JP5598203B2 - サーボシステム - Google Patents

Description

本発明は、モータの回転情報を検出するエンコーダと、エンコーダからの情報に基づきモータを駆動する制御装置において、低速回転時でも精度よく速度検出を行うサーボシステムに関するものである。

従来、半導体製造装置やロボット、各種工作機械などのＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）システム装置は高精度の位置決め制御を行うため、サーボモータが広く利用されている。サーボモータの回転位置の検出にはエンコーダが用いられ、モータ軸の回転に合わせて９０度位相差の２相パルスを生成し、生成したパルスをカウントして回転位置を検出している。更に、９０度位相差の２相パルスと、それらパルスに同期した正弦波と余弦波の信号を内挿分割して高分解能化を実現したものが近年増加している。エンコーダで検出した回転位置の情報を上位装置へ伝える手段として、検出した９０度位相差の２相パルスをそれぞれ差動信号に変換してＡ相信号とＢ相信号の差動パルス信号と、１回転で１パルス信号を出力するＺ相の差動パルス信号とを出力するパラレル出力方式が従来一般的に採用されていた。しかし、パラレル出力方式はエンコーダの高分解能化が進むに従ってパルスの周波数が高くなり、ノイズ等の影響を受けることなく、正確にパルス信号を伝えることが難しくなってきている。そのため近年では、エンコーダで生成した位置情報を、上位装置へシリアル通信方式によって送信する手法が採用されている。

一方、ＦＡ分野ではサーボモータの高速化や低速域での安定性が要求されている。パラレル出力方式のエンコーダの場合、低速域では速度情報となるパルス数が少ないことから、速度検出が困難となるため、これまで低速時の速度検出方法が各種提案されている。

図１５はパラレル出力方式のエンコーダから出力された信号を用いて、制御装置で速度検出を行う場合の構成図であり、図１６は各部の動作を表している。中速から高速域の回転時には、Ａ相とＢ相のパルス数をアップダウンカウンタで計数し、一定時間毎にカウントした差分値から速度を検出している。低速域ではパルス数が減少し、検出誤差が大きくなるために、Ａ相、Ｂ相の各エッジ間の時間をカウンタで計数して速度を検出する構成としている。図１６は低速域の速度検出方法を示す例であり、Ａ相信号５０の立下りを検出してカウンタ４４を起動し、Ｂ相パルス信号の立上りを検出してカウンタ４４で計数したカウント値５９を位置検出信号生成手段４１に出力し、位置検出信号生成手段はカウント値５９から低速時でも精度の高い速度データ５６を得ることができる構成となっている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。

特開２００３−２６２６４９号公報 特開２００９−８５７１６号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２の手法では、Ａ相、Ｂ相パルスが出力されるパラレル出力方式のエンコーダに対しては有効であるが、内挿分割によって高分解能化を図ったエンコーダの場合、Ａ相、Ｂ相のパルスを生成することができない。そのため制御装置で速度を検出するには、低速域での速度検出においても中速から高速域と同様に一定時間の回転位置の変化量から求めるため、低速域での速度検出の精度が悪化するという課題がある。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、モータの回転情報を検出するエンコーダと、エンコーダからの情報に基づきモータを駆動する制御装置において、低速回転時でも精度よく速度を検出するサーボシステムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために請求項１に記載のサーボシステムは、モータ軸と同期して回転する回転板の位置を位置検出器で検出して制御装置へ伝達するエンコーダと、前記エンコーダからの位置検出データを用いてモータを回転制御する制御装置からなるサーボシステムにおいて、前記位置検出器で検出した位置検出データが変化した場合にこの位置検出データを記憶するデータ記憶器と、前記データ記憶器で記憶した位置検出データと、前記位置検出器で検出した最新の位置検出データを比較し、位置検出データが変化した場合に位置検出データの変化量を演算するデータ判定器と、前記位置検出器で検出した位置検出データが変化したタイミングで計数を開始し、次に位置検出データが変化するまでの時間（位置変化量時間）を計数するカウンタと、前記位置検出データの変化量と前記カウンタで前記位置変化量時間を計数したカウント値を位置情報として送信するための情報伝達手段と、前記エンコーダから送信された前記位置情報を受信する情報伝達手段を備えた制御装置からなり、前記制御装置は前記エンコーダから送信された位置検出データの変化量をカウント値で除算することにより速度を求める。

