JPH03235685A - ロータリエンコーダの異常検出方法及びその装置 - 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〕 この発明は、制御用ＡＣサーボモータ及びブラシレスサ
ーボモータ等に備えられたロータリエンコーダの出力信
号の異常を正確に検出することの可能なロータリエンコ
ーダの異常検出方法及びその装置に関する。

〔従来の技術］ −ＩＩＱに、制御用ＡＣサーボモータやブラシレスサー
ボモータ等のサーボモータにおいては、該サーボモータ
に備えられたロータリエンコーダの出力信号の異常を検
出し、その検出出力をモータ駆動制御回路にフィードバ
ックすることにより、サーボモータの暴走の阻止が計ら
れている。

かかるロータリエンコーダの出力信号の異常検出方式に
は種々のものが提案されているが、ロータリエンコーダ
から出力されるモータの回転数に比例する互いに位相が
９０’異なる２相信号Ａ、　　Ｂの、差動信号に因らな
い伝送方式における異常検出方法としては、例えば特開
昭６０−１５４１１０号には、２相体号Ａ、Ｂの各信号
の立ち上がりエツジによりワンショットパルスを発生さ
せ、その論理積をとり異常検出を行うものが提案されて
おり、第５図に示すような回路構成になっている。

すなわち第５図に示すように、モータ１０１に接続され
たロータリエンコーダ１０２からＡ相及びＢ相の２相パ
ルスａ、ｂを出力させ、それぞれワンショットパルス発
生器１０３．１０４に入力する。そして該ワンショット
パルス発生器１０３．１０４の各出力信号ｃ、ｄは論理
積回路１０５に入力させ、該論理積回路１０５の論理積
出力ｅを出力回路１０６を介してチエツク信号ｆとして
出力させるように構成されている。

次にこのように構成された異常検出方式の動作を、第６
図に示した各信号のタイミングチャートを参照しながら
説明する。ロータリエンコーダ１０２の出力信号である
Ａ相及びＢ相パルスａ、ｂは、第６図に示すように互い
に９０°位相差をもった信号であり、その立ち上がりエ
ツジによってトリガされ、ワンショットパルス発生器１
０３．１０４により、ｃ、ｄに示すような信号を発生す
る。通常エンコーダ１０２が正常に動作しており断線等
による信号の途絶がなければ、論理積回路１０５の論理
積出力ｅは常にＨレベルとなる。

もし各相パルスａ、ｂに異常が発生すると、出力信号ｃ
、ｄはトリガ後所定時間でＬレベルとなるために（第６
図の図示例では出力信号ｄ）、論理積出力ｅもＬレベル
となる。したがってエンコーダ１０２の分解能と制御可
能な最低回転速度から、ワンショットパルス発生器から
出力されるワンショットパルスの幅を設定することによ
り、この論理積回路の出力のチエツク信号ｆより、エン
コーダの故障や信号線の断線等を検出することができる
。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記従来提案されたロータリエンコーダの異
常検出方式においては、エンコーダの分解能及び制御可
能な最低回転速度の設定により、エンコーダより出力さ
れるＡ相及びＢ相パルス信号の周期が変化してしまうた
め、これらのパルス信号の立ち上がりエツジをトリガと
してワンショットパルス発生器で生成するワンショット
パルスの幅を、前記２相パルス信号の周期に対応する値
に設定しなければならず、各種エンコーダ分解能及び最
低回転速度に対応しなければならないシステムにおいて
は、前述の問題点を解決するために、周期をプログラマ
ブルに設定可能なワンショットパルス発生器等の手段を
必要とするという欠点があった。

また、この問題点とは別に、従来のロータリエンコーダ
の異常検出方式においては、モータが停止している状態
及びその起動時において、Ａ相及びＢ相パルス信号の立
ち上がりエツジを検出することができないために、ワン
ショットパルスを生成できず、したがってエンコーダ異
常検出信号を出力してしまうことを避ける手段を必要と
する欠点がある。

本発明は、従来のロータリエンコーダの異常検出方式に
おける上記問題点を解消するためになされたもので、エ
ンコーダの分解能及びモータの回転速度に因らず、確実
にエンコーダの異常検出ができ、更にモータの停止時及
び起動時における誤検出を防止できるようにしたサーボ
モータにおけるロータリエンコーダの異常検出方法及び
その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及び作用〕上記問題点を解
決するため、本発明に係るサーボモータにおけるロータ
リエンコーダの異常検出方法は、ＡＣサーボモータやブ
ラシレスサーボモータ等のサーボモータに備えられたロ
ータリエンコーダから出力されるモータの回転数に比例
する２相パルス信号の伝送時の異常検出を、ロータの回
転位置を示す３相パルス信号を用いて、該３相パルス（
言分の各信号のエツジ検出期間における前記２相パルス
信号の有無を記憶させて行い、ロータリエンコーダの異
常状態を検出するものである。

