JP2017125866A - Optical encoder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サーボモータの回転位置検出に用いる光学式アブソリュートエンコーダにおいて、位置演算処理に用いる補正回路の異常検出に関する。 The present invention relates to an abnormality detection of a correction circuit used for position calculation processing in an optical absolute encoder used for detecting a rotational position of a servo motor.
従来、半導体製造装置やロボット、各種工作機械などのFA(Factory Automation)システム装置は高精度の位置決め制御を行うため、サーボモータが広く利用されている。サーボモータの回転位置の検出には光学式エンコーダが幅広く用いられており、発光素子と受光素子の光軸上にスリットを設けた回転板を配置し、発光素子からの光が回転板の位置によってスリットを透過/非透過させて、受光素子で光の強弱を検出することによって回転位置を検出している。近年では高分解能化のため、回転板スリット間の周期に合わせて90度位相差の2つの正弦波信号が出力されるようにスリット形状を構成し、内挿演算を行うことで更に分解能を高めたエンコーダが主流となってきている。 2. Description of the Related Art Conventionally, servo motors have been widely used in FA (Factory Automation) system devices such as semiconductor manufacturing devices, robots, and various machine tools to perform highly accurate positioning control. Optical encoders are widely used to detect the rotational position of servo motors. A rotating plate with slits is arranged on the optical axis of the light emitting element and the light receiving element, and the light from the light emitting element depends on the position of the rotating plate. The rotational position is detected by transmitting / not transmitting the slit and detecting the intensity of light with the light receiving element. In recent years, for higher resolution, the slit shape is configured so that two sine wave signals with a phase difference of 90 degrees are output in accordance with the period between the rotating plate slits, and the resolution is further improved by performing interpolation. Encoders are becoming mainstream.
図7は従来の内挿演算処理のブロック構成図である。内挿演算で用いる90度位相差の2つの正弦波信号には、組み立て精度や構成部品のばらつき等により誤差を含んでおり、原信号をそのまま用いて位置情報に変換すれば誤差を多く含んだ回転位置情報となる。したがって、図7に示すようにセンサ部10により受け取った2つの正弦波信号であるSIN原信号21AおよびCOS原信号21Bの振幅や位相の誤差を修正する補正回路1を設け、これら正弦波信号の補正を行って、補正後SIN信号42A、補正後COS信号42Bとした後に回転位置演算器2により回転位置情報に変換し、情報伝達手段3によりこの回転位置情報を伝達することで、高精度に回転位置を検出する手法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
FIG. 7 is a block diagram of a conventional interpolation calculation process. The two sine wave signals with a phase difference of 90 degrees used in the interpolation calculation include errors due to assembly accuracy, variations in component parts, and the like. If the original signal is used as it is and converted into position information, it includes a lot of errors. This is rotational position information. Therefore, as shown in FIG. 7, the
一方、FAシステム装置では異常検出機能を更に高めることも検討されており、このような要望に対して、エンコーダの異常検出能力を高めるため、図8に示すように回転位置検出部を2重に構成し、回転位置演算結果にずれが生じた場合に異常とする手法が提案されている。(例えば、特許文献2参照) On the other hand, in the FA system apparatus, it is also considered to further increase the abnormality detection function. In response to such a demand, in order to increase the abnormality detection capability of the encoder, the rotational position detection unit is doubled as shown in FIG. A method has been proposed in which an abnormality occurs when a deviation occurs in the rotational position calculation result. (For example, see Patent Document 2)
しかしながら、上述した手法ではエンコーダの異常検出能力を高めることは可能となるが、センサ部では比較的大きくかつ高価な部品を多く使用し、また補正回路では補正処理の演算に用いるROMテーブルの容量が大きいため、エンコーダの大型化とコストアップになるという課題があった。 However, although the above-mentioned method can increase the abnormality detection capability of the encoder, the sensor unit uses a relatively large and expensive part, and the correction circuit has a capacity of the ROM table used for calculation of correction processing. Due to the large size, there is a problem that the encoder is increased in size and cost.
