JP2023107294A - エンコーダの信号処理装置及びエンコーダの多回転データの生成方法 - Google Patents

エンコーダの信号処理装置及びエンコーダの多回転データの生成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】エンコーダ出力信号の異常を検知することができるエンコーダの信号処理装置及びエンコーダの多回転データの生成方法を提供することを目的とする。【解決手段】エンコーダの信号処理装置１０は、回転軸２０の１回転毎に１パルスの第１相出力信号Ｓ１、第２相出力信号Ｓ２及び第３相出力信号Ｓ３を出力するエンコーダ３０と、第１相出力信号Ｓ１、第２相出力信号Ｓ２及び第３相出力信号Ｓ３のうち互いに異なる組み合わせの２相の出力信号がそれぞれ入力され、２相の出力信号に基づいて第１カウンタ値Ｃ１、第２カウンタ値Ｃ２及び第３カウンタ値Ｃ３をそれぞれ出力する少なくとも３個の第１多回転カウンタ４１、第２多回転カウンタ４２及び第３多回転カウンタ４３と、第１カウンタ値Ｃ１、第２カウンタ値Ｃ２及び第３カウンタ値Ｃ３が入力され、第１カウンタ値Ｃ１、第２カウンタ値Ｃ２及び第３カウンタ値Ｃ３を比較する比較部５０とを備える。【選択図】図１

Description

この発明はエンコーダの信号処理装置及びエンコーダの多回転データの生成方法に関する。
従来のエンコーダの信号処理装置として、例えば特許文献１に記載されているようなエンコーダの信号処理装置が知られている。特許文献１に記載されているエンコーダの信号処理装置では、回転軸に接続されたエンコーダが、図６に示すように回転軸が１回転する毎に１パルスの、互いに位相が異なる２相の出力信号を出力する。この２相の出力信号を多回転カウンタに入力することで、回転軸の回転数を計数することができる。
特開２００８－９２３４０号公報
しかしながら、特許文献１に記載されているエンコーダの信号処理装置では、エンコーダ出力信号に異常が発生し、エンコーダ出力信号のうちいずれか一方の相の出力信号がＨ又はＬに固定された場合に、この異常を検知することができないという問題点があった。
この発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、エンコーダ出力信号に異常が発生した場合に、エンコーダ出力信号の異常を検知することができるエンコーダの信号処理装置及びエンコーダの多回転データの生成方法を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、この発明に係るエンコーダの信号処理装置は、回転軸の１回転毎に１パルスの少なくとも３相の多相出力信号を出力するエンコーダと、多相出力信号のうち互いに異なる組み合わせの２相の出力信号がそれぞれ入力され、２相の出力信号に基づいてカウンタ値をそれぞれ出力する少なくとも３個の多回転カウンタと、各カウンタ値が入力され、各カウンタ値を比較する比較部とを備える。
また、比較部は、各カウンタ値が一致しない場合にカウンタ値不一致アラームを出力してもよい。
また、多相出力信号を監視する信号監視部を更に備え、多相出力信号の各相出力信号はＨ又はＬの２種類の値を取り得る矩形波であって、多相出力信号の各相出力信号の全てが同時にＨである場合又は多相出力信号の各相出力信号の全てが同時にＬである場合には、信号監視部が信号異常アラームを出力してもよい。
また、エンコーダが出力する多相出力信号は、第１相出力信号、第２相出力信号及び第３相出力信号からなり、多回転カウンタは、第１多回転カウンタ、第２多回転カウンタ及び第３多回転カウンタからなり、第１多回転カウンタは第１相出力信号と第２相出力信号とに基づいて第１カウンタ値を出力し、第２多回転カウンタは第１相出力信号と第３相出力信号とに基づいて第２カウンタ値を出力し、第３多回転カウンタは第２相出力信号と第３相出力信号とに基づいて第３カウンタ値を出力してもよい。
また、第１相出力信号、第２相出力信号及び第３相出力信号は互いに位相差が１２０度であってもよい。
また、第１相出力信号と第２相出力信号とは位相差が９０度であって、第１相出力信号と第３相出力信号とは位相差が１３５度であって、第２相出力信号と第３相出力信号とは位相差が２２５度であってもよい。
