JP3362558B2 - Rotary encoder - Google Patents

Rotary encoder

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JP3362558B2
JP3362558B2 JP15589995A JP15589995A JP3362558B2 JP 3362558 B2 JP3362558 B2 JP 3362558B2 JP 15589995 A JP15589995 A JP 15589995A JP 15589995 A JP15589995 A JP 15589995A JP 3362558 B2 JP3362558 B2 JP 3362558B2
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恵市 冨士川
博三 田上
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Panasonic Holdings Corp
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Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は回転体の回転位置を検出
するためのロータリーエンコーダに関するものであり、
特に3相ACサーボモータに組み込まれて使用されるイ
ンクリメンタルエンコーダに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotary encoder for detecting the rotational position of a rotating body,
In particular, the present invention relates to an incremental encoder used by being incorporated in a three-phase AC servomotor.

【0002】[0002]

【従来の技術】各種機械の駆動用に使われるサーボモー
タにはブラシ付きのDCサーボモータとブラシのないA
Cサーボモータ(DCブラシレスサーボモータ)があ
り、近年モータ保守の容易さからACサーボモータの需
要が増している。
2. Description of the Prior Art Servo motors used for driving various machines include DC servo motors with brushes and brushless A servo motors.
There are C servo motors (DC brushless servo motors), and in recent years, the demand for AC servo motors has increased due to the ease of motor maintenance.

【0003】サーボ系の位置検出器にもさまざまな種類
があるが、近年サーボモータに組み込まれて使用される
ロータリーエンコーダが普及している。ACサーボモー
タに組み込まれるエンコーダはインクリメンタルエンコ
ーダとアブソリュートエンコーダに大別される。インク
リメンタルエンコーダは各種機械のACサーボモータに
取付けられ広く使用されており、ACサーボ用エンコー
ダとして主流を占めている。一方アブソリュートエンコ
ーダは1回転内の絶対位置が判別できるエンコーダで、
原点復帰動作が不要なことから多関節ロボットをはじめ
とする大型のロボット用サーボモータなどに普及してい
る。
There are various types of position detectors for servo systems, but in recent years, rotary encoders used by incorporating them in servo motors have become widespread. Encoders incorporated in AC servomotors are roughly classified into incremental encoders and absolute encoders. Incremental encoders are widely used by being attached to AC servo motors of various machines, and they occupy the mainstream as encoders for AC servos. On the other hand, an absolute encoder is an encoder that can determine the absolute position within one revolution.
It is widely used in servo motors for large robots such as multi-joint robots because it does not require home-return operation.

【0004】以下に従来のインクリメンタルエンコーダ
について説明する。図8は従来のインクリメンタルエン
コーダの構成を示すものであり81は発光素子、82は
回転スリット板、83は受光素子、84は波形整形回
路、85は信号伝送回路である。
A conventional incremental encoder will be described below. FIG. 8 shows the structure of a conventional incremental encoder. Reference numeral 81 is a light emitting element, 82 is a rotary slit plate, 83 is a light receiving element, 84 is a waveform shaping circuit, and 85 is a signal transmission circuit.

【0005】出力信号は図9(a),(b)に示すよう
に、回転方向が判別できるように互いに90度位相差を
有するA,B2相の信号と、1回転1パルスの原点基準
Z信号と、ACサーボモータの相励磁切り替えのための
コミュテーション信号CS1,CS2,CS3を備えて
いる。
As shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), the output signals are A and B two-phase signals having a 90-degree phase difference from each other so that the rotation direction can be discriminated, and an origin reference Z of one pulse per one rotation. And a commutation signal CS1, CS2, CS3 for switching the phase excitation of the AC servo motor.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、出力信号の数が多いので、配線の数が多い
ため量産性が悪く、機器への誤配線,信号線自身の断線
も起こりやすいという問題点があった。また、ロータリ
ーエンコーダのパルス数や装着するモータなどの機器の
情報を受信側で手動で入力するという問題点があった。
However, in the above-mentioned conventional configuration, since the number of output signals is large, the number of wirings is large, so that mass productivity is poor, and erroneous wiring to equipment and disconnection of the signal line itself are likely to occur. There was a problem. In addition, there is a problem that the number of pulses of the rotary encoder and the information of the device such as the mounted motor are manually input on the receiving side.

