JP2002175586A - ロータリーエンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロータリーエンコーダに搭載されている記憶
デバイスの内容を特定のアクセスパターンを介してデー
タの書き込みや読み出しを行うことで不正なアクセスを
排除し記憶デバイスのデータ保持の信頼性向上を目的と
する。 【解決手段】 モータの回転位置を生成する位置検出部
１１と、種々情報を記憶する記憶デバイス１３と、外部
からの要求信号に応じたデータを出力する双方向通信処
理部１２と、要求信号に応じて記憶デバイス１３への書
き込みや読み出しを行う情報処理制御部１４より構成し
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転体の回転位置
を検出するためのロータリーエンコーダに関するもので
あり、特に３相ＡＣサーボモータに組み込まれて使用さ
れ、双方向シリアル通信手段により回転体の回転位置情
報を伝達するエンコーダに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】各種機械の駆動用に使用されるサーボモ
ータにはブラシ付きのＤＣサーボモータとブラシのない
ＡＣサーボモータがあり、近年モータ保守の容易さから
ＡＣサーボモータの需要が増加しており、ＡＣサーボモ
ータに組み込まれて使用される位置検出器としては、機
械の絶対位置が判別でき原点復帰動作が不要なアブソリ
ュートタイプロータリーエンコーダや原点復帰動作が必
要であるが価格面で安価なインクリメンタルタイプロー
タリーエンコーダが普及している。

【０００３】さらに近年、エンコーダからの信号線を少
なくして機械の組立や配線に関わる工数削減や信頼性の
向上にむけた省配線に対応したシリアル通信タイプのエ
ンコーダが増加してきている。

【０００４】以下に従来のロータリーエンコーダについ
て説明する。図４は従来のロータリーエンコーダの構成
を示すものであり、１１は位置検出部、４１は双方向通
信処理部である。

【０００５】位置検出部１１からの信号は図５に示すよ
うに、アブソリュートタイプの検出構成となっており、
ＡＣサーボモータの１回転内の絶対位置を示し１回転当
たりｍビットの分解能をもつ１回転データと、モータの
回転回数に応じて変化する多回転データを備えており、
図５に示す位置で電源が投入された場合、１回転データ
と多回転データによりＡＣサーボモータが何回転目のど
の位置に停止しているかが判別できるため、即時に機械
の現在位置が認識できるようになっている。

【０００６】また、双方向通信処理部４１は図６に示す
ように、サーボアンプに相当する外部からＲＸ信号とし
てコマンド部を受信するとＴＸ信号として前記受信した
コマンド部と前記位置検出部１１からの位置データ部
（１回転データと多回転データ）とコマンド部と位置デ
ータ部より生成された送信用誤り検出データ部を外部へ
出力するようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、ロータリーエンコーダの分解能やＡＣサ
ーボモータの特性に応じてＡＣサーボモータを駆動する
サーボアンプが必要であり、ＡＣサーボモータとロータ
リーエンコーダの仕様の組合せ次第でサーボアンプの機
種数が大幅に増大してしまう。また、ＡＣサーボモータ
とサーボアンプを一度組み合わせると、以後、組み合わ
せを変える場合、サーボアンプ内のＡＣサーボモータや
ロータリーエンコーダの仕様に関する設定を手作業で大
幅に変更する必要があり、変更に関わる作業工数の増大
や変更間違いが起こりやすいなどの問題点があった。

【０００８】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、仕様違い時の設定の変更を容易に実現しサーボアン
プの機種の共用化を実現できるロータリーエンコーダを
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、モータの回転位置を示すデータを生成す
る位置検出部と、モータ情報や位置検出部の動作情報を
記憶する記憶デバイスと、外部からの要求信号を受信し
要求信号の内容に応じて前記位置検出部の内容または記
憶デバイスの内容を出力する双方向通信処理部と、前記
要求信号の内容に応じて記憶デバイスへの情報の書き込
みや記憶デバイスから情報の読み込みを行う情報処理制
御部とを備えたものである。

