JP6966142B1 - Rotary encoder and servo control device using it - Google Patents
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Abstract
モータが、低速回転域で高精度の位置精度を行う場合、高速回転時に制御信号に追従しなくなるという課題を解消する。ロータリーエンコーダは、磁気センサユニット、高精度インクリメンタル信号生成ユニット、モータ制御信号生成ユニット、及び分解能切替制御ユニットを備え、前記磁気センサユニットの低精度のインクリメンタル信号に含まれる位相情報と前記磁気センサユニットの高精度のアブソリュート信号に含まれる角度情報とに基づき、高精度のインクリメンタル信号(機械角)を生成する機能と、前記低精度のインクリメンタル信号と前記高精度のインクリメンタル信号とに基づいて、低速・高精度のモータ制御信号(電気角)を生成する機能と、前記低精度のインクリメンタル信号と前記高精度のインクリメンタル信号に基づいて、高速・低精度のモータ制御信号(電気角)を生成する機能と、前記モータの低速回転時には前記低速・高精度のモータ制御信号を出力し、前記モータの高速回転時には、前記高速・低精度のモータ制御信号を出力する機能とを備えている。When the motor performs high-precision position accuracy in the low-speed rotation range, the problem that the motor does not follow the control signal at the time of high-speed rotation is solved. The rotary encoder includes a magnetic sensor unit, a high-precision incremental signal generation unit, a motor control signal generation unit, and a resolution switching control unit, and the phase information included in the low-precision incremental signal of the magnetic sensor unit and the magnetic sensor unit. Low speed and high speed based on the function to generate a high precision incremental signal (mechanical angle) based on the angle information contained in the high precision absolute signal, and the low precision incremental signal and the high precision incremental signal. A function to generate an accurate motor control signal (electric angle), a function to generate a high-speed and low-precision motor control signal (electric angle) based on the low-precision incremental signal and the high-precision incremental signal, and a function to generate a high-speed and low-precision motor control signal (electric angle). It has a function of outputting the low-speed and high-precision motor control signal when the motor is rotating at low speed, and outputting the high-speed and low-precision motor control signal when the motor is rotating at high speed.
Description
本発明は、モータの回転・角度情報をデジタル信号として外部に出力するロータリーエンコーダ、及びそれを用いたサーボ制御装置に関するものである。特に、モータの回転速度に応じてモータの制御に適した分解能の情報を生成する分解能切替型のロータリーエンコーダ、及びそれを用いたサーボ制御装置に関するものである。 The present invention relates to a rotary encoder that outputs motor rotation / angle information as a digital signal to the outside, and a servo control device using the rotary encoder. In particular, the present invention relates to a resolution switching type rotary encoder that generates resolution information suitable for motor control according to the rotation speed of the motor, and a servo control device using the same.
サーボ制御装置使用されるロータリーエンコーダには、モータの種類や用途に応じた種々の方式のものが知られている。 Servo control device As the rotary encoder used, various types are known depending on the type and application of the motor.
特許文献1には、MRセンサとホール素子を含む1個の回転センサユニット及びブラシレスDCサーボモータを用い、ロータリーエンコーダの出力信号に基づいてモータを高精度に制御できる、サーボモータの制御装置が開示されている。このようなサーボモータの制御装置において、高速回転時にはモータが高精度の制御信号に追従しなくなるという課題がある。
特許文献2には、レゾルバを連結したサーボシステムにおいて、モータ速度を基準として、RDコンバータの分解能を切り替え、モータ速度が一定以上になれば分解能を低く設定し、応答性を高め、モータ速度が一定以下になれば、分解能を高く設定し、位置決め精度を向上させる、発明が開示されている。
特許文献3には、ロータリーエンコーダにおいて、検出モードを、低速モードと高速モードに切り替える検出装置が開示されている。In
Patent Document 3 discloses a detection device that switches a detection mode between a low-speed mode and a high-speed mode in a rotary encoder.
特許文献2に記載のレゾルバやRDコンバータは、MRセンサを採用したロータリーエンコーダに比べて、構造が複雑であり、高価である。
特許文献3に記載のロータリーエンコーダは、消費電力を削減するためにセンサ素子を間欠駆動するものであり、ロボット等のサーボ制御装置には適さない。The resolver and RD converter described in
The rotary encoder described in Patent Document 3 intermittently drives a sensor element in order to reduce power consumption, and is not suitable for a servo control device such as a robot.
本発明の1つの課題は、低速回転域では高精度の位置精度を行いながら高速回転時にモータが制御信号に追従しなくなるという課題を解消する機能を備えつつ、モータの種類や用途の如何に拘わらず種々のニーズに応えられる汎用性に富み、安価な、ロータリーエンコーダ、及びそれを用いたサーボ制御装置を提供することにある。 One of the problems of the present invention is to have a function of solving the problem that the motor does not follow the control signal at high speed rotation while performing high precision position accuracy in the low speed rotation range, regardless of the type and application of the motor. It is an object of the present invention to provide a versatile and inexpensive rotary encoder that can meet various needs, and a servo control device using the rotary encoder.
本発明の1つの態様によれば、モータの回転軸の回転角度の情報を出力する磁気センサユニットを備え、前記モータの回転・角度の情報をデジタル信号として外部に出力するロータリーエンコーダであって、
前記磁気センサユニットは、前記モータの回転軸の位相及び回転角度に関して、低精度のインクリメンタル信号と高精度のアブソリュート信号を機械角の情報として出力する機能を備えており、
前記ロータリーエンコーダは、高精度インクリメンタル信号生成ユニット、モータ制御信号生成ユニット、及び分解能切替制御ユニットを備えており、
前記高精度インクリメンタル信号生成ユニットは、前記低精度の前記インクリメンタル信号に含まれる位相の情報と、前記高精度のアブソリュート信号に含まれる回転角度の情報とに基づき、高精度の機械角のインクリメンタル信号を生成する機能を有し、
前記モータ制御信号生成ユニットは、前記低精度のインクリメンタル信号と前記高精度のインクリメンタル信号と、予め設定された前記モータの諸元とに基づいて、低速・高精度の電気角のインクリメンタルのモータ制御信号を生成する低速・高精度の制御信号生成部と、
前記低精度のインクリメンタル信号と前記高精度のインクリメンタル信号と、予め設定された前記モータの諸元とに基づいて、高速・低精度の電気角のインクリメンタルのモータ制御信号を生成する高速・低精度の制御信号生成部とを備えており、
前記分解能切替制御ユニットは、前記モータの低速回転時には、前記低速・高精度の電気角のインクリメンタルのモータ制御信号を出力し、前記モータの高速回転時には、前記高速・低精度の電気角のインクリメンタルのモータ制御信号を出力するように構成されていることを特徴とする。According to one aspect of the present invention, the rotary encoder includes a magnetic sensor unit that outputs information on the rotation angle of the rotation shaft of the motor, and outputs information on the rotation / angle of the motor to the outside as a digital signal.