また、上記の課題を解決するために、この発明に係るエンコーダの多回転データの生成方法は、エンコーダが回転軸の回転角の１回転に対して１パルスの、少なくとも３相の多相出力信号を出力するステップと、少なくとも３個の多回転カウンタが、多相出力信号のうち互いに異なる組み合わせの２相の出力信号をそれぞれカウントしてカウンタ値を出力するステップと、比較部が各カウンタ値を比較するステップとを有する。
この発明に係るエンコーダの信号処理装置は、回転軸の１回転毎に１パルスの少なくとも３相の多相出力信号を出力するエンコーダと、多相出力信号のうち互いに異なる組み合わせの２相の出力信号がそれぞれ入力され、２相の出力信号に基づいてカウンタ値をそれぞれ出力する少なくとも３個の多回転カウンタと、各カウンタ値が入力され、各カウンタ値を比較する比較部とを備えるため、エンコーダ出力信号に異常が発生した場合に、エンコーダ出力信号の異常を検知することができる。
また、この発明に係るエンコーダの多回転データの生成方法は、エンコーダが回転軸の回転角の１回転に対して１パルスの、少なくとも３相の多相出力信号を出力するステップと、少なくとも３個の多回転カウンタが、多相出力信号のうち互いに異なる組み合わせの２相の出力信号をそれぞれカウントしてカウンタ値を出力するステップと、比較部が各カウンタ値を比較するステップとを有するため、エンコーダ出力信号に異常が発生した場合に、エンコーダ出力信号の異常を検知することができる。
本発明の実施の形態１のエンコーダの信号処理装置である。 本発明の実施の形態１のエンコーダの各相出力信号である。 本発明の実施の形態２のエンコーダの各相出力信号である。 本発明の実施の形態３のエンコーダの信号処理装置である。 本発明の実施の形態３のエンコーダの各相出力信号である。 従来のエンコーダの各相出力信号である。
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係るエンコーダの信号処理装置を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本実施の形態１のエンコーダの信号処理装置を示す概略図である。信号処理装置１０には、既知の光学式ロータリーエンコーダであるエンコーダ３０が設けられている。エンコーダ３０は、回転電機２１の回転軸２０に接続されており、回転軸２０の回転数及び回転方向を検知する。また、エンコーダ３０は、図示しない波形整形回路を有しており、波形整形回路を介して第１相出力信号Ｓ１、第２相出力信号Ｓ２及び第３相出力信号Ｓ３の３相の出力信号を出力する。
また、信号処理装置１０には、エンコーダ３０の出力信号を計数するための、第１多回転カウンタ４１と、第２多回転カウンタ４２と、第３多回転カウンタ４３とが設けられている。第１多回転カウンタ４１には、エンコーダ３０の第１相出力信号Ｓ１及び第２相出力信号Ｓ２が入力される。第２多回転カウンタ４２には、エンコーダ３０の第１相出力信号Ｓ１及び第３相出力信号Ｓ３が入力される。第３多回転カウンタ４３には、エンコーダ３０の第２相出力信号Ｓ２及び第３相出力信号Ｓ３が入力される。
また、信号処理装置１０には、第１多回転カウンタ４１、第２多回転カウンタ４２及び第３多回転カウンタ４３に接続されている比較部５０が設けられている。さらに、信号処理装置１０には、エンコーダ３０の出力信号を監視するために、エンコーダ３０に接続されている信号監視部６０が設けられている。信号監視部６０には、エンコーダ３０の第１相出力信号Ｓ１、第２相出力信号Ｓ２及び第３相出力信号Ｓ３が入力される。さらにまた、信号処理装置１０には、信号処理装置１０の全体を制御する制御部７０が設けられている。
次に、本実施の形態１に係るエンコーダの信号処理装置１０の動作を説明する。
信号処理装置１０のエンコーダ３０は、回転電機２１の回転軸２０の回転を検知して、図示しない波形整形回路により矩形波に整形された第１相出力信号Ｓ１、第２相出力信号Ｓ２及び第３相出力信号Ｓ３の３相出力信号を出力する。
図２は、本実施の形態１のエンコーダ３０（図１参照）から出力される３相出力信号である。第１相出力信号Ｓ１、第２相出力信号Ｓ２及び第３相出力信号Ｓ３は、回転軸２０が１回転、すなわち３６０度回転する毎に１パルスが出力される矩形波の３相出力信号であり、Ｈ又はＬのいずれかの値をとる。また、第１相出力信号Ｓ１、第２相出力信号Ｓ２及び第３相出力信号Ｓ３は互いにそれぞれ１２０度の位相差を有している。