【００１０】上記手段によって、ＡＣサーボモータやロ
ータリーエンコーダの仕様をあらかじめロータリーエン
コーダ内に保持することができ、サーボアンプはロータ
リーエンコーダとの双方向通信を介してモータやエンコ
ーダの仕様をダウンロードすることができるため、サー
ボアンプは共用化でき、また、仕様の設定変更もダウン
ロードを介してサーボアンプ内にて自動で行うので設定
間違いのない信頼性の高いＡＣサーボモータ駆動システ
ムを構築できる。また、エンコーダにおける動作も前記
記憶デバイスへ書き込んだ情報をもとに動作する構成に
することで、エンコーダの共用化も図ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】上記課題を解決するために本発明
は、モータの回転位置を示すデータを生成する位置検出
部と、モータ情報や位置検出部の動作情報を記憶する記
憶デバイスと、外部からの要求信号を受信し要求信号の
内容に応じて前記位置検出部の内容または記憶デバイス
の内容を出力する双方向通信処理部と、前記要求信号の
内容に応じて記憶デバイスへの情報の書き込みや記憶デ
バイスから情報の読み込みを行う情報処理制御部とを備
えたロータリーエンコーダである。

【００１２】また、記憶デバイスのアドレスを示すアド
レス部と、記憶デバイスへの書き込みデータまたは読み
出したデータを示すデータ部と、モータの回転位置デー
タの要求もしくは記憶デバイスへの書き込み動作もしく
は記憶デバイスからの読み込み動作もしくは記憶デバイ
スへのアクセス設定のいずれかを選択するコマンド部
と、前記コマンド部とアドレス部とデータ部から生成さ
れデータ伝送上の誤り検出用のデータである誤り検出デ
ータ部から構成され、コマンド部のみ、あるいはコマン
ド部とアドレス部と誤り検出データ部、あるいはコマン
ド部とアドレス部とデータ部と誤り検出データ部からな
る要求信号を受信する双方向通信処理部を備えたロータ
リーエンコーダである。

【００１３】また、コマンド部とアドレス部とデータ部
と誤り検出データ部からなる要求信号の内コマンド部と
アドレス部とデータ部を保持する要求内容保持回路と、
前記要求内容保持回路のコマンド部が記憶デバイスへの
アクセス設定を示し、アドレス部があらかじめ設定され
たアドレスと一致し、データ部があらかじめ設定された
データＡ、データＢ、データＣ、データＤ、データＥ、
データＦのいずれかと一致し、一旦データＡを含む要求
信号を受信し次にデータＢを含む要求信号を受信すると
記憶デバイスへ書き込みを有効とし、また、一旦データ
Ｃを含む要求信号を受信し次にデータＤを含む要求信号
を受信すると記憶デバイスからの読み込みを有効とし、
また、一旦データＥを含む要求信号を受信し次にデータ
Ｆを含む要求信号を受信すると記憶デバイスへの書き込
みと記憶デバイスからの読み出しを無効とする要求内容
判定回路と、記憶デバイスへのデータの書き込みや読み
込みを行うインターフェイス回路から構成される情報処
理制御部を備えたロータリーエンコーダである。

【００１４】また、要求内容保持回路のコマンド部が記
憶デバイスへのアクセス設定を示し、アドレス部があら
かじめ設定されたアドレスと一致し、データ部があらか
じめ設定されたデータＡもしくはデータＢと一致し、一
旦データＡを含む要求信号を受信し次にデータＢを含む
要求信号を受信し、かつ、記憶デバイスへのアクセス有
効／無効を示す設定ピンが有効のとき記憶デバイスへの
書き込みを有効とする要求内容判定回路を備えたロータ
リーエンコーダである。

【００１５】さらに、記憶デバイスへのアクセス有効／
無効の判定に使用され、データ部であらかじめ設定され
るデータＡ、データＢ、データＣ、データＤ、データ
Ｅ、データＦにおいて、２進数表現でデータＡはデータ
Ｂをビット反転、データＣはデータＤをビット反転、デ
ータＥはデータＦをビット反転したデータで構成された
ロータリーエンコーダである。