また、請求項２に記載のサーボシステムは、前記位置検出データの変化量がゼロのとき、速度をゼロとする。

また、請求項３に記載のサーボシステムは、前記制御装置は前記エンコーダから送信されたｎ回分（ｎは２以上）の前記位置情報を用いて速度を求める。

また、請求項４に記載のサーボシステムは、前記位置情報のカウント値は、前記カウンタで計数した時間遅れを補償するカウント値も含み、前記制御装置は、このカウント値を用いて時間遅れを補償する。
また、請求項５に記載のサーボシステムは、前記エンコーダは、前記位置検出データと前記位置情報を一定周期毎に送信し、前記制御装置は、前回の位置検出データと今回の位置検出データの差分から速度を求める速度検出器１と、前記位置検出データの変化量を前記位置変化量時間のカウンタ値で除算して速度を求める速度検出器２とを備え、設定速度より高い場合は速度検出器１で求めた速度を選択し、設定速度より低い場合は速度検出器２で求めた速度を選択する。

請求項１に記載のサーボシステムによれば、モータが低速回転でパルス数が少ない、つまり位置検出データの変化量が少ない場合でも、エンコーダ内部で位置検出データの変化量と、変化するまでの時間をカウンタで正確に計数したカウント値を検出し、制御装置でデータの変化量とカウント値を用いて速度を求めることができるため、低速回転時の速度
検出の精度を高めることができる。

また、請求項２に記載のサーボシステムによれば、制御装置へ位置検出データを送信する周期間に位置検出データの変化がない場合でも、モータ軸が停止している情報と、モータ軸が停止してからの経過時間を出力するため、制御装置でモータ軸が停止したという判定を容易に行うことができる。

また、請求項３に記載のサーボシステムによれば、位置検出データの変化を１回のデータではなく、複数回のデータをまとめて処理することで、制御装置で速度を求める際に応答性よく、安定したデータを生成することができる。

また、請求項４に記載のサーボシステムによれば、位置検出データが最後に変化した時点から制御装置へ位置検出データを送信するまでの時間を検出することができるため、制御装置では検出遅れを精度よく補正することができるため、応答性を高めることができる。

また、請求項５に記載のサーボシステムによれば、制御装置は低速で精度の良い速度検出方法と、高速で精度の良い速度検出方法の２通りの速度検出方法を有しており、現状の速度に応じてどちらかの速度を選択することで、低速から高速まで精度よく速度を求めることができる。

従って、内挿分割による高分解能エンコーダにおいて、位置検出データの変化量と変化時間を正確に検出するため、低速回転時でも応答性を損なうことなく、精度よく速度検出を行うことができるサーボシステムを提供することができる。

本発明の実施例１におけるサーボシステムのブロック図 実施例１のエンコーダの信号処理のブロック図 実施例１のデータ判定器のブロック図 実施例１のエンコーダの各種動作波形図 実施例１の制御装置の各種動作波形図 実施例２のエンコーダの各種動作波形図 実施例２の制御装置の各種動作波形図 実施例３のエンコーダの各種動作波形図 実施例３の制御装置の各種動作波形図 実施例４のエンコーダの信号処理のブロック図 実施例４のエンコーダの各種動作波形図 実施例４の制御装置の各種動作波形図 実施例４の制御装置の動作図 実施例５の制御装置の動作図 従来例におけるサーボシステムのブロック図 従来例のサーボシステムの各種動作波形図

