JP6005936B2 - エンコーダおよびエンコーダの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転体の回転角度の絶対位置を検出するためのエンコーダおよびエンコーダの制御方法に関する。

従来、回転体の回転角度の絶対位置を検出するためのアブソリュートエンコーダが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のアブソリュートエンコーダは、バックアップ用の電池を備えており、主電源からの電力の供給が停止されると、バックアップ用の電池から供給される電力によって動作する。そのため、このアブソリュートエンコーダでは、主電源からの電力の供給が停止されたバックアップモードにおいても、回転体が所定の原点位置から何回転しているのかを示す多回転データを生成し、保持することができる。

特開２０１０−２２６７号公報

上述のように、特許文献１に記載のアブソリュートエンコーダは、主電源からの電力の供給が停止されたバックアップモードにおいて、電池から供給される電力によって動作する。そのため、このアブソリュートエンコーダでは、バックアップモードにおけるエンコーダの消費電力が大きいと、電池の放電量が増えて、電池の充電または交換を頻繁に行う必要がある。すなわち、このアブソリュートエンコーダでは、バックアップモードにおけるエンコーダの消費電力が大きいと、メンテナンスが煩雑になる。

そこで、本発明の課題は、主電源からの電力の供給が停止されバックアップ用の電池から供給される電力によって動作しているときの消費電力を低減させることが可能なエンコーダを提供することにある。また、本発明の課題は、主電源からの電力の供給が停止されバックアップ用の電池から供給される電力によって動作しているときの消費電力を低減させることが可能となるエンコーダの制御方法を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明のエンコーダは、主電源とバックアップ用の電池とが接続されるとともに回転体の回転角度の絶対位置を検出可能なエンコーダであって、回転体が所定の原点位置から何回転しているのかを検出するための２個の検出部と、検出部から出力される出力信号を処理する信号処理部とを備え、２個の検出部は、９０°位相がずれた出力信号を出力し、主電源からの電力の供給が停止されるとともに電池から供給される電力によってエンコーダが動作するときに対応するエンコーダのモードをバックアップモードとすると、バックアップモードにおいて、２個の検出部のうちの一方の検出部は、所定のサンプリング周期で起動、停止し、信号処理部は、サンプリング周期で、検出部から出力される出力信号に基づいて矩形波状の検出信号を生成し、かつ、検出信号のレベルをサンプリングし、バックアップモードにおいて、サンプリングされた検出信号のレベルが前回のサンプリング時の検出信号のレベルと異なる場合には、サンプリング周期が第１サンプリング周期となり、かつ、サンプリングされた検出信号のレベルが前回のサンプリング時の検出信号のレベルと同じ場合には、サンプリング周期が第１サンプリング周期よりも長い第２サンプリング周期となり、バックアップモードにおいて、２個の検出部のうちの他方の検出部は、一方の検出部から出力される出力信号に基づいて生成された検出信号のレベルが反転したときに、起動、停止することを特徴とする。

本発明のエンコーダでは、主電源からの電力の供給が停止されるとともに電池から供給される電力によってエンコーダが動作するときに対応するエンコーダのモードであるバックアップモードにおいて、検出部は、所定のサンプリング周期で起動、停止し、信号処理部は、サンプリング周期で、検出部から出力される出力信号に基づいて矩形波状の検出信号を生成し、かつ、検出信号のレベルをサンプリングしている。すなわち、本発明では、バックアップモードにおいて、検出部および信号処理部等での消費電力は、サンプリング周期で間欠的には大きくなるが、常時、大きくはない。そのため、本発明では、バックアップモードにおけるエンコーダの消費電力（すなわち、主電源からの電力の供給が停止されバックアップ用の電池から供給される電力によってエンコーダが動作しているときのエンコーダの消費電力）を低減させることが可能になる。