次に、図１に示すように第１多回転カウンタ４１には第１相出力信号Ｓ１と第２相出力信号Ｓ２とが入力される。第１多回転カウンタ４１は、第１相出力信号Ｓ１と第２相出力信号Ｓ２とに基づき回転軸２０の回転方向を検知する。また、第１多回転カウンタ４１は、第１相出力信号Ｓ１と第２相出力信号Ｓ２とのパルス数を計数し、第１カウンタ値Ｃ１として比較部５０に出力する。
また、第２多回転カウンタ４２には第１相出力信号Ｓ１と第３相出力信号Ｓ３とが入力される。第２多回転カウンタ４２は、第１相出力信号Ｓ１と第３相出力信号Ｓ３とに基づき回転軸２０の回転方向を検知する。また、第２多回転カウンタ４２は、第１相出力信号Ｓ１と第３相出力信号Ｓ３とのパルス数を計数し、第２カウンタ値Ｃ２として比較部５０に出力する。
さらに、第３多回転カウンタ４３には第２相出力信号Ｓ２と第３相出力信号Ｓ３とが入力される。第３多回転カウンタ４３は、第２相出力信号Ｓ２と第３相出力信号Ｓ３とに基づき回転軸２０の回転方向を検知する。また、第３多回転カウンタ４３は、第２相出力信号Ｓ２と第３相出力信号Ｓ３とのパルス数を計数し、第３カウンタ値Ｃ３として比較部５０に出力する。
次に、比較部５０は、第１多回転カウンタ４１の第１カウンタ値Ｃ１と、第２多回転カウンタ４２の第２カウンタ値Ｃ２と、第３多回転カウンタ４３との第３カウンタ値Ｃ３とをそれぞれ比較する。そして、比較した第１カウンタ値Ｃ１、第２カウンタ値Ｃ２及び第３カウンタ値Ｃ３が一致しない場合には、比較部５０は信号処理装置１０の制御部７０にカウンタ値不一致アラームＡを出力する。
例えば、エンコーダ３０の図示しない信号出力部の故障等により、第１相出力信号Ｓ１、第２相出力信号Ｓ２及び第３相出力信号Ｓ３のいずれか１つがＨ又はＬの値のまま変化しない場合には、第１多回転カウンタ４１、第２多回転カウンタ４２及び第３多回転カウンタ４３の第１カウンタ値Ｃ１、第２カウンタ値Ｃ２及び第３カウンタ値Ｃ３が不一致となるため、比較部５０はカウンタ値不一致アラームＡを出力する。これにより信号処理装置１０の制御部７０は、カウンタ値不一致アラームＡが入力された場合に、信号処理装置１０に異常が発生したことを検知することができる。また、例えば第１多回転カウンタ、第２多回転カウンタ４２及び第３多回転カウンタ４３のいずれかに故障が発生し、カウンタ値が出力されない多回転カウンタが生じた場合であっても第１カウンタ値Ｃ１、第２カウンタ値Ｃ２及び第３カウンタ値Ｃ３が不一致となるため、比較部５０はカウンタ値不一致アラームＡを出力する。これにより、信号処理装置１０の制御部７０はカウンタ値不一致の異常が発生したことを検知することができる。
また、信号監視部６０は、エンコーダ３０の第１相出力信号Ｓ１の値、第２相出力信号Ｓ２の値及び第３相出力信号Ｓ３の値の組み合わせを常時監視している。エンコーダ３０の動作時には、図２に示すように、第１相出力信号Ｓ１の値、第２相出力信号Ｓ２の値及び第３相出力信号Ｓ３の値の組み合わせが（Ｈ，Ｈ，Ｌ）、（Ｈ，Ｌ，Ｌ）、（Ｈ，Ｌ，Ｈ）、（Ｌ，Ｌ，Ｈ）、（Ｌ，Ｈ，Ｈ）、（Ｌ，Ｈ，Ｌ）の６通りの組み合わせとなる。よって、第１相出力信号Ｓ１の値、第２相出力信号Ｓ２の値及び第３相出力信号Ｓ３の値の組み合わせが（Ｈ，Ｈ，Ｈ）又は（Ｌ，Ｌ，Ｌ）となった場合、すなわち第１相出力信号Ｓ１、第２相出力信号Ｓ２及び第３相出力信号Ｓ３が全て同時にＨ又はＬとなった場合には、信号処理装置１０のエンコーダ３０及びその信号線等に何らかの異常が発生して、全ての相の出力信号の値がＨ又はＬのまま変化しない状態である。
第１相出力信号Ｓ１の値、第２相出力信号Ｓ２の値及び第３相出力信号Ｓ３の値の組み合わせが（Ｈ，Ｈ，Ｈ）又は（Ｌ，Ｌ，Ｌ）となった場合には、図１に示すように信号監視部６０は信号処理装置１０の制御部７０に信号異常アラームＢを出力する。これにより信号処理装置１０の制御部７０が、エンコーダ３０の出力信号の異常が発生したことを検知することができる。
