JPH04212017A - Absolute rotation position detector - Google Patents

Absolute rotation position detector

Info

Publication number
JPH04212017A
JPH04212017A JP4101491A JP4101491A JPH04212017A JP H04212017 A JPH04212017 A JP H04212017A JP 4101491 A JP4101491 A JP 4101491A JP 4101491 A JP4101491 A JP 4101491A JP H04212017 A JPH04212017 A JP H04212017A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotation
difference
rotational position
rotational
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP4101491A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0635932B2 (en
Inventor
Jitsuo Toda
戸田 実雄
Wataru Shimizu
渉 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SG KK
Original Assignee
SG KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SG KK filed Critical SG KK
Priority to JP4101491A priority Critical patent/JPH0635932B2/en
Publication of JPH04212017A publication Critical patent/JPH04212017A/en
Publication of JPH0635932B2 publication Critical patent/JPH0635932B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To enlarge an absolute rotation position detecting range with a compact structure. CONSTITUTION:Two or three variable magnetic resistance type rotation detecting units which generate cyclic rotation position detecting signals including different cycles according to a rotation displacement of an object to be detected are provided. Difference between the position detection signals of the first and the second detecting units is obtained, and a first periodicity signal for indicating periodicity of the first position detection signal is calculated based on the difference. Further, difference in the position detection signals of the first and third detecting units is obtained, and a second periodicity signal for indicating the periodicity of the first periodicity signal is calculated based out the difference. By combining the three, that is the first position detection signal, the first and second periodicity signals, an absolute position can be accurately specified over a wide range. An apparatus comprises stator and rotor parts of the respective detecting units and a rotation transmitting mechanism integrally housed with appearance of a single rotation detector equipped with one rotation input axis provided on the apparatus, to realize an entirely compact structure.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は、広範囲にわたってア
ブソリュート回転位置を検出位置を検出することのでき
るアブソリュート回転位置検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an absolute rotational position detection device capable of detecting absolute rotational positions over a wide range.

【0002】0002

【従来の技術】従来のアブソリュートエンコーダは1回
転内の絶対位置しか検出することができず、多回転にわ
たる絶対位置を検出するには、別途に回転数検出手段を
設け、これによって検出した回転数と1回転内の絶対位
置とを組合せるようにしている。従来の回転数検出手段
は、回転数をアブソリュートで検出するためにはかなり
大きな減速比の歯車を必要としている。例えば主軸の3
2回転までをアブソリュートで検出し得るようにギアダ
ウン機構を構成する場合、主軸に32歯の歯車を設け、
減速出力軸に1024歯の歯車を設けることが考えられ
るが、その場合、回転数の切り換わり点の応答精度は1
回転を32分割した精度つまり角度にして約11度の精
度しか期待できない。このように、かなり高精度な歯車
機構が要求される反面、検出精度はそれほど期待できな
い、という欠点がある。このような困難を避けるために
、インクリメンタルパルスをカウントすることによって
回転数を得ることも行われているが、その場合は停電等
によって回転数がわからなくなってしまう等の問題があ
った。
[Prior Art] Conventional absolute encoders can only detect the absolute position within one rotation, and in order to detect the absolute position over multiple rotations, a separate rotation speed detection means is provided, and the rotation speed detected by this and the absolute position within one rotation. Conventional rotational speed detection means require a gear with a fairly large reduction ratio in order to detect the rotational speed in an absolute manner. For example, the main axis 3
When configuring a gear down mechanism so that up to 2 rotations can be detected absolutely, a 32-tooth gear is installed on the main shaft,
It is conceivable to provide a gear with 1024 teeth on the deceleration output shaft, but in that case, the response accuracy at the rotation speed switching point would be 1.
We can only expect an accuracy of approximately 11 degrees when the rotation is divided into 32, or in terms of angle. As described above, although a fairly high-precision gear mechanism is required, there is a drawback that detection accuracy cannot be expected to be very high. In order to avoid such difficulties, the number of revolutions is sometimes obtained by counting incremental pulses, but in this case there are problems such as the number of revolutions becoming unclear due to power outages or the like.

【0003】また、特公昭50−23618号公報にお
いては、逆方向の磁化が交互になされた磁気格子(いわ
ば永久磁石の格子)を多数設けた磁気トラックからなる
磁気スケールを使用したリニア位置検出装置が示されて
おり、磁気格子の波長が異なる2個の磁気トラックを設
け、各磁気トラックの位相変調出力信号を位相比較する
ことにより、アブソリュート位置検出範囲を拡大した出
力信号を得ることが示されている。
Furthermore, Japanese Patent Publication No. 50-23618 discloses a linear position detection device using a magnetic scale consisting of a magnetic track having a large number of magnetic gratings (permanent magnet gratings) that are magnetized in opposite directions alternately. It is shown that by providing two magnetic tracks with different magnetic grating wavelengths and comparing the phases of the phase modulated output signals of each magnetic track, an output signal with an expanded absolute position detection range can be obtained. ing.

【0004】更に、特開昭52−76952号公報にお
いては、2つの回転位置トランスジューサを255:2
56のギア比で結合し、両トランスジューサの出力差を
求めることにより一方のトランスジューサの回転数情報
を求めることが開示されている。ここでは求めた出力差
をそのままシャフト回転数データとして用いる。つまり
、255:256のギヤ比により、第1のシャフトが1
回転したとき出力差が丁度1となり、これにより第1の
シャフトの256回転まで検出できるようにしている。 このような構成の場合、アブソリュート検出可能範囲を
拡大するには、その分ギヤを大型化しなければならない
、という問題があった。例えば、1024回転まで検出
できるようにするには、ギヤ比を1023:1024に
しなければならず、ギヤが大型化し、加工精度に厳密性
が要求される。
Furthermore, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-76952, two rotational position transducers are arranged at a ratio of 255:2.
It is disclosed that the rotation speed information of one transducer is obtained by coupling the two transducers with a gear ratio of 56 and obtaining the output difference between the two transducers. Here, the determined output difference is used as it is as shaft rotation speed data. In other words, the gear ratio of 255:256 means that the first shaft
When the shaft rotates, the output difference is exactly 1, which makes it possible to detect up to 256 rotations of the first shaft. In the case of such a configuration, there is a problem in that in order to expand the absolute detectable range, the gear must be made larger accordingly. For example, in order to be able to detect up to 1024 rotations, the gear ratio must be set to 1023:1024, which increases the size of the gears and requires strict processing accuracy.

【0005】しかも、この従来技術においては、ギヤ歯
数が増すに従って、アブソリュート検出範囲が拡大する
に反比例して検出精度は低下してしまう、という問題点
が生じる。つまり、ギヤ歯数が増すと、1回転に対する
2検出器間の出力値の差が小さくなり、検出器出力デー
タの誤差が回転数検出に誤差をもたらす比率が大きくな
り、そのために検出精度が低下するのである。例えば、
1回転につき1024分解能のエンコーダを検出器とし
て使用した場合、ギヤ比が1023:1024の場合は
、2エンコーダ間の出力差の「1」が1回転に対応する
ので、エンコーダ出力誤差が±1であっても1回転分の
検出誤差となってしまう。
Moreover, in this prior art, a problem arises in that as the number of gear teeth increases, the detection accuracy decreases in inverse proportion to the expansion of the absolute detection range. In other words, as the number of gear teeth increases, the difference in the output values between the two detectors per rotation becomes smaller, and the ratio of errors in the detector output data causing errors in rotation speed detection increases, resulting in a decrease in detection accuracy. That's what I do. for example,
When an encoder with a resolution of 1024 per revolution is used as a detector, and the gear ratio is 1023:1024, the output difference between the two encoders of "1" corresponds to one revolution, so the encoder output error is ±1. Even if there is, it will result in a detection error of one rotation.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述の特公昭50−2
3618号公報に示されたものは、リニア位置検出器で
あり、回転位置検出装置においてこれを如何に適用する
かが全く示されていない。また、仮りにこれを回転位置
検出装置にそのまま適用することを考えてみても、磁気
トラックとして、逆方向の磁化が交互になされた磁気格
子いわば永久磁石の格子を設けねばならないため、製造
・加工が面倒であり、コスト高になるという問題点があ
った。また、使用環境も自ずと限定されるものであった
。また、2個以上例えば3個の磁気トラックを設けた場
合に具体的にどのような構成で検出範囲を拡大した出力
信号を得るのか、不明であるため、効率的に検出範囲を
拡大することのできる回転位置検出装置を推考するのは
容易ではなかった。
[Problem to be solved by the invention] The above-mentioned Special Publication Publication No. 50-2
What is shown in Japanese Patent No. 3618 is a linear position detector, and there is no indication at all how to apply this to a rotational position detecting device. Furthermore, even if one were to consider applying this as is to a rotational position detection device, it would be necessary to provide a magnetic track with a permanent magnet lattice that is alternately magnetized in opposite directions, which would require manufacturing and processing. However, there are problems in that it is troublesome and increases the cost. Furthermore, the usage environment is naturally limited. Furthermore, when two or more, for example three, magnetic tracks are provided, it is unclear what kind of configuration will be used to obtain an output signal with an expanded detection range, so it is difficult to efficiently expand the detection range. It was not easy to come up with a possible rotational position detection device.

【0007】上述の特開昭52−76952号公報に示
されたものは回転位置検出型ではあるが、複数の回転位
置検出器を如何にコンパクトにまとめて1つのアブソリ
ュート回転位置検出器として提供するのか、という視点
が全く欠けているため、そのFIG.1を参照してみれ
ば判るように、装置として組み上げた場合に嵩張る大掛
かりなものとなってしまう。また、2つの回転位置トラ
ンスジューサを組合せることは示されているが、3個以
上設けて検出可能範囲を更に拡大使用とする場合にどの
ような工夫をなすべきか、という視点が全くなく、その
意味で検出可能範囲に限界があった。
Although the device disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-open No. 52-76952 is of the rotational position detection type, it is important to consider how to compactly combine a plurality of rotational position detectors to provide one absolute rotational position detector. The FIG. 1, it becomes bulky and large-scale when assembled as a device. Furthermore, although it has been shown that two rotary position transducers can be combined, there is no perspective as to what measures should be taken when installing three or more to further expand the detectable range. In other words, there was a limit to the detectable range.

