JP2979650B2 - 位置検出装置 - Google Patents
位置検出装置Info
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- JP2979650B2 JP2979650B2 JP2415010A JP41501090A JP2979650B2 JP 2979650 B2 JP2979650 B2 JP 2979650B2 JP 2415010 A JP2415010 A JP 2415010A JP 41501090 A JP41501090 A JP 41501090A JP 2979650 B2 JP2979650 B2 JP 2979650B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、位置検出装置に関し、
特に、工作機械やロボット等移動体の所定移動量を360
度の角度に対応させ、該移動体が基準位置から前記所定
の移動量だけ移動したとき、その移動範囲を０から360
度までの値をとる角度θに対応させ、角度を検出してそ
の検出された角度から移動量を求める位置検出装置に関
する。 【０００２】 【従来の技術】従来、このような位置検出装置として
は、エンコーダスリットから検出されたアナログ正弦信
号 sinθ、アナログ余弦信号 cosθの和や差を求め、あ
たかもスリット数が増大したかのような信号を作成し、
パルス数を増大させる装置があった。 【０００３】図５はこの種の装置のスリットから検出さ
れた sinθ，cosθの和および差を作成してスリット数
が増加したのと同様の効果を奏する装置の説明図であ
る。曲線Ａ，Ｂはそれぞれ sinθ， cosθを示し、曲線
Ｃは、 sinθ＋ cosθ＝21/2 sin（θ＋π/4) 、曲線Ｄ
は、 sinθ− cosθ＝21/2 sin（θ−π/4) を示す。 【０００４】これらの信号は、抵抗のネットワークと演
算増幅器を用いて作成されるけれど、LSI 化には適せ
ず、また、抵抗値の厳格な調整を必要とするばかりでな
く、パルス数の増大にも限界があるという問題点があ
る。 【０００５】図６は前記の問題を解決した位置検出装置
の従来例のブロック図である。 【０００６】この装置は、A-D 変換器11, 12とROM ２で
成る下位データ検出部、コンパレータ31, 32と４倍微分
回路４とカウンタ５で成る上位データ検出部、シフトレ
ジスタ６によって構成されている。 【０００７】下位データ検出部は１周期（この明細書で
用いられている「周期」とは角周期、すなわち360 度の
ことである）以内の角度データを作成し、上位データ検
出部は、後述するように、４分の１周期すなわち１象限
を単位として計数された角度データを作成する。 【０００８】A-D 変換器11, 12は、それぞれアナログ余
弦信号CA＝cos θおよびアナログ正弦信号SA＝sin θを
入力してそれぞれデジタル信号CD, SDに変換する。ROM
２は三角関数テーブルでデジタル信号CD, SDを入力し
て、両方の信号値に対応する角度θを出力する。コンパ
レータ31, 32は、それぞれアナログ余弦信号CA，アナロ
グ正弦信号SAを入力し、０を閾値として方形波Ａ，Ｂに
変換する。方形波Ａ，Ｂは、それぞれアナログ余弦信号
CA、アナログ正弦信号SAのゼロ交差点（信号が角度軸と
交差する点）に同期して立上り、または立下るので、方
形波Ａ，Ｂの位相は相互に90度ずれる。したがって、方
形波Ａ，Ｂは、それぞれＡ相、Ｂ相の２相信号を構成す
る。４倍微分回路４は２相信号の各相信号の立上り、立
下りに同期する４倍微分パルスを生成する。したがっ
て、この４倍微分パルスは、任意に定めた相信号、例え
ばＡ相信号の位相角０度、90度、180 度、270 度で発生
される。カウンタ５は４倍微分パルスを計数する。その
結果、カウンタ５の計数出力は、２相信号の各相信号の
位相角を象限単位で計数した値になる。以下、この計数
出力を象限データDHと記す。シフトレジスタ６は、象限
データDHを上位データとし、ROM ２の出力を下位データ
DL として並列に入力し、パラレル−シリアル変換を行
ってシリアルデータとして出力する。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】図６の位置検出装置
は、アナログデータがデジタル的に処理され、あたかも
増大されたパルス数のエンコーダのように動作するばか
りでなく、同一の基板上にとう載してユニットとして製
作し易いという長所がある。しかし、下位データを作成
するためのA-D 変換器のオフセットや上位データを作成
するためのコンパレータのヒステレシスのために、上位
データと下位データが発生されるタイミングにずれが生
じ、象限の継ぎ目で新たな象限データが出力されると
き、その継ぎ目に相当する下位データが出力されないこ
とになる。そのため、図６の位置検出装置は、象限の継
ぎ目の角度データに不連続が生ずるという問題点があ
る。 【００１０】図７は象限の継ぎ目で生ずる角度データの