【0007】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、エンコーダの出力信号数を減らし、量産性が高く信
頼性が高いインクリメンタルエンコーダを提供すること
を目的とする。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide an incremental encoder which reduces the number of output signals of the encoder and has high mass productivity and high reliability.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のインクリメンタルエンコーダは、互いに90
度位相差を有するA,B2相のインクリメンタル信号
と、1回転中の原点を示す基準信号Zと、3相ACサー
ボモータの相励磁切り替え信号(コミュテーション信
号)CS1,CS2,CS3相とを出力する原信号出力
部と、エンコーダ主電源のオン,オフ状態を検出する電
源ON/OFF検出回路と、A,B2相の変化エッジを
検出しA,B2相の位相によりカウントアップパルスお
よびダウンパルスを出力する方向弁別回路と、前記電源
ON/OFF検出回路の出力によりカウント初期データ
をプリロードし前記方向弁別回路の出力パルスをカウン
トするアップ・ダウンカウンタと、A,B2相のレベル
により前記アップ・ダウンカウンタにプリロードする初
期データを出力する初期値検出回路と、前記原信号出力
部からのZ相およびCS1,CS2,CS3相と前記ア
ップ・ダウンカウンタからのデータをラッチするデータ
ラッチ回路と、前記原信号出力からのZ相をサンプリン
グしてZ相の状態を出力するZ信号変換回路と、外部か
らのシリアル信号の命令によって、ロータリーエンコー
ダのパルス数や極数や認識番号などのエンコーダのパラ
メータと、装着するモータなどの機器の番号や誘起電圧
定数や慣性モーメントや粘性計数やそれらの温度係数な
どのモータなどの機器のパラメータを、ROMもしくは
電気的に書き換え可能なROMもしくは不揮発性のRA
Mもしくは電池でバックアップしたRAMに書き込み記
憶する回路と、外部からのシリアル信号の命令によっ
て、前記データラッチ回路から出力されるカウントデー
タ、CS1,CS2,CS3相と前記Z相信号変換回路
から出力されるデータと、ロータリーエンコーダのパラ
メータとモータなどの機器のパラメータとを切り替えて
シリアルデータに変換し出力するパラレルシリアル変換
回路と双方向のシリアル通信の変換回路とを備えてい
る。
In order to achieve this object, the incremental encoders according to the present invention are designed with 90
Outputs the A and B two-phase incremental signals having a phase difference, the reference signal Z indicating the origin during one rotation, and the three-phase AC servo motor phase excitation switching signals (commutation signals) CS1, CS2, and CS3 phases. The original signal output section, the power ON / OFF detection circuit that detects the ON / OFF state of the encoder main power supply, the changing edge of the A and B2 phases are detected, and the count up pulse and the down pulse are detected according to the phase of the A and B2 phases. A direction discrimination circuit for outputting, an up / down counter for preloading count initial data by the output of the power ON / OFF detection circuit and counting output pulses of the direction discrimination circuit, and the up / down depending on the levels of A and B phases. An initial value detection circuit for outputting initial data to be preloaded on the counter, a Z phase and a C from the original signal output section. A data latch circuit for latching 1, CS2, CS3 phases and data from the up / down counter, a Z signal conversion circuit for sampling the Z phase from the original signal output and outputting the Z phase state, and an external The serial signal command of the encoder allows the encoder parameters such as the number of pulses, the number of poles and the identification number of the rotary encoder, the number of the equipment such as the motor to be mounted, the induced voltage constant, the moment of inertia, the viscous coefficient and their temperature coefficient to be calculated. ROM or electrically rewritable ROM or nonvolatile RA for parameters of equipment such as motors
A circuit for writing and storing data in a RAM backed up by M or a battery, and count data output from the data latch circuit in response to an external serial signal command, and output from the CS1, CS2, CS3 phase and Z phase signal conversion circuits. Data, and a parallel-serial conversion circuit for converting the parameters of the rotary encoder and the parameters of the device such as a motor to serial data and outputting the serial data, and a conversion circuit for bidirectional serial communication.

【0009】[0009]

【作用】この構成により、外部からのシリアル信号の命
令の切り替えによって、A相,B相,Z相,CS1,C
S2,CS3の信号と、ロータリーエンコーダのパラメ
ータとモータなどの機器のパラメータをシリアルデータ
として1回線で伝送できるため、エンコーダからの出力
信号数を減らすことができ、量産性に優れた信頼性の高
いロータリーエンコーダを得ることができる。
With this configuration, the A phase, B phase, Z phase, CS1 and C are switched by switching the command of the serial signal from the outside.
Since the signals of S2 and CS3, the parameters of the rotary encoder and the parameters of the device such as the motor can be transmitted as serial data on one line, the number of output signals from the encoder can be reduced and the mass production is highly reliable. A rotary encoder can be obtained.