【0008】この発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、検出対象回転変位に応じてそれぞれ異なる周期から
なる周期的な回転位置検出信号をそれぞれ発生する複数
の回転検出部を使用し、その出力信号を演算することに
より、アブソリュート位置検出範囲を拡大した回転位置
検出信号を得ることができるようにしたアブソリュート
回転位置検出装置において、回転検出部の構成を簡単化
し、コストがかからないようにすると共に、全体として
コンパクトな装置に組み上げて、装置の小型化や使い易
さを実現し、かつ、過大な減速比が要求されることなく
、かつ、従来に比べて機械的に簡単な構成によって、極
めて広い範囲にわたるアブソリュート回転位置を、精度
良く検出できるようにしたアブソリュート回転位置検出
装置を提供することを目的とする。また、3個の回転位
置検出部を組合せて効果的に拡大された範囲での検出を
行うことがてきるようにしたアブソリュート回転位置検
出装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and uses a plurality of rotation detecting sections each of which generates periodic rotational position detection signals each having a different period depending on the rotational displacement of the object to be detected. In an absolute rotational position detection device that can obtain a rotational position detection signal with an expanded absolute position detection range by calculating the output signal, the configuration of the rotation detection section is simplified and costs are reduced. , it is assembled into a compact device as a whole, realizing miniaturization and ease of use, and does not require an excessive reduction ratio, and has a mechanically simple configuration compared to conventional ones, making it extremely An object of the present invention is to provide an absolute rotational position detection device that can accurately detect absolute rotational positions over a wide range. Another object of the present invention is to provide an absolute rotational position detection device that can effectively perform detection in an expanded range by combining three rotational position detection sections.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】第1の発明に係るアブソ
リュート回転位置検出装置は、回転入力軸に与えられる
回転運動を検出部に与えるための回転伝達手段と、この
回転伝達手段により前記回転入力軸の回転変位に対応し
た運動がそれぞれ与えられ、該入力軸の回転変位に応じ
て周期的な回転位置検出信号をそれぞれ発生するもので
あり、それぞれの1周期に対応する該入力軸の回転変位
量には差がある第1及び第2の回転検出部と、前記第1
の回転検出部で発生した第1の回転位置検出信号と前記
第2の回転検出部で発生した第2の回転位置検出信号と
の差を求め、更にこの差に基づき前記第1の回転検出部
に関する原点からの周期数を決定する演算を行い、決定
した周期数を示す周期数信号を出力する演算手段とを具
え、前記各回転検出部が、複数の1次コイル及び2次コ
イルを具えたステータと、与えられた回転変位に応じて
回転変位し、ステータの磁気回路に対して回転位置に応
じた磁気抵抗変化を与えるロータと、前記各1次コイル
を位相のずれた交流信号で励磁し、ロータの回転位置に
応じた位相ずれを持つ出力信号を2次コイルに生じさせ
る回路と、この出力信号の位相ずれを測定し、前記回転
位置検出信号として出力する回路とを有しており、前記
第1及び第2の回転検出部のステータ及びロータの部分
と前記回転伝達手段を一体的に収納してなることを特徴
とするものである。
[Means for Solving the Problems] An absolute rotational position detection device according to a first aspect of the present invention includes a rotation transmission means for imparting rotational motion applied to a rotation input shaft to a detection section, and a rotation transmission means that transmits rotational motion applied to a rotation input shaft. A motion corresponding to the rotational displacement of the input shaft is given to each, and a periodic rotational position detection signal is generated according to the rotational displacement of the input shaft, and the rotational displacement of the input shaft corresponding to one cycle of each is given. first and second rotation detectors having different amounts; and
The difference between the first rotational position detection signal generated by the rotation detection unit and the second rotational position detection signal generated by the second rotation detection unit is determined, and based on this difference, the first rotation detection unit arithmetic means for performing a calculation to determine the number of periods from the origin with respect to the origin and outputting a period number signal indicating the determined number of periods, and each of the rotation detecting sections includes a plurality of primary coils and a plurality of secondary coils. A stator, a rotor that rotationally displaces according to a given rotational displacement and gives a magnetic resistance change according to the rotational position to the magnetic circuit of the stator, and each of the primary coils are excited with phase-shifted alternating current signals. , has a circuit that causes a secondary coil to generate an output signal having a phase shift according to the rotational position of the rotor, and a circuit that measures the phase shift of this output signal and outputs it as the rotational position detection signal, The present invention is characterized in that the stator and rotor portions of the first and second rotation detecting sections and the rotation transmitting means are integrally housed.

【0010】また、この出願の第2の発明によれば、第
3の回転検出部が設けられ、各回転検出部の1周期に対
応する前記入力軸の回転変位量に関する相互の差は、第
1の回転検出部と第2の回転検出部との間の差(第1の
差)が第1の回転検出部と第3の回転検出部との間の差
(第2の差)よりも大であるようになっている。そして
、第1の回転検出部で発生した第1の回転位置検出信号
と第2の回転検出部で発生した第2の回転位置検出信号
との差である第1の差を求め、この第1の差に基づき第
1の回転検出部に関する原点からの周期数を決定する演
算を行い、決定した周期数を示す第1の周期数信号を出
力する第1の演算手段と、第1の回転検出部で発生した
第1の回転位置検出信号と第3の回転検出部で発生した
第3の回転位置検出信号との差を第2の差として求め、
この第2の差に基づき前記第1の周期数信号の周期数を
決定する演算を行い、決定した周期数を示す第2の周期
数信号を出力する第2の演算手段とを具えており、第1
、第2及び第3の回転検出部のステータ及びロータの部
分と前記回転伝達手段を一体的に収納してなることを特
徴としている。
According to the second aspect of the present application, a third rotation detecting section is provided, and the mutual difference in the amount of rotational displacement of the input shaft corresponding to one cycle of each rotation detecting section is determined by the third rotation detecting section. The difference between the first rotation detection section and the second rotation detection section (first difference) is greater than the difference between the first rotation detection section and the third rotation detection section (second difference). It's supposed to be big. Then, a first difference, which is the difference between the first rotational position detection signal generated by the first rotation detection unit and the second rotational position detection signal generated by the second rotation detection unit, is determined. a first calculation means that performs a calculation to determine the number of periods from the origin regarding the first rotation detection section based on the difference between the two, and outputs a first period number signal indicating the determined number of periods; Determining the difference between the first rotational position detection signal generated in the section and the third rotational position detection signal generated in the third rotation detection section as a second difference,
a second calculation means that performs a calculation to determine the number of periods of the first period number signal based on the second difference and outputs a second number of periods signal indicating the determined number of periods; 1st
, the stator and rotor portions of the second and third rotation detecting portions and the rotation transmitting means are integrally housed.

【0011】[0011]

【作用】各回転検出部の1周期に対応する回転入力軸の
回転変位量には差があるため、例えば、第1の回転検出
部から発生する第1の回転位置検出信号が丁度1周期分
変化したとき、第2の回転検出部の回転位置検出信号は
丁度1周期分の変化を示していず、各位置検出信号の間
には差が生じている。この差は原点からの回転変位が増
すに従って次第に広がっていくものであり、この差がど
れだけあるかによって、第1の回転検出部が原点から何
周期目であるかが判明する。そこで、演算手段において
、第1の回転位置検出信号と第2の回転位置検出信号と
の差を求め、この差に基づき第1の回転検出部に関する
原点からの周期数を決定する演算を行う。こうして決定
した周期数を示す周期数信号と第1の回転位置検出信号
との組合せにより、原点からの絶対回転位置を特定する
ことができる。
[Operation] Since there is a difference in the amount of rotational displacement of the rotational input shaft corresponding to one period of each rotation detection section, for example, the first rotational position detection signal generated from the first rotation detection section corresponds to exactly one period. When the rotational position detection signal of the second rotation detection section changes, the rotational position detection signal of the second rotation detection section does not show a change of exactly one period, and a difference occurs between the respective position detection signals. This difference gradually widens as the rotational displacement from the origin increases, and depending on how large this difference is, it becomes clear how many cycles from the origin the first rotation detection section is. Therefore, the calculation means calculates the difference between the first rotational position detection signal and the second rotational position detection signal, and performs calculation to determine the number of cycles from the origin for the first rotation detection section based on this difference. The absolute rotational position from the origin can be specified by the combination of the periodic number signal indicating the determined periodicity and the first rotational position detection signal.

【0012】回転検出部の構造は、ロータがステータの
磁気回路に対して回転位置に応じた磁気抵抗変化を与え
るようにしたものであり、格段の磁化(永久磁石化)の
必要性がなく、従って、製造・加工が簡単であり、かつ
低コストでもある。また、使用環境の制限も受けない。 また、第1及び第2の回転検出部のステータ及びロータ
の部分と回転伝達手段を一体的に収納してなるものであ
るから、1つの前記回転入力軸を具えた1個の回転検出
器の外観を装置にもたせることができ、全体としてコン
パクトな装置に組み上げて、装置の小型化や使い易さを
実現することができる。
The structure of the rotation detection section is such that the rotor gives a change in magnetic resistance to the magnetic circuit of the stator according to the rotational position, and there is no need for significant magnetization (permanent magnetization). Therefore, manufacturing and processing are simple and cost is low. Furthermore, it is not subject to any restrictions on the usage environment. Furthermore, since the stator and rotor portions of the first and second rotation detection sections and the rotation transmission means are integrally housed, one rotation detector equipped with one rotation input shaft can be used. The appearance of the device can be improved, the device can be assembled into a compact device as a whole, and the device can be made smaller and easier to use.

【0013】第2の発明によれば、第1の回転検出部と
第2の回転検出部との間の位置検出信号の差(第1の差
)の方が第1の回転検出部と第3の回転検出部との間の
位置検出信号の差(第2の差)よりも大である。また、
これらの差は原点からの変位が増すに従って次第に広が
っていくものであり、これらの差がどれだけあるかによ
って、第1の回転点検出部が原点から何周期目であるか
が判明する。しかも、これらの差はいずれも周期性を示
す。つまり、差は原点からの変位が増すに従って次第に
広がっていくが、位置検出信号それ自体が周期性を持つ
が故に、これらの差も周期性を持つ。第1の差の方が第
2の差よりも変化率が大であるが故に、データとしての
精度は良好であり、第1の回転検出部が原点から何周期
目であるかを検出するのに適している。しかし、第1の
差の周期は第2の差の周期よりも早く到来するが故に、
検出可能範囲を拡大するには、より遅い周期を持つ第2
の差を利用することが望ましい。
According to the second invention, the difference (first difference) between the position detection signals between the first rotation detection section and the second rotation detection section is greater than the difference between the position detection signals between the first rotation detection section and the second rotation detection section. This is larger than the difference (second difference) in the position detection signal between the position detection signal and the rotation detection unit No. 3. Also,
These differences gradually widen as the displacement from the origin increases, and depending on how large these differences are, it becomes clear how many cycles from the origin the first rotation point detection section is. Furthermore, these differences all exhibit periodicity. In other words, the difference gradually widens as the displacement from the origin increases, but since the position detection signal itself has periodicity, these differences also have periodicity. Since the rate of change of the first difference is larger than that of the second difference, the accuracy of the data is good, and the first rotation detection section detects how many cycles from the origin it is. suitable for However, since the first difference period arrives earlier than the second difference period,
To extend the detectable range, a second
It is desirable to utilize the difference between

【0014】そこで、第2の演算手段により、第2の差
を求める。ここで、第2の差に基づき、第1の回転検出
部に関する原点からの周期数を直接求めたのでは、その
変化率が小さいが故に、第1の差に基づきこれを求めた
場合に比べてはるかに精度が悪くなってしまう。そこで
、精度良く、しかも検出可能範囲を拡大するために、ど
うするかと言うと、この第2の演算手段では、この第2
の差に基づき、第1の周期数信号の周期数を決定する演
算を行うのである。もとより、各回転検出部の出力信号
の周期に相関性があり、第1の差と第2の差との間にも
相関性があるので、第2の差に基づき、第1の周期数信
号の周期数つまりは第1の差の周期数を決定することが
できるのである。こうして決定した第1の周期数信号の
周期数を示す信号を第2の周期数信号として出力する。 つまり、第1の周期数信号の周期自体が第1の位置検出
信号の周期に比べてはるかに長いものであるので、変化
率の小さな第2の差に基づく第1の周期数信号の周期数
の決定は、この第2の差に基づき第1の検出部に関する
検出対象の原点からの周期数を直接求める場合に比べて
、はるかに精度良く行なえるのである。
[0014] Therefore, a second difference is determined by the second calculation means. Here, if the number of cycles from the origin regarding the first rotation detection section is directly determined based on the second difference, the rate of change is small, so compared to the case where it is determined based on the first difference. The accuracy will be much worse. Therefore, in order to improve the accuracy and expand the detectable range, this second calculation means
Based on the difference, an operation is performed to determine the number of cycles of the first number of cycles signal. Naturally, there is a correlation between the periods of the output signals of each rotation detection section, and there is also a correlation between the first difference and the second difference, so the first period number signal is determined based on the second difference. In other words, the number of periods of the first difference can be determined. A signal indicating the period number of the first period number signal thus determined is output as a second period number signal. In other words, since the period itself of the first period number signal is much longer than the period of the first position detection signal, the period number of the first period number signal is determined based on the second difference having a small rate of change. The determination can be made with much higher precision than when the number of cycles from the origin of the detection target for the first detection unit is directly determined based on this second difference.

【0015】こうして、求められた第1の周期数信号は
、第1の回転位置検出信号の周期数を示しており、また
、第2の周期数信号は、第1の周期数信号の周期数を示
しているが故に、これら第1の回転位置検出信号、第1
の周期数信号及び第2の周期数信号の3者の組合せは、
検出対象の原点からの絶対位置を広範囲にわたって且つ
精密に特定するものである。
The first period number signal thus obtained indicates the period number of the first rotational position detection signal, and the second period number signal indicates the period number of the first period number signal. Therefore, these first rotational position detection signals, the first
The combination of the period number signal and the second period number signal is
This method precisely specifies the absolute position of the detection target from the origin over a wide range.

