JPH07229759A - アブソリュートエンコーダ及びアブソリュートエンコーダの現在位置生成方法 - Google Patents

アブソリュートエンコーダ及びアブソリュートエンコーダの現在位置生成方法

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JPH07229759A
JPH07229759A JP6021187A JP2118794A JPH07229759A JP H07229759 A JPH07229759 A JP H07229759A JP 6021187 A JP6021187 A JP 6021187A JP 2118794 A JP2118794 A JP 2118794A JP H07229759 A JPH07229759 A JP H07229759A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源投入後、任意の分解能にて現在位置を復
元しその後の回転に対しては復元した現在位置にインク
リメントパルスを加減算し、現在位置を出力し、復元時
の現在位置を生成するための複数の信号内の所定の信号
のエッジにて、現在位置を生成する方法において、高速
回転でエッジを通過しても位置ずれを発生させないよう
なアブソリュートエンコーダの現在位置生成方法を得る
こと。 【構成】 所定の信号のエッジにて所定の値を設定する
時のアブソリュートエンコーダの回転速度が所定の値以
上の時は現在位置の生成を不可とし、前記回転速度が所
定の値以下となった後1回だけ所定の信号のエッジにて
現在位置の生成を行なうことができるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、産業機械や工作機械
の可動部を駆動するサーボ制御装置におけるアブソリュ
ートエンコーダ及びアブソリュートエンコーダの現在位
置生成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】限られた分解能で復元し、さらに高分解
能な位置を出力しようとするアブソリュートエンコーダ
では、アブソリュートエンコーダの任意の分解能にて現
在位置を復元し、その後の回転に対しては復元値にイン
クリメントパルスを加算し、復元時の分解能の最下位ビ
ットのエッジにて所定の値を設定する方法がとられてい
る。
【0003】このような従来のアブソリュートエンコー
ダを図10〜図12を用いて説明する。図10はアブソ
リュートエンコーダを用いた絶対位置検出システムの全
体構成図、図11は図10フォトセンサ部50より検出
されたビットのタイミング図、図12はフォトセンサ部
50における復元時の分解能の最下位ビット信号レベル
を示す。図において、8はアブソリュートエンコーダ、
9はモータ、10はモータ9の動きをアブソリュートエ
ンコーダ8に伝えるカップリング、11はモータ9と同
期して回転するガラス円板、12はガラス円板11上に
存在する復元時の分解能6ビット用スリット、13はイ
ンクリメントパルス用スリット、14はフォトセンサ部
50の発光源、16は電源51から発光源14への電力
を調整する抵抗器、17はセンサ、18はフォトセンサ
部50で検出された復元時の分解能6ビットおよびイン
クリメントパルスを出力位置データへと変換処理する演
算回路、30はサーボアンプ、31は演算回路18から
出力された出力位置データと上位コントローラなど外部
からの指令位置データとを用いフィードバック制御を行
うCPU、32はCPU31からの制御指令を増幅して
モータ9へ動力を供給する増幅回路である。
【0004】図11において、b1はアブソリュートエ
ンコーダ1回転で2カウントされる復元時の分解能の最
上位ビット、b2はアブソリュートエンコーダ1回転で
4カウントされる復元時の分解能の第2ビット、b6は
アブソリュートエンコーダ1回転で64カウントされる
復元時の分解能の最下位ビット、AおよびBは最下位ビ
ットb6のエッジ、iはアブソリュートエンコーダ1回
転で最大分解能でカウントされるインクリメントパルス
である。
【0005】また図12において、40は低速回転時の
フォトセンサ部50における復元時の分解能の最下位ビ
ット信号波形、41は高速回転時の同波形、dは高速回
転時の最下位ビットのエッジ通過時間誤差である。
【0006】次に上記構成のアブソリュートエンコーダ
を用いた絶対位置検出システムの動作について説明す
る。今、モータ9は停止しているものとして仮定する。
まずアブソリュートエンコーダ8の電源51の立ち上げ
と同時に、発光源14およびセンサ17が稼働し始め
る。
【0007】センサ17は復元時の分解能6ビット用ス
リット12を通過する光を検知して6ビットのデータを
認識し、インクリメントパルス用スリット13からはパ
ルス変化は認識しない。これを受けた演算回路18では
6ビットの分解能で出力位置データを設定する。図11
で示すビットタイミング図で詳しく説明すると、今、D
点で位置検出されると、b1からb6の6ビットデータ
が認識できる。演算回路18ではA点からC点の範囲中
の任意の位置としてしか認識しないので、A点とC点の
中央値E点が出力位置データとして設定される。この出
力位置データが絶対位置検出システムの復元値に相当す
る。
【0008】モータ9が正方向へ回転し、B点に到達す
るまでの区間、演算回路18はE点の位置データにイン
クリメントパルスiのカウント数を加算して出力位置デ
ータとする。従って現時点でも6ビット分解能での位置
を出力しているといえる。
【0009】B点を通過時、演算回路18は、エッジ位
置に相当する所定の値を出力位置データとして再設定す
る。この時点から出力位置データは最大分解能レベルの
ものとなる。以降はB点の位置データにインクリメント
パルスiのカウント数の加算により、出力位置データが
更新出力されることになる。
【0010】サーボアンプ30は出力位置データをアブ
ソリュートエンコーダ8のフィードバック値として取り
込む。CPU31にて指令位置データとの差分をとり、
指令位置データに追従させるよう制御指令をつくり、増
幅回路32で電力へ変換増幅してモータ9に動力を供給
している。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】従来のアブソリュート
エンコーダは以上のように構成されているので、アブソ
リュートエンコーダの電源立ち上げ後、復元時の分解能
の最下位ビットの最初のエッジにて設定された現在位置
の精度が以降の絶対位置データの精度に直接影響を及ぼ
している。センサ17におけるb6の信号レベルの波形
は図12に示すように、もともとなまっており、低速時
の波形40に示す通りである。エッジ通過時の速度が大
きくなると、高速時の波形41のように理想波形より時
間誤差dだけ遅れてエッジ検出される。すなわち、時間
誤差dの間に移動したパルス数が絶対位置誤差として累
積されてしまう。また、アブソリュートエンコーダの電
源立ち上げ時にモータ9が高速回転していると位置ずれ
が生じてしまうという問題点があった。
【0012】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、モータ等回転装置の高速回転中の
アブソリュートエンコーダの立ち上げ時における位置ず
れを発生させないようにするか、または補正するなどし
て、上記問題点を解消するアブソリュートエンコーダ及
びアブソリュートエンコーダの現在位置生成方法を得る
ことを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】第1の発明に係わるアブ
ソリュートエンコーダの現在位置生成方法は、所定の信
号エッジにて所定の値を設定する時のアブソリュートエ
ンコーダの回転速度が所定の値以上の時は現在位置の生
成を不可とし、所定の値以下となった後1回だけ所定の
信号のエッジにて所定の値を生成するものである。
【0014】第2の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダの現在位置生成方法は、アブソリュートエンコーダ
の回転速度が所定の値以上の時のみ所定の信号のエッジ
毎に所定の値を生成するものである。
【0015】第3の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダの現在位置生成方法は、アブソリュートエンコーダ
と接続され、アブソリュートエンコーダの出力により速
度検出を行ない、該検出速度が所定の速度以下の時、所
定の信号のエッジにて所定の値を生成するものである。
【0016】第4の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダは、電源投入後、所定の信号のエッジ通過まで一時
的に発光部の光量を増加させる手段を有するものであ
る。
【0017】第5の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダは、電源投入後、回転速度が所定値以上の時に、所
定の信号のエッジ通過まで一時的に発光部の光量を増加
させる手段を有するものである。
【0018】第6の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダの現在位置生成方法は、所定の信号のエッジにて所
定の値を生成する時のアブソリュートエンコーダの回転
速度に対応し、生成する値を変化させるものである。
【0019】第7の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダの現在位置生成方法は、所定の信号のエッジにて所
定の値を生成する時のアブソリュートエンコーダの回転
速度に対応し、設定する値を外部へ出力するものであ
る。
【0020】
【作用】第1の発明に係わるアブソリュートエンコーダ
の現在位置生成方法においては、アブソリュートエンコ
ーダ内の回路において回転速度を監視し、所定の速度以
下となった時に、はじめて復元時の現在位置を生成する
ための複数の信号内の所定の信号のエッジにて現在位置
を生成する。
【0021】第2の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダの現在位置生成方法においては、アブソリュートエ
ンコーダ内の回路において回転速度を監視し、所定の回
転速度以下に到達するまで、復元時の現在位置を生成す
るための複数の信号内の所定の信号のエッジにて毎回、
所定の値を生成するように働く。
【0022】第3の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダの現在位置生成方法においては、アブソリュートエ
ンコーダと接続された制御装置において回転速度を監視
し、所定の回転速度以下となった時に、アブソリュート
エンコーダへ信号を出し、それを受けて、アブソリュー
トエンコーダ内の回路において、復元時の現在位置を生
成するための複数の信号内の所定の信号のエッジにて所
定の値を生成するように働く。
【0023】第4の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダにおいては、アブソリュートエンコーダ内の発光部
が、電源投入後、復元時の現在位置を生成するための複
数の信号内の所定の信号のエッジ通過まで一時的に光量
を増やし、エッジ波形をなまらせないように働く。
【0024】第5の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダにおいては、アブソリュートエンコーダ内の発光部
が、電源投入後、回転速度が所定の回転速度以上の時に
復元時の現在位置を生成するための複数の信号内の所定
の信号のエッジ通過まで一時的に光量を増やし、エッジ
波形をなまらせないように働く。
【0025】第6の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダの現在位置生成方法においては、回転速度を監視
し、復元時の現在位置を生成するための複数の信号内の
所定の信号のエッジにて所定の値を生成する時に、回転
速度に相応した任意の値を生成するように働く。
【0026】第7の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダの現在位置生成方法においては、回転速度を監視
し、復元時の現在位置を生成するための複数の信号内の
所定の信号のエッジにて所定の値を生成すると同時に、
回転速度に相応した任意の値を外部へ出力するように働
く。
【0027】
【実施例】
実施例1.以下、この発明の一実施例について図1、図
10を用いて説明する。図1は、この発明による方法の
一実施例を示すタイミング図である。図において、1は
アブソリュートエンコーダが検出した回転速度と時間の
経緯を表わすグラフで、このグラフ1の点2は復元時の
分解能の最下位ビットのエッジにて所定の値を設定した
時、位置ずれの生じない最大の設定可能限界速度を示
し、3は復元時の分解能の最下位ビットのエッジにて所
定の値を設定しない区間の表示、4は復元時の分解能の
最下位ビットのエッジにて所定の値を設定する区間の表
示、b6は復元時の分解能の最下位ビット、A1、B
1、C1、F1、G1は最下位ビットb6のエッジ、i
はインクリメントパルス、18はフォトセンサ部50で
検出されたインクリメントパルスより回転速度を検出す
る機能を持ち、復元時の分解能6ビットおよびインクリ