The magnetic sensor unit has a function of outputting a low-precision incremental signal and a high-precision absolute signal as mechanical angle information with respect to the phase and rotation angle of the rotation axis of the motor.
The rotary encoder includes a high-precision incremental signal generation unit, a motor control signal generation unit, and a resolution switching control unit.
The high-precision incremental signal generation unit generates a high-precision mechanical angle incremental signal based on the phase information included in the low-precision incremental signal and the rotation angle information included in the high-precision absolute signal. Has the ability to generate
The motor control signal generation unit is a low-precision, high-precision electrical angle incremental motor control signal based on the low-precision incremental signal, the high-precision incremental signal, and preset specifications of the motor. A low-speed, high-precision control signal generator that generates
A high-speed, low-precision incremental motor control signal that generates a high-speed, low-precision electrical angle incremental motor control signal based on the low-precision incremental signal, the high-precision incremental signal, and preset specifications of the motor. Equipped with a control signal generator
The resolution switching control unit outputs an incremental motor control signal of the low speed and high precision electric angle when the motor is rotating at a low speed, and when the motor is rotating at a high speed, the incremental motor of the high speed and low precision electric angle. It is characterized in that it is configured to output a motor control signal.
本発明の他の態様によれば、前記ロータリーエンコーダと、モータドライバを有するモータとを備えたサーボ制御装置であって、
前記ロータリーエンコーダから出力される前記モータ制御信号により、前記モータドライバでインクリメンタルのモータ駆動信号を生成し、前記モータを駆動することを特徴とする。According to another aspect of the present invention, the servo control device includes the rotary encoder and a motor having a motor driver.
The motor driver generates an incremental motor drive signal from the motor control signal output from the rotary encoder to drive the motor.
本発明によれば、低速回転域では高精度の位置精度を行いながら高速回転時にモータが制御信号に追従しなくなるという課題を解消する機能を備えつつ、モータの種類や用途の如何に拘わらず種々のニーズに応えられる汎用性に富み、安価な、ロータリーエンコーダ、及びそれを用いたサーボ制御装置を提供することができる。 According to the present invention, while providing a function of solving the problem that the motor does not follow the control signal at the time of high-speed rotation while performing high-precision position accuracy in the low-speed rotation range, various types are provided regardless of the type and application of the motor. It is possible to provide a rotary encoder which is rich in versatility and inexpensive and can meet the needs of the above, and a servo control device using the rotary encoder.
本発明は種々のタイプのモータに適用可能であるが、第1の実施例は、本発明をブラシ付きDCモータに適用した例である。本発明の第1の実施例に係る分解能切替型ロータリーエンコーダを備えた、サーボ制御装置を、図1〜図8Bを参照しながら説明する。
図1は、本発明の第1の実施例に係る分解能切替型サーボ制御装置10の構成例を示す図である。
このサーボ制御装置10は、ロータリーエンコーダ100、及びモータ500で構成されている。ロータリーエンコーダ100は、モータ500に一体に設けられ、モータ500の回転情報に基づき、高精度と低精度の2系統のインクリメンタルのモータ制御信号を生成し、デジタル信号としてモータドライバ510へ出力する。
ロータリーエンコーダ100は、1個の磁気センサユニット110、初期設定部120、高精度インクリメンタル信号生成ユニット130、モータ制御信号生成ユニット140、分解能切替制御ユニット150、通信制御ユニット160、及び、不揮発性メモリ170等を備えている。ロータリーエンコーダ100やモータドライバ510には、電源から電源ライン(図示略)を介して、制御された所定の電源が提供される。
磁気センサユニット110は、例えば、磁気抵抗効果素子やホール素子などの磁気センサを備え、モータ500の回転軸の回転・角度(機械角)の情報を、インクリメンタル信号やアブソリュート信号として出力する。
初期設定部120は、ユーザによる、ロータリーエンコーダ100の出力条件等の初期設定を、ユーザインタフェースを介して受け付ける機能を有する。ユーザは、ロータリーエンコーダ100が装着されるモータ500のモータの諸元、すなわちモータの種類や仕様、及び、用途に応じて、ロータリーエンコーダ100の初期設定を行うことができる。初期設定の条件は、不揮発性メモリ170に記録される。例えば、初期設定に際して、以下のような条件がロータリーエンコーダ100に設定される。
(1)駆動対象となるモータの諸元(種類、極数、スロット数等)
(2)インクリメンタル信号の、高精度信号と低精度信号の出力条件(パルス/回転)
(3)高精度信号と低精度信号を切り替えるモータの精度切替回転数Ns
なお、ユーザインタフェースは、スマートフォンやタブレット端末に、所定の機能を備えたプログラムを実行する、専用のアプリケーションをインストールすることで、実現できる。The present invention is applicable to various types of motors, but the first embodiment is an example of applying the present invention to a brushed DC motor. A servo control device including the resolution switching type rotary encoder according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8B.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a resolution switching type
The
The
The
The
(1) Specifications of the motor to be driven (type, number of poles, number of slots, etc.)
(2) Output conditions (pulse / rotation) of high-precision signal and low-precision signal of incremental signal
(3) Precision switching rotation speed Ns of the motor that switches between high-precision signals and low-precision signals
The user interface can be realized by installing a dedicated application that executes a program having a predetermined function on a smartphone or tablet terminal.