また、本発明では、バックアップモードにおいて、サンプリングされた検出信号のレベルが前回のサンプリング時の検出信号のレベルと異なる場合には、サンプリング周期が第１サンプリング周期となり、サンプリングされた検出信号のレベルが前回のサンプリング時の検出信号のレベルと同じ場合には、サンプリング周期が第１サンプリング周期よりも長い第２サンプリング周期となる。すなわち、本発明では、バックアップモードにおいて、サンプリングされた検出信号のレベルが前回のサンプリング時の検出信号のレベルと異なっており、回転体が回転している場合には、周期の短い第１サンプリング周期で、検出部が起動、停止し、また、信号処理部が検出信号を生成して、検出信号のレベルをサンプリングする。そのため、本発明では、バックアップモードにおいて、エンコーダの消費電力を低減しつつ、エンコーダによって、回転体が所定の原点位置から何回転しているのかを適切に検出することが可能になる。また、本発明では、バックアップモードにおいて、サンプリングされた検出信号のレベルが前回のサンプリング時の検出信号のレベルと同じであり、回転体が回転していないと推定される場合には、周期の長い第２サンプリング周期で、検出部が起動、停止し、また、信号処理部が検出信号を生成して、検出信号のレベルをサンプリングしているため、バックアップモードにおけるエンコーダの消費電力を効果的に低減させることが可能になる。

また、本発明では、エンコーダは、９０°位相がずれた出力信号を出力する２個の検出部を備え、バックアップモードにおいて、２個の検出部のうちの一方の検出部は、サンプリング周期で起動、停止し、かつ、２個の検出部のうちの他方の検出部は、一方の検出部から出力される出力信号に基づいて生成された検出信号のレベルが反転したときに、起動、停止するため、バックアップモードにおける他方の検出部等の消費電力を効果的に低減させることが可能になり、その結果、バックアップモードにおけるエンコーダの消費電力をより効果的に低減させることが可能になる。

本発明において、第１サンプリング周期をｔ１（秒）とし、回転体の最高回転数をＮ（ｒｐｍ）とすると、ｔ１は、ｔ１＜（９０／３６０）／（Ｎ／６０）の関係を満たすことが好ましい。このように構成すると、エンコーダによって、回転体が所定の原点位置から何回転しているのかを適切に検出することが可能になる。

本発明において、検出部は、ホール素子であり、信号処理部は、ホール素子から出力される出力信号が入力されるコンパレータと、コンパレータの出力側に接続されるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）とを備え、ホール素子およびコンパレータには、ＣＰＵから直接、電力が供給されることが好ましい。このように構成すると、ホール素子に電力を供給するための電源ＩＣとコンパレータに電力を供給するための電源ＩＣとを設ける必要がなくなる。したがって、エンコーダの構成を簡素化することが可能になる。

本発明において、主電源から供給される電力によってエンコーダが動作するときに対応するエンコーダのモードを通常動作モードとすると、エンコーダは、エンコーダが搭載される上位装置の制御部である上位制御部からの制御指令信号がエンコーダに所定時間、入力されなかったときに、通常動作モードからバックアップモードに移行することが好ましい。上位制御部からの制御指令信号がエンコーダに所定時間、入力されないときには、主電源に何からのトラブルが生じて上位制御部が意図的に制御指令信号を出力しない、または、停電等で上位装置が停止している、あるいは、エンコーダと上位装置とを接続するケーブルが断線している等の何らかの不具合が発生して、主電源が停止していると推定される。したがって、このように構成すると、主電源からエンコーダに電力が供給されているか否かを検出するための手段をエンコーダに設けなくても、電池から供給される電力によってエンコーダが動作していることを推定して、エンコーダをバックアップモードに移行させることが可能になる。すなわち、エンコーダの構成を簡素化しつつ、エンコーダをバックアップモードに移行させることが可能になる。

また、上記の課題を解決するため、本発明のエンコーダの制御方法は、主電源とバックアップ用の電池とが接続されるとともに回転体の回転角度の絶対位置を検出可能なエンコーダの制御方法であって、主電源から供給される電力によってエンコーダが動作するときに対応するエンコーダのモードを通常動作モードとし、主電源からの電力の供給が停止されるとともに電池から供給される電力によってエンコーダが動作するときに対応するエンコーダのモードをバックアップモードとすると、バックアップモードにおいて、所定のサンプリング周期で、回転体が所定の原点位置から何回転しているのかを検出するための検出部を起動、停止させ、検出部から出力される出力信号に基づいて矩形波状の検出信号を生成し、かつ、検出信号のレベルをサンプリングするとともに、バックアップモードにおいて、サンプリングされた検出信号のレベルが前回のサンプリング時の検出信号のレベルと異なる場合には、サンプリング周期を第１サンプリング周期とし、かつ、サンプリングされた検出信号のレベルが前回のサンプリング時の検出信号のレベルと同じ場合には、サンプリング周期を第１サンプリング周期よりも長い第２サンプリング周期とし、エンコーダが搭載される上位装置の制御部である上位制御部からの制御指令信号がエンコーダに所定時間、入力されなかったときに、通常動作モードからバックアップモードにエンコーダを移行させることを特徴とする。

