JP3017927B2 - モータの位置検出装置 - Google Patents
モータの位置検出装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回転形のモータの回転
位置や、リニアモータの移動子の位置を検出するモータ
の位置検出装置に関するものである。更に詳しくは、位
相変調型のエンコーダを用いて回転位置や移動子の位置
を検出するモータの位置検出装置の検出分解能の向上に
関するものである。
位置や、リニアモータの移動子の位置を検出するモータ
の位置検出装置に関するものである。更に詳しくは、位
相変調型のエンコーダを用いて回転位置や移動子の位置
を検出するモータの位置検出装置の検出分解能の向上に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】位置制御ループを有するモータの制御シ
ステムでは、エンコーダによりモータの位置（回転位置
または移動子の位置）を検出し、指令位置と検出位置の
偏差をもとに、偏差が０になるようにモータを位置フィ
ードバック制御する。モータの制御システムに用いられ
るエンコーダの１つに位相変調型のエンコーダがある。
ステムでは、エンコーダによりモータの位置（回転位置
または移動子の位置）を検出し、指令位置と検出位置の
偏差をもとに、偏差が０になるようにモータを位置フィ
ードバック制御する。モータの制御システムに用いられ
るエンコーダの１つに位相変調型のエンコーダがある。
【０００３】従来、位相変調型のエンコーダを用いたモ
ータの位置検出装置として、例えば図６に示す構成のも
のがあった。図６において、１は位相変調型のエンコー
ダ、２はエンコーダ１の検出信号をもとに位置検出を行
う位置検出回路である。
ータの位置検出装置として、例えば図６に示す構成のも
のがあった。図６において、１は位相変調型のエンコー
ダ、２はエンコーダ１の検出信号をもとに位置検出を行
う位置検出回路である。
【０００４】エンコーダ１で、１１はスリット板であ
り、リニアパルスモータ（図示せず）の固定子に固定さ
れていて、一定ピッチでスリット１２が配列されてい
る。１３はフォトダイオードアレイ（以下、ＰＤＡとす
る）で、スリット１２と対向配置されている。ＰＤＡ１
３は、スリット１２の１ピッチに８個のフォトダイオー
ドＰＤ１〜ＰＤ８をアレイ状に配列した構成になってい
る。図示しないが、光源がスリット１２を挟んでＰＤＡ
１３と対向配置されている。ＰＤＡ１３と光源はリニア
パルスモータの移動子に固定されていて、移動子の移動
に伴ってＰＤＡ１３と光源はスリット１２の配列方向に
沿って移動する。移動子が固定子の歯の１ピッチ分だけ
移動すると、ＰＤＡ１３と光源はスリット１２の１ピッ
チ分だけ移動する。
り、リニアパルスモータ（図示せず）の固定子に固定さ
れていて、一定ピッチでスリット１２が配列されてい
る。１３はフォトダイオードアレイ（以下、ＰＤＡとす
る）で、スリット１２と対向配置されている。ＰＤＡ１
３は、スリット１２の１ピッチに８個のフォトダイオー
ドＰＤ１〜ＰＤ８をアレイ状に配列した構成になってい
る。図示しないが、光源がスリット１２を挟んでＰＤＡ
１３と対向配置されている。ＰＤＡ１３と光源はリニア
パルスモータの移動子に固定されていて、移動子の移動
に伴ってＰＤＡ１３と光源はスリット１２の配列方向に
沿って移動する。移動子が固定子の歯の１ピッチ分だけ
移動すると、ＰＤＡ１３と光源はスリット１２の１ピッ
チ分だけ移動する。
【０００５】位置検出回路２で、ＳＷ１〜ＳＷ８はスイ
ッチである。クロック発生器２１から与えられる８相ク
ロックによって一定のタイミングでスイッチＳＷ１〜Ｓ
Ｗ８順序を閉じることによりフォトダイオードＰＤ１〜
ＰＤ８の光検出信号を走査する。スイッチの開閉は、例
えば、１回目のタイミングでは、スイッチＳＷ１，ＳＷ
２，ＳＷ３，ＳＷ４を閉じ、２回目のタイミングでは、
スイッチＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５を閉じ、以下
同様にして４個ずつ閉じるスイッチをずらしていく。２
２は各スイッチＳＷ１〜ＳＷ８を介して得られる信号を
増幅するＯＰアンプ、２３はＯＰアンプの出力の低周波