高精度インクリメンタル信号生成ユニット130は、磁気センサユニット110の1組のアブソリュート/インクリメンタル信号に基づき、1組の高精度のインクリメンタル信号(機械角)を生成する機能を有する。
The high-precision incremental
モータ制御信号生成ユニット140は、モータの種類、極数、スロット数などに応じた、インクリメンタルのA,B,Z信号あるいはA,B,Z,U,V,W信号等の、モータ制御信号(電気角)を生成し、出力する。すなわち、モータ制御信号生成ユニット140では、低精度のインクリメンタル信号と高精度のインクリメンタル信号と基づいて、モータの低速運転から高速運転に至る広範囲の、インクリメンタルのモータ制御信号(電気角)を生成する。このモータ制御信号は、モータドライバ510内で、PWM等の駆動信号を生成するのに使用される。
The motor control
分解能切替制御ユニット150は、ロータリーエンコーダ100から出力される、高精度と低精度の2系統のモータ制御信号(電気角)のいずれかを、モータドライバ510に出力する。分解能切替制御ユニット150は、また、モータの回転数Nの変化から、高精度と低精度の2系統のモータ制御信号を切り替えるタイミングを予測し、モータ制御信号の切り替えを制御する。
すなわち、分解能切替制御ユニット150は、モータの回転数Nのデータを取得し、予め設定されたモータの精度切替回転数Nsとの比較に基づいて、分解能を切り替えるタイミングを予測する。モータがNs以下の低速回転のときは、分解能を高くした高精度のインクリメンタルの制御信号を生成し、不揮発性メモリ170に記録すると共にモータドライバへ出力する。また、モータがNsよりも高速回転のときは、分解能を低くした低精度のインクリメンタルの制御信号を生成し、不揮発性メモリ170に記録すると共にモータドライバへ出力する。そして、モータが精度切替回転数Nsに到達しさらに高速回転若しくは低速回転に移行する時点で、制御信号の切り替えの制御を行う。The resolution switching
That is, the resolution switching
通信制御ユニット160は、ロータリーエンコーダ100からモータドライバ510へ、各種の情報を送信する機能を有している。
The
モータ500は、モータドライバ510を構成するPWM駆動回路と、トランジスタから成る4つのスイッチング素子SW1〜SW4をH形に組んだHブリッジ回路とを備えている。第1のスイッチング素子SW1は、一端が直流モータの一方のブラシ565Aに接続され他端が直流電源(Vcc)に接続され、第2のスイッチング素子SW2は、一端が直流モータの他方のブラシ565Bに接続され他端が直流電源(Vcc)に接続されている。第3のスイッチング素子SW3は、一端が直流モータの一方のブラシ565Aに接続され他端が接地され、第4のスイッチング素子SW4は、一端が直流モータの他方のブラシ565Bに接続され他端が接地されている。
The
モータドライバ510は、運転指令を記録するメモリ等を備えており、ロータリーエンコーダ100から出力されるモータ制御信号(電気角)の周期(すなわちA,B,Z信号の位相)に同期したモータ駆動信号であって、各周期におけるONデュ−ティが運転指令やモータの負荷電流値等に基づいて制御されたPWM駆動信号を生成する。このモータ駆動信号でPWM回路が駆動され、モータ500が回転する。モータドライバ510は、ロータリーエンコーダ100からのモータ制御信号に基づき、モータの低速回転時には高精度、モータの高速回転時には低精度の、モータ駆動信号を生成し、モータドライバに出力する。モータドライバ510で生成されるモータ駆動信号は、PWM方式以外の既知の信号であっても良いことは言うまでもない。
The
なお、図1に機能ブロックの形で示した、初期設定部120、高精度インクリメンタル信号生成ユニット130、モータ制御信号生成ユニット140、分解能切替制御ユニット150、通信制御ユニット160は、例えば、所定の機能がプログラムを実行することにより、実現されるFPGA(Field Programmable Gate Array)180やマイコン(Microcontroller Unit)により構成されている。このマイコンやFPGAは、I/O部、内部配線、論理回路、クロックネットワーク、メモリ、乗算器等で構成されている。論理回路の基になるプログラム等は外部のEEPROMやメモリに記録されている。
FPGA180の内部の具体的な構成は、プログラムの記述の変更等で柔軟に変更できる。そのため、モータの種類や用途等に応じた、初期設定の内容を予め幅広く想定し、各ユニットが有する機能を豊富なものとすることで、モータの種類や用途の如何に拘わらず種々のニーズに応えることができる。
なお、ロータリーエンコーダ100の主要部を、マイコンやFPGAに代えて、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)で構成しても良い。The
The specific internal configuration of the
The main part of the
図2は、図1のロータリーエンコーダ100が装着されたブラシ付きDCモータ500の主要部の構成例を示す、縦断面図である。この例では、磁気センサユニット110の磁気抵抗効果素子としてMRセンサを採用している。ブラシ付きDCモータ500の回転軸532の一方の端面に、円形の平板状磁石1110が磁石ホルダーを介して固定されている。なお、回転軸532の他方の端には、被駆動部材が固定される。
モータケース520には、直流モータのステータを構成するマグネット526が固定されている。直流モータのロータを構成する積層鉄心560及び電機子巻線562が回転軸532と一体に形成され、この回転軸は軸受530を介して、モータケース520及びエンドプレート521に回転自在に支持されている。積層鉄心560は多極に分極され、電機子巻線562の端部は整流子564に接続されている。565は一対のカーボンブラシ、566はブラシホルダー、567はピグテール、568は給電用のターミナルである。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing a configuration example of a main part of the brushed
A
一方、カップ状カバ−522の内側において、ロータリーエンコーダ100を搭載した絶縁材料からなる基板190が、支持ピン192を介してエンドプレート521に固定されている。基板190上には、1対のMRセンサ1122(1122A,1122B)やマイコンやFPGA等が設置されている。MRセンサ1122としては、GMRを含む磁気抵抗効果素子(MR:AMR、GMR、TMR等)のいずれの素子を採用しても良い。
On the other hand, inside the cup-shaped cover-522, a
図3Aは、第1の実施例における、磁気センサユニット110の構成例を示す図である。磁気センサユニット110は、1対のMRセンサ1122、温度センサ1122C、及び、センサ出力処理回路部1120を備えている。センサ出力処理回路部1120は、大別して、インクリメンタル信号の生成処理を行うインクリメンタル信号処理領域1121と、アブソリュート信号の生成処理を行うアブソリュート信号処理領域1130で構成されている。
センサ出力処理回路部1120は、モータの回転軸の回転・角度に関して低精度(例えば、4Kパルス/回転)のインクリメンタル信号と、高精度(例えば、32Kパルス/回転)のアブソリュート信号の2系統の信号を出力する機能を備えている。
インクリメンタル信号処理領域1121は、AD変換器1123、軸ずれ補正処理部1124、RAM等のセンサメモリ1125、逆正接演算処理部1126、パルスカウンタ1127、インクリメンタル信号生成部1128、及びSSC(同期シリアルコントロール)インターフェース1129を備えている。このSSCインターフェースは、高速データ転送のために、送受信にデータ、クロック、フレーム同期信号を使用している。
このインクリメンタル信号処理領域1121では、並列処理により、A相、B相のデジタル信号から、逆正接演算の結果、回転軸の1回転毎の角度0(=360度)の位置に同期して、4Kパルス/回転のインクリメンタル値が直線状に増減を繰り返す直角三角形状の信号が生成される。そして、各A相・B相信号の累積加算値は、次に、回転軸の1回転毎(360度毎)の累積加算値に変換され、低精度すなわち4Kパルス/回転のインクリメンタル信号がデジタル信号として生成される(図5左側(A)参照)。FIG. 3A is a diagram showing a configuration example of the
The sensor output
The incremental
In this incremental
また、アブソリュート信号処理領域1130は、SSC−SPI(Serial Peripheral Interface)バス変換部1132、アブソリュート信号(高精度)生成部1134及びEEPROM1136を備えている。アブソリュート信号処理領域1130では、44Kパルス/回転のインクリメンタル値がデジタル処理によりさらに32Kパルス/回転に多分割され、これに回転軸の原点Z0を基準にしたEEPROMのアドレスが付与されて、高精度すなわち32Kパルス/回転のアブソリュート信号が、15ビットのデジタル信号として生成される(図5左側(B)参照)。
Further, the absolute
なお、磁気センサユニット110内で、インクリメンタル信号処理領域1121の機能と、アブソリュート信号の生成処理を行うアブソリュート信号処理領域1130の機能を上記のように構成することで、センサ出力処理回路部1120において、モータの制御に必要なインクリメンタル信号とアブソリュート信号の双方を生成し、出力することができる。なお、これに加えて、磁気センサユニット110内で高精度のインクリメンタルアブソリュート信号も生成するには、高性能の演算処理能力を備えた高価なマイコンやFPGAなどが必要となり、ロータリーエンコーダの価格が高くなり、実用的ではない。
