JPH0972707A - 多機能検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御対象の位置、速度、タイミング信号など
に関する複数種類の信号を１つの位置検出器を用いて同
時に検出できるようにする。 【解決手段】 １つの絶対位置検出手段から出力される
デジタルの絶対位置信号に基づいて、アナログ位置出力
手段はアナログ位置信号を、デジタル速度演算手段はデ
ジタル速度信号を、第１のパルス発生手段はインクリメ
ンタルパルスを、第２のパルス発生手段はタイミングパ
ルスをそれぞれ出力し、アナログ速度出力手段はデジタ
ルの速度信号に基づいてアナログ速度信号を出力する。
これによって、検出器が１台であっても複数の検出項目
を検出することができるので、コストを低減できると共
に、１台の検出器を取り付けるだけでよいので取り付け
場所を節約でき、故障なども減少するので、保守点検が
容易になるという効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、制御対象の位置、
速度、タイミング信号などに関する複数種類の信号を１
つの位置検出器を用いて同時に検出することのできる多
機能検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、制御対象となる工作機械などの動
作を制御する場合には、その工作機械の各種検出項目に
対して個別の検出器（例えば、位置検出器、速度検出
器、リミットスイッチなど）をその検出項目毎に設け、
それぞれ独立に検出していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、検出項
目毎に検出器を設けていたのでは、コストが高くなると
共に検出器自体の取付作業や保守点検などに多大の労力
と時間を要するようになり、問題となっていた。本発明
は、１個の検出器で複数の検出項目を同時に検出するこ
とのできる多機能検出装置を提供することを目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る多機能検出
装置は、制御対象の位置を検出し、デジタルの絶対位置
信号を出力する絶対位置検出手段と、前記絶対位置検出
手段からの絶対位置信号をアナログの位置信号に変換し
て出力するアナログ位置出力手段と、前記絶対位置検出
手段からの絶対位置信号に基づいてデジタルの速度信号
を算出して出力するデジタル速度演算手段と、前記デジ
タル速度演算手段からのデジタルの速度信号をアナログ
の速度信号に変換して出力するアナログ速度出力手段
と、前記絶対位置検出手段からの絶対位置信号に基づい
てインクリメンタルパルスを出力する第１のパルス発生
手段と、前記絶対位置検出手段からの絶対位置信号に基
づいてリミットスイッチやカムスイッチなどのオン／オ
フ出力に対応したタイミングパルスを出力する第２のパ
ルス発生手段とを具えたものである。本発明に係る多機
能検出装置では、１つの絶対位置検出手段から出力され
るデジタルの絶対位置信号に基づいて、アナログ位置信
号、デジタル速度信号、アナログ速度信号、インクリメ
ンタルパルス、タイミングパルスの複数の検出信号を出
力することができ、検出器が１台で複数の検出項目を検
出することができるので、コストを低減できると共に、
１台の検出器を取り付けるだけでよいので取り付け場所
を節約でき、故障なども減少するので、保守点検が容易
になるという効果がある。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図１は本発明の多機能検出装置の全
体システムの構成を示す図である。位置検出器１は検出
対象物の絶対位置を検出することのできる誘導型の位相
シフト型アブソリュート位置センサであり、位置変換器
２からの正弦波信号ｓｉｎωｔ及び余弦波信号ｃｏｓω
ｔによって励磁され、その結果、検出対象物の回転位置
又は直線位置に対応しただけ電気的位相角度の位相シフ
トした信号Ｙを位置変換器２に出力するものである。こ
の位相シフト型アブソリュート位置センサの詳細構成に
ついては後述する。この位相シフト型アブソリュート位
置センサには直線型と回転型とがあり、それぞれの制御
対象となる機械などの構造に応じたものが適宜取り付け
られる。

【０００６】位置変換器２は位置検出器１に励磁信号
（正弦波信号ｓｉｎωｔ及び余弦波信号ｃｏｓωｔ）を
供給すると共に位置検出器１からの信号Ｙに基づいてデ
ジタルの絶対位置信号Ｄｘを生成し、そのデジタルの絶
対位置信号ＤｘをＤ／Ａ変換器３、速度演算手段４、第
１のパルス発生手段６及び第２のパルス発生手段７にそ
れぞれ出力する。位置変換器２は回転型の場合で１回転
当たり８１９２分割（１３ビット構成のデジタル信号）
のデジタルの絶対位置信号Ｄｘを出力するものとする。
なお、位置変換器２の詳細構成については後述する。