不連続を説明するための図である。以下、位相角が増加
する方向、すなわち象限値が増加する方向を位相角の正
方向とし、位相角を正方向に変化させる移動体の移動方
向を移動の正方向とする。 【００１１】図７には、下位データの位相が、上位デー
タの位相に対してΔθだけ負方向にずれている場合が示
されている。いま、説明のために正方向の移動が行われ
ているものとし、図７の太い線で示されている象限の継
ぎ目に着目する。 【００１２】上位アドレスの位相が第１象限から第２象
限に遷るとき、下位データの位相は既に第２象限内に入
っている。換言すれば、上位データが１象限から２象限
に遷る前に、下位データの位相は第１象限内のフルスケ
ール90度に到達して０度に戻り、第２象限内の位相にな
っている。この様子をさらに具体的に説明するために、
Δθの大きさ＝２度とし、上位データを４象限以内の象
限値、下位データを度単位で表わした角度とし、上位デ
ータと下位データとの間に：をつけて角度データを表示
すると次のようになる。 【００１３】先ず、下位データの内容が第１象限から第
２象限に遷る直前には角度データは1:89 になり、次に
下位データは第２象限の角度０になるのでその時の角度
データは 1:00 になる。次に下位データが第２象限の角
度１（度）になった時、上位データはまだ１のままであ
り、したがって、角度データは 1:01 である。そして下
位データが第２象限の角度２（度）になると同時に上位
データは１から２に遷り、角度データは 2:02 になる。
その結果、角度データは 1:89, 1:00, 1:01, 2:02 のよ
うに変化し、位相ずれΔθ＝２度の期間中、−１象限の
不連続を生ずる。位相ずれΔθが正方向に生ずる場合に
は、第１象限と第２象限の継ぎ目では角度データは 1:8
7, 2:88, 2:89, 2:00 のように変化し、この場合にも位
相ずれΔθ＝２度の期間中＋１象限の不連続が生ずる。 【００１４】本発明の目的は象限の継ぎ目で上位データ
と下位データとの間の不連続が生じない位置検出装置を
提供することにある。 【００１５】 【課題を解決するための手段】本発明の位置検出装置
は、移動体の所定の移動量を360 度の角度に対応させ、
該移動体が基準位置から前記所定の移動量だけ移動した
とき、その移動範囲を０から360 度までの値をとる角度
θに対応させ、該角度θを位相変数とするアナログ正弦
信号、アナログ余弦信号を発生させる原アナログ信号発
生手段と、前記アナログ余弦信号、前記アナログ正弦信
号をA-D 変換する、それぞれ第１，第２のA-D 変換器
と、第１，第２のA-D 変換器がそれぞれ出力する正弦信
号値および余弦信号値の両者に対応する角度θを出力す
る三角関数テーブル手段と、前記アナログ正弦信号およ
び前記アナログ余弦信号を、０値を閾値として方形波に
変換し、Ａ相、Ｂ相の２相信号を生成する方形化手段
と、前記２相信号に同期し、かつ周波数がその４倍に等
しい４倍信号に、当該２相信号を変換する４倍信号発生
回路と、前記４倍信号を計数するカウンタと、前記カウ
ンタのカウント出力を上位データとし、前記三角関数テ
ーブル手段の出力を下位データとして保持するレジスタ
を有する位置検出器であって、第１，第２のA-D 変換器
がそれぞれ出力する第１，第２の符号ビットをデータ信
号と見做してそれぞれ第１，第２の符号信号とし、第
１，第２の符号信号のうち、規準に定められた符号信号
を規準符号信号とするとき、規準符号信号の第０，第
１，第２，第３象限の入力に応答して、第１，第２の符
号信号を、象限値０，１，２，３を表わす第１の象限値
信号に変換する第１の信号変換回路と、前記２相信号を
構成する相信号のうち、前記規準符号信号の原アナログ
信号と同一の信号から変換された相信号を規準相信号と
し、規準相信号の第０，第１，第２，第３象限の入力に
応答して、該２相信号を、象限値０，１，２，３を表わ
す第２の象限値信号に変換する第２の信号変換回路と、
第１の信号変換回路の出力から第２の信号変換回路の出
力を減算する減算回路と、前記カウンタ出力と前記減算
回路の出力を加算して、その加算結果を補正された上位
データとして前記レジスタに出力する加算回路を有す
る。 【００１６】 【作用】第１，第２の符号信号は、それぞれアナログ余
弦信号、アナログ正弦信号のゼロ交差点に同期して立上
がり、立下がる。一方、Ａ相、Ｂ相信号もそれぞれアナ
ログ余弦信号、アナログ正弦信号のゼロ交差点に同期し
て立上がり、立下がる。したがって、もしA-D 変換器と
方形化手段が理想的に機能したとするならば、第１，第
２の信号変換回路に入力される第１の符号信号とＡ相信
号の位相は完全に一致し、第２の符号信号とＢ相信号の
位相も完全に一致する。その結果、規準符号信号の各象
限毎に第１の信号変換回路から出力される第１の象限値
信号と、規準相信号の各象限毎に第２の信号変換回路か
ら出力される第２の象限値信号は常に等しい。そのた
め、減算回路は０を出力する。すなわち、この場合に
は、補正しなくても、象限の継ぎ目で下位データと上位
