JPH0386439A - ポジションコーダ方式オリエンテーション回路用パルス発生回路 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、工作機械の主軸を所定位置に位置決めするポ
ジションコーダ方式オリエンテーション回路に使用され
るパルス発生回路に関する。

従来の技術 工具自動交換機を有する工作機械においては、工具を自
動交換するために主軸の回転位置を工具を交換できる所
定位置に停止させる必要がある。

また、主軸に取付けられたワークに対し所定位置に加工
を行う場合等においても、主軸を所望する所定位置に停
止させる必要がある。このことから、主軸または主軸モ
ータのモータ軸にポジションコーダを取付け、ポジショ
ンコーダから出力されるパルスに基いて主軸を所望する
所定位置に停止させるポジションコーダ方式オリエンテ
ーション回路が従来から採用されている（例えば特願昭
５８−１２４８２２号等参照）。

一般に、従来から使用されているポジションコーダから
のパルス数は１０２４パルス／１回転であり、停止位置
の精度は±ｌパルスで３６０度÷（１０２４Ｘ２）＝０
．１７６度である。

発明が解決しようとする課題 上述したように、従来のポジションコーダにおいては、
その位置決め精度が０．１７６度であり、これ以上の精
度を得ることはできない。この位置決め精度をあげるた
めには、主軸回転を検出する検出ギアの歯数を増大すれ
ばよいが、該検出ギアの歯数を増大すると、高速回転時
にパルス周波数が速くなり、該パルスを受けて処理する
処理回路の応答速度が問題となり、必ずしも検出ギアの
歯数を増大することによって問題点を解決することがで
きない。

また、検出ギアの歯数が従来は２５６であったが、最近
は歯数が１２８．５１２のものも存在し、歯数が減れば
その分精度が低下し、歯数が増加すれば上述したように
パルス周波数が速くなり、処理回路の応答性が問題にな
ってくる。

そこで、本発明の目的は、検出用ギアの歯数が増大また
は減少しても、従来と同様なパルス処理回路が使用でき
、かつ、主軸停止位置の位置決め精度を向上させるとの
できるポジションコーダ方式オリエンテーション回路用
パルス発生回路を提供することにある。

課題を解決するための手段 本発明は、回転位置検出器から出力させる信号の１周期
内において、所定位相毎ずれて１８０度間信号を発生す
る分割信号発生部と、該分割信号発生部からの信号を組
合せ、上記１周期内において所定位相間隔でパルスを発
生する内挿パルス発生回路を上記所定位相間隔を変えて
複数設けた内挿パルス発生回路部と、該内挿パルス発生
回路部の１つの内挿パルス発生回路の出力を選択し出力
するセレクト回路とを備えたパルス発生回路によって上
記問題層を解決した。

作用 主軸が高速で回転しているときは上記位相間隔の大きい
内挿パルス発生回路の出力をセレクト回路で選択し主軸
１回転当たりのパルス数を少なくする。そして、停止位
置に到達し、停止位置近傍、例えば１パルス以内になる
と、上記セレクト回路で間隔幅が狭く主軸１回転当たり
のパルス数が多い内挿パルス発生回路の出力を選択し、
位置決め精度良く位置決めを行う。また、検出ギアの歯
数が異なってもセレクト回路によって内挿パルス発生回
路の出力を選択できるので、主軸１回転当たりの所望の
パルス数を得ることができる。

実施例 第１図は本発明の一実施例のブロック図で、１は検出部
で、主軸または主軸モータ軸に取付けられた検出ギア４
とセンサ５で構成されており、検出ギア４は強磁性体か
らなり、周辺に複数個の切欠き溝が設けられている。ま
た、センサ５は、出ギア４の切欠き溝の有無によって磁
界の強さを検出し、Ａ相及び該Ａ相より９０度位相の遅
れたＢ相の正弦派信号ＭＡ、ＭＢを出力すると共に、そ
の反転出力（１８０度位相の異なる出力）ＭＡ。

ＭＢを出力する。なお、この検出部１の構成は従来と同
様である。

２はパルス発生回路で、センサ５から信号を受信し、該
信号の１周期内において所定位相毎ずれて１８０度間信
号を発生する分割信号発生部６、該分割信号発生部６か
らの信号を組合わせて上記１周期内を所定位相間隔で区
切りパルスを発生する内挿パルス発生回路を複数有し、
各内挿パルス発生回路から発生するパルスの上記位相間
隔が異なるようにされた内挿パルス発生回路部７、及び
、内挿パルス発生回路部７の１つの内挿パルス発生回路
の出力信号を選択して出力するセレクト回路８を有して
いる。