なお、従来の２相の出力信号を出力するエンコーダの信号処理装置においては、図６に示すように第１相出力信号の値と第２相出力信号の値との組み合わせが（Ｈ，Ｈ）、（Ｈ，Ｌ）、（Ｌ，Ｈ）、（Ｌ，Ｌ）の４通りの組み合わせとなる。よって、第１相出力信号の値と第２相出力信号の値との組み合わせが（Ｈ，Ｈ）である場合には、回転軸の角度が出力信号の組み合わせが（Ｈ，Ｈ）となる角度であってエンコーダは正常であるのか、又はエンコーダ等に何らかの異常が発生して全ての相の出力信号の値がＨのまま変化しない状態であるかを判別することができない。また同様に、第１相出力信号の値と第２相出力信号の値との組み合わせが（Ｌ，Ｌ）である場合には、回転軸の角度が出力信号の組み合わせが（Ｌ，Ｌ）となる角度であってエンコーダは正常であるのか、又はエンコーダ等に何らかの異常が発生して全ての相の出力信号の値がＨのまま変化しない状態であるかを判別することができない。
一方、本実施の形態１の信号処理装置１０（図１参照）においては、上述した通りエンコーダ３０及びその信号線等が正常である場合には、図２に示すように第１相出力信号Ｓ１の値、第２相出力信号Ｓ２の値及び第３相出力信号Ｓ３の値の組み合わせが（Ｈ，Ｈ，Ｈ）又は（Ｌ，Ｌ，Ｌ）となることがなく、出力信号値の組み合わせが（Ｈ，Ｈ，Ｈ）又は（Ｌ，Ｌ，Ｌ）となった場合には、信号監視部６０は信号処理装置１０の制御部７０に信号異常アラームＢを出力するため、エンコーダ３０及びその信号線等に異常が発生したことを検知することができる。
このように、本実施の形態１に係るエンコーダの信号処理装置１０は、回転軸２０の１回転毎に１パルスの第１相出力信号Ｓ１、第２相出力信号Ｓ２及び第３相出力信号Ｓ３を出力するエンコーダ３０と、第１相出力信号Ｓ１、第２相出力信号Ｓ２及び第３相出力信号Ｓ３のうち互いに異なる組み合わせの２相の出力信号がそれぞれ入力され、２相の出力信号に基づいて第１カウンタ値Ｃ１、第２カウンタ値Ｃ２及び第３カウンタ値Ｃ３をそれぞれ出力する少なくとも３個の第１多回転カウンタ４１、第２多回転カウンタ４２及び第３多回転カウンタ４３と、第１カウンタ値Ｃ１、第２カウンタ値Ｃ２及び第３カウンタ値Ｃ３が入力され、第１カウンタ値Ｃ１、第２カウンタ値Ｃ２及び第３カウンタ値Ｃ３を比較する比較部５０とを備えるため、エンコーダ出力信号の異常を検知することができる。
また、比較部５０は、第１カウンタ値Ｃ１、第２カウンタ値Ｃ２及び第３カウンタ値Ｃ３が一致しない場合にカウンタ値不一致アラームＡを出力するため、信号処理装置１０においてカウンタ値不一致の異常が発生したことを検知することができる。
また、第１相出力信号Ｓ１、第２相出力信号Ｓ２及び第３相出力信号Ｓ３を監視する信号監視部６０を更に備え、第１相出力信号Ｓ１、第２相出力信号Ｓ２及び第３相出力信号Ｓ３はＨ又はＬの２種類の値を取り得る矩形波であって、第１相出力信号Ｓ１、第２相出力信号Ｓ２及び第３相出力信号Ｓ３の値全てが同時にＨである場合又は第１相出力信号Ｓ１、第２相出力信号Ｓ２及び第３相出力信号Ｓ３の全てが同時にＬである場合には、前記信号監視部が信号異常アラームＢを出力するため、信号処理装置１０において、エンコーダ出力信号の値の全てが同時にＨである異常又はエンコーダ出力信号の値の全てが同時にＬである異常を検知することができる。
また、エンコーダ３０が出力する多相出力信号は、第１相出力信号Ｓ１、第２相出力信号Ｓ２及び第３相出力信号Ｓ３からなり、多回転カウンタは、第１多回転カウンタ４１第２多回転カウンタ４２及び第３多回転カウンタ４３からなり、第１多回転カウンタ４１は第１相出力信号Ｓ１と第２相出力信号Ｓ２とに基づいて第１カウンタ値Ｃ１を出力し、第２多回転カウンタ４２は第１相出力信号Ｓ１と第３相出力信号Ｓ３とに基づいて第２カウンタ値Ｃ２を出力し、第３多回転カウンタ４３は第２相出力信号Ｓ２と第３相出力信号Ｓ３とに基づいて第３カウンタ値Ｃ３を出力するため、エンコーダ３０の出力信号が３相出力信号である場合にエンコーダ出力信号の異常を検知することができる。
また、第１相出力信号Ｓ１、第２相出力信号Ｓ２及び第３相出力信号Ｓ３は互いに位相差が１２０度であるため、エンコーダ３０及びその信号線等が正常である場合には第１相出力信号Ｓ１、第２相出力信号Ｓ２及び第３相出力信号Ｓ３の値全てが同時にＨ又はＬとなることがないため、エンコーダ出力信号の値の全てが同時にＨである異常又はエンコーダ出力信号の値の全てが同時にＬである異常を検知することができる。
