JPH0245764A - 速度検出方法 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は速度検出装置に関し、特に低速検出が可能な速
度検出装置に関する。

従来の技術 従来、速度検出装置としてはタコゼネレータが汎用され
ている。

又、エンコーダによる位置検出を行っている場合には、
そのエンコーダからの出力信号を用い、周波数−速度変
換を行うことによって速度を検出している。即ち、一定
時間内のエンコーダからの出力パルス数から速度を検出
している。

さらに、本出願人は先に、エンコーダから出力されるパ
ルス信号を分周し、分周された信号の時間間隔を基準ク
ロックを用いて検出して、パルス信号の周期から速度を
検出するようにした速度検出装置を提案した。

発明が解決しようとする課題 ところで、例えば数１０秒や数分に１回転というような
低速や、１時間とかｆ日に１回転というような超低速回
転の回転体を、所定の回転速度になるようにサーボ制御
するような場合には、その回転体の低速回転を短い時間
間隔で精度良く検出する必要があるが、タコゼネレ・−
夕ではこのような低速の回転速度を精度良く検出するこ
とは実際上不可能である。

また周波数−速度変換においては、例え高分解能のエン
コーダを用いたとしても、低速回転では単位時間当たり
の出力パルス数が極めて少ないので、所定の時間間隔で
精度良く速度検出することは殆ど不可能である。

さらに、出力パルス信号の周期を検出するものにおいて
も、１周期、即ちパルス信号が出力される時間間隔でし
か速度検出できない。そのため、速度が短時間では変化
せずに一様であり、検出素子からの出力信号が第７図に
示すように正弦波に近い場合には、１周期Ｈ内の速度を
精度よく検出できるが、速度が細かく変化するような場
合には、検出素子からの出力信号は第８図に示すような
波形になり、１周期Ｈ内の平均速度は検出できても各時
点での実際の速度は検出できず、所定の速度となるよう
にサーボ制御することはできないという問題がある。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、低速検出を高精度に
行うことができる速度検出装置を提供することを目的と
する。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、エンコーダにおけ
る位相の異なった検出信号を走査によって走査検出信号
として出力する走査検出信号出力手段と、走査検出信号
の周期を検出する周期検出手段とを備えたことを特徴と
する。

前記走査検出信号出力手段は、互いに位相の異なる複数
の検出信号を出力するエンコーダと、検出信号を走査す
るスイッチング手段とから構成できる。

又、走査検出信号を分周して出力する分周手段を設け、
この分周手段から出力された信号の周期を検出するよう
にしてもよい。

作　　　用 本発明によると、位相の異なった検出信号を走査によっ
て周期性を持った走査検出信号として出力することによ
り、その周期は停止状態では走査Ｐ１ｙ１と同一の周期
となり、位相の進み方向と同一方向に移動すると、移動
による位相進みによって相殺される分だけ周期が長くな
り、反対方向に移動すると逆に周期が短くなる。従って
、出力された走査検出信号の周期と、走査周期と、位相
の１サイクルに対応する移動距離とから速度を検出でき
、走査周期によって規定される走査検出信号の周期毎に
速度検出ができ、低速の速度検出に有効に対応できる。

なお、走査周期を短くすると、検出間隔が短くなって高
い応答性が得られかつ検出可能な速度範囲も広くなるが
、精度や分解能が小さくなり、逆に走査周期を長くする
と、応答性が悪く、検出可能な速度範囲が狭くなるが、
高精度の速度検出ができる。

また、走査検出信号を分周することによって任意の検出
間隔で速度検出することができ、検出間隔を長くするこ
とによってより精度の高い速度検出を行うか、検出間隔
を短くして応答性を良くするかを選択することができる
。

実　　施　　例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第６図に基づいて説
明する。

まず、第２図に基づいて、エンコーダ１０の構成及び動
作を説明する。１はレーザダイオードで、その発光面よ
り出た光はコリメータレンズ２で平行光束とされ、可干
渉性を有する平行光束にされてコード板３に照射される
。コード板３の外周部には、例えば３２４００本のスリ
ット６が周期的に形成されており、前記照射光はこのス
リット６を透過してマスク４を照射する。マスク４には
、前記スリット６に対向する位置に、スリット６に対し
て傾斜した複数のスリット７が形成されており、このス
リンドアを透過した照射光は、光検出器５を照射する。

