Drehung der Skala erzeugt worden sind, haben unterschiedliche Zyklen. 3 ist ein erläuterndes Diagramm der elektrischen Signale, die durch die Lichtempfindliches-Element-Einheiten 4a bis 4c auf Grundlage des transmittierten Lichts von den Spuren 3a bis 3c jeweils erzeugt worden sind. Wie in 3 gezeigt, kann die Lichtempfindliches-Element-Einheit 4a ein Signal mit einem Zyklus (1 Welle) pro Rotation bzw. Drehung der Skala erzeugen. Die Lichtempfindliches-Element-Einheit 4b kann ein Signal mit 16 Zyklen (16 Wellen) pro Drehung der Skala erzeugen. Die Lichtempfindliches-Element-Einheit 4c erzeugt ein Signal mit 256 Zyklen (256 Wellen) pro Drehung der Skala.
Und zwar erzeugen ein Positionserfassungssignal-Erzeugungssystem mit der Lichtquelle 1, der Spur 3a und der Lichtempfindliches-Element-Einheit 4a, ein Positionserfassungssignal-Erzeugungssystem mit der Lichtquelle 1, der Spur 3b und der Lichtempfindliches-Element-Einheit 4b, und ein Positionserfassungssignal-Erzeugungssystem mit der Lichtquelle 1, der Spur 3c und der Lichtempfindliches-Element-Einheit 4c Positionserfassungssignale mit unterschiedlichen Zyklen. In diesem Fall wird das Positionserfassungssignal-Erzeugungssystem mit der Lichtquelle 1, der Spur 3a und der Lichtempfindliches-Element-Einheit 4a als ein System definiert, und werden das Positionserfassungssignal-Erzeugungssystem mit der Lichtquelle 1, der Spur 3b und der Lichtempfindliches-Element-Einheit 4b und das Positionserfassungssignal-Erzeugungssystem mit der Lichtquelle 1, der Spur 3c und der Lichtempfindliches-Element-Einheit 4c als unterschiedliche Systeme definiert.
Die elektrischen Signale von den Lichtempfindliches-Element-Einheiten 4a bis 4c werden, mit Rückverweis auf 1, durch die jeweiligen Verstärkungsschaltkreise 5a bis 5c verstärkt, und die verstärkten elektrischen Signale werden an eine Mikrocomputereinheit (MCU) 6 eingegeben. Die MCU 6 enthält eine erste Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit (Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit) 8, eine erste Intrarotationspositionsdaten-Erschaffungseinheit (Intrarotationspositions-Erschaffungseinheit) 9, eine Vergleichseinheit (Störungserfassungseinheit) 10, eine Schwellenspeichereinheit 13 und eine Kommunikationssteuereinheit 14. Die MCU 6 enthält eine CPU (Central Processing Unit bzw. Zentralverarbeitungseinheit), einen ROM (Read Only Memory bzw. Nur-Lese-Speicher), einen RAM (Random Access Memory bzw. Direktzugriffsspeicher) und ein I/O (Input/Output bzw. Eingang/Ausgang), und veranlasst die CPU, ein in dem ROM gespeichertes vorbestimmtes Programm auszuführen, wodurch Funktionen der oben erwähnten funktionalen Bestandteileinheiten realisiert werden (die erste Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 8, die erste Intrarotationspositionsdaten-Erschaffungseinheit 9, die Vergleichseinheit 10 und die Kommunikationssteuereinheit 14). Alternativ ist es möglich, die Schwellenspeichereinheit 13 in dem ROM bereitzustellen und zuvor eine Schwelle (später erläutert) in der Schwellenspeichereinheit 13 zu setzen. Es ist auch möglich, die Schwellenspeichereinheit 13 in dem RAM bereitzustellen und die Schwelle an die Schwellenspeichereinheit extern bei einem vorbestimmten Timing, so wie bei dem Start einer Operation, einzugeben.
Die erste Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 8 berechnet elektrische Winkel der Spuren auf Grundlage der elektrischen Signale von den Lichtempfindliches-Element-Einheiten 4a bis 4c, die durch die Verstärkungsschaltkreise 5a bis 5c jeweils eingegeben worden sind. In diesem Fall entspricht der elektrische Winkel einem Signal mit 360 Grad (d. h. 2π Radian) in einem Zyklus der Sinuswelle. In dem beispielhaften Fall des Signals mit 16 Wellen wird ein Zyklus des elektrischen Winkels jedes Mal erzeugt, wenn die Skala sich um 360 – 16 = 22,5 Grad in dem mechanischen Winkel dreht.