【0016】このように、第2の発明では、第2の演算
手段により決定するものが、第1の回転検出部に関する
原点からの周期数ではなく、第1の周期数信号の周期数
を決定するものであるが故に、伝達手段に例えばギヤ列
を用いた場合にあってはそのギヤ歯数を増すことなく、
アブソリュート回転位置検出範囲を拡大することができ
、また、機械的構造も簡単化かつ小型で済み、かつ精度
も良くなるのである。
As described above, in the second invention, what is determined by the second calculation means is not the number of periods from the origin regarding the first rotation detection section, but the number of periods of the first period number signal. Therefore, when using a gear train as a transmission means, for example, without increasing the number of gear teeth,
The absolute rotational position detection range can be expanded, the mechanical structure can be simplified and smaller, and the accuracy can be improved.

【0017】つまり、第1,第2の回転検出部の関係に
おいては、アブソリュート位置検出範囲は比較的狭くて
もよく、これに伴い、上述の理由により、機械的構造を
簡単化すると共に精度を良くすることができ、アブソリ
ュート位置検出範囲の更なる拡大は第3の回転検出部を
設けると共に第2の演算手段を設けたことにより達成し
ているのである。ここで、第2の周期数信号は、第1の
周期数信号の周期数を示すものであるが故に、その精度
は粗いもので十分であり、このことは逆に検出器の多少
のエラーは第1の周期数信号の周期数の計算精度に全く
影響を与えないことを意味し、それ故に検出精度が良く
なるのである。
In other words, in the relationship between the first and second rotation detection sections, the absolute position detection range may be relatively narrow, and accordingly, for the reasons mentioned above, it is possible to simplify the mechanical structure and improve accuracy. Further expansion of the absolute position detection range is achieved by providing the third rotation detection section and the second calculation means. Here, since the second period number signal indicates the period number of the first period number signal, its accuracy is sufficient if it is coarse, and this means that some error of the detector is This means that the calculation accuracy of the period number of the first period number signal is not affected at all, and therefore the detection accuracy is improved.

【0018】従って、この第2の発明によれば、例えば
伝達手段にギヤ列等の減速機構を用いた場合でも従来の
ように過大な減速比が要求されることなく、かつ、従来
に比べて機械的に簡単な構成によって、極めて広い範囲
にわたるアブソリュート位置を、精度良く検出すること
ができるのである。
Therefore, according to the second invention, even when a reduction mechanism such as a gear train is used as a transmission means, an excessive reduction ratio is not required as in the conventional case, and the reduction ratio is reduced compared to the conventional case. With a mechanically simple configuration, absolute positions over an extremely wide range can be detected with high precision.

【0019】第1の発明と以下で説明する実施例との対
応関係を示すと、第1及び第2の回転検出部に対応する
ものは第1及び第2のロータリエンコーダRE1,RE
2、回転伝達手段に対応するものはギア1,2、演算手
段に対応するものは引算器5及び割算器7、である。ま
た、第2の発明と以下で説明する実施例との対応関係を
示すと、第1乃至第3の回転検出部に対応するものは第
1乃至第3のロータリエンコーダRE1〜RE3、回転
伝達手段に対応するものはギア1〜4、第1の演算手段
に対応するものは引算器5及び割算器7、第2の演算手
段に対応するものは引算器6及び割算器8、である。
To show the correspondence between the first invention and the embodiments described below, the first and second rotation detecting sections correspond to the first and second rotary encoders RE1 and RE.
2. Gears 1 and 2 correspond to the rotation transmission means, and subtractor 5 and divider 7 correspond to the calculation means. Also, to show the correspondence between the second invention and the embodiments described below, those corresponding to the first to third rotation detection sections are the first to third rotary encoders RE1 to RE3, and the rotation transmission means. Gears 1 to 4 correspond to gears 1 to 4, subtracter 5 and divider 7 correspond to the first calculation means, subtracter 6 and divider 8 correspond to the second calculation means, It is.

【0020】以下添付図面を参照してこの発明の実施例
につき詳細に説明しよう。まず図1を参照してこの発明
を原理的に説明する。図1に示されたアブソリュート回
転位置検出装置は、3つのアブソリュートロータリエン
コーダRE1,RE2,RE3によって構成される。各
エンコーダRE1〜RE3は1回転N分割(ただしNは
任意の整数)であり、各々のロータ(図示せず)の回転
位置を1回転内に絶対番地にて指示する回転位置検出信
号を夫々出力する。第1のロータリエンコーダRE1は
主軸に連結され、この主軸の回転を検出するようになっ
ている。検出対象である回転はこの主軸に与えられる。 第1のロータリエンコーダRE1の回転軸に歯数n−1
(ただしnは任意の整数)のギア1が設けられており、
このギア1が第2のロータリエンコーダRE2の回転軸
に設けられた歯数nのギア2に噛合っている。更に第2
のエンコーダRE2には歯数n+1のギア3が設けられ
ており、このギア3が第3のエンコーダRE3の回転軸
に設けられた歯数nのギア4に噛合っている。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, the principle of this invention will be explained with reference to FIG. The absolute rotational position detection device shown in FIG. 1 is composed of three absolute rotary encoders RE1, RE2, and RE3. Each encoder RE1 to RE3 divides one rotation into N parts (N is any integer), and each outputs a rotational position detection signal that indicates the rotational position of each rotor (not shown) using an absolute address within one rotation. do. The first rotary encoder RE1 is connected to the main shaft and detects rotation of the main shaft. The rotation to be detected is applied to this main axis. The number of teeth is n-1 on the rotating shaft of the first rotary encoder RE1.
(where n is an arbitrary integer) gear 1 is provided,
This gear 1 meshes with a gear 2 having n teeth and provided on the rotating shaft of a second rotary encoder RE2. Furthermore, the second
The encoder RE2 is provided with a gear 3 having n+1 teeth, and this gear 3 meshes with a gear 4 having n teeth provided on the rotating shaft of the third encoder RE3.

【0021】従って、主軸が1回転すると、RE1は1
回転、RE2は(n−1)/n回転、RE3は{(n−
1)(n+1)}/n2回転する。ここで、各エンコー
ダRE1,RE2,RE3によって検出した回転位置(
1回転内の絶対番地)を夫々D1,D2,D3とすると
、主軸が1回転したときのD1の値はN(ただし、最大
回転位置を示す値Nは0と等価値である)であり、D2
,D3は次のようになる。 D1=N D2={N(n−1)}/n D3={N(n−1)(n+1)}/n2      
        …(1)
Therefore, when the main shaft rotates once, RE1 becomes 1.
rotation, RE2 is (n-1)/n rotation, RE3 is {(n-
1)(n+1)}/n2 rotations. Here, the rotational position (
If the absolute addresses within one rotation are respectively D1, D2, and D3, then the value of D1 when the spindle makes one rotation is N (however, the value N indicating the maximum rotational position is equivalent to 0), D2
, D3 are as follows. D1=N D2={N(n-1)}/n D3={N(n-1)(n+1)}/n2
...(1)

【0022】換言すれば、各エンコーダRE1〜RE3
の出力D1〜D3は、主軸の機械的変位(原点からの多
回転にわたる回転変位)に従って夫々所定の周期で変化
し、かつ、各周期に対応する主軸の機械的変位量(1回
転未満もしくはそれ以上の回転角度)は各エンコーダR
E1〜RE3間で夫々異なっている。つまり、第1のエ
ンコーダRE1の1周期に対応する主軸の機械的変位量
P1すなわち回転角度は2πラジアン(つまり1回転)
であるが、第2のエンコーダRE2の1周期に対応する
主軸の機械的変位量P2すなわち回転角度は{n/(n
−1)}・2πラジアン(つまり(n−1)/n回転)
、第3のエンコーダRE3の1周期に対応する主軸の機
械的変位量P3すなわち回転角度はn2/{(n−1)
(n+1)}・2πラジアン(つまり{(n−1)(n
+1)}/n2回転)、である。
In other words, each encoder RE1 to RE3
The outputs D1 to D3 vary at a predetermined period according to the mechanical displacement of the spindle (rotational displacement over multiple rotations from the origin), and the amount of mechanical displacement of the spindle corresponding to each period (less than one rotation or less) (rotation angle above) is for each encoder R
Each of E1 to RE3 is different. In other words, the mechanical displacement P1 of the main shaft corresponding to one period of the first encoder RE1, that is, the rotation angle is 2π radians (that is, one rotation)
However, the mechanical displacement amount P2 of the main shaft corresponding to one cycle of the second encoder RE2, that is, the rotation angle is {n/(n
-1)}・2π radians (that is, (n-1)/n rotations)
, the mechanical displacement P3 of the main shaft corresponding to one cycle of the third encoder RE3, that is, the rotation angle is n2/{(n-1)
(n+1)}・2π radians (that is, {(n-1)(n
+1)}/n2 rotations).

【0023】主軸の機械的位置すなわち原点からの多回
転にわたる絶対回転角度を横軸にとり、各出力信号D1
,D2,D3の値をたて軸にとり、各エンコーダRE1
〜RE3の出力信号D1〜D3の周期的な変化状態を図
7(a),(b),(c)に示す。主軸が或る機械的絶
対位置(すなわち絶対回転角度)で静止したとき、その
位置に対応する出力信号D1〜D3が各エンコーダRE
1〜RE3で得られる。図7から明らかなように各出力
信号D1〜D3は常に1周期未満の値を示す。しかし、
各出力信号D1〜D3の1周期に対応する主軸の機械的
変位量(回転角度)が夫々異なっているので、図7横軸
に示された主軸の個々の絶対位置に対応して各出力信号
D1〜D3の値は夫々固有の組合せを示す。具体的には
、主軸の回転に1:1で対応している第1のエンコーダ
RE1の出力信号D1の周期数(つまり原点から数えた
主軸の絶対的回転数)が、各出力信号D1〜D3の値の
固有の組合せによって一意に決定される。この決定にあ
たっては、勿論、単に信号D1〜D3の現在値のみなら
ず、これらの各信号D1〜D3に差異を生ぜしめる要因
となったところの各信号D1〜D3の1周期に夫々対応
する主軸の機械的変位量(もしくはそれらの差異)に関
連する情報も関与する。こうして決定した第1のエンコ
ーダRE1の出力信号D1の周期数と該信号D1の現在
値との組合せにより主軸の絶対位置が特定できる。
The mechanical position of the spindle, that is, the absolute rotation angle over multiple rotations from the origin, is plotted on the horizontal axis, and each output signal D1
, D2, D3 on the vertical axis, each encoder RE1
FIGS. 7A, 7B, and 7C show periodic changes in the output signals D1 to D3 of RE3. When the main shaft stands still at a certain mechanical absolute position (that is, absolute rotation angle), the output signals D1 to D3 corresponding to that position are sent to each encoder RE.
1 to RE3. As is clear from FIG. 7, each of the output signals D1 to D3 always shows a value less than one cycle. but,
Since the mechanical displacement amount (rotation angle) of the main shaft corresponding to one cycle of each output signal D1 to D3 is different, each output signal corresponds to the individual absolute position of the main shaft shown on the horizontal axis in FIG. The values of D1 to D3 each represent a unique combination. Specifically, the number of cycles of the output signal D1 of the first encoder RE1, which corresponds 1:1 to the rotation of the main shaft (that is, the absolute number of rotations of the main shaft counted from the origin), is the same as that of each output signal D1 to D3. is uniquely determined by a unique combination of values. In making this determination, of course, not only the current values of the signals D1 to D3 but also the main axes corresponding to one cycle of each signal D1 to D3 that are the cause of the difference in each of these signals D1 to D3 must be determined. Information related to the amount of mechanical displacement (or their difference) is also involved. The absolute position of the main shaft can be specified by the combination of the thus determined number of cycles of the output signal D1 of the first encoder RE1 and the current value of the signal D1.