光検出器５には、スリット７の長手方向に複数の光検出
素子８が配置され、それぞれ受光量に応じた検出信号を
出力する。また、各光検出素子８は、スリントロとマス
ク４のスリンドアを透過した光によってスリット７の長
手方向に形成されるモアレ縞を０’　　４５’　　９０
°及び１３５°の位相で検出するように配置されている
。

光検出素子８によるＯ’　　４５＠　９０°　　１３５
°の位相の検出信号及びそれらを反転して得られる１８
０＠　２２５＠　２７０’及び３１５°の位相の検出信
号は、第１図に示すように、スイッチング手段１１に入
力され、所定の走査周期、例えば３．２４　ＫＨ２の周
波数でこれら検出信号を順次走査し、得られた走査検出
信号を信号処理回路１２に入力させて走査検出信号の１
周期毎の周期信号としてパルス信号を出力するように構
成されている。

信号処理回路１２から出力された周期信号は、分周手段
としてのカウンタ１３に入力され、このカウンタ１３の
２の乗数分の１の各出力端子が、切換手段１４を介して
タイミング回路１５に接続されており、周期信号を任意
に分周した信号をタイミング回路１５に入力させるよう
に構成されている。１６は基準クロ７り発生回路であり
、高い周波数の基準クロックをカウンタ１７に出力して
いる。カウンタ１７は、タイミング回路１５から分周信
号の例えば立ち上がりのタイミングで出力されるセット
信号でセットし直される。また、セットし直す直前のカ
ウンタ１７の出力が、タイミング回路１５の指令によっ
てラッチ回路１８にてラッチされて、変換回路１９に出
力される。変換回路１９では、ラッチされたカウンタ１
７の出力、即ち走査検出信号の周期信号を適当に分周し
た分周信号の周期と、切換手段１４による分周比の情報
と、スイッチング手段ｌｌの走査周期とから速度を演算
して速度信号を出力する。

次に速度検出の原理について説明する。

例えば、上記のようにコード板３には３２４００本のス
リット６が形成され、スイッチング手段１１の走査周波
数は３．２４ＫＨ２で、さらに切換手段１４はカウンタ
Ｉ３の２°の出力端子を選択していて周期信号が分周さ
れずにタイミング回路１５に入力されているものとする
。

又、コード板３が等速で移動しているときに検出される
各位相の検出信号は第３図に示すような出力波形となる
ものとする。

ここで、コード板３が停止している状態で得られる走査
検出信号は、第３図に示す各位相の出力を実線で示すよ
うに走査して得たものとなり、第４図に実線で示すよう
に、走査周期と同じ周期、Ｔｏ　＝１／３２４０ｓｅｃ
の検出信号波形となる。

一方、コード板３が検出信号の位相の進み方向と同じ方
向に移動している状態では、走査中にコード板３が移動
して位相の進みが相殺されるために、走査検出信号は第
３図に示す各位相の出力を破線で示すように走査して得
たものとなり、第４図に破線で示すような波形の走査検
出信号となり、その周期ＴＩはＴｏよりも長くなる。ま
た、コード板３が反対方向に移動している状態では、コ
ード板３の移動による位相の進みが加わることによって
、走査検出信号は第３図に示す各位相の出力を一点鎖線
で示すように走査して得たものとなり、第４図に一点鎖
線で示すような波形の走査検出信号となり、その周期Ｔ
ｚはＴ。よりも短くなる、従って、一般に走査検出信号
の周＃ＪＪ　Ｔ　Ｘを検出して走査周ＰＪＩ　Ｔ　ｏと
比較することによって、コード板３の移動方向とその速
度を検出することができる。

