JPH04357413A - 多回転式アブソリュートエンコーダ - 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】本発明は回転体の絶対回転角を検
出するための多回転式アブソリュートエンコーダに関す
るものであり、特にＡＣサーボモータに組み込まれて使
われるロータリーエンコーダに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】各種機械の駆動用に使われるサーボモー
タにはブラシ付きのＤＣサーボモータとブラシのないＡ
Ｃサーボモータ（ＤＣブラシレスサーボモータ）があり
、近年モータ保守の容易さからＡＣサーボモータの需要
が増している。

【０００３】サーボ系の位置検出器にもさまざまな種類
があるが、近年サ−ボモータに組み込まれて使用される
ロータリーエンコーダが普及している。ＡＣサーボモー
タに組み込まれるエンコーダはインクリメンタルエンコ
ーダとアブソリュートエンコーダに大別される。インク
リメンタルエンコーダの出力信号は図６に示すように、
回転方向が判別できるように互いに９０度位相差を有す
るＡ，Ｂ２相の信号と、１回転１パルスの基準Ｚ信号と
、ＡＣサーボモータの通電相切り替えのためのコミュテ
ーション信号Ｕ，Ｖ，Ｗを備えたものが一般的である。 また、アブソリュートエンコーダは電源投入後直ちに１
回転内の絶対位置が認識できるエンコーダで、インクリ
メンタルエンコーダを用いた制御システムにおいて必要
とされる電源投入直後に行う機械位置とコントローラと
の位置合わせ動作である原点復帰動作が不要であること
から多関節ロボットをはじめとする大型のロボット用サ
ーボモータなどに普及しつつあり、またその多くはモー
タの回転数カウント機能をつけた多回転式アブソリュー
トエンコーダである。

【０００４】以下に従来の多回転式アブソリュートエン
コーダについて説明する。図７は従来の多回転式アブソ
リュートエンコーダの機能ブロックを示すものである。 図７において７１はインクリメンタル信号出力部、７２
はアブソリュート信号出力部、７３は多回転カウンタ、
７４はバックアップ回路、７５は変換回路である。

【０００５】以上のように構成された多回転式アブソリ
ュートエンコーダについて、以下その動作について説明
する。まず、主電源がオンしているときエンコーダの回
転位置に合わせインクリメンタル信号出力部７１からは
９０度位相差を有するＡ，Ｂ信号そして１回転に１回発
生するＺ信号が出力する。また、アブソリュート信号出
力部７２からは１回転アブソリュートデータとして１回
転の分解能に対応した２０から２Ｋ−１のＫビットの信
号を出力する。また、多回転カウンタ７３はアブソリュ
ート信号出力の上位２ビット２Ｋ−１と２Ｋ−２とを用
いて回転回数を計数する。変換回路７５はパラレルデー
タである１回転アブソリュートデータと多回転カウント
データとをシリアルデータに変換しドライバやＮＣシス
テムに送信する。一方主電源がオフした場合にはバック
アップ回路７４によりアブソリュート信号出力の上位２
ビット２Ｋ−１と２Ｋ−２信号の検出と、多回転カウン
タ７３とを常に動作している。これにより再度主電源を
投入したときにも回転回数をリセットすることなく保持
し、しかも主電源オフ時に変化した回転回数も検出する
ことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、絶対位置を決定するためのアブソリュー
ト信号の数が多数必要で、分解能を上げていくほど信号
数は増加する。信号の数に対応して検出部の数も増やす
必要があり、処理回路の規模も増大してくるので構造的
にも回路規模も大きくなるという問題点を有していた。

【０００７】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、小型でコンパクトな多回転式アブソリュートエンコ
ーダを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の多回転式アブソリュートエンコーダは、１、
互いに９０度位相差を有するＡ，Ｂ２相のインクリメン
タル信号と、Ａ，Ｂ相のパルス数よりも少なくかつ２個
以上の基準信号Ｚｎと、Ｚｎの順序を判別するＭビット
のアブソリュート信号の計３種類の信号を出力する原信
号出力部と、 ２、Ｍビットのアブソリュート信号を用いてモータの１
回転以上の正逆方向の回転回数を計数する多回転カウン
タと、 ３、主電源オフ時に上記多回転カウンタ機能と、原信号
出力部のＭビットのうち回転回数の正逆を判定するため
の２ビットのアブソリュート信号の検出動作をさせるバ
ックアップ回路と、 ４、Ｍビットのアブソリュート信号とＺｎ信号から、１
回転アブソリュートデータの零値に対応するＺ０信号を
選択するＺ０信号発生回路と、 ５、Ｍビットのアブソリュートデータから、モータの励
磁相切り替え用コミュテーション信号とＺｎの順序デー
タを生成するデコーダ回路と、 ６、以上のＺｎ順序データとコミュテーション信号と多
回転カウンタからの計数値とを、外部からの指令により
所望の信号を選択する送信データ切り替え回路と、７、
送信データをシリアルデータとして出力する変換回路と
を備えた構成を有している。