メントパルスを出力位置データへと変換処理する演算回
路である。演算回路18は常時回転速度を監視してお
り、最下位ビットのエッジを通過時の回転速度が設定可
能限界速度2を超えていなければエッジ位置に相当する
所定の値を出力位置データとして再設定する。
【0028】アブソリュートエンコーダの位置がD1点
において電源51が立ち上げされると、演算回路18で
はE1点の位置が出力位置データとして設定される。
【0029】モータ9が正方向へ回転し、B1点に到達
するまでの区間、演算回路18はE1点の位置データに
インクリメントパルスiのカウント数を加算して出力位
置データとする。
【0030】B1点に到達すると演算回路18は回転速
度をチェックし、設定可能限界速度2より上回っている
ので、エッジ位置での出力位置データの再設定は行わな
い(b6エッジ設定不可区間3)。また出力位置データ
はE1点の位置データにインクリメントパルスiのカウ
ント数を加算して出力している状態のままとする。
【0031】さらにC1点に到達しても同様にエッジ位
置での出力位置データの再設定は行わない(b6エッジ
設定不可区間3)。
【0032】やがて回転速度が設定可能限界速度2を下
回りF1点に到達するとエッジ位置に相当する所定の値
を出力位置データとして再設定する(b6エッジ設定可
能区間4)。この時点から出力位置データは最大分解能
レベルのものとなる。以降はF1点の位置データにイン
クリメントパルスiのカウント数の加算により、出力位
置データが更新出力されることになる。
【0033】以降のG1点などを通過してもエッジ位置
での出力位置データの再設定は行わない。
【0034】実施例2.次に、この発明の第2の実施例
について図2、図10を用いて説明する。図2はこの発
明による方法の第2の実施例を示すタイミング図で、こ
の図2において実施例1の図1と同様の箇所は説明を省
略する。図において18は常時回転速度を監視してお
り、回転速度が設定可能限界速度2を下回るまでは復元
時の分解能の最下位ビットのエッジを通過するたびエッ
ジ位置に相当する所定の値を出力位置データとして再設
定する演算回路である。
【0035】アブソリュートエンコーダの位置がD1点
において電源立ち上げされると、演算回路18ではE1
点の位置が出力位置データとして設定される。
【0036】モータ9が正方向へ回転し、B1点に到達
するまでの区間、演算回路18はE1点の位置データに
インクリメントパルスiのカウント数を加算して出力位
置データとする。
【0037】B1点に到達すると演算回路18は回転速
度をチェックし、設定可能限界速度2より上回っている
ので、エッジ位置に相当する所定の値を出力位置データ
として再設定する(b6エッジ設定可能区間4)。以降
はF1点の位置データにインクリメントパルスiのカウ
ント数の加算により、出力位置データが更新出力され
る。
【0038】さらにC1点に到達すると、まだ回転速度
は設定可能限界速度2より上回っているので、B1点同
様、エッジ位置での出力位置データの再設定を行う(b
6エッジ設定可能区間4)。以降はC1点の位置データ
にインクリメントパルスiのカウント数の加算により、
出力位置データが更新出力される。
【0039】やがて回転速度が設定可能限界速度2を下
回りF1点に到達すると、C1点同様、エッジ位置での
出力位置データの再設定を行ったあと、それを最後に以
降はF1点の位置データにインクリメントパルスiのカ
ウント数の加算により、出力位置データが更新出力され
る(b6エッジ設定不可区間3)。
【0040】以降のG1点などを通過してもエッジ位置
での出力位置データの再設定は行わない。
【0041】実施例3.次に、この発明の第3の実施例
について図3、図4を用いて説明する。図3は、この発
明による方法の第3の実施例を示すアブソリュートエン
コーダを用いた絶対位置システムの全体構成図で、図1
0の従来例と同様の箇所については説明を省略する。図
4はこの発明の一実施例を示すタイミング図で実施例1
の図1と同様の箇所については説明を省略する。図にお
いて31はアブソリュートエンコーダ8からの出力位置
データを受けて回転速度を検出し、設定可能限界速度2
を下回った時1回のみアブソリュートエンコーダ8へ信
号を発信する手段を持ったサーボアンプ30のCPU、
18はサーボアンプ30からの信号を受信後、復元時の
分解能の最下位ビットの最初のエッジを通過する時、エ
ッジ位置に相当する所定の値を出力位置データとして再
設定する演算回路である。
【0042】アブソリュートエンコーダ8の位置がD1
点において電源51立ち上げされると、演算回路18で
はE1点の位置が出力位置データとして設定される。
【0043】モータ9が正方向へ回転し、B1点に到達
するまでの区間、演算回路18はE1点の位置データに
インクリメントパルスiのカウント数を加算して出力位
置データとする。
【0044】B1点に到達するとサーボアンプ30は回
転速度が設定可能限界速度2より上回っているので信号
を発信しない(b6エッジ設定不可区間3)。また演算
回路18は信号を受信していないので出力位置データは
E1点の位置データにインクリメントパルスiのカウン
ト数を加算して出力している状態のままとする。
【0045】さらにC1点に到達しても同様にエッジ位
置での出力位置データの再設定は行わない(b6エッジ
設定不可区間3)。
【0046】やがて回転速度が設定可能限界速度2を下
回りT点に到達するとサーボアンプ30はアブソリュー
トエンコーダ8へ信号を発信し、次の最下位ビットのエ
ッジ待ちの状態となる(b6エッジ設定可能区間4)。
【0047】F1点に達すると演算回路18はエッジ位
置に相当する所定の値を出力位置データとして再設定す
る。この時点から出力位置データは最大分解能レベルの
ものとなる。以降はF1点の位置データにインクリメン
トパルスiのカウント数の加算により、出力位置データ
が更新出力されることになる(b6エッジ設定不可区間
3)。
【0048】以降のG1点などを通過してもエッジ位置
での出力位置データの再設定は行わない。
【0049】実施例4.次に、この発明の第4の実施例
について図5、図12を用いて説明する。図5は、この
発明の第4の実施例を示すアブソリュートエンコーダを
用いた絶対位置検出システムの全体構成図で、従来例と
同様の箇所は説明を省略する。図において15は光量選
択器、16aは標準抵抗器、16bは光量増加用抵抗
器、19は復元時の分解能6ビットのエッジを検出し、
光量選択器15に切り替え信号を伝える任意ビットのエ
ッジ検出部である。
【0050】モータ9が高速回転している時、フォトセ
ンサ部50における復元時の分解能の最下位ビット信号
波形は図12の高速回転時の波形41のようになまって
いるが、発光源14の光量を増やすと信号波形が、低速
回転時の波形40に近づけることができる。このことに
留意して以下説明する。
【0051】光量選択器15は最初は光量増加用抵抗器
16b側を選択している。はじめにアブソリュートエン
コーダを用いた絶対位置検出システムの電源を投入する
と、発光源14の光量は標準より大きくされており、復
元時の分解能の最下位ビットのエッジをエッジ検出部1
9が検出するまでその状態が続く。
【0052】エッジ検出部19がエッジを検出し所定の
値を設定する時、フォトセンサ部50における復元時の
分解能の最下位ビット信号波形は、発光源14の光量が
大きいため図12の低速回転時の波形40に近い状態と
なる。
【0053】エッジ検出部19がエッジを検出したの
で、光量選択器15へ切り替え信号が送られ、標準抵抗
器16a側を選択するようになり、発光源14の光量
は、従来と同様の標準の状態になる。こうすれば、高速
回転で最下位ビットのエッジを通過しても、あたかも低
速回転で通過したようにすることができる。
【0054】実施例5.次に、この発明の第5の実施例
について図6、図12を用いて説明する。図6は、この
発明の第5の実施例を示すアブソリュートエンコーダを
用いた絶対位置システムの全体構成図で、実施例4の図
5と同様の箇所は説明を省略する。図において20はイ
ンクリメントパルスより回転速度を検出し所定の回転速
度より大きければ信号を出す速度検出部、21はエッジ
検出部19と速度検出部20の信号の論理積を光量選択
器15へ出力する論理積回路である。
【0055】アブソリュートエンコーダが所定の回転速
度以上で回っている時、絶対位置検出システムの電源を
投入すると、論理積回路21は速度検出部20から所定
の回転速度以上を示す信号と、エッジ検出部19がまだ
エッジを検出していないという信号を受けて、光量選択
器15へ信号を出し、光量増加用抵抗器16b側を選択
させる。この時発光源14の光量は標準より大きくされ
ており、復元時の分解能の最下位ビットのエッジをエッ
ジ検出部19が検出するか、回転速度が所定の速度より
下がり速度検出部20がそれを検出までその状態が続
く。
【0056】エッジ検出部19がエッジを検出し所定の
値を設定する時、フォトセンサにおける復元時の分解能
の最下位ビット信号波形は、発光源14の光量が大きい
ため図12の低速回転時の波形40に近い状態となる。
【0057】またエッジ検出部19がエッジを検出する
か、回転速度が所定の速度より下がり速度検出部20が
それを検出すると論理積回路21は光量選択器15への
信号を落とし、標準抵抗器16a側を選択するようにな
り、発光源14の光量は従来と同様の標準の状態にな
る。
【0058】実施例6.次に、この発明の第6の実施例
について図7を用いて説明する。図7は復元時の分解能
の最下位ビットのエッジにて所定の値を設定する瞬間に
おける演算回路の動作を示す図である。図において70
はアブソリュートエンコーダ8における演算回路で、5
はインクリメントパルスより回転速度を検出する速度検
出手段、6は検出された速度に対応した補正量を選択す
る手段、7は復元時の分解能6ビットから、最下位ビッ
トのエッジに相当する所定の値に変換する変換手段であ
る。
【0059】絶対位置検出システムの電源を投入して復
元時の分解能の最下位ビットの最初のエッジを通過する
時、高速回転であるとその速度によって、絶対位置デー
タに位置ずれが生じてくる。このずれ量をあらかじめ予
測しておき、補正量選択手段6の補正量選択肢(図示せ
ず)に登録しておく。
【0060】復元時の分解能の最下位ビットの最初のエ
ッジを通過時、速度検出手段5で回転速度を検出し、補
正量選択手段6で補正量が決定する。
【0061】変換手段7でエッジ位置に相当する所定の
値に変換したものを、上記補正量と加算して出力位置デ
ータを設定する。
【0062】実施例7.次に、この発明の第7の実施例
について図8、図9を用いて説明する。図8は、復元時
の分解能の最下位ビットのエッジにて所定の値を設定す
る瞬間における演算回路の動作を示す図で、実施例6の
図7と同様の箇所については説明を省略する。図9はア
ブソリュートエンコーダ8を用いた絶対位置検出システ
ムの全体構成図で、図10の従来例と同様の箇所につい
ては説明を省略する。
【0063】実施例7と同様に、復元時の分解能の最下
位ビットの最初のエッジを通過する時の回転速度に対応
するずれ量をあらかじめ予測しておき、その補正量を補
正量選択手段6の補正量選択肢(図示せず)に登録して
おく。
【0064】復元時の分解能の最下位ビットの最初のエ
ッジを通過時、速度検出手段5で回転速度を検出し、補
正量選択手段6で補正量が決定する。
【0065】出力位置データと同様に補正量もアブソリ
ュートエンコーダ8の外部へ出力され、サーボアンプ3
0内のCPU31に取り込まれる。
【0066】CPU31にて、エンコーダフィードバッ
ク値に補正量を加えて処理させることで、ずれ量が補正
される。
【0067】この他に、CPU31にて、指令位置デー
タから補正量を減算して処理させても同様の効果が得ら
れる。また補正量を加算あるいは減算させる時に補正量
を分割して除々に加減算させると、位置ずれ補正による
位置データの急変をやわらげることができる。
【0068】
【発明の効果】以上のように、第1の発明によれば、ア
ブソリュートエンコーダの内部回路で回転速度を検出
し、所定の回転速度以下となったところで、復元時の分
解能の最下位ビットのエッジにて所定の値を設定するよ
うにしたので、簡素なアルゴリズムを追加するだけで、
高速回転で電源投入しても位置ずれが発生せず、精度の
高い絶対位置検出システムを構築することができる。
【0069】また第2の発明によれば、アブソリュート
エンコーダの内部回路で回転速度を検出し、所定の回転
速度以下となるまで、復元時の分解能の最下位ビットの
エッジにて毎回、所定の値を設定するようにしたので、
回転速度が低速になるにつれ、段階的に位置ずれが減少
していくようになり、高速回転で電源投入した場合でも
位置変化量が急変することなく、ずれ分を補正すること
ができる。
【0070】また第3の発明によれば、サーボアンプの
信号を受けてから、アブソリュートエンコーダの内部回
路で復元時の分解能の最下位ビットのエッジにて所定の
値を設定するようにしたので、サーボアンプが任意のタ
イミングで位置ずれを補正することができ、応用性のき
く方法を得ることができる。
【0071】また第4の発明によれば、アブソリュート
エンコーダの電源投入時から1つめの復元時の分解能の
最下位ビットのエッジまでの間だけフォトセンサ部の光
量を増やすことで、復元時の分解能の最下位ビットのエ
ッジを矩形波に近づけることができるので、エッジ通過