【0024】第1のエンコーダRE1の出力信号D1の
周期数は、各信号D1〜D3の現在値と、各信号D1〜
D3の1周期に夫々対応する主軸の機械的変位量に関連
する情報(すなわち主軸の機械的運動の各エンコーダR
E1〜RE3への伝達度に関連する情報)とを用いて、
代数的もしくは数学的手法によって決定することができ
る。 そのための演算手法は種々考えられるが、その中でも、
演算時間及び演算回路構成の点で最も効率的な手法を次
に示す。それは、第1のエンコーダRE1の1周期と他
のエンコーダRE2,RE3の1周期との差異に関連す
る定数と、第1のエンコーダRE1の出力信号D1の現
在値と他の出力信号D2,D3の現在値との差異とを用
いる方法である。一例として、上述の定数は、第1のエ
ンコーダRE1の1周期を基準に考え、該エンコーダR
E1の出力信号D1に1周期分の変化を生ぜしめる主軸
の変位量(つまり1回転)に対応する他のエンコーダR
E2,RE3の出力信号D2,D3の変化分を考慮する
ことにより確立される。つまり、第1のエンコーダRE
1の出力信号D1の1周期分の変位(主軸の1回転)に
対応する他のエンコーダRE2,RE3の出力信号D2
,D3の値は予め判明しており、そのときの第1のエン
コーダ出力D1に対する他のエンコーダ出力D2,D3
の差「D1−D2」,「D1−D3」を上記定数として
確立することができる。
The number of cycles of the output signal D1 of the first encoder RE1 is based on the current value of each signal D1 to D3 and the number of cycles of each signal D1 to D3.
Information related to the amount of mechanical displacement of the spindle corresponding to one cycle of D3 (i.e., each encoder R of the mechanical movement of the spindle)
information related to the degree of transmission to E1 to RE3),
It can be determined by algebraic or mathematical methods. There are various calculation methods that can be used for this purpose, but among them,
The most efficient method in terms of calculation time and calculation circuit configuration is shown below. It includes a constant related to the difference between one cycle of the first encoder RE1 and one cycle of the other encoders RE2 and RE3, and a constant between the current value of the output signal D1 of the first encoder RE1 and the other output signals D2 and D3. This method uses the difference from the current value. As an example, the above-mentioned constants are considered based on one cycle of the first encoder RE1, and the constants of the encoder R
Another encoder R corresponding to the amount of displacement of the main shaft (that is, one rotation) that causes a one-cycle change in the output signal D1 of E1
It is established by considering the changes in the output signals D2 and D3 of E2 and RE3. That is, the first encoder RE
Output signals D2 of the other encoders RE2 and RE3 corresponding to one period of displacement (one rotation of the main shaft) of the output signal D1 of the encoder 1
, D3 are known in advance, and other encoder outputs D2, D3 with respect to the first encoder output D1 at that time
The differences "D1-D2" and "D1-D3" can be established as the above constants.

【0025】こうして、主軸が1回転したときのつまり
第1のロータリエンコーダRE1の1周期当りの該エン
コーダRE1と第2のロータリエンコーダRE2の出力
D1,D2の差「D12=D1−D2」は上記(1)式
から次のように表わせる。主軸1回転(RE1の1周期
)当りのD12の変化分=N/n        …(
2)
[0025] Thus, the difference "D12=D1-D2" between the outputs D1 and D2 of the encoder RE1 and the second rotary encoder RE2 per cycle of the first rotary encoder RE1 when the main shaft rotates once is expressed as above. From equation (1), it can be expressed as follows. Change in D12 per spindle rotation (one period of RE1) = N/n...(
2)

【0026】従って、両エンコーダRE1,RE2
の現出力D1,D2の差D12を1回転当りの該差D1
2を示す上記定数N/nによって下記のように割算すれ
ば、原点から数えた主軸の回転数(これを絶対回転数と
いうことにする)Rxを求めることができる。このRx
は第1のエンコーダRE1の出力D1の周期数に対応し
ている。尚、原点とは全エンコーダRE1,RE2,R
E3の出力D1,D2,D3が共に零の点である。
Therefore, both encoders RE1 and RE2
The difference D12 between the current outputs D1 and D2 of
By dividing by the above-mentioned constant N/n representing 2 as shown below, it is possible to obtain the rotational speed (this will be referred to as the absolute rotational speed) Rx of the main shaft counted from the origin. This Rx
corresponds to the number of cycles of the output D1 of the first encoder RE1. Note that the origin is all encoders RE1, RE2, and R.
This is the point where the outputs D1, D2, and D3 of E3 are all zero.

【0027】 Rx=D12÷(N/n)             
  …(3)上記(3)式で、 D12=D1−D2                
      …(4)であるが、D1及びD2が共に回
転に伴ってモジュロNで変化する値であり、かつその変
化レートはD2の方がD1よりも(n−1)/nの比率
で遅いので、単純な差「D1−D2」は負の数になるこ
とがある。この単純差「D1−D2」が負の数になった
ときはその単純差にNを加算したものをD12とし、D
12が常にD1とD2の実効的な差を示すようにする。 実際演算上では、特別のN加算は不要であり、「−D2
」を補数で表わし、Nを桁上り値とする補数演算によっ
て「D1−D2」を実行し、そのサインビットを無視す
れば、N加算を行なったのと等価の実効的な差D12を
求めることができる。主軸の絶対位置に対する実効的な
差D12の状態が図7(d)に示されている。
Rx=D12÷(N/n)
...(3) In the above formula (3), D12=D1-D2
...(4), but both D1 and D2 are values that change modulo N with rotation, and the rate of change is slower for D2 than D1 at the ratio of (n-1)/n. , the simple difference "D1-D2" can be a negative number. When this simple difference "D1-D2" becomes a negative number, the sum of N added to that simple difference is set as D12, and D
12 always represents the effective difference between D1 and D2. In actual calculations, there is no need for a special N addition, and "-D2
'' as a complement, execute ``D1-D2'' by complement operation with N as the carry value, and ignore the sign bit to find the effective difference D12, which is equivalent to performing N addition. I can do it. The state of the effective difference D12 with respect to the absolute position of the main axis is shown in FIG. 7(d).

【0028】上記(3)式によって求めた絶対回転数R
xの整数部と第1のロータリエンコーダRE1の回転位
置検出出力D1とを組合せる(すなわち(3)式によっ
て求めたRxの少数部を切捨て、D1を少数部として用
いる)ことにより、多回転型の絶対回転位置検出値が得
られる。
[0028] Absolute rotational speed R obtained from the above equation (3)
By combining the integer part of x and the rotational position detection output D1 of the first rotary encoder RE1 (that is, truncating the decimal part of Rx obtained by equation (3) and using D1 as the decimal part), a multi-rotation type The absolute rotational position detection value is obtained.

【0029】ところで、主軸の絶対回転数Rxがnにな
ったとき、差D12はN(すなわち0)となり、それ以
上の絶対回転数の検出は不可能となる。従って、第1及
び第2のロータリエンコーダRE1,RE2を用いただ
けでは、n回転までの絶対回転位置しか検出することが
できない。第3のロータリエンコーダRE3は絶対回転
位置検出範囲を拡大するために設けられたものである。 換言すれば、第1及び第2のエンコーダRE1,RE2
の現在値の差D12にもとづき求めた回転数(つまりR
E1の周期数)Rxは、所定値nを1周期とする周期的
信号であり、この周期的信号の周期数を更に求め、これ
によって絶対位置検出範囲を更に拡大するために第3の
エンコーダRE3が設けられる。
By the way, when the absolute rotational speed Rx of the main shaft reaches n, the difference D12 becomes N (that is, 0), and it becomes impossible to detect any further absolute rotational speed. Therefore, only by using the first and second rotary encoders RE1 and RE2, only the absolute rotational position up to n rotations can be detected. The third rotary encoder RE3 is provided to expand the absolute rotational position detection range. In other words, the first and second encoders RE1, RE2
The rotational speed (that is, R
Rx (number of cycles of E1) is a periodic signal with one period equal to a predetermined value n, and a third encoder RE3 is used to further obtain the number of periods of this periodic signal and thereby further expand the absolute position detection range. is provided.

【0030】主軸1回転当りの第1の及び第3のエンコ
ーダRE1,RE3の出力D1,D3の差「D13=D
1−D3」は前記(1)式から次のように表わせる。 主軸1回転当りのD13の変化分=N/n2…(5)前
記(2)式と(5)式から、主軸1回転当りのD12の
変化分とD13の変化分の関係は次のように表わせる。
Difference between the outputs D1 and D3 of the first and third encoders RE1 and RE3 per rotation of the main shaft ``D13=D
1-D3'' can be expressed as follows from equation (1) above. Change in D13 per rotation of the spindle = N/n2... (5) From equations (2) and (5) above, the relationship between the change in D12 and the change in D13 per rotation of the spindle is as follows: Express.

【0031】 D13=D12/n                
      …(6)つまり、差D13は差D12の1
/nのレートで、主軸の回転に伴って変化する。また、
上記(5)式から、第1,第3のエンコーダRE1,R
E3の現出力D1,D3の差D13を1回転当りの該差
D13を示す上記定数N/n2によって下記のように割
算すれば、絶対回転数R’xが求まることが判かる。 R’x=D13÷(N/n2)           
 …(7)
D13=D12/n
...(6) In other words, the difference D13 is 1 of the difference D12
/n as the spindle rotates. Also,
From the above equation (5), the first and third encoders RE1, R
It can be seen that the absolute rotational speed R'x can be determined by dividing the difference D13 between the current outputs D1 and D3 of E3 by the above-mentioned constant N/n2 indicating the difference D13 per revolution as shown below. R'x=D13÷(N/n2)
…(7)

【0032】しかし、上記(7)式の演算は
前記(3)式に比べて除数が1/nになっているので、
分解度が粗くなり、D13の誤差がR’xに比較的大き
な影響を及ぼす。そこで、上記(6)式からD12が最
大値N(すなわち0)になったときのD13の値N/n
を求め、これによって差D13を割算すれば、 D13÷(N/n)=Ry             
  …(8)となり、Ryの演算精度は(3)式のRx
の演算精度と同じになる。ここで、(7)式と(8)式
から、次の関係が導かれる。
However, in the calculation of the above equation (7), the divisor is 1/n compared to the above equation (3), so
The resolution becomes coarser, and the error in D13 has a relatively large effect on R'x. Therefore, from the above equation (6), the value of D13 when D12 reaches the maximum value N (i.e. 0) is N/n.
and divide the difference D13 by this, D13÷(N/n)=Ry
...(8), and the calculation accuracy of Ry is Rx in equation (3)
The calculation accuracy is the same as that of . Here, the following relationship is derived from equations (7) and (8).

【0033】 R’x=Ry・n                 
     …(9)すなわち、(8)式によって求めた
値Ryは絶対回転数R’xの1/nの値であり、いわば
、主軸が原点から数えてn回転する毎に1増加する値で
ある。一方、前記(3)式によって差D12にもとづき
求めた値Rxは前述の通りn回転までの絶対回転数しか
示さず、n回転以上の絶対回転数に対しては0からn(
ただしnは0と等価値であるため、厳密には「n−1」
)までの値を繰返す。従って、(8)式によって求めた
Ryの整数部を絶対回転数のn回転を1単位とする上位
の絶対回転数とし、(3)式によって求めたRxの整数
部を絶対回転数1回転を1単位とする下位の絶対回転数
とし、両者を組合せれば、広範囲で絶対回転数を検出す
ることができる。この組合せによって求めた絶対回転数
R’xは次のように表わせる。
R'x=Ry・n
...(9) That is, the value Ry obtained by equation (8) is the value of 1/n of the absolute rotation speed R'x, and is a value that increases by 1 every time the main shaft rotates n times from the origin. . On the other hand, the value Rx obtained based on the difference D12 by the above equation (3) indicates only the absolute rotation speed up to n rotations as described above, and for the absolute rotation speed of n rotations or more, it ranges from 0 to n(
However, since n is equal to 0, strictly speaking it is "n-1"
) is repeated. Therefore, the integer part of Ry obtained by equation (8) is the upper absolute rotation number with n rotations as one unit of the absolute rotation number, and the integer part of Rx obtained by equation (3) is defined as the absolute rotation number 1 rotation. If the lower absolute rotational speed is set as one unit and the two are combined, the absolute rotational speed can be detected over a wide range. The absolute rotation speed R'x obtained from this combination can be expressed as follows.