【０００９】

【作用】この構成によって、従来の多回転式アブソリュ
ートエンコーダより１回転内のアブソリュート信号のビ
ット数を少なくすることができるので検出部と電気回路
部を小さくすることができ、小型でコンパクトな多回転
式アブソリュートエンコーダを得ることができる。

【００１０】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００１１】図１は本発明の一実施例の機能ブロック図
である。図１において１１は原信号出力部、１２はデコ
ーダ回路、１３は多回転カウンタ、１４はＺ０信号発生
回路、１５は受信回路、１６は送信データ切り替え回路
、１７は変換回路、１８はバックアップ回路である。

【００１２】図２に原信号出力部１１の構成を示す。こ
こで２１は発光素子、２２は回転スリット板、２３は受
光素子、２４は波形整形回路である。本実施例では３相
８極のＡＣサーボモータ用にＺｎの数を８個にし、また
１回転の分解能を１０００パルスの場合を示す。回転ス
リット板２２の回転に合わせて検出される信号を図３に
示す。ここでＡ，Ｂ信号は互いに９０度の位相差を有す
る信号であり１回転中１０００パルス発生するインクリ
メンタル信号、Ｚｎ信号はＡ，Ｂ相と同期し１回転中に
８個発生する信号、そして５ビットのアブソリュート信
号がある。また、主電源オン時に出力するコミュテーシ
ョン信号の動きを図４に示す。図５はデコーダ回路１２
の構成を示す図であり、５ビットのアブソリュート信号
でコミュテーションデータ、および１回転中の８分の１
の領域を示すゾーンデータをＲＯＭテーブルより選択す
る。

【００１３】以下、上記構成の多回転アブソリュートエ
ンコーダについてその動作を説明する。

【００１４】まず主電源が投入された直後、エンコーダ
が図４のＡ点に位置していたとすると、原信号出力部１
１から出力する５ビットのアブソリュート信号とデコー
ダ回路１２によりコミュテーション信号とゾーンデータ
を検出し、送信データ切り替え回路１６にデータを準備
する。また、バックアップ回路１８にて検出及び保持し
ている多回転カウンタ１３の値すなわち多回転カウント
データを送信データ切り替え回路に準備する。これら２
つのデータのどちらのデータを転送するかをドライバシ
ステムからのデータ要求信号によって送信データ切り替
え回路１６で選択した後、変換回路１７を介して転送す
る。ドライバシステムがコミュテーションデータおよび
停止点であるＡ点のゾーンデータを要求した場合、ドラ
イバシステムではコミュテーションデータからＡＣサー
ボモータの通電相切り替えのためのコミュテーション信
号を作りモータの回転を開始する。この時コミュテーシ
ョンデータは一定であることから、コミュテーション信
号が正弦波状に変化せず一定値となるので矩形波ドライ
ブで駆動することになる。また、Ａ点の位置データは８
分の１回転（４５゜）の検出分解能であり、高精度の位
置制御をするには検出分解能が高いＡ，Ｂ信号および原
点信号であるＺｎ信号と位置の同期が必要なので、ドラ
イバシステムではＺｎ信号を検出して原点復帰するまで
１回転アブソデータはＡ点のデータ即ち代表値を保持し
ている。

【００１５】次に、ドライバシステムからＺｎ信号への
原点復帰の指令によりモータが駆動し前記Ａ点からＣＷ
方向に回転し、Ｚｎの位置であるＢ点に位置が変化して
原点復帰動作が完了すると、Ａ点と同様にＢ点でのコミ
ュテーションデータ，Ｚｎゾーンデータ、および多回転
カウントデータを送信データ切り替え回路１６、変換回
路１７を介してドライバシステムにデータ送信する。ド
ライバシステムでは、今まで代表値としての１回転アブ
ソリュートデータに加えＡ，Ｂ相で計数する値を加算す
るモードにし、これ以降このモードで１回転アブソリュ
ートデータはＡ，Ｂ相の変化により更新される。この時
は、ドライバ側では１回転アブソリュートデータは１０
００分の１の分解能で変化するのでコミュテーション信
号を正弦波状に変化できモータは正弦波ドライブで駆動
することになる。