３はポジションコーダ方式オリエンテーション回路で、
従来と同様な回路であり、セレクト回路８から出力され
るパルスに基いて主軸の位置決め制御を行うものである
。

第２図は上記分割信号発生部６の構成を示す図で、第３
図は内挿パルス発生回路部７．セレクト回路８の構成を
示す図である。

第２図において、１１．１２は差動増幅器で、差動増幅
器１１にはセンサ５からのＡ相の信号ＭＡ、ＭＡが入力
され、ノイズを除去した正弦波のＡ相信号ＡＡ（第４図
参照）を出力する。また、差動増幅器１１にはＢ相の信
号ＭＢ、ＭＢが人力されノイズを除去したＢ相信号ＢＢ
（第４図参照）を出力する。また、１４はＡ相信号ＡＡ
の反転信号（１８０度位相の異なる信号）ＡＡを作る反
転器、１３は各信号ＡＡ、　ＴＸ、ＢＢ、正弦波信号の
中心電圧ｖＯを決める電圧を出力する増幅器で、差動増
幅器１１．１２．反転器１４及び後述するベクトル合成
比較器１１１〜１２６にその出力を入力している。

１１１〜１２６はベクトル合成比較器で、ベクトル合成
比較器１１１にはＡ相信号ＡＡと増幅器１３の出力が入
力され、ベクトル合成比較器１１２〜１１８にはＡ相信
号ＡＡ、Ｂ相信号ＢＢ、増幅器１３の出力が入力され、
ベクトル合成比較器１１９にはＢ相信号ＢＢ、増幅器１
３の出力が入力され、ベクトル合成比較器１２０〜１２
６にはＡ相信号の反転信号ＡＡとＢ相信号ＢＢ及び増幅
器１３の出力が入力されている。そして、ベクトル合成
比較器１１１〜１２６はセンサ５からの信号１周期内に
おいて、所定位相（第２図の例では１１．２５度）ずれ
て分割信号Ｔを出力する。

第５図は１つのベクトル合成比較器の回路図で、該比較
器のマイナス端子側の入力ＭＯ・は次の第（１）式のよ
うになる。

ＭＯ＝ ｖ２＋（Ｖｌ−Ｖ２）−Ｒｂ Ｒａ　　＋　Ｒｂ また、Ａ相信号ＡＡ、Ｂ相信号ＢＢは第４図に示すよう
に、Ｂ相信号ＢＢはＡ相信号ＡＡより９０度位相の遅れ
た正弦波信号であるので、ＡＡ　＝　ＶＱ＋ｓｉｎ　θ
　　　　　　　　・・・・・・（２）ＢＢ　＝　ＶＯ＋
５ｉｎ（θ−１ｒ／２）　　＝　ＶＯ−ｃｏｓ　θ　　
・・・となる（なお、正弦波信号の振幅を１とする）。

Ｖ１＝ＡＡ、　　Ｖ２＝ＢＢとして、第　（１）　式に
第（２）式、第（３）式を代入すると、今、Ｒａ＝　ｌ
　ｓｉｎ　ａ　ｌ、　　Ｒｂ＝　１ｃｏｓ　ａ　ｌとす
ると、第（４）式は次の第（５）式となる。

また、 ベクトル合成比較器の出力は次のようになる。

なお、フィードバック抵抗Ｒｆは出力電圧に応じてヒス
テリシス電圧を調整するためのもので、計算上無視して
いる。

（１）　　０　＜　α〈　π／２のときｓｉｎ　ａ　ｌ
　＝ｓｉｎ　ａ、　　ｌ　ｃｏｓ　ａ　　＝ｃｏｓ　ａ
であるので、第（６）式は次の第（７）式となる。

Ｔ＝　　　　１・（ｓｉｎθｃｏｓａ　−ｃｏｓθｓ＋
ｎａ＋　　ｃｏｓａ ｓｉｎα） 上記第 （７） 式より （２）π／２　〈　αく　πのとき α′　＝α−π／２　とすると ｓｉｎ　ａ　ｌ　　＝　　１ｓｉｎ（π／２＋α’）　
ｌ　　＝　ｃｏｓ　ａ’　　　−（９）ｃｏｔ　ａ　ｌ
　　＝　　１ｃｏｓ（π／２＋ａ’）　ｌ　　＝　ｓｉ
ｎ　ａ’　　　−（１０）となる。