【００１６】このように、エンコーダ内にてＡＣサーボ
モータの情報やエンコーダの動作仕様などの情報を保持
することができる。

【００１７】また、記憶デバイスへの情報の書き込みや
記憶デバイスからの情報の読み出しや現在のモータの回
転位置情報の読み出しを選択して行うことができる。

【００１８】また、外来ノイズ等の影響により双方向通
信時の信号が変化して記憶デバイスへ誤った書き込み動
作をしないよう、また、記憶デバイスから安易に情報が
読み出せないよう双方向通信上の不正なアクセスに対し
て動作保護を行うことができる。

【００１９】また、記憶デバイスへの書き込みにおいて
双方向通信上の動作保護が誤って成立しても記憶デバイ
スの内容が書き換えられないよう２重の書き込み動作保
護を行うことができる。

【００２０】さらに、双方向通信上の動作保護が安易に
成立しないようにすることができる。

【００２１】

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。

【００２２】図１は本発明の実施例におけるロータリー
エンコーダの構成図である。

【００２３】図１において１１は位置検出部、１２は双
方向通信処理部、１３は記憶デバイス、１４は情報処理
制御部である。

【００２４】位置検出部１１は従来のロータリーエンコ
ーダと同様に図５に示す動作を行う。

【００２５】双方向通信処理部１２は従来のロータリー
エンコーダの図６に示す通信動作に加え図２（ａ）、
（ｂ）に示す動作を行う。

【００２６】図２（ａ）は本発明の実施例における記憶
デバイスへの書き込みアクセス時の双方向通信における
信号構成図であり、サーボアンプに相当する外部からＲ
Ｘ信号として書き込みアクセスを示すコマンド部と記憶
デバイスへの書き込み先を示すアドレス部と記憶デバイ
スへ書き込む内容を示すデータ部とＲＸ信号上のコマン
ド部とアドレス部とデータ部から生成される受信用誤り
検出データ部の受信が成立すると外部へ出力するＴＸ信
号としては受信したコマンド部とアドレス部とデータ部
とＴＸ信号上のコマンド部とアドレス部とデータ部から
生成される送信用誤り検出データ部を出力する。

【００２７】図２（ｂ）は本発明の実施例における記憶
デバイスへの読み出しアクセス時の双方向通信における
信号構成図であり、サーボアンプに相当する外部からＲ
Ｘ信号として読み出しアクセスを示すコマンド部と記憶
デバイスへの読み出し先を示すアドレス部とＲＸ信号上
のコマンド部とアドレス部から生成される受信用誤り検
出データ部の受信が成立すると外部へ出力するＴＸ信号
としては受信したコマンド部とアドレス部とアドレス部
が示す記憶デバイスの内容であるデータ部とＴＸ信号上
のコマンド部とアドレス部とデータ部から生成される送
信用誤り検出データ部を出力する。

【００２８】また、記憶デバイスへの書き込み動作や読
み込み動作を有効に設定する場合は、図２（ａ）の信号
構成にてＲＸ信号は記憶デバイスへのアクセス設定を示
すコマンド部とアクセス設定を意味し、あらかじめ設定
されたアドレス部およびデータ部と受信用誤り検出デー
タ部から構成される。

【００２９】記憶デバイス１３は電気的に書き込みや読
み出しが可能なメモリであり、モータやエンコーダの仕
様上の情報を保持するのに用いる。記憶デバイスの代表
例としてはＥＥＰＲＯＭである。

【００３０】情報処理制御部１４は双方向通信処理部１
２にて受信したコマンド部、アドレス部、データ部によ
り記憶デバイス１３へのデータの書き込みやデータの読
み出しを行い読み出したデータは双方向通信処理部１２
へ出力する。

【００３１】図３は本発明の実施例における情報処理制
御部１４の構成図であり、双方向通信処理部１２にて受
信したコマンド部、アドレス部、データ部の内容を連続
して２回分データ保持を行う要求内容保持回路３１と、
要求内容保持回路３１の出力に応じてコマンド部が記憶
デバイスへのアクセス設定と一致、およびアドレス部が
記憶デバイスへのアクセス設定を意味するあらかじめ設
定されたアドレスと一致、およびデータ部が（表１）の
内容と一致について判定を行う要求内容判定回路３２
と、要求内容判定回路３２の出力と双方向通信処理部１
２からの要求内容である記憶デバイスへの書き込み要求
および読み出し要求に応じて記憶デバイス１３に対して
書き込みや読み出しの動作を行うインターフェイス回路
３３から構成される。

