JPH04305118A - インクリメンタル型エンコーダ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＡＣサーボモータによ
って操作端を駆動するようにしたロボット，工作機械，
射出成形機等の機械における絶対位置の検出およびＡＣ
サーボモータ駆動制御の為の磁極位置検出や速度検出等
に用いられるインクリメンタル型エンコーダに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＡＣサーボモータ用として用い
られるインクリメンタル型エンコーダにあっては、ＡＣ
サーボモータドライバに対して位置・速度制御用として
用いられるＡ相，Ｂ相，Ｚ相パルス信号と、ＡＣサーボ
モータ磁極検出用として用いられるＵ相，Ｖ相，Ｗ相パ
ルス信号とが用意されている。

【０００３】このインクリメンタル型エンコーダをＡＣ
サーボモータの回転軸に連結する際には、ＡＣサーボモ
ータの磁極位置と、インクリメンタル型エンコーダのＵ
相，Ｖ相，Ｗ相パルス信号の位置とを一致させた状態で
、連結する必要がある。また位置制御まで行ないたい場
合には、現在位置を割り出す為の基準点割り出し処理を
行なわなければならない。

【０００４】一方、最近はＡＣサーボモータ用エンコー
ダとして、多回転バッテリーバックアップ式のアブソリ
ュート型エンコーダを用い、絶対位置の基準点割り出し
処理を不要としているタイプのものが多く見受けられる
。しかるにこの場合においても、ＡＣサーボモータとア
ブソリュート型エンコーダとの回転軸を連結する際に位
置合わせ作業をする必要がある。さらに１回転以内の絶
対位置が、アブソリュート型エンコーダの現在位置によ
って物理的に決まってしまう為、システム側の原点にお
いて、絶対位置を零に合わせたい場合には、まず多回転
数カウンタをリセットし、さらに１回転以内のその時の
絶対位置を絶対位置零点との相対位置オフセット量とし
てシステム側で保持する。そして、システム側が使用す
る絶対位置としては、実際にアブソリュート型エンコー
ダから読み込んだ値から、上記相対位置オフセット量を
減算したものを用意しなければならない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術では
、インクリメンタル型エンコーダやアブソリュート型エ
ンコーダをＡＣサーボモータに連結する時には、いずれ
の場合においても必ず磁極の位置合わせ作業を行なう必
要がある。そして特に、インクリメンタル型エンコーダ
を使用する場合には、ＡＣサーボモータの磁極位置検出
用のＵ相，Ｖ相，Ｗ相パルス信号を用意する必要がある
上、絶対位置の基準点割り出し処理が必要である。また
アブソリュート型エンコーダを使用する場合には、シス
テム側原点とエンコーダ読取り値との相対位置オフセッ
ト量の管理と、システム側で使用する絶対位置算出の為
の減算が必要となり、システム側に負担がかかってしま
うという不具合がある。

【０００６】本発明の目的は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相パルス
信号を用いずに、ＡＣサーボモータの磁極位置を検出す
ることができ、ＡＣサーボモータとの直結後において磁
極位置合わせを行なうことができ、更にシステム側にお
ける基準点割り出し処理が不要であり、しかもエンコー
ダの読取り値をそのままシステム側における絶対位置と
して使用することのできる、インクリメンタル型エンコ
ーダを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明においては次のような手段を講
じた。

【０００８】すなわち、ＡＣサーボモータの回転軸に装
着され、このＡＣサーボモータの回転変位に比例した数
の互いに９０°位相のずれたＡ相パルス信号およびＢ相
パルス信号を出力するインクリメンタル型エンコーダに
おいて、

【０００９】前記ＡＣサーボモータの回転軸に付設され
、バッテリーバックアップ手段によるバックアップによ
り、主電源遮断時においてもＡ相パルス信号およびＢ相
パルス信号を発生させるパルス発生手段と、