4 bildet Beziehungen zwischen durch die Spuren 3a bis 3c angegebenen mechanischen Winkeln und durch die erste Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 8 erzeugten elektrischen Winkeln ab. Wie in 4 gezeigt, entspricht der elektrische Winkel, der aus dem elektrischen Signal mit Bezug zu der Spur 3a erzeugt worden ist, eins-zu-eins dem mechanischen Winkel. Der elektrische Winkel, der aus dem elektrischen Signal mit Bezug zu der Spur 3b erzeugt worden ist, stellt 16 Drehungen während einer Drehung des mechanischen Winkels bereit. Der elektrische Winkel, der aus dem elektrischen Signal mit Bezug zu der Spur 3c erzeugt worden ist, stellt 256 Drehungen während einer Drehung des mechanischen Winkels bereit.
Um die erste Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 8 zum genauen Berechnen der elektrischen Winkel zu befähigen, können zwei Muster auf jeder der Spuren 3a bis 3c gebildet sein, um sowohl die Sinuswelle (PA) als auch die Kosinuswelle (PB) zu erzeugen, und ein Lichtempfindliches-Element-Array kann in jeder der Lichtempfindliches-Element-Einheiten 4a bis 4c bereitgestellt sein, um zwei elektrische Signale aus zwei Mustern eines transmittierten Lichts zu erzeugen. Demgemäß kann die erste Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 8 jeden der elektrischen Winkel durch Anwenden einer arctan-Funktion auf einen Wert berechnen, der erhalten worden ist durch Dividieren des Wertes eines elektrischen Signals mit Bezug zu der Sinuswelle durch den Wert eines elektrischen Signals mit Bezug zu der Kosinuswelle, und der elektrische Winkel kann genauer als in einem Fall berechnet werden, wo der elektrische Winkel durch Anwenden einer arcsin-Funktion auf das elektrische Signal mit Bezug zu der Sinuswelle berechnet wird.
Während ein Korrekturkoeffizient zum Korrigieren der Amplitude und des Versatzes zu Idealwerten in jedem der Positionserfassungssignal-Erzeugungssysteme gesetzt sein muss, wie oben erwähnt, wird angenommen, dass der Korrekturkoeffizient für jedes der Positionserfassungssignal-Erzeugungssysteme zuvor in der ersten Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 8 gesetzt wird. Eine später erläuterte zweite Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 11 berechnet den elektrischen Winkel mit Bezug zu der Spur 3b, und es wird auch angenommen, dass ein Korrekturkoeffizient mit Bezug zu der Spur 3b zuvor in der zweiten Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 11 gesetzt wird. Es braucht nicht erwähnt zu werden, dass der Korrekturkoeffizient mit Bezug zu der Spur 3b durch die erste Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 8 und die zweite Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 11 gemeinsam genutzt werden kann.
Die erste Intrarotationspositionsdaten-Erschaffungseinheit 9 synthetisiert die elektrischen Winkel mit Bezug zu den Spuren 3a bis 3c, die durch die erste Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 8 erzeugt worden sind, wodurch Intrarotationspositionsdaten erschaffen werden.
5 ist ein erläuterndes Diagramm hinsichtlich dessen, wie die erste Intrarotationspositionsdaten-Erschaffungseinheit 9 elektrische Winkel synthetisiert. Es wird als ein Beispiel angenommen, dass jeder der elektrischen Winkel mit Bezug zu den Spuren 3a bis 3c als eine 10-Bit-Auflösung beschrieben wird, und dass Positionsdaten mit einer 18-Bit-Auflösung mittels Synthese der elektrischen Winkel erhalten werden.