本発明は上述従来の課題を解決するものであり、90度位相差の2つの正弦波信号を用いて回転位置を検出するエンコーダにおいて、2つの正弦波信号を補正回路で補正した後の正弦波信号を用いて、補正回路の異常を容易に検出することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems. In an encoder that detects a rotational position using two sine wave signals having a phase difference of 90 degrees, the sine wave after the two sine wave signals are corrected by a correction circuit. An object is to easily detect an abnormality of a correction circuit using a signal.
上記課題を解決するために請求項1に記載のエンコーダは、90度位相差の2つの正弦
波信号を用いて回転位置を検出するエンコーダにおいて、前記90度位相差の2つの正弦波信号のずれを修正する補正回路と、前記補正回路から出力された2つの正弦波信号をそれぞれ2乗して加算する2乗和演算器と、信号の異常しきい値を記録する異常信号メモリと、信号の異常を判定する異常判定器からなり、前記2乗和演算器で求めた演算結果が、前記異常信号メモリに記録した異常しきい値で示される許容範囲を超えた場合に前記異常判定器が異常信号を出力する。
In order to solve the above-mentioned problem, an encoder according to
また、90度位相差の2つの正弦波信号を用いて回転位置を検出するエンコーダにおいて、前記90度位相差の2つの正弦波信号のずれを修正する補正回路と、前記補正回路から出力された2つの正弦波信号をそれぞれ2乗して加算する2乗和演算器と、信号の異常しきい値を記録する異常信号メモリと、信号の異常を判定する異常判定器と、前記90度位相差の2つの正弦波信号と前記補正回路から出力された2つの正弦波信号を、それぞれの中点をしきい値としてH/Lの信号を生成する2組の2値化回路と、前記2組の2値化回路から出力されたH/Lの信号の組み合わせにより正弦波信号が1周期間で4つのエリアに分類する2組の状態検出器と、2組の前記状態検出器の出力を一致・不一致を比較する不一致判定器を備え、2組の前記状態検出器の信号が異なる場合に前記不一致判定器が異常信号を出力する。 In addition, in an encoder that detects a rotational position using two sine wave signals having a phase difference of 90 degrees, a correction circuit that corrects a deviation between the two sine wave signals having a phase difference of 90 degrees and the correction circuit that outputs the correction circuit A sum-of-squares calculator that squares and adds two sine wave signals, an abnormal signal memory that records an abnormal threshold value of the signal, an abnormal determination device that determines an abnormal signal, and the 90-degree phase difference Two sets of binarization circuits for generating H / L signals with the midpoint of each of the two sine wave signals and the two sine wave signals output from the correction circuit as threshold values, The two sets of state detectors that classify the sine wave signal into four areas in one cycle by the combination of the H / L signals output from the binarization circuit of the above, and the outputs of the two sets of state detectors coincide with each other・ Equipped with a discriminator for comparing discrepancies. The mismatch determinator when a signal of the serial state detector different outputs an abnormality signal.
また、90度位相差の2つの正弦波信号を用いて回転位置を検出するエンコーダにおいて、前記90度位相差の2つの正弦波信号のずれを修正する補正回路と、前記補正回路から出力された2つの正弦波信号をそれぞれ2乗して加算する2乗和演算器と、信号の異常しきい値を記録する異常信号メモリと、信号の異常を判定する異常判定器と、前記90度位相差の2つの正弦波信号と前記補正回路から出力された2つの正弦波信号を、それぞれの中点をしきい値としてH/Lの信号を生成する2組の2値化回路と、前記2値化回路から出力されたH/L信号の変化タイミングでパルスを生成するパルス生成器と、前記パルス生成器からのパルス信号で、前記2値化回路からの出力信号の状態を検出するH/L検出器と、2組の前記H/L検出器の出力を一致・不一致を比較する不一致判定器を備え、2組の前記H/L検出器の信号が異なる場合に前記不一致判定器が異常信号を出力する。 In addition, in an encoder that detects a rotational position using two sine wave signals having a phase difference of 90 degrees, a correction circuit that corrects a deviation between the two sine wave signals having a phase difference of 90 degrees and the correction circuit that outputs the correction circuit A sum-of-squares calculator that squares and adds two sine wave signals, an abnormal signal memory that records an abnormal threshold value of the signal, an abnormal determination device that determines an abnormal signal, and the 90-degree phase difference Two sets of binarization circuits for generating an H / L signal using the two sine wave signals and the two sine wave signals output from the correction circuit as threshold values of the respective midpoints; A pulse generator that generates a pulse at a change timing of the H / L signal output from the digitizing circuit, and an H / L that detects the state of the output signal from the binarizing circuit using the pulse signal from the pulse generator Detector and two sets of H / L detection With a mismatch determination unit that the output of the comparing match or mismatch, the mismatch determinator when the signal of the two pairs of the H / L detector different outputs an abnormality signal.