時に所定の値を設定する時、位置ずれを根本から発生さ
せず、信頼性の高い方法で最大分解能精度へ移行させる
ことができる。
【0072】また第5の発明によれば、アブソリュート
エンコーダの電源投入時から1つめの復元時の分解能の
最下位ビットのエッジまでの間、回転速度が所定の値以
上の時だけフォトセンサ部の光量を増やし、復元時の分
解能の最下位ビットのエッジを矩形波に近づけることが
できるので、第4の発明の場合より、光量を増やすケー
スを限定でき、消費電力を節約することができる。
【0073】また第6の発明によれば、アブソリュート
エンコーダの内部回路で復元時の分解能の最下位ビット
のエッジにて所定の値を設定する時、その時の回転速度
に応じた補正量をアブソリュートエンコーダ内で加算す
るようにしたので、すばやく位置ずれ量を補正すること
ができる。
【0074】また第7の発明によれば、アブソリュート
エンコーダにおいて、復元時の分解能の最下位ビットの
エッジにて所定の値を設定する時、その時の回転速度に
応じた補正量を外部の制御装置に出力し、外部の制御装
置にて任意に位置ずれを補正するようにしたので、位置
ずれの補正方法に多様性をもたせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例を示すタイミング図で
ある。
【図2】この発明の第2の実施例を示すタイミング図で
ある。
【図3】この発明の第3の実施例における絶対値検出シ
ステムの全体構成図である。
【図4】この発明の第3の実施例を示すタイミング図で
ある。
【図5】この発明の第4の実施例における絶対値検出シ
ステムの全体構成図である。
【図6】この発明の第5の実施例における絶対値検出シ
ステムの全体構成図である。
【図7】この発明の第6の実施例における復元時の分解
能の最下位ビットのエッジにて所定の値を設定する瞬間
における演算回路の動作を示す図である。
【図8】この発明の第7の実施例における復元時の分解
能の最下位ビットのエッジにて所定の値を設定する瞬間
における演算回路の動作を示す図である。
【図9】この発明の第7の実施例における絶対値検出シ
ステムの全体構成図である。
【図10】従来の絶対位置検出システムの全体構成図で
ある。
【図11】従来のフォトセンサ部よりされたビットのタ
イミング図である。
【図12】従来のフォトセンサ部における復元時の分解
能の最下位ビット信号レベルである。
【符号の説明】
1 アブソリュートエンコーダが検出した回転速度と時
間の経緯を表わすグラフ 2 設定可能限界速度 3 復元時の分解能の最下位ビットのエッジにて所定の
値を設定しない区間の表示 4 復元時の分解能の最下位ビットのエッジにて所定の
値を設定する区間の表示 5 アブソリュートエンコーダ内における速度検出手段 6 アブソリュートエンコーダ内における補正量選択手
段 7 変換手段 8 アブソリュートエンコーダ 9 モータ 10 カップリング 11 ガラス円板 12 復元時の分解能6ビット用スリット 13 インクリメントパルス用スリット 14 フォトセンサの発光源 15 光量選択器 16 抵抗器 16a 標準抵抗器 16b 光量増加用抵抗器 17 センサ 18、70、80 演算回路 19 任意ビットのエッジ検出器 20 速度検出部 21 論理積回路 30 サーボアンプ 31 CPU 32 増幅回路 40 低速回転時のフォトセンサにおける復元時の分解
能の最下位ビット信号波形 41 高速回転時のフォトセンサにおける復元時の分解
能の最下位ビット信号波形
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年4月28日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 アブソリュートエンコーダ及びアブソ
リュートエンコーダの現在位置生成方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、産業機械や工作機械
の可動部を駆動するサーボ制御装置におけるアブソリュ
ートエンコーダ及びアブソリュートエンコーダの現在位
置生成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】限られた分解能で復元し、さらに高分解
能な位置を出力しようとするアブソリュートエンコーダ
では、アブソリュートエンコーダの任意の分解能にて現
在位置を復元し、その後の回転に対しては復元値にイン
クリメントパルスを加算し、復元時の分解能の最下位ビ
ットのエッジにて所定の値を設定する方法がとられてい
る。ここでエッジとは、アブソリュートエンコーダが正
方向へ回転するときは最下位ビットの立ち上がりの瞬
間、逆方向へ回転するときは立ち下がりの瞬間を意味す
るものである。
【0003】このような従来のアブソリュートエンコー
ダを図13〜図16を用いて説明する。図13はアブソ
リュートエンコーダを用いた絶対位置検出システムの全
体構成図、図14は図13のフォトセンサ部50より検
出されたビットのタイミング図、図15はフォトセンサ
部50における復元時の分解能の最下位ビット信号レベ
、図16は現在位置の生成順を示すフローチャート
示す。図において、8はアブソリュートエンコーダ、9
はモータ、10はモータ9の動きをアブソリュートエン
コーダ8に伝えるカップリング、11はモータ9と同期
して回転するガラス円板、12はガラス円板11上に存
在する復元時の分解能6ビット用スリット、13はイン
クリメントパルス用スリット、14はフォトセンサ部5
0の発光源、16は電源51から発光源14への電力を
調整する抵抗器、17はセンサ、18はフォトセンサ部
50で検出された復元時の分解能6ビットおよびインク
リメントパルスを出力位置データへと変換処理する演算
回路、30はサーボアンプ、31は演算回路18から出
力された出力位置データと上位コントローラなど外部か
らの指令位置データとを用いフィードバック制御を行う
CPU、32はCPU31からの制御指令を増幅してモ
ータ9へ動力を供給する増幅回路である。
【0004】図14において、b1はアブソリュートエ
ンコーダ1回転で2カウントされる復元時の分解能の最
上位ビット、b2はアブソリュートエンコーダ1回転で
4カウントされる復元時の分解能の第2ビット、b6は
アブソリュートエンコーダ1回転で64カウントされる
復元時の分解能の最下位ビット、AおよびBは最下位ビ
ットb6のエッジ、iはアブソリュートエンコーダ1回
転で最大分解能でカウントされるインクリメントパルス
である。
【0005】また図15において、40は低速回転時の
フォトセンサ部50における復元時の分解能の最下位ビ
ット信号波形、41は高速回転時の同波形、dは高速回
転時の最下位ビットのエッジ通過時間誤差である。
【0006】次に上記構成のアブソリュートエンコーダ
を用いた絶対位置検出システムの動作について説明す
る。今、モータ9は停止しているものとして仮定する。
まずアブソリュートエンコーダ8の電源51の立ち上げ
と同時に、発光源14およびセンサ17が稼働し始め
る。
【0007】センサ17は復元時の分解能6ビット用ス
リット12を通過する光を検知して6ビットのデータを
認識し、インクリメントパルス用スリット13からはパ
ルス変化は認識しない。これを受けた演算回路18では
6ビットの分解能で出力位置データを設定する。図14
で示すビットタイミング図および図16のフローチャー
で詳しく説明すると、今、ステップ101において、
D点で位置検出されると、b1からb6の6ビットデー
タが認識できる。演算回路18ではA点からC点の範囲
中の任意の位置としてしか認識しないので、A点とC点
の中央値E点が出力位置データとして設定される(ステ
ップ102)。この出力位置データが絶対位置検出シス
テムの復元値に相当する。つまりこの時点ではDE間の
パルス分誤差を含んでいる。
【0008】モータ9が正方向へ回転し、B点に到達す
るまでの区間、演算回路18はE点の位置データにイン
クリメントパルスiのカウント数を加算して出力位置デ
ータとする(ステップ103〜105)。従って現時点
でもDE間の誤差を含んだ6ビット分解能での位置を出
力しているといえる。
【0009】B点を通過時、演算回路18は、エッジ位
置に相当する所定の値を出力位置データとして再設定す
(ステップ104、109)。この時点から出力位置
データは最大分解能レベルのものとなる。つまりDE間
の誤差はキャンセルされる。以降はステップ110〜1
11に従い、B点の位置データにインクリメントパルス
iのカウント数の加算により、出力位置データが更新出
力されることになる。
【0010】次に、モータ9が逆方向へ回転した場合を
説明する。ステップ101、102は同様に行ない、D
点からA点に到達するまでの区間、演算回路18はE点
の位置データにインクリメントパルスのカウント数を減
算して出力データとする(ステップ106〜108)。
【0011】A点を通過時、演算回路18は、エッジ位
置に相当する所定の値を出力位置データとして再設定す
る(ステップ107、109)。以降は、ステップ11
2〜113に従い、A点の位置データにインクリメント
パルスiのカウント数の減算により、出力位置データが
更新出力される。
【0012】サーボアンプ30は出力位置データをアブ
ソリュートエンコーダ8のフィードバック値として取り
込む。CPU31にて指令位置データとの差分をとり、
指令位置データに追従させるよう制御指令をつくり、増
幅回路32で電力へ変換増幅してモータ9に動力を供給
している。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】従来のアブソリュート
エンコーダは以上のように構成されているので、アブソ
リュートエンコーダの電源立ち上げ後、復元時の分解能
の最下位ビットの最初のエッジにて、最大分解能レベル
での現在位置として再設定される。つまりここで設定さ
れた現在位置の精度が以降の絶対位置データの精度に直
接影響を及ぼしている。
【0014】アブソリュートエンコーダを使った駆動系
のシステムでは、モータが高速回転している時に、電源
投入される場合がある。例えば、モータが落下物を駆動
するようなシステムが挙げられるが、このような用途に
おいて、アブソリュートエンコーダのセンサ17におけ
るb6の信号レベルの波形は図15に示すように、もと
もとなまっており、低速時の波形40に示す通りであ
る。エッジ通過時の速度が大きくなると、高速時の波形
41のように理想波形より時間誤差dだけ遅れてエッジ
検出される。すなわち、時間誤差dの間に移動したパル
ス数diが絶対位置誤差として累積されてしまう。
た、エッジ通過時の速度が大きい程、波形41が理想波
形より遅れてくるため、絶対位置誤差は大きくなってし
まう。つまり、アブソリュートエンコーダの電源立ち上
げ時にモータ9が高速回転していると位置ずれが生じて
しまい、また高速になる程ずれ量は大きくなるという問
題点があった。
【0015】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、モータ等回転装置の高速回転中の
アブソリュートエンコーダの立ち上げ時における位置ず
れを発生させないようにするか、または補正するなどし
て、上記問題点を解消するアブソリュートエンコーダ及
びアブソリュートエンコーダの現在位置生成方法を得る
ことを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】第1の発明に係わるアブ
ソリュートエンコーダの現在位置生成方法は、所定の信
号エッジにて所定の値を設定する時のアブソリュートエ
ンコーダの回転速度が所定の値以上の時は現在位置の生
成を不可とし、所定の値以下となった後1回だけ所定の
信号のエッジにて所定の値を生成するものである。
【0017】第2の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダの現在位置生成方法は、アブソリュートエンコーダ
の回転速度が所定の値以上の時のみ所定の信号のエッジ
毎に所定の値を生成するものである。
【0018】第3の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダの現在位置生成方法は、アブソリュートエンコーダ
と接続され、アブソリュートエンコーダの出力により速
度検出を行ない、該検出速度が所定の速度以下の時、所
定の信号のエッジにて所定の値を生成するものである。
【0019】第4の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダは、電源投入後、所定の信号のエッジ通過まで一時
的に発光部の光量を増加させる手段を有するものであ
る。
【0020】第5の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダは、電源投入後、回転速度が所定値以上の時に、所
定の信号のエッジ通過まで一時的に発光部の光量を増加
させる手段を有するものである。
【0021】第6の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダの現在位置生成方法は、所定の信号のエッジにて所
定の値を生成する時のアブソリュートエンコーダの回転
速度に対応し、生成する値を変化させるものである。
【0022】第7の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダの現在位置生成方法は、所定の信号のエッジにて所