本発明のエンコーダの制御方法では、バックアップモードにおいて、所定のサンプリング周期で、検出部を起動、停止させ、検出部から出力される出力信号に基づいて矩形波状の検出信号を生成し、かつ、検出信号のレベルをサンプリングしている。すなわち、本発明では、バックアップモードにおいて、回転体が所定の原点位置から何回転しているのかを検出するための検出動作での消費電力は間欠的には大きくなるが、常時、大きくはない。そのため、本発明では、バックアップモードにおけるエンコーダの消費電力（すなわち、主電源からの電力の供給が停止されバックアップ用の電池から供給される電力によってエンコーダが動作しているときのエンコーダの消費電力）を低減させることが可能になる。

また、本発明では、バックアップモードにおいて、サンプリングされた検出信号のレベルが前回のサンプリング時の検出信号のレベルと異なる場合には、サンプリング周期を第１サンプリング周期とし、かつ、サンプリングされた検出信号のレベルが前回のサンプリング時の検出信号のレベルと同じ場合には、サンプリング周期を第１サンプリング周期よりも長い第２サンプリング周期としている。すなわち、本発明では、バックアップモードにおいて、サンプリングされた検出信号のレベルが前回のサンプリング時の検出信号のレベルと異なっており、回転体が回転している場合には、周期の短い第１サンプリング周期で、検出部を起動、停止させ、また、検出信号を生成して、検出信号のレベルをサンプリングする。そのため、本発明では、バックアップモードにおいて、エンコーダの消費電力を低減しつつ、エンコーダによって、回転体が所定の原点位置から何回転しているのかを適切に検出することが可能になる。また、本発明では、バックアップモードにおいて、サンプリングされた検出信号のレベルが前回のサンプリング時の検出信号のレベルと同じであり、回転体が回転していないと推定される場合には、周期の長い第２サンプリング周期で、検出部を起動、停止させ、また、検出信号を生成して、検出信号のレベルをサンプリングしているため、バックアップモードにおけるエンコーダの消費電力を効果的に低減させることが可能になる。

また、本発明のエンコーダの制御方法では、主電源から供給される電力によってエンコーダが動作するときに対応するエンコーダのモードを通常動作モードとすると、エンコーダが搭載される上位装置の制御部である上位制御部からの制御指令信号がエンコーダに所定時間、入力されなかったときに、通常動作モードからバックアップモードにエンコーダを移行させている。上位制御部からの制御指令信号がエンコーダに所定時間、入力されないときには、主電源に何からのトラブルが生じて上位制御部が意図的に制御指令信号を出力しない、または、停電等で上位装置が停止している、あるいは、エンコーダと上位装置とを接続するケーブルが断線している等の何らかの不具合が発生して、主電源が停止していると推定されるため、本発明では、主電源からエンコーダに電力が供給されているか否かを検出するための手段をエンコーダに設けなくても、電池から供給される電力によってエンコーダが動作していることを推定して、エンコーダをバックアップモードに移行させることが可能になる。すなわち、エンコーダの構成を簡素化しつつ、エンコーダをバックアップモードに移行させることが可能になる。

以上のように、本発明では、主電源からの電力の供給が停止されバックアップ用の電池から供給される電力によってエンコーダが動作しているときのエンコーダの消費電力を低減させることが可能になる。また、本発明のエンコーダの制御方法を用いれば、主電源からの電力の供給が停止されバックアップ用の電池から供給される電力によってエンコーダが動作しているときのエンコーダの消費電力を低減させることが可能になる。

本発明の実施の形態にかかるエンコーダの概略構成を説明するための図である。 図１に示すエンコーダの機械的な概略構成を説明するための図である。 図１に示す第２動作部の一部の概略構成を説明するための図である。 図３に示す信号処理部で生成される検出信号を示す図である。 図１に示すエンコーダの効果を説明するための図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

（エンコーダの構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかるエンコーダ１の概略構成を説明するための図である。図２は、図１に示すエンコーダ１の機械的な概略構成を説明するための図である。図３は、図１に示す第２動作部１４の一部の概略構成を説明するための図である。図４は、図３に示す信号処理部１８で生成される検出信号Ｓ１、Ｓ２を示す図である。

