JPH08233599A - 多重伝送方式エンコーダ - Google Patents
多重伝送方式エンコーダInfo
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- JPH08233599A JPH08233599A JP7040850A JP4085095A JPH08233599A JP H08233599 A JPH08233599 A JP H08233599A JP 7040850 A JP7040850 A JP 7040850A JP 4085095 A JP4085095 A JP 4085095A JP H08233599 A JPH08233599 A JP H08233599A
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- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
共有化ができる多重伝送方式エンコーダを提供すること
を目的とする。 【構成】 1回転データ検出部12、多回転データ検出
部13、ステータス検出部14、データ出力回路16、
データ入力回路17、双方向バッファ回路18、バック
アップ回路20、電源ON/OFF検出回路21、識別
情報記憶回路部22で構成しており、エンコーダ複数構
成時のエンコーダ識別,双方向通信,相互間通信などに
よりエンコーダ信号の共用化,多重伝送化を図る。
Description
出するための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複数構成で使用される機器
に使われるロータリーエンコーダに関するものである。
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。
があるが、近年サー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8に示すように、
回転方向が判別できるように互いに電気角で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。
コーダについて説明する。図9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9において91はインクリメンタル信号とアブソリュ
ート信号を検出する原信号検出部、92は多回転カウン
タ部、93はバックアップ回路、94は変換回路、95
は出力ICである。
であり、発光素子101、回転スリット板102、受光
素子103、波形整形回路104より構成され、受光素
子で受けた信号をパルス波形に変換をする。
ュートエンコーダについて、図9を用いてその動作説明
をする。まず、主電源がオンしているときエンコーダの
回転位置に合わせ原信号検出部91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
と1回転の分解能に対応した20から2K-1のKビットの
1回転アブソリュート信号を出力する。また、多回転カ
ウンタ92はアブソリュート信号出力の上位2ビットの
2K-1と2K-2とを用いて回転回数を計数する。変換回路
94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。
ップ回路93によりアブソリュート信号出力の上位2ビ
ットの2K-1と2K-2信号の検出と、多回転カウンタ92
とを常に動作させている。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。
の構成では、エンコーダを複数構成で使用した場合エン
コーダからの出力線の数がそれぞれエンコーダごとに独
立して必要なため線数が多くなり、機器内での配線スペ
ース・作業性の問題や出力線の断線・信頼性などの問題
点を有していた。
で、複数構成でもエンコーダ出力線の共用化と機器内で
の配線を少なくすることができるエンコーダを提供する
ことを目的とする。
に本発明の多重伝送方式エンコーダは、 1、回転機の1回転内の位置を検出する1回転データ検
出部と、回転機の正逆方向の回転回数を計数する多回転
データ検出部と、エンコーダ内の異常検出およびエンコ
ーダ情報を保持するステータス検出部とからなる信号検
出部と、 2、これらの信号検出部の各々のデータをシリアルデー
タ列に変換し出力するデータ出力回路と、データ出力回
路のデータを出力するタイミングを決める上位システム
などからの指令を受信するデータ入力回路と、データ入
力回路とデータ出力回路の切り替えをする双方向バッフ
ァとからなるデータ入・出力部と、 3、主電源OFF時に上記多回転データ検出部を動作さ
せるバックアップ回路と、主電源のON/OFF状態を
監視する電源ON/OFF検出回路とからなる電源制御
部と、 4、上位システムなどからの指令をデータ入・出力部に
より受信し、もしくは回転機に具備したコネクタまたは
ケーブル線を用いた書き込み制御信号線を介して受信す
るエンコーダ番号などの識別情報を記憶する回路部を備
え、 5、エンコーダの入出力信号ラインを共用化し複数構成
で使用する場合の主電源ON後のエンコーダ信号の出力
形態を、上位システムからの要求に対してエンコーダ個
別に1対1で出力する形態、もしくは上位システムから
の要求に対して複数のエンコーダが識別情報の順に順次
出力する形態、もしくは上位システムからの要求にかか
わらず主電源ONするとエンコーダ識別情報の順に順次
連続して出力する形態で信号入・出力するようにした構