データは連続的に接続される。 【００１７】もし、規準相信号に対して規準符号信号の
位相が異なる場合には、第１の象限値信号が表わす下位
データの象限値と第２の象限値信号が表わす上位データ
の象限値は、象限の継ぎ目の位相ずれの区間で１だけ異
なる。したがって、下位データの象限値から上位データ
の象限値を差引いて得られる±１を象限補正値として、
位相ずれの区間で上位データに加算することによって上
位データと下位データを連続的に接続することができ
る。 【００１８】例えば、位相ずれΔθが負方向でΔθの大
きさが２度であるとき、もし、象限補正値を加算しなけ
れば、角度データは前記したように、1:89, 1:00, 1:0
1, 2:02のように変化するが、位相ずれの区間で＋１を
加算すると角度データは 1:89,2:00, 2:01, 2:02 のよ
うになり下位データは連続的に上位データに接続され
る。 【００１９】 【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 【００２０】第１図は本発明の位置検出装置の第１の実
施例のブロック図である。 【００２１】本実施例の位置検出装置は、図６の装置
に、象限補正値Ｋを発生させるための２進化回路７，８
および減算回路９、象限データDHに象限補正値Ｋを加算
して補正された上位データDHK を作成する加算回路10を
付加したものである。 【００２２】本実施例では、第１，第２の符号信号とし
てそれぞれA-D 変換器11，A-D 変換器12の出力信号CD,
SDのMSB を用いてそれぞれ符号信号CM, SMとする。ま
た、符号信号SM，Ｂ相信号Ｂをそれぞれ規準符号信号、
規準相信号とする。 【００２３】２進化回路７はEX.OR 回路71によって構成
されている。EX.OR 回路71は符号信号CM, SMを入力し、
それらの排他論理和を象限値信号Q1の下位ビットD01 と
して出力する。２進化回路７は、さらに符号信号（規準
符号信号）SMを象限値信号Q1の上位ビットD11 として出
力する。２進化回路８はEX.OR 回路81とインバータ82に
よって構成されている。EX.OR 回路81は、Ａ相信号Ａお
よびＢ相信号Ｂを入力してそれらの排他論理和を象限値
信号Q2の下位ビットD02 として出力し、インバータ82は
Ｂ相信号（規準相信号）82を反転して象限値信号Q2の上
位ビットD12 として出力する。減算回路９は象限値信号
Q1＝(D01,D11) から象限値信号Q2＝(D02,D12) を減算し
て象限補正値Ｋを出力する。加算回路10はカウンタ５が
出力した象限データDHに象限補正値Ｋを加算し、補正さ
れた象限データDHK としてシフトレジスタ６の上位ビッ
トに並列入力する。 【００２４】本実施例の位置検出装置のその他の構成は
図６の装置と同様である。なお、本実施例のROM ２は請
求項１の三角関数テーブル手段に、コンパレータ31, 32
は請求項１の方形化手段に、４倍微分回路４は請求項１
の４倍信号発生回路にそれぞれ該当する。さらに、本実
施例の２進化回路７，８はそれぞれ請求項１の第１，第
２の信号変換回路に該当する。 【００２５】次に本実施例の動作を説明する。 【００２６】図２は２進化回路７，８の動作を説明する
ための波形図、図３は減算回路９の動作を説明するため
の、象限値信号Q1, Q2の位相関係を示す図である。 【００２７】前記したように、符号信号CM, SMはそれぞ
れアナログ余弦信号CA，アナログ正弦信号SAのゼロ交差
点と同期して立上り、または立下るので符号信号 CM と
SM は相互に90度だけ位相がずれている。したがって、
これらの符号信号CM, SMの排他論理和は、図２に象限値
信号Q1の下位ビットD01 として示されているように、規
準符号信号SMすなわちD11 の各象限に一致して遷移す
る。いま、象限値信号Q1を２ビット２進信号（D11,D01)
と考えると、象限値信号Q1は、規準符号信号SMの第０，
１，２，３象限に対応してそれぞれ (0,0)＝0, (0,1)＝
1, (1,0)＝2, (1,1)＝3 になり、規準符号信号の象限の
象限値と一致する。したがって、２進化回路７は、符号
信号CM, SMを２ビットのデータ信号と見做し、該データ
信号を、現在入力中の規準符号信号の象限値を表わす２
ビット２進信号に変換する回路である。 【００２８】同様に、２進回路８は、相信号Ａ，Ｂを、
現在入力中の規準相信号の象限値を表わす２ビット２進
信号に変換する回路である。したがって、規準符号信号
SMと規準相信号BMの間に位相ずれがなければ、象限値信
号Q1, Q2は常に相互に等しくなり、その場合には下位デ
ータDLが90度になったとき、象限データ（上位データ）
DHが１カウントだけ歩進し、象限の継ぎ目で角度データ
が不連続になることはない。 【００２９】下位データと上位データとの間に位相ずれ
がある場合の、象限値信号Q1で表わされる下位データが
属する象限値と、象限値信号Q2で表わされる上位データ
の象限値の関係が、図３(A),(B) に表わされている。図