In the
図3Bは、図1のロータリーエンコーダ100における、モータ制御信号生成ユニット140、及び分解能切替制御ユニット150の具体的な構成例を示す図である。
モータ制御信号生成ユニット140は、低速・高精度のインクリメンタルのモータ制御信号を生成する低速・高精度の制御信号生成部142と、高速・低精度のインクリメンタルのモータ制御信号を生成する高速・低精度の制御信号生成部144とを備えている。
すなわち、モータ制御信号生成ユニット140では、磁気センサユニット110から出力される低精度のインクリメンタル信号と高精度インクリメンタル信号生成ユニット130から出力され高精度のインクリメンタル信号に基づいて、モータ制御信号として、モータの低速運転と高速運転に対応した、精度の異なるアブソリュート信号(電気角)を生成する。このモータ制御信号は、モータドライバ510で、PWM等のモータ駆動信号を生成するのに使用される。FIG. 3B is a diagram showing a specific configuration example of the motor control
The motor control
That is, in the motor control
分解能切替制御ユニット150は、軸の回転数・回転方向検出部152、切替時点予測部154、及び分解能の切替制御部156を備えている。
軸の回転数・回転方向検出部152は、磁気センサユニット110の出力に基づいて、回転軸532の回転方向及び回転数Nのデータを取得し、切替時点予測部154は、回転数Nと予め設定されたモータの精度切替回転数Nsとの比較に基づいて、分解能の切替時点及び切替方向(高精度から低精度へ、又は、低精度から高精度へ)を予測する。分解能の切替制御部156は、予測に基づき切り替え後の信号を生成し、切替時点で切り替え後の分解能の信号を出力する。このようにして、分解能切替制御ユニット150は、モータの回転速度が低速から高速へ、あるいは逆方向への場合に、モータのインクリメンタル駆動信号の精度が円滑に切り替わるように制御する。The resolution switching
The rotation number / rotation
図4は、第1の実施例における、ロータリーエンコーダ100の高精度インクリメンタル信号生成ユニット130の処理のフローの一部を示す図である。
最初に、初期設定で予め設定された、ロータリーエンコーダ100の機能に関する、初期設定条件を取得する(S400)。ここでは、高精度信号は、32Kパルス/回転のインクリメンタル信号が設定され、低精度信号は、4Kパルス/回転のインクリメンタル信号が設定されたものとする。まず、磁気センサユニットからの信号に基づき、モータの回転数Nと回転方向の情報を取得し、不揮発性メモリに記録する(S401)。次に、磁気センサユニットから低精度のインクリメンタル信号を取得し、メモリに記録する(S402)。さらに、高精度のアブソリュート信号を取得し、メモリに記録する(S406)。
次に、高精度インクリメンタル信号生成ユニット130において、インクリメンタル信号の位相情報とアブソリュート信号の角度情報とから、32Kパルス/回転のインクリメンタル信号を生成し、不揮発性メモリに記録する(S408)。FIG. 4 is a diagram showing a part of the processing flow of the high-precision incremental
First, the initial setting conditions related to the functions of the
Next, the high-precision incremental
ここで、図5を参照して、図4のS402〜S408における、磁気センサユニット110の出力と、高精度インクリメンタル信号生成ユニット130の出力の関係を、より詳細に説明する。
磁気センサユニット110で生成された低精度のインクリメンタル信号(図5左側(A))に含まれる位相情報と、高精度のアブソリュート信号(図5左側(B))に含まれる角度情報とに基づき、ロータリーエンコーダ100の高精度インクリメンタル信号生成ユニット130において、高精度のインクリメンタル信号(図5右側(B))が生成される。
モータ制御信号生成ユニット140は、磁気センサユニット110で生成された低精度のインクリメンタル信号(図5左側(A)=右側(A))と、高精度のインクリメンタル信号(図5右側(B))とに基づいて、2組のモータ制御信号(電気角)を生成する。Here, with reference to FIG. 5, the relationship between the output of the
Based on the phase information contained in the low-precision incremental signal (left side (A) of FIG. 5) generated by the
The motor control
次に、図6は、ロータリーエンコーダ100を備えたロボット800の、ある1つのアームの駆動軸810を駆動するモータ500の運転パターンの一例を示す図である。この例では、ロボットを構成する各アームの軸を駆動するモータの運転パターンとして、時間軸(=軸の回転角度)とモータの速度値の関係のデータが、運転パターンとして予め設定されている。
アームの駆動軸810は、精度切替回転数Nsを超えて、正回転や逆回転を繰り返し駆動される。ロボットが複数の地点間を移動する際は高速で移動し、特定の地点で作業をする際は、アームの駆動軸が停止若しくは低速駆動されるのが望ましい。高速で移動する際の位置制御は、低精度でも差し支えない。一方、特定の地点で作業をする際は、精度の高い位置決めが要求される。
これらの要求にこたえるために、本発明のロータリーエンコーダ100は、低速時には高精度のモータ制御信号を生成し、高速時には低精度のモータ制御信号を生成して出力する。Next, FIG. 6 is a diagram showing an example of an operation pattern of a
The
In order to meet these demands, the
図7は、第1の実施例における、ロータリーエンコーダ100の処理フローを示す図である。
最初に、初期設定の情報から、ブラシ付きDCモータの諸元に関する情報を取得する(S702)。ここでは、精度切替回転数Nsは、±40rpmに設定されているものとする。モータの零回転からの起動後、不揮発性メモリから、モータの回転数Nと回転方向の情報を取得し(S710)、モータ制御信号生成ユニット140の低速・高精度の制御信号生成部142で、32Kパルス/回転の高精度のインクリメンタルの制御信号A,B,Zを生成する。
すなわち、低速・高精度の制御信号生成部142で生成された、図8Bに示したようなパターンのモータ制御信号A,B,Z(電気角)が、32Kのデジタル信号として、モータドライバ510へ出力される(S712)。
さらに、分解能切替制御ユニット150で、モータの回転数Nと回転方向の情報を取得し(S714)、モータの回転数Nが精度切替回転数Nsを超える切替時点を予測する(S716)。
もし、切替時点が近いと判定された場合(S718でYES)、例えば、モータの回転数と精度切替回転数Nsとの差が20rpm以内でかつ回転数が切替時点に向かって増加する指令である場合、分解能の切替制御部156は、「制御の切替準備」モードとなる(S724)。FIG. 7 is a diagram showing a processing flow of the
First, information on the specifications of the brushed DC motor is acquired from the initial setting information (S702). Here, it is assumed that the precision switching rotation speed Ns is set to ± 40 rpm. After starting from zero rotation of the motor, information on the rotation speed N and rotation direction of the motor is acquired from the non-volatile memory (S710), and the low-speed, high-precision control
That is, the motor control signals A, B, Z (electrical angles) of the pattern shown in FIG. 8B generated by the low-speed and high-precision control
Further, the resolution switching
If it is determined that the switching time is near (YES in S718), for example, it is a command that the difference between the motor rotation speed and the accuracy switching rotation speed Ns is within 20 rpm and the rotation speed increases toward the switching time. In this case, the resolution switching control unit 156 enters the "control switching preparation" mode (S724).