成、および、 6、主電源ON後のエンコーダ信号の出力形態を、上位
システムからの要求に対してエンコーダ個別に1対1で
出力する形態、上位システムからの要求に対して複数の
エンコーダが識別情報の順に順次出力する形態、上位シ
ステムからの要求にかかわらず主電源ONするとエンコ
ーダ識別情報の順に順次連続して出力する形態の3つの
形態より、1つの出力形態をエンコーダ識別情報により
選択できるようにした構成、および、 7、各軸のエンコーダを識別するエンコーダ識別情報
は、エンコーダ番号および多重伝送におけるエンコーダ
データの出力順序情報とし、エンコーダにはシリアルデ
ータを送信・受信する機能を備え、各々のエンコーダの
出力順序に該当するときはそのエンコーダは送信状態に
なり、他のエンコーダは受信状態になるようにして他の
エンコーダからの出力データを監視することにより順序
待ち・データ出力のタイミングコントロールをするよう
にした構成、および、 8、エンコーダからの出力される信号の構成は、エンコ
ーダ識別情報と上記1回転データ検出部,多回転データ
検出部,ステータス検出部のデータの内いずれかを組み
合わせて出力するようにした構成、を有している。
ートエンコーダより省配線で、かつ信号ラインの共用化
ができるので機器の小型化・多軸化が容易にできるエン
コーダを得ることができる。
しながら説明する。
である。図1において11は信号検出部であり1回転デ
ータ検出部12、多回転データ検出部13、ステータス
検出部14から構成され、回転機の1回転内の位置検出
と回転機の正逆方向の回転回数の計数とエンコーダ内の
電圧異常検出・信号異常検出・異常データ保持の動作を
する。15はデータ入・出力部でありデータ出力回路1
6、データ入力回路17、双方向バッファ回路18から
構成され、上記信号検出部からのデータをシリアルデー
タ列に変換し出力する動作と上位システムからのデータ
要求信号を受信する動作とシリアルデータの送信・受信
の切り替え動作をする。19は電源制御部でありバック
アップ回路20、電源ON/OFF検出回路21から構
成され、主電源ON/OFFの状態監視とデータ入・出
力部の動作切り替え制御および主電源OFF時の多回転
データ検出部とステータス検出部、識別情報記憶回路部
の動作バックアップをする。
ダ番号、データ出力順序(優先順位)などのエンコーダ
識別情報をデータ入・出力部を介して記憶する回路であ
り、エンコーダを複数構成で使用する場合、識別情報の
記憶は記憶対象のエンコーダを制御信号で指定すること
で書き込み動作をする。
12、多回転検出部13より出力される信号は従来例で
示す図9,図10と同じ構成で検出される。
込んで複数構成で使用したときの構成図であり、主電
源,動作バックアップ用電池,シリアルデータ線はすべ
て共用接続ができる構成になっている。
制御信号の構成を示した図である。図3(a)は制御信
号線をコネクタを介して取り出した例であり、コネクタ
のショートまたはオープンなどにより識別情報の書き込
み動作選択ができるようになっている。
て取り出した例であり、リード線のショートまたはオー
プン、主電源またはGNDへの接続などにより識別情報
の書き込み動作選択ができるようになっている。
エンコーダの識別情報の書き込みシーケンス例であり、
制御信号を5Vにしたときはシリアルデータは上位シス
テムなどからエンコーダへ識別情報を伝送する状態とな
り、制御信号を0Vにしたときはハイインピーダンスの
状態となる。
切り替えシーケンス例を示した図であり、エンコーダが
受信モードのときはシリアルデータは上位システムなど
からの要求状態となり、エンコーダが送信モードのとき
はシリアルデータはエンコーダからの出力状態となる。
で使用したときの上位システムとエンコーダとのデータ
送受信シーケンスを示した図であり、一例として3軸構
成の場合を示す。
を図2に示すような複数構成で使用した場合の動作につ
いて説明する。
エンコーダ入出力動作が設定されるため、最初に使用す
る場合は識別情報の書き込みが必要である。
について図1,図3,図4を用いて説明する。
未設定のため、データ入・出力部15は入力モードとな
り、ここで識別情報設定機や上位システムなどを利用し
てシリアルデータ線より識別情報を入力すると双方向バ
ッファ回路18、データ入力回路17を介して識別情報
記憶回路部22に入力・記憶される。
で接続・使用されている場合は、上記書き込み動作は全
てのエンコーダに同時に行われるため、1台ずつ設定す
る場合は図3に示すような制御信号線でエンコーダを1
台ずつ指定して書き込み動作を行う。
の例は制御信号線を5Vにしてエンコーダを指定し、上
位システムより識別情報を書き込んだ例である。
する場合は、エンコーダの指定が不要なため上記制御信
号線でのエンコーダ指定は不要である。
は、電源ON/OFF検出回路21、バックアップ回路
20および外部接続の電池により識別情報記憶回路部2
2の内容は保持され、次の主電源ON以後、エンコーダ
動作は識別情報記憶回路部の内容に応じて入出力動作
(送・受信動作)が行われる。
いて、エンコーダの送受信動作切り替えおよび上位シス
テムとのデータ送受信シーケンスについて説明する。
憶回路部22の内容により、図4(b)に示すようにエ
ンコーダは受信モードになり、上位システムからの信号
要求待ちになる。ここで、上位システムがデータ要求信
号としてエンコーダ軸の番号を出力するとエンコーダは
データ入・出力部15で要求信号を受信し、番号に対応
するエンコーダのみが送信モードとなり、エンコーダは
自身のエンコーダ識別情報(エンコーダ番号など)と信
号検出部11のデータをデータ出力回路16でシリアル