【００３２】

【表１】

【００３３】以下、上記構成について詳細な動作説明を
する。なお、ここでは一例として、記憶デバイスのアド
レス、データは８ビット幅とし、データ領域のアドレス
を１６進表記で００番地から７ｆ番地、記憶デバイスへ
のアクセス設定を判定するアドレスを８０番地として説
明する。

【００３４】情報処理制御部１４における要求内容判定
回路３２は、エンコーダに動作用電源電圧が供給された
時点では初期値として記憶デバイスへのアクセスは、
（表１）の判定モードの読み出し・書き込み無効の状
態になっているので、記憶デバイス１３の００番地から
７ｆ番地に書き込みや読み出し動作を行う場合は、事前
に判定モードの書き込み許可もしくは判定モードの
読み出し許可を設定する必要がある。

【００３５】まず、記憶デバイス１３への書き込み動作
を行う場合、書き込み許可を有効にするために図２
（ａ）の信号構成に従いＲＸ信号のコマンド部は記憶デ
バイスへのアクセス設定を示すコマンドを、アドレス部
は８０番地、データ部は５５ｈｅｘとして通信を行う。
すると双方向通信処理部１２を介して情報処理制御部１
４の要求内容保持回路３１の１回目保持内容はコマンド
部はアクセス設定、アドレス部は８０番地、データ部は
５５ｈｅｘが保持され、２回目のＲＸ信号待ち状態とな
る。同様にして次にアドレス部は８０番地、データ部は
ａａｈｅｘのＲＸ信号を受信すると要求内容保持回路３
１の２回目保持内容はコマンド部はアクセス設定、アド
レス部は８０番地、データ部はａａｈｅｘとなり要求内
容判定回路３２により（表１）に従い判定モードの書
き込み許可が設定され、以後、００番地から７ｆ番地に
対する書き込み動作が有効となる。引き続き図２（ａ）
の信号構成に従いＲＸ信号のコマンド部は書き込み動作
を示すコマンドを、アドレス部は例えば００番地、デー
タ部は１１ｈｅｘとして通信を行うとインターフェイス
回路３３により記憶デバイス１３のアドレス００番地に
データ１１ｈｅｘが書き込まれる。以降、ＲＸ信号を受
信する毎に要求内容保持回路３１の内容は順次更新さ
れ、記憶デバイスへのアクセスが読み出し・書き込み無
効となるまで書き込み動作が有効となる。

【００３６】次に、記憶デバイス１３への読み出し動作
を行う場合、読み出し許可を有効にするために図２
（ａ）の信号構成に従いＲＸ信号のコマンド部は記憶デ
バイスへのアクセス設定を示すコマンドを、アドレス部
は８０番地、データ部は５ａｈｅｘとして通信を行う。
すると双方向通信処理部１２を介して情報処理制御部１
４の要求内容保持回路３１の１回目保持内容はコマンド
部はアクセス設定、アドレス部は８０番地、データ部は
５ａｈｅｘが保持され、２回目のＲＸ信号待ち状態とな
る。同様にして次にアドレス部は８０番地、データ部は
ａ５ｈｅｘのＲＸ信号を受信すると要求内容保持回路３
１の２回目保持内容はコマンド部はアクセス設定、アド
レス部は８０番地、データ部はａ５ｈｅｘとなり要求内
容判定回路３２により（表１）に従い判定モードの読
み出し許可が設定され、以後、００番地から７ｆ番地に
対する読み出し動作が有効となる。引き続き図２（ｂ）
の信号構成に従ってＲＸ信号のコマンド部を読み出し動
作、アドレス部は例えば００番地として通信を行うとイ
ンターフェイス回路３３により記憶デバイス１３のアド
レス００番地のデータ（上記にて書き込んだ）１１ｈｅ
ｘが読み出され、図３（ｂ）に従いＴＸ信号として出力
される。以降、ＲＸ信号を受信する毎に要求内容保持回
路３１の内容は順次更新され、記憶デバイスへのアクセ
スが読み出し・書き込み無効となるまで読み出し動作が
有効となる。