【0010】[0010]

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0011】図1は本発明の一実施例におけるロータリ
ーエンコーダの機能ブロック図である。
FIG. 1 is a functional block diagram of a rotary encoder according to an embodiment of the present invention.

【0012】図1において、11は原信号出力部、12
は方向弁別回路、13はアップダウンカウンタ、14は
初期値検出回路、15はパラメータ記憶回路、16はデ
ータラッチ回路、17はZ信号変換回路、18はパラレ
ルシリアル変換回路、19は双方向性バッファ回路、2
0は電源ON/OFF検出回路である。
In FIG. 1, reference numeral 11 denotes an original signal output section, and 12
Is a direction discrimination circuit, 13 is an up-down counter, 14 is an initial value detection circuit, 15 is a parameter storage circuit, 16 is a data latch circuit, 17 is a Z signal conversion circuit, 18 is a parallel-serial conversion circuit, and 19 is a bidirectional buffer. Circuit, 2
Reference numeral 0 is a power ON / OFF detection circuit.

【0013】原信号出力部11は従来のインクリメンタ
ルエンコーダと同様に図8に示す発光素子81、回転ス
リット板82、受光素子83、波形整形回路84より構
成され、出力信号の代表例としては図9のようなインク
リメンタル信号A相、B相、Z相および3相励磁切り替
えコミュテーション信号CS1,CS2,CS3が出力
される。
The original signal output section 11 is composed of a light emitting element 81, a rotary slit plate 82, a light receiving element 83, and a waveform shaping circuit 84 shown in FIG. 8 similarly to the conventional incremental encoder, and a typical example of the output signal is shown in FIG. Incremental signals A phase, B phase, Z phase, and 3-phase excitation switching commutation signals CS1, CS2, CS3 are output.

【0014】図2は本発明の一実施例における方向弁別
回路の動作波形図である。図2において、A相がB相よ
り進み位相のときはダウンパルスが出力され、A相がB
相より遅れ位相のときはアップパルスが出力される。こ
のアップパルス,ダウンパルスはアップダウンカウンタ
13に入力されパルスを計数しカウントデータが変化す
る。
FIG. 2 is an operation waveform diagram of the direction discriminating circuit in the embodiment of the present invention. In FIG. 2, when A phase is ahead of B phase, a down pulse is output, and A phase is B
When the phase is later than the phase, an up pulse is output. The up pulse and the down pulse are input to the up / down counter 13 to count the pulses and change the count data.

【0015】図3(a)は本発明の一実施例における初
期値検出回路の動作波形図、図3(b)はその回路例で
あり、A相,B相の信号“H”,“L”により2ビット
の初期値D1,D0が出力される。
FIG. 3 (a) is an operation waveform diagram of the initial value detection circuit in one embodiment of the present invention, and FIG. 3 (b) is an example of the circuit. A-phase and B-phase signals "H" and "L" are shown. ", 2-bit initial values D1 and D0 are output.

【0016】図4(a)は本発明の一実施例におけるア
ップダウンカウンタの動作波形図であり、ここでは16
ビットカウンタの動作例を示す。このアップダウンカウ
ンタはON/OFF検出回路20の出力により、データ
プリロード動作とカウント動作が切り替えられるパルス
カウンタになっている。
[0016] FIGS. 4 (a) is an operation waveform diagram of the up-down counter in an embodiment of the present invention, where 16
An operation example of the bit counter is shown. The up / down counter is a pulse counter in which the data preload operation and the count operation can be switched by the output of the ON / OFF detection circuit 20.

【0017】図4(b)は本発明の一実施例におけるア
ップダウンカウンタの全体動作波形図である。
FIG. 4B is an overall operation waveform diagram of the up / down counter in one embodiment of the present invention.

【0018】図5は本発明の一実施例におけるパラレル
シリアル変換回路より出力されるシリアルデータの構成
図である。図5において、データ1フレームはスタート
ビット,モードビット,データビット,パリティビッ
ト,ストップビット,アイドルビットなどで構成され
る。また、データラッチ回路16でデータを更新するた
めのデータラッチ信号は図5のようにシリアルデータの
フレームに同期して出力される。
FIG. 5 is a configuration diagram of serial data output from the parallel-serial conversion circuit in one embodiment of the present invention. In FIG. 5, one frame of data is composed of a start bit, a mode bit, a data bit, a parity bit, a stop bit, an idle bit and the like. The data latch signal for updating the data in the data latch circuit 16 is output in synchronization with the serial data frame as shown in FIG.