また、ＶｌにＡ相信号ＡＡの反転信号ＡＡを入力すると
すれば、ベクトル合成比較器Ｔの出力は次のようになる
。

ＡＡ　＝　ＶＯ＋５ｉｎ（π＋θ）＝ＶＯ−ｓｉｎθ　
・（ＩＩ）であるから、第（４）〜第（６）式において
、ＡＡ＝ＶＱ＋ｓｉｎθの代わりにＡＡ＝ＶＯ−ｓｉｎ
θを代入したものになるから、ベクトル合成比較器の出
力Ｔは次の第（１２）式となる。

上記第（１２）式より π／２くθ−α′＝θ−α＋π／２〈３π／２のとき、
Ｔ＞０　　となる。

即ち、 となる。

以上のことから、ベクトル合成比較器の抵抗Ｒａ、Ｒｂ
を Ｒａ＝１ｇｉｎａｌ Ｒｂ＝ｌｃｏｇα１ とし、αの値を０〜πまで変化させ、そして、Ｏくαく
π／２のとき Ｖｌ＝Ａ相信号ＡＡ Ｖ２＝Ｂ相信号ＢＢ π／２くαくπのとき Ｖ１＝Ａ相信号の反転信号ＡＡ Ｖ２＝Ｂ相信号ＢＢ とすれば、αの値に応じてベクトル合成比較器の出力Ｔ
は１８０度毎に反転することとなる。

本実施例では、上記αを１１．２５度幅で変えた例を示
している。また、α＝０のときは、θ＝α＝０及びθ＝
α＋π＝πのときにＡ相信号ＡＡが反転するので、α＝
０に対応するベクトル合成比較器１１１にはＡ相信号Ａ
Ａのみを入力として、α＝９０度のときもθ＝α＝π／
２及びθ＝α十π＝３π／２のとき、Ｂ相信号ＢＢが反
転するので、α＝９０度に対応するベクトル合成比較器
１１９はＢ相信号ＢＢのみ入力している。また、ベクト
ル合成比較器１１２〜１１８及び１２０〜１２６の抵抗
Ｒａ＝ｌｘｉｎθｌ、Ｒｂ＝ｌｃｏｓ　θＩはその比率
だけが問題となるので（ベクトル合成比較器の出力は正
か負かが問題であり、その大きさは問題ではなく、かつ
、出力の大きさに応じてフィードバック抵抗Ｒｆでヒス
テリシス電圧を調整する）、次の第１表に示すように近
似した値を採用している。

第 表 例えば、α＝Ｏに対応するベクトル合成比較器１１１に
はＡ相信号ＡＡ＝＝ＶＯ＋ｓｉｎθが入力されており、
その出力Ｔ（０）は Ｔ（Ｑ）＝ＶＯ＋　ｓｉｎθ−ＶＯ＝ｓｉｎθとなり、
０≦θ〈π間で正となり、第６図に示すような出力とな
る。また、α＝１１．２５度に対応するベクトル合成比
較器１１２は、Ｖ１＝Ａ相信号、Ｖ２＝Ｂ相信号、抵抗
Ｒａ＝ｌｓｉｎαｌが抵抗１０にΩ、抵抗Ｒｂ＝　ｌ　
ｃｏｔ　ａ　ｌが抵抗５１にΩ（第１表参照）とされて
おり、条件式（８）％式％（） の聞出力Ｔ　（１１，２５）は正となり、第６図に示す
出力戸なる。

以下同様に、αの値が２２．５．３３．７５゜４５．５
６．２５．６７．５．７８．７５度に対応するベクトル
合成比較器１１３〜１１８の出力Ｔ　（２２，５）〜Ｔ
　（７８，５）は第６図に示す出力となる。

また、α＝９０度に対応するベクトル合成比較器１１９
にはＢ相信号ＢＢ＝ＶＯ−ｃｏｓ　Ｏが入力され、その
出力Ｔ（９Ｇ）は第６図に示すように９０度≦θ〈２７
０度間において正となる。

さらに、α＝１０１．２５〜１６８．７５に対応するベ
クトル合成比較器１２０〜１２６には■１＝ＡＡ、Ｖ２
＝ＢＢが人力され、Ｒａ＝ｌｓｉｎαｌ、Ｒｂ＝ｌｃｏ
ｓαＩに対応する値が設定されており（第１表参照）、
その結果、条件式（１３）によって、例えば、α＝１０
１．２５ではα＝１０１．２５度〈θ〈（π＋α）　＝
２８１．２５度の聞出力Ｔ　（１０１，２５）は正とな
る。

