JPH04184111A - 回転検出器を用いた位置検出方法 - 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〕 この発明は、アブソリュート型の回転位置検出器を用い
た位置検出方法に関するものである。

〔従来の技術〕

第６図はアブソリュート型の回転位置検出器による位置
検出方法の概要を示す角度空間図である。

回転位置検出器の検出可能最小角度幅（量子化誤差幅）
を単位としたときに、検出対象となる位置範囲に対応し
て規定される角度範囲（検出対象角度範囲）の幅がＮ　
（＞０）である場合、回転位置検出器としては通常その
周期的な変換可能角度範囲の幅がＭ　（ＭＡＮ、最小値
Ａ、最大値Ａ＋Ｍ。

Ａ、Ｍは整数）であるものが用いられる。上記回転位置
検出器はアブソリュート型であるので、最大値を検出し
て更にステップが増加すると最小値として位置を検出し
てしまう。従って同図（ａ）に示すように、検出対象角
度範囲が変換可能角度範囲内にすっかり収まり、最大値
Ａ＋Ｍと最小値Ａの境界点Ｃを含まない場合には、検出
対象角度範囲における位置の増加に対して回転位置検出
器の出力Ｘは単調に増加するが、同図（ｂ）に示すよう
に検出対象角度範囲内に出力の境界点Ｃを含む場合には
、出力Ｘは不連続に変化する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って移動体などの位置制御に上記検出方法を用いた場
合には、境界点Ｃの前後で検出対象角度範囲内の位置を
Ｍ＋１だけずれて検出することになり、位置制御が困難
であるだけでなく、位置制御の対象物が暴走する等の危
険もあった。

そこでかかる事態を避けるべく、稼働前に検出対象角度
範囲内に境界点Ｃが入らないように上記検出器の機構的
な組込み調整などの処置が採られていたが、回転位置検
出器が高所や、ダストを避けるべく狭い箇所に取り付け
られていた場合、容易に手が届かず、見ることも困難な
ので上記処置をとるには多大な時間を要するという問題
点があった。

また上記検出器を交換する場合においても上記調整は必
要ゆえ、かかる問題が生じていた。

この発明は上記問題点を解消するためになされたもので
、変換可能角度範囲幅の境界点が検出対象角度範囲内に
存在していても正確な位置検出が可能であり、稼働前に
回転位置検出器を機構的に調整する必要もなく、位置制
御に用いた場合にも位置制御の対象物などの暴走が防止
可能であるとともに、正確に位置制御ができる位置検出
方法を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明では、検出対象位置範囲に対応して角度空間上
で規定される検出対象角度範囲の幅よりも広い変換可能
角度範囲幅を有するアブソリュート型の回転位置検出器
を用いて検出対象位置範囲内の位置検出を行うにあたっ
て、回転位置検出器の出力信号にオフセットを与える補
正を行なうことにより、角度空間における変換可能角度
幅の両側の境界位置を検出対象角度範囲外の位置へ実質
的に移動させた状態で位置検出を行う。

〔作用〕

この発明においては、信号補正によって角度空間におけ
る変換可能角度幅の両側の境界位置を検出対象角度範囲
外の位置へ実質的に移動させており、機構的な位置調整
を必要としない。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を適用したアーチ状アーム
駆動装置１００の側断面図であり、第２図は同装置１０
０の部分破断斜視図である。

アーチ状アーム１上の２点Ｐ、Ｐの間にはベルト２ａが
掛は渡されており、ベルト２ａはピンチローラ３を介し
てモーター４に掛けられている。

モーター４とアブソリュート型ロータリーエンコーダー
５とはベルト２ｂ（簡単の為第１図では示していない）
で連繋されており、モーター４の回転はエンコーダー５
に伝達される。モーター４は所定位置に固定されており
、そのロータが回転するとベルト２ａが移動し、２点Ｐ
、Ｐでベルト２ａと接続されたアーム１は矢印Ｑのよう
に変位する。

上記動作部分はダストの侵入を防ぐため、ケース７内に
収納されているが、光センサ６ｏもまたケース７内に収
納されている。光センサ６ｏは検出光６１によってレー
ル１上の参照点のマークＬを検知する。

参照点のマークしは予め既知の位置に設けられ、検出光
６１の反射状態を変える。例えばアーム１の原点位置（
最小変位位置）から既知の距離Ｓだけアーム１が移動し
た時に検出されるようにマークＬが設けられる。