第１の発明は、モータ軸と同期して回転する回転板の位置を位置検出器で検出して制御装置へ伝達するエンコーダと、前記エンコーダからの位置検出データを用いてモータを回転制御する制御装置からなるサーボシステムにおいて、
前記位置検出器で検出した位置検出データが変化した場合にこの位置検出データを記憶するデータ記憶器と、前記データ記憶器で記憶した位置検出データと、前記位置検出器で検出した最新の位置検出データを比較し、位置検出データが変化した場合に位置検出デー
タの変化量を演算するデータ判定器と、前記位置検出器で検出した位置検出データが変化したタイミングで計数を開始し、次に位置検出データが変化するまでの時間（位置変化量時間）を計数するカウンタと、前記位置検出データの変化量と前記カウンタで前記位置変化量時間を計数したカウント値を位置情報として送信するための情報伝達手段と、前記エンコーダから送信された前記位置情報を受信する情報伝達手段を備えた制御装置からなり、 前記制御装置は前記エンコーダから送信された位置検出データの変化量をカウント値で除算することにより速度を求めることにより速度を求めることにより、モータが低速回転でパルス数が少ない、つまり位置検出データの変化量が少ない場合でも、エンコーダ内部で位置検出データの変化量と、変化するまでの時間をカウンタで正確に計数したカウント値を検出し、制御装置でデータの変化量とカウント値を用いて速度を求めることができるため、低速回転時の速度検出の精度を高めることができる。

第２の発明は、前記位置検出データの変化量がゼロのとき、速度をゼロとすることにより、制御装置へ位置検出データを送信する周期間に位置検出データの変化がない場合でも、モータ軸が停止している情報と、モータ軸が停止してからの経過時間を出力するため、制御装置でモータ軸が停止したという判定を容易に行うことができる。

第３の発明は、前記制御装置は前記エンコーダから送信されたｎ回分（ｎは２以上）の前記位置情報を用いて速度を求めることにより、位置検出データの変化を１回のデータではなく、複数回のデータをまとめて処理することで、制御装置で速度を求める際に応答性よく、安定したデータを生成することができる。

第４の発明は、前記位置情報のカウント値は、前記カウンタで計数した時間遅れを補償するカウント値も含み、前記制御装置は、このカウント値を用いて時間遅れを補償することにより、位置検出データが最後に変化した時点から制御装置へ位置検出データを送信するまでの時間を検出することができるため、制御装置では検出遅れを精度よく補正することができるため、応答性を高めることができる。

第５の発明は、前記エンコーダは、前記位置検出データと前記位置情報を一定周期毎に送信し、前記制御装置は、前回の位置検出データと今回の位置検出データの差分から速度を求める速度検出器１と、前記位置検出データの変化量を前記位置変化量時間のカウンタ値で除算して速度を求める速度検出器２とを備え、設定速度より高い場合は速度検出器１で求めた速度を選択し、設定速度より低い場合は速度検出器２で求めた速度を選択することにより、制御装置は低速で精度の良い速度検出方法と、高速で精度の良い速度検出方法の２通りの速度検出方法を有しており、現状の速度に応じてどちらかの速度を選択することで、低速から高速まで精度よく速度を求めることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
本発明によるサーボシステムにいて、図１から図５を用いて説明する。図１は実施例１におけるサーボシステムのブロック図、図２はエンコーダの信号処理のブロック図、図３はデータ判定器のブロック図、図４はエンコーダの各種動作波形、図５は制御装置の各種動作波形であり、以下に各動作について説明する。

図１において、１０はモータ軸の位置情報を検出するエンコーダ、６０は上位装置からのモータを駆動させる指令と、エンコーダからの位置情報を受けてモータを駆動する制御装置であり、上位からの指令とモータを追従させるように制御を行う。エンコーダ１０の詳細について図２及び図３を用いて説明する。

１は位置検出器であり、９０度位相差のＡ相とＢ相の２つのパルス信号をアップ／ダウンカウントして得られるインクリメンタルデータの上位Ｍｂｉｔ（Ｍは整数）と、これらのパルス信号に同期した９０度位相差のある２つの正弦波信号を内挿処理して得られる下位Ｋｂｉｔ（Ｋは整数）を合成してＬｂｉｔ（Ｌ＝Ｍ＋Ｋ）の位置検出データ２１を生成する。上位ｂｉｔを形成する信号が前述のようなインクリメンタルデータの場合、１回転で１度出力される基準位置（Ｚ相）が必要となり、Ｚ相を検出後にロータの位置が確定する。最近では、起動後直ぐに１回点内の位置が確定するアブソリュートタイプのエンコーダが増えており、上位Ｍｂｉｔと同数のＭ個のトラックを形成し、１回転で２のｎ乗に分割したグレーコードパターンとなるように形成している。また、小型化のため、１トラックの周囲上にＭ個の検出器を配置してＭコードのパターンを形成したものも多く採用されている。