本形態のエンコーダ１は、回転体の回転角度（回転位置）の絶対位置を検出するためのアブソリュートエンコーダ（絶対値エンコーダ）である。このエンコーダ１は、たとえば、上位装置であるサーボモータに取り付けられており、回転体であるロータの回転角度の絶対位置を検出するために使用される。エンコーダ１は、サーボモータの制御部である上位制御部２に接続されている。エンコーダ１には、エンコーダ１の制御指令信号が上位制御部２から入力され、エンコーダ１は、制御指令に対する応答信号を上位制御部２へ返す。

また、エンコーダ１には、主電源３と、バックアップ用の電池４とが接続されている。通常、エンコーダ１には、主電源３から電力が供給されており、エンコーダ１は、主電源３から供給される電力によって動作している。また、何らかの原因で、主電源３からの電力の供給が停止されると、エンコーダ１には、電池４から電力が供給され、エンコーダ１は、電池４から供給される電力によって動作する。

エンコーダ１は、磁気式のエンコーダである。このエンコーダ１は、図２に示すように、機械的な構成として、サーボモータのロータを構成する回転軸７等に固定されるセンサ磁石８と、センサ磁石８に対向配置される磁気抵抗素子９および２個のホール素子１０、１１とを備えている。

センサ磁石８は、円板状に形成された永久磁石である。センサ磁石８の、磁気抵抗素子９およびホール素子１０との対向面には、その周方向において、Ｎ極とＳ極とが１極ずつ形成されている。磁気抵抗素子９は、回転軸７の軸方向から見たときにセンサ磁石８の中心と磁気抵抗素子９の中心とが略一致するように配置されている。磁気抵抗素子９には、互いに略直交する方向に配置される磁気抵抗パターンが形成されている。２個のホール素子１０、１１は、回転軸７の軸方向から見たときに、センサ磁石８の中心に対して互いに９０°ずれた位置に配置されている。

エンコーダ１は、磁気抵抗素子９での検出結果に基づいて、回転体（ロータ）の１回転（３６０°）の範囲内の回転角度を示す位置データを生成して、この位置データの信号を出力する。また、エンコーダ１は、ホール素子１０、１１での検出結果に基づいて、所定の原点位置から回転体が何回転しているのかを示す多回転データを生成して、この多回転データの信号を出力する。本形態のホール素子１０、１１は、回転体が所定の原点位置から何回転しているのかを検出するための検出部である。

本形態のエンコーダ１は、主電源３から供給される電力によって動作するときに対応するモードである通常動作モードと、主電源３からの電力の供給が停止されるとともに電池４から供給される電力によって動作するときに対応するモードであるバックアップモードと、主電源３および電池４からの電力の供給が停止され動作を行わないときに対応するモードである停止モードとの３つのモードに切り替え可能となっている。通常動作モードでは、エンコーダ１は、回転体の回転位置の絶対位置を検出し、また、上位制御部２と通信を行っている。バックアップモードでは、エンコーダ１は、多回転データを生成し、保持している。バックアップモードにおけるエンコーダ１の消費電力は、通常動作モードにおけるエンコーダ１の消費電力よりも小さくなっている。

本形態では、通常動作モードでエンコーダ１が動作しているときに、上位制御部２からの制御指令信号がエンコーダ１に所定時間、入力されないと、エンコーダ１は、通常動作モードからバックアップモードに移行する。すなわち、上位制御部２からの制御指令信号がエンコーダ１に所定時間、入力されないときには、主電源３に何からのトラブルが生じて上位制御部２が意図的に制御指令信号を出力しない、または、停電等で上位装置が停止している、あるいは、エンコーダ１と上位装置とを接続するケーブルが断線している等の何らかの不具合が発生して、主電源３が停止していると推定されるため、エンコーダ１は、通常動作モードからバックアップモードに移行する。たとえば、通常動作モードでエンコーダ１が動作しているときに、１０００〜１５００（マイクロ秒（μｓｅｃ））、上位制御部２から制御指令信号が入力されないと、エンコーダ１は、通常動作モードからバックアップモードへ移行する。また、バックアップモードでエンコーダ１が動作しているときに、上位制御部２からの制御指令信号が入力されると、エンコーダ１は、バックアップモードから通常動作モードに移行する。なお、通常動作モードとバックアップモードとの間の切替えは、エンコーダ１を構成するマイクロプロセッサ（ＭＰＵ、図示省略）上の処理によって実行される。