【0034】 R’x=Ry・n+Rx              
   …(10)尚、上記(8)式で、 D13=D1−D3                
      …(11)であるが、上述の(4)式のD
12と同様に、単純差「D1−D3」は負の数になるこ
とがある。その場合、上述のD12と同様に、単純差「
D1−D3」が負数のときはNを加算したものを実効的
な差D13として用いるものとし、かつ実際演算上では
特別のN加算操作が不要なことも上述の通りである。と
ころで、上記(5)式から、主軸の絶対回転数R’xが
n2になったとき、差D13はN(すなわち0)となり
、それ以上の絶対回転数の検出は不可能となる。従って
、第3のロータリエンコーダRE3を追加した場合は、
絶対回転数検出範囲はn2回転まで拡大される。図7(
e)には、主軸の絶対位置に対する実効的な差D13の
状態が示されている。同図から明らかなようにD12の
1周期はD1のn(例えば32)周期に相当し、D13
の1周期はD1のn2(例えば1024)周期に相当す
る。
R'x=Ry・n+Rx
...(10) Furthermore, in the above formula (8), D13=D1-D3
...(11), but D of the above equation (4)
Similar to 12, the simple difference "D1-D3" can be a negative number. In that case, similar to D12 above, the simple difference "
When "D1-D3" is a negative number, the value obtained by adding N is used as the effective difference D13, and as described above, a special N addition operation is not required in actual calculations. By the way, from the above equation (5), when the absolute rotational speed R'x of the main shaft reaches n2, the difference D13 becomes N (that is, 0), and it becomes impossible to detect any further absolute rotational speed. Therefore, when adding the third rotary encoder RE3,
The absolute rotation speed detection range is expanded to n2 rotations. Figure 7 (
In e), the state of the effective difference D13 with respect to the absolute position of the main axis is shown. As is clear from the figure, one cycle of D12 corresponds to n (for example, 32) cycles of D1, and D13
One period corresponds to n2 (for example, 1024) periods of D1.

【0035】上述のとおり、3つのロータリエンコーダ
RE1,RE2,RE3から出力される1回転内の絶対
回転位置検出信号D1,D2,D3にもとづき、前記(
3)式及び(8)式の演算を実行すれば、原点からn2
回転までの多回転型絶対回転位置を求めることができる
。その場合の多回転型絶対回転位置信号のフォーマット
はD1,Rx,Ryから成り、かつ、第1のエンコーダ
RE1出力D1を最下位の重みとし、前記(3)式で求
めたRxをD1の上位の重みとし、前記(8)式で求め
たRyをRxの上位の重みとするものである。従って、
これら3種のデータD1,Rx,Ryの組合せによる絶
対回転位置検出信号は、1回転をN分割した精度で、n
2回転までの絶対回転位置を表現することができるもの
である。図2は前記(3)及び(8)式の演算を実行す
る基本的な回路構成ブロック図で示したもので、5及び
6は引算器、7及び8は割算器、である。
As mentioned above, the above ((
If we execute the calculations of equations 3) and (8), we can get n2 from the origin.
Multi-rotation type absolute rotational position up to rotation can be determined. In that case, the format of the multi-rotation type absolute rotational position signal consists of D1, Rx, and Ry, and the output D1 of the first encoder RE1 is set as the lowest weight, and the Rx obtained by the above equation (3) is set as the uppermost of D1. , and Ry obtained by the above equation (8) is set as the upper weight of Rx. Therefore,
The absolute rotational position detection signal based on the combination of these three types of data D1, Rx, and Ry has an accuracy of one rotation divided into N.
It is possible to express absolute rotational position up to two rotations. FIG. 2 shows a basic circuit configuration block diagram for executing the calculations of equations (3) and (8), in which 5 and 6 are subtracters, and 7 and 8 are dividers.

【0036】尚、定数N及びnは適宜定めることができ
るが、精度を上げるためにNは比較的大きな値であるの
が普通であり、検出範囲を広げるにはnも比較的大きな
値であることが望ましい。しかし、nをNにあまり近づ
けると前記(3)及び(8)式の除数N/nが小さくな
り、Rx,Ryの精度が悪くなる。また、演算の都合上
、nはNの約数であれば好ましい。以上のような点を考
慮し、好ましい一例としてN=n2となるように各定数
N,nを定めるとよい。例えば、N=1024のときn
=32とすれば、1回転当り1024分割の精度で、1
024回転の範囲で絶対回転位置を検出することが可能
となる。
[0036]Although the constants N and n can be determined as appropriate, it is common for N to be a relatively large value in order to improve accuracy, and n also to be a relatively large value in order to widen the detection range. This is desirable. However, if n is too close to N, the divisor N/n in equations (3) and (8) will become small, and the precision of Rx and Ry will deteriorate. Further, for convenience of calculation, it is preferable that n be a divisor of N. Considering the above points, as a preferable example, each constant N and n may be determined so that N=n2. For example, when N=1024, n
= 32, with an accuracy of 1024 divisions per rotation, 1
It becomes possible to detect the absolute rotational position within the range of 0.024 rotations.

【0037】上述では、第1と第2のロータリエンコー
ダRE1,RE2の間では「n−1対n」の比率で減速
し、RE2とRE3の間では「n+1対n」の比率で増
速しているが、逆に、RE1とRE2の間では「n対n
−1」の比率で増速し、RE2とRE3の間では「n対
n+1」の比率で減速するようにしてもよい。その場合
の演算式は前記(1)乃至(11)式と全く同一ではな
いにしてもこれらの類推によって容易に導くことができ
るが、ここでは特に示さない。また、各エンコーダRE
1,RE2,RE3の間の増減比を「n−1対n」ある
いは「n+1対n」とせずに、「n−a対n」あるいは
「n+a対n」としてもよい。但し、aはnよりも十分
小さく、かつnの約数であるとすれば、演算の都合上好
ましい。その場合、前記(3)式及び(8)式の除数は
aN/nとする。
In the above description, the speed is decelerated at a ratio of "n-1 to n" between the first and second rotary encoders RE1 and RE2, and the speed is increased at a ratio of "n+1 to n" between RE2 and RE3. However, on the contrary, between RE1 and RE2
The speed may be increased at a ratio of "-1", and decelerated at a ratio of "n to n+1" between RE2 and RE3. Although the calculation formulas in that case are not exactly the same as the formulas (1) to (11) above, they can be easily derived by analogy with these formulas, but they are not particularly shown here. Also, each encoder RE
Instead of setting the increase/decrease ratio between RE1, RE2, and RE3 as "n-1 vs. n" or "n+1 vs. n," it may be set as "na vs. n" or "n+a vs. n." However, if a is sufficiently smaller than n and is a divisor of n, it is preferable for convenience of calculation. In that case, the divisor of equations (3) and (8) is aN/n.

【0038】ところで、単に前記(3)式、(8)式だ
けで絶対回転数Rx,Ryを求めると、それとエンコー
ダ出力D1とを組合せたとき次のような誤りが生ずるこ
とがある。例えばN=1024,n=32とし、主軸の
回転が1回転目から2回転目に切換わる部分の各エンコ
ーダ出力D1,D2の状態を図3(a),(b),(c
)に夫々示す。同図(a)は各エンコーダ出力D1,D
2,D3に誤差が生じていない場合を示し、同図(b)
はエンコーダ出力D2に進み方向に誤差が生じている場
合を示し、同図(c)はエンコーダ出力D2に遅れ方向
に誤差が生じている場合を示す。(a)に示すように、
正常な場合でも回転数の切換わり直前の或る範囲では「
D1−D2」が「32すなわちn」となる部分が一部に
生じ、この部分では前記(3)式によって求めた回転数
Rxが「1」となってしまう。これは、理論上「D1−
D2」はD1,D2の変化に伴って連続的に変化する数
ではあるが、「D1−D2」の変化ステップはD1のn
ステップにつき1ステップであり、かつD1とD2の変
化ステップは一致しているわけではなく徐々にずれてゆ
くため、「D1−D2」の理論上の1変化ステップ(つ
まりD1のnステップ)の間、実際の「D1−D2」は
一定値を維持するわけでなく、理論上の値とその値に1
プラスした値とを交互に繰返し、次第に1プラスした値
の方が現われる比率が高くなり、やがて理論上の変化ス
テップが切換わるとき実際の「D1−D2」も理論値(
前ステップの理論値に1プラスした値)に切換わる、と
いうことに起因する。従って、D12の理論値が31か
ら32に切換わる範囲つまり「992≦D1≦1023
(一般的にはN−n≦D1≦N−1)」の範囲では、図
3(a)のようにD12=n=32となることもある。 そのため、例えば、D1=1023,D2=991の位
置は本当は1回転目(Rx=0)の1023番地目であ
るが、単純に前記(3)式を適用すると、D12=32
によってRx=1となり、2回転目の1023番地目と
なってしまう。また、同図(b)に示すような誤差が生
じている場合は、D1=0,D2=992の位置では単
純に前記(3)式を適用してもRx=1となり、2回転
目の0番地目という正しい絶対回転位置が求まるが、D
1=0,D2=993の位置では単純に(3)式を適用
するとRx=0となり、1回転目の0番地目つまり原点
という誤った位置が求められてしまう。また、同図(c
)に示すような誤差が生じている場合は、D1=102
3,D2=990の位置では1回転目の1023番地目
であるにもかかわらず、単純に(3)式を適用するとR
x=1となり、2回転目の1023番地目になってしま
う。
By the way, if the absolute rotational speeds Rx and Ry are simply calculated using the above equations (3) and (8), the following error may occur when they are combined with the encoder output D1. For example, when N=1024 and n=32, the states of the encoder outputs D1 and D2 at the portion where the rotation of the main shaft switches from the first rotation to the second rotation are shown in Figs. 3(a), (b), and (c).
) are shown respectively. In the same figure (a), each encoder output D1, D
2, shows the case where there is no error in D3, the same figure (b)
2 shows a case where an error occurs in the encoder output D2 in the forward direction, and (c) in the figure shows a case where an error occurs in the encoder output D2 in the backward direction. As shown in (a),
Even under normal conditions, in a certain range just before the rotation speed changes,
There is a part where "D1-D2" becomes "32, that is, n", and in this part, the rotation speed Rx determined by the above equation (3) becomes "1". This is theoretically “D1-
D2" is a number that changes continuously as D1 and D2 change, but the change step of "D1-D2" is n of D1.
There is one step per step, and the change steps of D1 and D2 are not the same but gradually deviate, so between the theoretical one change step of "D1-D2" (that is, n steps of D1) , the actual "D1-D2" does not maintain a constant value, but there is a difference of 1 between the theoretical value and that value.
The plus value is repeated alternately, and the ratio of the plus value gradually becomes higher, and eventually when the theoretical change step switches, the actual "D1-D2" also changes to the theoretical value (
This is due to the fact that the value is changed to a value obtained by adding 1 to the theoretical value of the previous step. Therefore, the range in which the theoretical value of D12 switches from 31 to 32, that is, "992≦D1≦1023
(Generally, N-n≦D1≦N-1), D12=n=32 as shown in FIG. 3(a). Therefore, for example, the position D1 = 1023, D2 = 991 is actually the 1023rd address of the first rotation (Rx = 0), but if you simply apply the above formula (3), D12 = 32
Therefore, Rx=1, resulting in the 1023rd address of the second rotation. In addition, if an error as shown in Figure (b) occurs, even if the above equation (3) is simply applied at the position of D1 = 0, D2 = 992, Rx = 1, and the result is as follows in the second rotation. The correct absolute rotational position of address 0 can be found, but D
At the position where 1=0 and D2=993, simply applying equation (3) results in Rx=0, and an incorrect position of the 0th address of the first rotation, that is, the origin, is obtained. Also, the same figure (c
), D1=102
3. Even though it is the 1023rd position of the first rotation at the position D2=990, if you simply apply equation (3), R
x=1, resulting in the second rotation at address 1023.

【0039】上述のような誤動作を改善するために、前
記(3)式でD12をそのまま用いずに、主軸の回転位
置すなわちエンコーダRE1の出力D1の範囲に応じて
下記のように変更して用いるものとする。   0≦D1≦511(一般的には0≦D1≦(N/2
)−1)のとき  Rx=(D12+k)÷(N/n)
                  …(3−1) 
 512≦D1≦1023(一般的にはN/2≦D1≦
N−1)のとき  Rx=(D12−k)÷(N/n)
                  …(3−2)但
し、kは許容誤差範囲に応じて任意に設定する整数であ
る。例えば、8分割単位までの誤差を許容する場合はk
=8に設定する。
In order to improve the above-mentioned malfunction, D12 is not used as is in the equation (3), but is modified as follows according to the rotational position of the main shaft, that is, the range of the output D1 of the encoder RE1. shall be taken as a thing. 0≦D1≦511 (generally 0≦D1≦(N/2
)-1) Rx=(D12+k)÷(N/n)
...(3-1)
512≦D1≦1023 (generally N/2≦D1≦
N-1) Rx=(D12-k)÷(N/n)
...(3-2) However, k is an integer arbitrarily set according to the allowable error range. For example, if you want to allow an error of up to 8 divisions, k
=8.