このような構成のロータリエンコーダの異常検出方法に
おいては、ロータリエンコーダに故障がなく、２相パル
ス信号及び３相パルス信号の伝送に異常がなければ、３
相パルス信号の各エツジ間には必ず２相パルス信号のエ
ツジが検出可能である。これに対して２相パルス信号に
異常があるときは、２相パルス信号のエツジの検出が不
可能となり、このエツジ検出の有無を記憶させることに
より、２相パルス信号の異常を検出することが可能とな
る。これによりロータリエンコーダの分解能及びモータ
の回転速度に因らず異常状態を検出でき、更にモータの
停止時には３相パルスはその発生を停止しており、モー
タの起動に対応して２相パルス信号のエツジの有無を記
憶する信号が発生するため、モータの停止時及び起動時
における誤検出を有効に防止することができる。

また本発明に係るサーボモータにおけるロータリエンコ
ーダの異常検出装置は、ＡＣサーボモータやブラシレス
サーボモータ等のサーボモータに備えられ、該サーボモ
ータの回転数に比例する２相パルス信号とロータの回転
位置を示す３相パルス信号を発生するロータリエンコー
ダと、前記２相パルス信号のエツジを検出・記憶する回
路と、前記３相パルス信号により前記エツジ検出記憶回
路の出力状態を記憶する回路と、前記３相パルス信号に
基づき前記出力記憶回路のタイミング信号を発生する回
路とで構成するものである。

このように構成することにより、２相パルス信号及び３
相パルス信号は、ロータリエンコーダにおいて通常サー
ボドライバのコントローラ回路の必要不可欠の信号とし
て波形成形されているため、新たに波形成形用の回路を
追加する必要はなく、比較的簡単な回路構成により、ロ
ータリエンコーダの異常検出装置を実現することができ
る。

（実施例〕 本発明は、先に述べたように、ロータリエンコーダより
出力されるモータの回転数に比例する２相パルス信号Ａ
、Ｂの異常を検出するために、ロータの回転位置を示す
３相パルス信号Ｕ、Ｖ、Ｗを利用するものであるが、前
記２相パルス信号Ａ。

Ｂ及び３相パルス信号Ｕ、Ｖ、Ｗの関係を示す第１図を
参照しながら、まず本発明の原理について説明する。

前記３相パルス信号Ｕ、Ｖ、Ｗは、機械角３６０゜（１
回転）が２周期に対応する信号で、互いに位相差が機械
角で６０″ある信号である。また２相パルス信号Ａ、Ｂ
は、互いに位相差が電気角で９０６あり、前記３相パル
ス信号Ｕ、Ｖ、Ｗとは非同期の信号で、その周期はエン
コーダの分解能ｎ（１回転あたりのパルス数）により定
まっている。なお第１図において、ＳＴＯ，Ｓｒ２．Ｓ
ｒ１は、それぞれ３相パルス信号Ｕ、　Ｖ、　Ｗの立ち
上がりエツジを示し、Ｓｒ３．Ｓｒ５．ＳＴＩは、それ
ぞれ３相パルス信号Ｕ、　Ｖ、　Ｗの立ち下がりエツジ
を示している。

まずモータ回転動作時におけるロータリエンコーダの異
常検出について説明する。もしエンコーダに故障がなく
、２相パルス信号Ａ、　Ｂ及び３相パルス信号Ｕ、Ｖ、
Ｗの伝送に異常がなければ、３相パルス信号Ｕ、Ｖ、Ｗ
の各エツジ間においては、必ず前記２相パルス信号Ａ、
Ｂのエツジが検出可能である。これに対し２相パルス信
号Ａ、　Ｂに異常がある場合には、各エツジが検出不可
能になり、このエツジ検出の有無を記憶する手段を備え
ることにより、Ａ相及びＢ相パルス信号の異常を検出す
ることが可能となる。

次に停止状態からモータを起動する場合について説明す
る。例えば、いまモータがＳＴ５とＳＴ１の闇で停止し
ている状態で正転方向に回転した場合、最初にエツジＳ
ＴＯによりＡ相及びＢ相パルス信号のエツジ検出記憶手
段にリセットがかかる。次のエツジＳＴＩが検出される
までにＡ相及びＢ相のエツジの有無は記憶されており、
前述のエツジＳＴＩによりこの状態を再度記憶すること
により、Ａ相及びＢ相パルス信号の異常を検出する。モ
ータが逆転する場合は、ＳＴＩがＳＴ５に代わるだけで
同様の動作を行う。