また、本実施の形態１に係るエンコーダの多回転データの生成方法は、エンコーダ３０が回転軸２０の回転角の１回転に対して１パルスの、第１相出力信号Ｓ１、第２相出力信号Ｓ２及び第３相出力信号Ｓ３を出力するステップと、第１多回転カウンタ４１、第２多回転カウンタ４２及び第３多回転カウンタ４３が、第１相出力信号Ｓ１、第２相出力信号Ｓ２及び第３相出力信号Ｓ３のうち互いに異なる組み合わせの２相の出力信号をそれぞれカウントして第１カウンタ値Ｃ１、第２カウンタ値Ｃ２及び第３カウンタ値Ｃ３を出力するステップと、比較部５０が各カウンタ値を比較するステップとを有するため、エンコーダ出力信号の異常を検知することができる。
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２に係るエンコーダの信号処理装置を添付図面に基づいて説明する。なお、以下の実施の形態において、実施の形態１の図１及び図２の参照符号と同一の符号は、同一または同様な構成要素であるのでその詳細な説明は省略する。本実施の形態２に係るエンコーダの信号処理装置は、実施の形態１に対して、エンコーダ３０の第１相出力信号、第２相出力信号及び第３相出力信号の位相差を変更したものである。
図３は、実施の形態２のエンコーダ３０（図１参照）の各相出力信号を示す概略図である。エンコーダ３０から出力される第１相出力信号Ｓ１、第２相出力信号Ｓ２及び第３相出力信号Ｓ３は、回転軸２０が３６０度回転する毎に１パルスが出力される矩形波の３相出力信号である。
エンコーダ３０は、第１相出力信号Ｓ１に対して、第２相出力信号Ｓ２の位相差は９０度であるように構成されている。また、エンコーダ３０は、第１相出力信号Ｓ１に対して第３相出力信号Ｓ３の位相差は１３５度であるように構成されている。さらに、エンコーダ３０は、第２相出力信号Ｓ２に対して、第３相出力信号Ｓ３の位相差は２２５度であるように構成されている。その他の構成は実施の形態１と同じである。
次に、図１に示すように本実施の形態２の信号処理装置１０の動作を説明する。実施の形態２の信号処理装置１０において、第１カウンタ値Ｃ１、第２カウンタ値Ｃ２及び第３カウンタ値Ｃ３が一致しない場合には、比較部５０は信号処理装置１０の制御部７０にカウンタ値不一致アラームＡを出力する動作は実施の形態１と同じである。
また、図３に示すように、実施の形態２のエンコーダ３０が正常である場合に出力する第１相出力信号Ｓ１の値、第２相出力信号Ｓ２の値及び第３相出力信号Ｓ３の値の組み合わせは（Ｈ，Ｈ，Ｌ）、（Ｈ，Ｌ，Ｌ）、（Ｈ，Ｌ，Ｈ）、（Ｌ，Ｌ，Ｈ）、（Ｌ，Ｈ，Ｈ）、（Ｌ，Ｈ，Ｌ）の６通りの組み合わせである。すなわち、エンコーダ３０が正常である場合に、第１相出力信号Ｓ１の値、第２相出力信号Ｓ２の値及び第３相出力信号Ｓ３の値の組み合わせが（Ｈ，Ｈ，Ｈ）又は（Ｌ，Ｌ，Ｌ）となることはない。よって、第１相出力信号Ｓ１の値、第２相出力信号Ｓ２の値及び第３相出力信号Ｓ３の値の組み合わせが（Ｈ，Ｈ，Ｈ）又は（Ｌ，Ｌ，Ｌ）である場合には、信号監視部６０が信号処理装置１０の制御部７０に信号異常アラームＢを出力する。これにより信号処理装置１０の制御部７０が、出力信号の異常が発生したことを検知することができる。
このように、本実施の形態２に係るエンコーダの信号処理装置１０は、第１相出力信号Ｓ１と第２相出力信号Ｓ２とは位相差が９０度であって、第１相出力信号Ｓ１と第３相出力信号Ｓ３とは位相差が１３５度であって、第２相出力信号Ｓ２と第３相出力信号Ｓ３とは位相差が２２５度であるため、実施の形態１と同様に信号処理装置１０の信号監視部６０により出力信号の異常が発生したことを検知することができる。
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３に係るエンコーダの信号処理装置を添付図面に基づいて説明する。本実施の形態３に係るエンコーダの信号処理装置は、実施の形態１に対して、エンコーダの出力信号の相数を４相に変更したものである。
図４は、実施の形態３のエンコーダの信号処理装置の概略図である。信号処理装置１１には、既知の光学式ロータリーエンコーダであるエンコーダ３１が設けられている。エンコーダ３１は、図示しない波形整形回路により矩形波に整形された第１相出力信号Ｓ１、第２相出力信号Ｓ２、第３相出力信号Ｓ３及び第４相出力信号Ｓ４の４相出力信号を出力する。
