JP5477292B2 - エンコーダシステム、及び信号処理方法 - Google Patents

エンコーダシステム、及び信号処理方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5477292B2
JP5477292B2 JP2010526542A JP2010526542A JP5477292B2 JP 5477292 B2 JP5477292 B2 JP 5477292B2 JP 2010526542 A JP2010526542 A JP 2010526542A JP 2010526542 A JP2010526542 A JP 2010526542A JP 5477292 B2 JP5477292 B2 JP 5477292B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
position data
rotation
signal
encoder
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2010526542A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2010023896A1 (ja
Inventor
博幸 岸田
徹 森田
喜二 高橋
康 大野
喬 長瀬
賢治 小俣
博史 武内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2010526542A priority Critical patent/JP5477292B2/ja
Publication of JPWO2010023896A1 publication Critical patent/JPWO2010023896A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5477292B2 publication Critical patent/JP5477292B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/22—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24471—Error correction
    • G01D5/2449—Error correction using hard-stored calibration data
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/3473—Circular or rotary encoders
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B15/00—Systems controlled by a computer
    • G05B15/02—Systems controlled by a computer electric
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D3/00—Control of position or direction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/54—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using means specified in two or more of groups G01D5/02, G01D5/12, G01D5/26, G01D5/42, and G01D5/48
    • G01D5/56—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using means specified in two or more of groups G01D5/02, G01D5/12, G01D5/26, G01D5/42, and G01D5/48 using electric or magnetic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/54—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using means specified in two or more of groups G01D5/02, G01D5/12, G01D5/26, G01D5/42, and G01D5/48
    • G01D5/58—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using means specified in two or more of groups G01D5/02, G01D5/12, G01D5/26, G01D5/42, and G01D5/48 using optical means, i.e. using infrared, visible or ultraviolet light