【００１０
】このパルス発生手段により発生したＡ相パルス信号お
よびＢ相パルス信号を、前記バッテリーバックアップ手
段によるバックアップよって、常にアップ・ダウン・カ
ウント動作し、現在時点における前記ＡＣサーボモータ
の回転変位の絶対位置をカウントし続ける絶対位置カウ
ンタと、

【００１１】この絶対位置カウンタによりカウントされ
た絶対位置と前記ＡＣサーボモータの駆動に必要な現在
時点の磁極位置との相対位置を示す磁極オフセット量を
、常に保持しつづけるバックアップメモリと、

【００１
２】前記主電源の立上り時等の所要時点において、前記
絶対位置カウンタにより保持されている現在時点におけ
る前記絶対位置や磁極位置等を外部へシリアルに送信す
ると共に、上記送信を要請するための外部からの送信要
求等をシリアルに受信するシリアル通信手段と、

【００１３】前記ＡＣサーボモータにより駆動されるシ
ステム側の原点において、絶対位置のリセット操作が行
なわれたとき、現在時点の絶対位置とそれまでのオフセ
ット量とから、新たな磁極オフセット量を算出して前記
バックアップメモリへ書込むともに、前記主電源の立上
り時等において、現在時点の磁極位置を算出する演算手
段と、内部バッテリー又は外部バッテリーにより、前記
主電源の遮断時においても、常に電源を供給し続ける電
源供給手段と、を備えるようにした。

【００１４】

【作用】上記手段を講じた結果、次のような作用が生じ
る。

【００１５】主電源遮断時においても、バッテリーバッ
クアップ手段によるバックアップにより、常時ＡＢ相パ
ルス信号を発生させるパルス発生手段と、上記各パルス
信号を常時アップ・ダウンカウントする絶対位置カウン
タとにより、現在時点の絶対位置が常に保持されること
になる。そして磁極オフセット量が保持されているバッ
クアップメモリにより、現在時点の絶対位置とＡＣサー
ボモータの磁極位置との相対位置が常に保持される事に
なる。さらに主電源の立上り時等の必要時において、外
部とのデータ送受信を行なうシリアル通信手段により、
現在時点の絶対位置，ＡＣサーボモータの磁極位置，エ
ンコーダアラームなどのステータス情報を外部へ送信し
、またシステム側からの絶対位置リセット指令等を受信
することができる。又演算手段により、磁極オフセット
量，現在時点の磁極位置等を算出し、バックアップメモ
リへ磁極オフセット量として書き込む事ができ、主電源
遮断時において内部バッテリーまたは外部バッテリーに
切り替わる電源供給手段により、常にバッテリーバック
アップが必要な回路へ電源が供給され続けることになる
。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係るインクリメン
タル型エンコーダを用いたＡＣサーボモータ駆動システ
ムの全体的な構成を示す概略図である。図２は同実施例
に係るインクリメンタル型エンコーダの構成を示すブロ
ック図である。図３は同実施例に係るモータのロータ状
態に対応する回転絶対位置，磁極位置，磁極オフセット
量の関係をグラフ化して示す図である。図４は同実施例
に係わるインクリメンタル型エンコーダをＡＣサーボモ
ータに連結させた時の上記エンコーダに対する操作フロ
ーを示す図である。

【００１７】図１および図２において、１はインクリメ
ンタル型エンコーダ、２はＡＣサーボモータドライバ、
３はＡＣサーボモータ、４はシステム本体である。また
、５はエンコーダ入力回転軸、６はＡＢ相パルス信号パ
ターンを周面部に記憶させた回転円板である。

【００１８】前記インクリメンタル型エンコーダ１は、
パルス信号発生手段の構成要素であるＡＢ相パルス信号
検出センサ７，増幅器・比較器８，さらにカウンタ回路
９，バックアップメモリ１０，を含むバッテリーバック
アップ部１３と、演算回路１１，シリアル通信回路１２
，ＡＢ相パルス信号外部出力用ドライバ１４を含む主電
源駆動部２２と、バックアップ用バッテリー２３とを備
えている。