本願発明のエンコーダによれば、2つの正弦波信号を補正回路で補正した後の正弦波信号を用いて回路の異常を判定するため、センサ部を構成する部品や、正弦波信号を補正するための補正回路を追加する必要がないため、安価と小型を実現しながら異常検出能力の優れたエンコーダを提供することができる。 According to the encoder of the present invention, in order to determine the abnormality of the circuit using the sine wave signal after the two sine wave signals are corrected by the correction circuit, the components constituting the sensor unit and the sine wave signal are corrected. Therefore, it is possible to provide an encoder having an excellent abnormality detection capability while realizing a low cost and a small size.
また、本願発明の別形態であって実施の形態2に記載のエンコーダによれば、補正前の2つの正弦波信号と、補正された後の2つの正弦波信号をそれぞれ2値化した信号で表わされる状態の不一致によって異常を判定することができるため、補正回路の正負の演算処理の異常を検出できるエンコーダを提供することができる。 Further, according to the encoder of the second embodiment, which is another embodiment of the present invention, the signals obtained by binarizing the two sine wave signals before correction and the two sine wave signals after correction are respectively binarized. Since an abnormality can be determined based on the mismatch of the represented states, an encoder capable of detecting an abnormality in the positive / negative arithmetic processing of the correction circuit can be provided.
また、本願発明の別形態であって実施の形態3に記載のエンコーダによれば、補正前の2つの正弦波信号を2値化した信号によって異常を判定するタイミングパルスを生成し、補正前の2つの正弦波信号と、補正された後の2つの正弦波信号をそれぞれ2値化した信号を前記タイミングパルスで信号の状態を判定するため、補正前と補正後のタイミングずれに影響されない異常検出器を備えたエンコーダを提供することができる。 Further, according to the encoder of the third embodiment, which is another embodiment of the present invention, a timing pulse for determining an abnormality is generated based on a signal obtained by binarizing two sine wave signals before correction, and before correction. Anomaly detection that is not affected by the timing deviation before and after correction, because the signal state of the two sine wave signals and the signal obtained by binarizing the two corrected sine wave signals is determined by the timing pulse. An encoder with a device can be provided.
第1の発明は、90度位相差の2つの正弦波信号を用いて回転位置を検出するエンコーダにおいて、前記90度位相差の2つの正弦波信号のずれを修正する補正回路と、前記補正回路から出力された2つの正弦波信号をそれぞれ2乗して加算する2乗和演算器と、信号の異常しきい値を記録する異常信号メモリと、信号の異常を判定する異常判定器から構成されている。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an encoder for detecting a rotational position using two sine wave signals having a phase difference of 90 degrees, a correction circuit for correcting a shift between the two sine wave signals having a phase difference of 90 degrees, and the correction circuit. Is composed of a square sum calculator that squares and adds two sine wave signals output from each other, an abnormal signal memory that records an abnormal threshold value of the signal, and an abnormality determiner that determines signal abnormality. ing.
この構成により、前記2乗和演算器で求めた演算結果が、前記異常信号メモリに記録した異常しきい値で示される許容範囲を超えた場合に前記異常判定器が異常信号を出力するため、部品を追加する必要がなく、安価と小型を実現しながら異常検出能力の高めることができる。 With this configuration, when the calculation result obtained by the square sum calculator exceeds the allowable range indicated by the abnormal threshold value recorded in the abnormal signal memory, the abnormality determiner outputs an abnormal signal. It is not necessary to add parts, and the abnormality detection capability can be enhanced while realizing low cost and small size.