Wie in 5 gezeigt, haben der elektrische Winkel mit Bezug zu der Spur 3a, der elektrische Winkel mit Bezug zu der Spur 3b und der elektrische Winkel mit Bezug zu der Spur 3c Daten von 10 Bits insgesamt, von denen die höchstwertigen Bits ein MSB (Most Significant Bit) der Positionsdaten, ein fünftes Bit von dem MSB bzw. ein neuntes Bit von dem MSB sind. Die erste Intrarotationspositionsdaten-Erschaffungseinheit 9 erschafft die Positionsdaten mittels Erhalten eines MSB bis zu einem vierten Bit davon von dem elektrischen Winkel mit Bezug zu der Spur 3a, Erhalten von fünften bis achten Bits davon von dem elektrischen Winkel mit Bezug zu der Spur 3b, und Erhalten von neunten bis 18. Bits davon von dem elektrischen Winkel mit Bezug zu der Spur 3c. Der elektrische Winkel mit Bezug zu jeder Spur hat eine höhere Erfassungsgenauigkeit in einem Bit hoher Ordnung als in einem Bit niedriger Ordnung. Wie oben erwähnt, können die Positionsdaten, die eine hohe Auflösung und eine hohe Erfassungsgenauigkeit in sämtlichen Bits gewährleisten, zum Schluss erhalten werden.
Mit Rückverweis auf 1 verzweigt sich das verstärkte elektrische Signal mit Bezug zu der Spur 3a in zwei, und die verzweigten elektrischen Signale werden an die MCU 6 bzw. eine MCU 7 eingegeben. Das an die MCU 6 eingegebene elektrische Signal wird durch die erste Intrarotationspositionsdaten-Erschaffungseinheit 9 verwendet, um die Positionsdaten zu erschaffen, wie oben erwähnt. Das an die MCU 7 eingegebene elektrische Signal wird verwendet, um Positionsdaten zur Störungserfassung separat von den oben erwähnten Positionsdaten zu erschaffen.
Die durch die erste Intrarotationspositionsdaten-Erschaffungseinheit 9 erschaffenen Positionsdaten werden hier im Nachfolgenden als ”erste Positionsdaten” bezeichnet, und die in der MCU 7 erschaffenen Positionsdaten werden als ”zweite Positionsdaten” bezeichnet.
Die MCU 7 enthält die zweite Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 11 und eine zweite Intrarotationspositionsdaten-Erschaffungseinheit 12. Die MCU 7 enthält eine CPU, einen ROM, einen RAM und ein I/O als die MCU 6 und veranlasst die CPU zum Ausführen eines in dem ROM gespeicherten vorbestimmten Programms, wodurch Funktionen der zweiten Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 11 und der zweiten Intrarotationspositionsdaten-Erschaffungseinheit 12 realisiert werden.
Die zweite Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 11 berechnet einen elektrischen Winkel mit Bezug zu der Spur 3b auf Grundlage des elektrischen Signals mit Bezug zu der Spur 3b, das von dem Verstärkungsschaltkreis 5b gesendet worden ist. Das elektrische Signal mit Bezug zu der Spur 3b kann dasselbe wie das elektrische Signal mit Bezug zu der Spur 3b sein, das durch die erste Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 8 berechnet worden ist, oder kann eines sein, das in einer Anzahl von Bits (beispielsweise 14 Bits) beschrieben ist, die unterschiedlich ist von der des elektrischen Winkels mit Bezug zu der Spur 3b, berechnet durch die erste Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 8.
Die zweite Intrarotationspositionsdaten-Erschaffungseinheit 12 erzeugt die zweiten Positionsdaten auf Grundlage des elektrischen Winkels mit Bezug zu der Spur 3b.
6 bildet ab, wie die zweite Intrarotationspositionsdaten-Erschaffungseinheit 12 die zweiten Positionsdaten aus dem elektrischen Winkel mit Bezug zu der Spur 3b erzeugt. Wie oben erwähnt, entsprechen 16 Rotationen des elektrischen Winkels mit Bezug zu der Spur 3b einer Drehung des mechanischen Winkels. Wie in 6 gezeigt, zählt die zweite Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 11 eine Kumulativanzahl von Drehungen des elektrischen Winkels, um einen Zählwert zu erschaffen, und erzeugt die zweiten Positionsdaten auf Grundlage des Zählwertes und des elektrischen Signals mit Bezug zu der Spur 3b, das aus dem eingegebenen elektrischen Signal erzeugt wird. Während die erste Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 8 vier Bits hoher Ordnung von dem elektrischen Winkel mit Bezug zu der Spur 3a erhält, um die ersten Positionsdaten zu erzeugen, erhält nämlich die zweite Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 11 vier Bits hoher Ordnung der zweiten Positionsdaten durch Zählen der Drehungen des elektrischen Winkels mit Bezug zu der Spur 3b. Die zweite Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 11 kann den Zählwert auf null zurücksetzen oder kann nur vier Bits niedriger Ordnung des Zählwertes verwenden, ohne den Zählwert auf null zurückzusetzen, wenn der Zählwert 16 erreicht.