成分を抽出するローパスフィルタ（以下、ＬＰＦとす
る）、２４はＬＰＦ２３の出力を波形整形するコンパレ
ータである。２５はクロック発生器２１の８相クロック
のいずれか１相を取り出すクロック取出し回路、２６は
クロック発生器２１の８相クロックを１／８に分周する
分周回路である。２７は位相差カウンタで、コンパレー
タ２４から与えられる位相変調信号と、クロック取出し
回路２５で取り出した位相が変調されない基準信号との
位相差を、分周回路２６の分周クロックのタイミングで
計測する。分周クロックの周期は８個のスイッチＳＷ１
〜ＳＷ８の走査周期に相当する。２８は位相差カウンタ
２７で計測した位相差の変化分を走査周期毎に積算して
モータの移動子の位置を検出する積算回路である。２９
はＦ／Ｖ変換器であり、コンパレータ２４の出力の変動
周波数に比例した電圧信号を出力する。この信号は速度
検出信号となる。
ッチである。クロック発生器２１から与えられる８相ク
ロックによって一定のタイミングでスイッチＳＷ１〜Ｓ
Ｗ８順序を閉じることによりフォトダイオードＰＤ１〜
ＰＤ８の光検出信号を走査する。スイッチの開閉は、例
えば、１回目のタイミングでは、スイッチＳＷ１，ＳＷ
２，ＳＷ３，ＳＷ４を閉じ、２回目のタイミングでは、
スイッチＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５を閉じ、以下
同様にして４個ずつ閉じるスイッチをずらしていく。２
２は各スイッチＳＷ１〜ＳＷ８を介して得られる信号を
増幅するＯＰアンプ、２３はＯＰアンプの出力の低周波
成分を抽出するローパスフィルタ（以下、ＬＰＦとす
る）、２４はＬＰＦ２３の出力を波形整形するコンパレ
ータである。２５はクロック発生器２１の８相クロック
のいずれか１相を取り出すクロック取出し回路、２６は
クロック発生器２１の８相クロックを１／８に分周する
分周回路である。２７は位相差カウンタで、コンパレー
タ２４から与えられる位相変調信号と、クロック取出し
回路２５で取り出した位相が変調されない基準信号との
位相差を、分周回路２６の分周クロックのタイミングで
計測する。分周クロックの周期は８個のスイッチＳＷ１
〜ＳＷ８の走査周期に相当する。２８は位相差カウンタ
２７で計測した位相差の変化分を走査周期毎に積算して
モータの移動子の位置を検出する積算回路である。２９
はＦ／Ｖ変換器であり、コンパレータ２４の出力の変動
周波数に比例した電圧信号を出力する。この信号は速度
検出信号となる。
【０００６】図６の装置の動作を説明する。クロック発
生器２１は、８相クロックのタイミングでスイッチＳＷ
１〜ＳＷ８を開閉してフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ８
の光検出信号を走査する。フォトダイオードＰＤ１〜Ｐ
Ｄ８は、スリット像を映すセンサである。このため、Ｐ
ＤＡ１３とＬＥＤがスリット１２の１ピッチ分移動する
と、走査により得られた階段状波形の信号（ＯＰアンプ
２２の出力）の位相は、３６０°変化する。従って、階
段状波形信号にＬＰＦ２３とコンパレータ２４を通過さ
せて得た信号は、次式で与えられる位相変調信号にな
る。 ｆ（ｔ）＝Ａｓｉｎ｛ωｔ＋２π（ｘ／Ｐ）｝ Ａ：振幅，ｔ：時間，ｘ：ＰＤＡ１３とＬＥＤの移動
量，ω＝２πｆS ｆS：クロック発生器２１の８相クロックの周波数 また、クロック取出し回路２５で取り出した基準信号の
位相はωｔになる。スイッチＳＷ１〜ＳＷ８が８回切り
換わると、１回の走査周期が終了するため、分周回路２
６の分周クロックの周期が走査周期と等しい。位相差カ
ウンタ２７は、分周クロックのタイミングで１走査周期
毎に、位相変調信号と基準信号の位相差を計測する。こ
の位相差は式より２π（ｘ／Ｐ）である。ここで、エ
ンコーダのスリット１２のピッチと、リニアパルスモー
タの固定子の歯のピッチとは等しいため、位相差カウン
タ２７で計測した位相差からリニアパルスモータの固定
子の歯と移動子の歯の位相ずれが求められる。積算回路
２８は位相差カウンタ２７で計測した位相差の変化分を
分周クロックのタイミングで積算し、モータの移動子の
位置を求める。積算回路２８の出力が位置検出信号とな