３(A) は上位データに対する下位データの位相が負方向
にずれている場合（Δθ＜０）、図３(B) は正方向にず
れている（Δθ＞０）場合を表わしている。Δθ＜０の
場合には象限値信号Q1から象限値信号Q2を減算した値は
Δθの区間のみで＋１であって他の区間では０である。
したがって減算回路９が出力する象限補正値ＫはΔθの
区間のみで＋１になり、象限データDHは、象限の継ぎ目
のΔθの期間、＋１の補正が施される。同様にθ＞０の
場合には象限データDHは象限の継ぎ目のΔθの区間、−
１の補正が施される。このようにして下位データと上位
データは連続的に接続される。 【００３０】図４は本発明の第２の実施例のブロック図
である。 【００３１】本実施例は、第１の実施例の減算回路９の
代りに加算器9Aを用い、象限値信号Q2で表わされる象限
値を減算する代りにその補数を加算するようにしたもの
である。２進数の補数はその各ビットに入力される信号
を反転し、最下位に１を加算することによって作成され
る。 【００３２】図４の２進化回路8Aは、図１の２進化回路
８の論理動作を反転させた動作をするように構成されて
いる。したがって、２進化回路8Aは、図１の２進化回路
８の出力を反転させた信号を出力する。また、加算器9A
のキャリイ入力端子C0には"1" が印加されている。した
がって、加算器9Aには、図１の２進化回路８が出力する
象限値信号の補数信号が加算される。加算器9Aが出力す
る象限補正値Ｋは、加算回路10によって象限データDH＝
(DH7,DH6, …,DH0) に加算され、補正された上位データ
DHK ＝(DHK7,DHK6, …,DHK0)が出力される。象限補正値
Ｋの上位ビットをK1、下位ビットをK0とし、Ｋ＝(K1,
K0) と記すと、Δθ＝０の場合にはＫ＝(0,0) 、Δθ＜
０の場合にはＫ＝(0,1) 、Δθ＞０の場合にはＫ＝(1,
1) になる。(1, 1) は(0,1) の補数であるからＫ＝(1,
1) を加算することは１を減算することと等価である。 【００３３】したがって、図４の回路は図１の２進化回
路７，８、減算回路９、加算回路10と同一の上位データ
を生成する。 【００３４】 【発明の効果】以上説明したように本発明は、現在出力
されている下位データと上位データがそれぞれ所属する
象限の象限値を発生させ、それらの象限値の差によって
上位データを補正することにより、各象限の継ぎ目にお
いて下位データと上位データとを連続的に接続すること
ができ、その結果、エンコーダスリットの数を大幅に増
加させたと同一の機能をもつ位置検出装置を提供するこ
とができる効果を有する。
特に、工作機械やロボット等移動体の所定移動量を360
度の角度に対応させ、該移動体が基準位置から前記所定
の移動量だけ移動したとき、その移動範囲を０から360
度までの値をとる角度θに対応させ、角度を検出してそ
の検出された角度から移動量を求める位置検出装置に関
する。 【０００２】 【従来の技術】従来、このような位置検出装置として
は、エンコーダスリットから検出されたアナログ正弦信
号 sinθ、アナログ余弦信号 cosθの和や差を求め、あ
たかもスリット数が増大したかのような信号を作成し、
パルス数を増大させる装置があった。 【０００３】図５はこの種の装置のスリットから検出さ
れた sinθ，cosθの和および差を作成してスリット数
が増加したのと同様の効果を奏する装置の説明図であ
る。曲線Ａ，Ｂはそれぞれ sinθ， cosθを示し、曲線
Ｃは、 sinθ＋ cosθ＝21/2 sin（θ＋π/4) 、曲線Ｄ
は、 sinθ− cosθ＝21/2 sin（θ−π/4) を示す。 【０００４】これらの信号は、抵抗のネットワークと演
算増幅器を用いて作成されるけれど、LSI 化には適せ
ず、また、抵抗値の厳格な調整を必要とするばかりでな
く、パルス数の増大にも限界があるという問題点があ
る。 【０００５】図６は前記の問題を解決した位置検出装置
の従来例のブロック図である。 【０００６】この装置は、A-D 変換器11, 12とROM ２で
成る下位データ検出部、コンパレータ31, 32と４倍微分
回路４とカウンタ５で成る上位データ検出部、シフトレ
ジスタ６によって構成されている。 【０００７】下位データ検出部は１周期（この明細書で
用いられている「周期」とは角周期、すなわち360 度の
ことである）以内の角度データを作成し、上位データ検
出部は、後述するように、４分の１周期すなわち１象限
を単位として計数された角度データを作成する。 【０００８】A-D 変換器11, 12は、それぞれアナログ余
弦信号CA＝cos θおよびアナログ正弦信号SA＝sin θを
入力してそれぞれデジタル信号CD, SDに変換する。ROM
２は三角関数テーブルでデジタル信号CD, SDを入力し
て、両方の信号値に対応する角度θを出力する。コンパ
レータ31, 32は、それぞれアナログ余弦信号CA，アナロ
グ正弦信号SAを入力し、０を閾値として方形波Ａ，Ｂに
変換する。方形波Ａ，Ｂは、それぞれアナログ余弦信号