また、信号処理装置１１には、エンコーダ３１の出力信号を計数するための、第１多回転カウンタ４１、第２多回転カウンタ４２、第３多回転カウンタ４３、第４多回転カウンタ４４、第５多回転カウンタ４５及び第６多回転カウンタ４６の合計６個の多回転カウンタが設けられている。
第１多回転カウンタ４１には、エンコーダ３１の第１相出力信号Ｓ１及び第２相出力信号Ｓ２が入力される。第２多回転カウンタ４２には、エンコーダ３１の第１相出力信号Ｓ１及び第３相出力信号Ｓ３が入力される。第３多回転カウンタ４３には、エンコーダ３１の第２相出力信号Ｓ２及び第３相出力信号Ｓ３が入力される。第４多回転カウンタ４４には、エンコーダ３１の第１相出力信号Ｓ１及び第４相出力信号Ｓ４が入力される。第５多回転カウンタ４５には、エンコーダ３１の第２相出力信号Ｓ２及び第４相出力信号Ｓ４が入力される。第６多回転カウンタ４６には、エンコーダ３１の第３相出力信号Ｓ３及び第４相出力信号Ｓ４が入力される。
また、信号処理装置１１には、第１多回転カウンタ４１、第２多回転カウンタ４２、第３多回転カウンタ４３、第４多回転カウンタ４４、第５多回転カウンタ４５及び第６多回転カウンタ４６が接続されている比較部５０が設けられている。さらに、信号処理装置１１には、エンコーダ３１の出力信号を監視するための信号監視部６０が設けられている。信号監視部６０には、エンコーダ３１の第１相出力信号Ｓ１、第２相出力信号Ｓ２、第３相出力信号Ｓ３及び第４相出力信号Ｓ４が入力される。その他の構成は実施の形態１と同じである。
次に、本実施の形態３の信号処理装置１１の動作を説明する。
図５は、本実施の形態３のエンコーダ３１（図４参照）から出力される４相出力信号である。第１相出力信号Ｓ１、第２相出力信号Ｓ２、第３相出力信号Ｓ３及び第４相出力信号Ｓ４は、回転軸２０が１回転、すなわち３６０度回転する毎に１パルスが出力される矩形波の３相出力信号であり、Ｈ又はＬのいずれかの値をとる。また、第２相出力信号Ｓ２は第１相出力信号Ｓ１に対して４５度、第３相出力信号は第１相出力信号Ｓ１に対して９０度、第４相出力信号Ｓ４は第１相出力信号Ｓ１に対して１３５度の位相差をそれぞれ有している。
次に、図４に示すように第１多回転カウンタ４１には第１相出力信号Ｓ１と第２相出力信号Ｓ２とが入力される。第１多回転カウンタ４１は、第１相出力信号Ｓ１と第２相出力信号Ｓ２とに基づき回転軸２０の回転方向を検知する。また、第１多回転カウンタ４１は、第１相出力信号Ｓ１と第２相出力信号Ｓ２とのパルス数を計数し、第１カウンタ値Ｃ１として比較部５０に出力する。
また、第２多回転カウンタ４２には第１相出力信号Ｓ１と第３相出力信号Ｓ３とが入力される。第２多回転カウンタ４２は、第１相出力信号Ｓ１と第３相出力信号Ｓ３とに基づき回転軸２０の回転方向を検知する。また、第２多回転カウンタ４２は、第１相出力信号Ｓ１と第３相出力信号Ｓ３とのパルス数を計数し、第２カウンタ値Ｃ２として比較部５０に出力する。
また、第３多回転カウンタ４３には第２相出力信号Ｓ２と第３相出力信号Ｓ３とが入力される。第３多回転カウンタ４３は、第２相出力信号Ｓ２と第３相出力信号Ｓ３とに基づき回転軸２０の回転方向を検知する。また、第３多回転カウンタ４３は、第２相出力信号Ｓ２と第３相出力信号Ｓ３とのパルス数を計数し、第３カウンタ値Ｃ３として比較部５０に出力する。
また、第４多回転カウンタ４４には第１相出力信号Ｓ１と第４相出力信号Ｓ４とが入力される。第４多回転カウンタ４４は、第１相出力信号Ｓ１と第４相出力信号Ｓ４とに基づき回転軸２０の回転方向を検知する。また、第４多回転カウンタ４４は、第１相出力信号Ｓ１と第４相出力信号Ｓ４とのパルス数を計数し、第４カウンタ値Ｃ４として比較部５０に出力する。
また、第５多回転カウンタ４５には第２相出力信号Ｓ２と第４相出力信号Ｓ４とが入力される。第５多回転カウンタ４５は、第２相出力信号Ｓ２と第４相出力信号Ｓ４とに基づき回転軸２０の回転方向を検知する。また、第５多回転カウンタ４５は、第２相出力信号Ｓ２と第４相出力信号Ｓ４とのパルス数を計数し、第５カウンタ値Ｃ５として比較部５０に出力する。
また、第６多回転カウンタ４６には第３相出力信号Ｓ３と第４相出力信号Ｓ４とが入力される。第６多回転カウンタ４６は、第３相出力信号Ｓ３と第４相出力信号Ｓ４とに基づき回転軸２０の回転方向を検知する。また、第６多回転カウンタ４６は、第３相出力信号Ｓ３と第４相出力信号Ｓ４とのパルス数を計数し、第６カウンタ値Ｃ６として比較部５０に出力する。