【０００７】図２は位置検出器１が回転型の場合の回転
位置センサの詳細構成を示す図である。この回転位置セ
ンサは誘導型の位相シフト型回転位置センサからなるア
ブソリュート型の回転位置センサである。尚、この回転
位置センサの詳細については特開昭５７−７０４０６号
公報又は特開昭５８−１０６６９１号公報にて公知なの
で、ここでは簡単に説明する。

【０００８】この回転回転位置センサは、複数の極Ａ〜
Ｄが円周方向に所定間隔（一例として９０度）で設けら
れたステータ５ａと、各極Ａ〜Ｄによって囲まれたステ
ータ５ａの空間内に挿入されたロータ５ｂとを備えてい
る。ロータ５ｂは、検出対象となるモータ等の回転軸に
結合されており、その回転軸の角度（回転位置）に応じ
て各極Ａ〜Ｄのリラクタンスを変化させる形状及び材質
からなり、一例として偏心円筒形で構成されている。ス
テータ５ａの各極Ａ〜Ｄには、１次コイル１ａ〜１ｄ及
び２次コイル２ａ〜２ｄがそれぞれ巻き回されている。
そして、対向する２つの極Ａと極Ｃの第１の対及び極Ｂ
と極Ｄの第２の対は差動的に動作するようにコイルが巻
き回され、かつ差動的なリラクタンス変化が生じるよう
に構成されている。

【０００９】第１の極の対Ａ及びＣに巻かれている１次
コイル１ａ及び１ｃは、正弦信号ｓｉｎωｔで励磁さ
れ、第２の極の対Ｂ及びＤに巻かれている１次コイル１
ｂ及び１ｃは余弦信号ｃｏｓωｔで励磁されている。そ
の結果、２次コイル２ａ〜２ｄからは、それらの合成出
力信号Ｙが得られる。この合成出力信号Ｙは、基準信号
となる１次交流信号（１次コイルの励磁信号）ｓｉｎω
ｔ又はｃｏｓωｔに対して、ロータ５ｂの回転角度θに
応じた電気的位相角度だけ位相シフトした信号Ｙ＝ｓｉ
ｎ（ωｔ＋φ）である。

【００１０】図３は図２のような誘導型の位相シフト型
回転位置センサを用いる場合における位置変換器２の詳
細構成を示す図である。図３の位置変換器２は、１次交
流信号ｓｉｎωｔ又はｃｏｓωｔを発生する基準信号発
生部と、合成出力信号Ｙの電気的位相ずれφを測定し、
ロータ５ｂの絶対位置データ（デジタル位置信号Ｄｘ）
を算出する位相差検出部とを備える。

【００１１】基準信号発生部はクロック発振器９Ａ、同
期カウンタ９Ｂ、ＲＯＭ９３ａ，９３ｂ、Ｄ／Ａ変換器
９４ａ，９４ｂ及びアンプ９５ａ，９５ｂからなり、位
相差検出部はアンプ９６、ゼロクロス回路９７及びラッ
チ回路９８からなる。クロック発振器９Ａは高速のクロ
ック信号を発生するものであり、このクロック信号に基
づいて他の回路は動作するようになっている。同期カウ
ンタ９Ｂはクロック発振器９Ａのクロック信号をカウン
トし、そのカウント値をアドレス信号としてＲＯＭ９３
ａ，９３ｂ及びラッチ回路９８に出力する。

【００１２】ＲＯＭ９３ａ及び９３ｂは基準交流信号に
対応した振幅データを記憶しており、同期カウンタ９Ｂ
からのアドレス信号（カウント値）に応じて基準交流信
号の振幅データを発生する。ＲＯＭ９３ａはｓｉｎωｔ
の振幅データを、ＲＯＭ９３ｂはｃｏｓωｔの振幅デー
タを記憶している。従って、ＲＯＭ９３ａ及び９３ｂは
同期カウンタ９Ｂから同じアドレス信号を入力すること
によって、２種類の基準交流信号ｓｉｎωｔ及びｃｏｓ
ωｔを出力する。なお、同じ振幅データのＲＯＭを位相
のそれぞれ異なるアドレス信号で読み出しても同様に２
種類の基準交流信号を得ることもできる。