【0040】前記(3)式を上記(3−1)式または(
3−2)式のように変更することにより、上述の誤動作
が次のように改善される。まず、図3(a)の場合、回
転数の切換わり直前の回転角度範囲は「512≦D1≦
1023」に当てはまり、上記(3−2)式を適用して
、「D1−D2=D12」から定数k(例えば8)を引
算したものを定数N/nで割算する。そうすると、例え
ばD1=1023,D2=991の位置では、「D12
−k=1023−991−8=24」となるため、Rx
=0となり、1回転目の1023番地という正しい位置
が求められる。また、図3(a)の場合の「0≦D1≦
511」の範囲では上記(3−1)式を適用し、例えば
D1=0,D2=992の位置では「D12+k=10
24−992+8=40」となるためRx=1となり、
問題なく正しい回転位置が求まる。図3(b)の場合、
誤差の影響を受ける回転数切換わり直後の範囲では上記
(3−1)式が適用され、例えばD1=0,D2=99
3の位置では「D12+k=1024−993+8=3
9」となるためRx=1となり、正しい位置が求まる。 また、誤差の影響を受けない領域で上記(3−1)また
は(3−2)式が適用されても支障なく正しい位置が求
まる。図3(c)の場合、誤差の影響を受ける回転数切
換わり直前の範囲では上記(3−2)式が適用され、例
えばD1=1023,D2=990の位置では「D12
−k=1023−990−8=25」となるためRx=
0となり、正しい位置が求まる。また、誤差の影響を受
けない領域で上記(3−1)または(3−2)式が適用
されても支障なく正しい位置が求まる。
The above formula (3) can be replaced with the above formula (3-1) or (
By changing equation 3-2), the above-mentioned malfunction can be improved as follows. First, in the case of FIG. 3(a), the rotation angle range immediately before the rotation speed is changed is "512≦D1≦
1023'', and by applying the above equation (3-2), the value obtained by subtracting the constant k (for example, 8) from ``D1-D2=D12'' is divided by the constant N/n. Then, for example, at the position D1=1023, D2=991, "D12
-k=1023-991-8=24'', so Rx
= 0, and the correct position of address 1023 of the first rotation is found. In addition, in the case of FIG. 3(a), “0≦D1≦
511'', the above formula (3-1) is applied, and for example, in the position D1=0, D2=992, the range ``D12+k=10
24-992+8=40", so Rx=1,
The correct rotational position can be determined without any problems. In the case of FIG. 3(b),
The above formula (3-1) is applied in the range immediately after the rotation speed change which is affected by the error, for example, D1=0, D2=99.
At position 3, “D12+k=1024-993+8=3
9'', so Rx=1 and the correct position can be found. Further, even if the above equation (3-1) or (3-2) is applied in a region that is not affected by errors, the correct position can be found without any problem. In the case of FIG. 3(c), the above formula (3-2) is applied in the range immediately before the rotation speed change which is affected by the error. For example, at the position D1=1023, D2=990, "D12
-k=1023-990-8=25'', so Rx=
0, and the correct position can be found. Further, even if the above equation (3-1) or (3-2) is applied in a region that is not affected by errors, the correct position can be found without any problem.

【0041】1回転毎の切換わり直前または直後に生ず
るおそれのあるD12に関連する上述の誤動作と同様の
誤動作がD13に関しても生じることがある。但し、D
13の場合は、D12の桁上り(すなわちD12がN−
1からN=0に切換わるとき)の直前または直後にその
ような誤動作が生じるおそれがある。そこで、その誤動
作を改善するために上述と同様に、前記(8)式でD1
3をそのまま用いずに、D12の範囲に応じて下記のよ
うに変更して用いるものとする。
[0041] A malfunction similar to the above-mentioned malfunction associated with D12, which may occur immediately before or after each rotation, may also occur with respect to D13. However, D
In the case of 13, D12 has a carry (that is, D12 is N-
There is a possibility that such a malfunction may occur immediately before or after the switching from N=1 to N=0. Therefore, in order to improve this malfunction, D1 is
3 is not used as is, but is used with the following changes depending on the range of D12.

【0042】   0≦D12≦511(一般的には0≦D12≦(N
/2)−1)のとき  Ry=(D13+k)÷(N/
n)                  …(8−1
)  512≦D12≦1023(一般的にはN/2≦
D12≦N−1)のとき  Ry=(D13−k)÷(
N/n)                  …(8
−2)前記(3−1),(3−2),(8−1),(8
−2)式を実行するようにするには図2を図4のように
変更すればよい。引算器5,6と割算器7,8との間に
加算器9,10を夫々設け、一方、比較器11,34で
D1,D12がどの範囲に属するかを判別し、その判別
結果に応じてゲート12または13,35または36を
開放して「+k」または「−k」を加算器9,10に与
え、D12及びD13にkを加算もしくは減算する。尚
、前記(3−1),(3−2),(8−1),(8−2
)式を適用するD1の範囲を回転数切換わり直前、直後
の比較的狭い範囲に限り、それ以外の範囲では(3)式
、(8)式を用いてもよいのは勿論である。
0≦D12≦511 (generally 0≦D12≦(N
/2)-1) Ry=(D13+k)÷(N/
n)...(8-1
) 512≦D12≦1023 (generally N/2≦
When D12≦N-1) Ry=(D13-k)÷(
N/n) …(8
-2) Above (3-1), (3-2), (8-1), (8
-2) In order to execute the formula, FIG. 2 may be changed as shown in FIG. 4. Adders 9 and 10 are provided between subtracters 5 and 6 and dividers 7 and 8, respectively, and comparators 11 and 34 determine which range D1 and D12 belong to, and the determination result is Accordingly, gates 12 or 13, 35 or 36 are opened to apply "+k" or "-k" to adders 9 and 10, and k is added to or subtracted from D12 and D13. In addition, the above (3-1), (3-2), (8-1), (8-2
It goes without saying that the range of D1 to which the equation ) is applied is limited to a relatively narrow range immediately before and after the rotation speed change, and equations (3) and (8) may be used in other ranges.

【0043】尚、エンコーダ出力D1,D2,D3に全
く誤差がない場合は図3(b),(c)のような誤りは
生じず、その場合は図3(a)のような誤りのみを考慮
すればよいことはいうまでもない。そのためには、D1
が「0≦D1<N−n」か「N−n≦D1≦N−1」の
どちらに属するかを判別し、前者のときは前記(3)式
をそのまま用い、後者のときは前記(3)式でD12の
代わりに「D12−1」を用いればよい。その場合、D
13に関しても同様に、「0≦D12<N−n」か「N
−n≦D12≦N−1」かの判別を行ない、前記(8)
式そのまま、または同式でD13の代わりに「D13−
1」を用いればよい。
Note that if there are no errors in the encoder outputs D1, D2, and D3, errors such as those shown in FIGS. 3(b) and (c) will not occur; in that case, only errors such as those shown in FIG. 3(a) will occur. Needless to say, this should be taken into consideration. For that purpose, D1
determines whether it belongs to "0≦D1<N-n" or "N-n≦D1≦N-1", and in the former case, use the above equation (3) as is, and in the latter case, use the above (3) as is. In formula 3), "D12-1" may be used instead of D12. In that case, D
Similarly, regarding 13, “0≦D12<N-n” or “N
-n≦D12≦N-1”, and perform the above (8).
Use the formula as it is, or use "D13-" instead of D13 in the same formula.
1" may be used.

【0044】ロータリエンコーダRE1,RE2,RE
3としては、特開昭57−70406号公報に示された
ような可変磁気抵抗型の位相シフト式回転角度検出装置
等、任意のアブソリュートエンコーダを用いることがで
きる。上記公報に示されたような可変磁気抵抗型位相シ
フト式回転角度検出装置を用いて本発明を実施した一例
を図5及び図6に示す。
[0044] Rotary encoders RE1, RE2, RE
3, any absolute encoder can be used, such as a variable magnetic resistance type phase shift type rotation angle detection device as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 57-70406. FIGS. 5 and 6 show an example in which the present invention is implemented using a variable magnetoresistive phase shift rotation angle detection device as disclosed in the above publication.

【0045】図5において、VRE1,VRE2,VR
E3は可変磁気抵抗型位相シフト式回転角度検出装置の
センサー部分(以下単にエンコーダという)を夫々示す
もので、図1のRE1,RE2,RE3に相当するもの
である。図6(a)はこれら3つのエンコーダVREl
,VRE2,VRE3の構造を示す軸方向断面図であり
、同図(b)は1つのエンコーダVRE1の径方向断面
図である。図6(a)で、第1のエンコーダVRE1は
断面で示してあるが、第2,第3のエンコーダVRE2
,VRE3は側面で示してある。VRE2,VRE3の
直径はVRE1のほぼ半分である。主軸14にVRE1
のロータ15が取付けられており、この主軸14の一端
にギア16が設けられている。このギア16はVRE2
の回転軸20に設けられたギア17に噛合い、軸20に
更に設けられたギア18はVRE3の回転軸21に設け
られたギア19に噛合う。ギア16,17,18,19
の歯数は図1のギア1,2,3,4と同じく、n,n−
1,n+1,nである。
In FIG. 5, VRE1, VRE2, VR
E3 indicates a sensor portion (hereinafter simply referred to as an encoder) of the variable magnetoresistive phase shift rotation angle detection device, and corresponds to RE1, RE2, and RE3 in FIG. 1. Figure 6(a) shows these three encoders VREl.
, VRE2, and VRE3, and FIG. 3(b) is a radial cross-sectional view of one encoder VRE1. In FIG. 6(a), the first encoder VRE1 is shown in cross section, but the second and third encoders VRE2
, VRE3 are shown in side view. The diameters of VRE2 and VRE3 are approximately half of VRE1. VRE1 on main shaft 14
A rotor 15 is attached to the main shaft 14, and a gear 16 is provided at one end of the main shaft 14. This gear 16 is VRE2
A gear 17 provided on the rotating shaft 20 of the VRE 3 meshes with the gear 17, and a gear 18 further provided on the shaft 20 meshes with a gear 19 provided on the rotating shaft 21 of the VRE3. Gear 16, 17, 18, 19
The number of teeth is n, n-, the same as gears 1, 2, 3, and 4 in Fig. 1.
1, n+1, n.

【0046】22はVRE1のケーシング、23,24
は軸受である。25はVRE1のステータ鉄心である。 図6(b)に示すように、エンコーダVRE1は、ステ
ータ25に複数の極A,B,C,Dを具えており、各極
A〜Dに1次コイル2A〜2Dと2次コイル3A〜3D
とを巻回している。ロータ15は、一例として偏心ロー
タであり、回転角度に応じて各極のリラクタンスを変化
させる形状である。半径方向で対を成している極A,C
及びB,Dの一方の1次コイル2A,2Cを正弦波信号
で励磁し、他方の1次コイル2B,2Dを余弦波信号で
励磁すると、2次コイル3A〜3Dの合成出力Y1とし
て下記の信号が得られる。他のエンコーダVRE2,V
RE3も同様の構造であり、2次出力Y2,Y3として
下記の信号が得られる。
22 is the casing of VRE1, 23, 24
is a bearing. 25 is a stator core of VRE1. As shown in FIG. 6(b), the encoder VRE1 includes a plurality of poles A, B, C, and D on the stator 25, and each pole A to D has primary coils 2A to 2D and secondary coils 3A to 3D. 3D
It is wrapped around. The rotor 15 is, for example, an eccentric rotor, and has a shape that changes the reluctance of each pole depending on the rotation angle. Poles A and C that form a pair in the radial direction
When one of the primary coils 2A and 2C of B and D is excited with a sine wave signal, and the other primary coil 2B and 2D is excited with a cosine wave signal, the following is the combined output Y1 of the secondary coils 3A to 3D. I get a signal. Other encoders VRE2,V
RE3 has a similar structure, and the following signals are obtained as secondary outputs Y2 and Y3.