なお上記説明では、人相及びＢ相パルス信号のエツジの
有無を記憶する手段をリセットする信号にＳＴＯ，再度
記憶する信号をＳＴＩ及びＳＴ５のみとしたが、例えば
リセット信号にＳＴＯ，ＳＴ２．ＳＴ４を、セット信号
にＳＴ１．５Ｔ３ＳＴ５を用いれば、異常検知を早期に
行うことが可能となる。また各エツジの組み合わせは自
由で同様の効果を期待できる０以上の方法によれば、機
械角で６０°の範囲内でエンコーダの異常を検知可能と
なる。

次に具体的な実施例について説明する。第２図は、本発
明に係るロータリエンコーダの異常検出方法及びその装
置の第１実施例を示す回路構成図である。この実施例は
、Ａ相及びＢ相パルス信号の異常検出をそれぞれ別々に
行い、Ａ相及びＢ相パルス信号のエツジ検出記憶回路の
リセット信号にＵ相パルス信号の立ち上がりエツジ（Ｓ
ＴＯ）を、セット信号に■相パルス信号の立ち下がりエ
ツジ（ＳＴ５）及びＷ相パルス信号の立ち下がりエツジ
（ＳＴＩ）を利用するものである。

第２図において、１はＯＲ回路で、■相パルス信号の立
ち下がりエツジＳＴ５．Ｗ相パルス信号の立ち下がりエ
ツジＳＴＩ及びリセット信号を入力し、その出力端は５
−Ｒ−ＦＦ回路２のリセット端子に接続されている。５
−Ｒ−ＦＦ回路２のセット端子にはＵ相パルス信号の立
ち上がりエツジＳＴＯが入力され、この立ち上がりエツ
ジＳＴＯは更にリセット信号と共にＯＲ回路３に入力さ
れている。ＯＲ回路３の出力端は、Ｒ−３−ＦＦ回路か
らなるエツジ検出記憶回路４．５のリセット端子に接続
され、該エツジ検出記憶回路４．５のセット端子には、
それぞれＡ相及びＢ相パルス信号φＡ、φＢが入力する
ようになっている。

エツジ検出記憶回路４．５のＱ出力はＮＡＮＤ回路６，
７の一方の入力端に入力され、該ＮＡＮＤ回路６．７の
出力端はＤ−ＦＦ回路からなる出力記憶回路８．９のＤ
端子に接続され、該出力記憶回路８．９のＱ出力端から
は異常検出信号ＡＬＡＲＭ−Ａ、ＡＬＡＲＭ−Ｂがそれ
ぞれ出力するようになっている。また前記出力記憶回路
８，９のζ出力は前記ＮＡＮＤ回路６，７の他方の入力
端に入力され、またそのクロック端子には前記５Ｒ−Ｆ
Ｆ回路２の回出力が入力され、そのリセット端子にはリ
セット信号が入力されている。

次にこのように構成されたロータリエンコーダの異常検
出装置の動作を、各部の信号波形を示す第３図を参照し
ながら説明する。まずリセット解除後、モータが回転を
開始すると、第１図に示したような対応関係でＡ相及び
Ｂ相パルス信号φＡφＢ、並びにＵ相、■相及びＷ相パ
ルス信号φＵφ■、φＷが出力される。Ａ相及びＢ相パ
ルス信号φＡ、φＢが正常にこの異常検出装置に入力さ
れると、エツジ検出記憶回路４．５はセットされ、Ｑ出
力端から４−２．４−３で示す信号が出力される。

更に■相パルス信号φ■の立ち下がりエツジ（ＳＴ５）
が検出されると、この実施例では正回転なので特に変化
は起こらない。更に回転が進み、Ｕ相パルス信号φＵの
立ち上がりエツジ（ＳＴＯ）が検出されると、ＯＲ回路
３を介して前記エツジ検出記憶回路４．５に入力され、
該エツジ検出記憶回路４，５はリセットされる。またそ
れと共に、このエツジ検出記憶回路４．５の出力を記憶
する回路８，９のクロック端子に、前記エツジ信号ＳＴ
Ｏが入力された５−Ｒ−ＦＦ回路２の回出力４−１が入
力され、クロック信号がイニシャライズされて異常検出
動作を開始する。