次に、速度の算出要領を第５図を参照しながら説明する
。走査を行わずにコード板３を回転させて得られる検出
信号の周期が走査周波数に対応する周期Ｔ、となるとき
のコード板３の移動速度をｖｏとする。上記の例では、
コード板３に３２４００本のスリットが形成され、３．
２４ＫＨ２の周波数の検出信号が出力されているので、
ＬｏｓｅＣで１回転する回転速度に対応し、■。＝０．
ＩＲ／　ｓｅｃである。一方、この走査周波数で走査し
て得られた走査検出信号の周期がＴｘであった場合、こ
のＴ８に対応するコード板３の移動速度を■つとすると
、実際のコード板３の移動速度は、その速度差、ＶＸ−
Ｖ、で与えられる０例えば、走査周期Ｔ０の２倍の周期
の走査検出信号が得られた場合には、Ｖｘ　＝　０．　
０５　Ｒ／ｓｅｃとなり、実際のコード板３の速度は（
０，０５−０，１）Ｒ／ｓｅｅとなり、負方向、即ち位
相の進み方向と同じ方向に０．０５Ｒ／ｓｅｃの速度で
回転していることになる。逆に、走査周期の半分の周期
の走査検出信号が得られた場合には、ＶＸ＝０．２Ｒ／
ｓｅｃとなり、位相の進み方向とは反対方向にＯＩＲ／
ｓｅｃの速度で回転していることになる。

なお、検出できる速度範囲は、停止状態からいずれの方
向に対しても走査周期に対応する速度までであり、それ
を越えると走査期間中に次のスリットによる位相信号が
混在して位相の判別ができなくなるため、検出不可能と
なる。

以上の説明では、走査検出信号から得られた周期信号を
分周することなく、そのまま速度検出する場合を説明し
たが、切換手段１４を切り換えて周期信号を分周した周
期信号を用いて、第６図に示すように、ｎ周期分の周期
間隔で速度検出を行えば、より精度の高い速度検出が可
能となる。ただし、速度検出の時間間隔が長くなるので
、精度よりも高速応答性が要求される場合には、上記の
ように分周しない周期信号を用いて速度検出するとよい
。

上記実施例では、走査検出信号を得るのに、複数の検出
素子からの検出信号をスイッチング手段で走査する例を
示したが、モアレ縞に対して照明光を走査することによ
り、単一の検出素子からの検出信号を走査検出信号とし
てもよい。

また、分周手段としてカウンタを用いた例を示したが、
フリップフロップを複数段設けて構成してもよい。

また、上記実施例では円板状のコード板３を用いて回転
速度を検出する例を示したが、直線移動の速度検出にも
適用できる。

発明の効果 本発明の速度検出装置によれば、以上の説明から明らか
なように、エンコーダにおける位相の異なった検出信号
を走査によって周期性を持った走査検出信号として出力
することにより、その周期はエンコーダのコード板の移
動、停止によって変化するので、走査検出信号の周期と
、走査周期と、位相の１サイクルに対応する移動距離と
から速度を検出でき、走査周期によって規定される走査
検出信号の周期毎に速度検出ができ、低速検出に有効に
対応できる。

また、走査検出信号を分周することによって任意の検出
間隔で速度検出することができ、検出間隔を長くするこ
とによってより精度の高い速度検出を行うか、検出間隔
を短くして応答性を良くするかを選択することができる
等、大なる効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の一実施例を示し、第１図は信
号処理ブロック図、第２図はエンコーダの概略構成を示
す斜視図、第３図は各位相の検出信号の波形図、第４図
は走査検出信号の波形図、第５図は速度算出要領の説明
図、第６図は周期信号の分周の説明図、第７図及び第８
図は従来例における速度検出の説明図である。 ｌＯ・・・・・・エンコーダ、１１・・・・・・スイッ
チング手段、１２・・・・・・信号処理回路、１３・・
・・・・カウンタ（分局手段）、１４・・・・・・切換
手段、１５・・・・・・タイミング回路、１６・・・・
・・クロンク発生回路、１７・・・・・・カウンタ、１
８・・・・・・ラッチ回路、１９・・・・・・変換回路
。 代理却鋳弁理士　粟野重孝　はか１名 第 図 １０−一一エンコー９゛ 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンコーダにおける位相の異なった検出信号を走
   査によって走査検出信号として出力する走査検出信号出
   力手段と、走査検出信号の周期を検出する周期検出手段
   とを備えたことを特徴とする速度検出装置。
2. （２）走査検出信号出力手段が、互いに位相の異なる複
   数の検出信号を出力するエンコーダと、検出信号を走査
   するスイッチング手段とから成る請求項１記載の速度検
   出装置。
3. （３）走査検出信号を分周して出力する分周手段を設け
   、この分周手段から出力された信号の周期を検出するこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の速度検出装置。