第2の発明は、90度位相差の2つの正弦波信号を用いて回転位置を検出するエンコーダにおいて、前記90度位相差の2つの正弦波信号のずれを修正する補正回路と、前記補正回路から出力された2つの正弦波信号をそれぞれ2乗して加算する2乗和演算器と、信号の異常しきい値を記録する異常信号メモリと、信号の異常を判定する異常判定器と、前記90度位相差の2つの正弦波信号と前記補正回路から出力された2つの正弦波信号を、それぞれの中点をしきい値としてH/Lの信号を生成する2組の2値化回路と、前記2組の2値化回路から出力されたH/Lの信号の組み合わせにより正弦波信号が1周期間で4つのエリアに分類する2組の状態検出器と、2組の前記状態検出器の出力を一致・不一致を比較する不一致判定器を備える。 According to a second aspect of the present invention, in an encoder that detects a rotational position using two sine wave signals having a phase difference of 90 degrees, a correction circuit that corrects a deviation between the two sine wave signals having a phase difference of 90 degrees, and the correction circuit A sum-of-squares calculator that squares and adds the two sine wave signals output from each other, an abnormal signal memory that records an abnormal threshold value of the signal, an abnormality determiner that determines an abnormality of the signal, Two sets of binarization circuits for generating two sine wave signals having a phase difference of 90 degrees and two sine wave signals output from the correction circuit, and generating H / L signals with the respective midpoints as threshold values; Two sets of state detectors for classifying sine wave signals into four areas in one cycle by a combination of H / L signals output from the two sets of binarization circuits, and two sets of the state detectors Equipped with a mismatch judgment unit that compares the output .
この構成により、2組の前記状態検出器の信号が異なる場合に前記不一致判定器が異常信号を出力するため、補正回路の正負の演算処理の異常を検出できる。 With this configuration, when the signals of the two sets of state detectors are different, the mismatch determination unit outputs an abnormal signal, so that it is possible to detect an abnormality in the positive / negative arithmetic processing of the correction circuit.
第3の発明は、90度位相差の2つの正弦波信号を用いて回転位置を検出するエンコーダにおいて、前記90度位相差の2つの正弦波信号のずれを修正する補正回路と、前記補正回路から出力された2つの正弦波信号をそれぞれ2乗して加算する2乗和演算器と、信号の異常しきい値を記録する異常信号メモリと、信号の異常を判定する異常判定器と、前記90度位相差の2つの正弦波信号と前記補正回路から出力された2つの正弦波信号を、それぞれの中点をしきい値としてH/Lの信号を生成する2組の2値化回路と、前記2値化回路から出力されたH/L信号の変化タイミングでパルスを生成するパルス生成器と、前記パルス生成器からのパルス信号で、前記2値化回路からの出力信号の状態を検出するH/L検出器と、2組の前記H/L検出器の出力を一致・不一致を比較する不一致判定器を備える。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an encoder for detecting a rotational position using two sine wave signals having a phase difference of 90 degrees, a correction circuit for correcting a shift between the two sine wave signals having a phase difference of 90 degrees, and the correction circuit. A sum-of-squares calculator that squares and adds the two sine wave signals output from each other, an abnormal signal memory that records an abnormal threshold value of the signal, an abnormality determiner that determines an abnormality of the signal, Two sets of binarization circuits for generating two sine wave signals having a phase difference of 90 degrees and two sine wave signals output from the correction circuit, and generating H / L signals with the respective midpoints as threshold values; The pulse generator that generates a pulse at the change timing of the H / L signal output from the binarization circuit, and the state of the output signal from the binarization circuit is detected by the pulse signal from the pulse generator. H / L detector and two sets of H Comprising a mismatch determination unit which compares a match-mismatch output of L detector.
この構成により、2組の前記H/L検出器の信号が異なる場合に前記不一致判定器が異常信号を出力するため、補正前と補正後のタイミングずれに影響されることなく、異常を検出することができる。 With this configuration, when the signals of the two sets of H / L detectors are different, the mismatch discriminator outputs an abnormal signal, so that the abnormality is detected without being affected by the timing difference before and after the correction. be able to.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
本発明によるエンコーダについて、図1と図2を用いて説明する。図1は実施の形態1
におけるエンコーダの補正回路の異常検出部のブロック図、図2はエンコーダの異常検出部の動作波形であり、以下に各動作について説明する。
(Embodiment 1)
An encoder according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a first embodiment.