以下同様に、各ベクトル合成比較器の出力（分割信号）
Ｔは第６図に示される状態となる。

内挿パルス発生回路７は第３図に示すように、イクスク
ルシブオア２０１〜２１２．オアゲート３０１〜３０４
で構成されている。イクスクルシブオア（以下、ＥＸオ
アという）２０１には分割信号Ｔ　（０）　、　Ｔ　（
２２，５）、ＥＸオア２０２には信号Ｔ　（１１，２５
）　、　Ｔ　（３３，７５）　、Ｅ　Ｘオア２０３には
信号Ｔ　（２２，５）、　Ｔ　（５７，５）、ＥＸオア
２０４には信号Ｔ　０１　、　Ｔ　（４５１、ＥＸオア
２０５には信号Ｔ（イ５）。

Ｔ　（６７、５）、ＥＸオア２０６には信号Ｔ　（５６
，２５）　。

７７８．７５）　、ＥＸオア２０７には信号Ｔ（９０）
。

Ｔ（１１２，５）、ＥＸオア２０８には信号Ｔ　（１０
１，２５）。

Ｔ１２３．７５）、ＥＸオア２０９には信号Ｔ　（１１
２，５）　。

Ｔ　　５７．５）　、ＥＸオア２１０には信号Ｔ（９０
）。

Ｔ３５）、ＥＸオア２１１には信号Ｔ（１３５）。

Ｔ　　５７．５）　、ＥＸオア２１２には信号Ｔ　（１
４６，２５）　。

Ｔ　Ｉ６８．７５１が入力され、オアゲート３０１には
ＥＸオア２０１，２０５，２０７，２１１の出力が入力
され、オアゲート３０２にはＥＸオア２０２゜２０６．
２０８，２１２の出力が入力され、オアゲート３０３に
はＥＸオア２０４．２１０、オアゲート３０４にはＥＸ
オア２０３．２０９の出力が入力されている。

その結果、オアゲート３０１の出力Ａ２はＥＸオア２０
１の出力によって第６に示すようにθ＝０〜２２．５度
及びθ＝１８０〜２０２．５度の間Ｈレベルとなる。ま
た、ＥＸオア２０５の出力によりθ＝４５〜６７．５度
、及び、θ＝２２５〜２４７．５度の間Ｈレベルとなる
。さらに、ＥＸオア２０７の出力によって、θ＝９０〜
１１２゜５度、θ＝２７０〜２９２．５度の間Ｈレベル
、ＥＸオア２１１の出力によって、θ＝１３５〜１５７
．５度、θ＝３１５〜３３７．５度の間Ｈレベルとなり
、第６図に示すような内挿パルスＡ２を発生することと
なる。

同様に、オアゲート３０２からは第６図に示すような内
挿パルスＢ２を出力することとなる。

また、オアゲート３０３の出力ＡはＥＸオア２０４の出
力によりθ＝０〜４５度、θ＝１８０〜２２５度、ＥＸ
オア２１０の出力によりθ＝９０〜１３５度、θ＝２７
０〜３１５度の間Ｈレベルとなり、第６図に示すような
内挿パルスＡを発生することとなる。同様にオアゲート
３０４は第６図に示すような内挿パルスＢを出力するこ
ととなる。

この様に、オアゲー）３０３．３０４から出力される内
挿パルスＡ、Ｂはセンサ５からの信号の位相が４５度進
む毎に反転し、かつ、内挿パルスＡとＢは９０度位相が
ずれたものとなっている。

また、オアゲート３０１．３０２から出力されル内挿パ
ルスＡ２．Ｂ２はセンサ５からの信号の位相が２２，５
度進む毎に反転し、かつ、内挿パルスＡ２とＢ２は９０
度位相がずれている。

その結果、内挿パルスＡ２．Ｂ２の組合せの方が内挿パ
ルスＡ、　　Ｂの組合せより分解能の高いパルスを発生
することとなる。そして、この１組の内挿パルスＡ２．
Ｂ２を発生する回路（ＥＸオア。

オアゲート）、内挿パルスＡ、　　Ｂを発生する回路（
ＥＸオア、オアゲート）によって、それぞれ１つの内挿
パルス発生回路を構成している。

セレクト回路８はアンドゲート４０１〜４０４゜オアゲ
ート４０５，４０６．　　ドライバー４０７゜インバー
タ４０９で構成され、アンドゲート４０１にはオアゲー
ト３０１の出力である内挿パルスＡ２とセレクト信号Ｓ
ｅｌが入力され、アンドゲート４０２にはオアゲート３
０２の出力の内挿パルスＢ２とセレクト信号Ｓｅｌが入
力されている。