【0047】Y1=sin(ωt−θ1)Y2=sin
(ωt−θ2) Y3=sin(ωt−θ3)            
  …(12)θ1,θ2,θ3は各エンコーダVRE
1〜VRE3の回転軸14,20,21の回転角度であ
り、各々の回転角度に対応する位相角だけ基準交流信号
sinωtを位相シフトした出力Y1,Y2,Y3が夫
々得られる。従って、これらの出力信号Y1,Y2,Y
3における位相ずれθ1,θ2,θ3を夫々測定するこ
とにより1回転内の回転位置を示す絶対値データD1,
D2,D3が夫々求まる。
Y1=sin(ωt-θ1)Y2=sin
(ωt-θ2) Y3=sin(ωt-θ3)
...(12) θ1, θ2, θ3 are each encoder VRE
The outputs Y1, Y2, and Y3 are obtained by phase-shifting the reference AC signal sinωt by a phase angle corresponding to each rotation angle. Therefore, these output signals Y1, Y2, Y
Absolute value data D1, which indicates the rotational position within one rotation by measuring the phase shifts θ1, θ2, θ3 in 3, respectively.
D2 and D3 are found respectively.

【0048】図5において、カウンタ27はクロック発
振器26の出力クロックパルスをカウントする。そのカ
ウント出力の一部が正弦波発生器28と余弦波発生器2
9に与えられ、カウント出力にもとづきそのカウント出
力に同期した正弦波信号sinωtと余弦波信号cos
ωtが発生される。これらの信号は前述の通り、各エン
コーダVRE1〜VRE3の1次側に供給される。その
2次側出力信号Y1,Y2,Y3はゲート回路30に与
えられる。ゲート回路30はタイミング信号T1,T2
,T3に従って各信号Y1,Y2,Y3を時分割的に選
択し、多重化してラッチ回路31のロード制御入力に与
える。ラッチ回路31はカウンタ27のカウント値をゲ
ート回路30から与えられる信号Y1またはY2または
Y3の立上りタイミングに同期してラッチする。実行回
路32は中央処理ユニット(CPU)33に制御されて
各種機能を実行するものである。各エンコーダVRE1
,VRE2,VRE3の出力D1,D2,D3をストア
するためのレジスタR1,R2,R3を含んでおり、ラ
ッチ回路31にラッチされたディジタルデータをゲート
回路30で選択した信号(Y1またはY2,Y3のうち
1つで、これはタイミング信号T1,T2,T3によっ
てわかる)に対応するレジスタR1またはR2,R3に
ストアする。実行回路32では、各レジスタR1,R2
,R3にストアされた各エンコーダ出力D1,D2,D
3並びに所定の演算定数N,n,N/n,k等にもとづ
き前記(4)式及び(11)式及び(3−1)式または
(3−2)式及び(8−1)式または(8−2)式の演
算及びそれに附随するD1の範囲の比較判断等を実行し
、n2回転の範囲の絶対回転位置を示すデータD1,R
x,Ryを出力する。
In FIG. 5, counter 27 counts the output clock pulses of clock oscillator 26. In FIG. A part of the count output is transmitted to the sine wave generator 28 and the cosine wave generator 2.
9, a sine wave signal sinωt and a cosine wave signal cos synchronized with the count output based on the count output.
ωt is generated. As described above, these signals are supplied to the primary side of each encoder VRE1 to VRE3. The secondary side output signals Y1, Y2, Y3 are applied to the gate circuit 30. The gate circuit 30 receives timing signals T1 and T2.
, T3, the signals Y1, Y2, and Y3 are selected in a time division manner, multiplexed, and applied to the load control input of the latch circuit 31. The latch circuit 31 latches the count value of the counter 27 in synchronization with the rising timing of the signal Y1, Y2, or Y3 applied from the gate circuit 30. The execution circuit 32 is controlled by a central processing unit (CPU) 33 to execute various functions. Each encoder VRE1
, VRE2, VRE3, and includes registers R1, R2, and R3 for storing outputs D1, D2, and D3 of VRE2 and VRE3. (which is known by the timing signals T1, T2, T3) in the corresponding register R1 or R2, R3. In the execution circuit 32, each register R1, R2
, R3, each encoder output D1, D2, D
3 and based on the predetermined calculation constants N, n, N/n, k, etc., the above formula (4) and (11) and (3-1) or (3-2) and (8-1) or The calculation of equation (8-2) and the accompanying comparative judgment of the range of D1 are performed, and data D1, R indicating the absolute rotational position in the range of n2 rotations is calculated.
Output x and Ry.

【0049】上記実施例では各エンコーダRE1〜RE
3の出力信号D1〜D3の1周期が各々のロータの1回
転に一致しているが、これに限らず、各々のロータの1
回転につき複数周期で出力信号D1〜D3を発生するも
のをエンコーダRE1〜RE3として用いてもよいこと
は本発明の原理から明白であろう。例えば、各々のロー
タの1回転につき9周期で出力信号D1〜D3を発生す
るエンコーダRE1〜RE3(つまり40度の回転範囲
内での絶対位置検出が可能なもの)を使用した場合、図
7(a)の1周期が2πラジアンではなく2π/9ラジ
アンすなわち40度に対応し、n2周期分のアブソリュ
ート検出可能範囲は「(1024/9)・2π」となる
。1回転につき複数周期の出力を生じるエンコーダとし
ては、特開昭57−88317号公報で本出願人が開示
したものを用いることができる。
In the above embodiment, each encoder RE1 to RE
Although one period of the output signals D1 to D3 of No. 3 corresponds to one rotation of each rotor, the present invention is not limited to this.
It will be clear from the principles of the invention that encoders RE1-RE3 that generate output signals D1-D3 at multiple periods per rotation may be used. For example, when using encoders RE1 to RE3 that generate output signals D1 to D3 at nine cycles per rotation of each rotor (that is, those capable of absolute position detection within a rotation range of 40 degrees), One period in a) corresponds to 2π/9 radians, that is, 40 degrees instead of 2π radians, and the absolute detectable range for n2 periods is “(1024/9)·2π”. As an encoder that generates outputs of a plurality of periods per rotation, the encoder disclosed by the present applicant in Japanese Patent Laid-Open No. 57-88317 can be used.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上の通りこの発明によれば、検出対象
回転変位に応じてそれぞれ異なる周期からなる周期的な
回転位置検出信号をそれぞれ発生する複数の回転検出部
を使用し、その出力信号を演算することにより、アブソ
リュート位置検出範囲を拡大した回転位置検出信号を得
ることができるようにしたアブソリュート回転位置検出
装置において、回転検出部の構造は、ステータの磁気回
路に対して回転位置に応じた磁気抵抗変化をロータによ
って与えるようにしたものであるから、格段の磁化(永
久磁石化)の必要性がなく、従って、製造・加工が簡単
であり、かつ低コストでもあり、また、使用環境の制限
も受けない、という効果を奏する。また、第1及び第2
の回転検出部(さらには第3の回転検出部)のステータ
及びロータの部分と回転伝達手段を一体的に収納してな
るものであるから、1つの前記回転入力軸を具えた1個
の回転検出器の外観を装置にもたせることができ、全体
としてコンパクトな装置に組み上げて、装置の小型化や
使い易さを実現することができる、という効果を奏する
。また、3個の回転検出部を設けることにより、第1の
周期数信号の周期数を更に求めるようにしたため、伝達
手段に例えばギヤ列を用いた場合にあってはそのギヤ歯
数を増すことなく、アブソリュート回転位置検出範囲を
拡大することができ、また、機械的構造も簡単化かつ小
型で済み、従来に比べて機械的に簡単な構成によって、
極めて広い範囲にわたるアブソリュート位置を、精度良
く検出することができるようになる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a plurality of rotation detection sections each generating periodic rotational position detection signals each having a different period depending on the rotational displacement of the object to be detected are used, and the output signals of the rotation detection sections are In an absolute rotational position detection device that can obtain a rotational position detection signal with an expanded absolute position detection range by calculation, the structure of the rotation detection section is designed to be Since the magnetic resistance change is imparted by the rotor, there is no need for significant magnetization (permanent magnetization), and therefore manufacturing and processing are simple and cost-effective, and it is easy to use in the environment. This has the effect of not being subject to any restrictions. Also, the first and second
Since the stator and rotor portions of the rotation detecting section (furthermore, the third rotation detecting section) and the rotation transmitting means are integrally housed, one rotary unit equipped with one rotation input shaft This has the effect that the appearance of a detector can be given to the device, and the device can be assembled into a compact device as a whole, thereby realizing miniaturization and ease of use of the device. In addition, by providing three rotation detection units, the number of cycles of the first cycle number signal is further determined, so when a gear train is used as the transmission means, for example, the number of gear teeth can be increased. The absolute rotational position detection range can be expanded, and the mechanical structure can be simplified and smaller.
Absolute positions over an extremely wide range can be detected with high precision.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】この発明の一実施例を原理的に示す概略構成図
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the principle of an embodiment of the present invention.

【図2】同実施例における演算処理を原理的に示すブロ
ック図。
FIG. 2 is a block diagram showing the principle of arithmetic processing in the same embodiment.

【図3】回転数切換わり点付近における誤差の可能性を
説明するために第1及び第2のロータリエンコーダの出
力の一例を時間経過に伴って示す図。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the outputs of the first and second rotary encoders over time in order to explain the possibility of an error near a rotation speed switching point.

【図4】図2の演算処理の改良例を原理的に示すブロッ
ク図。
FIG. 4 is a block diagram showing the principle of an improved example of the arithmetic processing in FIG. 2;

【図5】ロータリエンコーダとして可変磁気抵抗型の回
転角度検出器を用いた場合のこの発明に係る一実施例の
電気的処理系統を略示するブロック図。
FIG. 5 is a block diagram schematically showing an electrical processing system of an embodiment of the present invention when a variable magnetic resistance type rotation angle detector is used as a rotary encoder.

【図6】(a)は図5における3つのエンコーダの構造
例を示す軸方向断面図であり、 (b)は1つのエンコーダの径方向断面図。
6(a) is an axial sectional view showing a structural example of three encoders in FIG. 5, and FIG. 6(b) is a radial sectional view of one encoder.

【図7】(a),(b),(c)は図1における3のエ
ンコーダの出力信号の状態を主軸の絶対位置を横軸に出
力信号の値をたて軸にとって示す図であり、(d)は第
1のエンコーダと第2のエンコーダの出力信号の差の状
態を主軸の絶対位置を横軸に差の値をたて軸にとって示
す図、(e)は第1のエンコーダと第3のエンコーダの
出力信号の差の状態を主軸の絶対位置を横軸に差の値を
たて軸にとって示す図。
7A, 7B, and 7C are diagrams showing the state of the output signal of encoder 3 in FIG. 1 with the absolute position of the main axis on the horizontal axis and the value of the output signal on the vertical axis; (d) is a diagram showing the state of the difference between the output signals of the first encoder and the second encoder, with the absolute position of the main axis as the horizontal axis and the difference value as the vertical axis. 3 is a diagram illustrating the state of the difference between the output signals of the encoder No. 3, with the absolute position of the main axis on the horizontal axis and the difference value on the vertical axis. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