また、エンコーダ１は、図１に示すように、回転体の回転角度の絶対位置を検出するための第１動作部１３および第２動作部１４を備えている。第１動作部１３には、主電源３が接続されており、第１動作部１３は、通常動作モードにおいて動作する。第２動作部１４には、主電源３および電池４がダイオードや抵抗等を介して接続されており、第２動作部１４は、通常動作モードおよびバックアップモードにおいて動作する。

第２動作部１４には、図３に示すように、上述のホール素子１０、１１が含まれている。また、第２動作部１４には、ホール素子１０、１１からの出力信号が入力されるコンパレータ１５、１６と、コンパレータ１５、１６の出力側に接続されるＣＰＵ１７とが含まれている。本形態では、コンパレータ１５、１６とＣＰＵ１７とによって、検出部であるホール素子１０、１１から出力される出力信号を処理する信号処理部１８が構成されている。ホール素子１０、１１およびコンパレータ１５、１６は、電源ＩＣを介さずにＣＰＵ１７に接続されており、ホール素子１０、１１およびコンパレータ１５、１６には、ＣＰＵ１７から直接、電力が供給される。

通常動作モードにおいては、ホール素子１０、１１およびコンパレータ１５、１６に常時、電力が供給されている。また、通常動作モードにおいては、信号処理部１８は、ホール素子１０から出力される出力信号に基づいて矩形波状の検出信号Ｓ１（図４参照）を生成するとともに、ホール素子１１から出力される出力信号に基づいて矩形波状の検出信号Ｓ２（図４参照）を生成する。上述のように、センサ磁石８の、ホール素子１０、１１との対向面には、その周方向において、Ｎ極とＳ極とが１極ずつ形成されているため、回転体が１回転すると、１周期分の検出信号Ｓ１、Ｓ２が生成される。また、上述のように、ホール素子１０、１１は、センサ磁石８の中心に対して互いに９０°ずれた位置に配置されているため、図４に示すように、検出信号Ｓ１の位相と検出信号Ｓ２の位相とは、９０°ずれている。

また、通常動作モードにおいて、信号処理部１８は、所定のサンプリング周期で、検出信号Ｓ１、Ｓ２のレベルをサンプリングする。検出信号Ｓ１の位相と検出信号Ｓ２の位相とが９０°ずれているため、回転体が１回転する間に、検出信号Ｓ１のローレベルおよびハイレベルと、検出信号Ｓ２のローレベルおよびハイレベルとの組合せとして４つの組合せが生じる。すなわち、図４に示すように、回転体が１回転する間に、４つの領域「ａｒｅａ１」〜「ａｒｅａ４」が９０°ごとに生じる。信号処理部１８は、４つの領域「ａｒｅａ１」〜「ａｒｅａ４」を順次、検出することで、多回転データを生成する。

一方、バックアップモードにおいては、所定のサンプリング周期で、ホール素子１０およびコンパレータ１５が起動、停止する。また、信号処理部１８は、このサンプリング周期で、ホール素子１０から出力される出力信号に基づいて検出信号Ｓ１を生成し、検出信号Ｓ１のレベルをサンプリングする。バックアップモードにおいて、サンプリングされた検出信号Ｓ１のレベルが前回のサンプリング時の検出信号Ｓ１のレベルと異なる場合には、回転体が回転しているため、以降のサンプリング周期は、後述の第２サンプリング周期Ｔ２（図５参照）よりも短い第１サンプリング周期Ｔ１（図５参照）となる。また、バックアップモードにおいて、サンプリングされた検出信号Ｓ２のレベルが前回のサンプリング時の検出信号Ｓ１のレベルと同じ場合には、回転体が回転していないと推定されるため、以降のサンプリング周期は、第１サンプリング周期Ｔ１よりも長い第２サンプリング周期Ｔ２となる。

第１サンプリング周期Ｔ１をｔ１（秒）とし、回転体の最高回転数をＮ（ｒｐｍ）とすると、９０°ごとに生じる４つの領域「ａｒｅａ１」〜「ａｒｅａ４」を信号処理部１８が順次、検出して、適切な多回転データを生成できるように、ｔ１は、以下の関係を満たしている。
ｔ１＜（９０／３６０）／（Ｎ／６０）
たとえば、Ｎが６０００（ｒｐｍ）であれば、ｔ１は、２．５（ミリ秒（ｍｓｅｃ））未満になるため、ｔ１は、２（ｍｓｅｃ）に設定される。また、第２サンプリング周期Ｔ２をｔ２（秒）すると、ｔ２は、静止状態にある回転体が回転状態へ移行するときの加速を考慮して設定される。たとえば、ｔ１が２（ｍｓｅｃ）であれば、ｔ２は、５（ｍｓｅｃ）に設定される。