Die in der MCU 6 enthaltene Vergleichseinheit 10 führt eine Erfassung einer Störung in ihrem eigenen Codierer auf Grundlage eines Vergleichs einer Differenz zwischen den ersten und zweiten Positionsdaten mit dem zuvor in der Schwellenspeichereinheit 13 gespeicherten Schwellenwert durch. Genauer genommen stellt die Vergleichseinheit 10 an die Kommunikationssteuereinheit 14 eine Benachrichtigung aus, dass keine Störung erfasst wird, wenn die Differenz zwischen den ersten und zweiten Positionsdaten nicht die Schwelle überschreitet, und stellt an die Kommunikationssteuereinheit 14 eine Benachrichtigung aus, dass eine Störung erfasst wird, wenn die Differenz zwischen den ersten und zweiten Positionsdaten die Schwelle überschreitet.
Die Kommunikationssteuereinheit 14 erzeugt serielle Kommunikationsdaten mittels Anbringen der von der Vergleichseinheit 10 empfangenen Benachrichtigung an die ersten Positionsdaten und überträgt die erzeugten seriellen Kommunikationsdaten an eine externe Steuervorrichtung. Die Steuervorrichtung, die die seriellen Kommunikationsdaten empfangen hat, kann durch Referenzieren der in den empfangenen Daten enthaltenen Benachrichtigung bestimmen, ob der entsprechende Codierer fehlerhaft ist.
Während die zweiten Positionsdaten zur Störungserfassung sind, und die ersten Positionsdaten an die externe Steuervorrichtung in den obigen Erläuterungen übertragen werden, können die ersten Positionsdaten zur Störungserfassung sein und können die zweiten Positionsdaten extern übertragen werden. Alternativ können mehrfache Elemente von Positionsdaten zur Störungserfassung erzeugt werden, um eine Störung auf Grundlage eines Vergleichs der ersten Positionsdaten mit den mehrfachen Elementen von Positionsdaten zur Störungserfassung zu erfassen. Wenn die mehrfachen Elmente von Positionsdaten zur Störungserfassung erzeugt werden, kann die Vergleichseinheit 10 die Benachrichtigung ausstellen, dass eine Störung erfasst wird, wenn irgendeine der Differenzen zwischen den Elementen der Positionsdaten zur Störungserfassung und den ersten Positionsdaten die Schwelle überschreitet, oder kann die Benachrichtigung ausstellen, dass eine Störung erfasst wird, wenn zwei oder mehr Differenzen zwischen den Elementen der Positionsdaten zur Störungserfassung und den ersten Positionsdaten die Schwelle überschreiten. Es ist auch eine Ausgestaltung möglich, dass, wenn zwei oder mehr Elemente der Positionsdaten zur Störungserfassung miteinander übereinstimmen und Differenzen zwischen den zwei oder mehr Elementen der Positionsdaten zur Störungserfassung und den ersten Positionsdaten gleich oder höher als die Schwelle sind, die zwei Elemente der Positionsdaten zur Störungserfassung extern übertragen werden.
Während die funktionalen Bestandteileinheiten zum Erzeugen der ersten Positionsdaten (die erste Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 8 und die erste Intrarotationspositionsdaten-Erschaffungseinheit 9) und die funktionalen Bestandteileinheiten zum Erzeugen der zweiten Positionsdaten (die zweite Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 11 und die zweite Intrarotationspositionsdaten-Erschaffungseinheit 12) durch jeweils verschiedene MCUs realisiert werden, können die funktionalen Bestandteileinheiten durch Verwendung derselben MCU 6, wie in 7 gezeigt, realisiert werden. Wenn die funktionalen Bestandteileinheiten zum Erzeugen der ersten Positionsdaten und die funktionalen Bestandteileinheiten zum Erzeugen der zweiten Positionsdaten durch die jeweils unterschiedlichen MCUs realisiert werden, können die Zuverlässigkeiten in jeweiligen Elementen der Positionsdaten verbessert werden, und folglich kann die Zuverlässigkeit in einem Störungsbestimmungsergebnis verbessert werden. Während die funktionalen Bestandteileinheiten des Codierers gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch Verwendung der MCUs realisiert werden, können manche oder sämtliche der funktionalen Bestandteileinheiten durch einen Hardwareschaltkreis realisiert sein.