定の値を生成する時のアブソリュートエンコーダの回転
速度に対応し、設定する値を外部へ出力するものであ
る。
【0023】
【作用】第1の発明に係わるアブソリュートエンコーダ
の現在位置生成方法においては、アブソリュートエンコ
ーダ内の回路において回転速度を監視し、所定の速度以
下となった時に、はじめて復元時の現在位置を生成する
ための複数の信号内の所定の信号のエッジにて現在位置
を生成する。
【0024】第2の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダの現在位置生成方法においては、アブソリュートエ
ンコーダ内の回路において回転速度を監視し、所定の回
転速度以下に到達するまで、復元時の現在位置を生成す
るための複数の信号内の所定の信号のエッジにて毎回、
所定の値を生成するように働く。
【0025】第3の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダの現在位置生成方法においては、アブソリュートエ
ンコーダと接続された制御装置において回転速度を監視
し、所定の回転速度以下となった時に、アブソリュート
エンコーダへ信号を出し、それを受けて、アブソリュー
トエンコーダ内の回路において、復元時の現在位置を生
成するための複数の信号内の所定の信号のエッジにて所
定の値を生成するように働く。
【0026】第4の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダにおいては、アブソリュートエンコーダ内の発光部
が、電源投入後、復元時の現在位置を生成するための複
数の信号内の所定の信号のエッジ通過まで一時的に光量
を増やし、エッジ波形をなまらせないように働く。
【0027】第5の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダにおいては、アブソリュートエンコーダ内の発光部
が、電源投入後、回転速度が所定の回転速度以上の時に
復元時の現在位置を生成するための複数の信号内の所定
の信号のエッジ通過まで一時的に光量を増やし、エッジ
波形をなまらせないように働く。
【0028】第6の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダの現在位置生成方法においては、回転速度を監視
し、復元時の現在位置を生成するための複数の信号内の
所定の信号のエッジにて所定の値を生成する時に、回転
速度に相応した任意の値を生成するように働く。
【0029】第7の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダの現在位置生成方法においては、回転速度を監視
し、復元時の現在位置を生成するための複数の信号内の
所定の信号のエッジにて所定の値を生成すると同時に、
回転速度に相応した任意の値を外部へ出力するように働
く。
【0030】
【実施例】 実施例1.以下、この発明の一実施例について図1、図
2、図13を用いて説明する。図1は、この発明による
方法の一実施例を示すタイミング図、図2は現在位置の
生成順を示すフローチャートである。図1において、1
はアブソリュートエンコーダが検出した回転速度と時間
の経緯を表わすグラフで、このグラフ1の点2は復元時
の分解能の最下位ビットのエッジにて所定の値を設定し
た時、位置ずれの生じない最大の設定可能限界速度を示
し、3は復元時の分解能の最下位ビットのエッジにて所
定の値を設定しない区間の表示、4は復元時の分解能の
最下位ビットのエッジにて所定の値を設定する区間の表
示、b6は復元時の分解能の最下位ビット、A1、B
1、C1、F1、G1は最下位ビットb6のエッジ、i
はインクリメントパルス、18はフォトセンサ部50で
検出されたインクリメントパルスより回転速度を検出す
る機能を持ち、復元時の分解能6ビットおよびインクリ
メントパルスを出力位置データへと変換処理する演算回
路である。演算回路18は常時回転速度を監視してお
り、最下位ビットのエッジを通過時の回転速度が設定可
能限界速度2を超えていなければエッジ位置に相当する
所定の値を出力位置データとして再設定する。
【0031】ステップ101において、アブソリュート
エンコーダの位置がD1点において電源51が立ち上げ
されると、演算回路18ではE1点の位置が出力位置デ
ータとして設定される(ステップ102)
【0032】モータ9が正方向へ回転し、B1点に到達
するまでの区間、演算回路18はE1点の位置データに
インクリメントパルスiのカウント数を加算して出力位
置データとする(ステップ103〜105)。
【0033】ステップ104において、B1点に到達す
ると演算回路18は回転速度をチェックし(ステップ1
14)、設定可能限界速度2より上回っているので、エ
ッジ位置での出力位置データの再設定は行わない(b6
エッジ設定不可区間3)。また出力位置データはE1点
の位置データにインクリメントパルスiのカウント数を
加算して出力している状態のままとする(ステップ10
5)
【0034】さらにC1点に到達しても同様にエッジ位
置での出力位置データの再設定は行わない(b6エッジ
設定不可区間3、ステップ103、104、114、1
05)
【0035】やがて回転速度が設定可能限界速度2を下
回りF1点に到達するとエッジ位置に相当する所定の値
を出力位置データとして再設定する(b6エッジ設定可
能区間4、ステップ109)。この時点から出力位置デ
ータは最大分解能レベルのものとなる。以降はF1点の
位置データにインクリメントパルスiのカウント数の加
算により、出力位置データが更新出力されることになる
(ステップ110、111)
【0036】以降のG1点などを通過してもエッジ位置
での出力位置データの再設定は行わない。
【0037】また、電源投入後、すでに設定可能限界速
度を下回っていた場合について、図2のフローチャート
で説明する。ステップ101において、D1点で電源投
入され、E1点が出力位置データとして生成される(ス
テップ102)。そして正方向へ回転し、B1点に到達
すると、ステップ104、114を通過し、ステップ1
09にて出力位置データを再設定する。
【0038】実施例2.次に、この発明の第2の実施例
について図3、図4、図13を用いて説明する。図3
この発明による方法の第2の実施例を示すタイミング
、図4は現在位置の生成順を示すフローチャートで、
図3において実施例1の図1と同様の箇所は説明を省略
する。図において18は常時回転速度を監視しており、
回転速度が設定可能限界速度2を下回るまでは復元時の
分解能の最下位ビットのエッジを通過するたびエッジ位
置に相当する所定の値を出力位置データとして再設定す
る演算回路である。
【0039】ステップ101において、アブソリュート
エンコーダの位置がD1点において電源立ち上げされる
と、演算回路18ではE1点の位置が出力位置データと
して設定される(ステップ102)
【0040】モータ9が正方向へ回転し、B1点に到達
するまでの区間、演算回路18はE1点の位置データに
インクリメントパルスiのカウント数を加算して出力位
置データとする(ステップ103〜105)
【0041】ステップ104において、B1点に到達す
ると演算回路18は回転速度をチェックし(ステップ1
16)、設定可能限界速度2より上回っているので、エ
ッジ位置に相当する所定の値を出力位置データとして再
設定する(b6エッジ設定可能区間4、ステップ11
)。ここで、位置データは高速でエッジを通過した分
の誤差を含みながらも最大分解能レベルのデータとな
る。以降はF1点の位置データにインクリメントパルス
iのカウント数の加算により(ステップ105)、出力
位置データが更新出力される。
【0042】さらにC1点に到達すると、まだ回転速度
は設定可能限界速度2より上回っているので、B1点同
様、エッジ位置での出力位置データの再設定を行う(b
6エッジ設定可能区間4、ステップ117)。ここで
も、位置データは高速でエッジを通過した分の誤差を含
んでいるが、B1点の時より低速であるため、その誤差
は少なくなっている。以降はC1点の位置データにイン
クリメントパルスiのカウント数の加算により(ステッ
プ105)、出力位置データが更新出力される。
【0043】やがて回転速度が設定可能限界速度2を下
回りF1点に到達すると、C1点同様、エッジ位置での
出力位置データの再設定(ステップ120)を行ったあ
と、それを最後に以降はF1点の位置データにインクリ
メントパルスiのカウント数の加算により、出力位置デ
ータが更新出力される(b6エッジ設定不可区間3、ス
テップ110、111)。
【0044】以降のG1点などを通過してもエッジ位置
での出力位置データの再設定は行わない。
【0045】この実施例2では、回転速度が下がるにつ
れ、エッジを通過する度に誤差は徐々減少していくとい
う特徴がある。
【0046】また、電源投入後、すでに設定可能限界速
度を下回っていた場合について図4のフローチャートで
説明する。ステップ101において、D1点で電源投入
され、E1点が出力位置データとして生成される(ステ
ップ102)。そして正方向へ回転し、B1点に到達す
ると、ステップ104、116を通過し、ステップ12
0にて出力位置データを再設定する。
【0047】実施例3.次に、この発明の第3の実施例
について図5、図6、図7を用いて説明する。図5は、
この発明による方法の第3の実施例を示すアブソリュー
トエンコーダを用いた絶対位置システムの全体構成図
で、図13の従来例と同様の箇所については説明を省略
する。図7はこの発明の一実施例を示すタイミング図で
実施例1の図1と同様の箇所については説明を省略す
る。図6は現在位置の生成順を示すフローチャートであ
る。図5において32はアブソリュートエンコーダ8か
らの出力位置データを受けて回転速度を検出する手段、
31は回転速度検出手段32を監視し、設定可能限界速
度2を下回った時1回のみアブソリュートエンコーダ8
へ信号を発信する手段を持ったサーボアンプ30のCP
U、18はサーボアンプ30からの信号を受信後、復元
時の分解能の最下位ビットの最初のエッジを通過する
時、エッジ位置に相当する所定の値を出力位置データと
して再設定する演算回路である。
【0048】図6のステップ101において、アブソリ
ュートエンコーダ8の位置がD1点において電源51立
ち上げされると、演算回路18ではE1点の位置が出力
位置データとして設定される(ステップ102)
【0049】モータ9が正方向へ回転し、B1点に到達
するまでの区間、演算回路18はE1点の位置データに
インクリメントパルスiのカウント数を加算して出力位
置データとする(ステップ105)
【0050】B1点に到達するとサーボアンプ30は回
転速度が設定可能限界速度2より上回っているので信号
を発信しない(b6エッジ設定不可区間3)。また演算
回路18は信号を受信していないので出力位置データは
E1点の位置データにインクリメントパルスiのカウン
ト数を加算して出力している状態のままとする(ステッ
プ103、121、105)。
【0051】さらにC1点に到達しても同様にエッジ位
置での出力位置データの再設定は行わない(b6エッジ
設定不可区間3)。
【0052】やがて回転速度が設定可能限界速度2を下
回りT点に到達するとサーボアンプ30はアブソリュー
トエンコーダ8へ信号を発信し、次の最下位ビットのエ
ッジ待ちの状態となる(b6エッジ設定可能区間4、ス
テップ104)。
【0053】F1点に達すると演算回路18はエッジ位
置に相当する所定の値を出力位置データとして再設定す
る(ステップ109)。この時点から出力位置データは
最大分解能レベルのものとなる。以降はF1点の位置デ
ータにインクリメントパルスiのカウント数の加算によ
り、出力位置データが更新出力されることになる(b6
エッジ設定不可区間3、ステップ110、111)。
【0054】以降のG1点などを通過してもエッジ位置
での出力位置データの再設定は行わない。
【0055】また、電源投入後すでに設定可能限界速度
を下回っていた場合について図3(b)のフローチャー
トで説明する。ステップ101において、D1点で電源
投入され、E1点が出力位置データとして生成される
(ステップ102)。そして正方向へ回転し、B1点に
到達すると、ステップ103、ステップ121、ステッ
プ104を通過し、ステップ109にて出力位置データ
を再設定する。
【0056】実施例4.次に、この発明の第4の実施例
について図8、図15を用いて説明する。図8は、この
発明の第4の実施例を示すアブソリュートエンコーダを
用いた絶対位置検出システムの全体構成図で、従来例と
同様の箇所は説明を省略する。図において15は光量選
択器、16aは標準抵抗器、16bは光量増加用抵抗
器、19は復元時の分解能6ビットのエッジを検出し、
光量選択器15に切り替え信号を伝える任意ビットのエ
ッジ検出部である。
【0057】モータ9が高速回転している時、フォトセ
ンサ部50における復元時の分解能の最下位ビット信号
波形は図15の高速回転時の波形41のようになまって
いるが、発光源14の光量を増やすと信号波形が、低速
回転時の波形40に近づけることができる。このことに
留意して以下説明する。
【0058】光量選択器15は最初は光量増加用抵抗器
16b側を選択している。はじめにアブソリュートエン
コーダを用いた絶対位置検出システムの電源を投入する
と、発光源14の光量は標準より大きくされており、復