る。
生器２１は、８相クロックのタイミングでスイッチＳＷ
１〜ＳＷ８を開閉してフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ８
の光検出信号を走査する。フォトダイオードＰＤ１〜Ｐ
Ｄ８は、スリット像を映すセンサである。このため、Ｐ
ＤＡ１３とＬＥＤがスリット１２の１ピッチ分移動する
と、走査により得られた階段状波形の信号（ＯＰアンプ
２２の出力）の位相は、３６０°変化する。従って、階
段状波形信号にＬＰＦ２３とコンパレータ２４を通過さ
せて得た信号は、次式で与えられる位相変調信号にな
る。 ｆ（ｔ）＝Ａｓｉｎ｛ωｔ＋２π（ｘ／Ｐ）｝ Ａ：振幅，ｔ：時間，ｘ：ＰＤＡ１３とＬＥＤの移動
量，ω＝２πｆS ｆS：クロック発生器２１の８相クロックの周波数 また、クロック取出し回路２５で取り出した基準信号の
位相はωｔになる。スイッチＳＷ１〜ＳＷ８が８回切り
換わると、１回の走査周期が終了するため、分周回路２
６の分周クロックの周期が走査周期と等しい。位相差カ
ウンタ２７は、分周クロックのタイミングで１走査周期
毎に、位相変調信号と基準信号の位相差を計測する。こ
の位相差は式より２π（ｘ／Ｐ）である。ここで、エ
ンコーダのスリット１２のピッチと、リニアパルスモー
タの固定子の歯のピッチとは等しいため、位相差カウン
タ２７で計測した位相差からリニアパルスモータの固定
子の歯と移動子の歯の位相ずれが求められる。積算回路
２８は位相差カウンタ２７で計測した位相差の変化分を
分周クロックのタイミングで積算し、モータの移動子の
位置を求める。積算回路２８の出力が位置検出信号とな
る。
【０００７】図７は基準信号と位相変調信号のタイムチ
ャートである。位相差カウンタ２７は基準信号と位相変
調信号の位相差Δを計数クロックで計測する。計測した
位相差Δから移動子の位置が求められる。
ャートである。位相差カウンタ２７は基準信号と位相変
調信号の位相差Δを計数クロックで計測する。計測した
位相差Δから移動子の位置が求められる。
【０００８】上述した従来例では、位相差カウンタの計
数クロックにより位相差を計測し、移動子の位置を求め
ているため、計数クロックの１周期よりも小さい値は切
り捨てられて検出できない。計数クロックの周波数を高
くすれば位相差カウンタの検出分解能が高くなり、位置
検出分解能を向上することができるが、高周波のクロッ
ク発生器が必要になり、回路のコストが高くなるという
問題点があった。
数クロックにより位相差を計測し、移動子の位置を求め
ているため、計数クロックの１周期よりも小さい値は切
り捨てられて検出できない。計数クロックの周波数を高
くすれば位相差カウンタの検出分解能が高くなり、位置
検出分解能を向上することができるが、高周波のクロッ
ク発生器が必要になり、回路のコストが高くなるという
問題点があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した問題
点を解決するためになされたものであり、位相変調信号
にディザ信号を加え、そのときに計測した位相差の平均
値をとることにより、位相差カウンタの検出分解能を高
めることなく位置検出分解能を向上させることができる
モータの位置検出装置を実現することを目的とする。
点を解決するためになされたものであり、位相変調信号
にディザ信号を加え、そのときに計測した位相差の平均
値をとることにより、位相差カウンタの検出分解能を高
めることなく位置検出分解能を向上させることができる
モータの位置検出装置を実現することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は次のとおりの構
成になったモータの位置検出装置である。 （１）モータの回転に伴って位相が変調される位相変調
信号を出力するエンコーダと、前記位相変調信号と、位
相が変調されない基準信号との位相差を一定周期毎に計
測する位相差カウンタと、を備え、前記位相差カウンタ
の計測値からモータの回転位置を算出するモータの位置
検出装置において、周期は前記位相差カウンタの計測周
期のｎ倍（ただし、ｎは２以上の整数）で、振幅は位相
変調信号の位相を前記位相差カウンタの検出分解能程度