また、バックアップモードにおいては、第１サンプリング周期Ｔ１または第２サンプリング周期Ｔ２でサンプリングされる検出信号Ｓ１のレベルが反転したときに、ホール素子１１およびコンパレータ１６が起動、停止する。また、信号処理部１８は、このときにホール素子１１から出力される出力信号に基づいて検出信号Ｓ２を生成し、検出信号Ｓ２のレベルをサンプリングする。

なお、バックアップモードにおけるホール素子１０、１１および信号処理部１８の動作は、エンコーダ１を構成する上述のＭＰＵ（図示省略）からの制御指令に基づいて実行される。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、主電源３からの電力の供給が停止されるとともに電池４から供給される電力によってエンコーダ１が動作するときに対応するエンコーダ１のモードであるバックアップモードにおいて、所定のサンプリング周期で、ホール素子１０およびコンパレータ１５が起動、停止し、また、信号処理部１８は、このサンプリング周期で、ホール素子１０から出力される出力信号に基づいて検出信号Ｓ１を生成し、検出信号Ｓ１のレベルをサンプリングしている。また、バックアップモードにおいて、所定のサンプリング周期でサンプリングされる検出信号Ｓ１のレベルが反転したときに、ホール素子１１およびコンパレータ１６が起動、停止し、また、信号処理部１８は、このときにホール素子１１から出力される出力信号に基づいて検出信号Ｓ２を生成し、検出信号Ｓ２のレベルをサンプリングしている。

そのため、本形態では、バックアップモードにおいて、第１サンプリング周期Ｔ１または第２サンプリング周期Ｔ２で、ホール素子１０、１１および信号処理部１８等の消費電流が間欠的に大きくなり、その結果、図５に示すように、エンコーダ１の消費電流は、間欠的には大きくなるが、常時、大きくはない。たとえば、第１サンプリング周期Ｔ１または第２サンプリング周期Ｔ２で、エンコーダ１の消費電流は一時的に数ミリアンペア（ｍＡ）となるが、その他のときには、エンコーダ１は何も処理をしておらず、エンコーダ１の消費電流は数マイクロアンペア（μＡ）となる。したがって、本形態では、バックアップモードにおけるエンコーダ１の消費電力（すなわち、主電源３からの電力の供給が停止されバックアップ用の電池４から供給される電力によってエンコーダ１が動作しているときのエンコーダ１の消費電力）を低減させることが可能になる。

特に本形態では、バックアップモードにおいて、所定のサンプリング周期でサンプリングされる検出信号Ｓ１のレベルが反転したときに、ホール素子１１およびコンパレータ１６が起動、停止し、また、信号処理部１８は、このときにホール素子１１から出力される出力信号に基づいて検出信号Ｓ２を生成し、検出信号Ｓ２のレベルをサンプリングしているため、バックアップモードにおけるホール素子１１およびコンパレータ１６等の消費電力を効果的に低減させることが可能になる。その結果、本形態では、バックアップモードにおけるエンコーダ１の消費電力を効果的に低減させることが可能になる。

本形態では、バックアップモードにおいて、サンプリングされた検出信号Ｓ１のレベルが前回のサンプリング時の検出信号Ｓ１のレベルと異なる場合、回転体が回転しているため、以降のサンプリング周期が第２サンプリング周期Ｔ２よりも短い第１サンプリング周期Ｔ１となり、また、サンプリングされた検出信号Ｓ２のレベルが前回のサンプリング時の検出信号Ｓ１のレベルと同じ場合、回転体が回転していないと推定されるため、以降のサンプリング周期が第１サンプリング周期Ｔ１よりも長い第２サンプリング周期Ｔ２となる。すなわち、本形態では、回転体が回転している場合に、以降のサンプリング周期が第１サンプリング周期Ｔ１となるため、バックアップモードにおいて、エンコーダ１の消費電力を低減しつつ、エンコーダ１によって、回転体が所定の原点位置から何回転しているのかを適切に検出することが可能になる。また、本形態では、回転体が回転していないと推定される場合に、以降のサンプリング周期が第２サンプリング周期Ｔ２となるため、バックアップモードにおけるエンコーダ１の消費電力を効果的に低減させることが可能になる。