CA、アナログ正弦信号SAのゼロ交差点（信号が角度軸と
交差する点）に同期して立上り、または立下るので、方
形波Ａ，Ｂの位相は相互に90度ずれる。したがって、方
形波Ａ，Ｂは、それぞれＡ相、Ｂ相の２相信号を構成す
る。４倍微分回路４は２相信号の各相信号の立上り、立
下りに同期する４倍微分パルスを生成する。したがっ
て、この４倍微分パルスは、任意に定めた相信号、例え
ばＡ相信号の位相角０度、90度、180 度、270 度で発生
される。カウンタ５は４倍微分パルスを計数する。その
結果、カウンタ５の計数出力は、２相信号の各相信号の
位相角を象限単位で計数した値になる。以下、この計数
出力を象限データDHと記す。シフトレジスタ６は、象限
データDHを上位データとし、ROM ２の出力を下位データ
DL として並列に入力し、パラレル−シリアル変換を行
ってシリアルデータとして出力する。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】図６の位置検出装置
は、アナログデータがデジタル的に処理され、あたかも
増大されたパルス数のエンコーダのように動作するばか
りでなく、同一の基板上にとう載してユニットとして製
作し易いという長所がある。しかし、下位データを作成
するためのA-D 変換器のオフセットや上位データを作成
するためのコンパレータのヒステレシスのために、上位
データと下位データが発生されるタイミングにずれが生
じ、象限の継ぎ目で新たな象限データが出力されると
き、その継ぎ目に相当する下位データが出力されないこ
とになる。そのため、図６の位置検出装置は、象限の継
ぎ目の角度データに不連続が生ずるという問題点があ
る。 【００１０】図７は象限の継ぎ目で生ずる角度データの
不連続を説明するための図である。以下、位相角が増加
する方向、すなわち象限値が増加する方向を位相角の正
方向とし、位相角を正方向に変化させる移動体の移動方
向を移動の正方向とする。 【００１１】図７には、下位データの位相が、上位デー
タの位相に対してΔθだけ負方向にずれている場合が示
されている。いま、説明のために正方向の移動が行われ
ているものとし、図７の太い線で示されている象限の継
ぎ目に着目する。 【００１２】上位アドレスの位相が第１象限から第２象
限に遷るとき、下位データの位相は既に第２象限内に入
っている。換言すれば、上位データが１象限から２象限
に遷る前に、下位データの位相は第１象限内のフルスケ
ール90度に到達して０度に戻り、第２象限内の位相にな
っている。この様子をさらに具体的に説明するために、
Δθの大きさ＝２度とし、上位データを４象限以内の象
限値、下位データを度単位で表わした角度とし、上位デ
ータと下位データとの間に：をつけて角度データを表示
すると次のようになる。 【００１３】先ず、下位データの内容が第１象限から第
２象限に遷る直前には角度データは1:89 になり、次に
下位データは第２象限の角度０になるのでその時の角度
データは 1:00 になる。次に下位データが第２象限の角
度１（度）になった時、上位データはまだ１のままであ
り、したがって、角度データは 1:01 である。そして下
位データが第２象限の角度２（度）になると同時に上位
データは１から２に遷り、角度データは 2:02 になる。
その結果、角度データは 1:89, 1:00, 1:01, 2:02 のよ
うに変化し、位相ずれΔθ＝２度の期間中、−１象限の
不連続を生ずる。位相ずれΔθが正方向に生ずる場合に
は、第１象限と第２象限の継ぎ目では角度データは 1:8
7, 2:88, 2:89, 2:00 のように変化し、この場合にも位
相ずれΔθ＝２度の期間中＋１象限の不連続が生ずる。 【００１４】本発明の目的は象限の継ぎ目で上位データ
と下位データとの間の不連続が生じない位置検出装置を
提供することにある。 【００１５】 【課題を解決するための手段】本発明の位置検出装置
は、移動体の所定の移動量を360 度の角度に対応させ、
該移動体が基準位置から前記所定の移動量だけ移動した
とき、その移動範囲を０から360 度までの値をとる角度
θに対応させ、該角度θを位相変数とするアナログ正弦
信号、アナログ余弦信号を発生させる原アナログ信号発
生手段と、前記アナログ余弦信号、前記アナログ正弦信
号をA-D 変換する、それぞれ第１，第２のA-D 変換器
と、第１，第２のA-D 変換器がそれぞれ出力する正弦信
号値および余弦信号値の両者に対応する角度θを出力す
る三角関数テーブル手段と、前記アナログ正弦信号およ
び前記アナログ余弦信号を、０値を閾値として方形波に
変換し、Ａ相、Ｂ相の２相信号を生成する方形化手段
と、前記２相信号に同期し、かつ周波数がその４倍に等
しい４倍信号に、当該２相信号を変換する４倍信号発生
回路と、前記４倍信号を計数するカウンタと、前記カウ
ンタのカウント出力を上位データとし、前記三角関数テ
ーブル手段の出力を下位データとして保持するレジスタ
を有する位置検出器であって、第１，第２のA-D 変換器
がそれぞれ出力する第１，第２の符号ビットをデータ信