なお、距離Ｓは、ロータリーエンコーダー５の検出可能
最小角度幅（量子化誤差幅）Δθに対応する距離を単位
として表現されているものとする。

また、Δθを単位として、ロータリーエンコーダー５の
検出対象角度範囲の幅つまり２点Ｐ、Ｐの間の距離を整
数Ｎ　（＞０）で表現し、ロータリーエンコーダー５の
変換可能角度範囲の幅を整数Ｍ（最小値Ａ、最大値Ａ＋
Ｍ、Ａ−整数）で表現する。そして、Ｍ、Ｎが ＭＡＮ　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１）を
満足するものとする。したがって、Ｍ、Ｎは従来技術の
項で定義したものと同じ意味を有する。

Ｂ、実施例の原理 ここで、この実施例において、現実には検出対象角度範
囲内に変換可能角度範囲の境界点が含まれていても、あ
たかも境界点が含まれていないようにするための原理に
ついて説明する。

まず、第６図（ｂ）のように、幅Ｎの検出範囲内に境界
点が生じる事態を避けるには、ある一定量だけロータリ
ーエンコーダー５の出力Ｘをシフトさせて、同図（ａ）
のようにすればよいことに着目する。

参照点は検出対象角度範囲の起端位置（第７図（ａ）で
は左端位置）から距離Ｓにあり、この参照点におけるロ
ータリーエンコーダー５の出力をＢとすると、検出対象
角度範囲の起端位置におけるロータリーエンコーダー５
の出力は、 Ｘｌ−Ｂ−３・・・（２） となる。但し簡単の為、Ｓは非負整数とした。

一方、ロータリーエンコーダー５の出力の最小値はＡで
あり、その変換可能角度範囲の幅がＭであるので、 Ｘｌ＋Ｎ≦Ａ＋Ｍ　　　　　　　　　　・・・（３）を
満足しなければ、検出対象角度範囲内に境界点を含んで
しまうことになる（第７図（ｂ）参照）。

同様に、 Ａ≦Ｘ１　　　　　　　　　　　　　　・・・（４）を
も満足する必要がある（第７図（Ｃ））。

ところで検出対象角度範囲の幅Ｎは変換可能角度範囲の
幅Ｍより小さいため、（３）、　（４）式の双方が同時
に不成立となることはなく、（３）　、　（４）式の双
方が同時に満足されるか、あるいは一方が不成立になる
かである。

そこで、ロータリーエンコーダー５の出力Ｘに対して補
正を施すことにより（３）　、　（４）式の双方を同時
に成立させることを考える。すなわち、ロータリーエン
コーダー５の出力値Ｘが後述するオフセット値Ｅによっ
て： Ｙ−Ｘ＋Ｅ　　　　　　　　　　　　・・・（５）のよ
うにＹに補正され、それに応じてＢ、ＸｌがそれぞれＢ
　　、Ｙ　　となるとともに、Ｙｌに対して（３）　、
　（４）式の双方が同時に満足される場合を想定する。

すなわち、補正後においては、Ｙｌ−Ｘ１＋Ｅ　　　　
　　　　　　　・・・（６）Ｙ、−Ｂ、−Ｓ　　　　　
　　　　　　・・・（７）Ｙｌ＋Ｎ≦Ａ＋Ｍ　　　　　
　　　　　・・・（８）Ａ≦Ｙ１　　　　　　　　　　
　　　　・・・（９）のすべてが成立する。

したがって、まず（８）　、　（７）式よりＹｌを消去
し、（２）式を用いることに゛より、 （Ｂ−８）＋Ｅ−Ｂ、−３　　　　−（１０）すなわち
、 Ｅ−８１−Ｂ　　　　　　　　　　　　・・・（１１）
が成立するＪさらに、（８）、　（９）式より、Ａ：５
Ｙｌ≦Ａ＋Ｍ−Ｎ　　　　　　　　・・・（１２）とな
る。そして、（２）、（６）式を考慮すれば、Ａ≦（Ｂ
−Ｓ）＋Ｅ≦Ａ＋Ｍ−Ｎ　　・・・（１８）となる。

ここで、 Ｅ−Ｅｄ、−Ｂ　　　　　　　　　　　　　・・・（１
４）と置くと、（１Ｂ）、（１４）式より、Ａ＋Ｓ≦Ｅ
　≦Ａ＋Ｍ−Ｎ＋Ｓ　　　・・・（■５）ｄｓ となる。

以上のことから、（１５）式を満足する範囲で補正値Ｅ
ｄｓを定め、（１４）　、　（５）式に従ってロータリ
ーエンコーダー５の出力ＸをＹへと補正すればよいこと
になる。

Ｃ０実施例の電気的構成と動作 第３図は実施例装置のブロック図であり、また、第４図
は実施例における処理の流れを示すフローチャートであ
る。

まず、Ａ、Ｍ、、Ｎ、Ｓは既知であるから、補償値”ｄ
ｓを（■５）式、すなわち、 Ａ＋Ｓ≦Ｅｄｓ≦Ａ＋Ｍ−Ｎ＋Ｓ ・・・（１５）前掲 によって定める（ステップ５１００）。