Description

本発明は、例えば産業用ロボット等に用いられる、ＡＣサーボモータ等のアクチュエータ、アクチュエータの位置変位を検出するエンコーダ等の位置センサ、及びコントローラから構成される制御システムとしてのエンコーダシステムに関する。
本願は、２００８年８月２６日に出願された特願２００８−２１６７７３号、２００８年９月１１日に出願された特願２００８−２３３７９３号、２００８年１０月３日に出願された特願２００８−２５８６０３号、２００８年１０月２２日に出願された特願２００８−２７１６２８号、及び２００９年４月６日に出願された特願２００９−０９２０３６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従来のエンコーダシステムでは、通常エンコーダはモータの入力軸に配置され、モータのシャフトが何回転したのかという多回転情報（すなわち、多回転データ）を得る為に、外部バッテリを具備した多回転型アブソリュートエンコーダを用いる必要があった。なお、このような従来技術として、特許文献１が知られている。
また、従来のエンコーダシステム（エンコーダ装置）として、エンコーダを搭載したサーボモータの出力軸に、たとえば遊星歯車減速装置を配置し、サーボドライバーで回転指令から入力された信号に基づきサーボモータを制御するものがある。また、遊星歯車減速装置に伝達角度誤差がある場合は、入力する回転指令信号と共に、入力同期補正回路を用い、遊星歯車減速装置の回転角度誤差を補正する技術がある（例えば、特許文献２参照）。
特開平０４−０２５３８８号公報 特開平０９−３１１７２５号公報
上述したように従来技術では、ロボットを動作させない場合であって、主電源（＋５Ｖ）をＯＦＦにした場合に、絶対位置を見失わない為に、この多回転型アブソリュートエンコーダを用いたエンコーダシステムは、絶対位置の情報を記憶しておくための外部バッテリを有するようにする必要があった。そして、この外部バッテリから、エンコーダに、常時微小な電流を供給しておく必要があった。
この外部バッテリは、主に定期的なメンテナンスの一環として、所定の期間毎に交換をしなければならず、メンテナンスの際の大きな制約となるものである。
すなわち、このようなエンコーダシステムのメンテナンスは主として寿命部品の平均故障間隔時間（ＭＴＢＦ（Mean Time Between Failure））に対し、十分余裕を持たせた一定期間を予め設定し、所謂「定期メンテナンス」として、たとえば、上述の外部バッテリの交換を行う必要がある。
本発明の目的は、外部バッテリを用いずに、多回転情報を得ることができるエンコーダシステム、及び信号処理方法を提供することにある。
本発明の一態様に従えば、入力軸を回転させるモータと、１回転型のアブソリュートエンコーダであって、前記入力軸の回転における位置変位に応じた第１の検出信号を出力する第１の絶対位置エンコーダと、前記入力軸の回転に応じて予め定められている伝達比で出力軸を回転させる動力伝達装置と、１回転型のアブソリュートエンコーダであって、前記出力軸の回転における位置変位に応じた第２の検出信号を出力する第２の絶対位置エンコーダと、前記第１の絶対位置エンコーダと前記第２の絶対位置エンコーダとが検知した位置変位に応じた第１および第２の検出信号を処理する信号処理回路と、を有し、前記信号処理回路が、前記第１の絶対位置エンコーダから入力された第１の検出信号に基づいて、予め定められている第１の信号処理により、前記入力軸の回転における位置変位を示す第１の位置データを検出する第１の位置データ検出回路と、前記第２の絶対位置エンコーダから入力された第２の検出信号を、前記動力伝達装置の予め定められている伝達比に基づいて内挿処理することにより、前記出力軸の回転における位置変位を示す第２の位置データを検出する第２の位置データ検出回路と、前記第１の位置データ検出回路が検出した第１の位置データと、前記第２の位置データ検出回路が検出した第２の位置データとを合成して、前記入力軸の回転数とともに１回転内の位置変位を示す合成位置データを生成する位置データ合成回路と、前記第１の位置データ検出回路が検出した第１の位置データと、前記第２の位置データ検出回路が検出した第２の位置データとを比較および照合する位置データ比較・照合回路と、を有することを特徴とするエンコーダシステムが提供される。
本発明の別の態様に従えば、入力軸を回転させるモータと、１回転型のアブソリュートエンコーダであって、前記入力軸の回転における位置変位に応じた第１の検出信号を出力する第１の絶対位置エンコーダと、前記入力軸の回転に応じて予め定められている伝達比で出力軸を回転させる動力伝達装置と、１回転型のアブソリュートエンコーダであって、前記出力軸の回転における位置変位に応じた第２の検出信号を出力する第２の絶対位置エンコーダと、前記第１の絶対位置エンコーダと前記第２の絶対位置エンコーダとが検知した位置変位に応じた第１および第２の検出信号を処理する信号処理回路と、を有するエンコーダシステムにおいて用いられる信号処理方法であって、前記信号処理回路が、前記第１の絶対位置エンコーダから入力された第１の検出信号に基づいて、予め定められている第１の信号処理により、前記入力軸の回転における位置変位を示す第１の位置データを検出する第１の位置データ検出手順と、前記第２の絶対位置エンコーダから入力された第２の検出信号を、前記動力伝達装置の予め定められている伝達比に基づいて内挿処理することにより、前記出力軸の回転における位置変位を示す第２の位置データを検出する第２の位置データ検出手順と、前記第１の位置データ検出手順が検出した第１の位置データと、前記第２の位置データ検出手順が検出した第２の位置データとを合成して、前記入力軸の回転数とともに１回転内の位置変位を示す合成位置データを生成する位置データ合成手順と、前記第１の位置データ検出手順が検出した第１の位置データと、前記第２の位置データ検出手順が検出した第２の位置データとを比較および照合する位置データ比較・照合手順と、を有することを特徴とする信号処理方法が提供される。
本発明の態様によれば、外部バッテリを用いずに、多回転情報を得ることができるエンコーダシステム及び信号処理方法を提供することができる。
この発明の一実施形態によるエンコーダシステムの構成を示すブロック図である。 図１のエンコーダシステムにおけるエンコーダの構成を示すブロック図である。 図１のエンコーダシステムにおける信号処理回路の構成を示すブロック図である。 一例としての位置データ合成回路と位置データ比較・照合回路との動作を説明する説明図である。 別の一実施形態によるエンコーダシステムの構成を示すブロック図である。 図５のエンコーダシステムにおける信号処理回路の構成を示すブロック図である。 一例としての２相擬似正弦波などの波形を示す波形図である。 図７の１つの位相区間における第２の検出信号と第２の位置データとの関係を示す波形図である。 出力軸の位置データにより算出した入力軸の回転数量と入力軸の位置データとの間のずれを示す模式図である。 ずれがある場合の第２の位置データ補正回路による回転数量の補正方法を示す表である。 送信信号生成出力部が第２の位置データ補正回路に出力する一例としての送信信号の波形を示す波形図である。 起動時に送信信号生成出力部が第２の位置データ補正回路に出力する一例としての送信信号の波形を示す波形図である。 エンコーダシステムの動作を示すフローチャートである。 エンコーダシステムによる合成位置データを示す説明図である。 エンコーダシステムの信頼性・安全性を向上させる構成図である。 従来技術のエンコーダシステムによるずれがない場合の合成位置を示す説明図である。 従来技術のエンコーダシステムによるずれがある場合の合成位置を示す説明図である。 別の実施形態におけるエンコーダシステムにおける信号処理回路の構成を示すブロック図である。 入力軸の回転方向と出力軸の回転方向とが同じとなる場合の、２相信号などを示す波形図である。 図１９の場合の補正方法を示す表である。 入力軸の回転方向と出力軸の回転方向とが逆になる場合の、２相信号などを示す波形図である。 図２１の場合の補正方法を示す表である。 ２相信号から回転方向を検出する方法を説明する表である。 別の一実施形態によるエンコーダシステムの構成を示すブロック図である。 エンコーダシステムにおける信号処理回路の構成を示すブロック図である。 一例としての位置データ合成回路と位置データ比較・照合回路との動作を説明する説明図である。 別の実施形態におけるエンコーダシステムにおける信号処理回路の構成を示すブロック図である。 出力軸の第２のエンコーダ４の回転角度に対する入力軸の第１のエンコーダ３の回転角度誤差を示した図である。 誤差補正値を得る第２の方法の場合におけるエンコーダシステムの構成を示すブロック図である。 エンコーダシステムの図１と異なる構成を示すブロック図である。 図３０のエンコーダシステムにおける信号処理回路の構成を示すブロック図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、この発明の一実施形態によるエンコーダシステムの構成を示す概略ブロック図である。
本実施形態において、エンコーダシステムは、モータ１と、動力伝達装置２と、第１のエンコーダ（第１の絶対位置エンコーダ）３と、第２のエンコーダ（第２の絶対位置エンコーダ）４と、入力軸（第１軸）１０と、出力軸（第２軸）１１と、を有する。また、エンコーダシステムは、上位装置であるコントローラ８と、コントローラ８と第１のエンコーダ３との間の通信線である通信ライン９を有する。また、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とは、少なくとも通信線１２により接続されている。
モータ１は、コントローラ８から入力される回転制御信号に応じて、入力軸１０を回転させる。動力伝達装置２は、入力軸１０の回転に応じて、予め定められている伝達比（動力伝達比）で減速して出力軸１１を回転させる。動力伝達装置２を介して、入力軸１０の動力が所定の伝達比で出力軸１１に伝わる。
すなわち、このエンコーダシステムにおいては、モータ１が入力軸１０を回転させ、この入力軸１０が回転することにより、動力伝達装置２を介して出力軸１１が回転する。なお、この動力伝達装置２は、たとえば、１つまたは複数のギア、ベルト装置、チェーン装置、および、ドライブシャフト装置、または、これらの組み合わせにより構成されている。
第１のエンコーダ３は、１回転型のアブソリュートエンコーダであって、入力軸１０の回転における位置変位（入力軸１０の角度位置）に応じた第１の検出信号を出力する。エンコーダは、回転方向の機械的変位量をデジタル量に変換する。
すなわち、第１のエンコーダ３は、モータ１の入力軸１０の角度位置を検知する機能を有しており、機械角３６０度の何処に位置するのかを検知できる１回転型のアブソリュートエンコーダである。なお、１回転型のアブソリュートエンコーダとは、回転情報として「何回転、まわったのか」という、所謂、「多回転データ・多回転情報」を検知する事が出来ないエンコーダのことである。
第２のエンコーダ４は、第１のエンコーダ３と同様に１回転型のアブソリュートエンコーダであって、出力軸１１の回転における位置変位（出力軸１１の角度位置）に応じた第２の検出信号を出力する。
第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とは、例えば、入力軸１０または出力軸１１のうちの対応する軸の回転に応じて回転するＮ極とＳ極とを有する回転ディスクと、この回転ディスクの回転中心軸に対して互いの角度が９０度になるようにして所定の位置に配置されている磁気センサ装置としての２つのホール素子とで、構成されている。
そして、入力軸１０または出力軸１１が回転することにより、この軸に対応する回転ディスクがＮ極とＳ極とを有する回転磁石として回転し、これにより、ホール素子からは、一回転につき１パルスの正弦波状の信号がそれぞれ出力される。なお、ホール素子は、互いに９０度の角度を有して配置されているため、正弦波状の信号として、９０度の位相差を有する正弦波、いわゆる２相擬似正弦波が出力される。
このようにして、第１のエンコーダ３は、例えば、それぞれが入力軸１０の１回転に対して１周期の正弦波であるとともに、予め定められている位相分だけ互いの位相が異なる２つの信号である２相正弦波信号を第１の検出信号として出力する。また、第１のエンコーダ３と同様に、第２のエンコーダ４は、たとえば、それぞれが出力軸１１の１回転に対して１周期の正弦波であるとともに、予め定められている位相分だけ互いの位相が異なる２つの信号である２相正弦波信号を第２の検出信号として出力する。
ここで、たとえば、第１のエンコーダ３が、１回転でＮ個の信号を出力し、第２のエンコーダ４が、１回転でＭ個の信号を出力し、動力伝達装置２が、１：Ｎの比で入力軸１０と出力軸１１とを連結するものとする。この場合、第１のエンコーダ３が１回転する毎に、第２のエンコーダ４が１ディジットずつ回転するため、入力軸１０の回転数量を検出することができるとともに、入力軸１０の回転における位置変位（角度位置）を検出することが可能である。よって、このエンコーダシステムは、出力軸１１がＭ回転するまで、入力軸１０の回転におけるＮ×Ｍ個の回転位置、すなわち、絶対位置を検出することが可能である。
すなわち、このエンコーダシステムは、１回転型のアブソリュートエンコーダである第１のエンコーダ３と、１回転型のアブソリュートエンコーダである第２のエンコーダ４とを用いて、エンコーダシステム全体としては、多回転型アブソリュートエンコーダとして機能する。そのため、このエンコーダシステムにおいては、従来技術によるエンコーダシステムでは必要とされていた、絶対位置の情報を記憶しておくための外部バッテリが不要である。
本実施形態において、第１のエンコーダ３は、内部に、信号処理回路６を有している。この信号処理回路６には、第２のエンコーダ４が検出した第２の検出信号が、通信線１２を介して入力される。そして、信号処理回路６は、第１のエンコーダ３が検出した第１の検出信号と、第２のエンコーダ４が検出した第２の検出信号とに基づいて、入力軸１０の回転数とともに１回転内の位置変位（角度位置）を示す合成位置データを検出する。また、信号処理回路６は、第１の検出信号と第２の検出信号とに基づいて、故障などを検出して、その結果をエラーステータス情報とする。そして、信号処理回路６は、検出した合成位置データとエラーステータス情報とを、通信ライン９介して、コントローラ８に出力する。
これにより、コントローラ８においては、合成位置データにより、多回転型アブソリュートエンコーダとしてのエンコーダシステムから、入力軸１０の回転数とともに１回転内の位置変位（角度位置）を検出することが可能となる。また、コントローラ８においては、エラーステータス情報により、たとえば、モータ１の回転機構の異常、動力伝達装置２の異常、第１のエンコーダ３または第２のエンコーダ４に内蔵されている後述する回転ディスク３０１、回転ディスク４０１の異常などによる、エンコーダシステムの故障を検出することができる。
次に、図２と図３とを用いて、図１を用いて説明したエンコーダシステムの構成について詳細に説明する。なお、同図において、図１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。まず、図２を用いて、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４との構成について説明する。
＜第１のエンコーダ３の構成＞
第１のエンコーダ３は、モータ１の入力軸の回転における位置変位（角度位置）を検知する機能を有しており、入力軸の回転に伴い回転するマーカが、機械角３６０度の何処に位置するのかを検知できる１回転型のアブソリュートエンコーダである。この第１のエンコーダ３は、たとえば、１回転型のアブソリュートエンコーダであって、光学式エンコーダである。
この第１のエンコーダ３について、その構成の具体例について説明する。この第１のエンコーダ３において、回転ディスク３０１は、入力軸１０の回転に伴い回転するディスク上に、所定のＭ系列コードによって定められたアブソリュートパターンとインクリメンタルパターンとを有する構成を有している。発光素子３０２から発光された光は、この回転ディスク３０１の各々のパターンを通って、受光センサ３０３に入光される。そして、受光センサ３０３からは、アブソリュートパターンから検出される信号と、インクリメンタルパターンから検出される信号との二種類の信号が、第１の検出信号として、信号処理回路６に出力される。
この受光センサ３０３から出力される二種類の信号における一方の信号であって、アブソリュートパターンから検出される信号は、絶対位置検出用信号（またはＭ系列信号）として、信号処理回路６（後述する絶対位置検出回路６１１）に入力される。
また、受光センサ３０３から出力される二種類の信号における他方の信号であって、インクリメンタルパターンから検出される信号は、第１のインクリメンタル信号（または２相擬似正弦波）として、信号処理回路６（後述する第１の内挿回路６１２）に入力される。
＜第２のエンコーダ４の構成＞
第２のエンコーダ４は、モータ１の入力軸１０から動力伝達装置２を介して接続された出力軸１１の回転における変位位置、すなわち、位置情報を検知する機能を有している。この第２のエンコーダは、磁気式の１回転に１λ（≒位相角、３６０度）の変位を生じる９０度の位相差を有する擬似正弦波を出力する。第２のエンコーダ４は、たとえば、１回転型のアブソリュートエンコーダであって、磁気式エンコーダである。よって、この第２のエンコーダ４は、第１のエンコーダ３に対比して、その構成が平易で安価に済む。
この第２のエンコーダ４の構成の具体例について説明する。この第２のエンコーダ４は、ディスク面上においてＮ極とＳ極とに２分割されている領域を有する回転ディスク４０１、すなわち、Ｎ極とＳ極との磁極構成を持つ回転ディスク４０１を有している。この回転ディスク４０１は、出力軸１１の回転に伴い、回転する。
この回転ディスク４０１上には、磁気センサ装置４０２が配置されている。この磁気センサ装置４０２は、回転ディスク４０１が回転する円周上に配置されている２つの磁気センサ４０３と磁気センサ４０４とから構成されている。この２つの磁気センサ４０３と磁気センサ４０４とは、たとえば、互いの位置が、回転ディスク４０１の回転中心軸に対して９０度の角度となるようにして所定の位置に配置されているホール素子である。
磁気センサ装置４０２は、Ｎ極とＳ極とを有する回転ディスク４０１が回転磁石として一回転することに応じて、一回転につき１パルスの正弦波状の信号を出力する。なお、磁気センサ装置４０２は、互いに９０度の角度を有する磁気センサ４０３と磁気センサ４０４とを有しているため、この磁気センサ装置４０２からは、各々の磁気センサにより、９０度の位相差を有する２相擬似正弦波（たとえば、Ａ、Ｂの２相信号）が出力される。
そして、この磁気センサ装置４０２が出力する２相擬似正弦波は、第２の検出信号すなわち第２のインクリメンタル信号として、信号処理回路６（後述する第２の内挿回路６２１）に入力される。
＜信号処理回路６の構成＞
次に、図３を用いて、信号処理回路６の構成について説明する。信号処理回路６は、第１の位置データ検出回路６１と、第２の位置データ検出回路６２と、位置データ合成回路６３と、位置データ比較・照合回路６４と、外部通信回路６５と、伝達比情報記憶部（伝達比情報記憶部）６６と、第１の分解能記憶部６７と、第２の分解能記憶部６８と、を有している。
伝達比情報記憶部６６には、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とを連結する予め定められている動力伝達装置２の伝達比（例えばギア比）の値を示す情報が、伝達比情報（例えばギア比情報）として予め記憶されている。第１の分解能記憶部６７には、第１の位置データ検出回路６１の分解能が第１の分解能として予め記憶されている。第２の分解能記憶部６８には、第２の位置データ検出回路６２の分解能が第２の分解能として予め記憶されている。
第１の位置データ検出回路６１は、受光センサ３０３から入力された第１の検出信号に基づいて、予め定められている第１の信号処理により、入力軸１０の回転における位置変位（角度位置）を示す第１の位置データを検出する。
第２の位置データ検出回路６２は、磁気センサ装置４０２から入力された第２の検出信号に基づいて、予め定められている第２の信号処理により、出力軸１１の回転における位置変位（角度位置）を示す第２の位置データを検出する。
位置データ合成回路６３は、第１の位置データ検出回路６１が検出した第１の位置データと、第２の位置データ検出回路６２が検出した第２の位置データとを合成して、入力軸１０の回転数とともに１回転内の位置変位（角度位置）を示す合成位置データを生成する。なお、この位置データ合成回路６３は、第１の位置データ検出回路６１が検出した第１の位置データと、第２の位置データ検出回路６２が検出した第２の位置データとを合成する場合に、伝達比情報記憶部６６から読み出した伝達比情報に基づいて合成位置データを合成する。そして、位置データ合成回路６３は、生成した合成位置データを、外部通信回路６５を介して、通信ライン９を通じてコントローラ８に出力する。
なお、この位置データ合成回路６３は、詳細には、第１の位置データ検出回路６１が検出した第１の位置データと、第２の位置データ検出回路６２が検出した第２の位置データとを合成する場合に、伝達比情報記憶部６６から読み出した伝達比情報、第１の分解能記憶部６７から読み出した第１の分解能、および、第２の分解能記憶部６８から読み出した第２の分解能に基づいて、予め定められている算出方法により、合成位置データを合成する。
位置データ比較・照合回路６４は、第１の位置データ検出回路６１が検出した第１の位置データと、第２の位置データ検出回路６２が検出した第２の位置データとを比較および照合する。なお、この位置データ比較・照合回路６４は、第１の位置データ検出回路６１が検出した第１の位置データと、第２の位置データ検出回路６２が検出した第２の位置データとを比較および照合する場合に、伝達比情報記憶部６６から読み出した伝達比情報に基づいて、比較および照合する。そして、位置データ比較・照合回路６４は、比較および照合した結果を、エラーステータス情報として、外部通信回路６５を介して、通信ライン９を通じてコントローラ８に出力する。
この位置データ比較・照合回路６４は、次のような処理により、第１の位置データ検出回路６１が検出した第１の位置データと第２の位置データ検出回路６２が検出した第２の位置データとを比較および照合する。
まず、位置データ比較・照合回路６４は、第２の位置データ検出回路６２が検出した第２の位置データと伝達比情報記憶部６６から読み出した伝達比情報とに基づいて、第１の位置データ検出回路６１が検出する第１の位置データに対応する位置データを推定値として算出する。詳細には、位置データ比較・照合回路６４は、第２の位置データ検出回路６２が検出した第２の位置データと伝達比情報記憶部６６から読み出した伝達比情報と、第１の分解能記憶部６７から読み出した第１の分解能と、第２の分解能記憶部６８から読み出した第２の分解能とに基づいて、推定値を算出する。
次に、位置データ比較・照合回路６４は、算出した推定値と第１の位置データ検出回路６１が検出した第１の位置データとの差を誤差推定値として算出する。
そして、位置データ比較・照合回路６４は、算出した誤差推定値が予め定められている値の範囲内にあるか否かを判定することにより、第１の位置データ検出回路６１が検出した第１の位置データと第２の位置データ検出回路６２が検出した第２の位置データとを比較および照合する。詳細には、位置データ比較・照合回路６４は、算出した誤差推定値が、第１の分解能記憶部６７から読み出した第１の分解能に対して予め定められている割合により予め定められている値の範囲内にあるか否かを判定することにより、第１の位置データ検出回路６１が検出した第１の位置データと第２の位置データ検出回路６２が検出した第２の位置データとを比較および照合する。
ここで、位置データ比較・照合回路６４は、算出した誤差推定値を判定する場合に、第１の分解能記憶部６７から読み出した第１の分解能に対して予め定められている割合として、たとえば、１／４の割合以下とする。これは、推定値、すなわち、第２の位置データ検出回路６２により検出した第２の位置データに基づいて第１の位置データ検出回路６１により検出される第１の位置データを推定した値と、実際に第１の位置データ検出回路６１により検出された第１の位置データとを比較する場合に、１／４周以上のずれが生じていないことを検出するためである。なお、算出した誤差推定値の絶対値と比較するための割合が１／４ということが、１／４周に相当する。なお、割合の値を、たとえば１／８とし、生じたずれの許容量をより小さくしてもよい。
外部通信回路６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８との間の通信処理を実行する。また、外部通信回路６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８から受信した伝達比情報を、伝達比情報記憶部６６に記憶させる。また、外部通信回路６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８から受信した第１の分解能を、第１の分解能記憶部６７に記憶させる。また、外部通信回路６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８から受信した第２の分解能を、第２の分解能記憶部６８に記憶させる。
＜第１の位置データ検出回路６１と第２の位置データ検出回路６２の構成＞
第１の位置データ検出回路６１は、絶対位置検出回路６１１と、第１の内挿回路６１２と、位置検出回路６１３と、変換テーブル記憶部６１４と、を有している。第２の位置データ検出回路６２は、第２の内挿回路６２１を有している。
変換テーブル記憶部６１４には、絶対位置検出用信号（Ｍ系列信号）と、入力軸の一回転内における絶対位置を示す情報であって、所定の分解能である絶対位置データとが関連付けて予め記憶されている。この絶対位置データとは、入力軸１０の回転における絶対位置を示す情報である。
絶対位置検出回路６１１は、受光センサ３０３から入力された絶対位置検出用信号を、変換テーブル記憶部６１４で変換（デコード）することにより、絶対位置データを検出する。すなわち、絶対位置検出回路６１１は、受光センサ３０３から入力された絶対位置検出用信号に該当する絶対位置データを変換テーブル記憶部６１４から読み出すことにより、絶対位置検出用信号を絶対位置データに変換して、絶対位置データを検出する。
第１の内挿回路６１２は、受光センサ３０３から入力された第１のインクリメンタル信号を内挿処理する。すなわち、第１の内挿回路６１２は、受光センサ３０３から入力された２相擬似正弦波である第１のインクリメンタル信号を、電気的に細分化を行う。
位置検出回路６１３は、絶対位置検出回路６１１が出力した絶対位置データと第１の内挿回路６１２が内挿処理した第１のインクリメンタル信号とに基づいて、第１の位置データを検出する。具体的には、この位置検出回路６１３は、絶対位置検出回路６１１が検出した絶対位置データと、第１の内挿回路６１２が細分化したインクリメンタル信号とを、予め定められている算出方法により、整合をとりながら合成することによって、絶対位置検出回路６１１が検出した絶対位置データより高い分解能の絶対位置データである第１の位置データを算出する。
第２の内挿回路６２１は、第２のエンコーダ装置の磁気センサ装置４０２から入力された第２のインクリメンタル信号を内挿処理して第２の位置データを検出する。この第２の内挿回路６２１は、磁気センサ装置４０２から入力された２相擬似正弦波である第２のインクリメンタル信号に基づいて、予め定められている内挿処理により、第１のエンコーダ３で検知される位置分解能に近いもしくは同等の分解能で、絶対位置情報である第２の位置データを生成する。
但し、第２の内挿回路６２１による細分化の分割数は、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とを連結する動力伝達装置２の伝達比の倍数になる関係（この倍数値をＮｐとする。但し倍数値Ｎｐは２以上）とする。さらに、第１のエンコーダ３の位置分解能に近い、もしくは同等の分解能を実現するためには、第２の内挿回路６２１の因数である倍数値Ｎｐの値を大きくし、分解能を高める必要がある。
また、動力伝達装置２の伝達比についての値の情報である伝達比情報は、外部から（例えば通信ライン９と外部通信回路６５を介して）設定できるようになっており、この設定された伝達比情報は、信号処理回路６に内蔵されている伝達比情報記憶部６６に設定および保持されるようになっている。この伝達比情報記憶部６６は、たとえば、不揮発性メモリである。そのため、伝達比情報は、一度設定されれば、エンコーダシステムの電源が落ちても、消えることは無い。本構成により、エンコーダシステムで使用可能な動力伝達装置２および動力伝達装置２の伝達比の、選択肢を広げることが可能となっている。
上記説明したように、この第２の内挿回路６２１は、伝達比情報記憶部６６から読み出した伝達比情報と、磁気センサ装置４０２から入力された２相擬似正弦波である第２のインクリメンタル信号とに基づいて、予め定められている方法により内挿処理し、第１のエンコーダ３で検知される位置分解能に近いもしくは同等の分解能で、絶対位置情報である第２の位置データを生成する。
位置データ合成回路６３は、第２のエンコーダ４から得られた第２の位置データと、伝達比情報とから、モータ１の入力軸が何回転したか、つまり第１のエンコーダ３の多回転情報を検出する。これは、第２の位置データを、第２の内挿回路６２１の因数Ｎｐで割ったときの商（整数部）が、第１のエンコーダ３の多回転情報に相当するためである。
この位置データ合成回路６３により、従来の多回転型アブソリュートエンコーダにおいて主に多回転情報を保持するために必要とされていた外部バッテリが無くても、第２のエンコーダの位置情報から第１のエンコーダの多回転情報を知ることが可能となっている。
つまり、本実施形態によるエンコーダシステムにおいて、位置データ合成回路６３が、第１のエンコーダ３によって求められた一回転内の絶対位置情報と、第２のエンコーダ４から求められる多回転情報とを整合をとりながら合成することにより、バッテリ装置を必要としない多回転型のアブソリュートエンコーダとして動作することが可能となる。
一般に、エンコーダが多く適用されるＡＣサーボモータを用いたロボットシステムが稼動する外部環境は極めて劣悪で高温、高湿、電気的な外乱にまみれた中で動作している例が極めて多い。とりわけ電子回路に対する問題として、電界／磁界の外乱（通称“ノイズ”）によって、誤動作する可能性がある。また、一旦エンコーダシステムが誤動作すると、例えば製造ラインを長時間停止させなければならず、ノイズによる誤動作は、極めて甚大な影響をもたらす可能性がある。
本実施形態において、位置データ比較・照合回路６４により、第１の位置データと第２の位置データとの２系統の位置データが常時比較され、万が一どちらかの系統に故障があった場合には、比較照合結果が不一致となる事により、エンコーダシステムの不具合を検出できる。
よって、このエンコーダシステムは、位置データ比較・照合回路６４により、第１のエンコーダ３または第２のエンコーダ４から出力される位置情報の信頼性を高める事が可能となる。具体的には、このエンコーダシステムは、モータ１の回転機構の異常、動力伝達装置２の異常、第１のエンコーダ３または第２のエンコーダ４に内蔵されている回転ディスク３０１または回転ディスク４０１の異常を検出することができる。さらに、このエンコーダシステムは、従来のエンコーダシステムでは検出する事が不可能であった回転ディスク３０１または回転ディスク４０１の空転も、「異常」として検出することができる。
次に、図４を用いて、位置データ合成回路６３と位置データ比較・照合回路６４とで実行される処理について詳細に説明する。ここでは、第１の位置データ検出回路６１の分解能すなわち位置検出回路６１３の分解能を１３ビットとし、第２の位置データ検出回路６２の分解能を１１ビットとして説明する。すなわち、第１の位置データ検出回路６１は、０から８１９１（＝２１３−１）の範囲内の整数値である第１の位置データを出力する。そして、第２の位置データ検出回路６２は、０から２０４７（＝２１１−１）の範囲内の整数値である第２の位置データを出力する。また、ここでは、動力伝達装置２の伝達比を１００とし、伝達比情報記憶部６６には値が１００の伝達比情報が予め記憶されているものとして説明する。
ここでは、一例として、第１の位置データ検出回路６１が、第１の位置データの値を１０００として出力し、第２の位置データ検出回路６２が、第２の位置データの値として３１０を出力した場合について説明する。また、入力軸１０の回転数量が１５である場合について説明する。
まず、位置データ合成回路６３について説明する。位置データ合成回路６３は、合成位置データを、次の式１により算出する。
合成位置データ＝Ｐ１＋ＩＮＴ（ｎ×Ｐ２／Ｒ２）・・・（式１）
ここで、Ｐ１は第１の位置データであり、Ｐ２は第２の位置データであり、ｎは伝達比である。また、Ｒ２は第２の位置データ検出回路６２の分解能である。なお、ＩＮＴは、小数点以下を切り捨てて、整数部分のみを抽出する演算子である。
位置データ合成回路６３は、この式１により、第２の位置データ検出回路６２の一回転内の位置割合（Ｐ２／Ｒ２）に伝達比（ｎ）を乗じた値の整数部分（ＩＮＴ）の値に、第１の位置データ（Ｐ１）の値を加算した値を、合成位置データとして算出する。
この場合、第１の位置データＰ１の値が１０００であり、第２の位置データＰ２の値が３１０であり、伝達比ｎの値が１００であり、第２の位置データ検出回路６２の分解能Ｒ２の値が２０４８であるため、位置データ合成回路６３は、上記の式１により、合成位置データの値として１２３８６５を算出する。
次に、位置データ比較・照合回路６４について説明する。位置データ比較・照合回路６４は、まず、次の式２により、推定値を算出する。
推定値＝ｍｏｄ（Ｐ２／Ｒ２）×ｎ×Ｒ１・・・（式２）
ここで、Ｒ１は第１の位置データ検出回路６１の分解能である。また、ｍｏｄは、整数部分を切り捨てて、小数部分のみを抽出する演算子である。なお、式２において、式１と同一の記号は式１と同一の物理量を示す。
位置データ比較・照合回路６４は、この式２により、第２の位置データ検出回路６２の一回転内の位置割合（Ｐ２／Ｒ２）の小数部分の値に、伝達比（ｎ）と、第１の位置データ検出回路６１の分解能Ｒ１とを乗じた値を、推定値として算出する。
この場合、第２の位置データＰ２の値が３１０であり、第２の位置データ検出回路６２の分解能Ｒ２の値が２０４８であり、伝達比ｎの値が１００であり、第１の位置データ検出回路６１の分解能Ｒ１の値が８１９２であるため、位置データ比較・照合回路６４は、上記の式２により、推定値の値として１０２４を算出する。
次に、位置データ比較・照合回路６４は、次の式３により、誤差推定値を算出する。
誤差推定値＝推定値−Ｐ１・・・（式３）
ここで、式３の推定値は、上記式２で算出した推定値である。位置データ比較・照合回路６４、この式３により、算出した推定値と、第１の位置データＰ１との差を、誤差推定値として算出する。この場合、推定値の値が１０２４であり、第１の位置データＰ１が１０００であるため、位置データ比較・照合回路６４は、上記の式３により、誤差推定値の値として２４を算出する。
次に、位置データ比較・照合回路６４は、上述した式３により算出した誤差推定値の絶対値が、第１の位置データ検出回路６１の分解能Ｒ１に対して、たとえば、１／８以下であるか否かを判定する。この場合、算出した誤差推定値の値が２４であり、第１の位置データ検出回路６１の分解能Ｒ１の値が８１９２であり、算出した誤差推定値の絶対値が、第１の位置データ検出回路６１の分解能Ｒ１に対して、１／８以下であるため、位置データ比較・照合回路６４は、判定結果が正常であると判定する。なお、もし、算出した誤差推定値の絶対値が、第１の位置データ検出回路６１の分解能Ｒ１に対して、１／８以下でない場合には、位置データ比較・照合回路６４は、異常と判定する。
上記に説明したように、本実施形態によるエンコーダシステムにおいて、入力軸１０のエンコーダである第１のエンコーダ３は、所謂「１回転型アブソリュートエンコーダ」とし、数あるエンコーダの構成方式の中でも、特に、光学式と呼ばれるエンコーダとする。
さらに、予め定められた伝達比を有する動力伝達装置２を用いるとともに、出力軸１１に第２のエンコーダ４を設けている。
ここでキーとなるポイントは、この第２のエンコーダ４は、所謂、磁気式エンコーダとし、且つ、この第２のエンコーダ４は、第１のエンコーダ３と同様に、１回転型アブソリュートエンコーダとする点にある。
この第１のエンコーダ３および第２のエンコーダ４は、双方共に、１回転型アブソリュートエンコーダである為、外部バッテリを必要としない事が特徴である。次に、これらの構成で、何故、「多回転情報」が得られるのか、詳しく説明を加える。
ここでは、動力伝達装置２の伝達比を１００として説明する。まず、入力軸１０が１００回転したとき、第２のエンコーダ４はちょうど、３６０度回転、すなわち、１回転する。仮に、第２のエンコーダ４が、内挿により、出力軸１１の１回転を１００のエリアに分割・細密化読み取りする１回転型アブソリュートエンコーダであったとした場合、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４との両者のデータを継ぎ足す事により、エンコーダシステムとして入力軸１０の多回転情報を１００回転まで保持できる多回転アブソリュートエンコーダとして構成可能である。
この原理により、多回転情報を有するエンコーダシステムでありながら、外部バッテリを不要とする構成が可能になる。
また、実施形態を用いて説明したように、第１のエンコーダ３には、内挿回路（たとえば、信号処理回路６の第２の内挿回路６２１）が内蔵されており、所謂、「細分化読取」が行われる。これは第２のエンコーダ４から９０度位相差を有した擬似正弦波が入力軸１０側の第１のエンコーダ３の中まで引き込まれ、第１のエンコーダ３に内蔵される内挿回路は、この信号を基に、より細分化された位置信号に変換する（すなわち、位置を細かく割り出す）。
［作用］
ここで内挿回路により求められた信号は、分解能の設定次第では、第１のエンコーダ３とほぼ同様の位置情報データとして扱う事が可能となる。つまり、このエンコーダシステムにおいては、第１のエンコーダ３があたかも２個存在する事と等価になるのである。これらの２系統のデータを比較照合することで、真の原因は第１のエンコーダ３または第２のエンコーダ４のうち、どちらのエンコーダにあるのかは別として、何れかの系統にある種の故障が生じた場合、上記比較手段によって、この不具合を顕在化する事が可能となる。
これは、とりもなおさず、いわゆる検出系の２重化、冗長化そのものである。つまり検出系を冗長化して、エンコーダシステムの信頼性を向上させる事が可能となる。
なお、検出系は２重化されるが、１つのエンコーダは光学式のエンコーダであり、もう１つのエンコーダは磁気式のエンコーダである。この磁気式のエンコーダである第２のエンコーダ４は、光学式のエンコーダより、安価である。そのため、検出系は２重化されるが、エンコーダシステム全体としてのコストは、光学式のエンコーダを２個搭載する場合に対比して、安価となる。
一方別の視点から鑑みても、本発明には高信頼性化の為に有利に構成できる根拠がある。それは外乱に対する堅牢性の優位性である。電気的ノイズ、外乱と一般に呼ばれている電磁ノイズは、詳細には電界によるもの、磁界によるものに大別する事ができる。例えば磁気式エンコーダの場合、磁界の外乱に弱く、光学式エンコーダの場合には、一般的な電子回路と同様に、電界の影響による誤動作が主となる。
フィールドの外乱はあらゆる外乱を想定せねばならないが、上述の第１のエンコーダ３は光学式エンコーダであるので、磁気ノイズにさらされても、一切影響を受けることはない。一方、第２のエンコーダ４は磁気式エンコーダであるので、電界の外乱に対しては全く影響をうけない、堅牢なエンコーダとなる。
つまり、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とは、各々の堅牢な部分を相補的に補って、結果として堅牢なエンコーダシステムを構築できることが大きなメリットとなる。
なお、上記の説明においては、第１のエンコーダ３が信号処理回路６を内部に有しているものとして説明したが、これに限られるものではない。たとえば、信号処理回路６は、第２のエンコーダ４、または、動力伝達装置２など内部に有していてもよい。また、信号処理回路６を１つの装置とし、エンコーダシステムが、この信号処理回路６を有していてもよい。
なお、上記においては、出力軸１１は動力伝達装置２により予め定められている伝達比で減速して入力軸１０により回転させるものとして説明したが、この動力伝達装置２としては、１つのギアに限られるものではない。たとえば、１つまたは複数のギア、ベルト装置、チェーン装置、および、ドライブシャフト装置、または、これらの組み合わせにより、出力軸１１を予め定められている伝達比で減速して入力軸１０を回転させる動力伝達装置を構成し、この動力伝達装置を動力伝達装置２として用いてもよい。この場合、伝達比情報記憶部（伝達比情報記憶部）６６には、この動力伝達装置の伝達比の値を示す情報が伝達比情報として記憶される。
なお、伝達比情報記憶部６６または変換テーブル記憶部６１４は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリや、ＣＤ−ＲＯＭ等の読み出しのみが可能な記憶媒体、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成されるものとする。
なお、図３における信号処理回路６および信号処理回路６を構成する各回路は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリおよびマイクロプロセッサにより実現させるものであってもよい。
なお、この信号処理回路６および信号処理回路６を構成する各回路は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、この信号処理回路６および信号処理回路６を構成する各回路はメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、信号処理回路６および信号処理回路６を構成する各回路の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
本実施形態において、絶対位置の情報を記憶しておくための外部バッテリを不要とし、定期メンテナンスの間隔を増大させ、メンテナンスサービスの労力を軽減するエンコーダシステムおよび信号処理方法を提供することができる。
また、本実施形態において、外乱にまみれた環境下でも、致命的な影響を受けることなく、製造ラインの停止にまで至らしめるような誤動作をすることのない、堅牢なエンコーダシステムおよび信号処理方法を提供することができる。
また、本実施形態において、多回転型アブソリュートエンコーダであって、絶対位置の情報を記憶しておくための外部バッテリを不要とするとともに、系全体の機能安全に寄与することを可能とするエンコーダシステムおよび信号処理方法を提供することができる。
本実施形態において、入力軸の回転を予め定められている伝達比で出力軸を回転させる動力伝達装置を有するエンコーダシステムの信号処理回路が、第１の絶対位置エンコーダから入力された第１の検出信号から入力軸の回転における位置変位を示す第１の位置データを検出し、第２の絶対位置エンコーダから入力された第２の検出信号から出力軸の回転における位置変位を示す第２の位置データを検出し、第１の位置データと第２の位置データとを合成して入力軸の回転数とともに１回転内の位置変位を示す合成位置データを生成するとともに、第１の位置データと第２の位置データとを比較および照合することにより、多回転型アブソリュートエンコーダであって、絶対位置の情報を記憶しておくための外部バッテリを不要とするとともに、系全体の機能安全に寄与することを可能とするエンコーダシステムおよび信号処理方法を提供することが可能となる効果を奏する。
次に、別の実施形態について説明する。なお、上述した実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
本実施形態において、エンコーダシステムは、図５に示すように、モータ１と、動力伝達装置２と、第１のエンコーダ（第１の絶対位置エンコーダ）３と、第２のエンコーダ（第２の絶対位置エンコーダ）４と、入力軸１０と、出力軸１１と、第２のエンコーダから入力軸１０の多回転量を示す信号を第１のエンコーダ３に送るための通信線１２とを有する。また、エンコーダシステムは、上位装置であるコントローラ８と、コントローラ８と第１のエンコーダ３との間の通信線である通信ライン９と、コントローラ８とモータ１との間を接続するモータ制御線１４と、を有する。
第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とは、たとえば、入力軸１０または出力軸１１のうちの対応する軸の回転に応じて回転するＮ極とＳ極とを有する回転ディスクと、この回転ディスクの回転中心軸に対して互いの角度が９０度になるようにして所定の位置に配置されている磁気センサ装置としての２つのホール素子とで、構成されている。そして、入力軸１０または出力軸１１が回転することにより、この軸に対応する回転ディスクがＮ極とＳ極とを有する回転磁石として回転し、これにより、ホール素子からは、一回転につき１サイクル（１パルス）の正弦波状の信号がそれぞれ出力される。なお、ホール素子は、互いに９０度の角度を有して配置されているため、正弦波状の信号として、９０度の位相差を有する正弦波、いわゆる２相擬似正弦波（たとえば、Ａ、Ｂの２相信号）が出力される。この２相擬似正弦波の、一例としてのＡ相信号およびＢ相信号を、図７に示す。この図７については、後に詳述する。
たとえば、第２のエンコーダ４の１回転における分解能をＭとし、動力伝達装置２が、１：Ｎの比で入力軸１０と出力軸１１とを連結するものとする。この場合、第１のエンコーダ３が１回転する毎に、第２のエンコーダ４が１ディジットずつ回転する。そのため、第２のエンコーダ４の角度位置により、入力軸１０の多回転における回転数量を検出することができるとともに、第１のエンコーダ３の角度位置により、入力軸１０の回転における位置変位を検出することが可能である。そして、このエンコーダシステムは、出力軸１１が１回転するまで、入力軸１０の回転におけるＮ×Ｍ個の回転位置、すなわち、絶対位置を検出することが可能である。
本実施形態においても、エンコーダシステムは、１回転型のアブソリュートエンコーダである第１のエンコーダ３と、１回転型のアブソリュートエンコーダである第２のエンコーダ４とを用いて、エンコーダシステム全体としては、多回転型アブソリュートエンコーダとして機能する。そのため、このエンコーダシステムにおいては、従来技術によるエンコーダシステムでは必要とされていた、絶対位置の情報を記憶しておくための外部バッテリが不要である。
本実施形態において、エンコーダシステムは、第１の信号処理回路６と第２の信号処理回路５（後述する第２の位置データ検出回路２５０）とを有している。たとえば、第１のエンコーダ３が、内部に、第１の信号処理回路６を有している。また、第２のエンコーダ４が、内部に、第２の信号処理回路５を有している。
この第２の信号処理回路５には、第２のエンコーダ４で検出された第２の検出信号が入力される。そして、この第２の信号処理回路５は、第２のエンコーダ４から入力された第２の検出信号に基づいて、予め定められている信号処理（第２の信号処理）して、出力軸１１の回転における位置変位を示す第２の位置データを検出する。すなわち、この第２の信号処理回路５は、入力された第２の検出信号を内挿処理して、第２の位置データを検出する。
そして、この第２の信号処理回路５は、検出した第２の位置データを、通信線１２を介して第１のエンコーダ３に出力する。なお、この第２の信号処理回路５は、第２の位置データを検出する場合に、たとえば、後述するように、動力伝達装置２の伝達比に対して少なくとも２倍以上の予め定められている分解能で第２の位置データを検出する。
また、第１のエンコーダ３は、内部に、第１の信号処理回路６を有している。この第１の信号処理回路６には、第２のエンコーダ４が検出した第２の位置データが、通信線１２を介して入力される。また、第１の信号処理回路６は、第１のエンコーダ３が検出した第１の検出信号を内挿処理して、入力軸１０の角度位置を示す第１の位置データを検出する。
そして、第１の信号処理回路６は、検出した第１の位置データと入力された第２の位置データとに基づいて、入力軸１０の回転数量とともに１回転内の位置変位を示す合成位置データを検出する。そして、第１の信号処理回路６は、検出した合成位置データを、通信ライン９介して、コントローラ８に出力する。
これにより、コントローラ８においては、合成位置データにより、多回転型アブソリュートエンコーダとしてのエンコーダシステムから、入力軸１０の回転数量とともに１回転内の位置変位を検出することが可能となる。そして、コントローラ８は、入力された合成位置データに基づいて、モータ制御線１４を介してモータ１の回転を制御する。
なお、第１の信号処理回路６と第２の信号処理回路５とは、設定制御線１３により接続されている。第１の信号処理回路６は、この設定制御線１３を介して、第２の信号処理回路５が内蔵する後述の記憶部に記憶されている設定値の値を変更する。