２はデータ判定器であり、図３に示すように位置検出データ差分器１１、データ保持器１２、データ更新タイミング検出器１３で構成されている。データ更新タイミング検出器１３は速度検出に用いるデータを更新するタイミングを生成するものであり、後述するデータ記憶器３で記憶した記憶位置検出データ２７と、前記位置検出器１で検出した位置検出データ２１を比較し、差が発生した場合にデータ更新タイミング信号２３を出力する。位置検出データ差分器１１は位置検出データの移動量を検出するものであり、前記データ更新タイミング検出器１３からのデータ更新タイミング信号２３を受けると、後述するデータ記憶器３で記憶した記憶位置検出データ２７と前記位置検出器１で検出した位置検出データ２１の差（位置検出データ２１−記憶位置検出データ２７）をとり、位置検出差分データ２４を出力する。データ保持器１２は最新の位置検出データ２１を保持するためのものであり、前記データ更新タイミング検出器１３から出力されたデータ更新タイミング信号２３により、位置検出データ２１を保持し、次にデータ更新タイミング信号２３が入力されるまで、保持しているデータを更新位置検出データ２６として出力する。

３はデータ記憶器であり、前記データ判定器２から出力された更新位置検出データを記憶して記憶位置検出データ２７として出力し、前記位置検出器１で検出した最新の位置検出データ２１と比較することによって、モータ軸の回転を検出する。

４はカウンタであり、前記データ判定器２から出力されるデータ更新タイミング信号２３の信号を受けると、カウンタで計数した値を保持して、カウンタ計数ラッチデータ３２を出力するとともに、カウンタ計数値２５をゼロにクリアする。

６はタイミング生成回路であり、前記位置検出器１の動作開始信号となる位置検出タイミング信号２０と、カウンタ４でカウンタを動作させるカウンタクロック２２を生成する。

５は送信データ生成回路であり、検出した各データを送信できるように、各データを保持する役割を行い、後述する送受信回路７からの情報送信リクエスト信号３１の要求コマンドによって、保持したデータを出力する。

７は送受信回路であり、制御装置６０からのリクエスト信号３０によってデータの要求を受けると、それに対応したデータをエンコーダデータ２９として制御装置６０へ返信する。リクエスト信号３０の要求は、位置情報や温度情報、エラー情報、速度情報等がある。

以上がエンコーダの各ブロックの役割についての説明である。次に制御装置６０の動作について説明する。

６２はリクエスト生成器であり、エンコーダデータを取得するために、位置情報や温度常用、エラー情報、速度情報等のリクエストコマンド７１を生成する。

６１は送受信回路であり、前記リクエスト生成器６２からのリクエストコマンド７１を受け、リクエスト信号３０を前記エンコーダ１０へ送信し、前記エンコーダ１０からエンコーダデータ２９を受信する。前記エンコーダ１０と前記制御装置６０のデータの受け渡しは、ケーブルの省線化のためにシリアル通信で行われることが多い。エンコーダデータ２９を受信した送受信回路６１は、シリアルデータをパラレル変換し、エンコーダ情報７０を生成する。

６３は受信データ分配器であり、前記送受信回路６１から出力されたエンコーダ情報７０を、（１）検出データ７２、カウント値７３、位置検出差分値７４に分配する。

６７は速度検出器１であり、位置検出データ７２から取得したデータと、一周期前に取得したデータの差分から移動量が求まり、データ更新周期で除算することで速度データ１（７８）を算出する。

６８は速度検出器２であり、位置検出差分値７４をカウント値７３で除算することで速度データ２（７９）を算出する。速度データ２（７９）の算出方法については、後ほど図を用いて説明する。

６９は速度選択手段であり、設定したしきい値速度以上の高速回転時の場合は速度データ１（７８）を選択し、しきい値速度より低速回転時の場合は速度データ２（７９）を選択する。