【００１３】Ｄ／Ａ変換器９４ａ及び９４ｂはＲＯＭ９
３ａ及び９３ｂからのデジタルの振幅データをアナログ
信号に変換してアンプ９５ａ及び９５ｂに出力する。ア
ンプ９５ａ及び９５ｂはＤ／Ａ変換器からのアナログ信
号を増幅し、それを基準交流信号ｓｉｎωｔ及びｃｏｓ
ωｔとして１次コイル１ａ，１ｃ及び１ｂ，１ｄのそれ
ぞれに印加する。同期カウンタ９Ｂの分周数をＬとする
と、そのＬカウント分が基準交流信号の最大位相角２π
ラジアン（３６０度）に相当する。すなわち、同期カウ
ンタ９Ｂの１カウント値は２π／Ｌラジアンの位相角を
示すことになる。

【００１４】アンプ９６は２次コイル２ａ〜２ｄに誘起
された２次電圧の合成値Ｙ＝Ｋｓｉｎ（ωｔ＋φ）を増
幅して、ゼロクロス回路９７に出力する。ゼロクロス回
路９７は回転位置検出手段５の２次コイル２ａ〜２ｄに
誘起された相互誘導電圧（２次電圧）に基づいて負電圧
から正電圧へのゼロクロス点を検出し、検出信号をラッ
チ回路９８に出力する。

【００１５】ラッチ回路９８は基準交流信号の立上りの
クロック信号にてスタートした同期カウンタのカウント
値をゼロクロス回路９７の検出信号の出力時点（ゼロク
ロス点）でラッチする。従って、ラッチ回路９８にラッ
チされた値はちょうど基準交流信号と相互誘導電圧（合
成２次出力）との間の位相差（位相ずれ量）となる。こ
の位相差がデジタルの絶対位置信号Ｄｘである。

【００１６】すなわち、２次コイル２ａ〜２ｄの合成出
力信号Ｙ＝ｓｉｎ（ωｔ＋φ）は、ゼロクロス回路９７
に与えられる。ゼロクロス回路９７は合成出力信号Ｙの
電気位相角がゼロのタイミングに同期してラッチパルス
をラッチ回路９８に出力する。従って、ラッチ回路９８
がラッチパルスの立ち上がり応じて同期カウンタ９Ｂの
カウント値をラッチする。同期カウンタ９Ｂのカウント
値が一巡する期間と正弦波信号ｓｉｎωｔの１周期とを
同期させる。すると、ラッチ回路９８には基準交流信号
ｓｉｎωｔと合成出力信号Ｙ＝ｓｉｎ（ωｔ＋φ）との
位相差φに対応するカウント値がラッチされることとな
る。従って、ラッチされた値がデジタル位置信号Ｄｘと
して出力される。尚、ラッチパルスはタイミングパルス
として適宜利用してもよい。

【００１７】図４は位置検出器１が直線型の場合の直線
位置センサの詳細構成を示す図である。この直線位置検
出器は誘導型の位相シフト型直線位置センサからなるア
ブソリュート型の位置検出器である。

【００１８】この直線位置センサは、図２の回転位置セ
ンサと同じ原理、すなわち位相シフト方式によって直線
位置を検出するものであり、コイルアッセンブリ６４
と、ロッド６０の一部分に特殊加工の施された磁気目盛
り部６Ｓとから構成される。コイルアッセンブリ６４
は、ロッド６０の軸方向に所定間隔をもって配置された
４個の１次コイル１ａ，１ｃ，１ｂ，１ｄと、これに対
応して設けられた２次コイル２ａ，２ｃ，２ｂ，２ｄと
からなる。コイルアッセンブリ６４は、その内部に形成
される円筒空間がロッド６０と同心となるようにシリン
ダブロック６７内に固定されている。

【００１９】ロッド６０は鉄等の磁性体で構成され、軸
受け６８，６９によって保持されている。このロッド６
０は、軸方向に交互に設けられた所定幅のリング状の非
磁性体部６６を外周上に有する。この磁性体部６５と非
磁性体部６６との繰り返しパターンによってロッド６０
の外周表面には磁気目盛り部６Ｓが形成される。この磁
性体部６５と非磁性体部６６とはコイルアッセンブリ６
４によって形成された磁気回路に対して磁気抵抗の変化
を与えるような構成になっていればどのような材質のも
ので構成してもよい。例えば、非磁性体部６６を非磁性
体又は空気等で構成してもよい。また、鉄製のロッド６
０にレーザ焼き付けを行うことにより、磁気的性質を変
化させることにより、互いに透磁率の異なる磁性体部６
５と非磁性体部６６とを交互に形成するようにしてもよ
い。