次に、図６を用いて、図５を用いて説明したエンコーダシステムの構成、特に、第２の信号処理回路５と第１の信号処理回路６との構成について説明する。図６において、図５と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
＜第２の信号処理回路５と第１の信号処理回路６との構成＞
第２の信号処理回路５は第２の位置データ検出回路２５０を有している。この第２の位置データ検出回路２５０は、第２の内挿回路（内挿回路）２５１と、第２の位置検出回路（位置検出回路）２５２と、送信信号生成出力部２５３と、伝達比情報記憶部２５６と、第１の分解能記憶部２５７と、第２の分解能記憶部２５８と、変換情報記憶部２５９とを有する。一方、第１の信号処理回路６は、第１の位置データ検出回路２６１と、第２の位置データ補正回路２６２と、位置データ合成回路２６３と、回転数量記憶部２６４と、外部通信回路２６５と、伝達比情報記憶部２６６と、第１の分解能記憶部２６７と、第２の分解能記憶部２６８と、を有している。
＜第２の位置データ検出回路２５０の各構成＞
まず、第２の位置データ検出回路２５０の各構成について説明する。伝達比情報記憶部２５６には、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とを連結する予め定められている動力伝達装置２の伝達比の値を示す情報が、伝達比情報として予め記憶されている。第１の分解能記憶部２５７には、第１の位置データ検出回路２６１の分解能が第１の分解能として予め記憶されている。第２の分解能記憶部２５８には、第２の位置データ検出回路２５０の分解能が第２の分解能として予め記憶されている。
第２の内挿回路２５１は、第２のエンコーダ４から入力された第２の検出信号を内挿処理して第２の位置データを検出する。第２の位置検出回路２５２は、第２の内挿回路２５１が検出した第２の位置データと伝達比情報記憶部２５６から読み出した伝達比情報とを乗じた値を、第２の分解能記憶部２５８から読み出した第２の分解能の値で除算した値の整数部分の値を回転数量として算出するとともに、この除算した値の少数部分の値に第１の分解能記憶部２５７から読み出した第１の分解能の値を乗じた値を推定値として算出する。この推定値とは、第１のエンコーダ３により正確に検出される第１の位置データを、第２のエンコーダ４が検出した第２の検出信号に基づいて算出して推定する位置データである。
たとえば、第２の位置検出回路２５２は回転数量（ｍ）と推定値とを次の式４及び式５により算出する。
回転数量（ｍ）＝ＩＮＴ（ｎ（Ｐ２／Ｒ２）） ・・・ （式４）
推定値＝ｎ（Ｐ２／Ｒ２）−ｍ ・・・ （式５）
上記の式４と式５とにおおいて、Ｐ２は第２の内挿回路２５１が検出した第２の位置データであり、Ｒ２は第２の分解能記憶部２５８に記憶されている第２の分解能であり、ｎは伝達比情報記憶部２５６から読み出した伝達比情報である。また、なお、ＩＮＴは、小数点以下を切り捨てて、整数部分のみを抽出する演算子である。
このように、この第２の位置データ検出回路２５０は、第２の内挿回路２５１と第２の位置検出回路２５２とにより、第２のエンコーダ４が検出した第２の検出信号を内挿処理した値と伝達比情報記憶部２５６から読み出した伝達比情報とに基づいて、第１のエンコーダ３の回転数量を算出するとともに第１の位置データに対応する位置データを推定値として算出する。
この第２の位置データ検出回路２５０について、更に詳細に説明する。変換情報記憶部２５９には、第２の検出信号と第２の位置データとが予め関連付けて記憶されている。さらに、この変換情報記憶部２５９には、２相正弦波信号のうちの一方の信号が他方の信号よりも値が大きい場合には、一方の信号で他方の信号を除算した値と、この除算した値に対応する第２の位置データとが予め記憶されており、一方の信号が他方の信号よりも値が小さい場合には、他方の信号で一方の信号を除算した値と、この除算した値に対応する第２の位置データとが予め記憶されている。
第２の内挿回路２５１は、第２のエンコーダ４が出力する第２の検出信号に当該する第２の位置データを変換情報記憶部２５９から読み出して第２の位置データを検出する。さらに、この第２の内挿回路２５１は、２相正弦波信号のうちの一方の信号が他方の信号よりも値が大きい場合には、一方の信号で他方の信号を除算した値に基づいて、この値に該当する第２の位置データを変換情報記憶部２５９から読み出して、第２の位置データを検出する。一方、この第２の内挿回路２５１は、２相正弦波信号のうちの一方の信号が他方の信号よりも値が小さい場合には、他方の信号で一方の信号を除算した値に基づいて、この値に該当する第２の位置データを変換情報記憶部２５９から読み出して、第２の位置データを検出する。
ここで、図７を用いて、変換情報記憶部２５９に予め関連付けて記憶されている第２の検出信号と第２の位置データとについて説明する。ここでは、第２の検出信号が２相正弦波信号であり、２相正弦波信号のうちの一方の信号をＡ相信号とし、２相正弦波信号のうちの他方の信号をＢ相信号として説明する。この図７においては、横軸ｘが出力軸１１の１回転における位相０〜２π（図面では−πからπ）、すなわち、第２の位置データに対応している。また、縦軸ｙが、Ａ相信号、Ｂ相信号、および、第２の検出信号から第２の位置データを検出するための曲線Ｃに対応している。
ここで、Ａ相信号とＢ相信号とは、それぞれホール素子から出力される正弦波であり、このホール素子は第２のエンコーダ内において９０度の角度で設置されているため、その位相は９０度異なる。そのため、たとえば、Ａ相信号とＢ相信号とは、たとえば、ＳＩＮおよびＣＯＳという関係になる。ここでは、Ａ相信号をＳＩＮとし、Ｂ相信号をＣＯＳ（図面上では−ＣＯＳ）として説明する。
Ａ相信号の値がＢ相信号の値よりも大きい場合には、Ｂ相信号の値をＡ相信号の値で除算した値、すなわち、ＣＯＳをＳＩＮで除算した値であるＣＯＴの値を、曲線Ｃの値とする。逆に、Ａ相信号の値がＢ相信号の値よりも小さい場合には、Ａ相信号の値をＢ相信号の値で除算した値、すなわち、ＳＩＮをＣＯＳで除算した値であるＴＡＮの値を、曲線Ｃの値とする。変換情報記憶部２５９には、この曲線Ｃの値を介して、第２の検出信号に対応するＣＯＴまたはＴＡＮと、第２の位置データとが関連付けて記憶されている。
第２の内挿回路２５１は、第２の検出信号、すなわち、２相正弦波信号のＡ相信号の値とＢ相信号の値とが第２のエンコーダ４から入力された場合、まず、Ａ相信号の値とＢ相信号の値との、いずれの値が大きいかを判定する。この判定結果として、Ａ相信号の値がＢ相信号の値よりも大きい場合には、第２の内挿回路２５１は、Ｂ相信号の値をＡ相信号の値で除算し、この除算した値に該当する第２の位置データを変換情報記憶部２５９から読み出して、第２の位置データを検出する。逆に、この判定結果として、Ａ相信号の値がＢ相信号の値よりも小さい場合には、第２の内挿回路２５１は、Ａ相信号の値をＢ相信号の値で除算し、この除算した値に該当する第２の位置データを、変換情報記憶部２５９から読み出して、第２の位置データを検出する。
なお、上述した変換情報記憶部２５９と第２の内挿回路２５１とにより、次のような効果がある。まず、Ａ相信号とＢ相信号とは、位相によっては、いずれかの値が０に近い値となる可能性がある。この場合、値が０に近い値の一方の信号で、他方の信号を除算すると、算出する値が発散してしまう可能性があるため、正常に算出できない可能性がある。また、算出できたとしても、誤差が大きくなる可能性がある。
ここで、２相正弦波信号のＡ相信号とＢ相信号とは、位相が異なり、たとえば、ＣＯＳとＳＩＮとの関係にある。よって、Ａ相信号の値とＢ相信号の値とのうち、両方の値が共に０に近い値となることはない。これにより、一方の値が０に近くなるような場合においても、上述したように、値の大きい一方の信号で、他方の信号を除算することにより、除算を正常に算出できる。また、０に対比して大きな値で除算を演算することにより、除算による誤差が大きくなる可能性もなくなる。このようにして正常に除算の演算ができることにより、第２の内挿回路２５１は、第２の検出信号から、正常に、また、誤差を減じて、第２の位置データを検出することができる。
このように、本実施形態のおいては、Ａ相信号の値とＢ相信号の値との２つの信号情報を、いずれか一方を他方で除算した値という１つの信号情報に変換し、この１つの信号情報に基づいて、第２の位置データを検出することができる。
ところで、出力軸の１回転において予め定められている位相区間毎において、第２の検出信号と第２の位置データとの間には、同じとなる関係、または、位相区間の中心となる位相の線を対称軸として鏡像対称の関係にある。たとえば、図７においては、位相の値が−πから−（３／４）πと（３／４）πからπとの第１の位相区間、−（３／４）πから−（１／４）πの第２の位相区間、−（１／４）πから（１／４）πの第３の位相区間、および、（１／４）πから（３／４）πの第４の位相区間という、対称性がある４つの位相区間を有している。そして、この第１の位相区間と第３の位相区間との位相区間において、および、第２の位相区間と第４の位相区間とにおいては、第２の検出信号と第２の位置データとの間には、同じとなる関係がある。そして、たとえば、第１の位相区間と第２の位相区間との間には、第１の位相区間における第２の検出信号と第２の位置データと、第２の位相区間の中心となる位相、すなわち、−（１／２）πを中心軸として鏡像対称とした第２の検出信号と第２の位置データとが、同じとなる関係がある。
このように、位相区間毎に第２の検出信号と第２の位置データとの間には同じまたは鏡像対称の関係があるため、変換情報記憶部２５９には、第２の検出信号と第２の位置データとを関連付けて、１つの位相区間分のみについて予め記憶させることができる。たとえば、図８に示すように、−（１／４）πから（１／４）πの第３の位相区間における第２の検出信号と第２の位置データとを関連付けて、１つの位相区間分のみについて予め記憶させる。これにより、変換情報記憶部２５９に予め記憶しておく必要がある第２の検出信号と第２の位置データとのデータ量を低減することができる。
そして、この場合、第２の内挿回路２５１は、出力軸の回転位置が、まず、出力軸の１回転に対応する複数の位相区間のうちのいずれの位相区間に当該するかを判定する。そして、第２の内挿回路２５１は、この判定した位相区間に対応して予め定められている基準位相と、変換情報記憶部２５９から読み出した１つの位相区間における第２の位置データとに基づいて、出力軸の回転における１回転における第２の位置データを算出して第２の位置データを検出する。たとえば、第２の内挿回路２５１は、この基準位相の値と第２の位置データの値とを加算して、第２の位置データを検出する。
たとえば、第２の内挿回路２５１は、第２の検出信号の値に基づいて予め定められている複数の条件のうち、入力された第２の検出信号の値が、いずれの条件を満たすかを判定する。そして、満たした条件に予め関連付けられている位相区間を選択することにより、出力軸の回転位置が、出力軸の１回転に対応する複数の位相区間のうちのいずれの位相区間に当該するかを判定する。
たとえば、図７において、第２の検出信号の値に基づいて予め定められている複数の条件と、この条件と関連付けられている位相区間とには、次の関係がある。
（１）Ａ相信号の値がＢ相信号の値より小さく（Ａ相信号の値＜Ｂ相信号の値）、かつ、Ｂ相信号の値が正（Ｂ相信号の値＞０）の場合には、第１の位相区間。
（２）Ａ相信号の値がＢ相信号の値より大きく（Ａ相信号の値＞Ｂ相信号の値）、かつ、Ａ相信号の値が負（Ａ相信号の値＜０）の場合には、第２の位相区間。
（３）Ａ相信号の値がＢ相信号の値より小さく（Ａ相信号の値＜Ｂ相信号の値）、かつ、Ｂ相信号の値が負（Ｂ相信号の値＜０）の場合には、第３の位相区間。
（４）Ａ相信号の値がＢ相信号の値より大きく（Ａ相信号の値＞Ｂ相信号の値）、かつ、Ａ相信号の値が正（Ａ相信号の値＜０）の場合には、第４の位相区間。
この各位相区間には、予め基準位相が定められている。たとえば、各位相区間の中心となる位相の値が、基準位相として予め定められている。たとえば、第１の位相区間の基準位相の値は−π（またはπ）であり、第２の位相区間の基準位相の値は−（１／２）πであり、第３の位相区間の基準位相の値は０であり、第４の位相区間の基準位相の値は（１／２）πである。
なお、この基準位相は、たとえば、各位相区間と関連付けて、第２の位置データ検出回路２５０が有する基準位相記憶部に予め記憶されていてもよい。この場合、第２の内挿回路２５１は、上述したように位相区間を選択し、この選択した位相区間に該当する基準位相を基準位相記憶部から読み出す。さらに、第２の内挿回路２５１は、２相正弦波信号のＡ相信号とＢ相信号とのうち、値が大きい一方の値で他方の値を除算し、この除算した値に該当する第２の位置データを、選択した位相区間に基づいた対称性に基づいて、変換情報記憶部２５９から読み出す。そして、第２の内挿回路２５１は、読み出した第２の位置データと読み出した基準位相とを加算して合成して、第２の位置データを検出する。
なお、上記においては、第１の位相区間から第４の位相区間という４つの位相区間に区分したが、区分方法は、これに限られるものではない。たとえば、たとえば、図８に示すように、−（１／４）πから（１／４）πの区間の第２の検出信号と第２の位置データとには、原点０について点対称性がある。そのため、０から（１／４）πの区間のみの情報があれば、−（１／４）πから０に対しての情報も、点対称性から算出できる。そのため、変換情報記憶部２５９に予め記憶しておく必要がある第２の検出信号と第２の位置データとは、０から（１／４）πの区間のみの情報でよく、データ量を更に低減することも可能である。
＜第１の信号処理回路６の各構成＞
次に、図６の第１の信号処理回路６の各構成について説明する。伝達比情報記憶部２６６には、伝達比情報記憶部２５６と同様に、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とを連結する予め定められている動力伝達装置２の伝達比の値を示す情報が、伝達比情報として予め記憶されている。第１の分解能記憶部２６７には、第１の分解能記憶部２５７と同様に、第１の位置データ検出回路２６１の分解能が第１の分解能として予め記憶されている。第２の分解能記憶部２６８には、第２の分解能記憶部２５８と同様に、第２の位置データ検出回路２５０の分解能が第２の分解能として予め記憶されている。
第１の位置データ検出回路２６１は、第１のエンコーダ３から入力された第１の検出信号に基づいて、予め定められている第１の信号処理により、入力軸１０の角度位置を示す第１の位置データを検出する。
第２の位置データ補正回路２６２は、第２の位置データ検出回路２５０が検出した第２の位置データを、この第２の位置データと第１の位置データ検出回路２６１が検出した第１の位置データとに基づいて予め定められている補正処理により補正する。
位置データ合成回路２６３は、第１の位置データ検出回路２６１が検出した第１の位置データと、第２の位置データ補正回路２６２が補正した第２の位置データとを合成して、入力軸の回転数量とともに１回転内の位置変位を示す合成位置データを生成する。
次に、第２の位置データ補正回路２６２と位置データ合成回路２６３との構成を、より具体的に説明する。第２の位置データ補正回路２６２は、第２の位置データ検出回路２５０が検出した第２の位置データを、当該第２の位置データの値と第１の位置データ検出回路２６１が検出した第１の位置データの値とに基づいて予め定められている補正処理に基づいて補正する。
すなわち、第２の位置データ補正回路２６２は、第２の位置検出回路２５２の算出した推定値の値が、予め定められている第１の判定値以上であり、かつ、第１の位置データ検出回路２６１が検出した第１の位置データの値が、予め定められている第２の判定値より小さい場合には、第１のエンコーダ３の回転数量の整数部分の値に１の値を加算して補正する。また、第２の位置データ補正回路２６２は、第２の位置検出回路２５２の算出した推定値の値が、第１の判定値以下の予め定められている第３の判定値より小さく、かつ、第１の位置データ検出回路２６１が検出した第１の位置データの値が、第２の判定値以上の予め定められている第４の判定値以上である場合には、第１のエンコーダ３の回転数量の整数部分の値から１の値を減算して補正する。
上述した予め定められている第１の判定値、第２の判定値、第３の判定値、および、第４の判定値については、次の図９と図１０とを用いて説明する。
次に、図９と図１０とを用いて、第２の位置データ補正回路２６２による、回転数量の補正方法について説明する。ここでは、第１の位置データの値が１７ビットである場合について説明する。
図９に示すように、入力軸１０が回転するにともない出力軸１１が回転し、第２の位置データの値Ｐ２に基づいて回転数量ｍが算出される。また、第１の位置データの値Ｐ１は０から１３１０７１（＝２１７−１）の値を繰り返す。すなわち、第１の位置データの値Ｐ１は０から１３１０７１（＝２１７−１）の値を繰り返すことに応じて、たとえば、回転数量ｍが１０、１１、１２と順に変化する。この第１の位置データの値Ｐ１により検出される入力軸回転数量の変化位置（たとえば、第１の位置データの値Ｐ１が０となるタイミング）と、回転数量ｍの変化するタイミングとの間には、ずれがある。
図１０に示すように、第２の位置データ補正回路２６２は、たとえば、第１の位置データの値Ｐ１の値が、０から３２７６７（＝２１７×１／４−１）の範囲にあり、かつ、算出された回転数量ｍが後半である場合には、回転数量ｍの値に補正値Δｍ（＝１）を加算して、回転数量ｍの値を補正する。ここで、算出された回転数量ｍが後半であるとは、算出された回転数量ｍの値が、ｍではあるが、ｍ＋１に近いことを意味している。
また、図１０に示すように、第２の位置データ補正回路２６２は、たとえば、第１の位置データの値Ｐ１の値が、９８３０４（＝２１７×３／４−１）から１３１０７１（＝２１７−１）の範囲にあり、かつ、算出された回転数量ｍが前半である場合には、回転数量ｍの値に補正値Δｍ（＝−１）を加算して、回転数量ｍの値を補正する。ここで、算出された回転数量ｍが前半であるとは、算出された回転数量ｍの値が、ｍではあるが、ｍ−１に近いことを意味している。
ところで、算出された回転数量ｍが後半であるか前半であるかという判定は、推定値の値に基づいて判定する。たとえば、第２の位置データ補正回路２６２は、第２の位置検出回路２５２の算出した推定値の値が、０．５（半周）よりも小さい場合には前半であると判定し、推定値の値が０．５（半周）以上である場合には後半であると判定する。
この場合には、第１の判定値および第３の判定値の値が０．５であり、第２の判定値の値が３２７６７（＝２１７×１／４−１）であり、第４の判定値の値が９８３０４（＝２１７×３／４−１）である。すなわち、第２の判定値の値は、第１の分解能記憶部２６７から読み出した第１の分解能の値の１／４である。また、第４の判定値の値は、第１の分解能記憶部２６７から読み出した第１の分解能の値の３／４である。
この第１の判定値の値および第３の判定値の値は、第２の位置検出回路２５２の算出した推定値の値によって推定した入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半領域であるか後半領域であるかを検出するための判定値である。また、第２の判定値の値および第４の判定値の値は、第１のエンコーダ３が検出した回転数量の値によって検出した入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半領域（この場合、１回転の開始１／４の領域）であるか後半領域（この場合、１回転の終了１／４の領域）であるかを検出するための判定値である。
このように、第２の位置データ補正回路２６２は、第２の位置検出回路２５２の算出した推定値の値によって推定される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半領域であるか後半領域を判定し、第１のエンコーダ３が検出した回転数量の値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半領域であるか後半領域であるかを判定する。そして、第２の位置データ補正回路２６２は、この２つの判定結果が異なる場合には、第２の位置検出回路２５２の算出した回転数量の値を、補正する。
具体的には、第２の位置データ補正回路２６２は、第２の位置検出回路２５２の算出した推定値の値によって推定される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の後半領域であり、かつ、第１の位置データ検出回路２６１が検出した第１の位置データの値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半領域である場合には、第２の位置検出回路２５２の算出した回転数量の値に１を加算して補正する。
また、第２の位置データ補正回路２６２は、逆に、第２の位置検出回路２５２の算出した推定値の値によって推定した入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半領域であり、かつ、第１の位置データ検出回路２６１が検出した第１の位置データの値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の後半領域である場合には、第２の位置検出回路２５２の算出した回転数量の値に−１を加算して、すなわち、１を減算して補正する。
なお、第２の位置データ補正回路２６２が第２の位置検出回路２５２の算出した回転数量の値を補正するためには、第２の位置検出回路２５２の算出した推定値の値によって推定した入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半領域であるか後半領域を判定できる必要がある。すなわち、第２の位置検出回路２５２は、動力伝達装置２の伝達比に対して少なくとも２倍以上の予め定められている分解能で第２の位置データを検出する必要がある。そのため、少なくとも、第２の位置検出回路２５２は、入力軸１０の１回転において回転の前半領域であるか後半領域を判定できるようにして、回転数量を第２の位置データ補正回路２６２に出力する必要がある。この送信方法については、後述する送信信号生成出力部２５３の説明において説明する。
位置データ合成回路２６３は、第２の位置データ補正回路２６２が補正した第１のエンコーダ３の回転数量の値と、第１の位置データ検出回路２６１が検出した第１の位置データの値とに基づいて、合成位置データを生成する。なお、この位置データ合成回路２６３は、第１の位置データ検出回路２６１が検出した第１の位置データと、第２の位置データ検出回路２５０が検出した第２の位置データとを合成する場合に、伝達比情報記憶部２６６から読み出した伝達比情報に基づいて合成位置データを合成する。
また、この位置データ合成回路２６３は、詳細には、第１の位置データ検出回路２６１が検出した第１の位置データと、第２の位置データ検出回路２５０が検出した第２の位置データとを合成する場合に、伝達比情報記憶部２６６から読み出した伝達比情報、第１の分解能記憶部２６７から読み出した第１の分解能、および、第２の分解能記憶部２６８から読み出した第２の分解能に基づいて、予め定められている算出方法により、合成位置データを合成する。
位置データ合成回路２６３は、位置データ合成回路２６３が生成した合成位置データを、外部通信回路２６５を介して、通信ライン９を通じてコントローラ８に出力する。
また、外部通信回路２６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８との間の通信処理を実行する。たとえば、外部通信回路２６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８から受信した伝達比情報を、伝達比情報記憶部２６６に記憶させるとともに、設定制御線１３を介して伝達比情報記憶部２５６に記憶させる。
また、外部通信回路２６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８から受信した第１の分解能を、第１の分解能記憶部２６７に記憶させるとともに、設定制御線１３を介して第１の分解能記憶部２５７に記憶させる。また、外部通信回路２６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８から受信した第２の分解能を、第２の分解能記憶部２６８に記憶させるとともに、設定制御線１３を介して第２の分解能記憶部２５８に記憶させる。
なお、この伝達比情報記憶部２６６および伝達比情報記憶部２５６は、それぞれ、たとえば、不揮発性メモリである。そのため、伝達比情報記憶部２６６に記憶された伝達比情報の値は、一度設定されれば、エンコーダシステムの電源が落ちても、消えることは無い。本構成により、エンコーダシステムで使用可能な動力伝達装置２および動力伝達装置２の伝達比の、選択肢を広げることが可能となる。
また、第１の分解能記憶部２５７、第１の分解能記憶部２６７、第２の分解能記憶部２５８、および、第２の分解能記憶部２６８も、伝達比情報記憶部２６６および伝達比情報記憶部２５６と同様に、それぞれ、たとえば、不揮発性メモリである。そのため、同様に、エンコーダシステムで使用可能な動力伝達装置２および動力伝達装置２の伝達比の、選択肢を広げることが可能となる。
次に、図１１を用いて、第２の位置データ検出回路２５０の送信信号生成出力部２５３について説明する。送信信号生成出力部２５３は、第２の位置検出回路２５２が算出した推定値に基づいて、回転数量の値を示すとともに、回転数量の入力軸の回転位置が入力軸の１回転において回転の前半領域であるか後半領域であるかを示す送信信号を生成して第２の位置データ補正回路２６２に出力する。たとえば、第２の位置データ検出回路２５０の送信信号生成出力部２５３は、算出した推定値に基づいて、算出した推定値の値が第１の判定値以上であるか否かを示すとともに、算出した推定値の値が第３の判定値より小さいか否かを示す送信信号を生成して第２の位置データ補正回路２６２に出力する。
この送信信号生成出力部２５３は、送信信号を、たとえば、互いに位相が９０度異なる第１の矩形波信号である多回転Ａ信号と第２の矩形波信号である多回転Ｂ信号として生成して出力する（図１１参照）。
図１１においては、入力軸が１回転することに応じて、すなわち、第１の位置データの値が０から１３１０７１をとることに応じて、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＨとＬ、ＨとＨ、ＬとＨ、および、ＬとＬ、という信号パターンに変化する。ここで、ＨとＬとは、たとえば、電気信号の電位で予め定められたハイレベルとロウレベルとである。そして、入力軸が１回転する毎に、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とは、上記の信号パターンを繰り返す。
この送信信号生成出力部２５３が生成する多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とは、入力軸の１回転において、伝達比ｎと第２の位置データ検出回路２５０の分解能Ｒ２とにより、次の関係となる。
多回転Ａ信号は、Ｒ２／４ｎの剰余が０から２ｎの期間はＨ、それ以外はＬとなる。一方、多回転Ｂ信号は、Ｒ２／４ｎの剰余がｎから３ｎの期間はＨ、それ以外はＬとなる。
送信信号生成出力部２５３は、たとえば、次のようにして、上述した多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とを生成する。送信信号生成出力部２５３は、第２の位置検出回路２５２の算出した推定値に、第２の位置データ検出回路２５０の分解能Ｒ２を乗じた値に対して、４ｎで除算した値が、０から２ｎであれば、多回転Ａ信号をＨとして出力し、それ以外であれば、多回転Ａ信号をＬとして出力する。また、送信信号生成出力部２５３は、第２の位置検出回路２５２の算出した推定値に、第２の位置データ検出回路２５０の分解能Ｒ２を乗じた値に対して、４ｎで除算した値が、１ｎから３ｎであれば、多回転Ｂ信号をＨとして出力し、それ以外であれば、多回転Ｂ信号をＬとして出力する。
このようにして、送信信号生成出力部２５３は、第２の位置データ検出回路２５０が検出した第２の位置データに基づいて、入力軸１０の回転に対応する送信信号を生成して出力する。なお、送信信号生成出力部２５３は、入力軸１０の１回転で１周期となる複数の信号であって、複数の信号の位相がそれぞれ異なる信号を、送信信号として生成して出力する。
この送信信号は、入力軸１０の１回転で１周期となる２相矩形波である。
また、このように、送信信号生成出力部２５３は、第２の位置データ検出回路２５０が算出した推定値（Ｒ２／４ｎの剰余）に基づいて、送信信号を生成して出力する。そして、この推定値は、伝達比情報に基づいているため、この送信信号は、伝達比情報に基づいている。すなわち、送信信号生成出力部２５３は、伝達比情報に基づいて、送信信号を生成して出力する。
そのため、動力伝達装置の伝達比が変更されるような場合でも、伝達比情報記憶部２５６に記憶されている伝達比情報の値を変更することにより、この送信信号生成出力部２５３は、上記に説明した送信信号を生成して出力することが可能である。よって、エンコーダシステムにおいては、伝達比が任意の動力伝達装置を用いることができる。
そして、第２の位置データ補正回路２６２は、第２の位置データ検出回路２５０の送信信号生成出力部２５３から入力した送信信号に基づいて、回転数量の入力軸の回転位置が入力軸の１回転において回転の前半領域であるか後半領域であるかを判定して回転数量の値を補正する。たとえば、第２の位置データ補正回路２６２は、第２の位置データ検出回路２５０の送信信号生成出力部２５３から入力した送信信号に基づいて、算出した推定値の値が第１の判定値以上であるか否かを判定するとともに、算出した推定値の値、第３の判定値より小さいか否かを判定して、回転数量の値を補正する。
たとえば、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とは、入力軸が１回転する毎に、ＨとＬ、ＨとＨ、ＬとＨ、および、ＬとＬ、という信号パターンで変化することにより、第２の位置データ補正回路２６２は、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＨとＬまたはＨとＨの場合は、入力軸の１回転において回転の前半領域であると判定する。逆に、第２の位置データ補正回路２６２は、ＬとＨまたはＬとＬの場合は、入力軸の１回転において回転の後半領域であると判定する。
より詳細には、第２の位置データ補正回路２６２は、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＨとＬの場合は、入力軸の１回転において回転の開始１／４の領域であると判定する。また、第２の位置データ補正回路２６２は、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＬとＬの場合は、入力軸の１回転において回転の終了１／４の領域であると判定する。
また、第２の位置データ補正回路２６２は、入力された多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＨとＬ、ＨとＨ、ＬとＨ、および、ＬとＬ、という信号パターンで順に変化することを検出することにより、入力軸が１回転したことを検出する。また、逆に、第２の位置データ補正回路２６２は、入力された多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＬとＬ、ＬとＨ、ＨとＨ、および、ＨとＬ、という信号パターンで順に変化することを検出することにより、入力軸が逆方向に１回転、すなわち、−１回転したことを検出する。
すなわち、第２の位置データ補正回路２６２は、複数の信号としての送信信号を受信し、受信した複数の信号の組み合わせに基づいて入力軸１０の回転数の増加値または減少値を検出し、当該検出した回転数の増加値または減少値を、回転数量記憶部２６４から読み出した入力軸１０の回転数量の値に加算して入力軸１０の回転数量を算出する。
＜起動時の設定方法＞
なお、上述した送信信号では、回転数量の値が１上がったこと、または、回転数量の値が１下ったことを示す情報を、第２の信号処理回路５から第１の信号処理回路６に送信することはできるが、回転数量そのものの値を送信することはできない。そこで、エンコーダシステムの電源オン時に、回転数量の初期値を、第２の信号処理回路５から第１の信号処理回路６に出力し、第１の信号処理回路６では初期値を記憶するようにする。そして、その後は、第１の信号処理回路６は、第２の信号処理回路５からの送信信号の受信に応じて、初期値を１上げるまたは１下げることにより、回転数量の値を検出するようにする。
たとえば、第２の信号処理回路５の送信信号生成出力部２５３は、エンコーダシステムが電源オンされると、１ＫＨｚの周期で、上述した多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号との信号パターンを繰り返して多回転信号を初期値設定信号として出力する。そして、第２の信号処理回路５の送信信号生成出力部２５３は、第２の位置データ検出回路２５０が検出した第２の位置データの値に相当する信号を出力した後、この出力を停止する。すなわち、第２の信号処理回路５の送信信号生成出力部２５３は、初期値設定信号を、第２の位置データの値に相当する多回転信号のパルス数として出力する（図１２参照）。たとえば、図１２では、回転数量の値が１１の場合について、送信信号生成出力部２５３が出力する多回転信号を示している。
そして、第２の位置データ補正回路２６２は、第２の信号処理回路５の送信信号生成出力部２５３から受信した初期値設定信号に対応する値を、回転数量記憶部２６４に記憶させる。その結果、第１の信号処理回路６には、回転数量の情報がセットされる。
上記の説明したように、電源オン時において、回転数量記憶部２６４に回転数量の情報をセットするために、たとえば、第２の信号処理回路５が、電源が投入された場合に、第２の位置データ検出回路２５０が検出した第２の位置データに基づいて、入力軸１０の回転数量に対応する周期分の送信信号を生成して出力する送信側初期化設定部を有するようにする。また、第１の信号処理回路６が、入力軸１０の回転数量に対応する周期分の送信信号を送信側初期化設定部から入力されたことに応じて、当該入力された周期分の送信信号に基づいて計数される入力軸１０の回転数量の値を、回転数量記憶部２６４に記憶させる受信側初期化設定部を有するようにする。
この送信側初期化設定部は、送信信号生成出力部２５３に含まれていてもよいし、送信信号生成出力部２５３と一体とされていてもよい。また、この受信側初期化設定部は、第２の位置データ補正回路２６２または位置データ合成回路２６３に含まれていてもよいし、第２の位置データ補正回路２６２または位置データ合成回路２６３と一体とされていてもよい。
以降、第２の位置データ補正回路２６２は、第２の信号処理回路５からの送信信号の受信に応じて、回転数量記憶部２６４に記憶されている回転数量の値を、１上げるまたは１下げることにより、回転数量の値を検出する。
＜送信信号がシリアル信号の場合＞
なお、たとえば、第２の信号処理回路５が、たとえば、８ｎ（伝達比の８倍）とし、このｎの値を１００として、８００の分解能で１０回転の位置であることを第１の信号処理回路６に送信するには、８０という値を送る必要がある。
この送信信号がシリアル信号の場合には、電源がオンされると第１の信号処理回路６から第２の信号処理回路５に対して位置データ送信要求信号が８ビットのシリアルデータ＋ＣＲＣ３ビットで送信される。このＣＲＣとは、Cyclic Redundancy Checkの略であり、送信されるデータに付加すると、受信側ではＣＲＣビットを用いてシリアルデータの誤りの有無を認識することができる。
誤りがない場合は第２の信号処理回路５は位置データ送信要求信号を受けると、第２のエンコーダ４の位置情報を１６ビット＋ＣＲＣ８ビットを、第１の信号処理回路６に３回送信する。３回送信するのはデータの信頼性をあげるためである。この時、３回のデータが一致しない場合はエラーとし、第１の信号処理回路６からエラーを示す情報をコントローラ８に送信する。これにより、初期化におけるエラーをコントローラ８で検出することができる。
このようなにシリアル信号の場合には、送信信号生成出力部２５３は、入力軸１０の回転数に対応するシリアルデータを、送信信号として生成して出力する。
＜従来の送信方法との互換性＞
ところで、従来の多回転アブソリュートエンコーダはホール素子であるホール素子などの磁気センサからの信号を波形成形し、図１１に示した多回転Ａ信号および多回転Ｂ信号と同様の信号を生成している。そして、この生成した信号を信号処理装置において、モータ軸の一回転内データとの整合をとって出力データを作り出している。
本実施形態では、上述した送信信号（多回転Ａ信号とＢ信号）を、第２の信号処理回路５で生成して、従来の多回転アブソリュートエンコーダの多回転信号と同様に、信号処理装置、すなわち、第１の信号処理回路６に出力している。そのため、第１の信号処理回路６は、従来の信号処理装置と同様の信号を入力することになる。
その結果、本実施形態によれば、バッテリレスでありながら、第１の信号処理回路６においては、多回転信号である多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号という送信信号を、従来の多回転アブソリュートエンコーダと同じ信号の扱いが可能となる。ただし、第１の信号処理回路６の内部においては、送信信号の処理、回転数量の検出、補正の処理、などは異なる。
また、たとえば、送信信号生成出力部２５３は、出力信号をアナログ信号として出力することも考えられるが、実施形態においては、上述したように多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号という２相矩形波により出力する。アナログ信号の場合には、外乱ノイズに弱く、市場で稼動させるにはノイズ対策のコストが増加する可能性がある。このアナログ信号の場合に対比して、本実施形態に示したように２相矩形波により出力することにより、外乱ノイズに強く、コストが増加しないという効果がある。
また、上述したようにシリアル通信方式で第２のエンコーダから第１のエンコーダへデータを送る場合は、２相矩形波と同様に、耐ノイズレベルは信頼性の高いものとなる。しかしながら、シリアル通信方式の場合には、第２のエンコーダに位置データをシリアルデータに変換する回路、第１のエンコーダ内に第２のエンコーダから来るシリアルデータを第１のエンコーダ内でデータ処理できるように復号回路が必要となり、コスト上昇をきたす可能性がある。これに対比して、相矩形波により出力することにより、シリアルデータに変換する回路および復号回路が不要であるため、コストの上昇を低減できる。
このように、本実施形態においては、２相矩形波を用いることにより、第２のエンコーダから第１のエンコーダの通信方式において、耐ノイズ性を低減せず、コスト上昇を抑えることができる。
さらに、従来のエンコーダにおいても、第２の検出部に相当する装置から、第１の検出部に相当する装置に対して、２相矩形波により、回転を示す信号を出力していた。ただし、この２相矩形波は、出力軸の１回転で、１周期となる信号である。
本実施形態によれば、上記に説明したように、第２の検出部から第１の検出部に２相矩形波を出力するが、この２相矩形波は、入力軸の１回転で、１周期となる信号である。
この２相矩形波は、従来のエンコーダにおいては、出力軸の１回転で１周期となる信号であるのに対して、本実施形態においては、出力軸の１回転で１周期となる信号である点で異なる。しかし、２相矩形波という信号形式としては、同一である。
そのため、本実施形態によれば第２の検出部から、従来の多回転アブソリュートエンコーダの多回転信号と同一形態の信号を位置データ合成回路に送信することになる。よって、バッテリバックアップの多回転アブソリュートエンコーダシステムを、コントローラを改造することなしに、バッテリレス多回転アブソリュートエンコーダシステムを構築できるという効果を奏する。
＜エンコーダシステムの動作＞
次に、図１３を用いてエンコーダシステムの動作について説明する。まず、入力軸１０の回転にともない、出力軸１１が回転する（ステップＳ８０１）。この出力軸１１の回転に応じて、第２のエンコーダ４が、第２の検出信号（２相擬似矩形波であるＡ相信号とＢ相信号）を第２の位置データ検出回路２５０に出力する（ステップＳ８０２）。
第２の検出信号が入力されたことに応じて、第２の位置データ検出回路２５０の第２の内挿回路２５１は、Ａ相信号の値とＢ相信号の値とから、該当する位相領域を判定する（ステップＳ８０３）。次に、第２の内挿回路２５１は、Ａ相信号の値とＢ相信号の値とで、値の大きい一方の信号で他方の信号を除算する（ステップＳ８０４）。次に、第２の内挿回路２５１は、除算して算出した値に該当する第２の位置データを、変換情報記憶部２５９から読み出して、第２の位置データを検出する（ステップＳ８０５）。
次に、第２の位置データ検出回路２５０の第２の位置検出回路２５２は、第２の内挿回路２５１が検出した第２の位置データに基づいて、回転数量と推定量とを算出する（ステップＳ８０６）。次に、第２の位置データ検出回路２５０の送信信号生成出力部２５３は、算出した推定量に基づいて、送信信号を生成して第２の位置データ補正回路２６２に出力する（ステップＳ８０７）。
一方、ステップＳ８０１で、この入力軸１０の回転に応じて、第１のエンコーダ３が、第１の検出信号を第１の位置データ検出回路２６１に出力する（ステップＳ８１２）。第１の検出信号が入力されたことに応じて、第１の位置データ検出回路２６１が、内挿処理により第１の位置データの値を検出する（ステップＳ８１３）。
次に、第２の位置データ補正回路２６２は、第１の位置データ検出回路２６１が検出した第１の位置データの値と、送信信号として受信した第２の位置データ検出回路２５０が算出した推定値とに基づいて、算出した推定値の値を、１だけ増加または１だけ減少させて補正する（ステップＳ８２１）。
次に、位置データ合成回路２６３は、第２の位置データ補正回路２６２が補正した第１のエンコーダ３の回転数量の値と、第１の位置データ検出回路２６１が検出した第１の位置データの値とに基づいて、合成位置データを生成し（ステップＳ８２２）、コントローラ８に外部通信回路２６５を介して出力する。そしてコントローラ８が、モータ制御線１４を介して、モータ１の動作を制御する。
ここで、従来例において、ギアなどの動力伝達装置により入力軸の回転により予め定められている伝達比で出力軸が回転するようにしておき、入力軸の角度位置を検出するとともに、出力軸の角度位置を検出し、検出した出力軸の角度位置より入力軸の回転数量を検出することが考えられる。そして、検出した入力軸の角度位置と出力軸の位置変位から検出した回転数量とを合成することにより、入力軸の複数回転における絶対位置である合成位置を生成することが考えられる。
一従来例として、図１６を参照して、合成位置の合成方法について説明する。図１６に示すように、入力軸の回転を示す情報と出力軸の回転を示す情報との間に、ずれが無い場合には、入力軸の角度位置を示す第１の位置データの値Ｐ１と、出力軸の角度位置より検出した入力軸の回転数量ｍとの間には、ずれが無い。この場合、たとえば次の式６により、合成位置を正常に生成することができる。この場合には、図１６に示すように、合成位置は、入力軸の回転に伴い、連続して変化する。
合成位置＝ｍ×α＋Ｐ１ ・・・ （式６）
この式６において、ｍは出力軸の角度位置から算出される入力軸の回転数量であり、Ｐ１は入力軸の角度位置であり、αは第１のエンコーダの分解能であり、たとえば、図１６であれば、このαの値は、１３１０７２となる。
しかしながら、一般には、図１７に示すように、入力軸の回転を示す情報と出力軸の回転を示す情報との間には、ずれが生じる。これは、入力軸とギア、および、ギアと出力軸との間の噛み合わせに起因するずれであり、物理的に生じるものである。
このようなずれがある場合には、たとえば、図１７に符号Ｘ１で示すように、本来、入力軸の回転数量ｍの値を１０として算出すべき場合に、入力軸の回転数量ｍの値を９として算出してしまう場合がある。また、たとえば、図１７に符号Ｘ２で示すように、本来、入力軸の回転数量ｍの値を１１として算出すべき場合に、入力軸の回転数量ｍの値を１０として算出してしまう場合がある。このような場合には、図１７に示すように、合成位置は、入力軸の回転に伴い、不連続に変化してしまうという問題がある。
また、上記の方法においては、入力軸の回転における位置変位を検出するとともに、出力軸の回転における位置変位を検出する必要があるため、入力軸と出力軸とのうちの一方の軸を検出する装置から他方の装置へ、検出信号を正常に出力する必要がある。
従来、この出力は、この出力により合成位置を合成できるとともに、ずれを補正できるような出力方法である必要があるが、このような出力方法が無いという問題があった。
本実施形態において、図１３を用いて説明したエンコーダシステムの動作により、エンコーダシステムは、図１４に示すように、第２の位置データの値Ｐ２により算出した回転数量ｍおよび推定値と、第１の位置データの値Ｐ１との間にずれが生じる場合でも、回転数量ｍの値を補正することができる。そのため、入力軸１０の回転と出力軸１１の回転との間に動力伝達装置２による物理的なずれが生じる場合においても、入力軸１０の回転における変位位置と出力軸１１の回転における変位位置とを正常に合成して、入力軸１０の複数回転における絶対位置である合成位置を生成することができる。よって、図１７に示したように、合成位置データが不連続となることなくことがない。
また、第２の位置データ検出回路の送信信号生成出力部２５３は、回転数量の値を示すとともに、回転数量の入力軸の回転位置が入力軸の１回転において回転の前半領域であるか後半領域であるかを示す送信信号を生成して第２の位置データ補正回路２６２に出力する。これにより、入力軸１０と出力軸１１とのうちの一方の軸を検出する装置である第２の信号処理回路５から、他方の装置である第１の信号処理回路６へ、検出信号を正常に出力することができる。
本実施形態において、入力軸と出力軸とのうちの一方の軸を検出する装置から他方の装置へ、検出信号を正常に出力することができ、この出力により合成位置を合成できるとともにずれを補正できるエンコーダシステム、信号処理方法、および、送信信号生成出力装置を提供することができる。
本実施形態において、入力軸の回転と出力軸の回転との間に動力伝達装置による物理的なずれが生じる場合においても、入力軸の回転における変位位置と出力軸の回転における変位位置とを正常に合成して、入力軸の複数回転における絶対位置である合成位置を生成することができるエンコーダシステム、信号処理方法、および、送信信号生成出力装置を提供することができる。
本実施形態において、２の位置データ検出回路の送信信号生成出力部が、第２の位置データ検出回路が検出した第２の位置データに基づいて、入力軸の回転に対応する送信信号を生成して出力することにより、入力軸と出力軸とのうちの一方の軸を検出する装置から他方の装置へ、検出信号を正常に出力することができ、この出力により合成位置を合成できるとともにずれを補正できるという効果を奏する。
本実施形態において、第２の位置データ補正回路が第２の位置データ検出回路の検出した第２の位置データを補正して、位置データ合成回路が第１の位置データと補正した第２の位置データとを合成することにより、絶対位置の情報を記憶しておくための外部バッテリを不要とするとともに、入力軸の回転と出力軸の回転との間に動力伝達装置による物理的なずれが生じる場合においても、入力軸の回転における変位位置と出力軸の角度位置とを正常に合成して、入力軸の複数回転における絶対位置である合成位置を生成することができるという効果を奏する。
＜信頼性・安全性を向上させる構成＞
次に、図１５に示すブロック図を用いて、信頼性・安全性を向上させる実施形態の構成について説明する。図１から図１０を用いて説明した実施形態では、第２の信号処理回路５から送出された信号は、第１の信号処理回路６に入力され、第１の信号処理回路６内の基板回路で信号処理をしてから、単一のケーブルである通信ライン９を介して、第１の信号処理回路６から上位のコントローラ８に送出されている。
もし、第１の信号処理回路６の基板上にある部品が故障した場合や、基板とケーブルをつなぐコネクタの不良や、第１の信号処理回路６とコントローラ８を接続しているケーブルが断線した場合、第２の信号処理回路５の信号がコントローラ８に送出できなくなると言う事態になり、エンコーダシステムとしての回路全体の信頼性・安全性に問題が生じる可能性がある。
そこで、図１５に示す構成では、このような問題を回避し、信頼性・安全性を向上させた構成になっている。つまり、第１の信号処理回路６は、第１のエンコーダ３からの信号と第２のエンコーダ４からの信号を同一基板で処理せず、それぞれ別基板、別コネクタ、別ケーブルにして、コントローラ８に別々に信号送出する構成とする。
たとえば、少なくとも第１の位置データ検出回路２６１を有する第１の検出信号処理回路６Ａ（第１の処理回路）が、第１の位置データ検出回路２６１が検出した第１の位置データを上位装置であるコントローラ８に、第１の通信線である通信ライン９Ａを介して出力する第１の外部通信回路を有する。また、少なくとも第２の位置データ補正回路２６２を有する第２の検出信号処理回路６Ｂ（第２の処理回路）が、第２の位置データ補正回路２６２が補正した第２の位置データを上位装置であるコントローラ８に、第２の通信線である通信ライン９Ｂを介して出力する第２の外部通信回路を有する。そして、第１の検出信号処理回路６Ａと第２の検出信号処理回路６Ｂとが異なる基盤上に構成されている。