以上が制御装置６０の各ブロックの役割についての説明である。次に図４、図５を用いて低速回転時の動作について説明する。

Ｔｃｏｍ１、Ｔｃｏｍ２、・・・は前記制御装置６０からデータの要求を受けるタイミングであり、Ｔｃｏｍはデータの要求周期を表している。前記タイミング生成回路６から周期的に生成される位置検出タイミング信号２０毎に前記位置検出器１は位置検出データ２１を生成するが、低速回転時の場合は図４に示すように位置検出データ２１が変化しない場合が続く。Ｔｃｏｍ１からＴｃｏｍ２までの間では１度位置検出データ２１が変化した場合の例である。位置検出データ２１が（ｎ＋１）から（ｎ＋２）へ変化すると、この差分である（ｎ＋２）−（ｎ＋１）を演算し、位置検出差分データ２４（ｄｉｆ２）を生成する。更に同タイミングでデータ更新タイミング信号２３が出力され、そのときに前記カウンタ４で計数しているカウンタ計数値２５（ｃｃ１）はカウンタ計数ラッチデータ３２として保持する。また、カウンタ４で係数したカウンタ計数値２５は同時にゼロにクリアされ、再び計数を開始する。送信データ生成回路５は前記制御装置６０からのデータ要求である情報送信リクエスト信号３１を受けると、送信データを生成するため、カウンタ計数ラッチデータ３２で保持されたデータ（ｃｃ１）からカウンタ計数ラッチ情報２８ｂと、位置検出差分データ２４で保持されたデータ（ｄｉｆ２）から位置検出差分データラッチ情報２８ａを出力する。ここで生成されたデータは送受信回路７によって送信データ２９として前記制御装置６０へ送信される。

また、Ｔｃｏｍ２からＴｃｏｍ３までの間では、位置検出データ２１は２度変化した場合の例であり、上述した１度変化の場合と同じ動作をするため、位置検出データ２１が変化する毎にカウンタ計数ラッチデータ３２と位置検出差分データ２４が生成され、前記制御装置６０からのデータ要求である情報送信リクエスト信号３１を受けた時点のデータを
それぞれカウンタ計数ラッチ情報２８ｂと位置検出差分データラッチ情報２８ａとして取り込み、前記制御装置６０へ出力する。前記制御装置６０へ出力されるデータは、前述のようにカウンタ計数ラッチ情報２８ｂと位置検出差分データラッチ情報２８ａの他、位置検出データ２１も含み、エンコーダデータ２９として出力する。

前記制御装置６０は、エンコーダ１０からエンコーダデータ２９を受信したデータを用いて、速度検出器１（６７）では、前述したように位置検出データ７２から取得したデータと、一周期前に取得したデータの差分から移動量が求まり、データ更新周期で除算することで速度データ１（７８）を算出する。

速度検出器２（６８）では図５に示すように、例えばＴｃｏｍ２のタイミングで取得したカウント値７３と位置検出差分値７４により、位置検出差分値７４をカウント値７３で除算することで速度データ２（７９）を算出する。

以上のような構成とすることで、モータが低速回転でパルス数が少ない、つまり位置検出データ２１の変化量が少ない場合でも、エンコーダ内部で位置検出データの変化量と、変化するまでの時間をカウンタで正確に計数することができるため、低速回転時の速度検出の精度を高めることができる。

（実施の形態２）
図６及び図７を用いて本発明の実施例２について説明する。実施例１と異なるのは、制御装置６０からのデータ要求周期間Ｔｃｏｍの間で位置検出データ２１が変化しなかった場合の送信データ生成回路５及び速度検出器２（６８）の動作であり、エンコーダのブロック構成は図２と図３と同様である。これについて以下に説明する。