【0019】図6は本発明の一実施例におけるZ信号変
換回路の構成図である。図6において、Z相レベル検出
回路61、Z相通過検出回路62、カウント変化量検出
回路63、データシフト回路64より構成される。
FIG. 6 is a block diagram of a Z signal conversion circuit according to an embodiment of the present invention. In FIG. 6, it comprises a Z-phase level detection circuit 61, a Z-phase passage detection circuit 62, a count change amount detection circuit 63, and a data shift circuit 64.

【0020】図7は本発明の一実施例におけるZ信号変
換回路の動作説明図である。図7(a)はシリアルデー
タの1フレームごとにA,B,Z相出力が変化したとき
のZ信号変換状態を示しており、図7(b)はシリアル
データの1フレーム内でA,B,Z相出力が変化したと
きのZ信号変換状態を示した図である。
FIG. 7 is an operation explanatory diagram of the Z signal conversion circuit in the embodiment of the present invention. FIG. 7A shows the Z signal conversion state when the A, B, and Z phase outputs change for each frame of serial data, and FIG. 7B shows A, B within one frame of serial data. , Is a diagram showing a Z signal conversion state when the Z-phase output changes.

【0021】以下、上記構成のロータリーエンコーダに
ついてその動作説明をする。まず、パラメータ設定とし
て外部からのシリアル信号の命令によって、ロータリー
エンコーダのA相,B相のパルス数や極数や認識番号な
どのパラメータと、装着するモータなどの機器の番号や
誘起電圧定数や慣性モーメントや粘性計数やそれらの温
度係数などのモータなどの機器のパラメータを、双方向
性バッファ回路19とパラレルシリアル変換回路18と
データラッチ回路16を介して15のパラメータ記憶回
路に入力する。
The operation of the rotary encoder having the above structure will be described below. First, parameters such as the number of pulses of the A phase and B phase of the rotary encoder, the number of poles, the identification number, and the number of the equipment such as the motor to be mounted, the induced voltage constant, and the inertia are set by an external serial signal command as parameter setting. The parameters of the device such as the motor such as the moment, the viscosity coefficient, and the temperature coefficient thereof are input to the 15 parameter storage circuits via the bidirectional buffer circuit 19, the parallel-serial conversion circuit 18, and the data latch circuit 16.

【0022】パラメータ設定が完了後、主電源を投入す
ると15のパラメータ記憶回路に記憶している各パラメ
ータデータをデータラッチ回路16とパラレルシリアル
変換回路18と双方向性バッファ回路19を介して出力
する。このパラメータデータの出力は数秒間連続して繰
り返し送信するか、もしくは外部からのシリアル信号の
命令によってA相,B相,Z相,CS1,CS2,CS
3の出力状態に移行する。
When the main power supply is turned on after the parameter setting is completed, each parameter data stored in 15 parameter storage circuits is output via the data latch circuit 16, the parallel / serial conversion circuit 18 and the bidirectional buffer circuit 19. . The output of this parameter data is continuously transmitted repeatedly for several seconds, or A phase, B phase, Z phase, CS1, CS2, CS are commanded by an external serial signal command.
3 shifts to the output state.

【0023】A相,B相,Z相,CS1,CS2,CS
3の出力状態では、原信号出力部11よりA相,B相,
Z相,CS1,CS2,CS3信号を検出し、この信号
を次のような信号処理をしてシリアル信号として出力し
ている。
A phase, B phase, Z phase, CS1, CS2, CS
In the output state of 3, the original signal output unit 11 outputs A phase, B phase,
The Z-phase, CS1, CS2, and CS3 signals are detected, the signals are subjected to the following signal processing, and are output as a serial signal.

