JP2014070977A - エンコーダおよびエンコーダの異常検出方法 - Google Patents
エンコーダおよびエンコーダの異常検出方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】エンコーダ1は、回転体の回転角度を検出するための第1センサ9および第2センサ10と、第1センサ9からの出力信号である第1出力信号と第2センサ10からの出力信号である第2出力信号とに基づいて回転体の回転角度を算出する回転角度検出部11とを備えている。第1出力信号のレベルは、回転体の回転角度に応じて周期的に変動し、第2出力信号のレベルは、回転体の回転角度に応じて周期的に変動するとともに、第1出力信号の周期と異なる周期で変動する。回転角度検出部11は、第1出力信号のレベルの変動状況と第2出力信号のレベルの変動状況とに基づいて、第1センサ9および第2センサ10の異常を検出する。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の実施の形態にかかるエンコーダ1およびその関連部分の概略構成を説明するためのブロック図である。図2は、図1に示すエンコーダ1の機械的な構成を説明するための概略図である。図3は、図1に示すコンパレータ12から回転角度検出部11へ入力される入力信号S1、S2と、磁気抵抗素子10からの入力信号に基づいて回転角度検出部11で算出される計算値とを説明するための図である。
上述のように、1周期分の入力信号S1のレベルと入力信号S2のレベルとの組合せから第1状態A1〜第4状態A4のロータの1回転内の4つの状態を特定することができる。すなわち、1周期分の第1の正弦波信号のレベルと第1の余弦波信号のレベルとの組合せに基づいてロータの1回転内の4つの状態を特定することができる。また、回転角度検出部11は、所定のサンプリングタイムで入力信号S1、S2のレベルを取得しており、ロータの状態が第1状態A1〜第4状態A4のどの状態であるのかを検出することができる。
以上説明したように、本形態では、回転角度検出部11は、第1の正弦波信号および第1の余弦波信号のレベルの変動状況と、第2の正弦波信号および第2の余弦波信号のレベルの変動状況とに基づいて、ホール素子9および磁気抵抗素子10の異常を検出している。すなわち、本形態では、ホール素子9を用いて磁気抵抗素子10の異常を検出し、磁気抵抗素子10を用いてホール素子9の異常を検出している。そのため、本形態では、ホール素子9や磁気抵抗素子10の異常を検出するための構成を別途、設けなくても、ホール素子9および磁気抵抗素子10の異常を検出することができる。すなわち、本形態では、簡易な構成で、ホール素子9および磁気抵抗素子10の異常を検出することが可能になる。
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。
2 サーボモータ(昇降用モータ)
3 モータ駆動装置
8 検出用磁石
9 ホール素子(第1センサ)
10 磁気抵抗素子(第2センサ)
11 回転角度検出部
A1 第1状態
A2 第2状態
A3 第3状態
A4 第4状態
B1 第5状態
B2 第6状態
B3 第7状態
B4 第8状態
Claims (6)
- 回転体の回転角度を検出するための第1センサおよび第2センサと、前記第1センサからの出力信号である第1出力信号と前記第2センサからの出力信号である第2出力信号とに基づいて前記回転体の回転角度を算出する回転角度検出部とを備え、
前記第1出力信号のレベルは、前記回転体の回転角度に応じて周期的に変動し、
前記第2出力信号のレベルは、前記回転体の回転角度に応じて周期的に変動するとともに、前記第1出力信号の周期と異なる周期で変動し、
前記回転角度検出部は、前記第1出力信号のレベルの変動状況と前記第2出力信号のレベルの変動状況とに基づいて、前記第1センサおよび前記第2センサの異常を検出することを特徴とするエンコーダ。 - 前記回転体に固定される検出用磁石を備え、
前記第1センサは、前記回転体の回転の軸方向から見たときに、前記回転体の回転中心に対して互いに90°ずれた位置に配置される2個のホール素子であり、
前記第2センサは、前記軸方向から見たときに、前記回転中心とその中心とが略一致するように配置される磁気抵抗素子であり、
前記検出用磁石の、前記ホール素子および前記磁気抵抗素子の対向面には、前記回転体の周方向においてN極とS極とが1極ずつ着磁され、
2個の前記ホール素子は、前記第1出力信号として、前記回転体の1回転を1周期とする第1の正弦波信号および第1の余弦波信号を出力し、
前記磁気抵抗素子は、前記第2出力信号として、前記第1の正弦波信号および前記第1の余弦波信号の半分の周期を有する第2の正弦波信号および第2の余弦波信号を出力し、