Während die zweiten Positionsdaten auf Grundlage des elektrischen Signals mit Bezug zu der Spur 3b erzeugt werden, können die zweiten Positionsdaten auf Grundlage des elektrischen Signals mit Bezug zu der Spur 3a oder 3c erzeugt werden. Wenn die zweiten Positionsdaten auf Grundlage des elektrischen Signals mit Bezug zu der Spur 3a erzeugt werden, kann die zweite Intrarotationspositionsdaten-Erschaffungseinheit 12 den durch die zweite Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 11 erzeugten elektrischen Winkel wie er ist als die zweiten Positionsdaten ausgeben. Die zweiten Positionsdaten können mittels Synthetisieren von zwei der elektrischen Signale mit Bezug zu den Spuren 3a bis 3c erzeugt werden.
Während es erläutert worden ist, dass die Spuren 3a bis 3c jeweils Muster haben, die die elektrischen Signale mit der Sinuswelle erhalten können, können die Spuren 3a bis 3c ausgestaltet sein, Muster zu haben, die durch Binärcodes von 0 und 1 dargestellte Reihencodes erhalten können, so wie ein M-Sequenz-Zufallscode. In solch einem Fall können die erste Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 8 und die zweite Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 11 die elektrischen Winkel jeweils durch Decodieren der empfangenen elektrischen Signale berechnen.
Während die Spuren mit den Zyklen von 1 Welle, 16 Wellen und 256 Wellen bereitgestellt sind, ist die Anzahl der Spuren und Zyklen davon nicht auf die obigen Erläuterungen beschränkt.
Während ein optisches Erzeugungsverfahren mit Verwendung der Lichtquelle 1 und der Lichtempfindliches-Element-Einheiten 4a bis 4c als das Verfahren zum Erzeugen des Positionserfassungssignals (das elektrische Signal) übernommen wird, kann alternativ ein Erzeugungsverfahren einer magnetischen oder elektromagnetischen Induktion übernommen werden. Das Positionserfassungssignal kann durch Erzeugungsverfahren erzeugt werden, die gemäß den Spuren unterschiedlich sind. Zum Beispiel ist das magnetische Erzeugungsverfahren widerstandsfähig gegenüber Störungen mit Bezug zu Temperaturen, und das optische Erzeugungsverfahren ist widerstandsfähig gegenüber Störungen mit Bezug zu Magnetfeldern. Wenn die Erzeugungsverfahren, die gemäß den Spuren unterschiedlich sind, übernommen werden, werden die jeweiligen Vorzüge kombiniert, und die Zuverlässigkeit kann weiter verbessert werden.
Während die Häufigkeit des Vergleichs zwischen den ersten und zweiten Positionsdaten, durchgeführt durch die Vergleichseinheit 10, nicht besonders erwähnt worden ist, kann der Vergleich für jeden Berechnungszyklus der ersten Positionsdaten (oder der zweiten Positionsdaten) durchgeführt werden, oder der Vergleich kann einmal für jede mehrere Berechnungszyklen durchgeführt werden.
Während die Berechnungseinheit 10 den Vergleich bezüglich der ersten Positionsdaten und der zweiten Positionsdaten als Positionen in einer Drehung durchführt, können mehrfache Rotationsanzahlen verglichen werden, wenn beide von der ersten Intrarotationspositionsdaten-Erschaffungseinheit 9 und der zweiten Intrarotationspositionsdaten-Erschaffungseinheit 12 Kumulativanzahlen von Drehungen zählen.
Während die Kommunikationssteuereinheit 14 die seriellen Kommunikationsdaten durch Anbringen der von der Vergleichseinheit 10 empfangenen Benachrichtigung an den ersten Daten erschafft, kann die Kommunikationssteuereinheit 14 die seriellen Kommunikationsdaten durch Anbringen der von der Vergleichseinheit 10 empfangenen Benachrichtigung an den zweiten Daten erschaffen, oder kann ausgestaltet sein, die seriellen Kommunikationsdaten mit der von der Vergleichseinheit 10 empfangenen Benachrichtigung ohne Aufnahme der ersten oder zweiten Daten zu erschaffen.