図６は実施例２のエンコーダの速度検出回路の各種動作波形である。Ｔｃｏｍ１とＴｃｏｍ２間、Ｔｃｏｍ３とＴｃｏｍ４間は位置検出データ２１の変化がないため、データ更新タイミング信号２３の信号は発生せず、位置検出差分データ２４は更新されず、カウンタ計数値２５もクリアされずに計数を続けている。このような場合に送信データ生成回路５は、Ｔｃｏｍ２とＴｃｏｍ４のタイミングで前記制御装置６０から情報送信リクエスト信号３１を受けると、位置検出差分データラッチ情報２８ａをゼロにセットし、カウンタ計数ラッチ情報２８ｂは前記カウンタ４で計数中のカウンタ計数値２５をセットする。図７は制御装置の各種動作波形を示しており、実施例１と同様に前記制御装置６０はカウント値７３と位置検出差分値７４を受け取る。ここで、図７に示すように位置検出差分値７４がゼロの場合は、データ要求周期間Ｔｃｏｍで位置検出データ２１が変化せずにモータ軸が停止していることが分かり、速度データ２（７９）はゼロとする。またカウント値７３からは停止している時間を検出することができるため、カウント値７３が大きく停止している時間が長い場合は速度をゼロとし、カウント値７３が小さく停止している時間が短い場合は、カウント値７３とデータ要求周期Ｔｃｏｍの比率と、一周期前に求めた速度から速度の減衰量を求め、今回の速度データを演算することができる。

以上のような構成とすることで、位置検出データを送信する周期間に位置検出データ２１の変化がない場合でも、モータ軸が停止している情報と、モータ軸が停止してからの経過時間を出力するため、モータ軸が停止したという判定を容易に行うことができる。

（実施の形態３）
図８と図９を用いて本発明の実施例３について説明する。実施例１および実施例２と異なるのは、位置検出データ２１がｎ回（ｎは２以上の整数）以上変化した際にデータ更新タイミング信号２３が生成される点であり、エンコーダのブロック構成は図２と図３と同様である。これについて以下に説明する。

実施例３で構成するデータ判定器２は、データ記憶器３で記憶した記憶位置検出データ２７と、前記位置検出器１で検出した位置検出データ２１を比較し、差が発生した回数をカウントし、設定したカウント数に達した場合にデータ更新タイミング信号２３を出力し、カウンタをクリアするように動作する。図８はカウンタ設定値が２の場合の例であり、位置検出データ２１が２回変化した場合に、データ更新タイミング信号２３が生成される。Ｔｃｏｍ１とＴｃｏｍ２間で位置検出データ２１はｎ＋１からｎ＋２へ１回変化し、Ｔｃｏｍ２で上位装置からデータの要求を受けた際は、位置検出差分データラッチ情報２８ａはゼロ、カウンタ計数ラッチ情報２８ｂは現状のカウント値ｃｃ１を送信する。次にＴｃｏｍ２とＴｃｏｍ３間では、位置検出データ２１はｎ＋２からｎ＋３へ変化し、位置検出データ２１は２回目の変化が発生したので、Ｔｃｏｍ３で上位装置からデータの要求を受けた際は、位置検出差分データラッチ情報２８ａはｎ＋３とｎ＋１の差分値であるｄｉｆ３、カウンタ計数ラッチ情報２８ｂは位置検出データ２１が２回変化するのに要したカウント値ｃｃ２を制御装置６０へ送信する。

制御装置６０は受信したカウント値７３と位置検出差分値７４から速度データ１を求める。位置検出差分値７４がゼロの場合は、実施例２と同様に速度１をゼロとする。制御装置６０でｎ回分のデータをまとめて処理した場合は、サンプリング時間（Ｔｃｏｍ）が長すぎるため、応答性が悪化してしまうが、本実施例のようにエンコーダ内でｎ回分のデータを使用して生成した検出値を用いれば、位置検出データのサンプリングはＴｃｏｍに比べて十分に短いので、応答性を悪化させることがない。

以上のような構成とすることで、位置検出データ２１の変化を１回のデータではなく、複数回のデータをまとめて処理することで、応答性よく、安定したデータを生成することができる。

（実施の形態４）
図１０から図１３を用いて本発明の実施例４について説明する。実施例１から実施例３と異なるのは、制御装置６０から情報送信リクエスト信号３１を受けて、カウンタ４で計数しているカウンタ計数値２５を保持するカウンタ値保持器８を設けた点である。これについて以下に説明する。

