JPH0557833B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はサーボモータの回転角を電気位相に変
換する変位変換器の回転角信号をシリアルパルス
信号に変換して出力するパルス発生回路に関する
ものである。

［従来の技術］ 駆動対象を減速器を介さないで直接駆動する
Direct Driveモータ（以下、DDモータとする）
は、位置決め精度や保守性が良好である等の利点
を有することから、最近ではロボツトの関節駆動
に用いられている。このようなロボツトの関節駆
動機構では、モータの回転検出手段としては、変
位変換器がある。変位変換器としては、透光スリ
ツト列が形成された符号板をモータのロータに固
定し、透光スリツトを挟んで発光手段と受光手段
を対向配置し、受光手段の検出光から符号板の回
転を検出する光学式のロータリーエンコーダがあ
る。

光学式のロータリーエンコーダの出力は次のよ
うになる。

θ_SIG＝Asin（2πf_Sｔ＋ｎ・θ） Ａ：振幅［Ｖ］ f_S：変調周波数［Hz］ ｎ：スリツト数 θ：符号板の回転角［rad］ ｔ：時間［sec］ このようなエンコーダで符号板が回転すると、
θが変わつて出力θ_SIGの位相は回転角に比例して
変化する。このため、θ_SIGは回転角信号となる。
θ＝０で出力θ_SIGと同期していてf_Sの整数倍の周
波数f_cのパルスでθ_SIGの周期をカウントし、カウ
ント値の変動分を積算すれば、回転角θに比例し
たパルス数を得ることができる。例えばf_S＝3kHz
でf_C＝3MHzのときは、θ_SIGの１周期は１／1000に
内挿されて回転角が検出される。

このようにして検出した信号をサーボモータ駆
動用のシリアルパルス信号に変換するには、θ_SIG
の各周期毎にその変動分のパルスを出力すればよ
い。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、変動分パルスを一定周波数で発
生すると、θ_SIGの周期が長い場合は、第３図に示
すようにシリアルパルス信号は最初だけパルスが
発生するバーストパルスとなり、これをもとにし
てモータの位置や速度を制御すると、モータに振
動や音が発生する。

本発明はこのような問題点を解決するためにな
されたものであり、変位変換器の検出信号の周期
全体にわたつて均一にパルスが発生する滑かなパ
ルス信号を出力するパルス発生回路を実現するこ
とを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、 サーボモータの回転角を電気位相に変換する変
位変換器の回転角信号をシリアルパルス信号に変
換するパルス発生回路において、 サーボモータの回転速度に比例した値をラツチ
する第１のラツチ回路と、 この第１のラツチ回路の出力Dataと後述する
第２のラツチ回路の出力を受けてこれらを加算
し、加算値を出力するとともに、加算値が定格値
を越える度に桁上がり信号を出力する全加算器
と、この全加算器の出力と周波数f_C（ただし、f_C
は第１のラツチ回路にラツチが行われる周波数以
上の周波数）のクロツクが入力され、全加算器の
出力を周波数f_cのクロツクのタイミングでラツチ
し、ラツチした値を全加算器の入力部に帰還する
第２のラツチ回路とからなり、f_OUT＝（Data／
2^N）・f_C（ただし、Ｎは全加算器にラツチされるデ
ータのビツト数）なる周波数で全加算器が発生す
る桁上がり信号をその出力とするパルス発生部
と、 回転角信号の１周期に発生するパルス数がセツ
トされ、前記全加算器から桁上がり信号がくる度
にカウントが変わり、セツト値分だけカウントが
変わつたところでカウント・アツプ信号を発生す
るカウンタと、 桁上がり信号が入力されるアンドゲートと、 前記カウンタがカウント・アツプ信号を発生す
る前はハイレベル信号を前記アンドゲートに与え
て桁上がり信号を通過させ、カウンタがカウン
ト・アツプ信号を発生したときにローレベル信号
をアンドゲートに与えて桁上がり信号の通過を禁
止するパルス禁止回路と、 変位変換器が出力した回転角信号をもとに、前
記第１のラツチ回路とカウンタのセツト値を算出
し、これらの値を第１のラツチ回路とカウンタに
それぞれセツトするマイクロプロセツサと、 を具備し、前記アンドゲートを通過した桁上がり
信号をその出力とするパルス発生回路である。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明を説明する。

第１図は本発明にかかるパルス発生回路の一実
施例の構成図である。

第１図で、１は第１のラツチ回路、２は全加算
器、３は第２のラツチ回路であり、これらにより
DDA（Digital Differential Analyzer）回路が構
成されている。