また、アンドゲート４０３にはオアゲート３０３の出力
である内挿パルスＡとインバータ４０９で反転させたセ
レクト信号の反転信号が入力され、アンドゲート４０４
にはオアゲート３０４の出力である内挿パルスＢとセレ
クト信号の反転信号が入力されている。そして、オアゲ
ート４０５にはアントゲ−）４０１，４０３の出力が、
オアゲート４０６にはアンドゲート４０２．４０４の出
力が入力され、該オアゲー）４０５．４０６にはドライ
バー４０７に入力されている。

セレクト信号ＳｅｌがＨレベルになると、アントゲ−）
４０３，４０４から内挿パルスＡ、Ｂがそれぞれ出力さ
れ、オアゲー）４０５．４０６を介してドライバー４０
７を駆動し、パルスＡ、　　Ｂを出力することとなる。

また、セレクト信号Ｓｅ１をＬレベルにすると、アンド
ゲート４０１，４０２から内挿パルスＡ２．Ｂ２がそれ
ぞれ出力され、オアゲー）４０５，４０６を介してドラ
イバーを駆動し、パルスＡ２．Ｂ２を出力することとな
る。

なお、上記実施例ではセンサ５からの正弦波信号が４５
度進む毎に反転する内挿パルスＡ、　　Ｂ（１周期内に
Ａ、　　Ｂ共に４パルス出力されるから４倍の分解能と
なる）か、２２．５度進む毎に反転する内挿パルスＡ２
．Ｂ２　（８倍の分解能）かを選択できるが、さらには
、異なった分解能のパルスをも選択出力できるようにす
ることができる。

例えば、分割信号Ｔ（０）をＡ相、Ｔ　（９０）をＢ相
とするパルスをセレクト信号で選択できるようにすれば
、１倍の分解能のもので、また、分割信号Ｔ（０）とＴ
　（９０）を入力するＥＸオアと分割信号Ｔ（４５）と
Ｔ　（１３５）を入力するＥＸオアを設け、セレクト信
号でこれらＥＸオアの出力を選択するようにすれば、２
倍の分解能のパルス信号を得ることがでる。

さらには、ベクトル合成比較器をさらに増加し、位相の
分割度（αのきざみ）を小さくすれば、さらに分解能の
高いパルス発生器を得ることができる。

例えば、検出ギアの歯数が１２８，２５６．５１２のも
のを使用し、分解能４倍（Ａ、　　Ｂ）　、８倍（Ａ２
．Ｂ２）、及び２倍を用いると、パルス発生器からの出
力及び主軸の停止精度（±１パルス内）は次の第２表の
ようになる。

第 表 発明の効果 本発明は、主軸を所定位置に停止させるとき、主軸の回
転位置を検出するセンサからの信号を所定位相間隔に分
割内挿して出力するパルスの内挿間隔を小さくすること
によって停止精度を向上させることができる。さらには
検出用のギアの歯数が変わっても、センサからの信号を
最適な位相間隔で内挿する内挿パルス発生回路の出力信
号を選択すれば、同一の位置決め精度を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は同実
施例における分割信号発生部の回路図、第３図は同実施
例における内挿パルス発生回路。 セレクト回路の回路図、第４図はＡ相信号、Ｂ相信号の
説明図、第５図はベクトル合成比較器の説明図、第６図
は同実施例におけるタイミングチャートである。 １・・・検出部、２・・・パルス発生回路、ＡＡ・・・
Ａ相信号、ＢＢ・・・Ｂ相信号、１１．１２・・・差動
増幅器、１３・・・増幅器、１４・・・反転器、１１１
〜１２６・・・ベクトル合成比較器、２０１〜２１２・
・・イクスクルシプオア、３０１〜３０４，４０５，４
０６・・・オアゲート、４０１〜４０４・・・アンドゲ
ート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転位置検出器から出力させる信号の１周期内において
   、所定位相毎ずれて１８０度間信号を発生する分割信号
   発生部と、該分割信号発生部からの信号を組合せ、上記
   １周期内において所定位相間隔でパルスを発生する内挿
   パルス発生回路を上記所定位相間隔を変えて複数設けた
   内挿パルス発生回路部と、該内挿パルス発生回路部の１
   つの内挿パルス発生回路の出力を選択し出力するセレク
   ト回路とを備えたポジションコータ方式オリエンテーシ
   ョン回路用パルス発生回路。