号と見做してそれぞれ第１，第２の符号信号とし、第
１，第２の符号信号のうち、規準に定められた符号信号
を規準符号信号とするとき、規準符号信号の第０，第
１，第２，第３象限の入力に応答して、第１，第２の符
号信号を、象限値０，１，２，３を表わす第１の象限値
信号に変換する第１の信号変換回路と、前記２相信号を
構成する相信号のうち、前記規準符号信号の原アナログ
信号と同一の信号から変換された相信号を規準相信号と
し、規準相信号の第０，第１，第２，第３象限の入力に
応答して、該２相信号を、象限値０，１，２，３を表わ
す第２の象限値信号に変換する第２の信号変換回路と、
第１の信号変換回路の出力から第２の信号変換回路の出
力を減算する減算回路と、前記カウンタ出力と前記減算
回路の出力を加算して、その加算結果を補正された上位
データとして前記レジスタに出力する加算回路を有す
る。 【００１６】 【作用】第１，第２の符号信号は、それぞれアナログ余
弦信号、アナログ正弦信号のゼロ交差点に同期して立上
がり、立下がる。一方、Ａ相、Ｂ相信号もそれぞれアナ
ログ余弦信号、アナログ正弦信号のゼロ交差点に同期し
て立上がり、立下がる。したがって、もしA-D 変換器と
方形化手段が理想的に機能したとするならば、第１，第
２の信号変換回路に入力される第１の符号信号とＡ相信
号の位相は完全に一致し、第２の符号信号とＢ相信号の
位相も完全に一致する。その結果、規準符号信号の各象
限毎に第１の信号変換回路から出力される第１の象限値
信号と、規準相信号の各象限毎に第２の信号変換回路か
ら出力される第２の象限値信号は常に等しい。そのた
め、減算回路は０を出力する。すなわち、この場合に
は、補正しなくても、象限の継ぎ目で下位データと上位
データは連続的に接続される。 【００１７】もし、規準相信号に対して規準符号信号の
位相が異なる場合には、第１の象限値信号が表わす下位
データの象限値と第２の象限値信号が表わす上位データ
の象限値は、象限の継ぎ目の位相ずれの区間で１だけ異
なる。したがって、下位データの象限値から上位データ
の象限値を差引いて得られる±１を象限補正値として、
位相ずれの区間で上位データに加算することによって上
位データと下位データを連続的に接続することができ
る。 【００１８】例えば、位相ずれΔθが負方向でΔθの大
きさが２度であるとき、もし、象限補正値を加算しなけ
れば、角度データは前記したように、1:89, 1:00, 1:0
1, 2:02のように変化するが、位相ずれの区間で＋１を
加算すると角度データは 1:89,2:00, 2:01, 2:02 のよ
うになり下位データは連続的に上位データに接続され
る。 【００１９】 【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 【００２０】第１図は本発明の位置検出装置の第１の実
施例のブロック図である。 【００２１】本実施例の位置検出装置は、図６の装置
に、象限補正値Ｋを発生させるための２進化回路７，８
および減算回路９、象限データDHに象限補正値Ｋを加算
して補正された上位データDHK を作成する加算回路10を
付加したものである。 【００２２】本実施例では、第１，第２の符号信号とし
てそれぞれA-D 変換器11，A-D 変換器12の出力信号CD,
SDのMSB を用いてそれぞれ符号信号CM, SMとする。ま
た、符号信号SM，Ｂ相信号Ｂをそれぞれ規準符号信号、
規準相信号とする。 【００２３】２進化回路７はEX.OR 回路71によって構成
されている。EX.OR 回路71は符号信号CM, SMを入力し、
それらの排他論理和を象限値信号Q1の下位ビットD01 と
して出力する。２進化回路７は、さらに符号信号（規準
符号信号）SMを象限値信号Q1の上位ビットD11 として出
力する。２進化回路８はEX.OR 回路81とインバータ82に
よって構成されている。EX.OR 回路81は、Ａ相信号Ａお
よびＢ相信号Ｂを入力してそれらの排他論理和を象限値
信号Q2の下位ビットD02 として出力し、インバータ82は
Ｂ相信号（規準相信号）82を反転して象限値信号Q2の上
位ビットD12 として出力する。減算回路９は象限値信号
Q1＝(D01,D11) から象限値信号Q2＝(D02,D12) を減算し
て象限補正値Ｋを出力する。加算回路10はカウンタ５が
出力した象限データDHに象限補正値Ｋを加算し、補正さ
れた象限データDHK としてシフトレジスタ６の上位ビッ
トに並列入力する。 【００２４】本実施例の位置検出装置のその他の構成は
図６の装置と同様である。なお、本実施例のROM ２は請
求項１の三角関数テーブル手段に、コンパレータ31, 32
は請求項１の方形化手段に、４倍微分回路４は請求項１
の４倍信号発生回路にそれぞれ該当する。さらに、本実
施例の２進化回路７，８はそれぞれ請求項１の第１，第
２の信号変換回路に該当する。 【００２５】次に本実施例の動作を説明する。 【００２６】図２は２進化回路７，８の動作を説明する
ための波形図、図３は減算回路９の動作を説明するため