データ列に変換してデータ出力する。エンコーダはデー
タを出力完了すると再度受信モードとなり、上位システ
ムの要求信号待ちとなり以後上記の動作をくり返す。
モードの動作をするが、このときは要求信号で指定され
た軸のシリアルデータを受信して次のデータ出力の順序
待ちおよびタイミング待ちをしている。
タ送受信シーケンスについて図5,図6,図7を用いて
説明する。
々が1対1で対応した例であり、上位システムがエンコ
ーダ番号を指定した軸のみ1対1でデータ送受信を行う
例である。
1対多の構成で対応した例であり、上位システムがエン
コーダ番号を指定すると複数のエンコーダが識別情報に
もとずいた出力順序で順次出力する例であり、次のシス
テムからの要求で繰り返し動作をする例である。
N後複数のエンコーダが識別情報にもとづいた出力順序
で順次データを繰り返し出力する例である。
ンコーダ識別情報により選択できるようにすることもで
きる。
送受信をしてデータのタイミング取りをすることによ
り、複数構成での入・出力データの衝突をなくすことが
でき、信頼性の高い多重伝送を実現することができる。
さらに、上記上位システムとの送受信シーケンスをエン
コーダ識別情報により選択できるようにすることによ
り、機器の制御性に合わせたシステム構築や多軸化の実
現ができる。
別機能,用途に応じたデータ出力シーケンスの選択、エ
ンコーダ相互間でのデータ監視・入出力切り替え機能を
備えることにより、エンコーダを複数構成で使用しても
エンコーダの入・出力信号の共用化が図れ、かつデータ
切り替えが安定した多重伝送が実現でき機器の小型化・
省配線化・多軸化が容易にできるエンコーダを実現でき
るものである。
ーダのブロック図
たときの構成図
制御信号の構成図
示すタイミングチャート
のデータ送受信シーケンスの動作を示す図
応のデータ送受信シーケンスの動作を示す図
応のデータ送受信シーケンスの動作を示す図
号のタイミングチャート
ロック図
原信号検出部のブロック図
Claims (4)
- 【請求項1】回転機の1回転内の位置を検出する1回転
データ検出部と、回転機の正逆方向の回転回数を計数す
る多回転データ検出部と、エンコーダ内の異常検出およ
びエンコーダ情報を保持するステータス検出部とからな
る信号検出部と、そしてこれらの信号検出部の各々のデ
ータをシリアルデータ列に変換し出力するデータ出力回
路と、データ出力回路のデータを出力するタイミングを
決める上位システムなどからの指令を受信するデータ入
力回路と、データ入力回路とデータ出力回路の切り替え
をする双方向バッファとからなるデータ入・出力部と、
そして主電源OFF時に上記多回転データ検出部を動作
させるバックアップ回路と、主電源のON/OFF状態
を監視する電源ON/OFF検出回路とからなる電源制
御部と、そして上位システムなどからの指令をデータ入
・出力部により受信し、もしくは回転機に具備したコネ
クタまたはケーブル線を用いた書き込み制御信号線を介
して受信するエンコーダ番号などの識別情報を記憶する
回路部を備えており、エンコーダの入出力信号ラインを
共用化し複数構成で使用する場合の主電源ON後のエン
コーダ信号の出力形態を、上位システムからの要求に対
してエンコーダ個別に1対1で出力する形態、もしくは
上位システムからの要求に対して複数のエンコーダが識
別情報の順に順次出力する形態、もしくは上位システム
からの要求にかかわらず主電源ONするとエンコーダ識
別情報の順に順次連続して出力する形態で信号入・出力
するようにした多重伝送方式エンコーダ。 - 【請求項2】エンコーダの入出力信号ラインを共用化し
て複数構成で使用するエンコーダにおいて、主電源ON
後のエンコーダ信号の出力形態を上位システムからの要
求に対してエンコーダ個別に1対1で出力する形態、上
位システムからの要求に対して複数のエンコーダが識別
情報の順に順次出力する形態、上位システムからの要求
にかかわらず主電源ONするとエンコーダ識別情報の順
に順次連続して出力する形態の3つの形態より、1つの
出力形態をエンコーダ識別情報により選択できるように
した請求項1記載の多重伝送方式エンコーダ。 - 【請求項3】エンコーダの入出力信号ラインを共用化し
て複数構成で使用するエンコーダにおいて、各軸のエン
コーダを識別するエンコーダ識別情報は、エンコーダ番
号および多重伝送におけるエンコーダデータの出力順序
情報とし、エンコーダにはシリアルデータを送信・受信
する機能を備え、各々のエンコーダの出力順序に該当す
るときはそのエンコーダは送信状態になり、他のエンコ
ーダは受信状態になるようにして他のエンコーダからの
出力データを監視することにより順序待ち・データ出力
のタイミングコントロールをするようにした請求項1お
よび請求項2のうち、いずれか1項に記載の多重伝送方
式エンコーダ。 - 【請求項4】エンコーダの入出力信号ラインを共用化し
て複数構成で使用するエンコーダにおいて、エンコーダ
からの出力される信号の構成は、エンコーダ識別情報と
上記1回転データ検出部,多回転データ検出部,ステー
タス検出部のデータの内いずれかを組み合わせて出力す
るようにした請求項1、請求項2、あるいは請求項3記
載の多重伝送方式エンコーダ。
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1995
- 1995-02-28 JP JP04085095A patent/JP3186490B2/ja not_active Expired - Fee Related
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