本形態では、第１サンプリング周期Ｔ１をｔ１（秒）とし、回転体の最高回転数をＮ（ｒｐｍ）とすると、ｔ１は、ｔ１＜（９０／３６０）／（Ｎ／６０）の関係を満たしている。そのため、上述のように、９０°ごとに生じる４つの領域「ａｒｅａ１」〜「ａｒｅａ４」を信号処理部１８が順次、検出して、適切な多回転データを生成することが可能になる。したがって、本形態では、エンコーダ１によって、回転体が所定の原点位置から何回転しているのかを適切に検出することが可能になる。

本形態では、ホール素子１０、１１およびコンパレータ１５、１６は、電源ＩＣを介さずにＣＰＵ１７に接続されており、ホール素子１０、１１およびコンパレータ１５、１６には、ＣＰＵ１７から直接、電力が供給される。すなわち、本形態では、ホール素子１０、１１およびコンパレータ１５、１６に電力を供給するための電源ＩＣが設けられていない。そのため、本形態では、エンコーダ１の構成を簡素化することが可能になる。

本形態では、通常動作モードでエンコーダ１が動作しているときに、上位制御部２からの制御指令信号がエンコーダ１に所定時間、入力されないと、エンコーダ１は、通常動作モードからバックアップモードに移行する。すなわち、本形態では、上位制御部２からの制御指令信号がエンコーダ１に所定時間、入力されないときには、主電源３に何からのトラブルが生じて上位制御部２が意図的に制御指令信号を出力しない、または、停電等で上位装置が停止している、あるいは、エンコーダ１と上位装置とを接続するケーブルが断線している等の何らかの不具合が発生して、主電源３が停止していると推定されるため、エンコーダ１は、通常動作モードからバックアップモードに移行する。そのため、本形態では、主電源３からエンコーダ１に電力が供給されているか否かを検出するための検出回路をエンコーダ１に設けなくても、電池４から供給される電力によってエンコーダ１が動作していることを推定して、エンコーダ１をバックアップモードに移行させることが可能になる。すなわち、本形態では、エンコーダ１の構成を簡素化しつつ、エンコーダ１をバックアップモードに移行させることが可能になる。

（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。

上述した形態では、バックアップモードにおいて、第１サンプリング周期Ｔ１または第２サンプリング周期Ｔ２でサンプリングされる検出信号Ｓ１のレベルが反転したときに、ホール素子１１およびコンパレータ１６が起動、停止し、また、信号処理部１８は、このときにホール素子１１から出力される出力信号に基づいて検出信号Ｓ２を生成し、検出信号Ｓ２のレベルをサンプリングしている。この他にもたとえば、バックアップモードにおいて、ホール素子１０およびコンパレータ１５と同様に、ホール素子１１およびコンパレータ１６が、第１サンプリング周期Ｔ１または第２サンプリング周期Ｔ２で起動、停止し、信号処理部１８が、このサンプリング周期で、ホール素子１１から出力される出力信号に基づいて検出信号Ｓ２を生成し、検出信号Ｓ２のレベルをサンプリングしても良い。

上述した形態では、ホール素子１０、１１およびコンパレータ１５、１６は、電源ＩＣを介さずにＣＰＵ１７に接続されている。この他にもたとえば、ホール素子１０、１１およびコンパレータ１５、１６は、電源ＩＣを介してＣＰＵ１７に接続されても良い。

上述した形態では、通常動作モードでエンコーダ１が動作しているときに、上位制御部２からの制御指令信号がエンコーダ１に所定時間、入力されないと、エンコーダ１は、通常動作モードからバックアップモードに移行する。この他にもたとえば、主電源３からエンコーダ１に電力が供給されているか否かを検出するための検出回路をエンコーダ１に設け、この検出回路での検出結果に基づいて、エンコーダ１が、通常動作モードからバックアップモードに移行しても良い。

上述した形態では、エンコーダ１は、磁気式のエンコーダであるが、エンコーダ１は、たとえば、発光素子および受光素子と、発光素子からの光を受光素子へ透過するスリットが形成されたスリット板とを備える光電式のエンコーダであっても良い。また、エンコーダ１は、磁気式または光電式以外の他の形式のエンコーダであっても良い。