【0024】A相,B相のカウンタ処理としては、たと
えば、図4(a)の位置で主電源ONした場合、カウン
ト値には初期値検出回路14で検出した初期値“3”が
データプリロードされ、軸がCWに回転すると方向弁別
回路12からのダウンパルスをカウントし、カウント値
は3→2→1→0→65535と変化し、以後カウンタ
は図4(b)のようにサイクリックカウンタとして動作
を継続する。また、このカウンタのデータおよび原信号
出力部のZ相およびCS1,CS2,CS3信号はデー
タラッチ回路16でシリアルデータの伝送周期ごとにデ
ータラッチされる。また、Z相については前記Z相とデ
ータラッチ回路16の出力Z’相とアップダウンカウン
タの値よりZ信号変換回路17にて2ビットの状態情報
Z1,Z0に変換される。
As the counter processing for the A phase and the B phase, for example, when the main power source is turned on at the position of FIG. 4A, the count value is the data preload value of the initial value "3" detected by the initial value detection circuit 14. When the shaft rotates to CW, the down pulse from the direction discriminating circuit 12 is counted, and the count value changes from 3 → 2 → 1 → 0 → 65535. After that, the counter is a cyclic counter as shown in FIG. 4 (b). To continue operating. The data of the counter, the Z phase of the original signal output section, and the CS1, CS2, and CS3 signals are data latched by the data latch circuit 16 every transmission cycle of serial data. Regarding the Z phase, the Z signal conversion circuit 17 converts the Z phase, the output Z ′ phase of the data latch circuit 16 and the value of the up / down counter into 2-bit state information Z1 and Z0.

【0025】以上のカウントデータ、CS1,CS2,
CS3およびZ1,Z0はパラレルシリアル変換回路1
8に入力され、図5に示す構成でシリアルデータとして
外部システムへ情報が伝達される。
The above count data, CS1, CS2
CS3 and Z1 and Z0 are parallel-serial conversion circuits 1
8 and the information is transmitted to the external system as serial data with the configuration shown in FIG.

【0026】このようにエンコーダ内の情報はすべてシ
リアルデータとして所定時間ごとに繰り返し外部システ
ムへ転送される。
As described above, all the information in the encoder is repeatedly transferred to the external system as serial data every predetermined time.

【0027】一方外部システム側では、上記シリアルデ
ータを受信し、カウントデータ,CSデータ,Z相状態
情報,ロータリーエンコーダのパラメータや装着する機
器のパラメータをパラレルデータに変換したのち、カウ
ントデータおよびZ相状態情報および各パラメータを位
置・速度・電流などの制御用に、またCSデータはモー
タ励磁用として使用される。
On the other hand, the external system receives the serial data, converts the count data, CS data, Z-phase state information, parameters of the rotary encoder and the parameters of the equipment to be mounted into parallel data, and then the count data and Z-phase. The state information and each parameter are used for controlling the position, speed, current, etc., and the CS data is used for exciting the motor.

【0028】次にZ信号変換回路17について図6,図
7を用いて動作説明をする。図6において、Z相レベル
検出回路61はシリアルデータの伝送周期ごとにZ相の
“H”,“L”を検出する回路である。Z相通過検出回
路62はシリアルデータの伝送周期内でのZ相の変化を
検出し、周期内でZ相が通過したかどうかを検出する回
路である。カウント変化量検出回路63はシリアルデー
タの伝送周期ごとにカウンタデータの変化量を検出する
回路であり、変化量が所定量以下の場合上記Z相通過検
出回路のZ相通過情報のキャンセルをする。データシフ
ト回路64は、上記Z相レベル検出回路とZ相通過検出
回路よりZ相状態情報Z1,Z0信号を生成する回路で
ある。ここでZ相状態情報2ビットZ1,Z0の内、Z
1は1フレーム前のZ相の“H”,“L”またはZ相
“通過あり”,“通過なし”を“1”,“0”で示し、
Z0は今のフレームでのZ相の“H”,“L”またはZ
相“通過あり”,“通過なし”を“1”,“0”で示
す。
Next, the operation of the Z signal conversion circuit 17 will be described with reference to FIGS. In FIG. 6, a Z-phase level detection circuit 61 is a circuit that detects Z-phase “H” and “L” for each transmission cycle of serial data. The Z-phase passage detection circuit 62 is a circuit that detects changes in the Z-phase within the transmission cycle of serial data and detects whether the Z-phase has passed within the cycle. The count change amount detection circuit 63 is a circuit that detects the change amount of the counter data for each serial data transmission cycle, and cancels the Z-phase passage information of the Z-phase passage detection circuit when the change amount is less than or equal to a predetermined amount. The data shift circuit 64 is a circuit that generates Z-phase state information Z1 and Z0 signals from the Z-phase level detection circuit and the Z-phase passage detection circuit. Here, of the Z-phase state information 2 bits Z1 and Z0, Z
1 indicates "H", "L" of the Z phase one frame before or "pass" and "no pass" of the Z phase by "1" and "0",
Z0 is "H", "L" or Z of the Z phase in the current frame
The phases "passed" and "passed" are indicated by "1" and "0".