元時の分解能の最下位ビットのエッジをエッジ検出部1
9が検出するまでその状態が続く。
【0059】エッジ検出部19がエッジを検出し所定の
値を設定する時、フォトセンサ部50における復元時の
分解能の最下位ビット信号波形は、発光源14の光量が
大きいため図15の低速回転時の波形40に近い状態と
なる。
【0060】エッジ検出部19がエッジを検出したの
で、光量選択器15へ切り替え信号が送られ、標準抵抗
器16a側を選択するようになり、発光源14の光量
は、従来と同様の標準の状態になる。こうすれば、高速
回転で最下位ビットのエッジを通過しても、あたかも低
速回転で通過したようにすることができる。
【0061】実施例5.次に、この発明の第5の実施例
について図9、図15を用いて説明する。図9は、この
発明の第5の実施例を示すアブソリュートエンコーダを
用いた絶対位置システムの全体構成図で、実施例4の
と同様の箇所は説明を省略する。図において20はイ
ンクリメントパルスより回転速度を検出し所定の回転速
度より大きければ信号を出す速度検出部、21はエッジ
検出部19と速度検出部20の信号の論理積を光量選択
器15へ出力する論理積回路である。
【0062】アブソリュートエンコーダが所定の回転速
度以上で回っている時、絶対位置検出システムの電源を
投入すると、論理積回路21は速度検出部20から所定
の回転速度以上を示す信号と、エッジ検出部19がまだ
エッジを検出していないという信号を受けて、光量選択
器15へ信号を出し、光量増加用抵抗器16b側を選択
させる。この時発光源14の光量は標準より大きくされ
ており、復元時の分解能の最下位ビットのエッジをエッ
ジ検出部19が検出するか、回転速度が所定の速度より
下がり速度検出部20がそれを検出までその状態が続
く。
【0063】エッジ検出部19がエッジを検出し所定の
値を設定する時、フォトセンサにおける復元時の分解能
の最下位ビット信号波形は、発光源14の光量が大きい
ため図15の低速回転時の波形40に近い状態となる。
【0064】またエッジ検出部19がエッジを検出する
か、回転速度が所定の速度より下がり速度検出部20が
それを検出すると論理積回路21は光量選択器15への
信号を落とし、標準抵抗器16a側を選択するようにな
り、発光源14の光量は従来と同様の標準の状態にな
る。
【0065】実施例6.次に、この発明の第6の実施例
について図10を用いて説明する。図10は復元時の分
解能の最下位ビットのエッジにて所定の値を設定する瞬
間における演算回路の動作を示す図である。図において
70はアブソリュートエンコーダ8における演算回路
で、5はインクリメントパルスより回転速度を検出する
速度検出手段、6は検出された速度に対応した補正量を
選択する手段、7は復元時の分解能6ビットから、最下
位ビットのエッジに相当する所定の値に変換する変換手
段である。
【0066】絶対位置検出システムの電源を投入して復
元時の分解能の最下位ビットの最初のエッジを通過する
時、高速回転であるとその速度によって、絶対位置デー
タに位置ずれが生じてくる。このずれ量をあらかじめ予
測しておき、補正量選択手段6の補正量選択肢(図示せ
ず)に登録しておく。
【0067】復元時の分解能の最下位ビットの最初のエ
ッジを通過時、速度検出手段5で回転速度を検出し、補
正量選択手段6で補正量が決定する。
【0068】変換手段7でエッジ位置に相当する所定の
値に変換したものを、上記補正量と加算して出力位置デ
ータを設定する。
【0069】実施例7.次に、この発明の第7の実施例
について図11、図12を用いて説明する。図11は、
復元時の分解能の最下位ビットのエッジにて所定の値を
設定する瞬間における演算回路の動作を示す図で、実施
例6の図10と同様の箇所については説明を省略する。
図12はアブソリュートエンコーダ8を用いた絶対位置
検出システムの全体構成図で、図13の従来例と同様の
箇所については説明を省略する。
【0070】実施例7と同様に、復元時の分解能の最下
位ビットの最初のエッジを通過する時の回転速度に対応
するずれ量をあらかじめ予測しておき、その補正量を補
正量選択手段6の補正量選択肢(図示せず)に登録して
おく。
【0071】復元時の分解能の最下位ビットの最初のエ
ッジを通過時、速度検出手段5で回転速度を検出し、補
正量選択手段6で補正量が決定する。
【0072】出力位置データと同様に補正量もアブソリ
ュートエンコーダ8の外部へ出力され、サーボアンプ3
0内のCPU31に取り込まれる。
【0073】CPU31にて、エンコーダフィードバッ
ク値に補正量を加えて処理させることで、ずれ量が補正
される。
【0074】この他に、CPU31にて、指令位置デー
タから補正量を減算して処理させても同様の効果が得ら
れる。また補正量を加算あるいは減算させる時に補正量
を分割して除々に加減算させると、位置ずれ補正による
位置データの急変をやわらげることができる。
【0075】
【発明の効果】以上のように、第1の発明によれば、ア
ブソリュートエンコーダの内部回路で回転速度を検出
し、所定の回転速度以下となったところで、復元時の分
解能の最下位ビットのエッジにて所定の値を設定するよ
うにしたので、簡素なアルゴリズムを追加するだけで、
高速回転で電源投入しても位置ずれが発生せず、精度の
高い絶対位置検出システムを構築することができる。
【0076】また第2の発明によれば、アブソリュート
エンコーダの内部回路で回転速度を検出し、所定の回転
速度以下となるまで、復元時の分解能の最下位ビットの
エッジにて毎回、所定の値を設定するようにしたので、
回転速度が低速になるにつれ、段階的に位置ずれが減少
していくようになり、高速回転で電源投入した場合でも
位置変化量が急変することなく、ずれ分を補正すること
ができる。
【0077】また第3の発明によれば、サーボアンプの
信号を受けてから、アブソリュートエンコーダの内部回
路で復元時の分解能の最下位ビットのエッジにて所定の
値を設定するようにしたので、サーボアンプが任意のタ
イミングで位置ずれを補正することができ、応用性のき
く方法を得ることができる。
【0078】また第4の発明によれば、アブソリュート
エンコーダの電源投入時から1つめの復元時の分解能の
最下位ビットのエッジまでの間だけフォトセンサ部の光
量を増やすことで、復元時の分解能の最下位ビットのエ
ッジを矩形波に近づけることができるので、エッジ通過
時に所定の値を設定する時、位置ずれを根本から発生さ
せず、信頼性の高い方法で最大分解能精度へ移行させる
ことができる。
【0079】また第5の発明によれば、アブソリュート
エンコーダの電源投入時から1つめの復元時の分解能の
最下位ビットのエッジまでの間、回転速度が所定の値以
上の時だけフォトセンサ部の光量を増やし、復元時の分
解能の最下位ビットのエッジを矩形波に近づけることが
できるので、第4の発明の場合より、光量を増やすケー
スを限定でき、消費電力を節約することができる。
【0080】また第6の発明によれば、アブソリュート
エンコーダの内部回路で復元時の分解能の最下位ビット
のエッジにて所定の値を設定する時、その時の回転速度
に応じた補正量をアブソリュートエンコーダ内で加算す
るようにしたので、すばやく位置ずれ量を補正すること
ができる。
【0081】また第7の発明によれば、アブソリュート
エンコーダにおいて、復元時の分解能の最下位ビットの
エッジにて所定の値を設定する時、その時の回転速度に
応じた補正量を外部の制御装置に出力し、外部の制御装
置にて任意に位置ずれを補正するようにしたので、位置
ずれの補正方法に多様性をもたせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例を示すタイミング図で
ある。
【図2】この発明の第1の実施例における現在位置の生
成順を示すフローチャートである。
【図3】この発明の第2の実施例を示すタイミング図で
ある。
【図4】この発明の第2の実施例における現在位置の生
成順を示すフローチャートである。
【図5】この発明の第3の実施例における絶対値検出シ
ステムの全体構成図である。
【図6】この発明の第3の実施例における現在位置の生
成順を示すフローチャートである。
【図7】この発明の第3の実施例を示すタイミング図で
ある。
【図8】この発明の第4の実施例における絶対値検出シ
ステムの全体構成図である。
【図9】この発明の第5の実施例における絶対値検出シ
ステムの全体構成図である。
【図10】この発明の第6の実施例における復元時の分
解能の最下位ビットのエッジにて所定の値を設定する瞬
間における演算回路の動作を示す図である。
【図11】この発明の第7の実施例における復元時の分
解能の最下位ビットのエッジにて所定の値を設定する瞬
間における演算回路の動作を示す図である。
【図12】この発明の第7の実施例における絶対値検出
システムの全体構成図である。
【図13】従来の絶対位置検出システムの全体構成図で
ある。
【図14】従来のフォトセンサ部よりされたビットのタ
イミング図である。
【図15】従来のフォトセンサ部における復元時の分解
能の最下位ビット信号レベルである。
【図16】従来の現在位置の生成順を示すフローチャー
トである。
【符号の説明】 1 アブソリュートエンコーダが検出した回転速度と時
間の経緯を表わすグラフ 2 設定可能限界速度 3 復元時の分解能の最下位ビットのエッジにて所定の
値を設定しない区間の表示 4 復元時の分解能の最下位ビットのエッジにて所定の
値を設定する区間の表示 5 アブソリュートエンコーダ内における速度検出手段 6 アブソリュートエンコーダ内における補正量選択手
段 7 変換手段 8 アブソリュートエンコーダ 9 モータ 10 カップリング 11 ガラス円板 12 復元時の分解能6ビット用スリット 13 インクリメントパルス用スリット 14 フォトセンサの発光源 15 光量選択器 16 抵抗器 16a 標準抵抗器 16b 光量増加用抵抗器 17 センサ 18、70、80 演算回路 19 任意ビットのエッジ検出器 20 速度検出部 21 論理積回路 30 サーボアンプ 31 CPU 32 増幅回路 33 回転速度検出手段 40 低速回転時のフォトセンサにおける復元時の分解
能の最下位ビット信号波形 41 高速回転時のフォトセンサにおける復元時の分解
能の最下位ビット信号波形
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図2
【補正方法】追加
【補正内容】
【図2】
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】
【手続補正5】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】追加
【補正内容】
【図4】
【手続補正6】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】
【手続補正7】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図6
【補正方法】追加
【補正内容】
【図6】
【手続補正8】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図7
【補正方法】変更
【補正内容】
【図7】
【手続補正9】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図8
【補正方法】変更
【補正内容】
【図8】
【手続補正10】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図9
【補正方法】変更
【補正内容】
【図9】
【手続補正11】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図10
【補正方法】変更
【補正内容】
【図10】
【手続補正12】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図11
【補正方法】変更
【補正内容】
【図11】
【手続補正13】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図12
【補正方法】変更
【補正内容】
【図12】
【手続補正14】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図13
【補正方法】変更
【補正内容】
【図13】
【手続補正15】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図14
【補正方法】変更
【補正内容】
【図14】
【手続補正16】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図15
【補正方法】変更
【補正内容】
【図15】
【手続補正17】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図16
【補正方法】追加
【補正内容】
【図16】 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年5月9日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 アブソリュートエンコーダ及びアブソ
リュートエンコーダの現在位置生成方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、産業機械や工作機械