したがって、第１のエンコーダ３が検出した検出信号と第２のエンコーダ４が検出した検出信号とが、完全に別系統で処理され、独立となるため、いずれか一方の検出部および処理部で故障が発生して、一方の検出信号が送出できない場合でも、他方の検出部からの検出信号の送出には故障の影響が出ることはない。これにより、コントローラ８では、両者の検出信号を比較することにより、いずれか一方が故障したことを検出することが可能となる。よって、エンコーダシステムの信頼性・安全性を向上することができる。
なお、スペースの都合で、同図面上において点線枠部に示すように、第１の信号処理回路６の基板部材のみ共用し、共用基板内部に第１の検出信号処理回路６Ａと第２の検出信号処理回路６Ｂとを完全に分離して構成する事も出来る。
なお、上記のようにエンコーダシステムの信頼性・安全性を向上するために、次にように構成してもよい。すなわち、少なくとも第１の位置データ検出回路２６１を有する第１の信号処理回路６が、第１の位置データ検出回路２６１が検出した第１の位置データを上位装置であるコントローラ８に出力する第３の外部通信回路（外部通信回路２６５）を有する。また、少なくとも第２の位置データ検出回路２５０を有する第２の信号処理回路５が、第２の位置データ検出回路２５０が検出した第２の位置データを上位装置であるコントローラ８に出力する第４の外部通信回路を有する。そして、第１の外部通信回路と第２の外部通信回路とは、異なる基盤上に構成されている。
なお、上述した第１のエンコーダ３または第２のエンコーダ４は、それぞれ、磁気式のエンコーダであってもよいし、光学式のエンコーダであってもよい。
なお、上述した伝達比情報記憶部２５６と伝達比情報記憶部２６６、第１の分解能記憶部２５７と第１の分解能記憶部２６７、および、第２の分解能記憶部２５８と第２の分解能記憶部２６８には、それぞれ、同一の情報が記憶される。そこで、伝達比情報記憶部２５６と伝達比情報記憶部２６６、第１の分解能記憶部２５７と第１の分解能記憶部２６７、および、第２の分解能記憶部２５８と第２の分解能記憶部２６８を、それぞれ、一体として構成して、第１の信号処理回路６または第２の信号処理回路５のうちいずれか一方、または、エンコーダシステムが有するようにしてもよい。そして、第１の信号処理回路６および第２の信号処理回路５は、これら一体とした記憶部から、それぞれ読み出すようにしてもよい。
なお、上記の説明においては、第２の位置データ補正回路２６２は、送信信号生成出力部２５３から入力された送信信号に基づいて、入力軸１０の回転数量を計数し、当該計数した回転数量を、当該計数した回転数量と第１の位置データ検出回路が検出した第１の位置データとに基づいて予め定められている補正処理により補正するとして説明した。
しかし、この送信信号生成出力部２５３から入力された送信信号は、位置データ合成回路２６３に入力されてもよい。この場合には、位置データ合成回路２６３は、送信信号生成出力部２５３から入力された送信信号に基づいて、入力軸１０の回転数量を計数するとともに、当該計数した回転数量と第１の位置データ検出回路が検出した第１の位置データとを合成して、入力軸１０の回転数量とともに入力軸１０の角度位置を示す合成位置データを生成する。
また、この場合には、位置データ合成回路２６３が、複数の信号としての送信信号を受信し、受信した複数の信号の組み合わせに基づいて入力軸１０の回転数の増加値または減少値を検出し、当該検出した回転数の増加値または減少値を、回転数量記憶部２６４から読み出した入力軸１０の回転数量の値に加算して入力軸１０の回転数量を算出するようにする。
また、これらの記憶部は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリや、ＣＤ−ＲＯＭ等の読み出しのみが可能な記憶媒体、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成されるものとする。
なお、図６における第１の信号処理回路６および第２の信号処理回路５を構成する各回路は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリおよびマイクロプロセッサにより実現させるものであってもよい。
なお、この第１の信号処理回路６および第２の信号処理回路５を構成する各回路は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、この第１の信号処理回路６および第２の信号処理回路５を構成する各回路はメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、第１の信号処理回路６および第２の信号処理回路５を構成する各回路の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
次に、さらに別の実施形態について説明する。なお、上述した実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
本実施形態において、エンコーダシステムは、先の図５に示したように、モータ１と、動力伝達装置２と、第１のエンコーダ（第１の絶対位置エンコーダ）３と、第２のエンコーダ（第２の絶対位置エンコーダ）４と、入力軸１０と、出力軸１１と、を有する。また、エンコーダシステムは、上位装置であるコントローラ８と、コントローラ８と第１のエンコーダ３との間の通信線である通信ライン９と、コントローラ８とモータ１との間を接続するモータ制御線１４と、を有する。また、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とは、通信線１２および設定制御線１３により接続されている。
本実施形態においても、エンコーダシステムは、１回転型のアブソリュートエンコーダである第１のエンコーダ３と、１回転型のアブソリュートエンコーダである第２のエンコーダ４とを用いて、エンコーダシステム全体としては、多回転型アブソリュートエンコーダとして機能する。そのため、このエンコーダシステムにおいては、従来技術によるエンコーダシステムでは必要とされていた、絶対位置の情報を記憶しておくための外部バッテリが不要である。
本実施形態において、エンコーダシステムは、第１の信号処理回路６と第２の信号処理回路５（後述する第２の位置データ検出回路３５０）とを有している。たとえば、第１のエンコーダ３が、内部に、第１の信号処理回路６を有している。また、第２のエンコーダ４が、内部に、第２の信号処理回路５を有している。
この第２の信号処理回路５には、第２のエンコーダ４で検出された第２の検出信号が入力される。そして、この第２の信号処理回路５は、第２のエンコーダ４から入力された第２の検出信号に基づいて、予め定められている信号処理により、出力軸１１の角度位置を示す第２の位置データを検出する。すなわち、この第２の信号処理回路５は、入力された第２の検出信号を内挿処理して、第２の位置データを検出する。
そして、この第２の信号処理回路５は、検出した第２の位置データを、通信線１２を介して第１のエンコーダ３に出力する。なお、この第２の信号処理回路５は、第２の位置データを検出する場合に、たとえば、動力伝達装置２の伝達比に対して少なくとも２倍以上の予め定められている分解能で第２の位置データを検出する。なお、このように少なくとも２倍以上とするのは、後述するように、第２の位置データにより示される回転が、回転の前半であるか後半であるかを判定できるようにするためである。
また、第１のエンコーダ３は、内部に、第１の信号処理回路６を有している。この第１の信号処理回路６には、第２のエンコーダ４が検出した第２の位置データが、通信線１２を介して入力される。また、第１の信号処理回路６は、第１のエンコーダ３が検出した第１の検出信号を内挿処理して、入力軸１０の角度位置を示す第１の位置データを検出する。
そして、第１の信号処理回路６は、検出した第１の位置データと入力された第２の位置データとに基づいて、入力軸１０の回転数量とともに１回転内の角度位置を示す合成位置データを検出する。そして、第１の信号処理回路６は、検出した合成位置データを、通信ライン９介して、コントローラ８に出力する。
これにより、コントローラ８においては、合成位置データにより、多回転型アブソリュートエンコーダとしてのエンコーダシステムから、入力軸１０の回転数量とともに１回転内の角度位置を検出することが可能となる。そして、コントローラ８は、入力された合成位置データに基づいて、モータ制御線１４を介してモータ１の回転を制御する。
また、第１の信号処理回路６は、第１の位置データと第２の位置データとに基づいて、入力軸１０の回転方向と出力軸１１の回転方向とが、同じ方向であるか否か、または、逆の方向であるか否かを判定する。すなわち、第１の信号処理回路６は、入力軸１０の回転方向と出力軸１１の回転方向とが、正常な回転の関係にあるか否かを判定する。なお、動力伝達装置２の予め定められた伝達方向の設定により、入力軸１０の回転に応じて出力軸１１が回転する方向は、同じ方向が正常な回転の関係である場合もあるし、逆の方向が正常な回転の関係である場合もある。
よって、第１の信号処理回路６は、動力伝達装置２の予め定められた伝達方向の設定により、入力軸１０の回転方向と出力軸１１の回転方向とが、同じ方向であるか否かを判定することにより正常な回転の関係にあるか否かを判定する場合がある。また、逆に、第１の信号処理回路６は、動力伝達装置２の予め定められた伝達方向の設定により、入力軸１０の回転方向と出力軸１１の回転方向とが、逆の方向であるか否かを判定することにより正常な回転の関係にあるか否かを判定する場合がある。
なお、第１の信号処理回路６と第２の信号処理回路５とは、設定制御線１３により接続されている。第１の信号処理回路６は、この設定制御線１３を介して、第２の信号処理回路５が内蔵する後述の記憶部に記憶されている設定値の値を変更する。
次に、図１８を用いて、図５を参照して説明したエンコーダシステムの構成、特に、第２の信号処理回路５と第１の信号処理回路６との構成について説明する。図１８において、図５と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
＜第２の信号処理回路５と第１の信号処理回路６との構成＞
第２の信号処理回路５は第２の位置データ検出回路３５０を有している。この第２の位置データ検出回路３５０は、第２の内挿回路３５１と、第２の位置検出回路３５２と、送信信号生成出力部３５３と、伝達比情報記憶部３５６と、第１の分解能記憶部３５７と、第２の分解能記憶部３５８と、を有する。一方、第１の信号処理回路６は、第１の位置データ検出回路３６１と、第２の位置データ補正回路３６２と、位置データ合成回路３６３と、回転数量記憶部３６４と、外部通信回路３６５と、伝達比情報記憶部３６６と、第１の分解能記憶部３６７と、第２の分解能記憶部３６８と、回転方向検出部３６１０と、電源供給監視回路３６１１と、回転方向情報記憶部３６１２と、回転方向情報設定部３６１３と、を有している。
＜第２の信号処理回路５の各構成＞
まず、第２の信号処理回路５が有する第２の位置データ検出回路３５０の各構成について説明する。伝達比情報記憶部３５６には、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とを連結する予め定められている動力伝達装置２の伝達比の値を示す情報が、伝達比情報として予め記憶されている。第１の分解能記憶部３５７には、第１の位置データ検出回路３６１の分解能が第１の分解能として予め記憶されている。第２の分解能記憶部３５８には、第２の位置データ検出回路３５０の分解能が第２の分解能として予め記憶されている。
第２の内挿回路３５１は、第２のエンコーダ４から入力された第２の検出信号を内挿処理して第２の位置データを検出する。第２の位置検出回路３５２は、第２の内挿回路３５１が検出した第２の位置データと伝達比情報記憶部３５６から読み出した伝達比情報とを乗じた値を、第２の分解能記憶部３５８から読み出した第２の分解能の値で除算した値の整数部分の値を回転数量として算出するとともに、この除算した値の少数部分の値に第１の分解能記憶部３５７から読み出した第１の分解能の値を乗じた値を推定値として算出する。この推定値とは、第１のエンコーダ３により正確に検出される第１の位置データを、第２のエンコーダ４が検出した第２の検出信号に基づいて算出して推定する位置データである。
たとえば、第２の位置検出回路３５２は回転数量ｍと推定値ｓとを次の式７及び式８により算出する。
ｍ＝ＩＮＴ（ｎ（Ｐ２／Ｒ２）） ・・・ （式７）
ｓ＝Ｒ１×（ｎ（Ｐ２／Ｒ２）−ｍ） ・・・ （式８）
上記の式７と式８とにおいて、Ｐ２は第２の内挿回路３５１が検出した第２の位置データであり、Ｒ１は第１の分解能記憶部３５７に記憶されている第１の分解能であり、Ｒ２は第２の分解能記憶部３５８に記憶されている第２の分解能であり、ｎは伝達比情報記憶部３５６から読み出した伝達比情報である。また、なお、ＩＮＴは、小数点以下を切り捨てて、整数部分のみを抽出する演算子である。
このように、この第２の位置データ検出回路３５０は、第２の内挿回路３５１と第２の位置検出回路３５２とにより、第２のエンコーダ４が検出した第２の検出信号を内挿処理した値と伝達比情報記憶部３５６から読み出した伝達比情報とに基づいて、第１のエンコーダ３の回転数量を算出するとともに第１の位置データに対応する位置データを推定値として算出する。
送信信号生成出力部３５３は、第２の位置検出回路３５２が算出した推定値に基づいて、入力軸１０の回転数量の値を示す送信信号を生成して第２の位置データ補正回路３６２に出力する。この送信信号生成出力部３５３は、送信信号を、たとえば、互いに位相が９０度異なる第１の矩形波信号である多回転Ａ信号と第２の矩形波信号である多回転Ｂ信号である２相信号として生成して出力する（図１１参照）。なお、この２相信号は、外来のノイズなどに耐性を有するようにするために、波形が矩形波となる２相矩形波信号であることが望ましい。
図１１においては、入力軸が１回転することに応じて、すなわち、第１の位置データの値が０から１３１０７１をとることに応じて、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＨとＬ、ＨとＨ、ＬとＨ、および、ＬとＬ、という信号パターンに変化する。ここで、ＨとＬとは、たとえば、電気信号の電位で予め定められたハイレベルとロウレベルとである。そして、入力軸が１回転する毎に、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とは、上記の信号パターンを繰り返す。
この送信信号生成出力部３５３が生成する多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とは、入力軸の１回転において、伝達比ｎと第２の位置データ検出回路３５０の分解能Ｒ２とにより、次の関係となる。
多回転Ａ信号は、Ｒ２／４ｎの剰余が０から２ｎの期間はＨ、それ以外はＬとなる。一方、多回転Ｂ信号は、Ｒ２／４ｎの剰余がｎから３ｎの期間はＨ、それ以外はＬとなる。
送信信号生成出力部３５３は、たとえば、次のようにして、上述した多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とを生成する。送信信号生成出力部３５３は、第２の位置検出回路３５２の算出した推定値に、第２の位置データ検出回路３５０の分解能Ｒ２を乗じた値に対して、４ｎで除算した値が、０から２ｎであれば、多回転Ａ信号をＨとして出力し、それ以外であれば、多回転Ａ信号をＬとして出力する。また、送信信号生成出力部３５３は、第２の位置検出回路３５２の算出した推定値に、第２の位置データ検出回路３５０の分解能Ｒ２を乗じた値に対して、４ｎで除算した値が、１ｎから３ｎであれば、多回転Ｂ信号をＨとして出力し、それ以外であれば、多回転Ｂ信号をＬとして出力する。
＜第１の信号処理回路６の各構成＞
次に、第１の信号処理回路６の各構成について説明する。伝達比情報記憶部３６６には、伝達比情報記憶部３５６と同様に、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とを連結する予め定められている動力伝達装置２の伝達比の値を示す情報が、伝達比情報として予め記憶されている。第１の分解能記憶部３６７には、第１の分解能記憶部３５７と同様に、第１の位置データ検出回路３６１の分解能が第１の分解能として予め記憶されている。第２の分解能記憶部３６８には、第２の分解能記憶部３５８と同様に、第２の位置データ検出回路３５０の分解能が第２の分解能として予め記憶されている。
第１の位置データ検出回路３６１は、第１のエンコーダ３から入力された第１の検出信号に基づいて、予め定められている第１の信号処理（内挿処理）により、入力軸１０の角度位置を示す第１の位置データを検出する。
第２の位置データ補正回路３６２は、第２の位置データ検出回路３５０が検出した第２の位置データを、この第２の位置データと第１の位置データ検出回路３６１が検出した第１の位置データとに基いて予め定められている補正処理により補正する。
位置データ合成回路３６３は、第２の位置データ補正回路３６２が補正した第１のエンコーダ３の回転数量の値と、第１の位置データ検出回路３６１が検出した第１の位置データの値とに基づいて、合成位置データを生成する。なお、この位置データ合成回路３６３は、第１の位置データ検出回路３６１が検出した第１の位置データと、第２の位置データ検出回路３５０が検出した第２の位置データとを合成する場合に、伝達比情報記憶部３６６から読み出した伝達比情報に基づいて合成位置データを合成する。
また、この位置データ合成回路３６３は、詳細には、第１の位置データ検出回路３６１が検出した第１の位置データと、第２の位置データ検出回路３５０が検出した第２の位置データとを合成する場合に、伝達比情報記憶部３６６から読み出した伝達比情報、第１の分解能記憶部３６７から読み出した第１の分解能、および、第２の分解能記憶部３６８から読み出した第２の分解能に基づいて、予め定められている算出方法により、合成位置データを合成する。
例えば、位置データ合成回路３６３は、合成位置データを、次の式９により算出する。
合成位置データ＝Ｐ１＋Ｒ１×ＩＮＴ（ｎ×Ｐ２／Ｒ２） ・・・ （式９）
ここで、Ｐ１は第１の位置データであり、Ｐ２は第２の位置データであり、ｎはギア比である。また、Ｒ１は第１の位置データ検出回路３６１の分解能であり、Ｒ２は第２の位置データ検出回路３５０の分解能である。なお、ＩＮＴは、小数点以下を切り捨てて、整数部分のみを抽出する演算子である。
位置データ合成回路３６３は、この式９により、第２の位置データ検出回路３５０の一回転内の位置割合（Ｐ２／Ｒ２）にギア比（ｎ）を乗じた値の整数部分（ＩＮＴ）の値に、第１の位置データ（Ｐ１）の値を加算した値を、合成位置データとして算出する。
また、位置データ合成回路３６３は、位置データ合成回路３６３が生成した合成位置データを、外部通信回路３６５を介して、通信ライン９を通じてコントローラ８に出力する。
回転方向検出部３６１０は、第１の位置データの変位に基づいて検出する入力軸１０の回転方向と、第２の位置データの変位に基づいて検出する出力軸１１の回転方向とが、同じ方向であるか否か、または、逆の方向であるか否かを検出する。
外部通信回路３６５は、入力軸１０の回転方向と出力軸１１の回転方向とが、同じ方向であるか否か、または、逆の方向であるか否かを検出することを示す情報を制御信号として、コントローラ８から受信する。たとえば、コントローラ８が、この制御信号を外部通信回路３６５に通信ライン９を介して送信する。そして、回転方向検出部３６１０は、制御信号を外部通信回路３６５が受信したことに応じて、入力軸１０の回転方向と出力軸１１の回転方向とが、同じ方向であるか否か、または、逆の方向であるか否かを検出する。
これにより、コントローラ８から、制御信号を送信することにより、回転方向検出部３６１０による検出を実行することが可能となる。なお、このコントローラ８からの制御信号の送信は、たとえば、予め定められている一定期間ごとに行うことも可能であるし、オペレータの操作により手動で行うことも可能である。そのため、本実施形態によるエンコーダシステムにおいては、定期的に、または、任意の時間において、回転方向検出部３６１０による検出を実行することが可能となる。
電源供給監視回路３６１１は、当該エンコーダシステムに電源が供給されたことを検出する。そして、回転方向検出部３６１０は、電源が供給されたことを電源供給監視回路３６１１が検出した場合に、入力軸１０の回転方向と出力軸１１の回転方向とが、同じ方向であるか否か、または、逆の方向であるか否かを検出する。これにより、当該エンコーダシステムの起動毎に、回転方向検出部３６１０による検出を実行することが可能となる。
回転方向情報記憶部３６１２には、入力軸１０の回転方向と出力軸１１の回転方向とが、同じ方向であることを示す情報、または、逆の方向であることを示す情報が回転方向情報として予め記憶されている。そして、回転方向検出部３６１０は、回転方向情報記憶部３６１２から読み出した回転方向情報が、入力軸１０の回転方向と出力軸１１の回転方向とが同じ方向であることを示す場合には、検出した入力軸１０の回転方向と検出した出力軸１１の回転方向とが、同じ方向であるか否かを検出する。また、回転方向検出部３６１０は、回転方向情報記憶部３６１２から読み出した回転方向情報が、入力軸１０の回転方向と出力軸１１の回転方向とが逆の方向であることを示す場合には、検出した入力軸１０の回転方向と検出した出力軸１１の回転方向とが、逆の方向であるか否かを検出する。
これにより、入力軸１０の回転方向と出力軸１１の回転方向とが、同じ方向である場合であっても、また、逆の方向である場合であっても、回転方向検出部３６１０は、入力軸１０と出力軸１１との回転方向における関係を、正常に検出を実行することが可能となる。
また、外部通信回路３６５が、入力軸１０の回転方向と出力軸１１の回転方向とが、同じ方向であることを示す情報、または、逆の方向であることを示す情報を設定情報として、コントローラ８から受信する。たとえば、コントローラ８が、この設定情報を外部通信回路３６５に通信ライン９を介して送信する。そして、回転方向情報設定部３６１３は、外部通信回路３６５が受信した設定情報を、回転方向情報として回転方向情報記憶部３６１２に記憶させる。
これにより、コントローラ８から、設定情報を設定することが可能である。そのため、入力軸１０の回転方向と出力軸１１の回転方向とが、同じ方向である場合であっても、また、逆の方向である場合であっても、容易に設定を変更することが可能となる。よって、動力伝達装置２の変更を、容易にすることができる。
また、回転方向検出部３６１０は、回転方向情報記憶部３６１２から読み出した回転方向情報が、入力軸１０の回転方向と出力軸１１の回転方向とが同じ方向であることを示し、かつ、検出した結果が、入力軸１０の回転方向と出力軸１１の回転方向とが同じ方向でない場合には、当該検出した結果を異常信号として、外部通信回路３６５と通信ライン９とを介して、コントローラ８に送信する。また、回転方向検出部３６１０は、回転方向情報記憶部３６１２から読み出した回転方向情報が、入力軸１０の回転方向と出力軸１１の回転方向とが逆の方向であることを示し、かつ、検出した結果が、入力軸１０の回転方向と出力軸１１の回転方向とが逆の方向でない場合には、当該検出した結果を異常信号としてコントローラ８に送信する。これにより、コントローラ８、ないし、コントローラ８を操作するオペレータは、エンコーダシステムの回転における異常を検出することができる。
そして、コントローラ８は、異常信号を受信したことに応じて、モータ１の回転をモータ制御線１４を介して停止させる。このように、コントローラ８が、異常信号を受信したことに応じて、モータ１の回転を停止させることにより、エンコーダシステムの故障ないし異常動作に起因する２次的な障害を防止することができる。
また、外部通信回路３６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８との間の通信処理を実行する。たとえば、外部通信回路３６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８から受信した伝達比情報を、伝達比情報記憶部３６６に記憶させるとともに、設定制御線１３を介して伝達比情報記憶部３５６に記憶させる。
また、外部通信回路３６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８から受信した第１の分解能を、第１の分解能記憶部３６７に記憶させるとともに、設定制御線１３を介して第１の分解能記憶部３５７に記憶させる。また、外部通信回路３６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８から受信した第２の分解能を、第２の分解能記憶部３６８に記憶させるとともに、設定制御線１３を介して第２の分解能記憶部３５８に記憶させる。
なお、この伝達比情報記憶部３６６および伝達比情報記憶部３５６は、それぞれ、たとえば、不揮発性メモリである。そのため、伝達比情報記憶部３６６に記憶された伝達比情報の値は、一度設定されれば、エンコーダシステムの電源が落ちても、消えることは無い。本構成により、エンコーダシステムで使用可能な動力伝達装置２および動力伝達装置２の伝達比の、選択肢を広げることが可能となる。
また、第１の分解能記憶部３５７、第１の分解能記憶部３６７、第２の分解能記憶部３５８、および、第２の分解能記憶部３６８も、伝達比情報記憶部３６６および伝達比情報記憶部３５６と同様に、それぞれ、たとえば、不揮発性メモリである。そのため、同様に、エンコーダシステムで使用可能な第１の位置データ検出回路３６１および第２の位置データ検出回路３５０の分解能の値について、選択肢を広げることが可能となる。
回転数量記憶部３６４には、第２のエンコーダ４で検出された入力軸１０の回転数量の値が記憶されている。そして、第２の位置データ補正回路３６２は、第２の信号処理回路５からの送信信号の受信に応じて、回転数量記憶部３６４に記憶されている回転数量の値を、１上げるまたは１下げることにより、この回転数量の値を検出する。
なお、回転数量記憶部３６４には、エンコーダシステムの起動時に、第２のエンコーダ４で検出された入力軸１０の回転数量の値が記憶される。たとえば、エンコーダシステムの起動時に、第２の信号処理回路５の送信信号生成出力部３５３は、１ＫＨｚの周期で、図１１を用いて説明した多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号との信号パターンを回転数量分だけ繰り返して、回転数量分の多回転信号を初期値設定信号として出力する。そして、第２の位置データ補正回路３６２は、第２の信号処理回路５の送信信号生成出力部３５３から受信した初期値設定信号に対応する値を、回転数量記憶部３６４に記憶させる。その結果、回転数量記憶部３６４には、回転数量の情報が記憶される。
以降、第２の位置データ補正回路３６２は、第２の信号処理回路５からの送信信号の受信に応じて、回転数量記憶部３６４に記憶されている回転数量の値を上げるまたは下げることにより、回転数量の値を検出する。
これにより、回転数量の値が上がったこと、または、回転数量の値が下ったことを示す２相信号である送信信号により、第２の信号処理回路５から第１の信号処理回路６に、回転数量そのものの値を送信することができる。
＜第２の位置データ補正回路３６２の詳細＞
次に、第２の位置データ補正回路３６２の構成を、より具体的に説明する。たとえば、入力軸１０の回転位置を示す第１の位置データと、出力軸１１の回転位置を示す第２の位置データとの間には、ずれが生じる可能性がある。これは、たとえば、入力軸１０と動力伝達装置２、および、動力伝達装置２と出力軸１１との間の噛み合わせに起因するずれであり、物理的に生じるものである。
そのため、図９に示したように、第２の位置データから算出される回転数量（ｍ）と、入力軸１０の回転位置を示す第１の位置データ（Ｐ１）との間にも、変化するタイミングにおいて、ずれが生じる可能性がある。このようなずれが生じていると、位置データ合成回路３６３は、正常に合成位置データを生成することができない。そこで、第２の位置データ補正回路３６２は、このようにずれがある場合にも、位置データ合成回路３６３が、正常に合成位置データを生成することができるように、図１０に示したように、補正値Δｍを算出して、この算出した補正値Δｍを回転数量（ｍ）に加算して補正する。
ここでは、図９と図１０とを用いて、第２の位置データ補正回路３６２による、回転数量の補正方法について説明する。なお、ここでは、第１の位置データの値が１７ビットである場合について説明する。
図９に示すように、入力軸１０が回転するにともない出力軸１１が回転し、第２の位置データの値Ｐ２に基づいて回転数量ｍが算出される。また、第１の位置データの値Ｐ１は０から１３１０７１（＝２１７−１）の値を繰り返す。すなわち、第１の位置データの値Ｐ１は０から１３１０７１（＝２１７−１）の値を繰り返すことに応じて、たとえば、回転数量ｍが１０、１１、１２と順に変化する。この第１の位置データの値Ｐ１により検出される入力軸回転数量の変化位置（たとえば、第１の位置データの値Ｐ１が０となるタイミング）と、回転数量ｍの変化するタイミングとの間には、ずれがある。
図１０に示すように、第２の位置データ補正回路３６２は、たとえば、第１の位置データの値Ｐ１の値が、０から３２７６７（＝２１７×１／４−１）の範囲にあり、かつ、算出された回転数量ｍが後半である場合には、回転数量ｍの値に補正値Δｍ（＝１）を加算して、回転数量ｍの値を補正する。ここで、算出された回転数量ｍが後半であるとは、算出された回転数量ｍの値が、ｍではあるが、ｍ＋１に近いことを意味している。
また、図１０に示すように、第２の位置データ補正回路３６２は、たとえば、第１の位置データの値Ｐ１の値が、９８３０４（＝２１７×３／４−１）から１３１０７１（＝２１７−１）の範囲にあり、かつ、算出された回転数量ｍが前半である場合には、回転数量ｍの値に補正値Δｍ（＝−１）を加算して、回転数量ｍの値を補正する。ここで、算出された回転数量ｍが前半であるとは、算出された回転数量ｍの値が、ｍではあるが、ｍ−１に近いことを意味している。
ところで、算出された回転数量ｍが後半であるか前半であるかという判定は、推定値の値に基づいて判定する。たとえば、第２の位置データ補正回路３６２は、第２の位置検出回路３５２の算出した推定値の値が、０．５（半周）よりも小さい場合には前半であると判定し、推定値の値が０．５（半周）以上である場合には後半であると判定する。
なお、図１０においては、第１のエンコーダ３が検出した回転数量の値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半１／４の領域（０から３２７６７）であるか後半１／４の領域であるか（９８３０４から１３１０７１）を判定した。しかし、ずれを検出するためには、第１のエンコーダ３が検出した回転数量の値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半の領域であるか後半の領域であるかを判定してもよい。
よって、第２の位置データ補正回路３６２は、第２の位置検出回路３５２の算出した推定値の値によって推定される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半領域であるか後半領域を判定し、第１のエンコーダ３が検出した回転数量の値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半領域であるか後半領域であるかを判定するようにしてもよい。そして、第２の位置データ補正回路３６２は、この２つの判定結果が異なる場合には、第２の位置検出回路３５２の算出した回転数量の値を、補正するようにしてもよい。
具体的には、第２の位置データ補正回路３６２は、第２の位置検出回路３５２の算出した推定値の値によって推定される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の後半領域であり、かつ、第１の位置データ検出回路３６１が検出した第１の位置データの値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半領域である場合には、第２の位置検出回路３５２の算出した回転数量の値に１を加算して補正する。
また、第２の位置データ補正回路３６２は、逆に、第２の位置検出回路３５２の算出した推定値の値によって推定した入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半領域であり、かつ、第１の位置データ検出回路３６１が検出した第１の位置データの値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の後半領域である場合には、第２の位置検出回路３５２の算出した回転数量の値に−１を加算して、すなわち、１を減算して補正する。
ところで、第２の位置データ補正回路３６２は、第２の位置データ検出回路３５０の送信信号生成出力部３５３から入力した送信信号に基づいて、回転数量の入力軸１０の回転位置が入力軸１０の１回転において回転の前半領域であるか後半領域であるかを判定して回転数量の値を補正する。
たとえば、図１１に示すように、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とは、入力軸が１回転する毎に、ＨとＬ、ＨとＨ、ＬとＨ、および、ＬとＬ、という信号パターンで変化する。これにより、第２の位置データ補正回路３６２は、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＨとＬまたはＨとＨの場合は、入力軸の１回転において回転の前半領域であると判定する。逆に、第２の位置データ補正回路３６２は、ＬとＨまたはＬとＬの場合は、入力軸の１回転において回転の後半領域であると判定する。
より詳細には、第２の位置データ補正回路３６２は、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＨとＬの場合は、入力軸の１回転において回転の開始１／４の領域であると判定する。また、第２の位置データ補正回路３６２は、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＬとＬの場合は、入力軸の１回転において回転の終了１／４の領域であると判定する。
また、第２の位置データ補正回路３６２は、入力された多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＨとＬ、ＨとＨ、ＬとＨ、および、ＬとＬ、という信号パターンで順に変化することを検出することにより、入力軸が１回転したことを検出する。また、逆に、第２の位置データ補正回路３６２は、入力された多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＬとＬ、ＬとＨ、ＨとＨ、および、ＨとＬ、という信号パターンで順に変化することを検出することにより、入力軸が逆方向に１回転、すなわち、−１回転したことを検出する。
次に、図１９から図２２を用いて、入力軸１０の回転方向と出力軸１１の回転方向とが、同じとなる場合が正常な場合と、逆になる場合が正常な場合とについて、上述した第２の位置データ補正回路３６２および位置データ合成回路３６３について説明する。
まず、図１９と図２０とを用いて、入力軸１０の回転方向と出力軸１１の回転方向とが、同じとなる場合が正常な場合について説明する。この場合、たとえば、図１９に示すように、入力軸１０の回転に応じて第１の位置データ（図面では一回転内位置）の値が０から１３１０１７と変化するにともない、第２のエンコーダ４の送信信号生成出力部３５３は、第１のエンコーダ３の第２の位置データ補正回路３６２に、ＨとＬ、ＨとＨ、ＬとＨ、および、ＬとＬ、という信号パターンで順に変化する多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とを出力する。
そして、この多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号との変化により、第１のエンコーダ３の第２の位置データ補正回路３６２は、入力軸１０が１０回転したことを検出する。その後、入力軸１０が更に回転することに応じて、第２の位置データ補正回路３６２は、同様に、入力軸１０が１１回転したこと、１２回転したことを検出する。
この場合、第２の位置データ補正回路３６２は、図２０に示す補正表に基づいて、回転数量ｍの値を補正する。この補正は、図１０を用いて説明した補正と同様である。
そして、この場合、位置データ合成回路３６３は、１０回転して０から１３１０１７、１１回転して０から１３１０１７、１２回転して０から１３１０１７ということを示す合成位置データを生成する。
次に、図２１と図２２とを用いて、入力軸１０の回転方向と出力軸１１の回転方向とが、逆になる場合が正常な場合について説明する。この場合、たとえば、図２１に示すように、入力軸１０の逆回転に応じて第１の位置データ（図面では一回転内位置）の値が０から１３１０１７と変化するにともない、第２のエンコーダ４の送信信号生成出力部３５３は、第１のエンコーダ３の第２の位置データ補正回路３６２に、ＬとＬ、ＬとＨ、ＨとＨ、および、ＨとＬ、という信号パターンで順に変化する多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とを出力する。
そして、この多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号との変化により、第１のエンコーダ３の第２の位置データ補正回路３６２は、入力軸１０が２０回転したことを検出する。その後、入力軸１０が更に回転することに応じて、同様に、入力軸１０が１９回転したこと、１８回転したことを検出する。
このように、入力軸１０の回転方向と出力軸１１の回転方向とが、逆になる場合には、出力軸１１に基いた第２の位置データからは回転数値がダウンするにも関わらず、入力軸１０に基いた第１の位置データからは回転数値がアップする状態になる。ここでは、位置データ合成回路３６３で合成する合成位置データを、出力軸１１の回転方向に一致させるために、第１の位置データを、図２２に「修正後の一回転内モータ位置」として示すように、変換する。
この図２２に示すように、入力軸１０の回転方向と出力軸１１の回転方向とが、逆になる場合には、第１の位置データの０を１３１０７１に、１３１０７１を０に変換する。すなわち、第１の位置データの最大値となる値から、第１の位置データの値を減算した値を、第１の位置データとして置き換えて、変換する。
なお、この場合、第２の位置データ補正回路３６２は、図２２に示す補正表に基づいて、回転数量ｍの値を補正する。この補正は、図１０を用いて説明した補正と同様である。
この場合、位置データ合成回路３６３は、２０回転して１３１０１７から０、１９回転して１３１０１７から０、１８回転して１３１０１７から０ということを示す合成位置データを生成する。
＜回転方向検出部３６１０の詳細＞
次に、図２３を用いて、回転方向検出部３６１０が、受信した多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とに基づいて、出力軸１１の回転方向を検出する方法について説明する。なお、図２３においては、信号の立上りを記号↑で示し、信号の立下りを記号↓で示している。
たとえば、多回転Ａ信号が立上りであり、かつ、多回転Ｂ信号がＬである場合には、出力軸１１の角度位置は、値が増加する方向に回転していると判定する。同様に、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、Ｈと立上りとである場合、立下りとＨとである場合、および、Ｌと立下りとである場合は、出力軸１１の角度位置は、値が増加する方向に回転していると判定する。
逆に、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、立上りとＨとである場合、Ｌと立上りとである場合、立下りとＬとである場合、および、Ｈと立下りとである場合は、出力軸１１の角度位置は、値が減少する方向に回転していると判定する。
このようにして、回転方向検出部３６１０は、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号という送信形式の第２の位置データの変位に基づいて、出力軸１１の回転方向を検出することができる。そして、回転方向検出部３６１０は、第１の位置データの変位に基づいて検出する入力軸１０の回転方向と、第２の位置データの変位に基づいて検出する出力軸１１の回転方向とが、同じ方向であるか否か、または、逆の方向であるか否かを検出することができる。
ところで、回転方向検出部３６１０のこの方向の検出方法では、たとえば、動力伝達装置２の伝達比がｎだとすれば、出力軸１１を３６０°／４ｎ分の角度だけ回転させないと、出力軸１１の回転方向、すなわち、第２のエンコーダ４の回転方向がわからないことになる。たとえば、伝達比ｎの値が１００であれば、約０．９°回転させないと、回転方向が不明であることになる。この０．９°となる値を小さくする方法として、第２のエンコーダ４が検出する第２の位置データの分解能を上げて（例えば１３ビットとする）、この不明角度を０．０４°に減少させることができる。
このようにして生成される多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とは、入力軸が１回転する毎に、ＨとＬ、ＨとＨ、ＬとＨ、および、ＬとＬ、という１回の信号パターンで変化ではなく、たとえば、入力軸が１回転する毎に、ＨとＬ、ＨとＨ、ＬとＨ、および、ＬとＬ、が２回繰り返される信号パターンで変化する。このように、送信信号生成出力部３５３は、入力軸１０の１回転に対応して、予め定められている複数回分の変化をする２相信号である送信信号を生成して出力するようにしてもよい。これにより、回転方向検出部３６１０は、微小な角度位置分だけ出力軸１１が回転した場合においても、出力軸１１の回転方向を検出することができる。
また、本実施形態による２相信号は、伝達比情報記憶部３５６に記憶されている伝達比情報などに基づいて、送信信号生成出力部３５３により生成される。そのため、エンコーダシステムにおいて、動力伝達装置２の伝達比が異なる値となる場合でも、送信信号生成出力部３５３は、この異なる伝達比に対応した２相信号を生成することが容易に可能である。
なお、送信信号生成出力部３５３は、第２の位置データ検出回路３５０が検出した第２の位置データに基づいて、入力軸１０の回転に対応したシリアルデータである送信信号を生成して出力するようにしてもよい。そして、回転方向検出部３６１０が、送信信号生成出力部３５３から受信した送信信号を受信し、当該受信した送信信号に基づいて出力軸１１の回転方向を検出するようにしてもよい。
なお、従来のエンコーダシステムにおいては、入力軸の回転に伴い、たとえば、出力軸は入力軸の回転と同じ方向に、ギアなどの動力伝達装置を介して回転する。しかしながら、入力軸の故障、出力軸の故障、動力伝達装置の故障などが原因となり、入力軸の回転に伴い、出力軸が入力軸の回転と同じ方向に回転しないことが生じうる。たとえば、入力軸の回転に伴い出力軸が回転しないこと、または、入力軸の回転に伴い出力軸が入力軸の回転と逆の方向に回転してしまう可能性がある。このようなエンコーダシステムの回転動作における異常動作は、エンコーダシステムの異常動作による二次的な障害を発生させる可能性がある。そのため、従来のエンコーダシステムにおいては、このような異常動作を検出する必要がある。
本実施形態において、回転型アブソリュートエンコーダであって、絶対位置の情報を記憶しておくための外部バッテリを不要とするとともに、入力軸の回転にともない出力軸が正常な回転方向に回転しているか否かを検出することができるエンコーダシステムおよび信号処理方法を提供することができる。
本実施形態において、入力軸の回転を予め定められている伝達比で出力軸を回転させる動力伝達装置を有するエンコーダシステムが、入力軸の角度位置を示す第１の位置データと出力軸の角度位置を示す第２の位置データとを検出し、第１の位置データと第２の位置データとを合成することにより、多回転型アブソリュートエンコーダであって、絶対位置の情報を記憶しておくための外部バッテリを不要とすることができるという効果を奏する。また、本実施形態において、第１の位置データと第２の位置データとに基づいて入力軸の回転方向と出力軸の回転方向とが、同じ方向であるか否か、または、逆の方向であるか否かを検出することにより、入力軸の回転にともない出力軸が正常な回転方向に回転しているか否かを検出することができるという効果を奏する。
＜信頼性・安全性を向上させる構成＞
次に、図１５に示したブロック図を用いて、信頼性・安全性を向上させる実施形態の構成について説明する。上述した実施形態では、第２の信号処理回路５から送出された信号は、第１の信号処理回路６に入力され、第１の信号処理回路６内の基板回路で信号処理をしてから、単一のケーブルである通信ライン９を介して、第１の信号処理回路６から上位のコントローラ８に送出されている。
もし、第１の信号処理回路６の基板上にある部品が故障した場合や、基板とケーブルをつなぐコネクタの不良や、第１の信号処理回路６とコントローラ８を接続しているケーブルが断線した場合、第２の信号処理回路５の信号がコントローラ８に送出できなくなると言う事態になり、エンコーダシステムとしての回路全体の信頼性・安全性に問題が生じる可能性がある。
そこで、図１５に示す構成では、このような問題を回避し、信頼性・安全性を向上させた構成になっている。つまり、第１の信号処理回路６は、第１のエンコーダ３からの信号と第２のエンコーダ４からの信号を同一基板で処理せず、それぞれ別基板、別コネクタ、別ケーブルにして、コントローラ８に別々に信号送出する構成とする。
たとえば、少なくとも第１の位置データ検出回路３６１を有する第１の検出信号処理回路６Ａ（第１の処理回路）が、第１の位置データ検出回路３６１が検出した第１の位置データを上位装置であるコントローラ８に、第１の通信線である通信ライン９Ａを介して出力する第１の外部通信回路を有する。また、少なくとも第２の位置データ補正回路３６２を有する第２の検出信号処理回路６Ｂ（第２の処理回路）が、第２の位置データ補正回路３６２が補正した第２の位置データを上位装置であるコントローラ８に、第２の通信線である通信ライン９Ｂを介して出力する第２の外部通信回路を有する。そして、第１の検出信号処理回路６Ａと第２の検出信号処理回路６Ｂとが異なる基盤上に構成されている。
したがって、第１のエンコーダ３が検出した検出信号と第２のエンコーダ４が検出した検出信号とが、完全に別系統で処理され、独立となるため、いずれか一方の検出部および処理部で故障が発生して、一方の検出信号が送出できない場合でも、他方の検出部からの検出信号の送出には故障の影響が出ることはない。これにより、コントローラ８では、両者の検出信号を比較することにより、いずれか一方が故障したことを検出することが可能となる。よって、エンコーダシステムの信頼性・安全性を向上することができる。
なお、スペースの都合で、同図面上において点線枠部に示すように、第１の信号処理回路６の基板部材のみ共用し、共用基板内部に第１の検出信号処理回路６Ａと第２の検出信号処理回路６Ｂとを完全に分離して構成する事も出来る。
なお、上記のようにエンコーダシステムの信頼性・安全性を向上するために、次にように構成してもよい。すなわち、少なくとも第１の位置データ検出回路３６１を有する第１の信号処理回路６が、第１の位置データ検出回路３６１が検出した第１の位置データを上位装置であるコントローラ８に出力する第３の外部通信回路（外部通信回路３６５）を有する。
また、少なくとも第２の位置データ検出回路３５０を有する第２の信号処理回路５が、第２の位置データ検出回路３５０が検出した第２の位置データを上位装置であるコントローラ８に出力する第４の外部通信回路を有する。そして、第１の外部通信回路と第２の外部通信回路とは、異なる基盤上に構成されている。
なお、上述した第１のエンコーダ３または第２のエンコーダ４は、それぞれ、磁気式のエンコーダであってもよいし、光学式のエンコーダであってもよい。
なお、上述した伝達比情報記憶部３５６と伝達比情報記憶部３６６、第１の分解能記憶部３５７と第１の分解能記憶部３６７、および、第２の分解能記憶部３５８と第２の分解能記憶部３６８には、それぞれ、同一の情報が記憶される。そこで、伝達比情報記憶部３５６と伝達比情報記憶部３６６、第１の分解能記憶部３５７と第１の分解能記憶部３６７、および、第２の分解能記憶部３５８と第２の分解能記憶部３６８を、それぞれ、一体として構成して、第１の信号処理回路６または第２の信号処理回路５のうちいずれか一方、または、エンコーダシステムが有するようにしてもよい。そして、第１の信号処理回路６および第２の信号処理回路５は、これら一体とした記憶部から、それぞれ読み出すようにしてもよい。
また、これらの記憶部は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリや、ＣＤ−ＲＯＭ等の読み出しのみが可能な記憶媒体、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成されるものとする。
なお、図１１における第１の信号処理回路６および第２の信号処理回路５を構成する各回路は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリおよびマイクロプロセッサにより実現させるものであってもよい。