【0029】図7(a)はZ相レベル検出回路とデータ
シフト回路の動作を示した図であり、シリアルデータの
1フレームごとにA,B,Z相出力が変化したときのZ
信号変換状態を示している。h点ではZ相が“L”のた
めデータシフト回路の出力Z1,Z0は0,0、i点で
はZ相が“H”のためZ1,Z0は0,1、j点ではZ
相が“H”のためZ1,Z0は1,1、k点ではZ相は
“L”のためZ1,Z0は1,0となる。
FIG. 7A is a diagram showing the operation of the Z-phase level detection circuit and the data shift circuit. Z when the A, B, and Z-phase outputs change for each frame of serial data.
The signal conversion state is shown. At the point h, the Z phase is "L", so the outputs Z1, Z0 of the data shift circuit are 0, 0. At the point i, the Z phase is "H", Z1, Z0 are 0, 1, and at the point j, Z.
Since the phase is “H”, Z1 and Z0 are 1,1 and at the point k, the Z phase is “L” and Z1 and Z0 are 1,0.

【0030】図7(b)はZ相通過検出回路とカウント
変化量検出回路とデータシフト回路の動作を示した図で
あり、シリアルデータの1フレーム内でA,B,Z相出
力が変化したときのZ信号変換状態を示している。m点
ではZ相通過検出回路によりZ相が通過したと検出する
がカウント変化量検出回路によりカウント値が変化して
いないため位置が元に戻ったことになり、よって、“通
過”情報はキャンセルされZ1,Z0は0,0となる。
一方O点ではZ相通過検出回路によりZ相が通過したと
検出し、またカウント変化量検出回路ではカウント値が
変化しているため“通過”情報はキャンセルせずにZ
1,Z0は0,1となる。ここでZ相が通過したときは
カウント変化量は必ず3以上であるため、変化量検出回
路の判定はカウント変化量2以下はキャンセル、変化量
3以上はキャンセルなしとなる。
FIG. 7B is a diagram showing the operation of the Z-phase passage detection circuit, the count change amount detection circuit, and the data shift circuit. The A, B, and Z phase outputs change within one frame of serial data. The Z signal conversion state at this time is shown. At the point m, the Z-phase passage detection circuit detects that the Z-phase has passed, but since the count value has not changed by the count change amount detection circuit, the position has returned to the original position, so the "passage" information is canceled. Then, Z1 and Z0 become 0 and 0.
On the other hand, at point O , the Z-phase passage detection circuit detects that the Z-phase has passed, and the count change amount detection circuit changes the count value.
1, Z0 becomes 0,1. Since the count change amount is always 3 or more when the Z-phase has passed, the change amount detection circuit determines that the count change amount 2 or less is canceled, and the change amount 3 or more is not canceled.

【0031】このようにZ相状態情報を2ビットにし、
かつ現在のフレームと1つ前のフレームの2フレームの
状態を情報化することにより、ノイズなどによるデータ
抜けに対しても前・後のシリアルデータで情報の判別が
できる。
In this way, the Z-phase state information is set to 2 bits,
In addition, by converting the states of the two frames, the current frame and the immediately preceding frame, into information, it is possible to discriminate the information by the front and rear serial data even if data is lost due to noise or the like.

【0032】以上のような構成により、カウントデータ
やコミュテーションデータ,Z相情報,ロータリーエン
コーダのパラメータや装着するモータなどのパラメータ
をシリアル伝送することにより信号数を1回線にでき、
機器の配線工数の削減や信号線の断線に対して信頼性を
向上させることができる。
With the above configuration, the number of signals can be set to one line by serially transmitting the count data, the commutation data, the Z-phase information, the parameters of the rotary encoder, the parameters of the mounted motor, etc.
It is possible to reduce the number of wiring steps of the device and improve the reliability against disconnection of the signal line.