FIG. 2 is an operation waveform of the abnormality detecting unit of the encoder, and each operation will be described below.
図1において10はセンサ部であり、図示しない発光素子、回転板、受光素子と増幅器で構成されている。回転板に設けられたスリットによって発光素子からの光の強弱を受光素子が検出し、増幅器を介して図2に示すような正弦波波形のSIN原信号21AとCOS原信号21Bを生成する。
In FIG. 1,
1は補正回路であり、センサ部10からのSIN原信号21AとCOS原信号21Bは振幅や位相などのずれを含んでいるため、これらのずれを取り除き、理想的な正弦波信号を生成するものである。補正回路は既に公知の技術であり、前記の特許文献1に示した手法により、精度よく補正された正弦波信号(補正後SIN信号22Aと補正後COS信号22B)を生成することができる。
2は回転位置演算器であり、補正後SIN信号22Aを補正後COS信号22Bで除算した結果(tanθ=sinθ/cosθ)から三角関数の逆変換(atan)を行い、回転位置情報23(θ)を生成する構成となっている。
3は情報伝達手段であり、エンコーダで検出した回転位置情報23を制御装置へ伝達するものである。近年ではエンコーダ回転位置情報の高分解能化や省配線化に伴い、シリアル通信手段を利用して情報を伝えるのが一般的である。
以上がエンコーダの回転位置情報23の生成から伝達手段までの一連の動作である。次に実施の形態1におけるエンコーダの補正回路の異常を検出する補正回路異常検出部4について説明する。
The above is a series of operations from generation of the
補正回路異常検出部4は、2乗和演算器5と、異常信号メモリ6と、異常判定器7で構成されている。
The correction circuit
2乗和演算器5は、補正後SIN信号22Aと補正後COS信号22Bを、それぞれを2乗した後に加算して2乗和信号25を生成する。補正後SIN信号22Aと補正後COS信号22Bは補正回路1で理想的な90度位相差の正弦波信号に補正されているため、2乗和信号25は図2に示すように一定値となる。
The
異常信号メモリ6は、補正後SIN信号22Aと補正後COS信号22Bの理想値からずれた場合に異常と判定するためのしきい値として、異常信号しきい値26を記憶するものである。異常信号しきい値26の設定は回転位置情報23の許容誤差から逆算して、補正後SIN信号22Aと補正後COS信号22Bの許容誤差の範囲を算出し、その結果を異常信号しきい値26として異常信号メモリ6に記憶させる。異常信号メモリ6は、あらかじめEEPROM等の不揮発性メモリに記憶させ、電源投入時に不揮発性メモリから読み出し使用する。
The
異常判定器7は2乗和信号25に異常がないかを判定するものであり、2乗和演算器5から生成された2乗和信号25が異常信号しきい値26で規定される範囲に収まっているかを判定し、2乗和信号25が範囲外になった場合に補正回路異常信号27を出力(例えばL→H)する。
The
前述の情報伝達手段3は、回転位置情報23以外に異常判定器7で得られた補正回路異常信号27もエンコーダ情報24として制御装置へ伝達するように構成される。
The information transmission means 3 described above is configured to transmit the correction
以上がエンコーダの補正回路の異常検出部のブロック図の動作説明であり、次に異常が発生した場合の動作について、図2を用いて説明する。 The above is the description of the operation of the block diagram of the abnormality detection unit of the correction circuit of the encoder. Next, the operation when an abnormality occurs will be described with reference to FIG.