【００２０】一例として一つのコイル長を「Ｐ／２」
（Ｐは任意の数）とすると、磁性体部６５と非磁性体部
６６の交互配列における１ピッチ分の間隔は「Ｐ」であ
る。その場合、例えば、磁性体部６５と非磁性体部６６
の長さは等しく「Ｐ／２」であってもよいし、また、必
ずしも等しくなくてもよい。本実施例において、コイル
アッセンブリ６４は４つの相で動作するように構成され
いる。図面上では、これらの相に便宜上Ａ，Ｃ，Ｂ，Ｄ
の符号が付されている。

【００２１】ロッド６０とコイルアッセンブリ６４との
位置関係は、ロッド６０の磁性体部６５の位置に応じて
コイルアッセンブリ６４の各相Ａ〜Ｄに生じるリラクタ
ンスが９０度ずつずれるようになっている。例えば、Ａ
相をコサイン（ｃｏｓ）相とすると、Ｃ相はマイナスコ
サイン（−ｃｏｓ）相、Ｂ相はサイン（ｓｉｎ）相、Ｄ
相はマイナスサイン（−ｓｉｎ）相となるように構成さ
れている。

【００２２】図３の実施例では、各相Ａ〜Ｄ毎に個別に
１次コイル１ａ，１ｃ，１ｂ，１ｄ及び２次コイル２
ａ，２ｃ，２ｂ，２ｄがそれぞれ設けられている。各相
Ａ〜Ｄの２次コイル２ａ，２ｃ，２ｂ，２ｄはそれぞれ
に対応する１次コイル１ａ，１ｃ，１ｂ，１ｄの外側に
巻かれている。

【００２３】各１次コイル１ａ，１ｃ，１ｂ，１ｄ及び
２次コイル２ａ，２ｃ，２ｂ，２ｄの長さは、前述のよ
うに「Ｐ／２」である。図３の例では、Ａ相のコイル１
ａ，２ａとＣ相のコイル１ｃ，２ｃとが隣合って設けら
れており、Ｂ相のコイル１ｂ，２ｂとＤ相のコイル１
ｄ，２ｄも隣合って設けられている。また、Ａ相とＢ相
又はＣ相とＤ相のコイル間隔は「Ｐ（ｎ±１／４）」
（ｎは任意の自然数）である。

【００２４】この構成によって、ロッド６０が軸受け６
８，６９を滑ることによって、ロッド６０とコイルアッ
センブリ６４との間の相対的な位置関係に直線変位が生
じて、各相Ａ〜Ｄにおける磁気回路のリラクタンスが距
離「Ｐ」を一周期として周期的に変化し、しかもそのリ
ラクタンス変化の位相が各相Ａ〜Ｄ毎に９０度ずつずれ
るようにすることができる。従って、Ａ相とＣ相は１８
０度ずれ、Ｂ相とＤ相も１８０度ずれる。

【００２５】１次コイル１ａ，１ｃ，１ｂ，１ｄ及び２
次コイル２ａ，２ｃ，２ｂ，２ｄの結線形式は図３に示
される回転位置センサの場合と同じにする。図３におい
て、Ａ相とＣ相の１次コイル１ａ及び１ｃは正弦信号ｓ
ｉｎωｔで互いに同相に励磁され、２次コイル２ａ及び
２ｃの出力は逆相で加算されるように結線されている。
同様に、Ｂ相とＤ相の１次コイル１ｂ及び１ｄは余弦信
号ｃｏｓωｔで互いに同相に励磁され、２次コイル２ｂ
及び２ｄの出力は逆相で加算されるように結線されてい
る。２次コイル２ａ，２ｃ，２ｂ，２ｄの出力は最終的
に加算され、出力信号Ｙとして位置変換器２に取り込ま
れる。

【００２６】この出力信号Ｙは、ロッド６０の磁性体部
６５とコイルアッセンブリ６４との間の相対的な直線位
置に応じた位相角φだけ基準交流信号（ｓｉｎωｔ，ｃ
ｏｓωｔ）を位相シフトしたものとなる。その理由は、
各相Ａ〜Ｄのリラクタンスが９０度ずつずれており、か
つ一方の対（Ａ，Ｃ）と他方の対（Ｂ，Ｄ）の励磁信号
の電気的位相が９０度ずれているためである。従って、
出力信号ＹはＹ＝Ｋｓｉｎ（ωｔ＋φ）となる。ここ
で、Ｋは定数である。