【００１９】前記ＡＣサーボモータドライバ２は、シリ
アル通信回路１５，カウンタ回路１６，ＡＢ相パルス信
号外部入力用レシーバ１７，ＡＣサーボモータ制御回路
１８を備えている。システム本体４は、ＡＢ相パルス信
号外部入力用レシーバ２０，カウンタ回路２１を備えて
いる。

【００２０】次に上記の如く構成されている本実施例の
動作を説明する。ＡＣサーボモータ３が回転すると、こ
のＡＣサーボモータ３の回転軸１９に連結されているエ
ンコーダ入力回転軸５が回転するので、このエンコーダ
入力回転軸５に固定されている回転円板６が回転する。 そうすると、上記回転円板６の外周面に対向配置されて
いるＡＢ相パルス信号検出センサ７により、上記回転円
板６のＡＢ相パルス信号パターンが検出される。ＡＢ相
パルス信号検出センサ７から出力されるＡ相パルス信号
パターン情報ＰＳＡおよびＢ相パルス信号パターン情報
ＰＳＢは、増幅器・比較器８にて増幅され、かつ基準値
と比較されることにより、モータ３の回転変位に比例し
た数の互いに９０°位相のずれたＡ相パルス信号ＰＳａ
およびＢ相パルス信号ＰＳｂとなる。

【００２１】このＡ相パルス信号ＰＳａおよびＢ相パル
ス信号ＰＳｂは、カウンタ回路９によりアップ・ダウン
・カウントされ、回転変位が回転絶対位置に変換される
。バッテリーバックアップ部１３は、主電源遮断時にお
いてもバックアップ用バッテリー２３から常に電源を供
給されている。このため現在時点の回転絶対位置は安定
に保持される。

【００２２】前記Ａ相パルス信号ＰＳａおよびＢ相パル
ス信号ＰＳｂは、主電源投入時においては、ＡＢ相パル
ス信号外部出力用ドライバ１４を介して、ＡＣサーボモ
ータドライバ２およびシステム本体４にも出力される。 ＡＣサーボモータドライバ２およびシステム本体４の各
レシーバ１７，２０により、それぞれ受け取られたＡ相
パルス信号ＰＳａおよびＢ相パルス信号ＰＳｂは、それ
ぞれカウンタ回路１６および２１によりアップ・ダウン
・カウントされる。

【００２３】なおＡＣサーボモータドライバ２のカウン
タ回路１６におけるカウント値は、インクリメンタル型
エンコーダ１のカウンタ回路９におけるカウント値と同
一精度のＡＣサーボモータ磁極位置を示している。この
ＡＣサーボモータ磁極位置はＡＣサーボモータ制御回路
１８によるＡＣサーボモータ３の速度制御やトルク制御
などに使用される。

【００２４】またシステム本体４のカウンタ回路２１に
おけるカウント値は、インクリメンタル型エンコーダ１
のカウンタ回路９におけるカウント値と同一精度のシス
テム側絶対位置を示している。このシステム側絶対位置
は、システム本体４の位置制御などに使用される。

【００２５】カウンタ回路１６，２１のそれぞれのカウ
ント値は、インクリメンタル型エンコーダ１の主電源立
上がり時において初期設定される。すなわちインクリメ
ンタル型エンコーダ１により求められる絶対位置と磁極
位置とが、インクリメンタル型エンコーダ１のシリアル
通信回路１２からＡＣサーボモータドライバ２のシリア
ル通信回路１５へシリアル伝送されることにより、初期
設定される。

【００２６】このとき、インクリメンタル型エンコーダ
１のカウンタ回路９に保持されている回転絶対位置が、
そのままシステム側絶対位置としてシステム本体４のカ
ウンタ回路２１に初期設定される。またバックアップメ
モリ１０に保持されている回転絶対位置と磁極位置との
相対位置を示す磁極オフセット量が、インクリメンタル
型エンコーダ１のカウンタ回路９の回転絶対位置に加算
されることから、演算回路１１にて算出される磁極位置
がＡＣサーボモータドライバ２のカウンタ回路１６に初
期設定される。