図8Aは、モータ制御信号の精度切替の具体的な例を示す図である。モータの回転数Nが、精度切替回転数Ns、ここでは±40rpmの近傍にある場合、分解能の切替制御部156が「制御の切替準備」モードとなり、モータ制御信号生成ユニット140の低速・高精度の制御信号生成部142と高速・低精度の制御信号生成部144の双方が起動され、4Kパルス/回転の低精度インクリメンタル制御信号と32Kパルス/回転の高精度インクリメンタル制御信号との双方が生成される。
モータの回転数Nが±40rpm以内の場合、切替制御部156により、高精度のモータ制御信号がモータドライバ510へ出力され、モータドライバでは、この高精度のモータ制御信号を基に、高精度のPWM信号が生成される。FIG. 8A is a diagram showing a specific example of precision switching of the motor control signal. When the motor rotation speed N is in the vicinity of the precision switching rotation speed Ns, here ± 40 rpm, the resolution switching control unit 156 is in the “control switching preparation” mode, and the motor control
When the motor rotation speed N is within ± 40 rpm, the switching control unit 156 outputs a high-precision motor control signal to the
図7に戻り、切替時点に到達した場合(S726でYES)、切替制御部156では、低精度のモータ制御信号をモータドライバ510へ出力してモータを制御すると共に、高精度のモータ制御信号の出力を停止する(S728)。
すなわち、高速・低精度の制御信号生成部144で生成された、図8Bに示したようなパターンのモータ制御信号A,B,Z(電気角)が、4Kのデジタル信号として、モータドライバ510へ出力される。モータドライバでは、この低精度のモータ制御信号を基に、低精度のPWM信号が生成される。
モータの回転数がさらに高くなった場合には、「制御の切替準備」モードが解除され、低速・高精度の制御信号生成部142による高精度のモータ制御信号の生成は停止される。
低精度のモータ制御信号から高精度のモータ制御信号への切替についても、同様に、「制御の切替準備」モードを介在させた制御を行う(S730〜S738〜S712)。
切替時点が近くない場合(S718でNO)、運転終了か否かを判定し、終了でなければ、S714に戻る。もし、終了であれば、運転を停止する(S720、S722)。Returning to FIG. 7, when the switching time is reached (YES in S726), the switching control unit 156 outputs a low-precision motor control signal to the
That is, the motor control signals A, B, Z (electrical angles) of the pattern shown in FIG. 8B generated by the high-speed and low-precision control
When the rotation speed of the motor becomes higher, the "control switching preparation" mode is canceled, and the generation of the high-precision motor control signal by the low-speed / high-precision control
Similarly, for switching from the low-precision motor control signal to the high-precision motor control signal, control is performed via the "control switching preparation" mode (S730 to S738 to S712).
If the switching time is not near (NO in S718), it is determined whether or not the operation is finished, and if not, the process returns to S714. If it ends, the operation is stopped (S720, S722).
このように、本実施例によれば、低速回転域では高精度のインクリメンタル駆動信号でモータを制御し、高速域では低精度のインクリメンタル駆動信号でモータを制御するので、低速回転域では高精度の位置精度を行いつつ、高速回転時にモータが制御信号に追従しなくなるという課題を解消することができる。
また、本実施例のロータリーエンコーダは、磁気センサユニットとして、モータの回転軸の回転・角度の情報を、精度の異なるインクリメンタル信号とアブソリュート信号の2組の機械角の信号として出力する、汎用性の高い、安価な1個の磁気センサユニットを採用している。さらに、ロータリーエンコーダは、初期設定機能を有している。そのため、インクリメンタルタイプのブラシ付きDCモータに関して、種々のニーズに応えられる、小型で汎用性に富み、安価な、ロータリーエンコーダ、及びそれを用いたサーボ制御装置を提供することができる。
さらに、モータドライバでは、ロータリーエンコーダからのモータ制御信号を基に、PWM信号を生成できるため、モータドライバの構成が簡略化される。As described above, according to the present embodiment, the motor is controlled by the high-precision incremental drive signal in the low-speed rotation range, and the motor is controlled by the low-precision incremental drive signal in the high-speed range. It is possible to solve the problem that the motor does not follow the control signal at high speed rotation while performing position accuracy.
Further, the rotary encoder of this embodiment, as a magnetic sensor unit, outputs information on the rotation and angle of the rotation shaft of the motor as two sets of mechanical angle signals, an incremental signal and an absolute signal, which have different accuracy. It uses one expensive and inexpensive magnetic sensor unit. Further, the rotary encoder has an initial setting function. Therefore, regarding an incremental type brushed DC motor, it is possible to provide a small, versatile, inexpensive rotary encoder that can meet various needs, and a servo control device using the rotary encoder.
Further, in the motor driver, a PWM signal can be generated based on the motor control signal from the rotary encoder, so that the configuration of the motor driver is simplified.
次に、本発明をブラシレスDCモータに適用した、第2の実施例について、図9〜図10Bを参照しながら説明する。
図9は、第2の実施例に係る、ブラシレスDCサーボモータの構成例を示す図である。
このブラシレスDCサーボモータは、第1の実施例で説明したものと同様の構成のロータリーエンコーダ100と、ブラシレスDCモータ500を備えている。
このブラシレスDCモータ500は、モータケース520の内部に固定されたステータとして、界磁鉄心541とこれに絶縁部材を介して巻かれた3相の界磁コイル542とを備えている。この界磁コイル542は、U相(U1,U2,U3)の界磁コイルが直列に、V相(V1,V2,V3)の界磁コイル群が直列に、W相(W1,W2,W3)のコイルが直列に、各々結線されている。これらの3つの界磁コイル群は、各々の一端が中性点で接続されている。
回転軸532と一体に形成されたロータ543は、ロータヨークと、その外周部に固定された例えば8個の永久磁石を有する、8極のロータである。
ブラシレスDCモータのモータドライバは、ロータリーエンコーダ100からのモータ制御信号A,B,Z,U,V,Wと、運転指令と、モータの電流の検出値等に基づいて、3相のインクリメンタルのモータ駆動信号を生成してインバータを駆動し、ブラシレスDCモータ500の運転、例えば正弦波駆動を行う。Next, a second embodiment in which the present invention is applied to a brushless DC motor will be described with reference to FIGS. 9 to 10B.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of the brushless DC servomotor according to the second embodiment.