の、象限値信号Q1, Q2の位相関係を示す図である。 【００２７】前記したように、符号信号CM, SMはそれぞ
れアナログ余弦信号CA，アナログ正弦信号SAのゼロ交差
点と同期して立上り、または立下るので符号信号 CM と
SM は相互に90度だけ位相がずれている。したがって、
これらの符号信号CM, SMの排他論理和は、図２に象限値
信号Q1の下位ビットD01 として示されているように、規
準符号信号SMすなわちD11 の各象限に一致して遷移す
る。いま、象限値信号Q1を２ビット２進信号（D11,D01)
と考えると、象限値信号Q1は、規準符号信号SMの第０，
１，２，３象限に対応してそれぞれ (0,0)＝0, (0,1)＝
1, (1,0)＝2, (1,1)＝3 になり、規準符号信号の象限の
象限値と一致する。したがって、２進化回路７は、符号
信号CM, SMを２ビットのデータ信号と見做し、該データ
信号を、現在入力中の規準符号信号の象限値を表わす２
ビット２進信号に変換する回路である。 【００２８】同様に、２進回路８は、相信号Ａ，Ｂを、
現在入力中の規準相信号の象限値を表わす２ビット２進
信号に変換する回路である。したがって、規準符号信号
SMと規準相信号BMの間に位相ずれがなければ、象限値信
号Q1, Q2は常に相互に等しくなり、その場合には下位デ
ータDLが90度になったとき、象限データ（上位データ）
DHが１カウントだけ歩進し、象限の継ぎ目で角度データ
が不連続になることはない。 【００２９】下位データと上位データとの間に位相ずれ
がある場合の、象限値信号Q1で表わされる下位データが
属する象限値と、象限値信号Q2で表わされる上位データ
の象限値の関係が、図３(A),(B) に表わされている。図
３(A) は上位データに対する下位データの位相が負方向
にずれている場合（Δθ＜０）、図３(B) は正方向にず
れている（Δθ＞０）場合を表わしている。Δθ＜０の
場合には象限値信号Q1から象限値信号Q2を減算した値は
Δθの区間のみで＋１であって他の区間では０である。
したがって減算回路９が出力する象限補正値ＫはΔθの
区間のみで＋１になり、象限データDHは、象限の継ぎ目
のΔθの期間、＋１の補正が施される。同様にθ＞０の
場合には象限データDHは象限の継ぎ目のΔθの区間、−
１の補正が施される。このようにして下位データと上位
データは連続的に接続される。 【００３０】図４は本発明の第２の実施例のブロック図
である。 【００３１】本実施例は、第１の実施例の減算回路９の
代りに加算器9Aを用い、象限値信号Q2で表わされる象限
値を減算する代りにその補数を加算するようにしたもの
である。２進数の補数はその各ビットに入力される信号
を反転し、最下位に１を加算することによって作成され
る。 【００３２】図４の２進化回路8Aは、図１の２進化回路
８の論理動作を反転させた動作をするように構成されて
いる。したがって、２進化回路8Aは、図１の２進化回路
８の出力を反転させた信号を出力する。また、加算器9A
のキャリイ入力端子C0には"1" が印加されている。した
がって、加算器9Aには、図１の２進化回路８が出力する
象限値信号の補数信号が加算される。加算器9Aが出力す
る象限補正値Ｋは、加算回路10によって象限データDH＝
(DH7,DH6, …,DH0) に加算され、補正された上位データ
DHK ＝(DHK7,DHK6, …,DHK0)が出力される。象限補正値
Ｋの上位ビットをK1、下位ビットをK0とし、Ｋ＝(K1,
K0) と記すと、Δθ＝０の場合にはＫ＝(0,0) 、Δθ＜
０の場合にはＫ＝(0,1) 、Δθ＞０の場合にはＫ＝(1,
1) になる。(1, 1) は(0,1) の補数であるからＫ＝(1,
1) を加算することは１を減算することと等価である。 【００３３】したがって、図４の回路は図１の２進化回
路７，８、減算回路９、加算回路10と同一の上位データ
を生成する。 【００３４】 【発明の効果】以上説明したように本発明は、現在出力
されている下位データと上位データがそれぞれ所属する
象限の象限値を発生させ、それらの象限値の差によって
上位データを補正することにより、各象限の継ぎ目にお
いて下位データと上位データとを連続的に接続すること
ができ、その結果、エンコーダスリットの数を大幅に増
加させたと同一の機能をもつ位置検出装置を提供するこ
とができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の位置検出装置の第１の実施例のブロッ
ク図である。 【図２】２進化回路７，８の動作を説明する波形図であ
る。 【図３】減算回路の動作を説明するための、象限値信号
Q1, Q2の位相関係を示す図である。 【図４】本発明の第２の実施例のブロック図である。 【図５】スリットから検出された sinθ， cosθの和お
よび差を作成してスリット数が増加したのと同様な効果
を奏する装置の説明図である。 【図６】位置検出装置の従来例のブロック図である。 【図７】象限の継ぎ目で生ずる角度データの不連続を説