図１０は実施例４におけるエンコーダの信号処理のブロック図、図１１はエンコーダの各種動作波形、図１２は制御装置６０の各種動作波形、図１３は制御装置の動作図である。まず、図１０と図１１を用いて実施例１から実施例３までと異なるエンコーダ１０ａの動作について説明する。

８はカウンタ値保持器であり、前記カウンタ４からの出力値であるカウンタ計数値２５が入力される。Ｔｃｏｍ１、Ｔｃｏｍ２、・・・のタイミングで制御装置６０から情報送信リクエスト信号３１を受けると、図１１に示すようにカウンタ値保持器８はカウンタ計数値２５で計数しているカウンタ値を取り込み、前記送信データ生成回路５へ取り込んだカウント値として、カウンタ計数ラッチ情報２（２８ｃ）を出力する。前記送信データ生成回路５は、位置検出差分データラッチ情報２８ａと、カウンタ計数ラッチ情報２８ｂ、カウンタ計数ラッチ情報２（２８ｃ）を上位装置へ送信するためのデータを生成し、前記送信回路７を経由して制御装置６０へ送信する。カウンタ計数ラッチ情報２（２８ｃ）には、前回位置検出データ２１が変化した時点から、制御装置６０へデータを送信するまでの時間（例えば、Ｔｃｏｍ１とＴｃｏｍ２間で位置検出データ２１が変化したときのカウント計数値２５はｃｃ１であり、この後上位装置へデータを送信するまでの時間はｔｃ２）が含まれる。

次に図１２と図１３を用いて制御装置６０の動作について説明する。

制御装置６０は実施例１から実施例３と同様に、エンコーダ１１ａから入手したエンコーダ情報７０を用いて速度データを生成する。速度１は位置検出差分値７４をカウント値７３で除算し、各タイミングで図１２のように求める。カウント値２（７５）は（１）検出データ２１が最後に変化してから情報送信リクエスト信号３１を受信するまでの時間であり、このカウント値２（７５）と、制御装置６０がリクエスト信号３０を送信してから速度１を算出するまでのディレイ時間αを加算した時間を戻すことで、時間遅れ補正を行った速度（図１２の速度２）を求める。次に時間遅れ補正を行った速度から速度制御で使用する速度を求める。図１３のようにＴｃｏｍ１とＴｃｏｍ２のタイミングで検出した速度を用いて制御タイミング１で使用する速度（ＶＥ４）を推定する。

以上のような構成とすることで、位置検出データが最後に変化した時点から制御装置へ位置検出データを送信するまでの時間を検出することができるため、検出遅れを精度よく補正した速度を求めることができるため、応答性を高めることができる。

（実施の形態５）
図１と図１４を用いて本発明の実施例５について説明する。実施例１から実施例４と異なるのは、速度選択手段６９によって速度を選択するために設定するしきい値速度にヒステリシスを備えたことである。前述したように速度検出器１（６７）は位置検出データ７２から取得したデータと、一周期前に取得したデータの差分から移動量が求まり、データ更新周期で除算することで速度データ１（７８）を算出し、速度検出器２（６８）は位置検出差分値７４をカウント値７３で除算することで速度データ２（７９）を算出し、図１４のようになる。

速度選択手段６９には速度データ１と速度データ２の選択を判断するための速度しきい値を設定し、図１４に示すようにヒステリシス（ＶＨ−ＶＬ）を持たせている。ここで、しきい値ＶＨより速度が高くなれば、速度データ１で求めた速度を選択し、速度がＶＬまで下がれば速度データ２で求めた速度を選択し、速度選択手段６９は速度データ（８０）を出力する。

以上のように速度検出器１（６７）と速度検出器２（６８）で求めたそれぞれの速度に、精度のよい部分をヒステリシスを持たせることで、低速から高速まで精度よく安定した速度検出を行うことができる。

更に、送信データ２９をシリアルデータに変換し、差動信号によってシリアル通信で送信することにより、耐ノイズ性の向上と信号線の省線化によるコスト低減を図った低速回転時の速度検出を行うことができる。