図2において、センサ部10からのSIN原信号21AとCOS原信号21Bは正常に出力され、t1のタイミング以降で補正回路1のCOS原信号21Bを補正する回路が異常となり、ゼロに固定された状態を表している。この時に2乗和信号25はt1までは理想値にあり、異常信号しきい値26の範囲内に収まっているが、t1以降は異常信号しきい値26の範囲を超え、補正回路異常信号27がL→Hとなり、補正回路1の異常を容易に検出することができる。
In FIG. 2, the SIN
または、図2では2乗和信号25が1度でも異常信号しきい値26の範囲外となった場合に補正回路異常信号27はHとなる構成としているが、何回か連続して異常信号しきい値26の範囲外となるか、あるいは異常回数の制限を決めて異常を判定する等のフィルタ処理を実施してもよい。
Alternatively, in FIG. 2, the correction
または、補正回路1はSIN原信号21AとCOS原信号21Bの振幅や位相を検出しながら補正値を算出しているため、図2では補正回路1の異常を想定しているが、センサ部10からのSIN原信号21AとCOS原信号21Bの一方、または両方がt1以降に異常となった場合でも2乗和信号25は異常信号しきい値26の範囲外となるため、補正回路1だけでなく、原信号のSIN原信号21AとCOS原信号21Bの異常も同時に検出することができる。
Alternatively, since the
以上のような構成とすることで、補正回路1の異常判定を、センサ部を構成する部品や、正弦波信号を補正するための補正回路を追加する必要がないため、安価と小型を実現しながら容易に異常を検出することができる。
By adopting the configuration as described above, it is not necessary to add a component constituting the sensor unit or a correction circuit for correcting the sine wave signal for the abnormality determination of the
(実施の形態2)
図3と図4を用いて本発明の実施の形態2について説明する。図3は実施の形態2におけるエンコーダの補正回路の異常検出部のブロック図、図4はエンコーダの異常検出部の動作波形である。実施の形態1と異なるのは、補正回路異常検出部13Aを備えた点である。この動作について説明する。
(Embodiment 2)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a block diagram of the abnormality detection unit of the encoder correction circuit according to the second embodiment, and FIG. 4 is an operation waveform of the abnormality detection unit of the encoder. The difference from the first embodiment is that a correction circuit abnormality detection unit 13A is provided. This operation will be described.
図3において、補正回路異常検出部13Aは、2値化回路9、状態検出器11、不一致判定器12で構成されている。
In FIG. 3, the correction circuit abnormality detection unit 13 </ b> A includes a
2値化回路9は、正弦波信号のSIN原信号21AとCOS原信号21B、および補正後SIN信号22Aと補正後COS信号22Bを、中心値を基準として図4に示すようにH/Lのデジタル信号に変換する回路であり、それぞれ補正前A相信号30Aと補正前B相信号30B、および補正後A相信号31Aと補正後B相信号31Bを生成する。
The
状態検出器11は、補正前A相信号30Aと補正前B相信号30BのH/Lの組み合わせから2進数で表わされる(00)、(01)、(11)、(10)の4つの領域に分割し、それぞれの領域を図4に示すように10進数に変換して0、1、3、2で表わされる補正前ステート情報32を生成する。補正後A相信号31Aと補正後B相信号31Bも同様にして、補正後ステート情報33を生成する。
The
不一致判定器12は、補正前ステート情報32と補正後ステート情報33の一致/不一致を判定し、両信号が一致している場合はステート異常信号34をLに、一致していない場合はステート異常信号34をHとする。
The
以上が補正回路異常検出部13Aの動作であり、次に異常が発生した場合の動作について、図4を用いて説明する。 The above is the operation of the correction circuit abnormality detection unit 13A. Next, the operation when an abnormality occurs will be described with reference to FIG.
図4において、センサ部10からのSIN原信号21AとCOS原信号21Bは正常に出力され、t1のタイミング以降で補正回路1のCOS原信号21Bを補正する回路が異常となり、符号を表す箇所が異常となって反転して演算した状態を表している。この時に2乗和信号25は絶対値演算であるため、t1以降も理想値になる。ここで、補正後COS信号22Bを2値化回路9で2値化した補正後B相信号31Bは図4のようになり、補正前B相信号30Bとは反転した値を示す。従ってt1以降は、補正前ステート情報32と補正後ステート情報33は一致しなくなり、ステート異常信号34はHとなり、補正回路1の故障によって符号を反転して演算してしまう場合でも異常を検出することができる。
In FIG. 4, the SIN
ステート異常信号34は、実施の形態1と同様にエンコーダ情報24として制御装置へ伝達するように構成される。
The
以上のような構成とすることで、補正前の2つの正弦波信号と、補正された後の2つの正弦波信号をそれぞれ2値化した信号で表わされる状態の不一致によって異常を判定することができるため、補正回路の正負の演算処理の異常を検出できる。 By adopting the configuration as described above, it is possible to determine an abnormality based on a mismatch between the two sine wave signals before correction and the signal obtained by binarizing the two sine wave signals after correction. Therefore, it is possible to detect an abnormality in the positive / negative arithmetic processing of the correction circuit.