なお、この第１の信号処理回路６および第２の信号処理回路５を構成する各回路は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、この第１の信号処理回路６および第２の信号処理回路５を構成する各回路はメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、第１の信号処理回路６および第２の信号処理回路５を構成する各回路の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
次に、さらに別の実施形態について説明する。なお、上述した実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
本実施形態において、エンコーダシステムは、図２４に示すように、モータ１と、動力伝達装置２と、第１のエンコーダ（第１の絶対位置エンコーダ）３と、第２のエンコーダ（第２の絶対位置エンコーダ）４と、入力軸１０と、出力軸１１と、を有する。また、エンコーダシステムは、上位装置であるコントローラ８と、コントローラ８と第１のエンコーダ３との間の通信線である通信ライン９と、コントローラ８とモータ１との間を接続するモータ制御線１４と、を有する。また、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とは、通信線１２および設定制御線１３により接続されている。
コントローラ８は、モータ制御線１４により回転制御信号をモータ１に出力することにより、モータ１の回転を制御する。この回転制御信号とは、たとえば、ステッピングモータであるモータ１を回転させるパルス波である。
本実施形態においても、エンコーダシステムは、１回転型のアブソリュートエンコーダである第１のエンコーダ３と、１回転型のアブソリュートエンコーダである第２のエンコーダ４とを用いて、エンコーダシステム全体としては、多回転型アブソリュートエンコーダとして機能する。そのため、このエンコーダシステムにおいては、従来技術によるエンコーダシステムでは必要とされていた、絶対位置の情報を記憶しておくための外部バッテリが不要である。
本実施形態において、エンコーダシステムは、第１の信号処理回路６と第２の信号処理回路５（後述する第２の位置データ検出回路４５０）とを有している。たとえば、第１のエンコーダ３が、内部に、第１の信号処理回路６を有している。また、第２のエンコーダ４が、内部に、第２の信号処理回路５を有している。
この第２の信号処理回路５には、第２のエンコーダ４で検出された第２の検出信号が入力される。そして、この第２の信号処理回路５は、第２のエンコーダ４から入力された第２の検出信号に基づいて、予め定められている信号処理により、出力軸１１の角度位置を示す第２の位置データを検出する。すなわち、この第２の信号処理回路５は、入力された第２の検出信号を内挿処理して、第２の位置データを検出する。
そして、この第２の信号処理回路５は、検出した第２の位置データを、通信線１２を介して第１のエンコーダ３に出力する。なお、この第２の信号処理回路５は、第２の位置データを検出する場合に、たとえば、動力伝達装置２の伝達比に対して少なくとも２倍以上の予め定められている分解能で第２の位置データを検出する。なお、このように少なくとも２倍以上とするのは、後述するように、第２の位置データにより示される回転が、回転の前半であるか後半であるかを判定できるようにするためである。
また、第１のエンコーダ３は、内部に、第１の信号処理回路６を有している。この第１の信号処理回路６には、第２のエンコーダ４が検出した第２の位置データが、通信線１２を介して入力される。また、第１の信号処理回路６は、第１のエンコーダ３が検出した第１の検出信号を内挿処理して、入力軸１０の角度位置を示す第１の位置データを検出する。
そして、第１の信号処理回路６は、検出した第１の位置データと入力された第２の位置データとに基づいて、入力軸１０の回転数量とともに１回転内の角度位置を示す合成位置データを検出する。そして、第１の信号処理回路６は、検出した合成位置データを、通信ライン９を介して、コントローラ８に出力する。
これにより、コントローラ８においては、合成位置データにより、多回転型アブソリュートエンコーダとしてのエンコーダシステムから、入力軸１０の回転数量とともに１回転内の角度位置を検出することが可能となる。そして、コントローラ８は、入力された合成位置データに基づいて、モータ制御線１４を介してモータ１の回転を制御する。
また、第１の信号処理回路６には、コントローラ８からの回転制御信号がモータ制御線１４を介して入力される。そして、第１の信号処理回路６は、コントローラ８からの回転制御信号に基づいて算出される入力軸１０の角度位置である入力軸角度位置と、第１の位置データ検出回路４６１が検出した第１の位置データとを比較するとともに、コントローラ８からの回転制御信号に基づいて算出される出力軸１１の角度位置である出力軸角度位置と、第２の位置データ検出回路４５０が検出した第２の位置データとを比較し、比較した結果の組み合わせにより故障を検出する。第１の信号処理回路６は、更に、検出した故障の内容を示す情報を、通信ライン９介して、コントローラ８に出力する。
次に、図２５を用いて、図２４を用いて説明したエンコーダシステムの構成、特に、第２の信号処理回路５と第１の信号処理回路６との構成について説明する。図２５において、図２４と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
＜第２の信号処理回路５と第１の信号処理回路６との構成＞
第２の信号処理回路５は第２の位置データ検出回路４５０を有している。この第２の位置データ検出回路４５０は、第２の内挿回路４５１と、第２の位置検出回路４５２と、送信信号生成出力部４５３と、伝達比情報記憶部４５６と、第１の分解能記憶部４５７と、第２の分解能記憶部４５８と、を有する。一方、第１の信号処理回路６は、第１の位置データ検出回路４６１と、第２の位置データ補正回路４６２と、位置データ合成回路４６３と、回転数量記憶部４６４と、外部通信回路４６５と、伝達比情報記憶部４６６と、第１の分解能記憶部４６７と、第２の分解能記憶部４６８と、故障検出部４６９と、を有している。
＜第２の信号処理回路５の各構成＞
まず、第２の信号処理回路５が有する第２の位置データ検出回路４５０の各構成について説明する。伝達比情報記憶部４５６には、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とを連結する予め定められている動力伝達装置２の伝達比の値を示す情報が、伝達比情報として予め記憶されている。第１の分解能記憶部４５７には、第１の位置データ検出回路４６１の分解能が第１の分解能として予め記憶されている。第２の分解能記憶部４５８には、第２の位置データ検出回路４５０の分解能が第２の分解能として予め記憶されている。
第２の内挿回路４５１は、第２のエンコーダ４から入力された第２の検出信号を内挿処理して第２の位置データを検出する。第２の位置検出回路４５２は、第２の内挿回路４５１が検出した第２の位置データと伝達比情報記憶部４５６から読み出した伝達比情報とを乗じた値を、第２の分解能記憶部４５８から読み出した第２の分解能の値で除算した値の整数部分の値を回転数量として算出するとともに、この除算した値の少数部分の値に第１の分解能記憶部４５７から読み出した第１の分解能の値を乗じた値を推定値として算出する。この推定値とは、第１のエンコーダ３により正確に検出される第１の位置データを、第２のエンコーダ４が検出した第２の検出信号に基づいて算出して推定する位置データである。
たとえば、第２の位置検出回路４５２は回転数量ｍと推定値ｓとを次の式１０及び式１１により算出する。
ｍ＝ＩＮＴ（ｎ（Ｐ２／Ｒ２）） ・・・ （式１０）
ｓ＝Ｒ１×（ｎ（Ｐ２／Ｒ２）−ｍ） ・・・ （式１１）
上記の式１０と式１１とにおいて、Ｐ２は第２の内挿回路４５１が検出した第２の位置データであり、Ｒ１は第１の分解能記憶部４５７に記憶されている第１の分解能であり、Ｒ２は第２の分解能記憶部４５８に記憶されている第２の分解能であり、ｎは伝達比情報記憶部４５６から読み出した伝達比情報である。また、なお、ＩＮＴは、小数点以下を切り捨てて、整数部分のみを抽出する演算子である。
このように、この第２の位置データ検出回路４５０は、第２の内挿回路４５１と第２の位置検出回路４５２とにより、第２のエンコーダ４が検出した第２の検出信号を内挿処理した値と伝達比情報記憶部４５６から読み出した伝達比情報とに基づいて、第１のエンコーダ３の回転数量を算出するとともに第１の位置データに対応する位置データを推定値として算出する。
送信信号生成出力部４５３は、第２の位置検出回路４５２が算出した推定値に基づいて、入力軸１０の回転数量の値を示す送信信号を生成して第２の位置データ補正回路４６２に出力する。この送信信号生成出力部４５３は、送信信号を、たとえば、互いに位相が９０度異なる第１の矩形波信号である多回転Ａ信号と第２の矩形波信号である多回転Ｂ信号である２相信号として生成して出力する（図１１参照）。なお、この２相信号は、外来のノイズなどに耐性を有するようにするために、波形が矩形波となる２相矩形波信号であることが望ましい。
図１１においては、入力軸が１回転することに応じて、すなわち、第１の位置データの値が０から１３１０７１をとることに応じて、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＨとＬ、ＨとＨ、ＬとＨ、および、ＬとＬ、という信号パターンに変化する。ここで、ＨとＬとは、たとえば、電気信号の電位で予め定められたハイレベルとロウレベルとである。そして、入力軸が１回転する毎に、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とは、上記の信号パターンを繰り返す。
この送信信号生成出力部４５３が生成する多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とは、入力軸の１回転において、伝達比ｎと第２の位置データ検出回路４５０の分解能Ｒ２とにより、次の関係となる。
多回転Ａ信号は、Ｒ２／４ｎの剰余が０から２ｎの期間はＨ、それ以外はＬとなる。一方、多回転Ｂ信号は、Ｒ２／４ｎの剰余がｎから３ｎの期間はＨ、それ以外はＬとなる。
送信信号生成出力部４５３は、たとえば、次のようにして、上述した多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とを生成する。送信信号生成出力部４５３は、第２の位置検出回路４５２の算出した推定値に、第２の位置データ検出回路４５０の分解能Ｒ２を乗じた値に対して、４ｎで除算した値が、０から２ｎであれば、多回転Ａ信号をＨとして出力し、それ以外であれば、多回転Ａ信号をＬとして出力する。また、送信信号生成出力部４５３は、第２の位置検出回路４５２の算出した推定値に、第２の位置データ検出回路４５０の分解能Ｒ２を乗じた値に対して、４ｎで除算した値が、１ｎから３ｎであれば、多回転Ｂ信号をＨとして出力し、それ以外であれば、多回転Ｂ信号をＬとして出力する。
なお、本実施形態による多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号との２相信号は、伝達比情報記憶部４５６に記憶されている伝達比情報などに基づいて、送信信号生成出力部４５３により生成される。そのため、エンコーダシステムにおいて、動力伝達装置２の伝達比が異なる値となる場合でも、送信信号生成出力部４５３は、この異なる伝達比に対応した２相信号を生成することが容易に可能である。
＜第１の信号処理回路６の各構成＞
次に、第１の信号処理回路６の各構成について説明する。伝達比情報記憶部４６６には、伝達比情報記憶部４５６と同様に、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とを連結する予め定められている動力伝達装置２の伝達比の値を示す情報が、伝達比情報として予め記憶されている。第１の分解能記憶部４６７には、第１の分解能記憶部４５７と同様に、第１の位置データ検出回路４６１の分解能が第１の分解能として予め記憶されている。第２の分解能記憶部４６８には、第２の分解能記憶部４５８と同様に、第２の位置データ検出回路４５０の分解能が第２の分解能として予め記憶されている。
第１の位置データ検出回路４６１は、第１のエンコーダ３から入力された第１の検出信号に基づいて、予め定められている第１の信号処理（内挿処理）により、入力軸１０の角度位置を示す第１の位置データを検出する。
第２の位置データ補正回路４６２は、第２の位置データ検出回路４５０が検出した第２の位置データを、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号として第２の位置データ検出回路４５０の送信信号生成出力部４５３から入力する。なお、第２の位置データ補正回路４６２は、第２の位置データ検出回路４５０が検出した第２の位置データを、この第２の位置データと第１の位置データ検出回路４６１が検出した第１の位置データとに基いて予め定められている補正処理により補正する。
位置データ合成回路４６３は、第２の位置データ補正回路４６２が補正した第１のエンコーダ３の回転数量の値と、第１の位置データ検出回路４６１が検出した第１の位置データの値とに基づいて、合成位置データを生成する。なお、この位置データ合成回路４６３は、第１の位置データ検出回路４６１が検出した第１の位置データと、第２の位置データ検出回路４５０が検出した第２の位置データとを合成する場合に、伝達比情報記憶部４６６から読み出した伝達比情報に基づいて合成位置データを合成する。
また、この位置データ合成回路４６３は、詳細には、第１の位置データ検出回路４６１が検出した第１の位置データと、第２の位置データ検出回路４５０が検出した第２の位置データとを合成する場合に、伝達比情報記憶部４６６から読み出した伝達比情報、第１の分解能記憶部４６７から読み出した第１の分解能、および、第２の分解能記憶部４６８から読み出した第２の分解能に基づいて、予め定められている算出方法により、合成位置データを合成する。
例えば、位置データ合成回路４６３は、合成位置データを、次の式１２により算出する。
合成位置データ＝Ｐ１＋Ｒ１×ＩＮＴ（ｎ×Ｐ２／Ｒ２） ・・・ （式１２）
ここで、Ｐ１は第１の位置データであり、Ｐ２は第２の位置データであり、ｎは伝達比である。また、Ｒ１は第１の位置データ検出回路４６１の分解能であり、Ｒ２は第２の位置データ検出回路４５０の分解能である。なお、ＩＮＴは、小数点以下を切り捨てて、整数部分のみを抽出する演算子である。
位置データ合成回路４６３は、この式１２により、第２の位置データ検出回路４５０の一回転内の位置割合（Ｐ２／Ｒ２）に伝達比（ｎ）を乗じた値の整数部分（ＩＮＴ）の値に、第１の位置データ検出回路４６１の分解能（Ｒ１）を乗じて、更に、第１の位置データ（Ｐ１）の値を加算した値を、合成位置データとして算出する。
また、位置データ合成回路４６３は、生成した合成位置データを、外部通信回路４６５を介し通信ライン９を通じて、コントローラ８に出力する。
故障検出部４６９には、コントローラ８がモータ１を制御する回転制御信号が、モータ制御線１４を介して入力される。そして、この故障検出部４６９は、コントローラ８からの回転制御信号に基づいて算出される入力軸１０の角度位置である入力軸角度位置と、第１の位置データ検出回路４６１が検出した第１の位置データとを比較するとともに、コントローラ８からの回転制御信号に基づいて算出される出力軸１１の角度位置である出力軸角度位置と、第２の位置データ補正回路４６２が補正した第２の位置データとを比較し、比較した結果の組み合わせにより故障を検出する。これにより、コントローラ８の制御により入力軸１０および出力軸１１が正常に回転しているか否かを検出することができる。
たとえば、故障検出部４６９は、入力軸角度位置算出部４６９１と、出力軸角度位置算出部４６９２と、比較部４６９３と、を有する。そして、この入力軸角度位置算出部４６９１が、コントローラ８からの回転制御信号に基づいて、入力軸１０の角度位置である入力軸角度位置を算出する。また、出力軸角度位置算出部４６９２が、コントローラ８からの回転制御信号に基づいて、出力軸１１の角度位置である出力軸角度位置を算出する。
なお、入力軸角度位置算出部４６９１は、コントローラ８からの回転制御信号に基づいて入力軸角度位置を算出する場合に、回転制御信号、伝達比情報記憶部４６６から読み出した伝達比情報、第１の分解能記憶部４６７から読み出した第１の分解能、および、第２の分解能記憶部４６８から読み出した第２の分解能に基づいて、予め定められている算出方法により、入力軸角度位置を算出してもよい。
また、出力軸角度位置算出部４６９２は、コントローラ８からの回転制御信号に基づいて出力軸角度位置を算出する場合に、回転制御信号、伝達比情報記憶部４６６から読み出した伝達比情報、第１の分解能記憶部４６７から読み出した第１の分解能、および、第２の分解能記憶部４６８から読み出した第２の分解能に基づいて、予め定められている算出方法により、出力軸角度位置を算出してもよい。
比較部４６９３は、入力軸角度位置算出部４６９１が算出した入力軸角度位置と、第１の位置データ検出回路４６１が検出した第１の位置データとを比較するとともに、出力軸角度位置算出部４６９２が算出した出力軸角度位置と、第２の位置データ補正回路４６２が補正した第２の位置データとを比較し、比較した結果の組み合わせにより故障を検出する。
たとえば、この故障検出部４６９の比較部４６９３は、入力軸角度位置と第１の位置データとが一致するか否かを検出するとともに、出力軸角度位置と第２の位置データとが一致するか否かを検出する。そして、この検出した結果が、入力軸角度位置と第１の位置データとが一致せず、かつ、出力軸角度位置と第２の位置データとが一致する場合には、故障検出部４６９の比較部４６９３は、第１のエンコーダ３、または、第１の位置データ検出回路４６１のうちのいずれか１つまたはその組み合わせである入力軸側装置が故障していることを示す信号をコントローラ８に出力する。一方、この検出した結果が、入力軸角度位置と第１の位置データとが一致し、かつ、出力軸角度位置と第２の位置データとが一致しない場合には、故障検出部４６９の比較部４６９３は、動力伝達装置２、第２のエンコーダ４、または、第２の位置データ検出回路４５０のうちのいずれか１つまたはその組み合わせである出力軸側装置が故障していることを示す信号をコントローラ８に出力する。
また、故障検出部４６９の比較部４６９３は、入力軸角度位置と第１の位置データとが一致せず、かつ、出力軸角度位置と第２の位置データとが一致しない場合には、故障を示す信号をコントローラ８に出力する。
なお、入力軸角度位置と第１の位置データとが一致せず、かつ、出力軸角度位置と第２の位置データとが一致しない場合に出力する故障を示す信号の場合には、モータ１、コントローラ８、第１のエンコーダ３、第１の位置データ検出回路４６１、動力伝達装置２、第２のエンコーダ４、または、第２の位置データ検出回路４５０のうちのいずれか１つまたはその組み合わせである駆動装置が故障している可能性がある。
このように、故障検出部４６９の比較部４６９３が、入力軸側装置が故障していることを示す信号、出力軸側装置が故障していることを示す信号、または、故障を示す信号を、コントローラ８に出力する。これにより、コントローラ８は、回転制御信号により入力軸および出力軸が正常に回転しているか否かを検出することができるとともに、いずれの箇所が故障しているのかを検出することができる。そのため、故障箇所を修理する場合に、修理を行うユーザは、エンコーダシステムにおいて故障している箇所がわかっているため、迅速に修理を行うことができる。
また、故障検出部４６９の比較部４６９３は、入力軸角度位置と第１の位置データとが一致するか否かを検出するとともに、出力軸角度位置と第２の位置データとが一致するか否かを検出する場合に、入力軸角度位置と第１の位置データとの差が、予め定められている第１の許容量以下で一致する場合に一致すると検出し、第１の許容量以下で一致しない場合に一致しないと検出する。また、故障検出部４６９の比較部４６９３は、入力軸角度位置と第１の位置データとが一致するか否かを検出するとともに、出力軸角度位置と第２の位置データとが一致するか否かを検出する場合に、出力軸角度位置と第２の位置データとの差が、予め定められている以下で一致する場合に一致すると検出し、第２の許容量以下で一致しない場合に一致しないと検出する。この第１の許容量と第２の許容量とは、たとえば、入力軸１０の半回転または１／４回転の回転量である。
一般に、入力軸角度位置と第１の位置データとは、大きくずれることはない。しかしながら、検出の誤差などにより、多少のずれは生じうる。このようにずれが生じる場合においても、上述したように入力軸角度位置と第１の位置データとの差が、予め定められている第１の許容量以下で一致する場合に一致すると検出し、第１の許容量以下で一致しない場合に一致しないと検出することにより、誤差を考慮して、正常に一致しているのか不一致であるのかを検出することができる。これは、出力軸角度位置と第２の位置データとを比較する場合でも、同様である。
また、故障検出部４６９は、位置データ比較・照合回路４６９４を有する。この位置データ比較・照合回路４６９４は、第２の位置データ検出回路４５０が検出した第２の位置データ、すなわち、第２の位置データ補正回路４６２が補正した第２の位置データと、伝達比情報記憶部４６６から読み出した伝達比情報とに基づいて、第１の位置データ検出回路４６１が検出する第１の位置データに対応する位置データを推定値として算出する。また、この位置データ比較・照合回路４６９４は、算出した推定値と第１の位置データ検出回路４６１が検出した第１の位置データとの差を誤差推定値として算出する。
そして、位置データ比較・照合回路４６９４は、算出した誤差推定値が予め定められている値の範囲内にあるか否かを判定し、当該判定した結果が、算出した誤差推定値が予め定められている値の範囲内にない場合には、第１の位置データ検出回路４６１が検出した第１の位置データと第２の位置データ検出回路４５０が検出した（または第２の位置データ補正回路４６２が補正した）第２の位置データとが一致していないことを示す信号をコントローラ８に出力する。
コントローラ８は、入力軸側装置が故障していることを示す信号、出力軸側装置が故障していることを示す信号、または、故障を示す信号を故障検出部４６９の比較部４６９３から入力されたことに応じて、入力軸および出力軸が正常に回転していないことを検出した場合には、モータ１の回転をモータ制御線１４を介して停止させる。
また、コントローラ８は、第１の位置データ検出回路４６１が検出した第１の位置データと第２の位置データ検出回路４５０が検出した（または第２の位置データ補正回路４６２が補正した）第２の位置データとが一致していないことを示す信号を、故障検出部４６９の位置データ比較・照合回路４６９４から入力されたことに応じて、モータ１の回転をモータ制御線１４を介して停止させる。
このように、コントローラ８が、入力軸および出力軸が正常に回転していないことを検出したことに応じてモータ１の回転を停止させることにより、エンコーダシステムの故障ないし異常動作に起因する２次的な障害を防止することができる。
外部通信回路４６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８との間の通信処理を実行する。たとえば、外部通信回路４６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８から受信した伝達比情報を、伝達比情報記憶部４６６に記憶させるとともに、設定制御線１３を介して伝達比情報記憶部４５６に記憶させる。
また、外部通信回路４６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８から受信した第１の分解能を、第１の分解能記憶部４６７に記憶させるとともに、設定制御線１３を介して第１の分解能記憶部４５７に記憶させる。また、外部通信回路４６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８から受信した第２の分解能を、第２の分解能記憶部４６８に記憶させるとともに、設定制御線１３を介して第２の分解能記憶部４５８に記憶させる。
なお、この伝達比情報記憶部４６６および伝達比情報記憶部４５６は、それぞれ、たとえば、不揮発性メモリである。そのため、伝達比情報記憶部４６６に記憶された伝達比情報の値は、一度設定されれば、エンコーダシステムの電源が落ちても、消えることは無い。本構成により、エンコーダシステムで使用可能な動力伝達装置２および動力伝達装置２の伝達比の、選択肢を広げることが可能となる。
また、第１の分解能記憶部４５７、第１の分解能記憶部４６７、第２の分解能記憶部４５８、および、第２の分解能記憶部４６８も、伝達比情報記憶部４６６および伝達比情報記憶部４５６と同様に、それぞれ、たとえば、不揮発性メモリである。そのため、同様に、エンコーダシステムで使用可能な第１の位置データ検出回路４６１および第２の位置データ検出回路４５０の分解能の値について、選択肢を広げることが可能となる。
回転数量記憶部４６４には、第２のエンコーダ４で検出された入力軸１０の回転数量の値が記憶されている。そして、第２の位置データ補正回路４６２は、第２の信号処理回路５からの送信信号の受信に応じて、回転数量記憶部４６４に記憶されている回転数量の値を、１上げるまたは１下げることにより、この回転数量の値を検出する。
なお、回転数量記憶部４６４には、エンコーダシステムの起動時に、第２のエンコーダ４で検出された入力軸１０の回転数量の値が記憶される。たとえば、エンコーダシステムの起動時に、第２の信号処理回路５の送信信号生成出力部４５３は、１ＫＨｚの周期で、図１１を用いて説明した多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号との信号パターンを回転数量分だけ繰り返して、回転数量分の多回転信号を初期値設定信号として出力する。そして、第２の位置データ補正回路４６２は、第２の信号処理回路５の送信信号生成出力部４５３から受信した初期値設定信号に対応する値を、回転数量記憶部４６４に記憶させる。その結果、回転数量記憶部４６４には、回転数量の情報が記憶される。
以降、第２の位置データ補正回路４６２は、第２の信号処理回路５からの送信信号の受信に応じて、回転数量記憶部４６４に記憶されている回転数量の値を上げるまたは下げることにより、回転数量の値を検出する。
これにより、回転数量の値が上がったこと、または、回転数量の値が下ったことを示す２相信号である送信信号により、第２の信号処理回路５から第１の信号処理回路６に、回転数量そのものの値を送信することができる。
＜位置データ合成回路４６３と位置データ比較・照合回路４６９４との詳細＞
次に、図２６を用いて、位置データ合成回路４６３と位置データ比較・照合回路４６９４とで実行される処理について詳細に説明する。ここでは、第１の位置データ検出回路４６１の分解能を１３ビットとし、第２の位置データ検出回路４５０（第２の位置検出回路４５２）の分解能を１１ビットとして説明する。すなわち、第１の位置データ検出回路４６１は、０から８１９１（＝２１３−１）の範囲内の整数値である第１の位置データを出力する。そして、第２の位置データ検出回路４５０は、０から２０４７（＝２１１−１）の範囲内の整数値である第２の位置データを出力する。また、ここでは、動力伝達装置２の伝達比を１００とし、伝達比情報記憶部４６６には値が１００の伝達比情報が予め記憶されているものとして説明する。
ここでは、一例として、第１の位置データ検出回路４６１が、第１の位置データの値を１０００として出力した場合について説明する。また、第２の位置データ検出回路４５０が、第２の位置データの値として３１０を出力し、第２の位置データ補正回路４６２も、第２の位置データの値として３１０を出力した場合について説明する。また、入力軸１０の回転数量が１５である場合について説明する。
まず、位置データ合成回路４６３について説明する。位置データ合成回路４６３は、上述した式１２により、合成位置データを算出する。この場合、第１の位置データＰ１の値が１０００であり、第２の位置データＰ２の値が３１０であり、伝達比ｎの値が１００であり、第１の位置データ検出回路４６１の分解能Ｒ１の値が８１９２であり、第２の位置データ検出回路４５０の分解能Ｒ２の値が２０４８であるため、位置データ合成回路４６３は、上記の式１２により、合成位置データの値として１２３８６５を算出する。
次に、位置データ比較・照合回路４６９４について説明する。位置データ比較・照合回路４６９４は、まず、次の式１３により、推定値を算出する。
推定値＝ｍｏｄ（Ｐ２／Ｒ２）×ｎ×Ｒ１・・・（式１３）
ここで、Ｒ１は第１の位置データ検出回路４６１の分解能である。また、ｍｏｄは、整数部分を切り捨てて、小数部分のみを抽出する演算子である。なお、式１３において、式１２と同一の記号は式１２と同一の物理量を示す。
位置データ比較・照合回路４６９４は、この式１３により、第２の位置データ検出回路４５０の一回転内の位置割合（Ｐ２／Ｒ２）の小数部分の値に、伝達比（ｎ）と、第１の位置データ検出回路４６１の分解能Ｒ１とを乗じた値を、推定値として算出する。
この場合、第２の位置データＰ２の値が３１０であり、第２の位置データ検出回路４５０の分解能Ｒ２の値が２０４８であり、伝達比ｎの値が１００であり、第１の位置データ検出回路４６１の分解能Ｒ１の値が８１９２であるため、位置データ比較・照合回路４６９４は、上記の式１３により、推定値の値として１０２４を算出する。
次に、位置データ比較・照合回路４６９４は、次の式１４により、誤差推定値を算出する。
誤差推定値＝推定値−Ｐ１・・・（式１４）
ここで、式１４の推定値は、上記式１３で算出した推定値である。位置データ比較・照合回路４６９４、この式１４により、算出した推定値と、第１の位置データＰ１との差を、誤差推定値として算出する。この場合、推定値の値が１０２４であり、第１の位置データＰ１が１０００であるため、位置データ比較・照合回路４６９４は、上記の式１４により、誤差推定値の値として２４を算出する。
次に、位置データ比較・照合回路４６９４は、上述した式１４により算出した誤差推定値の絶対値が、第１の位置データ検出回路４６１の分解能Ｒ１に対して、たとえば、１／８以下であるか否かを判定する。この場合、算出した誤差推定値の値が２４であり、第１の位置データ検出回路４６１の分解能Ｒ１の値が８１９２であり、算出した誤差推定値の絶対値が、第１の位置データ検出回路４６１の分解能Ｒ１に対して、１／８以下であるため、位置データ比較・照合回路４６９４は、判定結果が正常であると判定する。なお、もし、算出した誤差推定値の絶対値が、第１の位置データ検出回路４６１の分解能Ｒ１に対して、１／８以下でない場合には、位置データ比較・照合回路４６９４は、異常と判定する。そして、位置データ比較・照合回路４６９４は、この判定した結果が異常である場合には、第１の位置データ検出回路４６１が検出した第１の位置データと第２の位置データ検出回路４５０が検出した（または第２の位置データ補正回路４６２が補正した）第２の位置データとが一致していないことを示す信号を、コントローラ８に出力する。
＜第２の位置データ補正回路４６２の詳細＞
次に、図９と図１０とを用いて、第２の位置データ補正回路４６２の構成を、より具体的に説明する。たとえば、入力軸１０の回転位置を示す第１の位置データと、出力軸１１の回転位置を示す第２の位置データとの間には、ずれが生じる可能性がある。これは、たとえば、入力軸１０と動力伝達装置２、および、動力伝達装置２と出力軸１１との間の噛み合わせに起因するずれであり、物理的に生じるものである。
そのため、図９に示すように、第２の位置データから算出される回転数量（ｍ）と、入力軸１０の回転位置を示す第１の位置データ（Ｐ１）との間にも、変化するタイミングにおいて、ずれが生じる可能性がある。このようなずれが生じていると、位置データ合成回路４６３は、正常に合成位置データを生成することができない。そこで、第２の位置データ補正回路４６２は、このようにずれがある場合にも、位置データ合成回路４６３が、正常に合成位置データを生成することができるように、図１０に示すように、補正値Δｍを算出して、この算出した補正値Δｍを回転数量（ｍ）に加算して補正する。
ここでは、図９と図１０とを用いて、第２の位置データ補正回路４６２による、回転数量の補正方法について説明する。なお、ここでは、第１の位置データの値が１７ビットである場合について説明する。
図９に示すように、入力軸１０が回転するにともない出力軸１１が回転し、第２の位置データＰ２に基づいて回転数量ｍが算出される。また、第１の位置データＰ１は０から１３１０７１（＝２ １７ −１）の値を繰り返す。すなわち、第１の位置データＰ１は０から１３１０７１（＝２ １７ −１）の値を繰り返すことに応じて、たとえば、回転数量ｍが１０、１１、１２と順に変化する。この第１の位置データＰ１により検出される入力軸回転数量の変化位置（たとえば、第１の位置データＰ１が０となるタイミング）と、回転数量ｍの変化するタイミングとの間には、ずれがある。
図１０に示すように、第２の位置データ補正回路４６２は、たとえば、第１の位置データＰ１の値が、０から３２７６７（＝２ １７ ×１／４−１）の範囲にあり、かつ、算出された回転数量ｍが後半である場合には、回転数量ｍの値に補正値Δｍ（＝１）を加算して、回転数量ｍの値を補正する。ここで、算出された回転数量ｍが後半であるとは、算出された回転数量ｍの値が、ｍではあるが、ｍ＋１に近いことを意味している。
また、図１０に示すように、第２の位置データ補正回路４６２は、たとえば、第１の位置データＰ１の値が、９８３０４（＝２ １７ ×３／４−１）から１３１０７１（＝２ １７ −１）の範囲にあり、かつ、算出された回転数量ｍが前半である場合には、回転数量ｍの値に補正値Δｍ（＝−１）を加算して、回転数量ｍの値を補正する。ここで、算出された回転数量ｍが前半であるとは、算出された回転数量ｍの値が、ｍではあるが、ｍ−１に近いことを意味している。
ところで、算出された回転数量ｍが後半であるか前半であるかという判定は、推定値の値に基づいて判定する。たとえば、第２の位置データ補正回路４６２は、第２の位置検出回路４５２の算出した推定値の値が、０．５（半周）よりも小さい場合には前半であると判定し、推定値の値が０．５（半周）以上である場合には後半であると判定する。
なお、図１０においては、第１のエンコーダ３が検出した回転数量の値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半１／４の領域（０から３２７６７）であるか後半１／４の領域であるか（９８３０４から１３１０７１）を判定した。しかし、ずれを検出するためには、第１のエンコーダ３が検出した回転数量の値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半の領域であるか後半の領域であるかを判定してもよい。
よって、第２の位置データ補正回路４６２は、第２の位置検出回路４５２の算出した推定値の値によって推定される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半領域であるか後半領域を判定し、第１のエンコーダ３が検出した回転数量の値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半領域であるか後半領域であるかを判定するようにしてもよい。そして、第２の位置データ補正回路４６２は、この２つの判定結果が異なる場合には、第２の位置検出回路４５２の算出した回転数量の値を、補正するようにしてもよい。
具体的には、第２の位置データ補正回路４６２は、第２の位置検出回路４５２の算出した推定値の値によって推定される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の後半領域であり、かつ、第１の位置データ検出回路４６１が検出した第１の位置データの値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半領域である場合には、第２の位置検出回路４５２の算出した回転数量の値に１を加算して補正する。
また、第２の位置データ補正回路４６２は、逆に、第２の位置検出回路４５２の算出した推定値の値によって推定した入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半領域であり、かつ、第１の位置データ検出回路４６１が検出した第１の位置データの値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の後半領域である場合には、第２の位置検出回路４５２の算出した回転数量の値に−１を加算して、すなわち、１を減算して補正する。
ところで、第２の位置データ補正回路４６２は、第２の位置データ検出回路４５０の送信信号生成出力部４５３から入力した送信信号に基づいて、回転数量の入力軸１０の回転位置が入力軸１０の１回転において回転の前半領域であるか後半領域であるかを判定して回転数量の値を補正する。
たとえば、図１１に示すように、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とは、入力軸が１回転する毎に、ＨとＬ、ＨとＨ、ＬとＨ、および、ＬとＬ、という信号パターンで変化する。これにより、第２の位置データ補正回路４６２は、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＨとＬまたはＨとＨの場合は、入力軸の１回転において回転の前半領域であると判定する。逆に、第２の位置データ補正回路４６２は、ＬとＨまたはＬとＬの場合は、入力軸の１回転において回転の後半領域であると判定する。
より詳細には、第２の位置データ補正回路４６２は、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＨとＬの場合は、入力軸の１回転において回転の開始１／４の領域であると判定する。また、第２の位置データ補正回路４６２は、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＬとＬの場合は、入力軸の１回転において回転の終了１／４の領域であると判定する。
また、第２の位置データ補正回路４６２は、入力された多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＨとＬ、ＨとＨ、ＬとＨ、および、ＬとＬ、という信号パターンで順に変化することを検出することにより、入力軸が１回転したことを検出する。また、逆に、第２の位置データ補正回路４６２は、入力された多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＬとＬ、ＬとＨ、ＨとＨ、および、ＨとＬ、という信号パターンで順に変化することを検出することにより、入力軸が逆方向に１回転、すなわち、−１回転したことを検出する。
なお、従来のエンコーダシステムにおいては、上位の制御装置であるコントローラの制御により入力軸が回転し、この入力軸の回転に伴い動力伝達装置を介して出力軸が回転する。しかしながら、入力軸の故障、出力軸の故障、動力伝達装置の故障などが原因となり、コントローラの制御により入力軸が正常に回転しないことや、コントローラの制御により入力軸は正常に回転した場合であっても出力軸が正常に回転しないことが生じうる。このようなエンコーダシステムの回転動作における異常動作は、エンコーダシステムの異常動作による二次的な障害を発生させる可能性がある。そのため、エンコーダシステムにおいては、このような異常動作を検出する必要がある。
本実施形態において、コントローラの制御により入力軸および出力軸が正常に回転しているか否かを検出することができるエンコーダシステムおよび信号処理方法を提供することができる。
本実施形態において、入力軸の回転を予め定められている伝達比で出力軸を回転させる動力伝達装置を有するエンコーダシステムが、入力軸の角度位置を示す第１の位置データと出力軸の角度位置を示す第２の位置データとを検出し、第１の位置データと第２の位置データとを合成することにより、多回転型アブソリュートエンコーダであって、絶対位置の情報を記憶しておくための外部バッテリを不要とすることができるという効果を奏する。
本実施形態において、エンコーダシステムの故障検出部により、コントローラからの回転制御信号に基づいて算出される入力軸の角度位置である入力軸角度位置と、第１の位置データ検出回路が検出した第１の位置データとが比較される。また、本実施形態において、コントローラからの回転制御信号に基づいて算出される出力軸の角度位置である出力軸角度位置と、第２の位置データ検出回路が検出した第２の位置データとが比較される。そして、比較した結果の組み合わせにより故障が検出される。よって、コントローラの制御により入力軸および出力軸が正常に回転しているか否かを検出することができる。
＜信頼性・安全性を向上させる構成＞
次に、図１５に示したブロック図を用いて、信頼性・安全性を向上させる実施形態の構成について説明する。上述した実施形態では、第２の信号処理回路５から送出された信号は、第１の信号処理回路６に入力され、第１の信号処理回路６内の基板回路で信号処理をしてから、単一のケーブルである通信ライン９を介して、第１の信号処理回路６から上位のコントローラ８に送出されている。
もし、第１の信号処理回路６の基板上にある部品が故障した場合や、基板とケーブルをつなぐコネクタの不良や、第１の信号処理回路６とコントローラ８を接続しているケーブルが断線した場合、第２の信号処理回路５の信号がコントローラ８に送出できなくなると言う事態になり、エンコーダシステムとしての回路全体の信頼性・安全性に問題が生じる可能性がある。
そこで、図１５に示す構成では、このような問題を回避し、信頼性・安全性を向上させた構成になっている。つまり、第１の信号処理回路６は、第１のエンコーダ３からの信号と第２のエンコーダ４からの信号を同一基板で処理せず、それぞれ別基板、別コネクタ、別ケーブルにして、コントローラ８に別々に信号送出する構成とする。
たとえば、少なくとも第１の位置データ検出回路４６１を有する第１の検出信号処理回路６Ａ（第１の処理回路）が、第１の位置データ検出回路４６１が検出した第１の位置データを上位装置であるコントローラ８に、第１の通信線である通信ライン９Ａを介して出力する第１の外部通信回路を有する。また、少なくとも第２の位置データ補正回路４６２を有する第２の検出信号処理回路６Ｂ（第２の処理回路）が、第２の位置データ補正回路４６２が補正した第２の位置データを上位装置であるコントローラ８に、第２の通信線である通信ライン９Ｂを介して出力する第２の外部通信回路を有する。そして、第１の検出信号処理回路６Ａと第２の検出信号処理回路６Ｂとが異なる基盤上に構成されている。
したがって、第１のエンコーダ３が検出した検出信号と第２のエンコーダ４が検出した検出信号とが、完全に別系統で処理され、独立となるため、いずれか一方の検出部および処理部で故障が発生して、一方の検出信号が送出できない場合でも、他方の検出部からの検出信号の送出には故障の影響が出ることはない。これにより、コントローラ８では、両者の検出信号を比較することにより、いずれか一方が故障したことを検出することが可能となる。よって、エンコーダシステムの信頼性・安全性を向上することができる。
なお、スペースの都合で、同図面上において点線枠部に示すように、第１の信号処理回路６の基板部材のみ共用し、共用基板内部に第１の検出信号処理回路６Ａと第２の検出信号処理回路６Ｂとを完全に分離して構成する事も出来る。
なお、上記のようにエンコーダシステムの信頼性・安全性を向上するために、次にように構成してもよい。すなわち、少なくとも第１の位置データ検出回路４６１を有する第１の信号処理回路６が、第１の位置データ検出回路４６１が検出した第１の位置データを上位装置であるコントローラ８に出力する第３の外部通信回路（外部通信回路４６５）を有する。
また、少なくとも第２の位置データ検出回路４５０を有する第２の信号処理回路５が、第２の位置データ検出回路４５０が検出した第２の位置データを上位装置であるコントローラ８に出力する第４の外部通信回路を有する。そして、第１の外部通信回路と第２の外部通信回路とは、異なる基盤上に構成されている。
なお、上述した第１のエンコーダ３または第２のエンコーダ４は、それぞれ、磁気式のエンコーダであってもよいし、光学式のエンコーダであってもよい。
なお、上記に説明したエンコーダシステムにおいては、第１の信号処理回路６が故障検出部４６９を有するものとして説明したが、これに限られるものではない。
たとえば、コントローラ８が、故障検出部４６９を有するようにしてもよい。この場合には、たとえば、第１の信号処理回路６の第１の位置データ検出回路４６１が、検出した第１の位置データを、外部通信回路４６５を介して通信ライン９を通じて、コントローラ８に送信する。また、第１の信号処理回路６の第２の位置データ補正回路４６２が、第２の位置データを、外部通信回路４６５を介して通信ライン９を通じて、コントローラ８に送信する。
そして、コントローラ８の故障検出部４６９が、入力軸角度位置と出力軸角度位置とを算出し、算出した入力軸角度位置と受信した第１の位置データとを比較し、算出した出力軸角度位置と受信した第２の位置データとを比較し、比較した結果の組み合わせにより故障を検出するようにしてもよい。すなわち、コントローラ８が、図２５を用いて説明した入力軸角度位置算出部４６９１、出力軸角度位置算出部４６９２、および、比較部４６９３を有するようにしてもよい。
また、コントローラ８が、入力軸角度位置と出力軸角度位置とを算出し、算出した入力軸角度位置と出力軸角度位置とを、通信ライン９を通じて外部通信回路４６５を介して、第１の信号処理回路６の故障検出部４６９に送信するようにしてもよい。そして、第１の信号処理回路６の故障検出部４６９が、受信した入力軸角度位置と第１の位置データとを比較し、受信した出力軸角度位置と第２の位置データとを比較し、比較した結果の組み合わせにより故障を検出するようにしてもよい。すなわち、コントローラ８が、図２５を用いて説明した入力軸角度位置算出部４６９１、および、出力軸角度位置算出部４６９２を有するようにし、第１の信号処理回路６の故障検出部４６９が、比較部４６９３を有するようにしてもよい。
なお、上記の説明においては、第２の位置データ検出回路４５０と第２の位置データ補正回路４６２とを異なる構成として説明したが、この第２の位置データ検出回路４５０と第２の位置データ補正回路４６２とを一体として第２の位置データ検出回路４５０として構成してもよい。
なお、上述した伝達比情報記憶部４５６と伝達比情報記憶部４６６、第１の分解能記憶部４５７と第１の分解能記憶部４６７、および、第２の分解能記憶部４５８と第２の分解能記憶部４６８には、それぞれ、同一の情報が記憶される。そこで、伝達比情報記憶部４５６と伝達比情報記憶部４６６、第１の分解能記憶部４５７と第１の分解能記憶部４６７、および、第２の分解能記憶部４５８と第２の分解能記憶部４６８を、それぞれ、一体として構成して、第１の信号処理回路６または第２の信号処理回路５のうちいずれか一方、または、エンコーダシステムが有するようにしてもよい。そして、第１の信号処理回路６および第２の信号処理回路５は、これら一体とした記憶部から、それぞれ読み出すようにしてもよい。
また、これらの記憶部は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリや、ＣＤ−ＲＯＭ等の読み出しのみが可能な記憶媒体、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成されるものとする。
なお、図２５における第１の信号処理回路６および第２の信号処理回路５を構成する各回路は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリおよびマイクロプロセッサにより実現させるものであってもよい。
なお、この第１の信号処理回路６および第２の信号処理回路５を構成する各回路は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、この第１の信号処理回路６および第２の信号処理回路５を構成する各回路はメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、第１の信号処理回路６および第２の信号処理回路５を構成する各回路の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
次に、さらに別の実施形態について説明する。なお、上述した実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
本実施形態において、エンコーダシステムは、先の図５に示すように、モータ１と、動力伝達装置２と、第１のエンコーダ（第１の絶対位置エンコーダ）３と、第２のエンコーダ（第２の絶対位置エンコーダ）４と、入力軸１０と、出力軸１１と、を有する。また、エンコーダシステムは、上位装置であるコントローラ８と、コントローラ８と第１のエンコーダ３との間の通信線である通信ライン９と、コントローラ８とモータ１との間を接続するモータ制御線１４と、を有する。また、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とは、通信線１２および設定制御線１３により接続されている。