Wie oben erläutert, ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Codierer ausgestaltet, die mehrfachen Positionserfassungssignal-Erzeugungssysteme (die Lichtquelle 1, die Spuren 3a bis 3c und die Lichtempfindliches-Element-Einheiten 4a bis 4c), die die elektrischen Signale als die Positionserfassungssignale mit jeweils unterschiedlichen Zyklen erzeugen, die erste Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 8 und die erste Intrarotationspositionsdaten-Erschaffungseinheit 9, die als die erste Berechnungseinheit agieren, die die ersten Positionsdaten auf Grundlage der Positionserfassungssignale berechnet, die durch die Positionserfassungssignal-Erzeugungssysteme erzeugt worden sind, die zweite Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit 11 und die zweite Intrarotationspositionsdaten-Erschaffungseinheit 12, die als die zweite Berechnungseinheit agieren, die die zweiten Positionsdaten auf Grundlage der elektrischen Signale berechnet, die durch weniger von den Positionserfassungssignal-Erzeugungssystemen als diese in der ersten Berechnungseinheit erzeugt worden sind, und die Vergleichseinheit 10 zu enthalten, die als eine Störungsbestimmungseinheit agiert, die auf Grundlage des Vergleichs zwischen den ersten Positionsdaten und den zweiten Positionsdaten bestimmt, ob der Codierer fehlerhaft ist. Deshalb können Vergleichspositionsdaten zur Störungserfassung auf Grundlage der Signale zur Positionserfassung erschaffen werden, und außerdem kann die Störungserfassung auf Grundlage der existierenden Positionserfassungssignale ohne Bereitstellung irgendwelcher zusätzlicher Positionserfassungssignale durchgeführt werden. Demgemäß kann eine Störung so genau wie möglich ohne Bereitstellung irgendwelcher zusätzlicher Positionserfassungssignale erfasst werden.
Die zweite Berechnungseinheit ist ausgestaltet zum Zählen des Positionserfassungssignals, das durch das Positionserfassungssignal-Erzeugungssystem (die Lichtquelle 1, die Spur 3b und die Lichtempfindliches-Element-Einheit 4b) erzeugt worden ist, das das Positionserfassungssignal mit mehrfachen Zyklen (16 Zyklen) bezüglich einer Skaladrehung bei jedem Zyklus des Positionserfassungssignals erzeugt, und zum Berechnen der zweiten Intrarotationsposition auf Grundlage von dem elektrischen Winkel, angegeben durch das Positionserfassungssignal, und dem Zählwert mit Bezug zu dem Positionserfassungssignal. Deshalb kann die Störungserfassung auf Grundlage eines Vergleichs der durch die jeweils unterschiedlichen Verfahren erschaffenen Positionsdaten durchgeführt werden, so dass die Zuverlässigkeit bei der Störungserfassung verbessert werden kann.
Die zweite Berechnungseinheit kann die zweiten Positionsdaten auf Grundlage des Positionserfassungssignals erzeugen, das durch das Positionserfassungssignal-Erzeugungssystem (die Lichtquelle 1, die Spur 3a und die Lichtempfindliches-Element-Einheit 4a) erzeugt worden ist, das das Positionserfassungssignal mit einem Zyklus bezüglich einer Skaladrehung erzeugt. Demgemäß gibt es keinen Bedarf, ein Zählen bei jedem Zyklus des Positionserfassungssignals durchzuführen, und somit kann die Störungserfassung mit einer einfacheren Ausgestaltung als in dem Fall durchgeführt werden, wo die zweiten Positionsdaten auf Grundlage des Positionserfassungssignals berechnet werden, das durch das Positionserfassungssignal-Erzeugungssystem erzeugt worden ist, das das Positionserfassungssignal mit mehrfachen Zyklen bezüglich einer Skaladrehung erzeugt.
Die Vergleichseinheit 10 bestimmt, dass ihr eigener Codierer fehlerhaft ist, wenn eine Differenz zwischen den ersten und zweiten Positionsdaten eine voreingestellte Schwelle überschreitet, und bestimmt, dass ihr eigener Codierer nicht fehlerhaft ist, wenn die Differenz nicht die Schwelle überschreitet. Deshalb kann eine Störung genau erfasst werden.