【００２７】次に、バックアップメモリ１０に保持され
る磁極オフセット量について、第３図の相互関係図およ
び第４図の操作フロー図を適時参照して説明する。イン
クリメンタル型エンコーダ１とＡＣサーボモータ３とを
連結した後、磁極位置合わせとして最初の１回だけ手動
にてＡＣサーボモータ３を回転させることにより、磁極
基準位置へ移動させる。そしてインクリメンタル型エン
コーダ１の主電源を投入した状態で、ＡＣサーボモータ
ドライバ２内のシリアル通信回路１５へ磁極位置リセッ
ト指令を与える。この磁極位置リセット指令をインクリ
メンタル型エンコーダ１のシリアル通信回路１２で受け
、演算回路１１でカウンタ回路９の回転絶対位置および
バックアップメモリ１０の磁極オフセット量をクリアす
る。この処理により、回転絶対位置と磁極位置とが磁極
オフセット量「０」として等しい値となる。さらに回転
絶対位置が「０」であるため、ＡＣサーボモータ３の磁
極基準位置における磁極位置が「０」となり、磁極位置
合わせが可能となる。

【００２８】またシステム側原点において、システム側
の絶対位置のリセットを行ないたい場合、磁極位置リセ
ット処理と同様の手順で、ＡＣサーボモータドライバ２
のシリアル通信回路１５へ絶対位置リセット指令を与え
る。この絶対位置リセット指令をインクリメンタル型エ
ンコーダ１のシリアル通信回路１２で受け、演算回路１
１でカウンタ回路９の回転絶対位置とバックアップメモ
リ１０の磁極オフセット量とを加算し、これを新たな磁
極オフセット量としてバックアップメモリ１０へ書き込
む。しかるのちカウンタ回路９の回転絶対位置をクリア
し、同時にシステム本体４のカウンタ回路２１のカウン
タ値をクリアすることによって、インクリメンタル型エ
ンコーダ１のカウンタ回路９に保持される回転絶対位置
と、システム本体４のカウンタ回路２１のシステム側絶
対位置とが共に「０」となって一致し、システム側絶対
位置のリセット処理が可能となる。

【００２９】この様に本実施例によれば、主電源遮断時
においても、バックアップ用バッテリー２３によりバッ
クアップされて常時作動し、Ａ相パルス信号ＰＳａ，Ｂ
相パルス信号ＰＳｂを常に発生させるパルス検出センサ
７と増幅器・比較器８とからなるパルス発生手段と、上
記各パルス信号を常時アップ・ダウンカウントする絶対
位置カウンタ９とにより、現在時点の絶対位置が常に保
持されることになる。そして磁極オフセット量が保持さ
れているバックアップメモリ１０により、現在時点の絶
対位置とＡＣサーボモータ３の磁極位置との相対位置が
常に保持される事になる。さらに主電源の立上り時等の
必要時において、外部とのデータ送受信を行なうシリア
ル通信回路１２により、現在時点の絶対位置，ＡＣサー
ボモータ３の磁極位置，エンコーダアラームなどのステ
ータス情報を外部へ送信し、またシステム側からの絶対
位置リセット指令等を受信することができる。又演算回
路１１により、磁極オフセット量，現在時点の磁極位置
等を算出し、バックアップメモリ１０へ磁極オフセット
量として書き込む事ができ、主電源遮断時において内部
バッテリーまたは外部バッテリーに切り替わる電源供給
手段により、常にバッテリーバックアップが必要な回路
へ電源が供給され続けることになる。なお本発明は本実
施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、以下に示すような作用
効果が期待できる。本発明のバッテリーバックアップ式
のインクリメンタル型エンコーダは、磁極オフセット量
をバックアップメモリに保持し、主電源立上げ時におい
て現在時点の絶対位置と磁極位置とをシリアル通信手段
により、システム側およびＡＣサーボモータドライバへ
伝送する機能を有している。したがって本エンコーダを
採用することにより、システム側絶対位置の設定と、Ａ
Ｃサーボモータ磁極位置の設定とを独立に行なうことが
できる。その結果、ＡＣサーボモータと本エンコーダと
の連結時における磁極位置合わせ等の作業が不要となる
。またシステム側では基準点割り出し処理が不要であり
、かつ本エンコーダからの絶対位置読取り値がそのまま
システム側絶対位置として使用できる。このように、シ
ステム側にとっても負担が軽減される。また定期的に、
本エンコーダからステータスや絶対位置，磁極位置等を
読出して参照することにより、エンコーダ自体やＡＣサ
ーボモータドライバあるいはシステム側の故障診断等を
も行なう事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るインクリメンタル型エ
ンコーダを用いたＡＣサーボモータ駆動システムの全体
的な構成を示す概略図。