【００３７】次に、記憶デバイス１３への書き込み／読
み出しを無効にする場合は、上記と同様にして（表１）
の判定モードに該当するデータをＲＸ信号として通信
することで記憶デバイスへのアクセスを読み出し・書き
込み無効にすることができる。

【００３８】次に記憶デバイス１３への書き込み動作に
おいて２重の書き込み保護を行う場合について説明す
る。前記ではアドレスが００番地から７ｆ番地をまとめ
て書き込み対象範囲となっているため一度書き込んだデ
ータが誤って書き換えられる可能性があり、特にエンコ
ーダの動作設定等に関わっている場合はエンコーダ動作
そのものが異なるものになり誤動作にいたる場合とな
る。図３の要求内容判定回路３２に入力される設定ピン
は、書き込み許可の有効／無効を設定するピンであり、
例えばアドレスが００番地から３ｆ番地が（表１）の判
定モードのみで書き換えできる領域とし、アドレスが
４０番地から７ｆ番地が（表１）の判定モードかつ上
記設定ピンが有効のとき書き換えできる領域とすること
で上記のように動作設定を誤って変更することを防止す
ることができる。

【００３９】次に（表１）の１回目と２回目の判定デー
タの構成について説明する。

【００４０】判定データの回数を１回のみでは書き込み
や読み出しのアクセスにおいて外来ノイズ等によって誤
って偶然判定データに該当する可能性があり、また、同
じ判定データで複数回チェックしても誤ったアクセスが
連続したら判定データに該当する可能性があり、意図し
ない記憶デバイスへのアクセスにより記憶デバイスの内
容を破壊する可能性がある。本発明では一例として（表
１）のように１回目と２回目の判定データを２進数表現
で例えば５５ｈｅｘとａａｈｅｘのようにビット反転し
た内容としており、上記書き込みアクセスを誤って連続
して行った場合も容易に記憶デバイスへのアクセスが有
効にならないようになっている。

【００４１】以上のように特定の通信パターンの取り決
めにより、記憶デバイスへの書き込みや読み出しが必要
な時のみ記憶デバイスへのアクセス許可を有効にするこ
とで保持データの信頼性を向上させることができる。

【００４２】以上が本実施例における構成と動作説明で
ある。

【００４３】次に上記エンコーダ内で保持された各種情
報の使用方法について説明する。

【００４４】エンコーダ内のデータは、双方向通信処理
部１２のＲＸ／ＴＸを介して外部機器に相当するサーボ
アンプとデータ通信が行われ、上記記憶デバイスの読み
出し動作を行うことでエンコーダ内で保持されている各
種情報がサーボアンプ側へダウンロードできる。

【００４５】サーボアンプ側ではダウンロードされた情
報をもとにエンコーダの種類や動作仕様およびモータの
仕様を認識しモータ駆動に最適な制御パラメータの設定
および変更が容易となる。

【００４６】

【発明の効果】上記の実施例から明らかなように本発明
は、エンコーダに記憶デバイスを備え、双方向通信およ
び通信内容の判定処理を行うことで外来ノイズ等に対し
て信頼性の高い記憶デバイスへのアクセスが実現でき
る。

【００４７】また、記憶デバイスの内容を外部機器（こ
こではサーボアンプに相当）にダウンロードすることで
各種モータ、エンコーダ仕様違いにおのおの対応した外
部機器を設けることなく外部機器の共通化が実現でき、
また、手作業で設定内容を変更する作業もなくなり信頼
性の高いモータ駆動システムが提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のロータリーエンコーダの構成
図

【図２】（ａ）（ｂ）は本発明の実施例の記憶デバイス
への書き込みアクセスおよび読み出しアクセス時の双方
向通信時の信号構成図

【図３】本発明の実施例の情報処理制御部の構成図

【図４】従来のロータリーエンコーダの構成図

【図５】従来のロータリーエンコーダの位置検出部の動
作波形図

【図６】従来のロータリーエンコーダの双方向通信時の
信号構成図

【符号の説明】

１１ 位置検出部 １２、４１ 双方向通信処理部 １３ 記憶デバイス １４ 情報処理制御部 ３１ 要求内容保持回路 ３２ 要求内容判定回路 ３３ インターフェイス回路