の可動部を駆動するサーボ制御装置におけるアブソリュ
ートエンコーダ及びアブソリュートエンコーダの現在位
置生成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】限られた分解能で復元し、さらに高分解
能な位置を出力しようとするアブソリュートエンコーダ
では、アブソリュートエンコーダの任意の分解能にて現
在位置を復元し、その後の回転に対しては復元値にイン
クリメントパルスを加算し、復元時の分解能の最下位ビ
ットのエッジにて所定の値を設定する方法がとられてい
る。ここでエッジとは、アブソリュートエンコーダが正
方向へ回転するときは最下位ビットの立ち上がりの瞬
間、逆方向へ回転するときは立ち下がりの瞬間を意味す
るものである。
【0003】このような従来のアブソリュートエンコー
ダを図13〜図16を用いて説明する。図13はアブソ
リュートエンコーダを用いた絶対位置検出システムの全
体構成図、図14は図13のフォトセンサ部50より検
出されたビットのタイミング図、図15はフォトセンサ
部50における復元時の分解能の最下位ビット信号レベ
、図16は現在位置の生成順を示すフローチャート
示す。図において、8はアブソリュートエンコーダ、9
はモータ、10はモータ9の動きをアブソリュートエン
コーダ8に伝えるカップリング、11はモータ9と同期
して回転するガラス円板、12はガラス円板11上に存
在する復元時の分解能6ビット用スリット、13はイン
クリメントパルス用スリット、14はフォトセンサ部5
0の発光源、16は電源51から発光源14への電力を
調整する抵抗器、17はセンサ、18はフォトセンサ部
50で検出された復元時の分解能6ビットおよびインク
リメントパルスを出力位置データへと変換処理する演算
回路、30はサーボアンプ、31は演算回路18から出
力された出力位置データと上位コントローラなど外部か
らの指令位置データとを用いフィードバック制御を行う
CPU、32はCPU31からの制御指令を増幅してモ
ータ9へ動力を供給する増幅回路である。
【0004】図14において、b1はアブソリュートエ
ンコーダ1回転で2カウントされる復元時の分解能の最
上位ビット、b2はアブソリュートエンコーダ1回転で
4カウントされる復元時の分解能の第2ビット、b6は
アブソリュートエンコーダ1回転で64カウントされる
復元時の分解能の最下位ビット、AおよびBは最下位ビ
ットb6のエッジ、iはアブソリュートエンコーダ1回
転で最大分解能でカウントされるインクリメントパルス
である。
【0005】また図15において、40は低速回転時の
フォトセンサ部50における復元時の分解能の最下位ビ
ット信号波形、41は高速回転時の同波形、dは高速回
転時の最下位ビットのエッジ通過時間誤差である。
【0006】次に上記構成のアブソリュートエンコーダ
を用いた絶対位置検出システムの動作について説明す
る。今、モータ9は停止しているものとして仮定する。
まずアブソリュートエンコーダ8の電源51の立ち上げ
と同時に、発光源14およびセンサ17が稼働し始め
る。
【0007】センサ17は復元時の分解能6ビット用ス
リット12を通過する光を検知して6ビットのデータを
認識し、インクリメントパルス用スリット13からはパ
ルス変化は認識しない。これを受けた演算回路18では
6ビットの分解能で出力位置データを設定する。図14
で示すビットタイミング図および図16のフローチャー
で詳しく説明すると、今、ステップ101において、
D点で位置検出されると、b1からb6の6ビットデー
タが認識できる。演算回路18ではA点からC点の範囲
中の任意の位置としてしか認識しないので、A点とC点
の中央値E点が出力位置データとして設定される(ステ
ップ102)。この出力位置データが絶対位置検出シス
テムの復元値に相当する。つまりこの時点ではDE間の
パルス分誤差を含んでいる。
【0008】モータ9が正方向へ回転し、B点に到達す
るまでの区間、演算回路18はE点の位置データにイン
クリメントパルスiのカウント数を加算して出力位置デ
ータとする(ステップ103〜105)。従って現時点
でもDE間の誤差を含んだ6ビット分解能での位置を出
力しているといえる。
【0009】B点を通過時、演算回路18は、エッジ位
置に相当する所定の値を出力位置データとして再設定す
(ステップ104、109)。この時点から出力位置
データは最大分解能レベルのものとなる。つまりDE間
の誤差はキャンセルされる。以降はステップ110〜1
11に従い、B点の位置データにインクリメントパルス
iのカウント数の加算により、出力位置データが更新出
力されることになる。
【0010】次に、モータ9が逆方向へ回転した場合を
説明する。ステップ101、102は同様に行ない、D
点からA点に到達するまでの区間、演算回路18はE点
の位置データにインクリメントパルスのカウント数を減
算して出力データとする(ステップ106〜108)。
【0011】A点を通過時、演算回路18は、エッジ位
置に相当する所定の値を出力位置データとして再設定す
る(ステップ107、109)。以降は、ステップ11
2〜113に従い、A点の位置データにインクリメント
パルスiのカウント数の減算により、出力位置データが
更新出力される。
【0012】サーボアンプ30は出力位置データをアブ
ソリュートエンコーダ8のフィードバック値として取り
込む。CPU31にて指令位置データとの差分をとり、
指令位置データに追従させるよう制御指令をつくり、増
幅回路32で電力へ変換増幅してモータ9に動力を供給
している。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】従来のアブソリュート
エンコーダは以上のように構成されているので、アブソ
リュートエンコーダの電源立ち上げ後、復元時の分解能
の最下位ビットの最初のエッジにて、最大分解能レベル
での現在位置として再設定される。つまりここで設定さ
れた現在位置の精度が以降の絶対位置データの精度に直
接影響を及ぼしている。
【0014】アブソリュートエンコーダを使った駆動系
のシステムでは、モータが高速回転している時に、電源
投入される場合がある。例えば、モータが落下物を駆動
するようなシステムが挙げられるが、このような用途に
おいて、アブソリュートエンコーダのセンサ17におけ
るb6の信号レベルの波形は図15に示すように、もと
もとなまっており、低速時の波形40に示す通りであ
る。エッジ通過時の速度が大きくなると、高速時の波形
41のように理想波形より時間誤差dだけ遅れてエッジ
検出される。すなわち、時間誤差dの間に移動したパル
ス数diが絶対位置誤差として累積されてしまう。
た、エッジ通過時の速度が大きい程、波形41が理想波
形より遅れてくるため、絶対位置誤差は大きくなってし
まう。つまり、アブソリュートエンコーダの電源立ち上
げ時にモータ9が高速回転していると位置ずれが生じて
しまい、また高速になる程ずれ量は大きくなるという問
題点があった。
【0015】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、モータ等回転装置の高速回転中の
アブソリュートエンコーダの立ち上げ時における位置ず
れを発生させないようにするか、または補正するなどし
て、上記問題点を解消するアブソリュートエンコーダ及
びアブソリュートエンコーダの現在位置生成方法を得る
ことを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】第1の発明に係わるアブ
ソリュートエンコーダの現在位置生成方法は、所定の信
号エッジにて所定の値を設定する時のアブソリュートエ
ンコーダの回転速度が所定の値以上の時は現在位置の生
成を不可とし、所定の値以下となった後1回だけ所定の
信号のエッジにて所定の値を生成するものである。
【0017】第2の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダの現在位置生成方法は、アブソリュートエンコーダ
の回転速度が所定の値以上の時のみ所定の信号のエッジ
毎に所定の値を生成するものである。
【0018】第3の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダの現在位置生成方法は、アブソリュートエンコーダ
と接続され、アブソリュートエンコーダの出力により速
度検出を行ない、該検出速度が所定の速度以下の時、所
定の信号のエッジにて所定の値を生成するものである。
【0019】第4の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダは、電源投入後、所定の信号のエッジ通過まで一時
的に発光部の光量を増加させる手段を有するものであ
る。
【0020】第5の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダは、電源投入後、回転速度が所定値以上の時に、所
定の信号のエッジ通過まで一時的に発光部の光量を増加
させる手段を有するものである。
【0021】第6の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダの現在位置生成方法は、所定の信号のエッジにて所
定の値を生成する時のアブソリュートエンコーダの回転
速度に対応し、生成する値を変化させるものである。
【0022】第7の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダの現在位置生成方法は、所定の信号のエッジにて所
定の値を生成する時のアブソリュートエンコーダの回転
速度に対応し、設定する値を外部へ出力するものであ
る。
【0023】
【作用】第1の発明に係わるアブソリュートエンコーダ
の現在位置生成方法においては、アブソリュートエンコ
ーダ内の回路において回転速度を監視し、所定の速度以
下となった時に、はじめて復元時の現在位置を生成する
ための複数の信号内の所定の信号のエッジにて現在位置
を生成する。
【0024】第2の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダの現在位置生成方法においては、アブソリュートエ
ンコーダ内の回路において回転速度を監視し、所定の回
転速度以下に到達するまで、復元時の現在位置を生成す
るための複数の信号内の所定の信号のエッジにて毎回、
所定の値を生成するように働く。
【0025】第3の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダの現在位置生成方法においては、アブソリュートエ
ンコーダと接続された制御装置において回転速度を監視
し、所定の回転速度以下となった時に、アブソリュート
エンコーダへ信号を出し、それを受けて、アブソリュー
トエンコーダ内の回路において、復元時の現在位置を生
成するための複数の信号内の所定の信号のエッジにて所
定の値を生成するように働く。
【0026】第4の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダにおいては、アブソリュートエンコーダ内の発光部
が、電源投入後、復元時の現在位置を生成するための複
数の信号内の所定の信号のエッジ通過まで一時的に光量
を増やし、エッジ波形をなまらせないように働く。
【0027】第5の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダにおいては、アブソリュートエンコーダ内の発光部
が、電源投入後、回転速度が所定の回転速度以上の時に
復元時の現在位置を生成するための複数の信号内の所定
の信号のエッジ通過まで一時的に光量を増やし、エッジ
波形をなまらせないように働く。
【0028】第6の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダの現在位置生成方法においては、回転速度を監視
し、復元時の現在位置を生成するための複数の信号内の
所定の信号のエッジにて所定の値を生成する時に、回転
速度に相応した任意の値を生成するように働く。
【0029】第7の発明に係わるアブソリュートエンコ
ーダの現在位置生成方法においては、回転速度を監視
し、復元時の現在位置を生成するための複数の信号内の
所定の信号のエッジにて所定の値を生成すると同時に、
回転速度に相応した任意の値を外部へ出力するように働
く。
【0030】
【実施例】 実施例1.以下、この発明の一実施例について図1、図
2、図13を用いて説明する。図1は、この発明による
方法の一実施例を示すタイミング図、図2は現在位置の
生成順を示すフローチャートである。図1において、1
はアブソリュートエンコーダが検出した回転速度と時間
の経緯を表わすグラフで、このグラフ1の点2は復元時
の分解能の最下位ビットのエッジにて所定の値を設定し
た時、位置ずれの生じない最大の設定可能限界速度を示
し、3は復元時の分解能の最下位ビットのエッジにて所
定の値を設定しない区間の表示、4は復元時の分解能の
最下位ビットのエッジにて所定の値を設定する区間の表
示、b6は復元時の分解能の最下位ビット、A1、B
1、C1、F1、G1は最下位ビットb6のエッジ、i
はインクリメントパルス、18はフォトセンサ部50で
検出されたインクリメントパルスより回転速度を検出す
る機能を持ち、復元時の分解能6ビットおよびインクリ
メントパルスを出力位置データへと変換処理する演算回