【００２７】リラクタンス変化の位相φは磁性体部６５
の直線位置に所定の比例係数（又は関数）に従って比例
しているので、出力信号Ｙにおける基準信号ｓｉｎωｔ
（又はｃｏｓωｔ）からの位相ずれφを測定することに
より直線位置を検出することができる。但し、位相ずれ
量φが全角２πのとき、直線位置は前述の距離Ｐに相当
する。すなわち、出力信号Ｙにおける電気的位相ずれ量
φによれば、距離Ｐの範囲内でのアブソリュートな直線
位置が検出できるのである。この電気的位相ずれ量φを
測定することによって、距離Ｐの範囲内の直線位置を高
い分解能で精度よく割り出すことが可能となる。

【００２８】なお、ロッド６０における磁気目盛り部６
Ｓは磁性体部６５と非磁性体部６６に限らず、磁気抵抗
変化を生ぜしめることのできるその他の材質を用いても
よい。例えば、銅等のように導電率の高い材質と鉄等の
ように導電率の低い材質（非導電体でもよい）との組合
せ（導電率の異なる材質）により磁気目盛り部６Ｓを形
成し、渦電流損に応じた磁気抵抗変化を生ぜしめるよう
にしてもよい。その場合、鉄等のロッド６０の表面に銅
メッキ等により良導電体のパターンを形成するようにし
てもよい。パターンの形状等は磁気抵抗の変化を効率よ
く生ぜしめるものであれば、いかなる形状のものでもよ
い。なお、ロッド６０の直線運動をラックアンドピニオ
ンを用いて回転運動に変換し、そのピニオンの回転位置
を図２の回転位置センサで検出するようにしてもよい。
図２又は図４に示すような位相シフト型の回転位置セン
サ又は直線位置センサの合成出力信号Ｙ＝ｓｉｎ（ωｔ
＋φ）は絶対的な位相差信号として出力されているの
で、ノイズの影響を受けにくいという特徴を有する。ま
た、図２の回転回転位置センサは、一回転の範囲をアブ
ソリュートに検出するものであるが、このようなアブソ
リュートセンサを複数個組み合わせることによって多回
転にわたってアブソリュート位置を検出することができ
る。

【００２９】Ｄ／Ａ変換器３は位置変換器２からのデジ
タル位置信号Ｄｘを入力し、所定の電圧値をピークとす
るアナログの位置信号Ａｘに変換して外部に出力する。

【００３０】速度演算手段４は位置変換器２からのデジ
タル位置信号Ｄｘを入力し、所定の単位時間当たりの変
化量に基づいたデジタル演算により制御対象物のデジタ
ル速度信号Ｄｖを算出して外部に出力する。

【００３１】図５は速度演算手段４の詳細構成を示す図
である。上述の位置変換器２からは、検出対象の回転位
置又は直線位置に応答してその検出対象の現在位置を示
すデジタル位置信号Ｄｘが出力される。このデジタル位
置信号Ｄｘは、基準交流信号の電気的周期に一義的に依
存し、検出対象の速度には全く依存しないものである。
例えば、基準交流信号の周波数が１ｋＨｚであれば、
０．００１秒毎にデジタル位置信号Ｄｘは出力される。
従って、検出対象が時間的に変位した場合、すなわちロ
ータ５ｂが回転したりロッド６０が移動したりすると、
その変位のレートつまり速度に従ってそのデジタル位置
信号Ｄｘの値は時々刻々と変化する。

【００３２】１段につき１つのデジタル位置信号Ｄｘの
全ビットをストアし得るＮ段のシフトレジスタ４１の１
段目に位置変換器２から出力されるデジタル位置信号Ｄ
ｘが与えられる。シフトレジスタ４１はサンプリングパ
ルスＳＰによってシフト制御される。サンプリングパル
スＳＰが発生したとき、シフトレジスタ４１の１段目に
位置変換器２からの現在のデジタル位置信号がサンプリ
ングされ、同時に格段のデジタル位置信号が次段にシフ
トされる。こうして、位置変換器２から出力されるデジ
タル位置信号Ｄｘが時間の経過に従って次々にサンプリ
ングされ、サンプリングされたものが相次いでシフトレ
ジスタ４１に記憶される。

