JPH01132967A

JPH01132967A - 回転制御装置

Info

Publication number: JPH01132967A
Application number: JP62291464A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Akagi; 哲也赤木; Arata Nakamura; 新中村; Arimasa Abe; 安部　有正
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1987-11-18
Filing date: 1987-11-18
Publication date: 1989-05-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は、エンコーダを用いた回転制御装置に関する
。

（ロ）従来の技術工作機やロボット等の回転系の速度及び角度の制御を行
う回転制御装置には、従来、インクリメンタル式のロー
タリエンコーダ（以下、エンコーダという）を用いるち
ると、アブソリュート式のエンコーダを用いるものがあ
る。

第５図に、インクリメンタル式のエンコーダを用いた回
転制御装置のブロック図を示している。

この回転制御装置は、モータｌが回転すると、エンコー
ダ２より、インクリメント信号ｇ、が出力され、このイ
ンクリメント信号ｇａｓつまりパルス信号がカウンタ３
で計数される。そして、このカウンタ３の計数値りを角
度データとして、角度算出手段４で、角度位置の算出を
行い角変制御を行うとともに、カウンタ３の出力をサン
プリングして差分計算手段５で、サンプリング周期にお
ける差分を計算し、この差分により速度算出手段６で速
度算出を行い速度制御を行うようにしている。

第６図に、アブソリュート式のエンコーダを用いた回転
制御装置のブロック図を示している。この回転制御装置
は、増幅器７の出力により、モータ１が回転すると、ア
ブソリュート式のエンコーダ２ｂより、アブソリュート
信号ｇｂが出力される。このアプリエート信号ｇ、がそ
のまま角度データとして使用され、角度算出手段４で、
角度算出を行い、角度制御を行うとともに、差分計算手
段５で、アブソリュート信号ｇ、を、サンプリングして
差分を計算し、この差分により、速度算出手段６で速度
算出を行い、その出力で速度制御ｎを行うようにしてい
る。

（ハ）発明が解決しようとする問題点上記従来の回転制御装置のうち、インクリメント式エン
コーダを用いるものは、分解能が高く取れるので、低速
での精度は良いが、高速時には、応答できなくなる上、
電源断後の再動作時には、角度検出のため、原点復帰し
、零点調整が必要となるという問題があった。一方、ア
ブソリュート式エンコーダを用いたものは、エンコーダ
がグレイコード等のデータを出力するため、高速でも応
答でき、零点調整が不要であるという利点があるが、反
面インクリメント式のものほど分解能を上げられないた
め、低速での精度が良くないという問題があった。

この発明は、上記問題点に着目してなされたもので、零
点調整不要で、低速時において、精度を確保でき、それ
でいて高速にも応答し得る回転制御装置を堤供すること
を目的としている。

（ニ）問題点を解決するための手段及び作用この発明の
回転制御装置は、回転系に設けられ、インクリメンタル
信号とアブソリュート信号を同時に出力するエンコーダ
と、回転系のＷ動源と、前記アブソリュート信号により
角度を算出して、角度制御を行う角度算出手段と、前記
インクリメンタル信号の周期の時間を算出する周ｉ１１
時間算出手段と、前記アブソリュート信号をサンプリン
グして、差分を算出する差分計算手段と、低速時には前
記周期時間を、高速時には前記差分を切替出力する切替
手段と、この切替手段よりの周期時間あるいは差分に基
づき速度を算出し速度制御を行う速度算出手段とから構
成されている。

この回転制御装置では、エンコーダからのアブソリエー
ト信号に基づき、角度算出手段で角度が算出され、角度
制御がなされる。そのため、零点調整が不要である。ま
た、アブソリュート信号を差分計算手段で、サンプリン
グして、差分計算が行われる。一方、周期時間計測手段
で、エンコーダからのインクリメント信号の周期の時間
が算出される。そして、低速の場合は、切替手段が、イ
ンクリメンタル信号の周期時間を選択し、これにより速
度算出手段で速度を算出し、速度制御がなされる。イン
クリメンタル信号なので、低速でも分解能が上げられ、
精度もよい。高速の場合は、切替手段が、アブソリュー
ト信号の差分値を選択し、これにより、速度算出手段で
速度を算出し、速度制御がなされる。アブソリエート信
号なので、高速でも応答する。