また、実施例１から実施例５まで、回転型エンコーダを例に説明したが、リニア型のエンコーダに対しても同じ構成とすることで、同様の効果を得ることができる。

本発明のサーボシステムは、低速時の速度検出精度を高めることができるため、低速で動作させる搬送機の駆動用、またはギアを介さずにダイレクトで低速で駆動する産業用ロボットのアーム等のサーボシステムとして特に有効である。

１ 位置検出器
２ データ判定器
３ データ記憶器
４ カウンタ
５ 送信データ生成回路
６ タイミング生成回路
７ 送受信回路
１０、１０ａ エンコーダ
１１ 位置検出データ差分器
１２ データ保持器
１３ データ更新タイミング検出器
２０ 位置検出タイミング信号
２１、５４、７２ 位置検出データ
２２ カウンタクロック
２３ データ更新タイミング信号
２４ 位置検出差分データ
２５ カウンタ計数値
２６ 更新位置検出データ
２７ 記憶位置検出データ
２８ａ 位置検出差分データラッチ情報
２８ｂ カウンタ計数ラッチ情報
２８ｃ カウンタ計数ラッチ情報２
２９ エンコーダデータ
３０ リクエスト信号
３１ 情報送信リクエスト信号
３２ カウンタ計数ラッチデータ
４０ アップダウンカウンタ
４１ 位置検出信号生成手段
４３ エッジ検出
４４ カウンタ
５０ Ａ相信号
５１ Ｂ相信号
５２ ＡＢ相カウンタ値
５３ エッジ検出パルス信号
５５ カウンタ計数値
５６ 速度データ
５８ アップ／ダウン切替信号
５９ エッジ間カウンタ計数ラッチ情報
６０ 制御装置
６１ 送受信回路
６２ リクエスト生成器
６３ 受信データ分配器
６７ 速度検出器１
６８ 速度検出器２
６９ 速度選択手段
７０ エンコーダ情報
７１ リクエストコマンド
７３ カウント値
７４ 位置検出差分値
７５ カウント値２
７８ 速度データ１
７９ 速度データ２
８０ 速度データ

Claims (5)

1. モータ軸と同期して回転する回転板の位置を位置検出器で検出して制御装置へ伝達するエンコーダと、前記エンコーダからの位置検出データを用いてモータを回転制御する制御装置からなるサーボシステムにおいて、
   前記位置検出器で検出した位置検出データが変化した場合にこの位置検出データを記憶するデータ記憶器と、前記データ記憶器で記憶した位置検出データと、前記位置検出器で検出した最新の位置検出データを比較し、位置検出データが変化した場合に位置検出データの変化量を演算するデータ判定器と、前記位置検出器で検出した位置検出データが変化したタイミングで計数を開始し、次に位置検出データが変化するまでの時間（位置変化量時間）を計数するカウンタと、前記位置検出データの変化量と前記カウンタで前記位置変化量時間を計数したカウント値を位置情報として送信するための情報伝達手段と、前記エンコーダから送信された前記位置情報を受信する情報伝達手段を備えた制御装置からなり、
   前記制御装置は前記エンコーダから送信された位置検出データの変化量をカウント値で除算することにより速度を求めることを特徴とするサーボシステム。
2. 前記位置検出データの変化量がゼロのとき、速度をゼロとすることを特徴とする請求項１に記載のサーボシステム。
3. 前記制御装置は前記エンコーダから送信されたｎ回分（ｎは２以上）の前記位置情報を用いて速度を求めることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサーボシステム。
4. 前記位置情報のカウント値は、前記カウンタで計数した時間遅れを補償するカウント値も含み、前記制御装置は、このカウント値を用いて時間遅れを補償することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサーボシステム。
5. 前記エンコーダは、前記位置検出データと前記位置情報を一定周期毎に送信し、前記制御装置は、前回の位置検出データと今回の位置検出データの差分から速度を求める速度検出器１と、前記位置検出データの変化量を前記位置変化量時間のカウンタ値で除算して速度を求める速度検出器２とを備え、設定速度より高い場合は速度検出器１で求めた速度を選
   択し、設定速度より低い場合は速度検出器２で求めた速度を選択する速度選択手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のサーボシステム。