次に、比較部５０は、第１多回転カウンタ４１の第１カウンタ値Ｃ１と、第２多回転カウンタ４２の第２カウンタ値Ｃ２と、第３多回転カウンタ４３の第３カウンタ値Ｃ３と、第４多回転カウンタ４４の第４カウンタ値Ｃ４と、第５多回転カウンタ４５の第５カウンタ値Ｃ５と、第６多回転カウンタ４６の第６カウンタ値Ｃ６とをそれぞれ比較する。そして、比較した第１カウンタ値Ｃ１、第２カウンタ値Ｃ２、第３カウンタ値Ｃ３、第４カウンタ値Ｃ４、第５カウンタ値Ｃ５、第６カウンタ値Ｃ６が一致しない場合には、比較部５０は信号処理装置１１の制御部７０にカウンタ値不一致アラームＡを出力する。
また、信号監視部６０は、エンコーダ３１の第１相出力信号Ｓ１の値、第２相出力信号Ｓ２の値、第３相出力信号Ｓ３及び第４相出力信号Ｓ４の値の組み合わせを常時監視している。信号処理装置１１の動作時には、図５に示すように、第１相出力信号Ｓ１の値、第２相出力信号Ｓ２の値、第３相出力信号Ｓ３の値及び第４相出力信号Ｓ４の値の組み合わせが（Ｈ，Ｌ，Ｈ，Ｌ）、（Ｈ，Ｈ，Ｈ，Ｌ）、（Ｈ，Ｈ，Ｌ，Ｌ）、（Ｈ，Ｈ，Ｌ，Ｈ）、（Ｌ，Ｈ，Ｌ，Ｈ）、（Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｈ）、（Ｌ，Ｌ，Ｈ，Ｈ）、（Ｌ，Ｌ，Ｈ，Ｌ）の８通りの組み合わせとなる。よって、第１相出力信号Ｓ１の値、第２相出力信号Ｓ２の値及び第３相出力信号Ｓ３の値の組み合わせが（Ｈ，Ｈ，Ｈ，Ｈ）又は（Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ）となった場合、すなわち第１相出力信号Ｓ１、第２相出力信号Ｓ２、第３相出力信号Ｓ３及び第４相出力信号Ｓ４が全て同時にＨ又はＬとなった場合には、信号処理装置１０のエンコーダ３１及びその信号線等に何らかの異常が発生して、全ての相の出力信号の値がＨ又はＬのまま変化しない状態である。
第１相出力信号Ｓ１の値、第２相出力信号Ｓ２の値、第３相出力信号Ｓ３の値及び第４相出力信号Ｓ４の値の組み合わせが（Ｈ，Ｈ，Ｈ，Ｈ）又は（Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ）となった場合には、信号監視部６０は信号処理装置１１の制御部７０に信号異常アラームＢを出力する。これにより信号処理装置１１の制御部７０が、出力信号の異常が発生したことを検知することができる。
このように、本実施の形態３に係るエンコーダの信号処理装置１１は、第１カウンタ値Ｃ１、第２カウンタ値Ｃ２、第３カウンタ値Ｃ３、第４カウンタ値Ｃ４、第５カウンタ値Ｃ５、第６カウンタ値Ｃ６が一致しない場合には、比較部５０は信号処理装置１１の制御部７０にカウンタ値不一致アラームＡを出力する。また、本実施の形態３に係るエンコーダの信号処理装置１１は、第１相出力信号Ｓ１の値、第２相出力信号Ｓ２の値、第３相出力信号Ｓ３及び第４相出力信号Ｓ４の値の組み合わせが（Ｈ，Ｈ，Ｈ，Ｈ）又は（Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ）となった場合には、信号監視部６０は信号処理装置１１の制御部７０に信号異常アラームＢを出力する。そのため、エンコーダ３１が４相出力信号を出力する場合であっても、信号処理装置１１の制御部７０にカウンタ値不一致アラームＡ及び信号異常アラームＢが入力されることによってエンコーダ出力信号の異常を検知することができる。
また、本発明の実施の形態１及び２ではエンコーダ３０として３相出力信号を出力する光学式ロータリーエンコーダを使用し、また実施の形態３ではエンコーダ３１として４相出力信号を出力する光学式ロータリーエンコーダを使用していたが、これに限定されるものではない。例えば、エンコーダ３０、３１としては５相以上の出力信号を出力する光学式ロータリーエンコーダを使用してもよく、この場合には、信号処理装置１０、１１には適切な数の多回転カウンタが設けられていればよい。また、例えばエンコーダ３０、３１としては光学式ロータリーエンコーダに代えて、磁気式ロータリーエンコーダ等の他の方式のロータリーエンコーダを用いてもよい。