の範囲で変動させるレベルになったディザ信号を発生す
るディザ信号発生手段と、このディザ信号発生手段が発
生するディザ信号を位相変調信号に加える加算手段と、
モータの回転位置が位置決めされた状態にあるときに、
前記位相差カウンタがｎ回の計測周期にわたって計測し
たｎ個の計測値の平均値を求め、求めた平均値からモー
タの回転位置を求める位置検出手段と、を具備したこと
を特徴とするモータの位置検出装置。 （２）リニアモータの移動子の移動に伴って位相が変調
される位相変調信号を出力するエンコーダと、前記位相
変調信号と、位相が変調されない基準信号との位相差を
一定周期毎に計測する位相差カウンタと、を備え、前記
位相差カウンタの計測値から前記移動子の位置を算出す
るモータの位置検出装置において、周期は前記位相差カ
ウンタの計測周期のｎ倍で、振幅は位相変調信号の位相
を前記位相差カウンタの検出分解能程度の範囲で変動さ
せるレベルになったディザ信号を発生するディザ信号発
生手段と、このディザ信号発生手段が発生するディザ信
号を位相変調信号に加える加算手段と、移動子が位置決
めされた状態にあるときに、前記位相差カウンタがｎ回
の計測周期にわたって計測したｎ個の計測値の平均値を
求め、求めた平均値から移動子の位置を求める位置検出
手段と、を具備したことを特徴とするモータの位置検出
装置。
成になったモータの位置検出装置である。 （１）モータの回転に伴って位相が変調される位相変調
信号を出力するエンコーダと、前記位相変調信号と、位
相が変調されない基準信号との位相差を一定周期毎に計
測する位相差カウンタと、を備え、前記位相差カウンタ
の計測値からモータの回転位置を算出するモータの位置
検出装置において、周期は前記位相差カウンタの計測周
期のｎ倍（ただし、ｎは２以上の整数）で、振幅は位相
変調信号の位相を前記位相差カウンタの検出分解能程度
の範囲で変動させるレベルになったディザ信号を発生す
るディザ信号発生手段と、このディザ信号発生手段が発
生するディザ信号を位相変調信号に加える加算手段と、
モータの回転位置が位置決めされた状態にあるときに、
前記位相差カウンタがｎ回の計測周期にわたって計測し
たｎ個の計測値の平均値を求め、求めた平均値からモー
タの回転位置を求める位置検出手段と、を具備したこと
を特徴とするモータの位置検出装置。 （２）リニアモータの移動子の移動に伴って位相が変調
される位相変調信号を出力するエンコーダと、前記位相
変調信号と、位相が変調されない基準信号との位相差を
一定周期毎に計測する位相差カウンタと、を備え、前記
位相差カウンタの計測値から前記移動子の位置を算出す
るモータの位置検出装置において、周期は前記位相差カ
ウンタの計測周期のｎ倍で、振幅は位相変調信号の位相
を前記位相差カウンタの検出分解能程度の範囲で変動さ
せるレベルになったディザ信号を発生するディザ信号発
生手段と、このディザ信号発生手段が発生するディザ信
号を位相変調信号に加える加算手段と、移動子が位置決
めされた状態にあるときに、前記位相差カウンタがｎ回
の計測周期にわたって計測したｎ個の計測値の平均値を
求め、求めた平均値から移動子の位置を求める位置検出
手段と、を具備したことを特徴とするモータの位置検出
装置。
【００１１】
【作用】このような本発明では、モータの回転位置が位
置決めされた状態にあるときに、位相差カウンタの１計
測周期毎に異なるレベルのディザ信号をつごうｎ周期に
わたって位相変調信号に加える。これによって、位相変
調信号は位相差カウンタの検出分解能程度の範囲でｎ通
りに変動させられる。上述したｎ回の計測周期にわたっ
て位相差カウンタが計測したｎ個の計測値の平均値を求
め、求めた平均値からモータの回転位置を求める。リニ
アモータの位置検出装置でも同様にして移動子の位置を
検出する。
置決めされた状態にあるときに、位相差カウンタの１計
測周期毎に異なるレベルのディザ信号をつごうｎ周期に
わたって位相変調信号に加える。これによって、位相変
調信号は位相差カウンタの検出分解能程度の範囲でｎ通
りに変動させられる。上述したｎ回の計測周期にわたっ
て位相差カウンタが計測したｎ個の計測値の平均値を求
め、求めた平均値からモータの回転位置を求める。リニ