なお、不一致判定器12は一度の不一致で異常を判定しているが、複数回の不一致を検出した場合にのみ異常と判定することで、ノイズの影響を受けにくい構成とすることができる。
Although the
(実施の形態3)
図5と図6を用いて本発明の実施の形態3について説明する。図5は実施の形態3におけるエンコーダの補正回路の異常検出部のブロック図、図6はエンコーダの異常検出部の動作波形であり、実施の形態1と異なるのは、補正回路異常検出部13Bを備えた点であり、この動作について説明する。
(Embodiment 3)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a block diagram of the abnormality detection unit of the encoder correction circuit according to the third embodiment. FIG. 6 is an operation waveform of the encoder abnormality detection unit. The difference from the first embodiment is that the correction circuit
図5において、補正回路異常検出部13Bは、2値化回路9、H/L検出器14、パルス生成器16、不一致判定器12Bで構成されている。
In FIG. 5, the correction circuit
2値化回路9は、正弦波信号のSIN原信号21AとCOS原信号21B、および補正後SIN信号22Aと補正後COS信号22Bを、中心値を基準として図4に示すようにH/Lのデジタル信号に変換する回路であり、それぞれ補正前A相信号30Aと補正前B相信号30B、および補正後A相信号31Aと補正後B相信号31Bを生成する。
The
パルス生成器16は、補正前A相信号30Aと補正前B相信号30Bの信号の変化を検出するものであり、それぞれの信号に変化が発生すると図6に示すようにパルス状の信号となるA相パルス信号38AとB相パルス信号38Bを生成する。
The
H/L検出器14は、補正前A相信号30Aと補正前B相信号30B、および補正後A相信号31Aと補正後B相信号31Bが“H”であるか、または“L”であるかを検出するものである。H/L検出器14に入力されるA相パルス信号38AとB相パルス信号38Bは“H”と“L”の検出するタイミングを決めるものである。A相パルス信号38AがHのパルスの場合、補正前B相信号30Bと補正後B相信号31Bの信号の検出を行い、例えば、図6のa点では補正前B相信号30Bは“L”であるので補正前H/L情報35は“L”となり、補正後B相信号31Bは“L”であるので補正後H/L情報36は“L”となる。図6のb点では補正前A相信号30Aは“L”であるので補正前H/L情報
35は“L”となり、補正後A相信号31Aは“L”であるので補正後H/L情報36は“L”となる。図6のc点では補正前B相信号30Bは“H”であるので補正前H/L情報35は“H”となり、補正後B相信号31Bは“H”であるので補正後H/L情報36は“H”となる。図6のd点では補正前A相信号30Aは“H”であるので補正前H/L情報35は“H”となり、補正後A相信号31Aは“H”であるので補正後H/L情報36は“H”となる。
In the H /
不一致判定器12Bは、補正前H/L情報35と補正後H/L情報36の一致/不一致を判定するものであり、例えば異常の場合を“H”とすると、一致した場合は“L”を出力し、不一致の場合は“H”としてH/L異常信号37を出力する。
The
以上が補正回路異常検出部13Aの動作であり、次に異常が発生した場合の動作について、図6を用いて説明する。 The above is the operation of the correction circuit abnormality detection unit 13A. Next, the operation when an abnormality occurs will be described with reference to FIG.