【0033】また、A,B相のカウントデータおよびZ
相情報を2ビットで伝送することにより、上位システム
との間にてシリアルデータが外来ノイズにより受信ミス
になっても次のデータを正常受信すれば正規の情報が得
られるため、信頼性の高い省配線システムが構築でき
る。
Further, the count data of the A and B phases and Z
By transmitting the phase information with 2 bits, even if the serial data is received wrongly by the external system due to the external noise, the normal information can be obtained if the next data is normally received, so that the reliability is high. A wire-saving system can be built.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上のように本発明はA相,B相,Z
相,CS1,CS2,CS3信号,ロータリーエンコー
ダのパラメータや装着するモータなどのパラメータをシ
リアル伝送することにより、従来14本必要としていた
信号線の数を4本にまで削減することができ、量産性の
向上と信頼性の高いロータリーエンコーダを実現でき
る。
As described above, according to the present invention, the A phase, B phase, Z
By serially transmitting the phase, CS1, CS2, CS3 signals, parameters of the rotary encoder, and parameters of the mounted motor, it is possible to reduce the number of signal lines required from 14 in the past to 4 and to achieve mass productivity. And a highly reliable rotary encoder can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例におけるロータリーエンコー
ダ構成図
FIG. 1 is a block diagram of a rotary encoder according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例における方向弁別回路の動作
説明図
FIG. 2 is an operation explanatory diagram of a direction discrimination circuit according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例における初期値検出回路の動
作説明図
FIG. 3 is an operation explanatory diagram of an initial value detection circuit according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例におけるアップダウンカウン
タの動作説明図
FIG. 4 is an operation explanatory diagram of an up-down counter according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施例におけるシリアルデータ構成
FIG. 5 is a serial data configuration diagram according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施例におけるZ信号変換回路の構
成図
FIG. 6 is a configuration diagram of a Z signal conversion circuit according to an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施例におけるZ信号変換回路の動
作説明図
FIG. 7 is an operation explanatory diagram of the Z signal conversion circuit in the embodiment of the present invention.

【図8】従来のロータリーエンコーダ構成図FIG. 8 is a conventional rotary encoder configuration diagram.

【図9】従来のロータリーエンコーダ動作波形図FIG. 9 is a conventional rotary encoder operation waveform diagram.

【符号の説明】 11 原信号出力部 12 方向弁別回路 13 アップダウンカウンタ 14 初期値検出回路 15 パラメータ記憶回路 16 データラッチ回路 17 Z信号変換回路 18 パラレルシリアル変換回路 19 双方向性バッファ回路 20 電源ON/OFF検出回路 61 Z相レベル検出回路 62 Z相通過検出回路 63 カウント変化量検出回路 64 データシフト回路 81 発光素子 82 回転スリット板 83 受光素子 84 波形整形回路 85 信号伝送回路[Explanation of symbols] 11 Original signal output section 12-way discrimination circuit 13 Up-down counter 14 Initial value detection circuit 15 Parameter memory circuit 16 Data latch circuit 17 Z signal conversion circuit 18 Parallel-serial conversion circuit 19 Bidirectional buffer circuit 20 Power ON / OFF detection circuit 61 Z-phase level detection circuit 62 Z-phase passage detection circuit 63 Count change amount detection circuit 64 data shift circuit 81 Light emitting element 82 Rotating slit plate 83 Light receiving element 84 Waveform shaping circuit 85 signal transmission circuit

───────────────────────────────────────────────────── 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 - 5/62 G01B 7/00 - 7/34 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01D 5/00-5/62 G01B 7 /00-7/34