アモータの位置検出装置でも同様にして移動子の位置を
検出する。
【００１２】
【実施例】以下、図面を用いて本発明を説明する。図１
は本発明の一実施例を示した構成図である。図１で図６
と同一のものは同一符号を付ける。図１において、３０
はディザ信号を発生するディザ信号発生手段である。こ
のディザ信号は、周期は位相変調信号の周期のｎ倍（た
だし、ｎは２以上の整数）で、振幅は位相変調信号の位
相を位相差カウンタの検出分解能程度の範囲で変動させ
るレベルである。また、ディザ信号の周波数は、モータ
の位置制御のサーボ系が応答する帯域よりも十分に高い
帯域の周波数である。３１はディザ信号発生手段３０が
発生するディザ信号をＬＰＦ２３の出力に加算する加算
手段、３２は加算手段３１の加算信号を波形整形して位
相差カウンタ２７に与えるコンパレータである。３３は
位置検出手段で、移動子が位置決めされた状態にあると
きに、位相差カウンタ２７がｎ回の計測周期にわたって
計測したｎ個の計測値の平均値を求め、求めた平均値か
ら移動子の位置を求める。
は本発明の一実施例を示した構成図である。図１で図６
と同一のものは同一符号を付ける。図１において、３０
はディザ信号を発生するディザ信号発生手段である。こ
のディザ信号は、周期は位相変調信号の周期のｎ倍（た
だし、ｎは２以上の整数）で、振幅は位相変調信号の位
相を位相差カウンタの検出分解能程度の範囲で変動させ
るレベルである。また、ディザ信号の周波数は、モータ
の位置制御のサーボ系が応答する帯域よりも十分に高い
帯域の周波数である。３１はディザ信号発生手段３０が
発生するディザ信号をＬＰＦ２３の出力に加算する加算
手段、３２は加算手段３１の加算信号を波形整形して位
相差カウンタ２７に与えるコンパレータである。３３は
位置検出手段で、移動子が位置決めされた状態にあると
きに、位相差カウンタ２７がｎ回の計測周期にわたって
計測したｎ個の計測値の平均値を求め、求めた平均値か
ら移動子の位置を求める。
【００１３】このように構成した装置の動作を説明す
る。位相変調信号にディザ信号を加えることにより、位
相変調信号が変動する。例えば、図２に示すような位相
変調信号にディザ信号を加えると、図２のＡ部分の位相
変調信号は図３の破線に示すように変動する。すなわ
ち、位相変調信号のゼロクロス位置（時間軸と交わる位
置）が変動する。この変動は位相差カウンタ２７の検出
分解能程度である。図３のｄは位相差カウンタ２７の検
出分解能である。ディザ信号は基準信号には加えない。
従って、位相変調信号と基準信号の位相差もディザ信号
により変動する。
る。位相変調信号にディザ信号を加えることにより、位
相変調信号が変動する。例えば、図２に示すような位相
変調信号にディザ信号を加えると、図２のＡ部分の位相
変調信号は図３の破線に示すように変動する。すなわ
ち、位相変調信号のゼロクロス位置（時間軸と交わる位
置）が変動する。この変動は位相差カウンタ２７の検出
分解能程度である。図３のｄは位相差カウンタ２７の検
出分解能である。ディザ信号は基準信号には加えない。
従って、位相変調信号と基準信号の位相差もディザ信号
により変動する。
【００１４】位相差カウンタ２７のカウントφ（ｔ）
は、分周回路２６の分周クロックの周期Ｔ毎にサンプリ
ングされる。従って、カウントφ（ｔ）の時系列データ
を、ｔ＝ｋＴ（ただし、ｋ＝０，１，２，３，…）とし
てφ（ｋ）で表す。ただし、φ（ｋ）＜２πである。従
来例の位置検出装置では、検出位置ｘ（ｔ）は次式のと
おりになる。 ｘ（ｔ）＝Ｃ・φ（ｋ） Ｃ：位相差カウンタ２７の検出分解能［ｍ／ｄｉｇｉ
ｔ］ ｘ（ｔ）のディメンションは［ｍ］ φ（ｋ）ディメンションは［ｄｉｇｉｔ］ 検出分解能Ｃは位相差カウンタ２７の計数クロックの周
期に相当する。一方、本発明の位置検出装置では、検出
位置ｘ（ｔ）は次式のとおりになる。 式では、Ｃを最小単位として検出位置ｘ（ｔ）が求め
られる。式では、Ｃ／ｎを最小単位として検出位置ｘ
（ｔ）が求められる。従って、本発明の位置検出装置は
従来例に比べて検出分解能がｎ倍向上することになる。
なお、本発明では式で検出位置ｘ（ｔ）が求められる
ときにはモータは位置決めされた状態にある。
は、分周回路２６の分周クロックの周期Ｔ毎にサンプリ