【００３３】位置変換器２からのデジタル位置信号Ｄｘ
が演算器（引き算器）４２のＳ入力に与えられ、シフト
レジスタ４１のＮ段目の出力ＤｘＮが演算器４２のＴ入
力に与えられる。演算器４２はＴ−ＳつまりＤｘＮ−Ｄ
ｘなる引き算を行い（逆のＳ−Ｔでもよい）、現在のサ
ンプリングタイミングのデジタル位置信号ＤｘとそのＮ
回前にサンプリングしたデジタル位置信号ＤｘＮとの差
分ΔＤｘを求める。なお、演算器４２のＳ入力に与える
デジタル位置信号はシフトレジスタ４１の任意の段の出
力信号であってもよく、要するにＴ入力とＳ入力に加わ
るデジタル位置信号のサンプリングタイミングが所定回
数分ずれていればよい。

【００３４】こうして演算器４２から出力されたデジタ
ル位置信号の差分ΔＤｘは、サンプリングパルスＳのＮ
周期に相当する単位時間当たりの検出対象の変位量を表
しており、検出対象のデジタル速度信号Ｄｖに対応して
いる。

【００３５】ところで、図５のように差分ΔＤｘ（つま
りデジタル速度信号Ｄｖ）を測定するための単位時間を
固定した場合、広範囲の速度領域すべてにわたって効率
的な速度検出を行うのは困難である。例えば、上記単位
時間（Ｎの値）を高速検出に適したものに設定したとす
ると、低速域では十分な有効桁を持つ差分ΔＤｘが得ら
れない。反対に、上記単位時間（Ｎの値）低速検出に適
したものに設定すると、高速域では不必要に多くの有効
桁を持つ差分ΔＤｘが得られてしまい、またそのために
演算器４２のビット数を徒に多く設けなければならなく
なる。一般に速度検出においては、高速域と低速域の検
出分解能を同じにする必要はなく、高速になるほど下位
桁を無視して、どの速度領域でも同じ程度の有効桁で速
度検出が行えるようにするのが効率的である。例えば、
１００ｒｐｍ台の回転速度では１ｒｐｍ単位の精度で
（つまり有効桁３桁で）速度検出し、１０００ｒｐｍ台
の回転速度では１０ｒｐｍ単位の精度で（つまり同じく
有効桁３桁で）速度検出するようにするのが効率的であ
り、実用上十分である。

【００３６】このような観点から、演算器４２で演算す
るデジタル位置信号Ｄｘ，ＤｘＮ間のサンプリング回数
差Ｎの値を可変設定するようにした例が図６に示されて
いる。図５ではＮをある固定された整数として扱ってい
るが、図６ではＮは可変の整数である。シフトレジスタ
４１の段数Ｍは固定の整数であり、Ｎの最大設定可能値
がＭである。シフトレジスタ４１の格段に記憶されてい
る相次いでサンプリングされたデジタル位置信号Ｄｘが
データセレクタ４３に夫々入力される。

【００３７】Ｎ設定手段４４は上記Ｎの値を可変設定す
るものであり、この回路１４で設定したＮの値を示すデ
ータがデータセレクタ４３の選択制御入力に加えられ、
このＮの値に対応するシフトレジスタ４１の１つの段が
選択され、その段に記憶されているデジタル位置信号を
ＤｘＮとして演算器４２のＴ入力に与える。なお、図６
では演算器４２のＳ入力に位置変換器２からのデジタル
位置信号Ｄｘが与えられているが、この代わりにシフト
レジスタ４１の１段目の出力を与えてもよい。

【００３８】Ｎ設定手段４４には演算器４２で求められ
た差分ΔＤｘ（つまりデジタル速度信号Ｄｖ）が与えら
れており、検出対象の速度（速度領域）に応じてＮの値
を自動的に設定するようになっている。もちろん、Ｎの
値をマニュアル的に切り換えてもよいことは言うまでも
無い。

【００３９】図７にＮ設定手段４４の一例を示す。図７
に示すように、Ｎ設定手段４４はＮテーブル４５と、こ
のＮテーブル４５から読み出したＮ値データを一時的に
記憶するバッファレジスタ４６とから構成される。Ｎテ
ーブル４５は演算器４２からの差分データΔＤｘ（デジ
タル速度信号Ｄｘ）とバッファ４６から与えられるＮ値
データとをアドレスとして、そのアドレスに応じたＮ値
データをバッファ４６に出力する。Ｎ値データは差分デ
ータΔＤｘを重み付けるものであり、両者によって実際
の速度が特定されるようになっている。