例えば、第１のエンコーダ３が、１回転でＮ個の信号を出力し、第２のエンコーダ４が、１回転でＭ個の信号を出力し、動力伝達装置２が、１：Ｎの比で入力軸１０と出力軸１１とを連結するものとする。この場合、第１のエンコーダ３が１回転する毎に、第２のエンコーダ４が１ディジットずつ回転するため、入力軸１０の回転数量を検出することができるとともに、入力軸１０の角度位置を検出することが可能である。よって、このエンコーダ装置は、出力軸１１がＭ回転するまで、入力軸１０の回転におけるＮ×Ｍ個の回転位置、すなわち、絶対位置を検出することが可能である。
本実施形態においても、エンコーダシステム（エンコーダ装置）は、１回転型のアブソリュートエンコーダである第１のエンコーダ３と、１回転型のアブソリュートエンコーダである第２のエンコーダ４とを用いて、エンコーダシステム全体としては、多回転型アブソリュートエンコーダとして機能する。
本実施形態において、エンコーダシステムは、第１の信号処理回路６と第２の信号処理回路５（後述する第２の位置データ検出回路５５０）とを有している。たとえば、第１のエンコーダ３が、内部に、第１の信号処理回路６を有している。また、第２のエンコーダ４が、内部に、第２の信号処理回路５を有している。
この第２の信号処理回路５には、第２のエンコーダ４で検出された第２の検出信号が入力される。そして、この第２の信号処理回路５は、第２のエンコーダ４から入力された第２の検出信号に基づいて、予め定められている信号処理により、出力軸１１の角度位置を示す第２の位置データを検出する。すなわち、この第２の信号処理回路５は、入力された第２の検出信号を内挿処理して、第２の位置データを検出する。
そして、この第２の信号処理回路５は、検出した第２の位置データを、通信線１２を介して第１のエンコーダ３に出力する。なお、この第２の信号処理回路５は、第２の位置データを検出する場合に、たとえば、動力伝達装置２の伝達比に対して少なくとも２倍以上の予め定められている分解能で第２の位置データを検出する。なお、このように少なくとも２倍以上とするのは、後述するように、第２の位置データにより示される出力軸の回転が、回転の前半であるか後半であるかを判定できるようにするためである。
また、第１のエンコーダ３は、内部に、第１の信号処理回路６を有している。この第１の信号処理回路６には、第２のエンコーダ４が検出した第２の位置データが、通信線１２を介して入力される。また、第１の信号処理回路６は、第１のエンコーダ３が検出した第１の検出信号を内挿処理して、入力軸１０の角度位置を示す第１の位置データを検出する。
そして、第１の信号処理回路６は、検出した第１の位置データと入力された第２の位置データとに基づいて、入力軸１０の回転数量とともに１回転内の角度位置を示す合成位置データを検出する。そして、第１の信号処理回路６は、検出した合成位置データを、通信ライン９介して、コントローラ８に出力する。
これにより、コントローラ８においては、合成位置データにより、多回転型アブソリュートエンコーダとしてのエンコーダシステムから、入力軸１０の回転数量とともに１回転内の角度位置を検出することが可能となる。そして、コントローラ８は、入力された合成位置データに基づいて、モータ制御線１４を介してモータ１の回転を制御する。
なお、第１の信号処理回路６と第２の信号処理回路５とは、設定制御線１３により接続されている。第１の信号処理回路６は、この設定制御線１３を介して、第２の信号処理回路５が内蔵する後述の記憶部に記憶されている設定値を変更する。
次に、図２７を用いて、図５を参照して用いて説明したエンコーダシステムの構成、特に、第２の信号処理回路５と第１の信号処理回路６との構成について説明する。図２７において、図５と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
＜第２の信号処理回路５と第１の信号処理回路６との構成＞
第２の信号処理回路５は第２の位置データ検出回路５５０を有している。この第２の位置データ検出回路５５０は、第２の内挿回路５５１と、第２の位置検出回路５５２と、送信信号生成出力部５５３と、伝達比情報記憶部５５６と、第１の分解能記憶部５５７と、第２の分解能記憶部５５８と、を有する。一方、第１の信号処理回路６は、第１の位置データ検出回路５６１と、第２の位置データ補正回路５６２と、位置データ合成回路５６３と、回転数量記憶部５６４と、外部通信回路５６５と、伝達比情報記憶部５６６と、第１の分解能記憶部５６７と、第２の分解能記憶部５６８と、回転方向検出部５６１０と、電源供給監視回路５６１１と、回転方向情報記憶部５６１２と、回転方向情報設定部５６１３と、を有している。
＜第２の信号処理回路５の各構成＞
まず、第２の信号処理回路５が有する第２の位置データ検出回路５５０の各構成について説明する。伝達比情報記憶部５５６には、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とを連結する予め定められている動力伝達装置２の伝達比の値を示す情報が、伝達比情報として予め記憶されている。第１の分解能記憶部５５７には、第１の位置データ検出回路５６１の分解能が第１の分解能として予め記憶されている。第２の分解能記憶部５５８には、第２の位置データ検出回路５５０の分解能が第２の分解能として予め記憶されている。
第２の内挿回路５５１は、第２のエンコーダ４から入力された第２の検出信号を内挿処理して第２の位置データを検出する。第２の位置検出回路５５２は、第２の内挿回路５５１が検出した第２の位置データと伝達比情報記憶部５５６から読み出した伝達比情報とを乗じた値を、第２の分解能記憶部５５８から読み出した第２の分解能の値で除算した値の整数部分の値を回転数量として算出するとともに、この除算した値の少数部分の値に第１の分解能記憶部５５７から読み出した第１の分解能の値を乗じた値を推定値として算出する。この推定値とは、第１のエンコーダ３により正確に検出される第１の位置データを、第２のエンコーダ４が検出した第２の検出信号に基づいて算出して推定する位置データである。
たとえば、第２の位置検出回路５５２は回転数量ｍと推定値ｓとを次の式１５及び式１６により算出する。
ｍ＝ＩＮＴ（ｎ（Ｐ２／Ｒ２）） ・・・ （式１５）
ｓ＝Ｒ１×（ｎ（Ｐ２／Ｒ２）−ｍ） ・・・ （式１６）
上記の式１５と式１６とにおいて、Ｐ２は第２の内挿回路５５１が検出した第２の位置データであり、Ｒ１は第１の分解能記憶部５５７に記憶されている第１の分解能であり、Ｒ２は第２の分解能記憶部５５８に記憶されている第２の分解能であり、ｎは伝達比情報記憶部５５６から読み出した伝達比情報である。なお、ＩＮＴは、小数点以下を切り捨てて、整数部分のみを抽出する演算子である。
このように、この第２の位置データ検出回路５５０は、第２の内挿回路５５１と第２の位置検出回路５５２とにより、第２のエンコーダ４が検出した第２の検出信号を内挿処理した値と伝達比情報記憶部５５６から読み出した伝達比情報とに基づいて、第１のエンコーダ３の回転数量を算出するとともに第１の位置データに対応する位置データを推定値として算出する。
送信信号生成出力部５５３は、第２の位置検出回路５５２が算出した推定値に基づいて、入力軸１０の回転数量の値を示す送信信号を生成して第２の位置データ補正回路５６２に出力する。この送信信号生成出力部５５３は、送信信号を、たとえば、互いに位相が９０度異なる第１の矩形波信号である多回転Ａ信号と第２の矩形波信号である多回転Ｂ信号である２相信号として生成して出力する（図１１参照）。なお、この２相信号は、外来のノイズなどに耐性を有するようにするために、波形が矩形波となる２相矩形波信号であることが望ましい。
図１１においては、入力軸が１回転することに応じて、すなわち、第１の位置データの値が０から１３１０７１をとることに応じて、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＨとＬ、ＨとＨ、ＬとＨ、および、ＬとＬ、という信号パターンに変化する。ここで、ＨとＬとは、たとえば、電気信号の電位で予め定められたハイレベルとロウレベルとである。そして、入力軸が１回転する毎に、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とは、上記の信号パターンを繰り返す。
この送信信号生成出力部５５３が生成する多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とは、入力軸の１回転において、伝達比ｎと第２の位置データ検出回路５５０の分解能Ｒ２とにより、次の関係となる。
多回転Ａ信号は、Ｒ２／４ｎの剰余が０から２ｎの期間はＨ、それ以外はＬとなる。一方、多回転Ｂ信号は、Ｒ２／４ｎの剰余がｎから３ｎの期間はＨ、それ以外はＬとなる。
送信信号生成出力部５５３は、たとえば、次のようにして、上述した多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とを生成する。送信信号生成出力部５５３は、第２の位置検出回路５５２の算出した推定値に、第２の位置データ検出回路５５０の分解能Ｒ２を乗じた値に対して、４ｎで除算した値が、０から２ｎであれば、多回転Ａ信号をＨとして出力し、それ以外であれば、多回転Ａ信号をＬとして出力する。また、送信信号生成出力部５５３は、第２の位置検出回路５５２の算出した推定値に、第２の位置データ検出回路５５０の分解能Ｒ２を乗じた値に対して、４ｎで除算した値が、１ｎから３ｎであれば、多回転Ｂ信号をＨとして出力し、それ以外であれば、多回転Ｂ信号をＬとして出力する。
＜第１の信号処理回路６の各構成＞
次に、第１の信号処理回路６の各構成について説明する。伝達比情報記憶部５６６には、伝達比情報記憶部５５６と同様に、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とを連結する予め定められている動力伝達装置２の伝達比の値を示す情報が、伝達比情報として予め記憶されている。第１の分解能記憶部５６７には、第１の分解能記憶部５５７と同様に、第１の位置データ検出回路５６１の分解能が第１の分解能として予め記憶されている。第２の分解能記憶部５６８には、第２の分解能記憶部５５８と同様に、第２の位置データ検出回路５５０の分解能が第２の分解能として予め記憶されている。
第１の位置データ検出回路５６１は、第１のエンコーダ３から入力された第１の検出信号に基づいて、予め定められている第１の信号処理（内挿処理）により、入力軸１０の角度位置を示す第１の位置データを検出する。
第２の位置データ補正回路５６２は、第２の位置データ検出回路５５０が検出した第２の位置データを、この第２の位置データと第１の位置データ検出回路５６１が検出した第１の位置データとに基いて予め定められている補正処理により補正する。
位置データ合成回路５６３は、第２の位置データ補正回路５６２が補正した第１のエンコーダ３の回転数量の値と、第１の位置データ検出回路５６１が検出した第１の位置データの値とに基づいて、合成位置データを生成する。なお、この位置データ合成回路５６３は、第１の位置データ検出回路５６１が検出した第１の位置データと、第２の位置データ検出回路５５０が検出した第２の位置データとを合成する場合に、伝達比情報記憶部５６６から読み出した伝達比情報に基づいて合成位置データを合成する。
また、この位置データ合成回路５６３は、詳細には、第１の位置データ検出回路５６１が検出した第１の位置データと、第２の位置データ検出回路５５０が検出した第２の位置データとを合成する場合に、伝達比情報記憶部５６６から読み出した伝達比情報、第１の分解能記憶部５６７から読み出した第１の分解能、および、第２の分解能記憶部５６８から読み出した第２の分解能に基づいて、予め定められている算出方法により、合成位置データを合成する。
例えば、位置データ合成回路５６３は、合成位置データを、次の式１７により算出する。
合成位置データ＝Ｐ１＋Ｒ１×ＩＮＴ（ｎ×Ｐ２／Ｒ２） ・・・ （式１７）
ここで、Ｐ１は第１の位置データであり、Ｐ２は第２の位置データであり、ｎはギア比である。また、Ｒ１は第１の位置データ検出回路５６１の分解能であり、Ｒ２は第２の位置データ検出回路５５０の分解能である。なお、ＩＮＴは、小数点以下を切り捨てて、整数部分のみを抽出する演算子である。
位置データ合成回路５６３は、この式１７により、第２の位置データ検出回路５５０の一回転内の位置割合（Ｐ２／Ｒ２）にギア比（ｎ）を乗じた値の整数部分（ＩＮＴ）を算出し、この算出した整数部分の値に第１の位置データ検出回路５５０の分解能の値（Ｒ１）を乗じた値に第１の位置データ（Ｐ１）の値を加算した値を、合成位置データとして算出する。
また、位置データ合成回路５６３は、位置データ合成回路５６３が生成した合成位置データを、外部通信回路５６５を介して、通信ライン９を通じてコントローラ８に出力する。
また、外部通信回路５６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８との間の通信処理を実行する。たとえば、外部通信回路５６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８から受信した伝達比情報を、伝達比情報記憶部５６６に記憶させるとともに、設定制御線１３を介して伝達比情報記憶部５５６に記憶させる。
また、外部通信回路５６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８から受信した第１の分解能を、第１の分解能記憶部５６７に記憶させるとともに、設定制御線１３を介して第１の分解能記憶部５５７に記憶させる。また、外部通信回路５６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８から受信した第２の分解能を、第２の分解能記憶部５６８に記憶させるとともに、設定制御線１３を介して第２の分解能記憶部５５８に記憶させる。
なお、この伝達比情報記憶部５６６および伝達比情報記憶部５５６は、それぞれ、たとえば、不揮発性メモリである。そのため、伝達比情報記憶部５６６に記憶された伝達比情報の値は、一度設定されれば、エンコーダシステムの電源が落ちても、消えることは無い。本構成により、エンコーダシステムで使用可能な動力伝達装置２および動力伝達装置２の伝達比の、選択肢を広げることが可能となる。
また、第１の分解能記憶部５５７、第１の分解能記憶部５６７、第２の分解能記憶部５５８、および、第２の分解能記憶部５６８も、伝達比情報記憶部５６６および伝達比情報記憶部５５６と同様に、それぞれ、たとえば、不揮発性メモリである。そのため、同様に、エンコーダシステムで使用可能な第１の位置データ検出回路５６１および第２の位置データ検出回路５５０の分解能の値について、選択肢を広げることが可能となる。
誤差補正値記憶部５６２０には、自エンコーダシステムに出力軸１１を回転させる動力伝達装置全体を組み込んだ状態で予め駆動して求められる誤差補正値であって合成位置データを補正する誤差補正値が予め記憶されている。
この動力伝達装置全体とは、たとえば、エンコーダシステムが組み込まれたモジュールであってもよい。モジュールとは、たとえば、産業用ロボットの腕などであって、産業用ロボットという製品を構成する部品であってもよい。
この誤差補正値記憶部５６２０には、たとえば、第２のエンコーダ４が検出した第２の位置データに基づく検出角度（回転角度）を、第１のエンコーダ３が検出した第１の位置データに基づく検出角度（回転角度）を基準にした角度と比較して求められる誤差角度（回転角度位置誤差）であって、動力伝達装置全体から生じる誤差角度を誤差補正値として、エンコーダシステムが実際に動作される前段階において予め記憶されている。
具体的には、誤差補正値記憶部５６２０には、自エンコーダシステムに組み込まれている動力伝達装置全体が予め駆動された場合において検出された誤差補正値が、第２の位置データと第１の位置データとに関連付けて予め記憶されている。
誤差補正回路５６２１は、誤差補正値記憶部５６２０から読み出した誤差補正値に基づいて位置データ合成回路５６３が生成する合成位置データを補正する。具体的には、誤差補正回路５６２１は、入力軸１０が回転された場合に、第１の位置データ検出回路５６１が検出した第１の位置データと第２の位置データ検出回路５５０が検出した第２の位置データとに関連付けられている誤差補正値を誤差補正値記憶部５６２０から読み出し、当該読み出した誤差補正値に基づいて位置データ合成回路５６３が生成する合成位置データを補正する。
＜誤差補正値記憶部５６２０に記憶されている誤差補正値を得る第１の方法＞
ここで、誤差補正値記憶部５６２０に記憶されている誤差補正値を得る方法と、誤差補正値記憶部５６２０に誤差補正値を記憶させる方法とについて説明する。
一般に、ギアやベルト・プーリーなどの動力伝達装置においては、各ギアの歯の噛み合わせ誤差、プーリーの回転偏心、負荷変動等の影響によって、回転角度によって角度誤差が発生する可能性がある。
このように、動力伝達装置に回転角度誤差があると、入力軸１０の角度換算で出力軸１１の角度を推定して、エンコーダシステムが組み込まれるシステムを制御しても、正確な回転角度でモータ等を制御する事が出来ない場合があるという問題がある。
そこで、この問題を解決するため、あらかじめ、出力軸１１を１回転以上回転させた時の入力軸１０における第１のエンコーダ３の検出角度と出力軸１１における第２のエンコーダ４の検出角度とを測定し、入力軸１０における第１のエンコーダ３の検出角度と第２のエンコーダ４が検出した出力軸１１の検出角度に対応する入力軸１０の理論回転角度（減速比から計算した回転角度）との比較（例えば、差）から誤差角度を検出する。
たとえば、本実施形態によるエンコーダシステムを出荷する前の調整段階において、上述した誤差角度を、専用の測定器を用いて測定する。そして、専用の測定器を用いて測定された誤差角度は、コントローラ８からエンコーダシステムに入力され、外部通信回路５６５が、第１の位置データ検出回路５６１が検出した第１の位置データと第２の位置データ検出回路５５０が検出した第２の位置データとに関連付けて誤差補正値δＰを誤差補正値記憶部５６２０に記憶させる。
ところでこの誤差補正値記憶部５６２０も、不揮発性メモリである。そのため誤差補正値記憶部５６２０に誤差補正値δＰが一端記憶されれば、エンコーダシステムは出荷された後も、誤差補正値記憶部５６２０に記憶されている誤差補正値δＰに基づいて、位置データ合成回路５６３が生成する合成位置データを補正することができる。
また、エンコーダシステムを出荷する前の調整段階においてエンコーダシステム毎に実際の誤差角度を測定することにより、エンコーダシステム毎の誤差を補正することが可能となる。
図２８に、第２のエンコーダ４の１回転の回転において、第１のエンコーダ３を基準とした理論回転角度に対する第１のエンコーダ３の入力軸１０の誤差角度の一例を示す。
すなわち、この誤差角度が、動力伝達装置の回転角度誤差になる。そして、予め、この回転角度誤差を誤差補正値δＰとして誤差補正値記憶部５６２０に記憶させる。そして実際の駆動時には、この誤差補正値記憶部５６２０に記憶された誤差補正値δＰに基づいて誤差補正回路５６２１が角度補正をして、コントローラ８に送信する合成位置データを正確に算出できるようにする。
たとえば、誤差補正値記憶部５６２０には、第２の位置データの値Ｐ２と第１の位置データの値Ｐ１とに関連付けてこの誤差補正値δＰが予め記憶されている。ここでは誤差補正値δＰを、第２の位置データの値Ｐ２を補正する誤差補正値（δＰ２）として説明する。
誤差補正回路５６２１は、上述した式１７により合成位置データが算出される場合に、式１７に用いられる第２の位置データの値Ｐ２と第１の位置データの値Ｐ１とに該当する誤差補正値（δＰ２）を誤差補正値記憶部５６２０から読み出して、読み出した誤差補正値（δＰ２）を第２の位置データの値Ｐ２に加算して補正する。そして、誤差補正値（δＰ２）により補正された第２の位置データの値Ｐ２に基づいて、位置データ合成回路５６３により、合成位置データが算出される。
すなわち位置データ合成回路５６３は、次の式１８により、合成位置データを生成することになる。
合成位置データ＝Ｐ１＋Ｒ１×ＩＮＴ（ｎ×（Ｐ２＋δＰ２）／Ｒ２）・・・ （式１８）
この式１８において（Ｐ２＋δＰ２）という項が、上述した式１７に対して、位置データ合成回路５６３により補正された項である。
この式１８により合成位置データを算出するにあたり、たとえば、誤差補正回路５６２１が、第２の位置データの値Ｐ２と第１の位置データの値Ｐ１とに該当する誤差補正値（δＰ２）を誤差補正値記憶部５６２０から読み出し、誤差補正値（δＰ２）に基づいて、第２の位置データ補正回路５６２による第２の位置データの値Ｐ２を補正する。そして、この補正された第２の位置データの値Ｐ２が、第２の位置データ補正回路５６２から位置データ合成回路５６３に出力され、位置データ合成回路５６３が上述した式１８により、合成位置データを算出する。
この方式は、第１のエンコーダ３の回転角度を基準にし、第２のエンコーダ４と第１のエンコーダ３との２個のエンコーダから得られる誤差角度から簡単に動力伝達装置の誤差角度を検出できるという特徴がある。第２のエンコーダ４から見ると、動力伝達装置の伝達比倍に高分解能化した第１のエンコーダ３を基準にしている事になる。
このように、本実施形態においては、自エンコーダシステムに出力軸１１を回転させる動力伝達装置全体を組み込まれた状態で予め駆動して求められる誤差補正値δＰが予め記憶されている。そして、誤差補正値記憶部５６２０から読み出した誤差補正値δＰに基づいて、誤差補正回路５６２１が、位置データ合成回路５６３の合成する合成位置データを補正する。これにより、入力軸１０の回転と出力軸１１の回転との間にずれ（例えば、多回転量のずれ等）が生じる場合においても正常に合成位置を生成することができる。
＜誤差補正値記憶部５６２０に記憶されている誤差補正値を得る第２の方法＞
図２９に、さらに高精度に誤差角度を検出する第２の方法を示す。本実施形態では、第１のエンコーダ３の代わりに誤差検出用の基準となる高精度絶対値エンコーダ３１を仮搭載し、この状態で上述した第１の方法の場合と同様に、出力軸１１を１回転以上回転させて動力伝達装置の回転角度誤差を検出する。そして、この検出した回転角度誤差を、第１の方法の場合と同様に、誤差補正値記憶部５６２０に記憶させる。
その後、基準となる高精度絶対値エンコーダ３１の代わりに製品となる第１のエンコーダ３を搭載して、製品にする。なお、実際の駆動時における、この誤差補正値記憶部５６２０に記憶させた誤差補正値δＰに基づく合成位置データの補正は、上述の第１の方法と同様なため省略する。
このように、この誤差補正値記憶部５６２０には、あらかじめ、第２のエンコーダ４が検出した検出角度を、第１のエンコーダ３の変わりに高精度の高精度絶対値エンコーダ３１（絶対位置基準検出器）を用いて検出し、当該高精度絶対値エンコーダ３１が検出した検出角度を基準にした角度と比較した誤差角度であって、動力伝達装置全体から生じる誤差角度が誤差補正値δＰとして記憶されていてもよい。
この方式は、装置の製造時で専用の高精度絶対値エンコーダ３１を用いる事で、簡単にかつ高精度に回転角度誤差を検出する事が出来るという特徴がある。
なお、上述した実施形態では、出力軸１１に負荷トルクがかからない場合の動力伝達装置の回転角度誤差について示したが、実使用時における負荷トルクの大きさが分かっている場合には、その負荷トルクを出力軸１１に加えた状態で動力伝達装置の回転角度誤差を検出すれば、さらに正確な回転角度誤差を検出する事が出来る。また、上述した遊星歯車減速装置を用いた場合、その出力軸をさらに減速するために、別の歯車、プーリーやタイミングベルトなどを用いる場合があるが、本実施形態によれば、遊星歯車減速装置の誤差だけでなく、該プーリーなどを含めた動力伝達装置全体の回転角度誤差を考慮して補正することができる。また、例えば、本実施形態においては、入力軸に第１のエンコーダ３を配置し、出力軸に第２のエンコーダ４を配置しているので、負荷変動等によって生じる回転角度誤差（例、出力軸の回転角度誤差など）を高精度に検出して、合成位置データを正確に補正することができる。
なお、誤差補正回路５６２１は、第１の位置データ検出回路５６１が検出する第１の位置データを第２の位置データ検出回路５５０が検出した第２の位置データに基づいて推定された推定値と、第２の位置データ検出回路５５０が検出した第２の位置データとに関連付けられている誤差補正値δＰを誤差補正値記憶部５６２０から読み出し、当該読み出した誤差補正値δＰに基づいて位置データ合成回路が生成する合成位置データを補正するようにしてもよい。
たとえば、第１のエンコーダ３または第１の位置データ検出回路５６１が故障したことにより、第１の位置データが異常な値となる場合に、上述したように、誤差補正回路５６２１は、第１の位置データに代えて、上述した推定値を用いてもよい。この推定値とは、式１６で算出した推定値ｓである。
たとえば、第２の位置検出回路５５２が推定値ｓを算出し、算出した推定値ｓを第２の位置データ補正回路５６２に送信する。この推定値ｓの送信方法として、たとえば、送信信号生成出力部５５３が、２相正弦波信号で、回転数量ｍとともに推定値ｓを、第２の位置データ補正回路５６２に送信してもよい。そして第２の位置データ補正回路５６２を介して受信した推定値ｓに基づいて、誤差補正回路５６２１は、誤差補正値δＰを誤差補正値記憶部５６２０から読み出し、当該読み出した誤差補正値δＰに基づいて位置データ合成回路が生成する合成位置データを補正する。
ここでは２相正弦波信号により推定値ｓを第２の信号処理回路５から第１の信号処理回路６へ出力するものとして説明したが、送信方法は任意であり、たとえば通信線１２とは異なる通信線により送信してもよいし、任意形式の送信形式で送信してもよい。
なお、第１の位置データが異常な値となることを検出するために、たとえば第１の位置データの異常を検出する故障検出回路５６２２を第１の信号処理回路６が有するようにしてもよい。この故障検出回路５６２２には、たとえば、モータ１を駆動する制御信号がコントローラ８から外部通信回路５６５を介して入力され、この制御信号により第１の位置データがとるべき値を算出できるものとする。
そして、故障検出回路５６２２は、第１の位置データ検出回路５６１から出力される第１の位置データの値と、コントローラ８からの制御信号に基づいて算出した第１の位置データがとるべき値とを比較し、両者が一致しない場合に、第１の位置データに異常があると検出する。
そして故障検出回路５６２２が第１の位置データの異常を検出しない場合には、誤差補正回路５６２１は、第１の位置データ検出回路５６１が検出した第１の位置データと第２の位置データ検出回路５５０が検出した第２の位置データとに関連付けられている誤差補正値δＰを誤差補正値記憶部５６２０から読み出し、当該読み出した誤差補正値δＰに基づいて位置データ合成回路が生成する合成位置データを補正する。
逆に、故障検出回路５６２２が第１の位置データの異常を検出した場合には、誤差補正回路５６２１は、第１の位置データ検出回路５６１が検出する第１の位置データを第２の位置データ検出回路５５０が検出した第２の位置データに基づいて推定された推定値と、第２の位置データ検出回路５５０が検出した第２の位置データとに関連付けられている誤差補正値δＰを誤差補正値記憶部５６２０から読み出し、当該読み出した誤差補正値δＰに基づいて位置データ合成回路が生成する合成位置データを補正する。
このようにすることにより、たとえば、第１のエンコーダ３または第１の位置データ検出回路５６１が故障したことにより、第１の位置データが異常な値となる場合であっても、故障検出回路５６２２は、位置データ合成回路が生成する合成位置データを補正することができる。
また、位置データ合成回路５６３は、第１の位置データ検出回路５６１が検出した第１の位置データ（Ｐ１）に代えて、第１の位置データ検出回路５６１が検出する第１の位置データを第２の位置データ検出回路５５０が検出した第２の位置データに基づいて推定された推定値ｓを用いて、次の式１９により、合成位置データを生成してもよい。
合成位置データ＝ｓ＋Ｒ１×ＩＮＴ（ｎ×（Ｐ２＋δＰ２）／Ｒ２）・・・ （式１９）
たとえば、故障検出回路５６２２が第１の位置データの異常を検出しない場合には、位置データ合成回路５６３は、第１の位置データ検出回路５６１が検出した第１の位置データに基づいて、上述した式１７により合成位置データを生成する。
逆に、故障検出回路５６２２が第１の位置データの異常を検出した場合には、位置データ合成回路５６３は、第１の位置データ検出回路５６１が検出した第１の位置データ（Ｐ１）に代えて、第１の位置データ検出回路５６１が検出する第１の位置データを第２の位置データ検出回路５５０が検出した第２の位置データに基づいて推定された推定値ｓを用いて、上述した式１９により合成位置データを生成する。
このようにすることにより、たとえば、第１のエンコーダ３または第１の位置データ検出回路５６１が故障したことにより、第１の位置データが異常な値となる場合であっても、位置データ合成回路５６３は、合成位置データを生成することができる。
図２７の説明に戻り、回転数量記憶部５６４には、第２のエンコーダ４で検出された入力軸１０の回転数量の値が記憶されている。そして、第２の位置データ補正回路５６２は、第２の信号処理回路５からの送信信号の受信に応じて、回転数量記憶部５６４に記憶されている回転数量の値を、１上げるまたは１下げることにより、この回転数量の値を検出する。
この回転数量記憶部５６４には、エンコーダシステムの起動時に、第２のエンコーダ４で検出された入力軸１０の回転数量の値が記憶される。たとえば、エンコーダシステムの起動時に、第２の信号処理回路５の送信信号生成出力部５５３は、１ＫＨｚの周期で、図１１を用いて説明した多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号との信号パターンを回転数量分だけ繰り返して、回転数量分の多回転信号を初期値設定信号として出力する。そして、第２の位置データ補正回路５６２は、第２の信号処理回路５の送信信号生成出力部５５３から受信した初期値設定信号に対応する値を、回転数量記憶部５６４に記憶させる。その結果、回転数量記憶部５６４には、回転数量の情報が記憶される。
以降、第２の位置データ補正回路５６２は、第２の信号処理回路５からの送信信号の受信に応じて、回転数量記憶部５６４に記憶されている回転数量の値を上げるか、または、下げる。また誤差補正回路５６２１は、動力伝達装置の角度誤差を補正する。このようにして、入力軸１０の回転数量の値が、出力軸１１の回転から検出されている。
＜第２の位置データ補正回路５６２の詳細＞
次に、第２の位置データ補正回路５６２の構成を、より具体的に説明する。たとえば、入力軸１０の回転位置を示す第１の位置データと、出力軸１１の回転位置を示す第２の位置データとの間には、ずれが生じる可能性がある。これは、たとえば、入力軸１０と動力伝達装置２、および、動力伝達装置２と出力軸１１との間の噛み合わせに起因するずれであり、物理的に生じるものである。
そのため、図９に示すように、第２の位置データから算出される回転数量（ｍ）と、入力軸１０の回転位置を示す第１の位置データ（Ｐ１）との間にも、変化するタイミングにおいて、ずれが生じる可能性がある。このようなずれが生じていると、位置データ合成回路５６３は、正常に合成位置データを生成することができない。そこで、第２の位置データ補正回路５６２は、このようにずれがある場合にも、位置データ合成回路５６３が、正常に合成位置データを生成することができるように、図１０に示すように、補正値Δｍを算出して、この算出した補正値Δｍを回転数量（ｍ）に加算して補正する。
ここでは、図９と図１０とを用いて、第２の位置データ補正回路５６２による、回転数量の補正方法について説明する。なお、ここでは、第１の位置データの値が１７ビットである場合について説明する。
図９に示すように、入力軸１０が回転するにともない出力軸１１が回転し、第２の位置データの値Ｐ２に基づいて回転数量ｍが算出される。また、第１の位置データの値Ｐ１は０から１３１０７１（＝２１７−１）の値を繰り返す。すなわち、第１の位置データの値Ｐ１は０から１３１０７１（＝２１７−１）の値を繰り返すことに応じて、たとえば、回転数量ｍが１０、１１、１２と順に変化する。この第１の位置データの値Ｐ１により検出される入力軸回転数量の変化位置（たとえば、第１の位置データの値Ｐ１が０となるタイミング）と、回転数量ｍの変化するタイミングとの間には、ずれがある。
図１０に示すように、第２の位置データ補正回路５６２は、たとえば、第１の位置データの値Ｐ１の値が、０から３２７６７（＝２１７×１／４−１）の範囲にあり、かつ、算出された回転数量ｍが後半である場合には、回転数量ｍの値に補正値Δｍ（＝１）を加算して、回転数量ｍの値を補正する。ここで、算出された回転数量ｍが後半であるとは、算出された回転数量ｍの値が、ｍではあるが、ｍ＋１に近いことを意味している。
また、図１０に示すように、第２の位置データ補正回路５６２は、たとえば、第１の位置データの値Ｐ１の値が、９８３０４（＝２１７×３／４−１）から１３１０７１（＝２１７−１）の範囲にあり、かつ、算出された回転数量ｍが前半である場合には、回転数量ｍの値に補正値Δｍ（＝−１）を加算して、回転数量ｍの値を補正する。ここで、算出された回転数量ｍが前半であるとは、算出された回転数量ｍの値が、ｍではあるが、ｍ−１に近いことを意味している。
ところで、算出された回転数量ｍが後半であるか前半であるかという判定は、推定値の値に基づいて判定する。たとえば、第２の位置データ補正回路５６２は、第２の位置検出回路５５２の算出した推定値の値が、０．５（半周）よりも小さい場合には前半であると判定し、推定値の値が０．５（半周）以上である場合には後半であると判定する。
なお、図１０においては、第１のエンコーダ３が検出した回転数量の値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半１／４の領域（０から３２７６７）であるか後半１／４の領域であるか（９８３０４から１３１０７１）を判定した。しかし、ずれを検出するためには、第１のエンコーダ３が検出した回転数量の値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半の領域であるか後半の領域であるかを判定してもよい。
よって、第２の位置データ補正回路５６２は、第２の位置検出回路５５２の算出した推定値の値によって推定される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半領域であるか後半領域を判定し、第１のエンコーダ３が検出した回転数量の値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半領域であるか後半領域であるかを判定するようにしてもよい。そして、第２の位置データ補正回路５６２は、この２つの判定結果が異なる場合には、第２の位置検出回路５５２の算出した回転数量の値を、補正するようにしてもよい。
具体的には、第２の位置データ補正回路５６２は、第２の位置検出回路５５２の算出した推定値の値によって推定される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の後半領域であり、かつ、第１の位置データ検出回路５６１が検出した第１の位置データの値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半領域である場合には、第２の位置検出回路５５２の算出した回転数量の値に１を加算して補正する。
また、第２の位置データ補正回路５６２は、逆に、第２の位置検出回路５５２の算出した推定値の値によって推定した入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半領域であり、かつ、第１の位置データ検出回路５６１が検出した第１の位置データの値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の後半領域である場合には、第２の位置検出回路５５２の算出した回転数量の値に−１を加算して、すなわち、１を減算して補正する。
ところで、第２の位置データ補正回路５６２は、第２の位置データ検出回路５５０の送信信号生成出力部５５３から入力した送信信号に基づいて、回転数量の入力軸１０の回転位置が入力軸１０の１回転において回転の前半領域であるか後半領域であるかを判定して回転数量の値を補正する。
ここでは、第２の位置データ補正回路５６２に入力される信号が、図１１に示すように多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号との２相矩形波の場合について説明する。
たとえば、図１１に示すように、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とは、入力軸が１回転する毎に、ＨとＬ、ＨとＨ、ＬとＨ、および、ＬとＬ、という信号パターンで変化する。これにより、第２の位置データ補正回路５６２は、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＨとＬまたはＨとＨの場合は、入力軸の１回転において回転の前半領域であると判定する。逆に、第２の位置データ補正回路５６２は、ＬとＨまたはＬとＬの場合は、入力軸の１回転において回転の後半領域であると判定する。
より詳細には、第２の位置データ補正回路５６２は、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＨとＬの場合は、入力軸の１回転において回転の開始１／４の領域であると判定する。また、第２の位置データ補正回路５６２は、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＬとＬの場合は、入力軸の１回転において回転の終了１／４の領域であると判定する。
また、第２の位置データ補正回路５６２は、入力された多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＨとＬ、ＨとＨ、ＬとＨ、および、ＬとＬ、という信号パターンで順に変化することを検出することにより、入力軸が１回転したことを検出する。また、逆に、第２の位置データ補正回路５６２は、入力された多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＬとＬ、ＬとＨ、ＨとＨ、および、ＨとＬ、という信号パターンで順に変化することを検出することにより、入力軸が逆方向に１回転、すなわち、−１回転したことを検出する。
上記の説明においては、第２の位置データ補正回路５６２に入力される信号が、図１１に示すように多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号との２相矩形波の場合について説明したが、第２の位置データ補正回路５６２における信号処理は、この２相矩形波が２相正弦波信号である場合も同様である。
たとえば２相正弦波信号の場合には、第２の位置データ補正回路５６２の内部において２相正弦波信号を２相矩形波に変換し、この変換した２相矩形波に基づいて、第２の位置データ補正回路５６２は、上記に図９と図１０とを用いて説明した信号処理を実行するようにしてもよい。
また、この２相正弦波信号とは、第２の信号処理回路５から第１の信号処理回路６へ推定値ｓを出力する場合の信号と同一であってもよい。この場合でも、位置データ合成回路５６３は、故障検出回路５６２２および第２の位置データ補正回路５６２により補正された値を用いて、合成位置データを生成することができる。
また２相正弦波信号の場合には、第２の信号処理回路５から第１の信号処理回路６へ推定値ｓを出力することができることから、第１の位置データが異常な値となる場合であっても、位置データ合成回路５６３は、第１の位置データに代えて推定値ｓを用いて、上述した式１９により合成位置データを生成することができる。
なお、従来においては、たとえば、遊星歯車減速装置の回転角度誤差が、負荷変動によって変化するので、正確な回転角度補正をすることが出来ない場合があるという問題があった。
従来において、一般的に、例えば、負荷変動によって、入力軸の回転と出力軸の回転との間に回転角度誤差が生じる可能性がある。そのため、エンコーダシステムにおいては、入力軸の回転と出力軸の回転との間に生じる回転角度誤差を正確に補正することができない場合があるという問題があった。
本実施形態において、入力軸の回転と出力軸の回転との間に生じる回転角度誤差を正確に補正することが可能なエンコーダシステムおよび信号処理方法を提供することができる。
本実施形態において、入力軸の回転と出力軸の回転との間に生じる回転角度誤差を正確に補正することができるという効果を奏する。
なお図２７を用いて説明した実施形態では、誤差補正回路５６２１を第２の位置データ補正回路５６２に接続させて説明したが、誤差補正回路５６２１と同様の機能を有する構成を、第２の信号処理回路５内の第２の位置検出回路５５２に接続させてもよい。このような構成において、第２の位置検出回路５５２であらかじめ第２の位置データを補正してから、すなわち動力伝達誤差分を第２の信号処理回路５内で補正してから、第２の位置データ補正回路５６２に送信しても良い。
なお図３０に示すように、第１のエンコーダ３が、内部に、第１の信号処理回路６と第２の信号処理回路５とを一体として有するようにしていてもよい。たとえば第２のエンコーダ４で検出された第２の検出信号が、信号線１５を介して、一体とされた第１の信号処理回路６と第２の信号処理回路５とのうちの第２の内挿回路５５１に入力される（図３１参照）。
そしてこの場合、図３１に示すように、第２の位置検出回路５５２が、算出した回転数量ｍと推定値ｓとを、第２の位置データ補正回路５６２に出力するようにしてもよい。
この図３０と図３１とに示すように構成しても、誤差補正値記憶部５６２０から読み出した誤差補正値δＰに基づいて、誤差補正回路５６２１が、位置データ合成回路５６３の合成する合成位置データを補正することができる。これにより、入力軸１０の回転と出力軸１１の回転との間にずれが生じる場合においても正常に合成位置を生成することができる。
なお、上述した第１のエンコーダ３または第２のエンコーダ４は、それぞれ、磁気式のエンコーダであってもよいし、光学式のエンコーダであってもよい。
また、誤差補正回路５６２１の機能を、第２の位置データ補正回路５６２または第２の位置検出回路５５２が有するようにしてもよい。または誤差補正回路５６２１と、第２の位置データ補正回路５６２または第２の位置検出回路５５２とを、一体として構成してもよい。
また上記の説明においては、故障検出回路５６２２が第１の位置データの異常を検出した場合に、誤差補正回路５６２１、または、誤差補正回路５６２１および位置データ合成回路５６３は、第１の位置データ検出回路５６１が検出した第１の位置データ（Ｐ１）に代えて、第１の位置データ検出回路５６１が検出する第１の位置データを第２の位置データ検出回路５５０が検出した第２の位置データに基づいて推定された推定値ｓを用いるものとして説明した。
しかし、これに限るものではなく、故障検出回路５６２２が第１の位置データの異常を検出した場合に、位置データ合成回路５６３のみが、第１の位置データ検出回路５６１が検出した第１の位置データ（Ｐ１）に代えて、第１の位置データ検出回路５６１が検出する第１の位置データを第２の位置データ検出回路５５０が検出した第２の位置データに基づいて推定された推定値ｓを用いてもよい。
すなわち、位置データ合成回路５６３は、第１の位置データ（Ｐ１）に代えて推定値ｓを用いて、次の式２０により合成位置データを生成してもよい。
合成位置データ＝ｓ＋Ｒ１×ＩＮＴ（ｎ×Ｐ２／Ｒ２）・・・ （式２０）
このようにすることにより、たとえば、誤差補正値記憶部５６２０に誤差補正値δＰが記憶されていない場合、または、エンコーダシステムが誤差補正回路５６２１を有していない場合において、第１の位置データが異常な値となる場合であっても、位置データ合成回路５６３は、合成位置データを生成することができる。
なお、上述した伝達比情報記憶部５５６と伝達比情報記憶部５６６、第１の分解能記憶部５５７と第１の分解能記憶部５６７、および、第２の分解能記憶部５５８と第２の分解能記憶部５６８には、それぞれ、同一の情報が記憶される。そこで、伝達比情報記憶部５５６と伝達比情報記憶部５６６、第１の分解能記憶部５５７と第１の分解能記憶部５６７、および、第２の分解能記憶部５５８と第２の分解能記憶部５６８を、それぞれ、一体として構成して、第１の信号処理回路６または第２の信号処理回路５のうちいずれか一方、または、エンコーダシステムが有するようにしてもよい。そして、第１の信号処理回路６および第２の信号処理回路５は、これら一体とした記憶部から、それぞれ読み出すようにしてもよい。
また、誤差補正値記憶部５６２０に記憶されている誤差補正値δＰは、例えば、モータの加速度やトルク等によって、複数の誤差補正値δＰを有するようにしてもよく、必要に応じて、その複数の誤差補正値δＰを選択するようにすればよい。
また、これらの記憶部および誤差補正値記憶部５６２０は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリや、ＣＤ−ＲＯＭ等の読み出しのみが可能な記憶媒体、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成されるものとする。
なお、図２７における第１の信号処理回路６および第２の信号処理回路５を構成する各回路は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリおよびマイクロプロセッサにより実現させるものであってもよい。
なお、この第１の信号処理回路６および第２の信号処理回路５を構成する各回路は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、この第１の信号処理回路６および第２の信号処理回路５を構成する各回路はメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、第１の信号処理回路６および第２の信号処理回路５を構成する各回路の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
１…モータ、２…動力伝達装置、３…第１のエンコーダ、４…第２のエンコーダ、５…第２の信号処理回路、６…信号処理回路（第１の信号処理回路）、６Ａ…第１の検出信号処理回路、６Ｂ…第２の検出信号処理回路、８…コントローラ、９、９Ａ、９Ｂ…通信ライン、１０…入力軸、１１…出力軸、１２…通信線、１３…設定制御線、１４…モータ制御線、１５…信号線、６１…第１の位置データ検出回路、６２…第２の位置データ検出回路、６３…位置データ合成回路、６４…位置データ比較・照合回路、６５…外部通信回路、６６…ギア比情報記憶部、６７…第１の分解能記憶部、６８…第２の分解能記憶部、３０１…回転ディスク、３０２…発光素子、３０３…受光センサ、４０１…回転ディスク、４０２…磁気センサ装置、４０３、４０４…磁気センサ、６１１…絶対位置検出回路、６１２…第１の内挿回路、６１３…位置検出回路、６１４…変換テーブル記憶部、６２１…第２の内挿回路、ｎ…ギア比、Ｐ１…第１の位置データ、Ｐ２…第２の位置データ、Ｒ１…第１の位置データ検出回路６１の分解能、Ｒ２…第２の位置データ検出回路６２の分解能、２５０…第２の位置データ検出回路、２５１…第２の内挿回路、２５２…第２の位置検出回路、２５３…送信信号生成出力部、２５６、２６６…伝達比情報記憶部、２５７、２６７…第１の分解能記憶部、２５８、２６８…第２の分解能記憶部、２６１…第１の位置データ検出回路、２６２…第２の位置データ補正回路、２６３…位置データ合成回路、２６５…外部通信回路、ｎ…伝達比、ｍ…回転数量、Ｐ１…第１の位置データの値、Ｐ２…第２の位置データの値、Ｒ１…第１の位置データ検出回路２６１の分解能、Ｒ２…第２の位置データ検出回路２５０の分解能、３５０…第２の位置データ検出回路、３５１…第２の内挿回路、３５２…第２の位置検出回路、３５３…送信信号生成出力部、３５６、３６６…伝達比情報記憶部、３５７、３６７…第１の分解能記憶部、３５８、３６８…第２の分解能記憶部、３６１…第１の位置データ検出回路、３６２…第２の位置データ補正回路、３６３…位置データ合成回路、３６５…外部通信回路、３６１０…回転方向検出部、３６１１…電源供給監視回路、３６１２…回転方向情報記憶部、３６１３…回転方向情報設定部、ｎ…伝達比、ｍ…回転数量、Ｐ１…第１の位置データの値、Ｐ２…第２の位置データの値、Ｒ２…第２の位置データ検出回路３５０の分解能、４５０…第２の位置データ検出回路、４５１…第２の内挿回路、４５２…第２の位置検出回路、４５３…送信信号生成出力部、４５６、４６６…伝達比情報記憶部、４５７、４６７…第１の分解能記憶部、４５８、４６８…第２の分解能記憶部、４６１…第１の位置データ検出回路、４６２…第２の位置データ補正回路、４６３…位置データ合成回路、４６５…外部通信回路、４６９…故障検出部、４６９１…入力軸角度位置算出部、４６９２…出力軸角度位置算出部、４６９３…比較部、４６９４…位置データ比較・照合回路、ｎ…伝達比、ｍ…回転数量、Ｐ１…第１の位置データ、Ｐ２…第２の位置データ、Ｒ１…第１の位置データ検出回路４６１の分解能、Ｒ２…第２の位置データ検出回路４５０の分解能、３１…高精度絶対値エンコーダ、５５０…第２の位置データ検出回路、５５１…第２の内挿回路、５５２…第２の位置検出回路、５５３…送信信号生成出力部、５５６、５６６…伝達比情報記憶部、５５７、５６７…第１の分解能記憶部、５５８、５６８…第２の分解能記憶部、５６１…第１の位置データ検出回路、５６２…第２の位置データ補正回路、５６３…位置データ合成回路、５６５…外部通信回路、５６２０…誤差補正値記憶部、５６２１…誤差補正回路、５６２２…故障検出回路、ｎ…伝達比、ｍ…回転数量、Ｐ１…第１の位置データの値、Ｐ２…第２の位置データの値、Ｒ２…第２の位置データ検出回路５５０の分解能