モータが更に回転し、φＡ、φＢエツジ検出記憶回路４
．５の状態を再度記憶するための信号を生成するＷ相パ
ルス信号φＷの立ち下がりエツジＳＴＩが入力されるま
でに、Ａ相及びＢ相パルス信号φＡ、φＢによりエツジ
検出記憶回路４．５がセットされないと、その状態が出
力記憶回路８９にセットされ、異常を検出する。第３図
に示したタイミングチャートでは、Ｂ相パルス信号φＢ
に異常が発生し、エツジ検出記憶回路５のセントされな
い出力信号４−３が出力記憶回路９に記憶され、異常検
出信号ＡＬＡＲＭ−Ｂを出力している状態を示している
。

第４図は、本発明の第２実施例を示す回路構成図で、こ
の実施例は、Ａ相及びＢ相パルス信号のエツジ検出記憶
回路のリセット信号にＵ相、■相及びＷ相パルス信号の
立ち上がりエツジ５ＴＯ３Ｔ２．ＳＴ４を、セット信号
にＵ相１　■相及びＷ相パルス信号の立ち下がりエツジ
ＳＴＩ、ＳＴ３、ＳＴ５を利用して、Ａ相及びＢ相パル
ス信号の異常検出の確度を、第２図及び第３図に示した
第１実施例の３倍に上げ、更にＡ相及びＢ相パルス信号
のエツジ検出記憶回路のリセット及びセット信号を生成
するし相、■相及びＷ相パルス信号の異常検出回路を備
えたものである。

第４図において、１０及び１１は、Ｕ相、■相及びＷ相
パルス信号φＵ、φ■、φＷをそれぞれ入力するＡＮＤ
回路及びＮＯＲ回路で、該ＡＮＤ回路１０及びＮＯＲ回
路１１の各出力信号はＯＲ回路１２に入力し、ＯＲ回路
１２の出力はフィルタ２ｏを介してＤ−ＦＦ回路からな
る記憶袋！２５に入力され、そのＱ出力端より３相パル
ス信号の異常検出信号ＡＬＡＲＭ−ＵＶＷを出力するよ
うに構成されている。

１３はＵ相、■相及びＷ相パルス信号φＵ、φ■φＷの
エツジ検出回路で、該エツジ検出回路１３で検出された
し相、Ｖ相及びＷ相パルス信号φＵφ■、φＷの立ち上
がりエツジＳＴＯ，５Ｔ２ＳＴ４はＯＲ回路１６を介し
て５−Ｒ−ＦＦ回路１８のセント端子に入力され、更に
リセット信号と共にＯＲ回路１９を介してエツジ検出記
憶回路２１．２２のリセット端子に入力されるようにな
っている。

一方、前記エツジ検出回路１３で検出されたＵ相■相及
びＷ相パルス信号φＵ、φ■、φＷの立ち下がりエツジ
ＳＴＩ、ＳＴ３．ＳＴ５は、リセット信号と共にＯＲ回
路１７を介して５−Ｒ−ＦＦ回路１８のリセット端子に
入力されている。

Ａ相及びＢ相パルス信号φＡ、φＢは、それぞれエツジ
検出回路１４．１５に入力され、該エツジ検出回路１４
．１５で検出されたエツジ検出信号は、エツジ検出記憶
回路２１．２２のセット端子に入力されている。２３．
２４はＮＡＮＤＡＮＤ回路６．２７は前記エツジ検出記
憶回路２１．２２の出力を記憶する回路であり、第１実
施例と同様に接続され、それぞれＡ相及びＢ相パルス信
号の異常検出信号ＡＬＡＲＭ−Ａ、ＡＬＡＲＭ−Ｂを出
力するようになっている。

このように構成されたロータリエンコーダの異常検出装
置におけるＡ相及びＢ相パルス信号φＡφＢの異常検出
動作は、第１実施例における検出動作と殆ど同様であり
、そのエツジ検出記憶回路２Ｌ　２２のリセット信号に
Ｕ相１　■相及びＷ相パルス信号の立ち上がりエツジＳ
ＴＯ，ＳＴ２．ＳＴ４を、セット信号にＵ相、■相及び
Ｗ相パルス信号の立ち下がりエツジＳＴＩ、ＳＴ３．Ｓ
Ｔ５を利用しているため、Ａ相及びＢ相パルス信号の異
常検出の確度は、第１実施例の３倍に向上させることが
できる。