【００４０】Ｎテーブル４５は複数の速度領域に対応し
たＮの値を予め記憶したものであり、入力された差分デ
ータΔＤｘと現在のＮ値データとの組み合わせによって
特定される速度に応じたＮ値データを出力する。ここ
で、Ｎの値は速度に反比例するような関係で設定されて
いる。例えば、現在の速度が所定の最低速度領域に属す
るときシフトレジスタ４１の最終段（Ｍ段目）の出力を
選択し、速度領域が徐々に大きくなるに連れて順次前の
段から出力を選択するようになっている。

【００４１】図８はＮ設定手段４４の別の例を示す図で
ある。図８のＮ設定手段は比較器４７とアップ／ダウン
カウンタ４８とから構成される。比較器４７は所定の上
限基準値Ｒｍａｘと、下限基準値Ｒｍｉｎと、演算器４
２からの差分データΔＤｘとを比較判定し、その判定結
果をアップ／ダウンカウンタ４８に出力する。すなわ
ち、差分データΔＤｘが上限基準値Ｒｍａｘよりも大き
い場合にはダウン信号をアップ／ダウンカウンタ４８に
出力し、差分データΔＤｘが下限基準値Ｒｍｉｎよりも
小さい場合にはアップ信号をアップ／ダウンカウンタ４
８に出力する。

【００４２】アップ／ダウンカウンタ４８は、比較器４
７からのダウン信号又はアップ信号の入力に応じてカウ
ント値をダウンしたりアップしたりする。従って、アッ
プ／ダウンカウンタ４８は差分データΔＤｘがＲｍｉｎ
≦ΔＤｘ≦Ｒｍａｘの範囲内にある場合にはカウント動
作を行わずに、そのときのＮ値データを保持する。例え
ば、速度が増加してΔＤｘ＞Ｒｍａｘとなると、比較器
４７からのダウン信号に応じてアップ／ダウンカウンタ
４８はＮの値を１だけダウンカウント（減少）する。逆
に、速度が減少してΔＤｘ＜Ｒｍｉｎとなると、比較器
４７からのアップ信号に応じてアップ／ダウンカンウタ
４８はＮの値を１だけアップカウント（増加）する。

【００４３】図６の速度演算手段の構成例において、演
算器４２からの差分データΔＤｘ（すなわちデジタル速
度信号Ｄｖ）は検出した速度の有効桁を示しており、Ｎ
設定回路４４で現在設定しているＮの値を示すデータ
（Ｎ値データ）は上記速度の有効桁データΔＤｘの重み
を示している。従って、差分データΔＤｘとＮ値データ
とを用いて速度の絶対値が特定される。

【００４４】なお、図６では、サンプリングパルスＳの
周期を変えずにサンプリング回数の差（Ｎ）を変えるこ
とにより差分データΔＤｘの演算単位時間を切り換える
場合について説明したが、サンプリング回数の差（Ｎ）
は一定のままサンプリングパルスＳの周期をＮ設定回路
１４の出力に応じて切り換えるようにしてもよいし、サ
ンプリング回数の差（Ｎ）とサンプリングパルスＳの周
期の両方を切り換えるようにしてもよい。

【００４５】Ｄ／Ａ変換器５は速度演算手段４からのデ
ジタル速度信号Ｄｖを入力し、所定の電圧値をピークと
するアナログの速度信号Ａｖに変換して外部に出力す
る。

【００４６】第１のパルス発生手段６は位置変換器２か
らのデジタルの絶対位置信号ＤｘをＡ相パルス、Ｂ相パ
ルス、Ｚ相パルスからなるインクリメンタルパルス信号
Ｉｎに変換する。具体例としては、例えば、第１のパル
ス発生手段６はデジタルの位置信号Ｄｘをアドレスとし
て入力し、１回転当たり所定数のパルスを出力可能なよ
うに所定のアドレス位置に予めインクリメンタル出力パ
ターンの書き込まれたＲＯＭで構成される。