This brushless DC servomotor includes a
The
The
The motor driver of the brushless DC motor is a three-phase incremental motor based on the motor control signals A, B, Z, U, V, W from the
次に、図10Aは、第2の実施例における、ロータリーエンコーダ100の処理フローを示す図である。
ロータリーエンコーダ100では、最初に、初期設定の情報から、ブラシ付きDCモータの諸元に関する情報を取得する(S1002)。モータの零回転からの起動後、不揮発性メモリから、モータの回転数Nと回転方向の情報を取得し(S1010)、モータ制御信号生成ユニット140の低速・高精度の制御信号生成部142で生成された32Kパルス/回転の高精度のインクリメンタルの制御信号A,B,Z,U,V,Wを、モータドライバへ出力する(S1012)。
すなわち、図10Bに示したようなパターンのモータ制御信号A,B,Z,U,V,W(電気角)が、32Kのデジタル信号として、低速・高精度の制御信号生成部142で生成され、モータドライバ510へ出力される(S1012)。モータドライバでは、この高精度のモータ制御信号を基に、高精度のPWM信号が生成される。Next, FIG. 10A is a diagram showing a processing flow of the
The
That is, the motor control signals A, B, Z, U, V, W (electrical angles) having the pattern shown in FIG. 10B are generated as 32K digital signals by the low-speed, high-precision control
さらに、分解能切替制御ユニット150で、モータの回転数Nと回転方向の情報を取得し(S1014)、モータの回転数Nが精度切替回転数Nsを超える切替時点を予測し(S1016)、切替時点が近い場合(S1018でYES)、高速・低精度の制御信号生成部144も動作し、切替時点に到達した場合(S1026でYES)、低精度のモータ制御信号をモータドライバへ出力してモータを制御すると共に、高精度のモータ制御信号の出力を停止する(S1028)。すなわち、高速・低精度の制御信号生成部144で生成された、図10Bに示したようなパターンのモータ制御信号A,B,Z,U,V,W(電気角)が、4Kのデジタル信号として、モータドライバ510へ出力される(S1028)。モータドライバでは、この低精度のモータ制御信号を基に、低精度のPWM信号が生成される。
低精度のモータ制御信号から高精度のモータ制御信号への切替についても、同様に、「制御の切替準備」モードを介在させた制御を行う(S1030〜S1038〜S1012)。Further, the resolution switching
Similarly, for switching from the low-precision motor control signal to the high-precision motor control signal, control is performed via the "control switching preparation" mode (S103 to S1038 to S1012).
このように、モータの回転数Nが低速、例えば±40rpm以内の場合、切替制御部156により、高精度のモータ制御信号A,B,Z,U,V,Wがモータドライバへ出力され、モータドライバでは、このモータ制御信号を基に、モータ駆動信号としての高精度のPWM信号が生成される。モータの回転数Nが±40rpmを超える場合、切替制御部156により、低精度のモータ制御信号がモータドライバへ出力され、モータドライバでは、この低精度のモータ制御信号を基に、モータ駆動信号としての低精度のPWM信号が生成される。 In this way, when the motor rotation speed N is low speed, for example, within ± 40 rpm, the switching control unit 156 outputs high-precision motor control signals A, B, Z, U, V, and W to the motor driver, and the motor. The driver generates a highly accurate PWM signal as a motor drive signal based on the motor control signal. When the motor rotation speed N exceeds ± 40 rpm, the switching control unit 156 outputs a low-precision motor control signal to the motor driver, and the motor driver uses this low-precision motor control signal as a motor drive signal. Low-precision PWM signal is generated.
本実施例のブラシレスDCモータを用いたサーボモータによれば、ロータリーエンコーダが、低速域では高精度の制御信号を出力してブラシレスDCモータを制御し、高速域では低精度の制御信号を出力してブラシレスDCモータを制御する。そのため、低速回転域では高精度の位置精度を行いつつ、高速回転時にモータが制御信号に追従しなくなるという課題を解消することができる。
また、本実施例のロータリーエンコーダは、磁気センサユニットとして、モータの回転軸の回転・角度の情報を、精度の異なるインクリメンタル信号とアブソリュート信号の2組の機械角の信号として出力する、汎用性の高い、安価な1個の磁気センサユニットを採用している。さらに、ロータリーエンコーダは、初期設定機能を有している。そのため、インクリメンタルタイプのブラシレスDCモータに関して、種々のニーズに応えられる、小型で汎用性に富み、安価な、ロータリーエンコーダ、及びそれを用いたサーボ制御装置を提供することができる。
さらに、モータドライバでは、ロータリーエンコーダからのモータ制御信号を基に、PWM信号を生成できるため、モータドライバの構成が簡略化される。According to the servomotor using the brushless DC motor of this embodiment, the rotary encoder outputs a high-precision control signal in the low-speed range to control the brushless DC motor, and outputs a low-precision control signal in the high-speed range. Controls the brushless DC motor. Therefore, it is possible to solve the problem that the motor does not follow the control signal at the time of high-speed rotation while performing high-precision position accuracy in the low-speed rotation range.
Further, the rotary encoder of this embodiment, as a magnetic sensor unit, outputs information on the rotation and angle of the rotation shaft of the motor as two sets of mechanical angle signals, an incremental signal and an absolute signal, which have different accuracy. It uses one expensive and inexpensive magnetic sensor unit. Further, the rotary encoder has an initial setting function. Therefore, regarding an incremental type brushless DC motor, it is possible to provide a small, versatile, inexpensive rotary encoder that can meet various needs, and a servo control device using the rotary encoder.
Further, in the motor driver, a PWM signal can be generated based on the motor control signal from the rotary encoder, so that the configuration of the motor driver is simplified.
図11は、本発明の第3の実施例に係る、ステッピングサーボモータの構成例を示す図である。このステッピングサーボモータは、第1の実施例で説明したものと同様の構成のロータリーエンコーダ100と、モータ500を備えている。
モータ500は、例えば、ロータ磁石520が2極、ステータが90度間隔で4個のステータコイルを有している。モータ500のステータ558は、A相用コイルの5581の両端に発生する磁場を集中して放出する機能を有するステータコイルA+5583と、ステータコイルA−5584、B相用コイル5582の両端に発生する磁場を集中して放出する機能を有するステータコイルB+5585と、ステータコイルB−5586とを備えている。
モータ500のロータ磁石の回転軸532の一端に、1個の平板状磁石1110が固定されている。この平板状磁石1110は、磁気センサユニット110の一部を構成するものである。磁気センサユニットやロータリーエンコーダ100の具体的な構成は、実施例1の構成と同じである。FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of a stepping servomotor according to a third embodiment of the present invention. This stepping servomotor includes a
The
One
モータドライバ510はモータに対する駆動用波形を生成するPWM駆動回路を備えており、ロータリーエンコーダ100の出力であるモータ制御信号(電気角)、運転指令、及びモータ電流の検出値等に基づいて、モータ駆動信号を生成し、モータ500のロータ磁石の回転を制御する。
すなわち、ロータリーエンコーダ100の出力であるモータ制御信号は、ドライバ510に送られ、ここで、インクリメンタル信号の位相情報に対応するPWM指令値が生成され、このPWM指令値に応じて、ステッピングモータ500のA相用コイル5581、B相用コイル5582に電圧を印加し、これによってロータ磁石520が回転する。The
That is, the motor control signal, which is the output of the
ステッピングサーボモータの起動に伴い、モータ制御信号生成ユニット140の低速・高精度の制御信号生成部142が起動され、32Kパルス/回転のインクリメンタルのモータ制御信号が生成される。ステッピングモータ500では、このモータ駆動信号や運転指令等に基づいてモータ駆動信号が生成され、PWM駆動回路を介して、ステッピングモータのA相用ステータコイル、B相用ステータコイルに電圧を印加し、これによってロータ磁石520が回転する。
With the activation of the stepping servomotor, the low-speed, high-precision control
モータが低速回転の状態では、高精度のモータ制御信号がモータドライバへ出力され、モータ駆動信号としての高精度のPWM信号が生成される。モータの回転数Nが精度切替回転数Nsを超える場合、低精度のモータ制御信号がモータドライバへ出力され、この低精度のモータ制御信号を基に、低精度のPWM信号が生成される。 When the motor is rotating at a low speed, a high-precision motor control signal is output to the motor driver, and a high-precision PWM signal as a motor drive signal is generated. When the motor rotation speed N exceeds the precision switching rotation speed Ns, a low-precision motor control signal is output to the motor driver, and a low-precision PWM signal is generated based on the low-precision motor control signal.