Claims (7)

  1. 入力軸を回転させるモータと、
    １回転型のアブソリュートエンコーダであって、前記入力軸の回転における位置変位に応じた第１の検出信号を出力する第１の絶対位置エンコーダと、
    前記入力軸の回転に応じて予め定められている伝達比で出力軸を回転させる動力伝達装置と、
    １回転型のアブソリュートエンコーダであって、前記出力軸の回転における位置変位に応じた第２の検出信号を出力する第２の絶対位置エンコーダと、
    前記第１の絶対位置エンコーダと前記第２の絶対位置エンコーダとが検知した位置変位に応じた第１および第２の検出信号を処理する信号処理回路と、
    を有し、
    前記信号処理回路が、
    前記第１の絶対位置エンコーダから入力された第１の検出信号に基づいて、予め定められている第１の信号処理により、前記入力軸の回転における位置変位を示す第１の位置データを検出する第１の位置データ検出回路と、
    前記第２の絶対位置エンコーダから入力された第２の検出信号を、前記動力伝達装置の予め定められている伝達比に基づいて内挿処理することにより、前記出力軸の回転における位置変位を示す第２の位置データを検出する第２の位置データ検出回路と、
    前記第１の位置データ検出回路が検出した第１の位置データと、前記第２の位置データ検出回路が検出した第２の位置データとを合成して、前記入力軸の回転数とともに１回転内の位置変位を示す合成位置データを生成する位置データ合成回路と、
    前記第１の位置データ検出回路が検出した第１の位置データと、前記第２の位置データ検出回路が検出した第２の位置データとを比較および照合する位置データ比較・照合回路と、
    を有することを特徴とするエンコーダシステム。
  2. 前記動力伝達装置の予め定められている伝達比が伝達比情報として予め記憶されている伝達比情報記憶部を有し、
    前記位置データ合成回路が、
    前記第１の位置データ検出回路が検出した第１の位置データと、前記第２の位置データ検出回路が検出した第２の位置データとを合成する場合に、前記伝達比情報記憶部から読み出した伝達比情報に基づいて前記合成位置データを合成する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダシステム。
  3. 前記位置データ比較・照合回路が、
    前記第２の位置データ検出回路が検出した第２の位置データと前記伝達比情報記憶部から読み出した伝達比情報とに基づいて、前記第１の位置データ検出回路が検出する第１の位置データに対応する位置データを推定値として算出し、
    前記算出した推定値と前記第１の位置データ検出回路が検出した第１の位置データとの差を誤差推定値として算出し、
    前記算出した誤差推定値が予め定められている値の範囲内にあるか否かを判定することにより、前記第１の位置データ検出回路が検出した第１の位置データと前記第２の位置データ検出回路が検出した第２の位置データとを比較および照合する、
    ことを特徴とする請求項２に記載のエンコーダシステム。
  4. 前記第１の絶対位置エンコーダが、
    絶対位置検出用信号と第１のインクリメンタル信号とを前記第１の検出信号として出力し、
    前記第２の絶対位置エンコーダが、
    第２のインクリメンタル信号を前記第２の検出信号として出力し、
    前記第１の位置データ検出回路が、
    前記第１の絶対位置エンコーダから入力された絶対位置検出用信号を変換して、前記入力軸の回転における絶対位置を示す絶対位置データを出力する絶対位置検出回路と、
    前記第１の絶対位置エンコーダから入力された第１のインクリメンタル信号を内挿処理する第１の内挿回路と、
    前記絶対位置検出回路が出力した絶対位置データと前記第１の内挿回路が内挿処理した第１のインクリメンタル信号とに基づいて、前記第１の位置データを検出する位置検出回路と、
    を有し、
    前記第２の位置データ検出回路が、
    前記第２の絶対位置エンコーダから入力された第２のインクリメンタル信号を内挿処理して前記第２の位置データを検出する第２の内挿回路、
    を有することを特徴とする請求項３に記載のエンコーダシステム。
  5. 前記第２の位置データ検出回路の第２の内挿回路が、
    前記第２の絶対位置エンコーダから入力された第２のインクリメンタル信号を内挿処理する場合に、前記伝達比情報記憶部から読み出した伝達比情報に基づいて内挿処理し、前記第２の位置データを検出する、
    ことを特徴とする請求項４に記載のエンコーダシステム。
  6. 前記第１の絶対位置エンコーダが光学式エンコーダであり、
    前記第２の絶対位置エンコーダが磁気式エンコーダである、
    ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のエンコーダシステム。
  7. 入力軸を回転させるモータと、
    １回転型のアブソリュートエンコーダであって、前記入力軸の回転における位置変位に応じた第１の検出信号を出力する第１の絶対位置エンコーダと、
    前記入力軸の回転に応じて予め定められている伝達比で出力軸を回転させる動力伝達装置と、
    １回転型のアブソリュートエンコーダであって、前記出力軸の回転における位置変位に応じた第２の検出信号を出力する第２の絶対位置エンコーダと、
    前記第１の絶対位置エンコーダと前記第２の絶対位置エンコーダとが検知した位置変位に応じた第１および第２の検出信号を処理する信号処理回路と、
    を有するエンコーダシステムにおいて用いられる信号処理方法であって、
    前記信号処理回路が、
    前記第１の絶対位置エンコーダから入力された第１の検出信号に基づいて、予め定められている第１の信号処理により、前記入力軸の回転における位置変位を示す第１の位置データを検出する第１の位置データ検出手順と、
    前記第２の絶対位置エンコーダから入力された第２の検出信号を、前記動力伝達装置の予め定められている伝達比に基づいて内挿処理することにより、前記出力軸の回転における位置変位を示す第２の位置データを検出する第２の位置データ検出手順と、
    前記第１の位置データ検出手順が検出した第１の位置データと、前記第２の位置データ検出手順が検出した第２の位置データとを合成して、前記入力軸の回転数とともに１回転内の位置変位を示す合成位置データを生成する位置データ合成手順と、
    前記第１の位置データ検出手順が検出した第１の位置データと、前記第２の位置データ検出手順が検出した第２の位置データとを比較および照合する位置データ比較・照合手順と、
    を有することを特徴とする信号処理方法。
JP2010526542A 2008-08-26 2009-08-26 エンコーダシステム、及び信号処理方法 Active JP5477292B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010526542A JP5477292B2 (ja) 2008-08-26 2009-08-26 エンコーダシステム、及び信号処理方法