1周期分の前記第1の正弦波信号のレベルと前記第1の余弦波信号のレベルとの組合せに基づいて特定される前記回転体の1回転内の4つの状態を第1状態、第2状態、第3状態および第4状態とし、
1周期分の前記第2の正弦波信号のレベルと前記第2の余弦波信号のレベルとの組合せに基づいて特定される前記回転体の半回転内の4つの状態を第5状態、第6状態、第7状態、第8状態とすると、
前記回転体が一方向へ回転しているときには、前記回転体の状態は、前記第1状態、前記第2状態、前記第3状態および前記第4状態の順番に変わっていくとともに、前記回転体が1回転すると前記第4状態から前記第1状態に戻り、
前記回転体が一方向へ回転しているときには、前記回転体の状態は、前記第5状態、前記第6状態、前記第7状態および前記第8状態の順番に変わっていくとともに、前記回転体が半回転すると前記第8状態から前記第5状態に戻り、
前記回転角度検出部は、前記第1の正弦波信号のレベルの変動および前記第1の余弦波信号のレベルの変動に基づいて前記回転体の状態が前記第1状態から前記第4状態のうちのある状態から次の状態へ変わったことを検出したときに、前記第2の正弦波信号および前記第2の余弦波信号に基づいて検出される前記回転体の状態が前記第5状態から前記第8状態のうちの所定の状態であるか否かによって、前記磁気抵抗素子が正常であるのか異常であるのかを判断するとともに、前記第2の正弦波信号のレベルの変動および前記第2の余弦波信号のレベルの変動に基づいて前記回転体の状態が前記第5状態から前記第8状態のうちのある状態から次の状態へ変わったことを検出したときに、前記第1の正弦波信号および前記第1の余弦波信号に基づいて検出される前記回転体の状態が前記第1状態から前記第4状態のうちの所定の状態であるか否かによって、前記ホール素子が正常であるのか異常であるのかを判断することを特徴とする請求項1記載のエンコーダ。 - 前記回転角度検出部は、前記第1の正弦波信号のレベルの変動および前記第1の余弦波信号のレベルの変動に基づいて前記回転体の状態が前記第1状態から前記第2状態に変わったことを検出したとき、および/または、前記回転体の状態が前記第3状態から前記第4状態に変わったことを検出したときに、前記第2の正弦波信号および前記第2の余弦波信号に基づいて検出される前記回転体の状態が前記第6状態または前記第7状態であれば、前記磁気抵抗素子は正常であると判断し、前記回転体の状態が前記第5状態または前記第8状態であれば、前記磁気抵抗素子は異常であると判断することを特徴とする請求項2記載のエンコーダ。
- 前記回転角度検出部は、前記第2の正弦波信号のレベルの変動および前記第2の余弦波信号のレベルの変動に基づいて前記回転体の状態が前記第5状態から前記第6状態に変わったことを検出したときに、前記第1の正弦波信号および前記第1の余弦波信号に基づいて検出される前記回転体の状態が前記第1状態または前記第3状態であれば、前記ホール素子は正常であると判断し、前記回転体の状態が前記第2状態または前記第4状態であれば、前記ホール素子は異常であると判断すること、および/または、前記第2の正弦波信号のレベルの変動および前記第2の余弦波信号のレベルの変動に基づいて前記回転体の状態が前記第7状態から前記第8状態に変わったことを検出したときに、前記第1の正弦波信号および前記第1の余弦波信号に基づいて検出される前記回転体の状態が前記第2状態または前記第4状態であれば、前記ホール素子は正常であると判断し、前記回転体の状態が前記第1状態または前記第3状態であれば、前記ホール素子は異常であると判断することを特徴とする請求項2または3記載のエンコーダ。
- 前記回転体は、産業用ロボットのアームを上下動させる昇降用モータのロータであり、
前記回転角度検出部は、前記第1センサまたは前記第2センサの異常を検出すると、前記昇降用モータを駆動および制御するモータ駆動装置に前記第1センサまたは前記第2センサが異常であることを伝えることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のエンコーダ。 - 回転体の回転角度を検出するための第1センサおよび第2センサを有するエンコーダにおいて前記第1センサおよび前記第2センサの異常を検出するエンコーダの異常検出方法であって、
前記第1センサからの出力信号である第1出力信号のレベルは、前記回転体の回転角度に応じて周期的に変動し、
前記第2センサからの出力信号である第2出力信号のレベルは、前記回転体の回転角度に応じて周期的に変動するとともに、前記第1出力信号の周期と異なる周期で変動し、
前記第1出力信号のレベルの変動状況と前記第2出力信号のレベルの変動状況とに基づいて、前記第1センサおよび前記第2センサの異常を検出することを特徴とするエンコーダの異常検出方法。
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