（ホ）実施例以下実施例により、この発明をさらに詳細に説明する。

第１図は、この発明の一実施例を示す回転制御装置のブ
ロック図である。同図において、増幅器７の出力により
、モータｌが駆動され、モータ１の駆動に応じ、エンス
ーダ２ｃのコード板が回転する。このエンコーダ２ｃは
、インクリメンタル信号ｇ１とアブソリュート信号ｇ２
を同時に出力するものが使用される。この種のエンコー
ダとしては、アブソリュート信号用のコードと別トラッ
クで、インクリメンタル（３号用のコード列を配置して
もよいし、アブソリュート信号用のコードの第１トラツ
ク（第１ビツト）を、インクリメンタル信号用に共用し
てもよい。

エンコーダ２ｃから出力されるインクリメンタル信号ｇ
１は、その周期を算出する周期時間計測手段８に入力さ
れる。また、エンコーダ２ｃがら出力されるアブソリュ
ート信号ｇ２は、角度算出手段４と差分計算手段５に入
力される。角度算出手段４は、入力されるアブソリュー
ト信号ｇ２に基づいて角度位置を算出する。差分計算手
段５は、入力されるアブソリュート信号をサンプリング
し。

て差分信号ｉとして出力する。切替手段９は、周期待間
計測手段８の出力りと差分計算手段３の差分出力ｉを人
力に受け、低速時は出力りを、高速時は、信号ｉを切替
選択して、速度算出手段６に出力する。速度算出手段６
は、入力される信号ｆ（周期時間信号りあるいは差分信
号ｉ）により、速度を算出する。なお、１０は位置指令
ａから、角度算出手段４の出力すを：＄ｉ算する減算器
、１１は″６ｊｉ算器１０の出力である位置誤差Ｃから
、速度算出手段６の出力ｄを減算する減算器である。

上記のように構成される実施例装置において、角度制御
は、常時アブソリュート信号ｇ２を用いて行われる。す
なわち、エンコーダ２ｃからのアブソリュート信号ｇｔ
が、角変算出手段４に入力され、ここで、角変位ｇｂが
算出され、増幅器７によってモータ１が駆動される。

一方、速度制御は、低速時にインクリメンタル信号ｇ１
を、高速時には、アブソリュート信号ｇ２を切替手段９
により、切替えて使用している。

まず、低速時には、分解能の高いインクリメンタル信号
を使用するが、速度算出が第５図のものと同様な第２図
に示すように、ある時間間隔ｔ。

でサンプリングし、その信号を差分信号とし、この差分
信号よりなされるとすると、第３図に示すように、サン
プリング時間り３間にインクリメンタル信号が収まらな
いおそれがある。この場合、速度零という誤出力が出る
。さらに、例えば４０００パルスのインクリメンタル式
エンコーダの出力をサンプリング間隔２ａ＋ｓで、サン
プリングすると、１０ｒｐｍの回転速度では、エンコー
ダは２ｍｓで、１．３パルスを出力することになり、正
常にサンプリングできない。これらの問題を避けるため
、この実施例装置では、周期時間計測手段８により、第
４図に示すインクリメンタル信号ｇ、の周期Ｔを時間計
測し、速度情報とする。速度算出手段６は、周期間計測
手段８で求められたインクリメンタル信号ｇ１の周期Ｔ
に基づき速度を算出し、信号ｄとして出力し、増幅器７
によって、モータ１を駆動する。