本実施例のステッピングサーボモータによれば、ロータリーエンコーダが、低速域では高精度のモータ制御信号を出力してモータを制御し、高速域では低精度のモータ制御信号を出力してモータを制御する。そのため、低速回転域では高精度の位置精度を行いつつ、高速回転時にモータが制御信号に追従しなくなるという課題を解消することができる。
また、本実施例のロータリーエンコーダは、磁気センサユニットとして、モータの回転軸の回転・角度の情報を、精度の異なるインクリメンタル信号とアブソリュート信号の2組の機械角の信号として出力する、汎用性の高い、安価な1個の磁気センサユニットを採用している。さらに、ロータリーエンコーダは、初期設定機能を有している。そのため、インクリメンタルタイプのステッピングモータに関して、種々のニーズに応えられる、小型で汎用性に富み、安価な、ロータリーエンコーダ、及びそれを用いたステッピングサーボ御装置を提供することができる。さらに、モータドライバでは、ロータリーエンコーダからのモータ制御信号を基に、PWM信号を生成できるため、モータドライバの構成が簡略化される。According to the stepping servomotor of this embodiment, the rotary encoder outputs a high-precision motor control signal in the low-speed range to control the motor, and outputs a low-precision motor control signal in the high-speed range to control the motor. .. Therefore, it is possible to solve the problem that the motor does not follow the control signal at the time of high-speed rotation while performing high-precision position accuracy in the low-speed rotation range.
Further, the rotary encoder of this embodiment, as a magnetic sensor unit, outputs information on the rotation and angle of the rotation shaft of the motor as two sets of mechanical angle signals, an incremental signal and an absolute signal, which have different accuracy. It uses one expensive and inexpensive magnetic sensor unit. Further, the rotary encoder has an initial setting function. Therefore, regarding an incremental type stepping motor, it is possible to provide a small, versatile, inexpensive rotary encoder that can meet various needs, and a stepping servo device using the rotary encoder. Further, in the motor driver, a PWM signal can be generated based on the motor control signal from the rotary encoder, so that the configuration of the motor driver is simplified.
本発明の他の実施例として、実施例1〜3におけるロータリーエンコーダのモータ制御信号生成ユニットに相当するものを、精度の異なる2組のアブソリュート信号を生成するモータ制御信号生成ユニットとして構成しても良い。すなわち、ロータリーエンコーダが、低精度アブソリュート信号生成ユニットを備え、これにより、磁気センサユニットで生成された低精度のインクリメンタル信号に含まれる角度情報と、高精度のアブソリュート信号に含まれる位相情報とに基づき、低精度のアブソリュート信号を生成する。そして、モータ制御信号生成ユニットは、精度の異なる2組のアブソリュート信号に基づいて、モータの低速運転から高速運転に至る広範囲の、高精度及び低精度の2組のアブソリュートのモータ制御信号(電気角)を生成する。これにより、アブソリュート対応のモータを、低速から高速まで、適切に制御できるロータリーエンコーダを提供することができる。 As another embodiment of the present invention, the motor control signal generation unit of the rotary encoder in Examples 1 to 3 may be configured as a motor control signal generation unit that generates two sets of absolute signals having different accuracy. good. That is, the rotary encoder includes a low-precision absolute signal generation unit, which is based on the angle information included in the low-precision incremental signal generated by the magnetic sensor unit and the phase information contained in the high-precision absolute signal. , Generates a low precision absolute signal. The motor control signal generation unit is based on two sets of absolute signals having different accuracy, and has a wide range of high-precision and low-precision motor control signals (electrical angles) from low-speed operation to high-speed operation of the motor. ) Is generated. This makes it possible to provide a rotary encoder capable of appropriately controlling an absolute compatible motor from low speed to high speed.
本発明は、上記実施例で述べた種類のモータ以外の、種々のモータにも適用できる。例えば、同期型モータ、誘導モータ等、種々のモータに広く適用できる。また、これらのモータを用いたサーボ制御装置にも適用できる。 The present invention can be applied to various motors other than the types of motors described in the above examples. For example, it can be widely applied to various motors such as synchronous motors and induction motors. It can also be applied to a servo control device using these motors.
10 サーボ制御装置
100 ロータリーエンコーダ
110 磁気センサユニット
1110 平板状磁石
1122 MRセンサ
130 高精度インクリメンタル信号生成ユニット
140 モータ制御信号生成ユニット
142 低速・高精度の制御信号生成部
144 高速・低精度の制御信号生成部
150 分解能切替制御ユニット
170 不揮発性メモリ
180 FPGA
190 基板
500 モータ
510 モータドライバ
532 モータの回転軸
520 モータケース
530 軸受10
Claims (7)
前記磁気センサユニットは、前記モータの回転軸の位相及び回転角度に関して、低精度のインクリメンタル信号と高精度のアブソリュート信号を機械角の情報として出力する機能を備えており、
前記ロータリーエンコーダは、高精度インクリメンタル信号生成ユニット、モータ制御信号生成ユニット、及び分解能切替制御ユニットを備えており、
前記高精度インクリメンタル信号生成ユニットは、前記低精度の前記インクリメンタル信号に含まれる位相の情報と、前記高精度のアブソリュート信号に含まれる回転角度の情報とに基づき、高精度の機械角のインクリメンタル信号を生成する機能を有し、
前記モータ制御信号生成ユニットは、
前記低精度のインクリメンタル信号と前記高精度のインクリメンタル信号と、予め設定された前記モータの諸元とに基づいて、低速・高精度の電気角のインクリメンタルのモータ制御信号を生成する低速・高精度の制御信号生成部と、
前記低精度のインクリメンタル信号と前記高精度のインクリメンタル信号と、予め設定された前記モータの諸元とに基づいて、高速・低精度の電気角のインクリメンタルのモータ制御信号を生成する高速・低精度の制御信号生成部とを備えており、
前記分解能切替制御ユニットは、前記モータの低速回転時には、前記低速・高精度の電気角のインクリメンタルのモータ制御信号を出力し、前記モータの高速回転時には、前記高速・低精度の電気角のインクリメンタルのモータ制御信号を出力するように構成されていることを特徴とするロータリーエンコーダ。A rotary encoder equipped with a magnetic sensor unit that outputs information on the rotation angle of the rotation axis of the motor, and outputs information on the rotation and angle of the motor to the outside as a digital signal.