【００１６】一方、モータが前記Ａ点からＣＣＷ方向に
回転し代表値切り代わり点であるＣ点を通過すると、前
記Ａ点の代表値は隣のＺ１を示すゾーンデータで更新さ
れ、このデータまたはバックアップ回路１８にて検出及
び保持している多回転カウンタ１３の値がドライバシス
テムからのデータ要求信号で選択され、変換回路１７を
介してドライバシステムにデータを転送する。さらにＣ
点を通過しＺ１の位置であるＤ点へ位置が変化すると、
先のＢ点と同様に原点復帰が完了することより、ドライ
バシステムでは今まで代表値としての１回転アブソリュ
ートデータに加えＡ，Ｂ相で計数する値を加算するモー
ドにし、これ以降このモードで１回転アブソリュートデ
ータはＡ，Ｂ相の変化により更新される。

【００１７】以上のように、検出したＺ相の代表値に１
０００分の１の分解能を持つＡ、Ｂ相信号の計数を加え
るシステム構成にすることにより、１回転内のアブソリ
ュート信号の数は少ないが絶対位置検出は高分解能であ
るコンパクトな多回転式アブソリュートエンコーダが実
現できる。

【００１８】

【発明の効果】以上のように本発明は１回転アブソリュ
ートの分解能を高める場合にはインクリメンタル信号の
分解能を上げるだけで高分解能のアブソリュート検出が
できるコンパクトな多回転式アブソリュートエンコーダ
を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における多回転式アブソリュー
トエンコーダのブロック図

【図２】本発明の実施例における原信号出力部のブロッ
ク図

【図３】本発明の実施例における多回転式アブソリュー
トエンコーダの検出信号のタイミング図

【図４】本発明
の実施例における主電源投入時の１回転アブソリュート
データの動作説明図

【図５】本発明の実施例における１回転アブソリュート
カウンタの動作説明図

【図６】従来のインクリメンタル式エンコーダの出力タ
イミング図

【図７】従来の多回転式アブソリュートエンコーダのブ
ロック図

【符号の説明】

１１　　原信号出力部 １２　　デコーダ回路 １３　　多回転カウンタ １４　　Ｚ０信号発生回路 １５　　受信回路 １６　　送信データ切り替え回路 １７　　変換回路 １８　　バックアップ回路 ２１　　発光素子 ２２　　回転スリット板 ２３　　受光素子 ２４　　波形整形回路 ５１　　ＲＯＭテーブル ７１　　インクリメンタル信号出力部 ７２　　アブソリュート信号出力部 ７３　　多回転カウンタ ７４　　バックアップ回路 ７５　　変換回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに９０度位相差を有するＡ，Ｂ２相の
   インクリメンタル信号と、Ａ，Ｂ相のパルス数よりも少
   なくかつ２個以上の基準信号ＺｎとＺｎの順序を判別す
   るＭビットのアブソリュート信号の計３種類の信号を出
   力する原信号出力部と、Ｍビットのアブソリュート信号
   を用いてモータの１回転以上の正逆方向の回転回数を計
   数する多回転カウンタと、主電源オフ時に上記多回転カ
   ウンタ機能と原信号出力部のＭビットのうち回転回数の
   正逆を判定するための２ビットのアブソリュート信号の
   検出動作をさせるバックアップ回路と、Ｍビットのアブ
   ソリュート信号とＺｎ信号から１回転アブソリュートデ
   ータの零値に対応するＺ０信号を選択するＺ０信号発生
   回路と、Ｍビットのアブソリュートデータからモータの
   励磁相切り替え用コミュテーション信号とＺｎの順序デ
   ータを生成するデコーダ回路と、以上のＺｎ順序データ
   とコミュテーション信号と多回転カウンタからの計数値
   とを外部からの指令により所望の信号を選択する送信デ
   ータ切り替え回路と、送信データをシリアルデータとし
   て出力する変換回路を備えた多回転式アブソリュートエ
   ンコーダ。