ングされる。従って、カウントφ（ｔ）の時系列データ
を、ｔ＝ｋＴ（ただし、ｋ＝０，１，２，３，…）とし
てφ（ｋ）で表す。ただし、φ（ｋ）＜２πである。従
来例の位置検出装置では、検出位置ｘ（ｔ）は次式のと
おりになる。 ｘ（ｔ）＝Ｃ・φ（ｋ） Ｃ：位相差カウンタ２７の検出分解能［ｍ／ｄｉｇｉ
ｔ］ ｘ（ｔ）のディメンションは［ｍ］ φ（ｋ）ディメンションは［ｄｉｇｉｔ］ 検出分解能Ｃは位相差カウンタ２７の計数クロックの周
期に相当する。一方、本発明の位置検出装置では、検出
位置ｘ（ｔ）は次式のとおりになる。 式では、Ｃを最小単位として検出位置ｘ（ｔ）が求め
られる。式では、Ｃ／ｎを最小単位として検出位置ｘ
（ｔ）が求められる。従って、本発明の位置検出装置は
従来例に比べて検出分解能がｎ倍向上することになる。
なお、本発明では式で検出位置ｘ（ｔ）が求められる
ときにはモータは位置決めされた状態にある。
【００１５】位置検出のしかたを具体例を挙げて説明す
る。ｎ＝５の場合について説明する。モータが位置決め
された状態で、例えば、図４に示すように、基準信号と
位置検出信号の位相差の真の値が２．５のとき、位相差
カウンタ２７は小数点以下は検出できないため、カウン
トは２である。従って、従来例ではカウント２から位置
を検出する。一方、本発明では、ｎ＝５から図５に示す
ディザ信号を位相変調信号に加える。図５に示すディザ
信号は周期が５Ｔである。周期Ｔ毎にとった時刻ｔ1，
ｔ2，ｔ3，ｔ4，ｔ5における信号レベルａ1，ａ2，
ａ3，ａ4，ａ5は、位相変調信号の位相を位相差カウン
タの検出分解能の０．１， ０．３， ０．５， ０．
７，０．９倍だけそれぞれ変動させる信号レベルになっ
ている。このようなディザ信号を位相変調信号に加える
ことにより、分周クロックの１周期毎に異なるレベルの
ディザ信号がつごう５周期にわたって位相変調信号に加
えられる。これにより位相差は、２．６， ２．８，
３．０， ３．１， ３．３となる。従って、位相差カ
ウンタ２７のカウントは、２， ２， ３， ３， ３
となる。これら５つのカウントの平均値をとると、位相
差は２．６になる。本発明では０．２を分解能にして位
相差を求めているため、１を分解能にして位相差を求め
ている従来例に比べて検出分解能が５倍向上する。
る。ｎ＝５の場合について説明する。モータが位置決め
された状態で、例えば、図４に示すように、基準信号と
位置検出信号の位相差の真の値が２．５のとき、位相差
カウンタ２７は小数点以下は検出できないため、カウン
トは２である。従って、従来例ではカウント２から位置
を検出する。一方、本発明では、ｎ＝５から図５に示す
ディザ信号を位相変調信号に加える。図５に示すディザ
信号は周期が５Ｔである。周期Ｔ毎にとった時刻ｔ1，
ｔ2，ｔ3，ｔ4，ｔ5における信号レベルａ1，ａ2，
ａ3，ａ4，ａ5は、位相変調信号の位相を位相差カウン
タの検出分解能の０．１， ０．３， ０．５， ０．
７，０．９倍だけそれぞれ変動させる信号レベルになっ
ている。このようなディザ信号を位相変調信号に加える
ことにより、分周クロックの１周期毎に異なるレベルの
ディザ信号がつごう５周期にわたって位相変調信号に加
えられる。これにより位相差は、２．６， ２．８，
３．０， ３．１， ３．３となる。従って、位相差カ
ウンタ２７のカウントは、２， ２， ３， ３， ３
となる。これら５つのカウントの平均値をとると、位相
差は２．６になる。本発明では０．２を分解能にして位
相差を求めているため、１を分解能にして位相差を求め
ている従来例に比べて検出分解能が５倍向上する。
【００１６】なお、位相変調信号の位相を位相差カウン
タの検出分解能の０， ０．２，０．４， ０．６，
０．８， ０．１， ０．３， ０．５， ０．７，
０．９倍だけそれぞれ変動させるディザ信号を位相変調
信号に加えてもよい。このようなディザ信号の発生は遅
延回路を設けることにより実現できる。この場合、位相
差カウンタのカウントは、３，３，３，４，４，３，
３，４，４，４となる。ｎ＝５の場合は、位相差は３．
４と３．６が交互に求められる。この位相差から求めた
検出位置ｘ（ｔ）はフィードバック信号として位置制御
系へ帰還されるため、位相差３．５の近傍へ位置決めが