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】互いに90度位相差を有するA,B2相の
インクリメンタル信号と、1回転中の原点を示す基準信
号Zと、3相ACサーボモータの相励磁切り替え信号
(コミュテーション信号)CS1,CS2,CS3相と
を出力する原信号出力部と、エンコーダ主電源のオン,
オフ状態を検出する電源ON/OFF検出回路と、A,
B2相の変化エッジを検出しA,B2相の位相によりカ
ウントアップパルスおよびダウンパルスを出力する方向
弁別回路と、前記電源ON/OFF検出回路の出力によ
りカウント初期データをプリロードし前記方向弁別回路
の出力パルスをカウントするアップ・ダウンカウンタ
と、A,B2相のレベルにより前記アップ・ダウンカウ
ンタにプリロードする初期データを出力する初期値検出
回路と、前記原信号出力部からのZ相およびCS1,C
S2,CS3相と前記アップ・ダウンカウンタからのデ
ータをラッチするデータラッチ回路と、前記原信号出力
からのZ相をサンプリングしてZ相の状態を出力するZ
信号変換回路と、外部からのシリアル信号の命令によっ
て、ロータリーエンコーダのパルス数や極数や認識番号
などのエンコーダのパラメータと、装着するモータなど
の機器の番号や誘起電圧定数や慣性モーメントや粘性計
数やそれらの温度係数などのモータなどの機器のパラメ
ータを、ROMもしくは電気的に書き換え可能なROM
もしくは不揮発性のRAMもしくは電池でバックアップ
したRAMに書き込み記憶する回路と、外部からのシリ
アル信号の命令によって、前記データラッチ回路から出
力されるカウントデータ、CS1,CS2,CS3相と
前記Z相信号変換回路から出力されるデータと、ロータ
リーエンコーダのパラメータとモータなどの機器のパラ
メータとを切り替えてシリアルデータに変換し出力する
パラレルシリアル変換回路と、双方向のシリアル通信の
変換回路を備えたロータリーエンコーダ。
1. An incremental signal of two phases A and B having a phase difference of 90 degrees, a reference signal Z indicating an origin during one rotation, and a phase excitation switching signal (commutation signal) CS1 of a three-phase AC servomotor. An original signal output section for outputting the CS2 and CS3 phases and turning on the encoder main power supply,
A power ON / OFF detection circuit for detecting the off state, A,
A direction discriminating circuit that detects a change edge of the B2 phase and outputs a count up pulse and a down pulse according to the phases of the A and B2 phases, and a count initial data that is preloaded by the output of the power ON / OFF detection circuit to preload the direction discriminating circuit An up / down counter for counting output pulses, an initial value detection circuit for outputting initial data to be preloaded in the up / down counter according to the levels of A and B2 phases, Z phase and CS1, C from the original signal output section.
A data latch circuit for latching the S2 and CS3 phases and the data from the up / down counter, and Z for sampling the Z phase from the original signal output and outputting the Z phase state.
By the signal conversion circuit and the command of the serial signal from the outside, encoder parameters such as the pulse number of the rotary encoder, the number of poles and the identification number, the number of the equipment such as the mounted motor, the induced voltage constant, the moment of inertia and the viscosity coefficient ROM or electrically rewritable ROM for device parameters such as motors and their temperature coefficients
Alternatively, a circuit for writing and storing in a nonvolatile RAM or a RAM backed up by a battery, and count data output from the data latch circuit in response to an external serial signal command, CS1, CS2, CS3 phase and Z phase signal conversion A rotary encoder equipped with a parallel-serial conversion circuit that switches the data output from the circuit and the parameters of the rotary encoder and the parameters of equipment such as a motor to convert into serial data and outputs the serial data, and a conversion circuit for bidirectional serial communication.
【請求項2】シリアルデータの周期に同期してZ相の状
態を検出するZ相レベル検出回路と、シリアルデータの
周期内での原信号出力部のZ相の状態を検出するZ相通
過検出回路と、シリアルデータの周期ごとのアップ・ダ
ウンカウンタの変化量を検出し変化量が設定値以下の場
合は前記Z相通過検出回路の通過情報をキャンセルする
カウント変化量検出回路と、前記Z相レベル検出回路と
Z相通過検出回路よりZ相の状態情報を2ビットで出力
するデータシフト回路からなるZ信号変換回路を備えた
請求項1記載のロータリーエンコーダ。
2. A Z-phase level detection circuit for detecting a Z-phase state in synchronization with a cycle of serial data, and a Z-phase passage detection for detecting a Z-phase state of an original signal output section within a cycle of serial data. A circuit, a count change amount detection circuit that detects a change amount of an up / down counter for each cycle of serial data, and cancels passage information of the Z-phase passage detection circuit when the change amount is equal to or less than a set value; 2. The rotary encoder according to claim 1, further comprising a Z signal conversion circuit including a data shift circuit for outputting Z-phase state information in 2 bits from the level detection circuit and the Z-phase passage detection circuit.
【請求項3】Z相の状態情報2ビットはシリアルデータ
の現在の周期で検出したZ相の状態0/1と1つ前の周
期で検出した状態0/1より構成されている請求項1ま
たは請求項2記載のロータリーエンコーダ。
3. The Z-phase state information 2-bit is composed of a Z-phase state 0/1 detected in the current cycle of the serial data and a state 0/1 detected in the immediately preceding cycle. Alternatively, the rotary encoder according to claim 2.
【請求項4】カウント変化量が2以下の場合はZ相通過
情報をキャンセルするようにしたカウント変化量検出回
路を備えた請求項1または請求項2記載のロータリーエ
ンコーダ。
4. The rotary encoder according to claim 1, further comprising a count change amount detection circuit for canceling the Z-phase passing information when the count change amount is 2 or less.
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