インクリメンタル信号は、低速では精度の良い信号を供
給できるが、分解能が高いために、高速時の応答に追随
できない場合がある。例えば４０００パルスのインクリ
メンタル式エンコーダを１０　ｒｐｎ＋から３００Ｏｒ
ｐｍで使用すると、３０００ｒｐｍ時に、出力パルスは
２４０にｌｒｚとなり、耐ノイズ性から速すぎるし、か
つ周期の時間計測も追従できない。そのため、例えば、
インクリメンタル信号を用いる回転速度域を１Ｏｒｐｍ
から４０゜ｒｐｍとすると、４００ｒｐｍにおける出力
パルスは、約２７　ＸＩ（ｚであり、耐熱ノイズ性及び
時間計測の追従性としても問題はない。従って、この実
施例装置では、例えば４００ｒｐｍ以上の高速時の速度
制御に、アブソリュート信号ｇｔを用いる。すなわち、
高速時に、切替手段９により、インクリメンタル信号ｇ
１の速度情報りを、アブソリュート信号ｇ２の速度信号
ｉに切替えて用いる。アブソリュート信号ｇ２は、例え
ばグレイコードを用いたい信号であるので、速度に応じ
て追従性のあるビット（第１ビツトが細かくて、追従し
ない場合は、第２ビツト、第３ビツト・・・　）のコー
ドの周期を用いればよい。このアブソリュート信号を、
差分計算手段５により、サンプリング時間ｔ１間の変位
↑ｎ報として、サンプリングし、速度情報とする。この
ようにして得られた速度情報ｒを速度算出手段６に入力
し、その出力ｄに基づき、増幅器７により、モータ１を
駆動させる。

以上の如き動作により、低速時での高精度、高速時での
応答性を兼ね備えた制御ができ、零点調整も不要となる
。

なお、従来よりアブソリュート信号の各ビットは、パラ
レル伝送されているが、上記実施例装置においては、ア
ブソリュート信号ＦＣｔをシリアル伝送するようにして
もよい。このようにすれば、データ出力線を数本から１
本に軽減できる。もっとも、シリアル伝送する伝送時間
だけ、データが遅れることになるが、角度制御及び高速
時の速度制御は、低速時の速度制御に比べて、データ遅
れは許容できるので、システムとして問題ない。これは
、低速時はモータの回転を急激に停止させることがある
が、高速時は、モータの慣性力のため急激な速度変更や
停止は行わない制御系としているためである。

（へ）発明の効果この発明によれば、インクリメンタル信号とアブソリュ
ート信号を同時に出力し得るエンコーダを用い、角度制
御は、常時アブソリュート信号を用いているものである
から、零点調整が不要である。また、低速時は、分解能
に優れたインクリメンタル信号を用いて速度制御を行う
ことにより、低速時における精度を確保し得るとともに
、高速時はアブソリュート信号による速度制御を行うこ
とにより、応答性の高い制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す回転制御装置のブ
ロック図、第２図、第３図及び第４図は、インクリメン
タル信号を速度信号として利用する際の説明に供するタ
イムチャート、第５図及び第６図は、従来の回転制御装
置を示すブロック図である。１：モーフ、　　　　　２Ｃ：エンコーダ、４：角度算
出手段、　５：差分計算手段、６；速度算出手段、　８
：周期時間計測手段、９：切替手段。特許出願人　　　　　立石電機株式会社代理人　　弁理
士　　中　村　茂　信第２図第３図第４図９・」−七丁土土土丁十一

Claims

【特許請求の範囲】

（１）回転系に設けられ、インクリメンタル信号とアブ
ソリュート信号を同時に出力するエンコーダと、回転系
の駆動源と、前記アブソリュート信号により角度を算出
して、角度制御を行う角度算出手段と、前記インクリメ
ンタル信号の周期の時間を算出する周期時間算出手段と
、前記アブソリュート信号をサンプリングして、差分を
算出する差分計算手段と、低速時には前記周期時間を、
高速時には前記差分を切替出力する切替手段と、この切
替手段よりの周期時間あるいは差分に基づき速度を算出
し速度制御を行う速度算出手段を備えたことを特徴とす
る回転制御装置。