RE1,RE2,RE3…ロータリエンコーダ、VRE
1,VRE2,VRE3…可変磁気抵抗型回転角度検出
器、1,2,3,4,16,17,18,21…ギア、
5,6…引算器、7,8…割算器、D1,D2,D3…
各エンコーダの出力。
RE1, RE2, RE3...Rotary encoder, VRE
1, VRE2, VRE3... variable magnetic resistance type rotation angle detector, 1, 2, 3, 4, 16, 17, 18, 21... gear,
5, 6...Subtractor, 7, 8...Divider, D1, D2, D3...
Output of each encoder.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  回転入力軸に与えられる回転運動を検
出部に与えるための回転伝達手段と、この回転伝達手段
により前記回転入力軸の回転変位に対応した運動がそれ
ぞれ与えられ、該入力軸の回転変位に応じて周期的な回
転位置検出信号をそれぞれ発生するものであり、それぞ
れの1周期に対応する該入力軸の回転変位量には差があ
る第1及び第2の回転検出部と、前記第1の回転検出部
で発生した第1の回転位置検出信号と前記第2の回転検
出部で発生した第2の回転位置検出信号との差を求め、
更にこの差に基づき前記第1の回転検出部に関する原点
からの周期数を決定する演算を行い、決定した周期数を
示す周期数信号を出力する演算手段とを具え、前記各回
転検出部が、複数の1次コイル及び2次コイルを具えた
ステータと、与えられた回転変位に応じて回転変位し、
ステータの磁気回路に対して回転位置に応じた磁気抵抗
変化を与えるロータと、前記各1次コイルを位相のずれ
た交流信号で励磁し、ロータの回転位置に応じた位相ず
れを持つ出力信号を2次コイルに生じさせる回路と、こ
の出力信号の位相ずれを測定し、前記回転位置検出信号
として出力する回路とを有しており、前記第1及び第2
の回転検出部のステータ及びロータの部分と前記回転伝
達手段を一体的に収納してなることを特徴とするアブソ
リュート回転位置検出装置。
1. A rotation transmitting means for imparting a rotational motion given to a rotational input shaft to a detection unit; a motion corresponding to the rotational displacement of the rotational input shaft is respectively imparted by the rotational transmission means; first and second rotation detection units each generating periodic rotational position detection signals in response to rotational displacement, and having a difference in rotational displacement amount of the input shaft corresponding to one cycle; Determining a difference between a first rotational position detection signal generated by the first rotation detection unit and a second rotational position detection signal generated by the second rotation detection unit,
Furthermore, a calculation means for performing a calculation to determine the number of periods from the origin regarding the first rotation detection section based on this difference and outputting a period number signal indicating the determined number of periods, each of the rotation detection sections: a stator including a plurality of primary coils and a plurality of secondary coils, and a stator that is rotationally displaced according to a given rotational displacement;
A rotor that gives a change in magnetic resistance to the magnetic circuit of the stator according to the rotational position, and each of the primary coils are excited with an alternating current signal with a phase shift, and an output signal having a phase shift according to the rotational position of the rotor is generated. It has a circuit that generates a signal in the secondary coil, and a circuit that measures the phase shift of this output signal and outputs it as the rotational position detection signal, and
An absolute rotational position detection device characterized in that the stator and rotor portions of the rotation detection section and the rotation transmission means are integrally housed.
【請求項2】  回転入力軸に与えられる回転運動を検
出部に与えるための回転伝達手段と、この回転伝達手段
により前記回転入力軸の回転変位に対応した運動がそれ
ぞれ与えられ、該入力軸の回転変位に応じて周期的な回
転位置検出信号をそれぞれ発生するものであり、それぞ
れの1周期に対応する該入力軸の回転変位量には差があ
り、第1の回転検出部と第2の回転検出部との間の差は
該第1の回転検出部と第3の回転検出部との間の差より
も大である第1、第2及び第3の回転検出部と、前記第
1の回転検出部で発生した第1の回転位置検出信号と前
記第2の回転検出部で発生した第2の回転位置検出信号
との差を第1の差として求め、この第1の差に基づき前
記第1の回転検出部に関する原点からの周期数を決定す
る演算を行い、決定した周期数を示す第1の周期数信号
を出力する第1の演算手段と、前記第1の回転検出部で
発生した第1の回転位置検出信号と前記第3の回転検出
部で発生した第3の回転位置検出信号との差を第2の差
として求め、この第2の差に基づき前記第1の周期数信
号の周期数を決定する演算を行い、決定した周期数を示
す第2の周期数信号を出力する第2の演算手段とを具え
、前記各回転検出部が、複数の1次コイル及び2次コイ
ルを具えたステータと、与えられた回転変位に応じて回
転変位し、ステータの磁気回路に対して回転位置に応じ
た磁気抵抗変化を与えるロータと、前記各1次コイルを
位相のずれた交流信号で励磁し、ロータの回転位置に応
じた位相ずれを持つ出力信号を2次コイルに生じさせる
回路と、この出力信号の位相ずれを測定し、前記回転位
置検出信号として出力する回路とを有しており、前記第
1、第2及び第3の回転検出部のステータ及びロータの
部分と前記回転伝達手段を一体的に収納してなることを
特徴とするアブソリュート回転位置検出装置。
2. Rotation transmitting means for applying a rotational motion applied to a rotational input shaft to a detection unit, the rotation transmission means respectively applying a motion corresponding to the rotational displacement of the rotational input shaft, Each generates a periodic rotational position detection signal according to the rotational displacement, and there is a difference in the amount of rotational displacement of the input shaft corresponding to one cycle, and the first rotation detection section and the second rotation detection section each generate a periodic rotational position detection signal. first, second and third rotation detecting sections, the difference between which is larger than the difference between the first rotation detecting section and the third rotation detecting section; The difference between the first rotational position detection signal generated by the rotation detection unit and the second rotational position detection signal generated by the second rotation detection unit is determined as a first difference, and based on this first difference, a first calculation means for performing a calculation to determine the number of periods from the origin regarding the first rotation detection section and outputting a first period number signal indicating the determined number of periods; The difference between the generated first rotational position detection signal and the third rotational position detection signal generated by the third rotation detection section is determined as a second difference, and the first period is determined based on this second difference. a second calculation means that performs a calculation to determine the number of periods of the number signal and outputs a second number of periods signal indicating the determined number of periods, and each of the rotation detectors has a plurality of primary coils and a second a stator having a primary coil; a rotor that is rotationally displaced according to a given rotational displacement and gives a change in magnetic resistance to the magnetic circuit of the stator according to the rotational position; A circuit that is excited by an alternating current signal and causes a secondary coil to generate an output signal having a phase shift according to the rotational position of the rotor, and a circuit that measures the phase shift of this output signal and outputs it as the rotational position detection signal. An absolute rotational position detection device comprising: a stator and a rotor portion of the first, second, and third rotation detection portions and the rotation transmission means;
【請求項3】  前記第1の回転検出部のロータ回転軸
が前記回転入力軸に直結されて伝達比が1であり、前記
回転伝達手段はギア列を有し、このギア列を介して前記
第1の回転検出部のロータ回転軸の回転を前記第2及び
第3の回転検出部のロータ回転軸にそれぞれ1未満の異
なる伝達比で伝達するようにした請求項2に記載のアブ
ソリュート回転位置検出装置。
3. The rotor rotation shaft of the first rotation detecting section is directly connected to the rotation input shaft and has a transmission ratio of 1, and the rotation transmission means has a gear train, and the 3. The absolute rotation position according to claim 2, wherein the rotation of the rotor rotation shaft of the first rotation detection section is transmitted to the rotor rotation shafts of the second and third rotation detection sections at different transmission ratios of less than 1, respectively. Detection device.
JP4101491A 1991-02-12 1991-02-12 Absolute rotational position detector Expired - Lifetime JPH0635932B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4101491A JPH0635932B2 (en) 1991-02-12 1991-02-12 Absolute rotational position detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4101491A JPH0635932B2 (en) 1991-02-12 1991-02-12 Absolute rotational position detector

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP56205138A Division JPS58106691A (en) 1981-12-21 1981-12-21 Multi-rotation type rotary encoder

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04212017A true JPH04212017A (en) 1992-08-03
JPH0635932B2 JPH0635932B2 (en) 1994-05-11

Family

ID=12596540

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4101491A Expired - Lifetime JPH0635932B2 (en) 1991-02-12 1991-02-12 Absolute rotational position detector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0635932B2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11118523A (en) * 1997-07-31 1999-04-30 Robert Bosch Gmbh Optical increment sender unit
JP2002340515A (en) * 2001-05-21 2002-11-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Rotation angle detector
WO2012093716A1 (en) * 2011-01-07 2012-07-12 オリエンタルモーター株式会社 Device for detecting multi-turn absolute rotation angle, and method for detecting rotation angle thereof
WO2013008634A1 (en) * 2011-07-12 2013-01-17 オリエンタルモーター株式会社 Device for calculating absolute amount of displacement, and method for same
JP2013088191A (en) * 2011-10-14 2013-05-13 Canon Inc Encoder and apparatus with the same
WO2016068302A1 (en) * 2014-10-30 2016-05-06 株式会社ニコン Encoder apparatus, drive apparatus, stage apparatus, robot apparatus, and multi-rotation information calculation method
US9528855B2 (en) 2011-11-14 2016-12-27 Oriental Motor Co., Ltd. Multi-turn absolute rotation angle detection device and method of detecting absolute rotation angle
CN108458921A (en) * 2018-04-25 2018-08-28 山东科技大学 A kind of drilling internal rotation angle degree repetition measurement device and repetition measurement method

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11118523A (en) * 1997-07-31 1999-04-30 Robert Bosch Gmbh Optical increment sender unit
JP2002340515A (en) * 2001-05-21 2002-11-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Rotation angle detector
CN103299153A (en) * 2011-01-07 2013-09-11 东方马达股份有限公司 Device for detecting multi-turn absolute rotation angle, and method for detecting rotation angle thereof
WO2012093716A1 (en) * 2011-01-07 2012-07-12 オリエンタルモーター株式会社 Device for detecting multi-turn absolute rotation angle, and method for detecting rotation angle thereof
US9513142B2 (en) 2011-01-07 2016-12-06 Oriental Motor Co., Ltd. Device for detecting multi-turn absolute rotation angle and method for detecting the same
TWI500907B (en) * 2011-01-07 2015-09-21 Oriental Motor Co Ltd Apparatus for detecting multi-turn absolute rotation angle and method for detecting the same
JP2013019785A (en) * 2011-07-12 2013-01-31 Oriental Motor Co Ltd Device and method for calculating absolute displacement
KR20140048124A (en) * 2011-07-12 2014-04-23 오리엔탈모터가부시끼가이샤 Device for calculating absolute amount of displacement, and method for same
WO2013008634A1 (en) * 2011-07-12 2013-01-17 オリエンタルモーター株式会社 Device for calculating absolute amount of displacement, and method for same
US9841947B2 (en) 2011-07-12 2017-12-12 Oriental Motor Co., Ltd. Device and method for calculating absolute amount of displacement, and method for same
JP2013088191A (en) * 2011-10-14 2013-05-13 Canon Inc Encoder and apparatus with the same
US9528855B2 (en) 2011-11-14 2016-12-27 Oriental Motor Co., Ltd. Multi-turn absolute rotation angle detection device and method of detecting absolute rotation angle
WO2016068302A1 (en) * 2014-10-30 2016-05-06 株式会社ニコン Encoder apparatus, drive apparatus, stage apparatus, robot apparatus, and multi-rotation information calculation method
JPWO2016068302A1 (en) * 2014-10-30 2017-08-10 株式会社ニコン Encoder device, drive device, stage device, robot device, and multi-rotation information calculation method
CN108458921A (en) * 2018-04-25 2018-08-28 山东科技大学 A kind of drilling internal rotation angle degree repetition measurement device and repetition measurement method
CN108458921B (en) * 2018-04-25 2024-02-06 山东科技大学 Device and method for retesting rotation angle in drilling hole

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0635932B2 (en) 1994-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0373808B2 (en)
US4612503A (en) Rotation speed detection device having a rotation angle detector of inductive type
CN103299153B (en) The device of many rotation absolute rotation angles of detection and the method for detecting the anglec of rotation
JP2018132353A (en) Rotary encoder and method of detecting absolute angular position thereof
KR20110055457A (en) Magnetic absolute encoder
JPH04212017A (en) Absolute rotation position detector
JP2007333520A (en) Rotation angle detector
JP2001183169A (en) Position detector
CN102933970B (en) Comprise the speed pickup of Costas loop
JPS5979114A (en) Detector for absolute line position
JPH0240483Y2 (en)
JPH0131126B2 (en)
JP3151733B2 (en) Position detection device
JPH059839B2 (en)
JP4897955B2 (en) Rotation angle detector
JP6951804B2 (en) Signal generator for encoder development
JPH0125287Y2 (en)
JPS6146461Y2 (en)
JPH0743389B2 (en) Speed detector using position detector
JPH0350457Y2 (en)
JPH0450533B2 (en)
JP2632534B2 (en) Rotary encoder
JPS645202Y2 (en)
JPH09318304A (en) Position detector
JPH0511458Y2 (en)