される。ディザ信号の周波数は、モータの位置制御のサ
ーボ系が応答する帯域よりも十分に高い帯域の周波数に
なっているため、３．４と３．６が交互に求められるこ
とによりモータの位置が振動することはない。このよう
にディザ信号を位相変調信号に加えることにより、位相
差カウンタの検出分解能よりも高い検出分解能で位相差
を検出できる。
タの検出分解能の０， ０．２，０．４， ０．６，
０．８， ０．１， ０．３， ０．５， ０．７，
０．９倍だけそれぞれ変動させるディザ信号を位相変調
信号に加えてもよい。このようなディザ信号の発生は遅
延回路を設けることにより実現できる。この場合、位相
差カウンタのカウントは、３，３，３，４，４，３，
３，４，４，４となる。ｎ＝５の場合は、位相差は３．
４と３．６が交互に求められる。この位相差から求めた
検出位置ｘ（ｔ）はフィードバック信号として位置制御
系へ帰還されるため、位相差３．５の近傍へ位置決めが
される。ディザ信号の周波数は、モータの位置制御のサ
ーボ系が応答する帯域よりも十分に高い帯域の周波数に
なっているため、３．４と３．６が交互に求められるこ
とによりモータの位置が振動することはない。このよう
にディザ信号を位相変調信号に加えることにより、位相
差カウンタの検出分解能よりも高い検出分解能で位相差
を検出できる。
【００１７】また、モータはリニアパルスモータに限ら
ず回転型のモータであってもよい。リニアパルスモータ
に限らず他のリニアモータ、例えばリニア型のＡＣモー
タ等であってもよい。
ず回転型のモータであってもよい。リニアパルスモータ
に限らず他のリニアモータ、例えばリニア型のＡＣモー
タ等であってもよい。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、位相変調信号にディザ
信号を加え、位相変調信号の位相を位相差カウンタの検
出分解能程度の範囲で変動させる。そして、変動させた
ときに計測した位相差の平均値をとることにより、位相
差を求めている。これにより、実質的に位相差カウンタ
の小数点以下の分解能で位相差が検出される。このた
め、位相差カウンタの検出分解能を高めることなく位置
検出分解能を向上させることができる。
信号を加え、位相変調信号の位相を位相差カウンタの検
出分解能程度の範囲で変動させる。そして、変動させた
ときに計測した位相差の平均値をとることにより、位相
差を求めている。これにより、実質的に位相差カウンタ
の小数点以下の分解能で位相差が検出される。このた
め、位相差カウンタの検出分解能を高めることなく位置
検出分解能を向上させることができる。
【図１】本発明の一実施例を示した構成図である。
【図２】本発明の動作説明図である。
【図３】本発明の動作説明図である。
【図４】本発明の動作説明図である。
【図５】本発明の動作説明図である。
【図６】従来におけるモータの位置検出装置の構成例を
示した図である。
示した図である。
【図７】図６の装置の信号タイムチャートである。
１ エンコーダ ２ 位置検出回路 ２７ 位相差カウンタ ３０ デイザ信号発生手段 ３１ 加算手段 ３３ 位置検出手段
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01D 5/00 - 5/252 G01D 5/39 - 5/62
Claims (2)
- 【請求項１】 モータの回転に伴って位相が変調される
位相変調信号を出力するエンコーダと、 前記位相変調信号と、位相が変調されない基準信号との
位相差を一定周期毎に計測する位相差カウンタと、 を備え、前記位相差カウンタの計測値からモータの回転
位置を算出するモータの位置検出装置において、 周期は前記位相差カウンタの計測周期のｎ倍（ただし、
ｎは２以上の整数）で、振幅は位相変調信号の位相を前
記位相差カウンタの検出分解能程度の範囲で変動させる
レベルになったディザ信号を発生するディザ信号発生手
段と、 このディザ信号発生手段が発生するディザ信号を位相変
調信号に加える加算手段と、 モータの回転位置が位置決めされた状態にあるときに、
前記位相差カウンタがｎ回の計測周期にわたって計測し
たｎ個の計測値の平均値を求め、求めた平均値からモー