図4において、センサ部10からのSIN原信号21AとCOS原信号21Bは正常に出力され、t1のタイミング以降で補正回路1のCOS原信号21Bを補正する回路が異常となり、符号を表す箇所が異常となって反転して演算した状態を表している。この時に2乗和信号25は絶対値演算であるため、t1以降も理想値になる。ここで、補正後COS信号22Bを2値化回路9で2値化した補正後B相信号31Bは図6のようになり、補正前B相信号30Bとは反転した値を示す。次にH/L検出器14が検出した補正前A相信号30Aと補正前B相信号30B、および補正後A相信号31Aと補正後B相信号31Bは、t1のタイミング以降で補正後B相信号31Bが反転したため、図6のe点で補正前B相信号30Bは“L”、補正後B相信号31Bは“H”であるため、補正前H/L情報35は“L”、補正後H/L情報36は“H”となる。従って不一致判定器12Bはステート異常信号34として“H”を出力し、補正回路1の故障によって符号を反転して演算してしまう場合でも異常を検出することができる。
In FIG. 4, the SIN
ステート異常信号34は、実施の形態1と同様にエンコーダ情報24として制御装置へ伝達するように構成される。
The
以上のような構成とすることで、補正前の2つの正弦波信号と、補正された後の2つの正弦波信号をそれぞれ2値化した信号を用いて、補正前の2値化信号のタイミングで信号の異常を判定するため、タイミングのずれに影響されることなく補正回路の正負の演算処理の異常を検出できる。 With the above-described configuration, the timing of the binarized signal before correction using the two sine wave signals before correction and the signal obtained by binarizing the two sine wave signals after correction. Therefore, it is possible to detect the abnormality of the positive / negative arithmetic processing of the correction circuit without being affected by the timing shift.
なお、不一致判定器12Bは一度の不一致で異常を判定しているが、複数回の不一致を検出した場合にのみ異常と判定することで、ノイズの影響を受けにくい構成とすることができる。
The
本発明のエンコーダは、90度位相差の2つの正弦波信号のずれを補正回路によって正弦波信号を補正し、精度良く回転位置を検出するものであり、補正回路に異常が生じた場合に容易な方法で異常を検出することができるため、高精度の位置決め制御が必要な産業用サーボモータの保護装置として特に有効である。 The encoder according to the present invention corrects a sine wave signal by a correction circuit for a deviation between two sine wave signals having a phase difference of 90 degrees and detects a rotational position with high accuracy, and is easy when an abnormality occurs in the correction circuit. Since an abnormality can be detected by a simple method, it is particularly effective as a protection device for an industrial servo motor that requires high-precision positioning control.
1、1B 補正回路
2、2B 回転位置演算器
3 情報伝達手段
4 補正回路異常検出部
5 2乗和演算器
6 異常信号メモリ
7 異常判定器
9 2値化回路
10 センサ部
11 状態検出器
12、12B 不一致判定器
13A、13B 補正回路異常検出部
14 H/L検出器
16 パルス生成器
21A、41A SIN原信号
21B、41B COS原信号
22A、42A 補正後SIN信号
22B、42B 補正後COS信号
23、43 回転位置情報
24 エンコーダ情報
25 2乗和信号
26 異常信号しきい値
27 補正回路異常信号
30A 補正前A相信号
30B 補正前B相信号
31A 補正後A相信号
31B 補正後B相信号
32 補正前ステート情報
33 補正後ステート情報
34 ステート異常信号
35 補正前H/L情報
36 補正後H/L情報
37 H/L異常信号
38A A相パルス信号
38B B相パルス信号
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記90度位相差の2つの正弦波信号に対し、理想値からの振幅のずれと、理想位相である90度からの位相のずれを修正し、正規化した90度位相差の2つの正弦波信号を生成する補正回路と、この補正回路から出力された2つの正弦波信号をそれぞれ2乗して加算する2乗和演算器と、信号の異常しきい値を記録する異常信号メモリと、信号の異常を判定する異常判定器を備え、
前記2乗和演算器で求めた演算結果が、前記異常信号メモリに記録した異常しきい値で示される許容範囲を超えた場合に前記異常判定器が前記補正回路の異常を検出し、異常信号を出力することを特徴とする光学式エンコーダ。 In an encoder that detects a rotational position using two sine wave signals having a phase difference of 90 degrees output from a sensor,
Two sine waves with 90 degree phase difference are normalized by correcting the amplitude deviation from the ideal value and the phase deviation from 90 degrees, which is the ideal phase, for the two sine wave signals with 90 degree phase difference. A correction circuit that generates a signal, a square sum calculator that squares and adds two sine wave signals output from the correction circuit, an abnormal signal memory that records an abnormal threshold value of the signal, and a signal Equipped with an abnormality determiner that determines the abnormality of
When the calculation result obtained by the square sum calculator exceeds an allowable range indicated by the abnormality threshold value recorded in the abnormality signal memory, the abnormality determination unit detects an abnormality of the correction circuit, and an abnormality signal An optical encoder characterized in that
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