本発明のエンコーダの信号処理装置１０によると、回転軸２０の１回転毎に１パルスの第１相出力信号Ｓ１、第２相出力信号Ｓ２及び第３相出力信号Ｓ３を出力するエンコーダ３０と、第１相出力信号Ｓ１、第２相出力信号Ｓ２及び第３相出力信号Ｓ３のうち互いに異なる組み合わせの２相の出力信号がそれぞれ入力され、２相の出力信号に基づいて第１カウンタ値Ｃ１、第２カウンタ値Ｃ２及び第３カウンタ値Ｃ３をそれぞれ出力する少なくとも３個の第１多回転カウンタ４１、第２多回転カウンタ４２及び第３多回転カウンタ４３と、第１カウンタ値Ｃ１、第２カウンタ値Ｃ２及び第３カウンタ値Ｃ３が入力され、第１カウンタ値Ｃ１、第２カウンタ値Ｃ２及び第３カウンタ値Ｃ３を比較する比較部５０とを備えるため、エンコーダ出力信号の異常を検知することが可能であり、多回転のエンコーダ３０と第１，第２，第３，第４多回転カウンタ４１，４２，４３，４４とを有するエンコーダの信号処理装置１０において使用する用途に適している。
２０ 回転軸
３０，３１ エンコーダ
４１ 第１多回転カウンタ
４２ 第２多回転カウンタ
４３ 第３多回転カウンタ
４４ 第４多回転カウンタ
４５ 第５多回転カウンタ
４６ 第６多回転カウンタ
５０ 比較部
６０ 信号監視部
Ｃ１ 第１カウンタ値
Ｃ２ 第２カウンタ値
Ｃ３ 第３カウンタ値
Ｃ４ 第４カウンタ値
Ｃ５ 第５カウンタ値
Ｃ６ 第６カウンタ値
Ｓ１ 第１相出力信号
Ｓ２ 第２相出力信号
Ｓ３ 第３相出力信号
Ｓ４ 第４相出力信号

Claims (7)

  1. 回転軸（２０）の１回転毎に１パルスの少なくとも３相の多相出力信号を出力するエンコーダ（３０，３１）と、
    前記多相出力信号のうち互いに異なる組み合わせの２相の出力信号がそれぞれ入力され、前記２相の出力信号に基づいてカウンタ値をそれぞれ出力する少なくとも３個の多回転カウンタ（４１，４２，４２）と、
    前記各カウンタ値が入力され、前記各カウンタ値を比較する比較部（５０）と
    を備えるエンコーダの信号処理装置。
  2. 前記比較部（５０）は、前記各カウンタ値が一致しない場合にカウンタ値不一致アラームを出力する請求項１に記載のエンコーダの信号処理装置。
  3. 前記多相出力信号を監視する信号監視部（６０）を更に備え、
    前記多相出力信号の各相出力信号はＨ又はＬの２種類の値を取り得る矩形波であって、前記多相出力信号の各相出力信号の全てが同時にＨである場合又は前記多相出力信号の各相出力信号の全てが同時にＬである場合には、前記信号監視部（６０）が信号異常アラームを出力する請求項１又は２に記載のエンコーダの信号処理装置。
  4. 前記エンコーダ（３０）が出力する前記多相出力信号は、第１相出力信号、第２相出力信号及び第３相出力信号からなり、
    前記多回転カウンタは、第１多回転カウンタ（４１）、第２多回転カウンタ（４２）及び第３多回転カウンタ（４３）からなり、
    前記第１多回転カウンタ（４１）は前記第１相出力信号と前記第２相出力信号とに基づいて第１カウンタ値を出力し、
    前記第２多回転カウンタ（４２）は前記第１相出力信号と前記第３相出力信号とに基づいて第２カウンタ値を出力し、
    前記第３多回転カウンタ（４３）は前記第２相出力信号と前記第３相出力信号とに基づいて第３カウンタ値を出力する、請求項１～３のいずれか一項に記載のエンコーダの信号処理装置。
  5. 前記第１相出力信号、前記第２相出力信号及び前記第３相出力信号は互いに位相差が１２０度である請求項４に記載のエンコーダの信号処理装置。
  6. 前記第１相出力信号と前記第２相出力信号とは位相差が９０度であって、前記第１相出力信号と前記第３相出力信号とは位相差が１３５度であって、前記第２相出力信号と前記第３相出力信号とは位相差が２２５度である請求項４に記載のエンコーダの信号処理装置。
  7. エンコーダ（３０，３１）が回転軸（２０）の回転角の１回転に対して１パルスの、少なくとも３相の多相出力信号を出力するステップと、
    少なくとも３個の多回転カウンタ（４１，４２，４３）が、前記多相出力信号のうち互いに異なる組み合わせの２相の出力信号をそれぞれカウントしてカウンタ値を出力するステップと、
    比較部（５０）が各カウンタ値を比較するステップと
    を有するエンコーダの多回転データの生成方法。
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