路である。演算回路18は常時回転速度を監視してお
り、最下位ビットのエッジを通過時の回転速度が設定可
能限界速度2を超えていなければエッジ位置に相当する
所定の値を出力位置データとして再設定する。
【0031】ステップ101において、アブソリュート
エンコーダの位置がD1点において電源51が立ち上げ
されると、演算回路18ではE1点の位置が出力位置デ
ータとして設定される(ステップ102)
【0032】モータ9が正方向へ回転し、B1点に到達
するまでの区間、演算回路18はE1点の位置データに
インクリメントパルスiのカウント数を加算して出力位
置データとする(ステップ103〜105)。
【0033】ステップ104において、B1点に到達す
ると演算回路18は回転速度をチェックし(ステップ1
14)、設定可能限界速度2より上回っているので、エ
ッジ位置での出力位置データの再設定は行わない(b6
エッジ設定不可区間3)。また出力位置データはE1点
の位置データにインクリメントパルスiのカウント数を
加算して出力している状態のままとする(ステップ10
5)
【0034】さらにC1点に到達しても同様にエッジ位
置での出力位置データの再設定は行わない(b6エッジ
設定不可区間3、ステップ103、104、114、1
05)
【0035】やがて回転速度が設定可能限界速度2を下
回りF1点に到達するとエッジ位置に相当する所定の値
を出力位置データとして再設定する(b6エッジ設定可
能区間4、ステップ109)。この時点から出力位置デ
ータは最大分解能レベルのものとなる。以降はF1点の
位置データにインクリメントパルスiのカウント数の加
算により、出力位置データが更新出力されることになる
(ステップ110、111)
【0036】以降のG1点などを通過してもエッジ位置
での出力位置データの再設定は行わない。
【0037】また、電源投入後、すでに設定可能限界速
度を下回っていた場合について、図2のフローチャート
で説明する。ステップ101において、D1点で電源投
入され、E1点が出力位置データとして生成される(ス
テップ102)。そして正方向へ回転し、B1点に到達
すると、ステップ104、114を通過し、ステップ1
09にて出力位置データを再設定する。
【0038】実施例2.次に、この発明の第2の実施例
について図3、図4、図13を用いて説明する。図3
この発明による方法の第2の実施例を示すタイミング
、図4は現在位置の生成順を示すフローチャートで、
図3において実施例1の図1と同様の箇所は説明を省略
する。図において18は常時回転速度を監視しており、
回転速度が設定可能限界速度2を下回るまでは復元時の
分解能の最下位ビットのエッジを通過するたびエッジ位
置に相当する所定の値を出力位置データとして再設定す
る演算回路である。
【0039】ステップ101において、アブソリュート
エンコーダの位置がD1点において電源立ち上げされる
と、演算回路18ではE1点の位置が出力位置データと
して設定される(ステップ102)
【0040】モータ9が正方向へ回転し、B1点に到達
するまでの区間、演算回路18はE1点の位置データに
インクリメントパルスiのカウント数を加算して出力位
置データとする(ステップ103〜105)
【0041】ステップ104において、B1点に到達す
ると演算回路18は回転速度をチェックし(ステップ1
16)、設定可能限界速度2より上回っているので、エ
ッジ位置に相当する所定の値を出力位置データとして再
設定する(b6エッジ設定可能区間4、ステップ11
)。ここで、位置データは高速でエッジを通過した分
の誤差を含みながらも最大分解能レベルのデータとな
る。以降はF1点の位置データにインクリメントパルス
iのカウント数の加算により(ステップ105)、出力
位置データが更新出力される。
【0042】さらにC1点に到達すると、まだ回転速度
は設定可能限界速度2より上回っているので、B1点同
様、エッジ位置での出力位置データの再設定を行う(b
6エッジ設定可能区間4、ステップ117)。ここで
も、位置データは高速でエッジを通過した分の誤差を含
んでいるが、B1点の時より低速であるため、その誤差
は少なくなっている。以降はC1点の位置データにイン
クリメントパルスiのカウント数の加算により(ステッ
プ105)、出力位置データが更新出力される。
【0043】やがて回転速度が設定可能限界速度2を下
回りF1点に到達すると、C1点同様、エッジ位置での
出力位置データの再設定(ステップ120)を行ったあ
と、それを最後に以降はF1点の位置データにインクリ
メントパルスiのカウント数の加算により、出力位置デ
ータが更新出力される(b6エッジ設定不可区間3、ス
テップ110、111)。
【0044】以降のG1点などを通過してもエッジ位置
での出力位置データの再設定は行わない。
【0045】この実施例2では、回転速度が下がるにつ
れ、エッジを通過する度に誤差は徐々減少していくとい
う特徴がある。
【0046】また、電源投入後、すでに設定可能限界速
度を下回っていた場合について図4のフローチャートで
説明する。ステップ101において、D1点で電源投入
され、E1点が出力位置データとして生成される(ステ
ップ102)。そして正方向へ回転し、B1点に到達す
ると、ステップ104、116を通過し、ステップ12
0にて出力位置データを再設定する。
【0047】実施例3.次に、この発明の第3の実施例
について図5、図6、図7を用いて説明する。図5は、
この発明による方法の第3の実施例を示すアブソリュー
トエンコーダを用いた絶対位置システムの全体構成図
で、図13の従来例と同様の箇所については説明を省略
する。図7はこの発明の一実施例を示すタイミング図で
実施例1の図1と同様の箇所については説明を省略す
る。図6は現在位置の生成順を示すフローチャートであ
る。図5において32はアブソリュートエンコーダ8か
らの出力位置データを受けて回転速度を検出する手段、
31は回転速度検出手段32を監視し、設定可能限界速
度2を下回った時1回のみアブソリュートエンコーダ8
へ信号を発信する手段を持ったサーボアンプ30のCP
U、18はサーボアンプ30からの信号を受信後、復元
時の分解能の最下位ビットの最初のエッジを通過する
時、エッジ位置に相当する所定の値を出力位置データと
して再設定する演算回路である。
【0048】図6のステップ101において、アブソリ
ュートエンコーダ8の位置がD1点において電源51立
ち上げされると、演算回路18ではE1点の位置が出力
位置データとして設定される(ステップ102)
【0049】モータ9が正方向へ回転し、B1点に到達
するまでの区間、演算回路18はE1点の位置データに
インクリメントパルスiのカウント数を加算して出力位
置データとする(ステップ105)
【0050】B1点に到達するとサーボアンプ30は回
転速度が設定可能限界速度2より上回っているので信号
を発信しない(b6エッジ設定不可区間3)。また演算
回路18は信号を受信していないので出力位置データは
E1点の位置データにインクリメントパルスiのカウン
ト数を加算して出力している状態のままとする(ステッ
プ103、121、105)。
【0051】さらにC1点に到達しても同様にエッジ位
置での出力位置データの再設定は行わない(b6エッジ
設定不可区間3)。
【0052】やがて回転速度が設定可能限界速度2を下
回りT点に到達するとサーボアンプ30はアブソリュー
トエンコーダ8へ信号を発信し、次の最下位ビットのエ
ッジ待ちの状態となる(b6エッジ設定可能区間4、ス
テップ104)。
【0053】F1点に達すると演算回路18はエッジ位
置に相当する所定の値を出力位置データとして再設定す
る(ステップ109)。この時点から出力位置データは
最大分解能レベルのものとなる。以降はF1点の位置デ
ータにインクリメントパルスiのカウント数の加算によ
り、出力位置データが更新出力されることになる(b6
エッジ設定不可区間3、ステップ110、111)。
【0054】以降のG1点などを通過してもエッジ位置
での出力位置データの再設定は行わない。
【0055】また、電源投入後すでに設定可能限界速度
を下回っていた場合について図3(b)のフローチャー
トで説明する。ステップ101において、D1点で電源
投入され、E1点が出力位置データとして生成される
(ステップ102)。そして正方向へ回転し、B1点に
到達すると、ステップ103、ステップ121、ステッ
プ104を通過し、ステップ109にて出力位置データ
を再設定する。
【0056】実施例4.次に、この発明の第4の実施例
について図8、図15を用いて説明する。図8は、この
発明の第4の実施例を示すアブソリュートエンコーダを
用いた絶対位置検出システムの全体構成図で、従来例と
同様の箇所は説明を省略する。図において15は光量選
択器、16aは標準抵抗器、16bは光量増加用抵抗
器、19は復元時の分解能6ビットのエッジを検出し、
光量選択器15に切り替え信号を伝える任意ビットのエ
ッジ検出部である。
【0057】モータ9が高速回転している時、フォトセ
ンサ部50における復元時の分解能の最下位ビット信号
波形は図15の高速回転時の波形41のようになまって
いるが、発光源14の光量を増やすと信号波形が、低速
回転時の波形40に近づけることができる。このことに
留意して以下説明する。
【0058】光量選択器15は最初は光量増加用抵抗器
16b側を選択している。はじめにアブソリュートエン
コーダを用いた絶対位置検出システムの電源を投入する
と、発光源14の光量は標準より大きくされており、復
元時の分解能の最下位ビットのエッジをエッジ検出部1
9が検出するまでその状態が続く。
【0059】エッジ検出部19がエッジを検出し所定の
値を設定する時、フォトセンサ部50における復元時の
分解能の最下位ビット信号波形は、発光源14の光量が
大きいため図15の低速回転時の波形40に近い状態と
なる。
【0060】エッジ検出部19がエッジを検出したの
で、光量選択器15へ切り替え信号が送られ、標準抵抗
器16a側を選択するようになり、発光源14の光量
は、従来と同様の標準の状態になる。こうすれば、高速
回転で最下位ビットのエッジを通過しても、あたかも低
速回転で通過したようにすることができる。
【0061】実施例5.次に、この発明の第5の実施例
について図9、図15を用いて説明する。図9は、この
発明の第5の実施例を示すアブソリュートエンコーダを
用いた絶対位置システムの全体構成図で、実施例4の
と同様の箇所は説明を省略する。図において20はイ
ンクリメントパルスより回転速度を検出し所定の回転速
度より大きければ信号を出す速度検出部、21はエッジ
検出部19と速度検出部20の信号の論理積を光量選択
器15へ出力する論理積回路である。
【0062】アブソリュートエンコーダが所定の回転速
度以上で回っている時、絶対位置検出システムの電源を
投入すると、論理積回路21は速度検出部20から所定
の回転速度以上を示す信号と、エッジ検出部19がまだ
エッジを検出していないという信号を受けて、光量選択
器15へ信号を出し、光量増加用抵抗器16b側を選択
させる。この時発光源14の光量は標準より大きくされ
ており、復元時の分解能の最下位ビットのエッジをエッ
ジ検出部19が検出するか、回転速度が所定の速度より
下がり速度検出部20がそれを検出までその状態が続
く。
【0063】エッジ検出部19がエッジを検出し所定の
値を設定する時、フォトセンサにおける復元時の分解能
の最下位ビット信号波形は、発光源14の光量が大きい
ため図15の低速回転時の波形40に近い状態となる。
【0064】またエッジ検出部19がエッジを検出する
か、回転速度が所定の速度より下がり速度検出部20が
それを検出すると論理積回路21は光量選択器15への
信号を落とし、標準抵抗器16a側を選択するようにな
り、発光源14の光量は従来と同様の標準の状態にな
る。
【0065】実施例6.次に、この発明の第6の実施例
について図10を用いて説明する。図10は復元時の分
解能の最下位ビットのエッジにて所定の値を設定する瞬
間における演算回路の動作を示す図である。図において
70はアブソリュートエンコーダ8における演算回路
で、5はインクリメントパルスより回転速度を検出する
速度検出手段、6は検出された速度に対応した補正量を
選択する手段、7は復元時の分解能6ビットから、最下
位ビットのエッジに相当する所定の値に変換する変換手
段である。
【0066】絶対位置検出システムの電源を投入して復
元時の分解能の最下位ビットの最初のエッジを通過する
時、高速回転であるとその速度によって、絶対位置デー
タに位置ずれが生じてくる。このずれ量をあらかじめ予
測しておき、補正量選択手段6の補正量選択肢(図示せ
ず)に登録しておく。
【0067】復元時の分解能の最下位ビットの最初のエ
ッジを通過時、速度検出手段5で回転速度を検出し、補
正量選択手段6で補正量が決定する。
【0068】変換手段7でエッジ位置に相当する所定の
値に変換したものを、上記補正量と加算して出力位置デ
ータを設定する。
【0069】実施例7.次に、この発明の第7の実施例
について図11、図12を用いて説明する。図11は、
復元時の分解能の最下位ビットのエッジにて所定の値を
設定する瞬間における演算回路の動作を示す図で、実施
例6の図10と同様の箇所については説明を省略する。
図12はアブソリュートエンコーダ8を用いた絶対位置
検出システムの全体構成図で、図13の従来例と同様の
箇所については説明を省略する。
【0070】実施例7と同様に、復元時の分解能の最下