Bezugszeichenliste

1: Lichtquelle
2: Drehwelle
3: Drehplatte
3a bis 3c: Spur
4a bis 4c: Lichtempfindliches-Element-Einheit
5a bis 5c: Verstärkungsschaltkreis
6, 7: MCU
8: Erste Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit
9: Erste Intrarotationspositionsdaten-Erschaffungseinheit
10: Vergleichseinheit
11: Zweite Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit
12: Zweite Intrarotationspositionsdaten-Erschaffungseinheit
13: Schwellenspeichereinheit
14: Kommunikationssteuereinheit

Claims

Codierer zum Berechnen einer Intrarotationsposition eines Drehkörpers, wobei der Codierer umfasst: eine Vielzahl von Positionserfassungssignal-Erzeugungssystemen zum Erzeugen von Positionserfassungssignalen mit Bezug zu dem Drehkörper mit jeweils unterschiedlichen Zyklen; eine erste Berechnungseinheit zum Berechnen einer ersten Intrarotationsposition auf Grundlage der durch die Positionserfassungssignal-Erzeugungssysteme jeweils erzeugten Positionserfassungssignale; eine zweite Berechnungseinheit zum Berechnen einer zweiten Intrarotationsposition auf Grundlage von Positionserfassungssignalen, die durch weniger Positionserfassungssignal-Erzeugungssysteme als in der ersten Berechnungseinheit erzeugt worden sind; und eine Störungsbestimmungseinheit zum Bestimmen, ob ihr eigener Codierer fehlerhaft ist, auf Grundlage eines Vergleichs zwischen der ersten Intrarotationsposition und der zweiten Intrarotationsposition.
Codierer gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Berechnungseinheit ein Positionserfassungssignal, das durch eines der Positionserfassungssignal-Erzeugungssysteme erzeugt worden ist, das ein Positionserfassungssignal mit einer Vielzahl von Zyklen bezüglich einer Drehung des Drehkörpers erzeugt, bei jedem Zyklus des Positionserfassungssignals zählt und die zweite Intrarotationsposition auf Grundlage von einem elektrischen Winkel, angegeben durch das Positionserfassungssignal, und einem Zählwert mit Bezug zu dem Positionserfassungssignal berechnet.
Codierer gemäß Anspruch 1, wobei: die Vielzahl der Positionserfassungssignal-Erzeugungssysteme ein Positionserfassungssignal-Erzeugungssystem enthält, das ein Positionserfassungssignal mit einem Zyklus bezüglich einer Drehung des Drehkörpers erzeugt; und die zweite Berechnungseinheit die zweite Intrarotationsposition auf Grundlage des Positionserfassungssignals berechnet, das durch das Positionserfassungssignal-Erzeugungssystem erzeugt worden ist, das das Positionserfassungssignal mit einem Zyklus bezüglich einer Drehung des Drehkörpers erzeugt.
Codierer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass der Codierer fehlerhaft ist, wenn eine Differenz zwischen der ersten Intrarotationsposition und der zweiten Intrarotationsposition eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, und bestimmt, dass der Codierer nicht fehlerhaft ist, wenn die Differenz nicht die vorbestimmte Schwelle überschreitet.
Codierer gemäß Anspruch 4, wobei zwei von der Vielzahl von Positionserfassungssignal-Erzeugungssystemen jeweils unterschiedliche Verfahren zum Erzeugen des Positionserfassungssignals verwenden.
Codierer gemäß Anspruch 4, wobei die erste Berechnungseinheit enthält: eine Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit zum Berechnen jeweiliger elektrischer Winkel für die Positionserfassungssignal-Erzeugungssysteme auf Grundlage der jeweiligen Positionserfassungssignale, die durch die Vielzahl der Positionserfassungssignal-Erzeugungssysteme erzeugt worden sind; und eine Intrarotationspositions-Erschaffungseinheit zum Berechnen der ersten Intrarotationsposition durch Synthetisieren der jeweiligen elektrischen Winkel für die Vielzahl der Positionserfassungssignal-Erzeugungssysteme, die durch die Elektrischer-Winkel-Berechnungseinheit berechnet worden sind.
Codierer gemäß Anspruch 4, wobei die vorbestimmte Schwelle in einem nicht-flüchtigen Speicher aufgezeichnet ist.
Codierer gemäß Anspruch 4, wobei die vorbestimmte Schwelle extern eingegeben wird.