【００４７】例えば、デジタル位置信号Ｄｘが１回転当
たり８１９２分割（１３ビット構成のデジタル信号）さ
れたものの場合、そのデジタル位置信号Ｄｘのアドレス
１６個分で１パルスを出力するようなインクリメンタル
出力パターンを予め書き込んでおくことによって、その
デジタル位置信号Ｄｚの入力に応じて１回転当たり５１
２パルスのＡ相パルス及びＢ相パルスを出力することが
できる。なお、アドレス１３個分及び１４個分で１パル
スを出力するようなインクリメンタル出力パターンを交
互に書き込んでおくことによって１回転当たりに出力さ
れるパルス数を約６００個とすることができるし、これ
以外にもイクリメンタル出力パターンを所定数のアドレ
スに応じて１パルス出力するようなものとすれば、その
１回転当たり出力さるパルス数を適宜選択できることは
いうまでもない。

【００４８】第２のパルス発生手段７は位置変換器２か
らのデジタルの絶対位置信号Ｄｘに応じたリミットスイ
ッチやカムスイッチなどのオン／オフ出力信号（タイミ
ングパルス信号）Ｔｐを出力する。第１のパルス発生手
段の具体例としては、例えばメモリを使った変換テーブ
ルで構成され、カムスイッチのオン／オフ出力信号Ｔｐ
を出力する場合には、デジタル位置信号Ｄｘの全回転範
囲（０度〜３６０度の範囲）にわたる個々の回転位置を
アドレスとし、そのアドレス位置にカムスイッチのオン
／オフ状態に応じたハイレベル“１”又はローレベル
“０”のデータを記憶する。すなわち、前記メモリを使
った変換テーブルは、カムスイッチオンとなる回転位置
に対応するアドレスではスイッチオンを示すハイレベル
“１”のカムスイッチ出力信号を夫々記憶し、カムスイ
ッチオフとなる回転位置に対応するアドレスではスイッ
チオフを示すローレベル“０”のカムスイッチ出力信号
を夫々記憶する。

【００４９】オン／オフ設定手段８は、デジタル位置信
号Ｄｘに応じたリミットスイッチやカムスイッチなどの
オン／オフ出力信号に対応したローレベル“０”及びハ
イレベル“１”のデータを第２のパルス発生手段７に書
込み設定するものである。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、１個の検出器で複数の
検出項目を同時に検出することができるので、従来のよ
うに個々の検出項目毎に検出器を設ける必要がなくな
り、コストを低減でき、取り付け場所を節約でき、保守
点検が容易になるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の多機能検出装置のシステム構成を示
す図である。

【図２】 図１の位置検出器が回転型の場合の回転位置
センサの詳細構成を示す図である。

【図３】 図２のような誘導型の位相シフト型回転位置
センサを用いる場合における位置変換器の詳細構成を示
す図である。

【図４】 図１の位置検出器が直線型の場合の直線位置
センサの詳細構成を示す図である。

【図５】 図１の速度演算手段の詳細構成を示す図であ
る。

【図６】 図５の速度演算手段の別の実施例を示す図で
ある。

【図７】 図６のＮ設定手段の一例を示す図である。

【図８】 図６のＮ設定手段の別の例を示す図である。

【符号の説明】

１…位置検出器、２…位置変換器、３…Ｄ／Ａ変換器、
４…速度演算手段、５…Ｄ／Ａ変換器、６…第１のパル
ス発生手段、７…第２のパルス発生手段、８…オン／オ
フ設定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０４Ｇ 3/00 Ｇ０４Ｇ 3/00 Ｚ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御対象の位置を検出し、デジタルの絶
   対位置信号を出力する絶対位置検出手段と、 前記絶対位置検出手段からの絶対位置信号をアナログの
   位置信号に変換して出力するアナログ位置出力手段と、 前記絶対位置検出手段からの絶対位置信号に基づいてデ
   ジタルの速度信号を算出して出力するデジタル速度演算
   手段と、 前記デジタル速度演算手段からのデジタルの速度信号を
   アナログの速度信号に変換して出力するアナログ速度出
   力手段と、 前記絶対位置検出手段からの絶対位置信号に基づいてイ
   ンクリメンタルパルスを出力する第１のパルス発生手段
   と、 前記絶対位置検出手段からの絶対位置信号に基づいてリ
   ミットスイッチやカムスイッチなどのオン／オフ出力に
   対応したタイミングパルスを出力する第２のパルス発生
   手段とを具えたことを特徴とする多機能検出装置。