明するための図である。 【符号の説明】 11, 12 A-D 変換器 2 ROM 31, 32 コンパレータ 4 ４倍微分回路 5 カウンタ 6 シフトレジスタ 7, 8, 8A ２進化回路 9 減算回路 10 加算回路 9A, 加算器
ク図である。 【図２】２進化回路７，８の動作を説明する波形図であ
る。 【図３】減算回路の動作を説明するための、象限値信号
Q1, Q2の位相関係を示す図である。 【図４】本発明の第２の実施例のブロック図である。 【図５】スリットから検出された sinθ， cosθの和お
よび差を作成してスリット数が増加したのと同様な効果
を奏する装置の説明図である。 【図６】位置検出装置の従来例のブロック図である。 【図７】象限の継ぎ目で生ずる角度データの不連続を説
明するための図である。 【符号の説明】 11, 12 A-D 変換器 2 ROM 31, 32 コンパレータ 4 ４倍微分回路 5 カウンタ 6 シフトレジスタ 7, 8, 8A ２進化回路 9 減算回路 10 加算回路 9A, 加算器
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1 】移動体の所定の移動量を360 度の角度に対
応させ、該移動体が基準位置から前記所定の移動量だけ
移動したとき、その移動範囲を０から360 度までの値を
とる角度θに対応させ、該角度θを位相変数とするアナ
ログ正弦信号、アナログ余弦信号を発生させる原アナロ
グ信号発生手段と、前記アナログ余弦信号、前記アナロ
グ正弦信号をA-D 変換する、それぞれ第１，第２のA-D
変換器と、第１，第２のA-D 変換器がそれぞれ出力する
正弦信号値および余弦信号値の両者に対応する角度θを
出力する三角関数テーブル手段と、前記アナログ正弦信
号および前記アナログ余弦信号を、０値を閾値として方
形波に変換し、Ａ相、Ｂ相の２相信号を生成する方形化
手段と、前記２相信号に同期し、かつ周波数がその４倍
に等しい４倍信号に、当該２相信号を変換する４倍信号
発生回路と、前記４倍信号を計数するカウンタと、前記
カウンタのカウント出力を上位データとし、前記三角関
数テーブル手段の出力を下位データとして保持するレジ
スタを有する位置検出器において、第１，第２のA-D 変
換器がそれぞれ出力する第１，第２の符号ビットをデー
タ信号と見做してそれぞれ第１，第２の符号信号とし、
第１，第２の符号信号のうち、規準に定められた符号信
号を規準符号信号とするとき、規準符号信号の第０，第
１，第２，第３象限の入力に応答して、第１，第２の符
号信号を、象限値０，１，２，３を表わす第１の象限値
信号に変換する第１の信号変換回路と、前記２相信号を
構成する相信号のうち、前記規準符号信号の原アナログ
信号と同一の信号から変換された相信号を規準相信号と
し、規準相信号の第０，第１，第２，第３象限の入力に
応答して、該２相信号を、象限値０，１，２，３を表わ
す第２の象限値信号に変換する第２の信号変換回路と、
第１の信号変換回路の出力から第２の信号変換回路の出
力を減算する減算回路と、前記カウンタ出力と前記減算
回路の出力を加算して、その加算結果を補正された上位
データとして前記レジスタに出力する加算回路を有する
ことを特徴とする位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2415010A JP2979650B2 (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2415010A JP2979650B2 (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04225111A JPH04225111A (ja) | 1992-08-14 |
| JP2979650B2 true JP2979650B2 (ja) | 1999-11-15 |
Family
ID=18523421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2415010A Expired - Fee Related JP2979650B2 (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2979650B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4962692B2 (ja) * | 2005-11-29 | 2012-06-27 | 株式会社安川電機 | アブソリュートエンコーダ、アブソリュートエンコーダの異常検出方法、モータ、ロボットおよび機械装置 |
-
1990
- 1990-12-27 JP JP2415010A patent/JP2979650B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04225111A (ja) | 1992-08-14 |
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