Applications Claiming Priority (12)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008216773 2008-08-26
JP2008216773 2008-08-26
JP2008233793 2008-09-11
JP2008233793 2008-09-11
JP2008258603 2008-10-03
JP2008258603 2008-10-03
JP2008271628 2008-10-22
JP2008271628 2008-10-22
JP2009092036 2009-04-06
JP2009092036 2009-04-06
PCT/JP2009/004126 WO2010023896A1 (ja) 2008-08-26 2009-08-26 エンコーダシステム、信号処理方法、及び送信信号生成出力装置
JP2010526542A JP5477292B2 (ja) 2008-08-26 2009-08-26 エンコーダシステム、及び信号処理方法

Related Child Applications (4)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012264752A Division JP5675761B2 (ja) 2008-08-26 2012-12-03 エンコーダ装置及びエンコーダ装置の回転情報検出方法
JP2013254572A Division JP5790748B2 (ja) 2008-08-26 2013-12-09 エンコーダシステム、及び信号処理方法
JP2013254574A Division JP5917481B2 (ja) 2008-08-26 2013-12-09 エンコーダシステム、及び信号処理方法
JP2013254573A Division JP5720765B2 (ja) 2008-08-26 2013-12-09 エンコーダシステム、及び信号処理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2010023896A1 JPWO2010023896A1 (ja) 2012-01-26
JP5477292B2 true JP5477292B2 (ja) 2014-04-23

Family

ID=41721079

Family Applications (6)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010526542A Active JP5477292B2 (ja) 2008-08-26 2009-08-26 エンコーダシステム、及び信号処理方法
JP2012264752A Active JP5675761B2 (ja) 2008-08-26 2012-12-03 エンコーダ装置及びエンコーダ装置の回転情報検出方法
JP2013254572A Active JP5790748B2 (ja) 2008-08-26 2013-12-09 エンコーダシステム、及び信号処理方法
JP2013254574A Active JP5917481B2 (ja) 2008-08-26 2013-12-09 エンコーダシステム、及び信号処理方法
JP2013254573A Active JP5720765B2 (ja) 2008-08-26 2013-12-09 エンコーダシステム、及び信号処理方法
JP2014108596A Withdrawn JP2014149312A (ja) 2008-08-26 2014-05-26 エンコーダ装置及びエンコーダ装置の回転情報検出方法

Family Applications After (5)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012264752A Active JP5675761B2 (ja) 2008-08-26 2012-12-03 エンコーダ装置及びエンコーダ装置の回転情報検出方法
JP2013254572A Active JP5790748B2 (ja) 2008-08-26 2013-12-09 エンコーダシステム、及び信号処理方法
JP2013254574A Active JP5917481B2 (ja) 2008-08-26 2013-12-09 エンコーダシステム、及び信号処理方法
JP2013254573A Active JP5720765B2 (ja) 2008-08-26 2013-12-09 エンコーダシステム、及び信号処理方法
JP2014108596A Withdrawn JP2014149312A (ja) 2008-08-26 2014-05-26 エンコーダ装置及びエンコーダ装置の回転情報検出方法

Country Status (5)

Country Link
US (2) US9020774B2 (ja)
JP (6) JP5477292B2 (ja)
CN (2) CN102132126B (ja)
TW (1) TWI471531B (ja)
WO (1) WO2010023896A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017104952A1 (ko) * 2015-12-18 2017-06-22 한국원자력연구원 모터 제어 장치 및 방법
US9966816B2 (en) 2014-03-06 2018-05-08 Sony Corporation Actuator and robot arm apparatus
WO2020004715A1 (en) * 2018-06-27 2020-01-02 Alienrobot Inc. Integrated actuator using magnetic sensor
JPWO2019021845A1 (ja) * 2017-07-27 2020-07-09 株式会社ニコン 校正装置、エンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、ロボット装置、エンコーダ装置の製造方法、及び校正プログラム

Families Citing this family (76)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5640732B2 (ja) * 2010-12-24 2014-12-17 株式会社ニコン エンコーダ装置、駆動装置、及びロボット装置
JP5640733B2 (ja) * 2010-12-24 2014-12-17 株式会社ニコン エンコーダ装置、駆動装置、及びロボット装置
JP5660671B2 (ja) * 2011-01-07 2015-01-28 ハイデンハイン株式会社 エンコーダの信号処理装置
JP5320420B2 (ja) * 2011-02-18 2013-10-23 株式会社日立ハイテクインスツルメンツ モータ制御装置およびモータ制御方法
JP5948023B2 (ja) * 2011-07-08 2016-07-06 オークマ株式会社 異常検出機能を備えた絶対位置検出装置
US9671257B2 (en) * 2011-07-08 2017-06-06 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Correcting and/or preventing errors during the measurement of coordinates of a workpiece
JP5927794B2 (ja) * 2011-07-19 2016-06-01 アイシン精機株式会社 車両開閉体制御装置
WO2013094042A1 (ja) * 2011-12-21 2013-06-27 株式会社安川電機 モータ、モータシステムおよびモータ用エンコーダ
HUP1200012A2 (en) * 2012-01-05 2013-07-29 Pazmany Peter Katolikus Egyetem Traction mechanism
TWI469503B (zh) * 2012-02-24 2015-01-11 Foxnum Technology Co Ltd 電機絕對位置記錄裝置
JP5994305B2 (ja) * 2012-03-15 2016-09-21 オムロン株式会社 ロータリーエンコーダおよびロータリーエンコーダの異常検出方法
JP5892844B2 (ja) * 2012-04-25 2016-03-23 Dmg森精機株式会社 位置検出装置
JP2014050136A (ja) * 2012-08-29 2014-03-17 Toshiba Schneider Inverter Corp インバータ装置
CN105190249B (zh) * 2012-11-30 2017-12-15 Trw有限公司 电动机控制器的改进
JP2014115234A (ja) * 2012-12-12 2014-06-26 Iai Corp 機械式アブソリュートユニットと機械式アブソリュートエンコーダとアクチュエータ
US9523589B2 (en) 2013-02-12 2016-12-20 Asahi Kasei Microdevices Corporation Rotation angle measurement apparatus
WO2014164990A1 (en) * 2013-03-12 2014-10-09 Vamco International, Inc. Press machine
CN103245853B (zh) * 2013-04-19 2015-06-10 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 测量霍尔元件响应范围的装置
CN104254760B (zh) * 2013-04-24 2016-08-17 三菱电机株式会社 伺服电动机以及编码器
JP5825303B2 (ja) * 2013-07-31 2015-12-02 株式会社安川電機 回転電機の制御装置および回転電機システム
JP6340658B2 (ja) * 2013-10-28 2018-06-13 日立オートモティブシステムズ株式会社 異常診断装置及びそれを用いたシフトバイワイヤ装置
JP6499826B2 (ja) * 2014-01-29 2019-04-10 日本電産サンキョー株式会社 産業用ロボット
JP2015175762A (ja) * 2014-03-17 2015-10-05 セイコーエプソン株式会社 エンコーダー、電気機械装置、ロボット、及び、鉄道車両
JP6460697B2 (ja) * 2014-03-27 2019-01-30 キヤノン株式会社 角度検出方法、角度検出装置、およびロボット装置
GB2525866A (en) * 2014-05-06 2015-11-11 Johnson Electric Sa Controller for driving a stepper motor
US9718187B2 (en) * 2014-06-11 2017-08-01 Canon Kabushiki Kaisha Robot controlling method, robot apparatus, program, recording medium, and method for manufacturing assembly component
JP2016004013A (ja) * 2014-06-19 2016-01-12 日本電産サンキョー株式会社 アブソリュートエンコーダ及び回転位置データ伝送方法
WO2016068302A1 (ja) * 2014-10-30 2016-05-06 株式会社ニコン エンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、ロボット装置、及び多回転情報算出方法
JP6484008B2 (ja) * 2014-11-19 2019-03-13 日本電産サンキョー株式会社 エンコーダ及び回転角度位置算出方法
CN104713579A (zh) * 2014-12-09 2015-06-17 深圳市德赛微电子技术有限公司 一种通用型传感器信号处理系统
JP6563229B2 (ja) * 2015-03-30 2019-08-21 日本電産サンキョー株式会社 電子機器装置及びデータ送信方法
WO2016165091A1 (zh) * 2015-04-16 2016-10-20 深圳市海浦蒙特科技有限公司 绝对值编码器信号处理装置及方法
CN104852743B (zh) * 2015-04-16 2018-07-17 深圳市海浦蒙特科技有限公司 绝对值编码器信号处理装置及方法
JP6299671B2 (ja) 2015-05-22 2018-03-28 株式会社安川電機 エンコーダ、コントローラ、モータ制御システム、ロボット制御システム、ロボット、データ送信方法、及び回転数比較方法
JP6274153B2 (ja) * 2015-05-22 2018-02-07 株式会社安川電機 エンコーダ、コントローラ、モータ制御システム、ロボット制御システム、ロボット、データ送信方法、及び情報処理方法
JP2017011902A (ja) * 2015-06-23 2017-01-12 日本電産サンキョー株式会社 モータ
JP6540412B2 (ja) * 2015-09-14 2019-07-10 株式会社島津製作所 モータ駆動機構及びモータ駆動方法
JP2017070014A (ja) * 2015-09-28 2017-04-06 株式会社リコー モータ制御装置、駆動装置、搬送装置、画像形成装置、モータ制御方法、およびプログラム
JP6591847B2 (ja) * 2015-09-30 2019-10-16 旭化成エレクトロニクス株式会社 センサ出力回路、装置、及び故障検出方法
WO2017126339A1 (ja) * 2016-01-18 2017-07-27 株式会社ニコン エンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、及びロボット装置
WO2018079075A1 (ja) 2016-10-24 2018-05-03 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 エンコーダの異常検出方法及び異常検出装置、並びにロボット制御システム
US10413270B2 (en) * 2016-11-15 2019-09-17 Canon Medical Systems Corporation Medical image diagnostic apparatus
TWI616661B (zh) * 2016-12-14 2018-03-01 財團法人金屬工業研究發展中心 計算類弦波之週期數目的方法
WO2019014074A1 (en) * 2017-07-09 2019-01-17 Selene Photonics, Inc. ANTIVAL DISTRIBUTION SYSTEMS AND METHODS
JP6844462B2 (ja) * 2017-07-21 2021-03-17 株式会社デンソーウェーブ 角度検出器の偏心誤差補正方法、ロボットシステム
CN111034027B (zh) 2017-08-08 2023-06-27 松下知识产权经营株式会社 编码器的异常检测方法
JP7220353B2 (ja) 2017-08-08 2023-02-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 コントローラの情報送信方法及びエンコーダの異常検出方法
WO2019039344A1 (ja) * 2017-08-22 2019-02-28 国立研究開発法人産業技術総合研究所 エンコーダ
JP2019056563A (ja) * 2017-09-19 2019-04-11 ミネベアミツミ株式会社 角度検出装置、回転数特定方法
US10675099B2 (en) 2017-09-22 2020-06-09 Canon U.S.A., Inc. Needle insertion guide device and system, and method of providing control guidance for needle insertion guide device
JP6744277B2 (ja) * 2017-10-30 2020-08-19 ファナック株式会社 寿命予測装置
JP6959835B2 (ja) * 2017-11-06 2021-11-05 株式会社東海理化電機製作所 回転検出装置
CN110165311B (zh) * 2018-02-14 2020-11-27 车王电子股份有限公司 电池包
JP2019141968A (ja) * 2018-02-22 2019-08-29 株式会社デンソーウェーブ ロボットのアーム回転軸速度検出装置
US10895866B1 (en) 2018-03-08 2021-01-19 Apple Inc. Position error correction for electric motors
JP7296593B2 (ja) 2018-05-16 2023-06-23 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 エンコーダの異常検出方法、作動制御装置、ロボット及びロボットシステム
DE102018113476B4 (de) * 2018-06-06 2020-07-09 Infineon Technologies Ag Vorrichtung und verfahren zur drehmomentmessung
CN109011651B (zh) * 2018-07-25 2020-06-09 上海葡萄纬度科技有限公司 一种交互式玩具
JP6823024B2 (ja) * 2018-09-11 2021-01-27 ファナック株式会社 ロボットのキャリブレーションシステムおよびキャリブレーション方法
CN109500837A (zh) * 2018-12-18 2019-03-22 上海岭先机器人科技股份有限公司 一种基于双编码器的机器人关节力矩测量方法
JP6601587B1 (ja) * 2019-07-26 2019-11-06 フジテック株式会社 エレベーターのエンコーダー診断システム及び診断方法
WO2021030263A1 (en) * 2019-08-14 2021-02-18 Agility Robotics, Inc A transmission, and related systems and methods
CN111006697B (zh) * 2019-10-25 2020-11-24 珠海格力电器股份有限公司 一种编码器的位置数据处理及传输控制系统、方法及应用
JP2021071463A (ja) * 2019-11-01 2021-05-06 多摩川精機株式会社 磁気式エンコーダの軸構造、ディスクユニット、および磁気式エンコーダ
EP4056313A4 (en) * 2019-11-08 2023-10-11 Sankyo Seisakusho Co. ROTARY POSITIONING DEVICE
TWI730564B (zh) * 2019-12-26 2021-06-11 財團法人工業技術研究院 編碼器及利用該編碼器的訊號處理方法
CN113056077B (zh) * 2019-12-27 2024-02-09 韩国威泰有限公司 X射线发生器
JP7463656B2 (ja) 2020-03-13 2024-04-09 ニデックドライブテクノロジー株式会社 故障検出システム
EP4121721A1 (en) * 2020-03-20 2023-01-25 CNH Industrial Belgium NV Position sensing system with error detection and correction
US20220297757A1 (en) * 2020-04-08 2022-09-22 Nsk Ltd. Rotation angle detection device and electric power steering device
TWI770496B (zh) * 2020-04-20 2022-07-11 達明機器人股份有限公司 機器人感測器的檢知方法
WO2022146262A1 (en) * 2020-12-31 2022-07-07 Ozyegin Universitesi An actuator embodiment for use in robot systems
JP7284923B2 (ja) * 2021-04-09 2023-06-01 株式会社安川電機 エンコーダ、サーボモータ、サーボシステム
CN115609635A (zh) * 2021-07-16 2023-01-17 达明机器人股份有限公司 机器人传感器的检测系统及方法
CN113799168A (zh) * 2021-10-22 2021-12-17 广东天太机器人有限公司 一种低成本关节模组
WO2024009515A1 (ja) * 2022-07-08 2024-01-11 ファナック株式会社 位置検出システムおよびアクチュエータ

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02231523A (ja) * 1989-03-03 1990-09-13 Nikon Corp アブソリュートエンコーダ
JP2008051668A (ja) * 2006-08-25 2008-03-06 Niles Co Ltd 回転角度検出装置

Family Cites Families (58)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58106691A (ja) * 1981-12-21 1983-06-25 株式会社エスジ− アブソリュート位置検出装置
US4740690A (en) * 1982-09-02 1988-04-26 Rockwell International Corporation Absolute combinational encoders coupled through a fixed gear ratio
JPS60133131A (ja) 1983-12-21 1985-07-16 Kubota Ltd 旋回型作業車の安全装置
JPS62100028A (ja) * 1985-10-25 1987-05-09 Omron Tateisi Electronics Co ２段式アブソリユ−ト型ロ−タリエンコ−ダ
JPS6412222A (en) * 1987-07-07 1989-01-17 Kobe Steel Ltd Absolute angle of rotation detector for industrial robot
JPH01199132A (ja) * 1988-02-04 1989-08-10 Ono Sokki Co Ltd 噛合伝達誤差波形の抽出方法
JP2643301B2 (ja) 1988-05-25 1997-08-20 松下電器産業株式会社 アブソリュートエンコーダ断線検出方法
JPH02124422A (ja) * 1988-11-02 1990-05-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd インクリメンタルエンコーダの絶対位置演算回路
JPH0425388A (ja) 1990-05-22 1992-01-29 Kobe Steel Ltd 産業用ロボットの位置検出装置
JPH05180665A (ja) * 1991-12-27 1993-07-23 Suzuki Motor Corp 回転検出方式
US5336884A (en) * 1992-07-01 1994-08-09 Rockwell International Corporation High resolution optical hybrid absolute incremental position encoder
US5350955A (en) 1992-08-03 1994-09-27 Rockwell International Corporation Apparatus for position detection and verification thereof using pulse patterns having sequentially unique properties
JPH0656714U (ja) * 1993-01-08 1994-08-05 シチズン時計株式会社 多回転型絶対位置検出器
JPH06207837A (ja) * 1993-01-12 1994-07-26 Nikon Corp アブソリュートエンコーダ
JPH07139968A (ja) 1993-11-18 1995-06-02 Toyota Motor Corp 変位測定装置
JP3034744B2 (ja) * 1993-12-24 2000-04-17 オークマ株式会社 アブソリュートエンコーダ
JP3460351B2 (ja) * 1994-02-08 2003-10-27 セイコーエプソン株式会社 位置検出装置及び位置検出方法
JPH07242355A (ja) 1994-03-03 1995-09-19 Fuji Photo Film Co Ltd 搬送機構の誤差補正方法および装置
JPH08178693A (ja) * 1994-12-26 1996-07-12 Nippei Toyama Corp エンコーダ診断装置
JP3375642B2 (ja) * 1995-08-17 2003-02-10 ファナック株式会社 エンコーダの角度データ算出方法及び算出装置
JP3042385B2 (ja) 1995-10-12 2000-05-15 日本電気株式会社 Ａｃサーボモータの位置検出回路の故障検出方法および検出装置
JPH09311725A (ja) 1996-05-22 1997-12-02 Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd 遊星歯車装置の回転角度誤差の低減方法
JP3906474B2 (ja) * 1997-08-22 2007-04-18 株式会社安川電機 多回転式アブソリュートエンコーダ
JPH11132792A (ja) 1997-10-31 1999-05-21 Yaskawa Electric Corp 多回転型アブソリュートエンコーダ
JPH11211504A (ja) * 1998-01-28 1999-08-06 Dainippon Printing Co Ltd ロータリーエンコーダの異常診断方法及び装置
DE19820014A1 (de) * 1998-05-06 1999-11-11 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Multiturn-Codedrehgeber
CN1188663C (zh) * 1998-07-23 2005-02-09 株式会社安川电机 绝对编码器
JP2000105133A (ja) 1998-09-29 2000-04-11 Nippon Electric Ind Co Ltd 位置検出装置
KR100592146B1 (ko) * 1999-01-07 2006-06-23 세이코 엡슨 가부시키가이샤 프린터
US6304825B1 (en) * 1999-01-19 2001-10-16 Xerox Corporation Rotary encoder error compensation system and method for photoreceptor surface motion sensing and control
EP1056114A3 (en) * 1999-05-24 2007-05-09 Applied Materials, Inc. Ion implantation apparatus
JP3846118B2 (ja) 1999-08-18 2006-11-15 トヨタ自動車株式会社 駆動装置
WO2002025217A1 (en) 2000-09-25 2002-03-28 Kabushiki Kaisha Tokai Rika Denki Seisakusho Rotating angle detector
JP2002098522A (ja) 2000-09-25 2002-04-05 Tokai Rika Co Ltd 回転角度検出装置
JP2002116057A (ja) 2000-10-06 2002-04-19 Yaskawa Electric Corp 多回転式絶対値エンコーダ装置
JP2002122495A (ja) * 2000-10-12 2002-04-26 Koyo Seiko Co Ltd 回転角検出装置、トルク検出装置、及び舵取装置
US6822410B2 (en) * 2002-05-31 2004-11-23 Valeo Electrical Systems, Inc. Motor speed-based anti-pinch control apparatus and method
US6788016B2 (en) * 2002-05-31 2004-09-07 Valeo Electrical Systems, Inc. Motor speed-based anti-pinch control apparatus and method with endzone ramp detection and compensation
JP2004163133A (ja) 2002-11-11 2004-06-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd ロータリーエンコーダ
DE10392675B4 (de) * 2003-04-11 2006-10-12 Mitsubishi Denki K.K. Drehcodierer
JP2004336879A (ja) * 2003-05-07 2004-11-25 Tamagawa Seiki Co Ltd 駆動回路内蔵型サーボモータ
JP4235897B2 (ja) * 2003-05-28 2009-03-11 株式会社安川電機 多回転量検出方法およびその装置
JP4193203B2 (ja) 2003-07-17 2008-12-10 株式会社安川電機 多回転量検出装置および多回転量検出方法並びに多回転量検出装置付きサーボモータ
JP2005237093A (ja) * 2004-02-18 2005-09-02 Denso Corp Ａｃサーボモータの検査方法および検査装置
JP2006271189A (ja) 2005-02-28 2006-10-05 Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd ギヤ付きモータ
DE102006009038A1 (de) 2005-02-28 2006-08-31 Harmonic Drive Systems Inc. Getriebemotor
JP4727283B2 (ja) * 2005-04-18 2011-07-20 Ｎｔｎ株式会社 多回転絶対角度検出方法および検出装置
GB0508325D0 (en) * 2005-04-26 2005-06-01 Renishaw Plc Rotary encoders
JP2007010608A (ja) * 2005-07-04 2007-01-18 Shin Ei Tech:Kk ギヤ機構の回転角度誤差解析装置
JP4742808B2 (ja) 2005-10-25 2011-08-10 セイコーエプソン株式会社 位置計測装置及び位置計測方法
JP2007255942A (ja) 2006-03-20 2007-10-04 Fujitsu Ltd エンコーダ信号処理装置
JP5041722B2 (ja) * 2006-03-31 2012-10-03 光洋電子工業株式会社 アブソリュートエンコーダ
JP2008014799A (ja) * 2006-07-06 2008-01-24 Yaskawa Electric Corp 絶対値エンコーダ装置
US7420477B2 (en) * 2006-08-02 2008-09-02 John P Taylor Method for an enhanced absolute position sensor system
JP2008039737A (ja) * 2006-08-10 2008-02-21 Yaskawa Electric Corp 多回転量算出方法、バッテリーレス多回転式絶対値エンコーダ装置およびこれを用いた減速機付アクチュエータ
JP4280278B2 (ja) * 2006-09-29 2009-06-17 ファナック株式会社 エンコーダ通信回路
US7471080B2 (en) 2006-12-28 2008-12-30 Harmonic Drive Systems Inc. Magnetic absolute encoder
JP4625110B2 (ja) 2008-05-07 2011-02-02 ファナック株式会社 把握型ハンド

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02231523A (ja) * 1989-03-03 1990-09-13 Nikon Corp アブソリュートエンコーダ
JP2008051668A (ja) * 2006-08-25 2008-03-06 Niles Co Ltd 回転角度検出装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9966816B2 (en) 2014-03-06 2018-05-08 Sony Corporation Actuator and robot arm apparatus
US10505428B2 (en) 2014-03-06 2019-12-10 Sony Corporation Actuator and robot arm apparatus
WO2017104952A1 (ko) * 2015-12-18 2017-06-22 한국원자력연구원 모터 제어 장치 및 방법
KR20170073351A (ko) * 2015-12-18 2017-06-28 한국원자력연구원 모터 제어 장치 및 방법
KR102021461B1 (ko) * 2015-12-18 2019-09-16 한국원자력연구원 모터 제어 장치 및 방법
US10414045B2 (en) 2015-12-18 2019-09-17 Korea Atomic Energy Research Institute Device and method for controlling motor
JPWO2019021845A1 (ja) * 2017-07-27 2020-07-09 株式会社ニコン 校正装置、エンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、ロボット装置、エンコーダ装置の製造方法、及び校正プログラム
JP7173010B2 (ja) 2017-07-27 2022-11-16 株式会社ニコン 校正装置、エンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、ロボット装置、エンコーダ装置の製造方法、及び校正プログラム
WO2020004715A1 (en) * 2018-06-27 2020-01-02 Alienrobot Inc. Integrated actuator using magnetic sensor

Also Published As

Publication number Publication date
TW201015054A (en) 2010-04-16
US20110202308A1 (en) 2011-08-18
CN104764473A (zh) 2015-07-08
JP2014044216A (ja) 2014-03-13
CN102132126A (zh) 2011-07-20
WO2010023896A1 (ja) 2010-03-04
TWI471531B (zh) 2015-02-01
JP5720765B2 (ja) 2015-05-20
JP5790748B2 (ja) 2015-10-07
US9823091B2 (en) 2017-11-21
JP2014044218A (ja) 2014-03-13
CN102132126B (zh) 2015-04-08
JP2014044217A (ja) 2014-03-13
JP5917481B2 (ja) 2016-05-18
JP2013047694A (ja) 2013-03-07
US9020774B2 (en) 2015-04-28
CN104764473B (zh) 2017-07-07
US20150142377A1 (en) 2015-05-21
JPWO2010023896A1 (ja) 2012-01-26
JP5675761B2 (ja) 2015-02-25
JP2014149312A (ja) 2014-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5720765B2 (ja) エンコーダシステム、及び信号処理方法
US10011298B2 (en) Electric power assisted steering system
JP5640733B2 (ja) エンコーダ装置、駆動装置、及びロボット装置
JP5494662B2 (ja) 回転角検出装置
US10155532B2 (en) Electric power assisted steering system
US10442460B2 (en) Electric power assisted steering system
US7547875B1 (en) Absolute type encoder apparatus and method for operating the same
US10005491B2 (en) Electric power assisted steering system
JP6445310B2 (ja) マルチターン‐ロータリエンコーダ
JP4612577B2 (ja) 回転角検出装置
JP5640732B2 (ja) エンコーダ装置、駆動装置、及びロボット装置
JP2018179644A (ja) 電動パワーステアリング装置用の回転角度検出器、トルクアングルセンサ、トルクセンサ及びモータ駆動制御装置、電動パワーステアリング装置並びに車両
JP4037392B2 (ja) 異常検出装置
JP2008289361A (ja) モータ駆動装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120821

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131008

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131209

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140114

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140127

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5477292

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250