The magnetic sensor unit has a function of outputting a low-precision incremental signal and a high-precision absolute signal as mechanical angle information with respect to the phase and rotation angle of the rotation axis of the motor.
The rotary encoder includes a high-precision incremental signal generation unit, a motor control signal generation unit, and a resolution switching control unit.
The high-precision incremental signal generation unit generates a high-precision mechanical angle incremental signal based on the phase information included in the low-precision incremental signal and the rotation angle information included in the high-precision absolute signal. Has the ability to generate
The motor control signal generation unit is
A low-speed, high-precision incremental motor control signal that generates a low-speed, high-precision electrical angle incremental motor control signal based on the low-precision incremental signal, the high-precision incremental signal, and preset specifications of the motor. Control signal generator and
A high-speed, low-precision incremental motor control signal that generates a high-speed, low-precision electrical angle incremental motor control signal based on the low-precision incremental signal, the high-precision incremental signal, and preset specifications of the motor. Equipped with a control signal generator
The resolution switching control unit outputs an incremental motor control signal of the low speed and high precision electric angle when the motor is rotating at a low speed, and when the motor is rotating at a high speed, the incremental motor of the high speed and low precision electric angle. A rotary encoder characterized in that it is configured to output a motor control signal.
前記高精度インクリメンタル信号生成ユニット、前記モータ制御信号生成ユニット、及び前記分解能切替制御ユニットは、マイコン、FPGA若しくはASICにより構成されていることを特徴とするロータリーエンコーダ。In claim 1,
The rotary encoder, wherein the high-precision incremental signal generation unit, the motor control signal generation unit, and the resolution switching control unit are composed of a microcomputer, an FPGA, or an ASIC.
前記ロータリーエンコーダは、初期設定部を備えており、
前記初期設定部は、前記モータの諸元、及び、前記モータ制御信号の精度を切り替えるモータの精度切替回転数Nsに関する情報を、初期設定として受け付ける機能を有することを特徴とするロータリーエンコーダ。In claim 1,
The rotary encoder is provided with an initial setting unit.
The rotary encoder is characterized in that the initial setting unit has a function of receiving information on the specifications of the motor and the accuracy switching rotation speed Ns of the motor for switching the accuracy of the motor control signal as initial settings.
前記モータ制御信号生成ユニットは、前記初期設定の条件に基づき、前記低精度のインクリメンタル信号と前記高精度のインクリメンタル信号に基づいて、ブラシ付きDCモータ、ブラシレスDCモータ、及びステッピングモータのいずれか1つに対応するモータ制御信号を生成可能に構成されていることを特徴とするロータリーエンコーダ。In claim 3,
The motor control signal generation unit is one of a brushed DC motor, a brushless DC motor, and a stepping motor based on the low-precision incremental signal and the high-precision incremental signal based on the initial setting conditions. A rotary encoder characterized in that it is configured to be able to generate a motor control signal corresponding to the above.
前記分解能切替制御ユニットは、前記モータの回転数Nを取得し、前記モータに対する運転指令と前記モータの回転数Nとから、前記モータの回転数が前記精度切替回転数Nsを超える切替時点を予測し、前記切替時点が近いと判定された場合、制御の切替準備モードに移行し、前記低速・高精度の制御信号生成部と前記高速・低精度の制御信号生成部の双方を起動し、前記低精度インクリメンタル制御信号と前記高精度インクリメンタル制御信号の双方を生成するように構成されていることを特徴とするロータリーエンコーダ。In claim 3,
The resolution switching control unit acquires the rotation speed N of the motor, and predicts the switching time point at which the rotation speed of the motor exceeds the precision switching rotation speed Ns from the operation command to the motor and the rotation speed N of the motor. Then, when it is determined that the switching time is near, the mode shifts to the control switching preparation mode, and both the low-speed / high-precision control signal generation unit and the high-speed / low-precision control signal generation unit are activated. A rotary encoder characterized in that it is configured to generate both a low-precision incremental control signal and the high-precision incremental control signal.
モータドライバを有するモータとを備えたサーボ制御装置であって、
前記ロータリーエンコーダから出力される前記モータ制御信号により、前記モータドライバでインクリメンタルのモータ駆動信号を生成し、前記モータを駆動することを特徴とする分解能切替型サーボ制御装置。The rotary encoder according to claim 1 and
A servo control device including a motor having a motor driver.
A resolution switching type servo control device characterized in that an incremental motor drive signal is generated by the motor driver from the motor control signal output from the rotary encoder to drive the motor.
前記ロータリーエンコーダは、初期設定部を備えており、
前記初期設定部は、前記ロータリーエンコーダが装着される前記モータの種類や仕様、及び、前記モータ制御信号の精度を切り替えるモータの精度切替回転数Nsに関する情報を、初期設定として受け付ける機能を有しており、
前記分解能切替制御ユニットは、前記モータの回転数Nを取得し、前記運転指令と前記モータの回転数Nとから、前記モータの回転数が前記精度切替回転数Nsを超える切替時点を予測し、前記切替時点が近いと判定された場合、制御の切替準備モードに移行し、
前記モータ制御信号生成ユニットでは、前記切替準備モードにおいて、前記高精度信号と前記低精度信号を同時に生成し、前記切替時点に到達した場合、前記モータ制御信号の出力を前記モータの回転数Nに応じた分解能に切り替えることを特徴とする分解能切替型サーボ制御装置。In claim 6,
The rotary encoder is provided with an initial setting unit.
The initial setting unit has a function of receiving information on the type and specifications of the motor to which the rotary encoder is mounted and the accuracy switching rotation speed Ns of the motor that switches the accuracy of the motor control signal as initial settings. Ori,
The resolution switching control unit acquires the rotation speed N of the motor, and predicts the switching time point at which the rotation speed of the motor exceeds the precision switching rotation speed Ns from the operation command and the rotation speed N of the motor. When it is determined that the switching time is near, the mode shifts to the control switching preparation mode.
The motor control signal generation unit simultaneously generates the high-precision signal and the low-precision signal in the switching preparation mode, and when the switching time is reached, the output of the motor control signal is set to the rotation speed N of the motor. A resolution switching type servo control device characterized by switching to a corresponding resolution.
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06160113A (en) * | 1992-06-16 | 1994-06-07 | Samutaku Kk | Generation of high-resolution absolute signal |
JP2006194766A (en) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Initial phase detector |
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