位ビットの最初のエッジを通過する時の回転速度に対応
するずれ量をあらかじめ予測しておき、その補正量を補
正量選択手段6の補正量選択肢(図示せず)に登録して
おく。
【0071】復元時の分解能の最下位ビットの最初のエ
ッジを通過時、速度検出手段5で回転速度を検出し、補
正量選択手段6で補正量が決定する。
【0072】出力位置データと同様に補正量もアブソリ
ュートエンコーダ8の外部へ出力され、サーボアンプ3
0内のCPU31に取り込まれる。
【0073】CPU31にて、エンコーダフィードバッ
ク値に補正量を加えて処理させることで、ずれ量が補正
される。
【0074】この他に、CPU31にて、指令位置デー
タから補正量を減算して処理させても同様の効果が得ら
れる。また補正量を加算あるいは減算させる時に補正量
を分割して除々に加減算させると、位置ずれ補正による
位置データの急変をやわらげることができる。
【0075】
【発明の効果】以上のように、第1の発明によれば、ア
ブソリュートエンコーダの内部回路で回転速度を検出
し、所定の回転速度以下となったところで、復元時の分
解能の最下位ビットのエッジにて所定の値を設定するよ
うにしたので、簡素なアルゴリズムを追加するだけで、
高速回転で電源投入しても位置ずれが発生せず、精度の
高い絶対位置検出システムを構築することができる。
【0076】また第2の発明によれば、アブソリュート
エンコーダの内部回路で回転速度を検出し、所定の回転
速度以下となるまで、復元時の分解能の最下位ビットの
エッジにて毎回、所定の値を設定するようにしたので、
回転速度が低速になるにつれ、段階的に位置ずれが減少
していくようになり、高速回転で電源投入した場合でも
位置変化量が急変することなく、ずれ分を補正すること
ができる。
【0077】また第3の発明によれば、サーボアンプの
信号を受けてから、アブソリュートエンコーダの内部回
路で復元時の分解能の最下位ビットのエッジにて所定の
値を設定するようにしたので、サーボアンプが任意のタ
イミングで位置ずれを補正することができ、応用性のき
く方法を得ることができる。
【0078】また第4の発明によれば、アブソリュート
エンコーダの電源投入時から1つめの復元時の分解能の
最下位ビットのエッジまでの間だけフォトセンサ部の光
量を増やすことで、復元時の分解能の最下位ビットのエ
ッジを矩形波に近づけることができるので、エッジ通過
時に所定の値を設定する時、位置ずれを根本から発生さ
せず、信頼性の高い方法で最大分解能精度へ移行させる
ことができる。
【0079】また第5の発明によれば、アブソリュート
エンコーダの電源投入時から1つめの復元時の分解能の
最下位ビットのエッジまでの間、回転速度が所定の値以
上の時だけフォトセンサ部の光量を増やし、復元時の分
解能の最下位ビットのエッジを矩形波に近づけることが
できるので、第4の発明の場合より、光量を増やすケー
スを限定でき、消費電力を節約することができる。
【0080】また第6の発明によれば、アブソリュート
エンコーダの内部回路で復元時の分解能の最下位ビット
のエッジにて所定の値を設定する時、その時の回転速度
に応じた補正量をアブソリュートエンコーダ内で加算す
るようにしたので、すばやく位置ずれ量を補正すること
ができる。
【0081】また第7の発明によれば、アブソリュート
エンコーダにおいて、復元時の分解能の最下位ビットの
エッジにて所定の値を設定する時、その時の回転速度に
応じた補正量を外部の制御装置に出力し、外部の制御装
置にて任意に位置ずれを補正するようにしたので、位置
ずれの補正方法に多様性をもたせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例を示すタイミング図で
ある。
【図2】この発明の第1の実施例における現在位置の生
成順を示すフローチャートである。
【図3】この発明の第2の実施例を示すタイミング図で
ある。
【図4】この発明の第2の実施例における現在位置の生
成順を示すフローチャートである。
【図5】この発明の第3の実施例における絶対値検出シ
ステムの全体構成図である。
【図6】この発明の第3の実施例における現在位置の生
成順を示すフローチャートである。
【図7】この発明の第3の実施例を示すタイミング図で
ある。
【図8】この発明の第4の実施例における絶対値検出シ
ステムの全体構成図である。
【図9】この発明の第5の実施例における絶対値検出シ
ステムの全体構成図である。
【図10】この発明の第6の実施例における復元時の分
解能の最下位ビットのエッジにて所定の値を設定する瞬
間における演算回路の動作を示す図である。
【図11】この発明の第7の実施例における復元時の分
解能の最下位ビットのエッジにて所定の値を設定する瞬
間における演算回路の動作を示す図である。
【図12】この発明の第7の実施例における絶対値検出
システムの全体構成図である。
【図13】従来の絶対位置検出システムの全体構成図で
ある。
【図14】従来のフォトセンサ部よりされたビットのタ
イミング図である。
【図15】従来のフォトセンサ部における復元時の分解
能の最下位ビット信号レベルである。
【図16】従来の現在位置の生成順を示すフローチャー
トである。
【符号の説明】 1 アブソリュートエンコーダが検出した回転速度と時
間の経緯を表わすグラフ 2 設定可能限界速度 3 復元時の分解能の最下位ビットのエッジにて所定の
値を設定しない区間の表示 4 復元時の分解能の最下位ビットのエッジにて所定の
値を設定する区間の表示 5 アブソリュートエンコーダ内における速度検出手段 6 アブソリュートエンコーダ内における補正量選択手
段 7 変換手段 8 アブソリュートエンコーダ 9 モータ 10 カップリング 11 ガラス円板 12 復元時の分解能6ビット用スリット 13 インクリメントパルス用スリット 14 フォトセンサの発光源 15 光量選択器 16 抵抗器 16a 標準抵抗器 16b 光量増加用抵抗器 17 センサ 18、70、80 演算回路 19 任意ビットのエッジ検出器 20 速度検出部 21 論理積回路 30 サーボアンプ 31 CPU 32 増幅回路 33 回転速度検出手段 40 低速回転時のフォトセンサにおける復元時の分解
能の最下位ビット信号波形 41 高速回転時のフォトセンサにおける復元時の分解
能の最下位ビット信号波形
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図2
【補正方法】追加
【補正内容】
【図2】
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】
【手続補正5】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】追加
【補正内容】
【図4】
【手続補正6】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】
【手続補正7】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図6
【補正方法】追加
【補正内容】
【図6】
【手続補正8】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図7
【補正方法】変更
【補正内容】
【図7】
【手続補正9】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図8
【補正方法】変更
【補正内容】
【図8】
【手続補正10】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図9
【補正方法】変更
【補正内容】
【図9】
【手続補正11】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図10
【補正方法】変更
【補正内容】
【図10】
【手続補正12】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図11
【補正方法】変更
【補正内容】
【図11】
【手続補正13】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図12
【補正方法】変更
【補正内容】
【図12】
【手続補正14】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図13
【補正方法】変更
【補正内容】
【図13】
【手続補正15】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図14
【補正方法】変更
【補正内容】
【図14】
【手続補正16】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図15
【補正方法】変更
【補正内容】
【図15】
【手続補正17】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図16
【補正方法】追加
【補正内容】
【図16】

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源投入後、任意の分解能にて現在位置
    を復元し、その後の回転に対しては復元した現在位置に
    インクリメントパルスを加減算して現在位置を出力し、
    復元時の現在位置を生成するための複数の信号内の所定
    の信号のエッジにて、現在位置を生成するアブソリュー
    トエンコーダの現在位置生成方法において、所定の信号
    のエッジにて所定の値を設定する時のアブソリュートエ
    ンコーダの回転速度が所定の値以上の時は現在位置の生
    成を不可とし、前記回転速度が所定の値以下となった後
    1回だけ所定の信号のエッジにて現在位置の生成を行な
    うことを特徴とするアブソリュートエンコーダの現在位
    置生成方法。
  2. 【請求項2】 電源投入後、任意の分解能にて現在位置
    を復元し、その後の回転に対しては復元した現在位置に
    インクリメントパルスを加減算して現在位置を出力し、
    復元時の現在位置を生成するための複数の信号内の所定
    の信号のエッジにて、現在位置を生成するアブソリュー
    トエンコーダの現在位置生成方法において、アブソリュ
    ートエンコーダの回転速度が所定の値以上の時のみ所定
    の信号のエッジ毎に所定の値を生成することを特徴とす
    るアブソリュートエンコーダの現在位置生成方法。
  3. 【請求項3】 電源投入後、任意の分解能にて現在位置
    を復元し、その後の回転に対しては復元した現在位置に
    インクリメントパルスを加減算して現在位置を出力し、
    復元時の現在位置を生成するための複数の信号内の所定
    の信号のエッジにて、現在位置を生成するアブソリュー
    トエンコーダの現在位置生成方法において、前記アブソ
    リュートエンコーダと接続され、前記アブソリュートエ
    ンコーダの出力により速度検出を行い、該検出速度が所
    定の速度以下の時、所定の信号のエッジにて所定の値を
    生成することを特徴とするアブソリュートエンコーダの
    現在位置生成方法。
  4. 【請求項4】 電源投入後、任意の分解能にて現在位置
    を復元し、その後の回転に対しては復元した現在位置に
    インクリメントパルスを加減算して現在位置を出力し、
    復元時の現在位置を生成するための複数の信号内の所定
    の信号のエッジにて、現在位置を生成するアブソリュー
    トエンコーダにおいて、発光部を有すると共に、電源投
    入後1つ目の所定の信号のエッジ通過まで一時的に前記
    発光部の光量を増加させる手段を備えたことを特徴とす
    る光学式アブソリュートエンコーダ。
  5. 【請求項5】 回転速度が所定値以上の時に、電源投入
    後1つ目の所定の信号のエッジ通過まで一時的に発光部
    の光量を増加させる手段を備えたことを特徴とする請求
    項4記載のアブソリュートエンコーダ。
  6. 【請求項6】 電源投入後、任意の分解能にて現在位置
    を復元し、その後の回転に対しては復元した現在位置に
    インクリメントパルスを加減算し、現在位置を出力し、
    復元時の現在位置を生成するための複数の信号内の所定
    の信号のエッジにて、現在位置を生成するアブソリュー
    トエンコーダの現在位置生成方法において、所定の信号
    のエッジにて所定の値を生成する時のアブソリュートエ
    ンコーダの回転速度に対応し、生成する値を変化させる
    ことを特徴とするアブソリュートエンコーダの現在位置
    生成方法。
  7. 【請求項7】 電源投入後、任意の分解能にて現在位置
    を復元し、その後の回転に対しては復元した現在位置に
    インクリメントパルスを加減算し、現在位置を出力し、
    復元時の現在位置を生成するための複数の信号内の所定
    の信号のエッジにて、現在位置を生成するアブソリュー
    トエンコーダの現在位置生成方法において、所定の信号
    のエッジにて所定の値を生成する時のアブソリュートエ
    ンコーダの回転速度に対応し、生成する値を外部へ出力
    することを特徴とするアブソリュートエンコーダの現在
    位置生成方法。
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