１ エンコーダ
２ 上位制御部
３ 主電源
４ 電池
１０ ホール素子（検出部、一方の検出部）
１１ ホール素子（検出部、他方の検出部）
１５ コンパレータ
１６ コンパレータ
１７ ＣＰＵ
１８ 信号処理部
Ｓ１ 検出信号
Ｓ２ 検出信号
Ｔ１ 第１サンプリング周期（サンプリング周期）
Ｔ２ 第２サンプリング周期（サンプリング周期）

Claims (5)

1. 主電源とバックアップ用の電池とが接続されるとともに回転体の回転角度の絶対位置を検出可能なエンコーダであって、
   前記回転体が所定の原点位置から何回転しているのかを検出するための２個の検出部と、前記検出部から出力される出力信号を処理する信号処理部とを備え、
   ２個の前記検出部は、９０°位相がずれた前記出力信号を出力し、
   前記主電源からの電力の供給が停止されるとともに前記電池から供給される電力によって前記エンコーダが動作するときに対応する前記エンコーダのモードをバックアップモードとすると、
   前記バックアップモードにおいて、２個の前記検出部のうちの一方の前記検出部は、所定のサンプリング周期で起動、停止し、前記信号処理部は、前記サンプリング周期で、前記検出部から出力される前記出力信号に基づいて矩形波状の検出信号を生成し、かつ、前記検出信号のレベルをサンプリングし、
   前記バックアップモードにおいて、サンプリングされた前記検出信号のレベルが前回のサンプリング時の前記検出信号のレベルと異なる場合には、前記サンプリング周期が第１サンプリング周期となり、かつ、サンプリングされた前記検出信号のレベルが前回のサンプリング時の前記検出信号のレベルと同じ場合には、前記サンプリング周期が前記第１サンプリング周期よりも長い第２サンプリング周期となり、
   前記バックアップモードにおいて、２個の前記検出部のうちの他方の前記検出部は、一方の前記検出部から出力される前記出力信号に基づいて生成された前記検出信号のレベルが反転したときに、起動、停止することを特徴とするエンコーダ。
2. 前記第１サンプリング周期をｔ１（秒）とし、前記回転体の最高回転数をＮ（ｒｐｍ）とすると、ｔ１は、
   ｔ１＜（９０／３６０）／（Ｎ／６０）
   の関係を満たすことを特徴とする請求項１記載のエンコーダ。
3. 前記検出部は、ホール素子であり、
   前記信号処理部は、前記ホール素子から出力される前記出力信号が入力されるコンパレータと、前記コンパレータの出力側に接続されるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）とを備え、
   前記ホール素子および前記コンパレータには、前記ＣＰＵから直接、電力が供給されることを特徴とする請求項１または２記載のエンコーダ。
4. 前記主電源から供給される電力によって前記エンコーダが動作するときに対応する前記エンコーダのモードを通常動作モードとすると、
   前記エンコーダが搭載される上位装置の制御部である上位制御部からの制御指令信号が前記エンコーダに所定時間、入力されなかったときに、前記通常動作モードから前記バックアップモードに移行することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のエンコーダ。
5. 主電源とバックアップ用の電池とが接続されるとともに回転体の回転角度の絶対位置を検出可能なエンコーダの制御方法であって、
   前記主電源から供給される電力によって前記エンコーダが動作するときに対応する前記エンコーダのモードを通常動作モードとし、前記主電源からの電力の供給が停止されるとともに前記電池から供給される電力によって前記エンコーダが動作するときに対応する前記エンコーダのモードをバックアップモードとすると、
   前記バックアップモードにおいて、所定のサンプリング周期で、前記回転体が所定の原点位置から何回転しているのかを検出するための検出部を起動、停止させ、前記検出部から出力される出力信号に基づいて矩形波状の検出信号を生成し、かつ、前記検出信号のレベルをサンプリングするとともに、
   前記バックアップモードにおいて、サンプリングされた前記検出信号のレベルが前回のサンプリング時の前記検出信号のレベルと異なる場合には、前記サンプリング周期を第１サンプリング周期とし、かつ、サンプリングされた前記検出信号のレベルが前回のサンプリング時の前記検出信号のレベルと同じ場合には、前記サンプリング周期を前記第１サンプリング周期よりも長い第２サンプリング周期とし、
   前記エンコーダが搭載される上位装置の制御部である上位制御部からの制御指令信号が前記エンコーダに所定時間、入力されなかったときに、前記通常動作モードから前記バックアップモードに前記エンコーダを移行させることを特徴とするエンコーダの制御方法。

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