タの回転位置を求める位置検出手段と、を具備したこと
を特徴とするモータの位置検出装置。 - 【請求項２】 リニアモータの移動子の移動に伴って位
相が変調される位相変調信号を出力するエンコーダと、 前記位相変調信号と、位相が変調されない基準信号との
位相差を一定周期毎に計測する位相差カウンタと、を備
え、前記位相差カウンタの計測値から前記移動子の位置
を算出するモータの位置検出装置において、 周期は前記位相差カウンタの計測周期のｎ倍で、振幅は
位相変調信号の位相を前記位相差カウンタの検出分解能
程度の範囲で変動させるレベルになったディザ信号を発
生するディザ信号発生手段と、 このディザ信号発生手段が発生するディザ信号を位相変
調信号に加える加算手段と、 移動子が位置決めされた状態にあるときに、前記位相差
カウンタがｎ回の計測周期にわたって計測したｎ個の計
測値の平均値を求め、求めた平均値から移動子の位置を
求める位置検出手段と、を具備したことを特徴とするモ
ータの位置検出装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7175884A JP3017927B2 (ja) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | モータの位置検出装置 |
| US08/523,990 US5742136A (en) | 1994-09-20 | 1995-09-05 | Linear motor drive system |
| DE19534758A DE19534758C2 (de) | 1994-09-20 | 1995-09-19 | Antriebssystem mit Linearmotor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7175884A JP3017927B2 (ja) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | モータの位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0926333A JPH0926333A (ja) | 1997-01-28 |
| JP3017927B2 true JP3017927B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=16003906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7175884A Expired - Fee Related JP3017927B2 (ja) | 1994-09-20 | 1995-07-12 | モータの位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3017927B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220135710A (ko) * | 2021-03-31 | 2022-10-07 | 연세대학교 산학협력단 | 변조광을 이용하는 광학적 분석 방법 및 광학적 분석 장치 |
-
1995
- 1995-07-12 JP JP7175884A patent/JP3017927B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220135710A (ko) * | 2021-03-31 | 2022-10-07 | 연세대학교 산학협력단 | 변조광을 이용하는 광학적 분석 방법 및 광학적 분석 장치 |
| KR102485982B1 (ko) | 2021-03-31 | 2023-01-05 | 연세대학교 산학협력단 | 변조광을 이용하는 광학적 분석 방법 및 광학적 분석 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0926333A (ja) | 1997-01-28 |
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