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F073 AA35 AB14 BB04 CC03 CC07 CC12 CD16 DD01 EF09 FG01 FG02 GG01 GG09 2F077 AA09 AA43 RR28 WW08 5J022 DA02 DB03 DC01 DD01

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータの回転位置を示すデータを生成す
   る位置検出部と、モータ情報や位置検出部の動作情報を
   記憶する記憶デバイスと、外部からの要求信号を受信し
   要求信号の内容に応じて前記位置検出部の内容または記
   憶デバイスの内容を出力する双方向通信処理部と、前記
   要求信号の内容に応じて記憶デバイスへの情報の書き込
   みや記憶デバイスから情報の読み込みを行う情報処理制
   御部から構成されるロータリーエンコーダ。
2. 【請求項２】 記憶デバイスのアドレスを示すアドレス
   部と、記憶デバイスへの書き込みデータまたは読み出し
   たデータを示すデータ部と、モータの回転位置データの
   要求もしくは記憶デバイスへの書き込み動作もしくは記
   憶デバイスからの読み込み動作もしくは記憶デバイスへ
   のアクセス設定のいずれかを選択するコマンド部と、前
   記コマンド部とアドレス部とデータ部から生成されデー
   タ伝送上の誤り検出用のデータである誤り検出データ部
   から構成され、コマンド部のみ、あるいはコマンド部と
   アドレス部と誤り検出データ部、あるいはコマンド部と
   アドレス部とデータ部と誤り検出データ部からなる要求
   信号を受信する双方向通信処理部を備えた請求項１記載
   のロータリーエンコーダ。
3. 【請求項３】 コマンド部とアドレス部とデータ部と誤
   り検出データ部からなる要求信号の内コマンド部とアド
   レス部とデータ部を保持する要求内容保持回路と、前記
   要求内容保持回路のコマンド部が記憶デバイスへのアク
   セス設定を示し、アドレス部があらかじめ設定されたア
   ドレスと一致し、データ部があらかじめ設定されたデー
   タＡ、データＢ、データＣ、データＤ、データＥ、デー
   タＦのいずれかと一致し、一旦データＡを含む要求信号
   を受信し次にデータＢを含む要求信号を受信すると記憶
   デバイスへ書き込みを有効とし、また、一旦データＣを
   含む要求信号を受信し次にデータＤを含む要求信号を受
   信すると記憶デバイスからの読み込みを有効とし、ま
   た、一旦データＥを含む要求信号を受信し次にデータＦ
   を含む要求信号を受信すると記憶デバイスへの書き込み
   と記憶デバイスからの読み出しを無効とする要求内容判
   定回路と、記憶デバイスへのデータの書き込みや読み込
   みを行うインターフェイス回路から構成される情報処理
   制御部を備えた請求項１記載のロータリーエンコーダ。
4. 【請求項４】 要求内容保持回路のコマンド部が記憶デ
   バイスへのアクセス設定を示し、アドレス部があらかじ
   め設定されたアドレスと一致し、データ部があらかじめ
   設定されたデータＡもしくはデータＢと一致し、一旦デ
   ータＡを含む要求信号を受信し次にデータＢを含む要求
   信号を受信し、かつ、記憶デバイスへのアクセス有効／
   無効を示す設定ピンが有効のとき記憶デバイスへの書き
   込みを有効とする要求内容判定回路を備えた請求項１ま
   たは請求項３記載のロータリーエンコーダ。
5. 【請求項５】 記憶デバイスへのアクセス有効／無効の
   判定に使用され、データ部であらかじめ設定されるデー
   タＡ、データＢ、データＣ、データＤ、データＥ、デー
   タＦにおいて、２進数表現でデータＡはデータＢをビッ
   ト反転、データＣはデータＤをビット反転、データＥは
   データＦをビット反転したデータで構成される要求信号
   を備えた請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のロ
   ータリーエンコーダ。
6. 【請求項６】 請求項１記載のロータリーエンコーダを
   備えたサーボモータ。