（１５）式かられかる様に、Ｅｄｓの許容範囲としてほ
ぼＭ−Ｎだけの幅があるので、参照点のマークＬの位置
Ｓは必ずしも精度よく求める必要はない。

具体的には第５図の位置制御回路２００に含まれる演算
器２０１がこの演算を行い、Ｅｄｓをメモリ２０２に記
憶する。

次に光センサ６０によって位置Ｓにある参照点のマーク
Ｌを検知しくステップ５１０１）、この検知時における
ロータリーエンコーダー５の出力Ｂを求める（ステップ
５１０２）。具体的にはア−ム１を手動、あるいはモー
ター４によって動かし、光センサ６０が検知光６１によ
りマークＬを捉えた際にこれをトリガとしてロータリー
エンコーダー５の出力Ｂを得て、これを位置制御回路２
００へ入力する。出力Ｂもまたメモリ２０２に記憶され
る。

これによりロータリーエンコーダー５の出力Ｘの読み替
えの計算に必要な数値Ｂ、Ｅ、８が求まったので、ロー
タリーエンコーダー５を通常に稼働させて出力Ｘを求め
、（５）　、　（１４）式に相当する式：Ｙ　　−Ｘ＋
Ｅｄ８−Ｂ　　　　　　　　　−（１Ｂ）に従って信号
補正を行いつつ位置制御を行う（ステップ３１０Ｂ）。

具体的にはロータリーエンコーダー５の出力Ｘが随時演
算器２０１へ入力され、演算器２０１では先に求めた補
償値ＥｄｓとＢとの値を用いて、Ｘ−Ｂ＋Ｅｄ８を計算
し、これを出力Ｙとして読み替える。そして、出力Ｙと
指令値Ｘ。との差分Ｚを計算し、この差分ＺをＤ／Ａ変
換器２０３でアナログ信号にし、速度アンプ２０４を通
すことにより、モーター４に与える駆動信号を得る。

なお、ロータリーエンコーダー５の出力や位置制御回路
２００内の信号処理がｎビット（ｎは正の整数）で行わ
れる場合に、（１８）式の補正を行うと補正後の値がｎ
ビットのレンジを超えてしまう場合がある。しかしなが
ら、ｎビットのレンジを循環的に使用することにより、
たとえば、１１１１・１１　（ｎビット）　＋　０００
０・−０１（ｎビット）−ｏｏｏｏ・・・００（ｎビッ
ト） のようにすれば、オーバーフローやアンダーフローが生
じても補正後の値は角度検出値として正しい値となる。

Ｄ、変形例 上記実施例では稼働中に常時補正計算（第４図のステッ
プ５１０３）を行った場合について説明したが、補正テ
ーブルをあらかじめ作成しておき、このテーブルを利用
して補正するようにしても同等の効果を奏する。

また他の位置検出手段としては光センサの他、磁気セン
サ等を用いても同等の効果を奏する。

〔発明の効果〕

この発明は上述のように、信号補正によって角度空間に
おける変換可能角度幅の画側の境界位置を検出対象角度
範囲外の位置へ実質的に移動させており、回転位置検出
器の機構的な位置調整を必要としない。このため、稼働
前に回転位置検出器を機構的に調整する必要もなく、位
置制御に用いた場合にも位置制御の対象物などの暴走が
防止可能であるとともに、正確に位置制御ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す側断面図、第２図は
この実施例を示す部分断面図、第３図はこの実施例の構
成を示すブロック図、第４図は実施例の処理の流れを示
すフローチャート、 第５図は位置制御回路の構成を示すブロック図、第６図
は回転位置検出器の出方の性質を示す概念図、 第７図はこの発明の原理を示す概念図である。 ５・・・ロータリーエンコーダー、 ６０・・・光センサ、 Ｘ・・・通常稼働時のロータリーエンコーダー５の出力
、 Ｙ・・・補正後のロータリーエンコーダー５の出力、 Ｂ・・・光センサ６ｏにょるトリガがががった時のロー
タリーエンコーダー５の出力、 Ｌ・・・参照点のマーク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）検出対象位置範囲に対応して角度空間上で規定さ
   れる検出対象角度範囲の幅よりも広い変換可能角度範囲
   幅を有するアブソリュート型の回転位置検出器を用いて
   前記検出対象位置範囲内の位置検出を行うにあたって、 前記回転位置検出器の出力信号にオフセットを与える補
   正を行なうことにより、角度空間における前記変換可能
   角度幅の両側の境界位置を前記検出対象角度範囲外の位
   置へ実質的に移動させた状態で位置検出を行うことを特
   徴とする、回転検出器を用いた位置検出方法。