【図２】同実施例に係るインクリメンタル型エンコーダ
の構成を示すブロック図。

【図３】同実施例に係るモータのロータ状態に対応する
回転絶対位置，磁極位置，磁極オフセット量の関係をグ
ラフ化して示す図。

【図４】同実施例に係るインクリメンタル型エンコーダ
に対する操作フローを示す図。

【符号の説明】

１…インクリメンタル型エンコーダ、２…ＡＣサーボモ
ータドライバ、３…ＡＣサーボモータ、４…システム本
体、５…エンコーダ入力回転軸、６…ＡＢ相パルス信号
パターンを記憶させた回転円板、７…ＡＢ相パルス信号
検出センサ、８…増幅器・比較器、９…カウンタ回路、
１０…バックアップメモリ、１１…演算回路、１２…シ
リアル通信回路、１３…バッテリーバックアップ部、１
４…ＡＢ相パルス信号外部出力用ドライバ、２２…主電
源駆動部、２３…バックアップ用バッテリー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ＡＣサーボモータの回転軸に装着され
   、このＡＣサーボモータの回転変位に比例した数の互い
   に９０°位相のずれたＡ相パルス信号およびＢ相パルス
   信号を出力するインクリメンタル型エンコーダにおいて
   、前記ＡＣサーボモータの回転軸に付設され、バッテリ
   ーバックアップ手段によるバックアップにより、主電源
   遮断時においてもＡ相パルス信号およびＢ相パルス信号
   を発生させるパルス発生手段と、このパルス発生手段に
   より発生したＡ相パルス信号およびＢ相パルス信号を、
   前記バッテリーバックアップ手段によるバックアップよ
   って、常にアップ・ダウン・カウント動作し、現在時点
   における前記ＡＣサーボモータの回転変位の絶対位置を
   カウントし続ける絶対位置カウンタと、この絶対位置カ
   ウンタによりカウントされた絶対位置と前記ＡＣサーボ
   モータの駆動に必要な現在時点の磁極位置との相対位置
   を示す磁極オフセット量を、常に保持しつづけるバック
   アップメモリと、前記主電源の立上り時等の所要時点に
   おいて、前記絶対位置カウンタにより保持されている現
   在時点における前記絶対位置や磁極位置等を外部へシリ
   アルに送信すると共に、上記送信を要請するための外部
   からの送信要求等をシリアルに受信するシリアル通信手
   段と、前記ＡＣサーボモータにより駆動されるシステム
   側の原点において、絶対位置のリセット操作が行なわれ
   たとき、現在時点の絶対位置とそれまでのオフセット量
   とから、新たな磁極オフセット量を算出して前記バック
   アップメモリへ書込むともに、前記主電源の立上り時等
   において、現在時点の磁極位置を算出する演算手段と、
   内部バッテリー又は外部バッテリーにより、前記主電源
   の遮断時においても、常に電源を供給し続ける電源供給
   手段と、を具備したことを特徴とするインクリメンタル
   型エンコーダ。