Ｕ相、■相及びＷ相パルス信号の異常状態検出動作は、
Ｕ相、■相及びＷ相の各パルス信号は、第１図に示した
位相関係になっているため、正常状態ではあり得ない全
入力がＨレヘルとなる状態をＡＮＤ回路１０で検出し、
また同様に全入力がＬレヘルとなる状態をＮＯＲ回路１
１で検出し、これらのゲート回路１０．１１の出力信号
からフィルタ回路２０でノイズを取り除き、記憶袋［２
５へ入力して、異常検出信号ＡＬＡＲＭ−ＴＪＶＷを出
力するようになっている。

上記各実施例では、Ａ相及びＢ相パルス信号のエツジ検
出記憶回路のセット及びリセット信号としては、Ｕ相、
Ｖ相及びＷ相の各エツジ信号の特定の組み合わせのもの
を示したが、上記エツジ検出記憶回路のセット及びリセ
ット信号としては、上記組み合わせに限らず他の組み合
わせも全く同様に適用することができ、同様に動作させ
ることができる。

［発明の効果〕 以上実施例に基づいて説明したように、本発明のロータ
リエンコーダの異常検出方法によれば、ロータリエンコ
ーダの分解能及びモータの回転速度に因らず異常状態を
検出でき、更にモータの停止時及び起動時における誤検
出を有効に防止することができる。

また本発明のロータリエンコーダの異常検出装置によれ
ば、新たに２相パルス信号及び３相パルス信号形成用の
回路を追加する必要がないので、比較的簡単な回路構成
で、ロータリエンコーダの分解能及びモータの回転速度
に因らず異常状態を検出でき、更にモータの停止時及び
起動時における誤検出を有効に防止したロータリエンコ
ーダの異常検出装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るロータリエンコーダの異常検出
方法の原理を説明するための２相パルス信号及び３相パ
ルス信号の対応関係を示す図、第２図は、本発明に係る
ロータリエンコーダの異常検出方法及びその装置の第１
実施例を示す回路構成図、第３図は、第２図の動作を説
明するための各部の信号波形を示す図、第４図は、本発
明に係る方法及び装置の第２実施例を示す回路構成図、
第５図は、従来の異常検出方式を示すブロック構成図、
第６図は、第５図の動作を説明するための各部の信号波
形図である。 図において、１．　３はＯＲ回路、２は５−Ｒ−ＦＦ回
路、４．５はエツジ検出記憶回路、６．７はＮＡＮＤ回
路、８．９は出力記憶回路、１３は３相パルス信号エツ
ジ検出回路、１４．１５は２相パルス信号エツジ検出回
路、１８は５−Ｒ−ＦＦ回路、２０はフィルタ、２１．
２２はエツジ検出記憶回路、２５は記憶装置、２６．２
７は出力記憶回路を示す。 第１刃 第３図 第２区 −３ ＡＬＡＲＭ−Ａ ＡＬＡＲＭ−８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＡＣサーボモータやブラシレスサーボモータ等のサ
   ーボモータに備えられたロータリエンコーダから出力さ
   れるモータの回転数に比例する２相パルス信号の伝送時
   の異常検出を、ロータの回転位置を示す３相パルス信号
   を用いて、該３相パルス信号の各信号のエッジ検出期間
   における前記２相パルス信号の有無を記憶させて行うこ
   とを特徴とするサーボモータにおけるロータリエンコー
   ダの異常検出方法。 ２、ＡＣサーボモータやブラシレスサーボモータ等のサ
   ーボモータに備えられ、該サーボモータの回転数に比例
   する２相パルス信号とロータの回転位置を示す３相パル
   ス信号を発生するロータリエンコーダと、前記２相パル
   ス信号のエッジを検出・記憶する回路と、前記３相パル
   ス信号により前記エッジ検出記憶回路の出力状態を記憶
   する回路と、前記３相パルス信号に基づき前記出力記憶
   回路のタイミング信号を発生する回路とを備えているこ
   とを特徴とするサーボモータにおけるロータリエンコー
   ダの異常検出装置。 ３、ＡＣサーボモータやブラシレスサーボモータ等のサ
   ーボモータに備えられ、該サーボモータの回転数に比例
   する２相パルス信号とロータの回転位置を示す３相パル
   ス信号を発生するロータリエンコーダと、前記２相パル
   ス信号のエッジを検出・記憶する回路と、前記３相パル
   ス信号により前記エッジ検出記憶回路の出力状態を記憶
   する回路と、前記３相パルス信号に基づき前記出力記憶
   回路のタイミング信号を発生する回路と、前記３相パル
   ス信号の異常状態を検出する３相パルス信号異常検出回
   路とを備えていることを特徴とするサーボモータにおけ
   るロータリエンコーダの異常検出装置。