第１のラツチ回路１はモータの回転速度に応じ
た値をラツチする。

全加算器２はラツチ回路１の出力を受けとると
ともにその出力は第２のラツチ回路３に入る。

第２のラツチ回路３には全加算器２の出力と周
波数f_Cのクロツクが入力されている。全加算器２
の出力はこの周波数f_Cのクロツクによりラツチさ
れる。このラツチされた第２のラツチ回路３の出
力はそのまま全加算器２の入力部に帰還されてい
る。全加算器２は、第１及び第２のラツチ回路の
出力を受けているので、その内容が定格値を越え
る度毎に桁上がり信号（パルス信号）を発生す
る。すなわち、全加算器２と第２のラツチ回路３
で、第１のラツチ回路１の出力を導入し、桁上が
り信号を発生するパルス発生部を構成している。

ラツチ回路１，３にラツチされる内容はＮビツ
トデータになつている。また、周波数f_Cは変位変
換器の最大パルスレートをもとにして定められ
る。

全加算器２の桁上がり信号の周波数f_OUTは次の
ようになる。

f_OUT＝Data／2^N・f_C … Data：第１のラツチ回路１にラツチされたデ
ータ Ｎ：全加算器２のビツト数 式が導き出される過程については後述する。

４はθ_SIGの１周期に発生するパルス数すなわち
前述した変動分パルスのパルス数に相当した値が
セツトされていて、全加算器２から桁上がり信号
がくる度にダウンカウントし、カウント値が０に
なつたところでカウント・アツプ信号を発生する
プリセツト・ダウンカウンタである。

５はプリセツト・ダウンカウンタ４がカウント
アツプ信号を発生したときにLOW信号をアンド
ゲート６に与えて全加算器２の桁上がり信号の通
過を禁止するパルス禁止回路である。パルス禁止
回路５とアンドゲート６によりパルス禁止手段が
構成されている。

７はアンドゲート６の出力をアツプパルスとダ
ウンパルスに切換えるスイツチである。このスイ
ツチはサーボモータの回転方向が例えばCWなら
アツプパルス側、CCWならばダウンパルス側に
切換えられる。すなわち、アツプパルスとダウン
パルスをアツプ・ダウン・カウンタに入力する
と、このカウンタの出力がサーボモータの現在の
回転角度になる。

８は変位変換器の検出信号θ_SIGをもとに第１の
ラツチ回路１にセツトする速度の値とプリセツ
ト・ダウンカウンタ４にセツトする値を算出し、
マイクロプロセツサバス９を介してこれらの値を
セツトするマイクロプロセツサである。このマイ
クロプロセツサ８はUP／DOWNセツト信号をス
イツチ７に与えて変換も行う。

ここで、式を導き出した過程について説明す
る。

いま、変位変換器の変調周波数がf_Sからf_S＋Δf
に変わつたとする。ここで、Δfは偏移周波数で、 Δf＝ｎ／2π・dθ／dt［Hz］ … である。

周期１／（f_S＋Δf）毎に周波数がf_cのパルス信
号で計数されるパルス数ｄは次のようになる。

ｄ＝f_C／f_S−f_C／f_S＋Δf … 従つて、１／（f_s＋Δf）の区間における周波数
F_OUTは次のようになる。

f_OUT＝ｄ／１／f_S＋Δf ＝f_C・Δπ／f_S（f_S＋Δf） ＝f_C・Δf／f_C … ここで、式より、 ｄ（f_S＋Δf）＝f_C・Δf ∴Δf＝f^S2／f_C−df_S … となる。また、、式より f_OUTf_c／f_s・df_s ²／f_c−df_s ＝df_S／f_C−df_S・f_C … となる。パルス数ｄはf_s＋Δfを別に設けた計数カ
ウンタで求める。

従つて、第１図において、 Data／2^N＝df_S／f_C−df_S … とすれば滑かなシリアルパルスの発生が可能にな
る。

次に、このような回路の動作について説明す
る。

このような回路で、マイクロプロセツサ８によ
り、モータの回転速度の設定値は第１のラツチ１
に、変位変換器の検出信号の１周期に発生するパ
ルス数はプリセツト・ダウンカウンタ４にそれぞ
れセツトされる。

ラツチ回路１の出力Dataは全加算器２に入り、
全加算器２の出力は第２のラツチ回路３を介し全
加算器２自身に帰還される。

従つて、全加算器２は第１及び第２のラツチ回
路１，３のそれぞれの出力を加算することにな
る。そして、ラツチ回路１にDataがセツトされ
る周波数は、f_Cに対して同じかまたは低い周波数
であるため、ラツチ回路１の出力Dataの変化は
直ちにラツチ回路３の出力変化となる。全加算器
２は或る容量を持ち、この容量を越える毎に１発
の桁上がり信号を出力をするものであり、この全
加算器２とラツチ回路３とでパルス発生部を構成
している。

第１のラツチ１にセツトされるDataはＮビツ
トのものであるため、例えばＮ＝８場合は周波数
f_OUTは256段階に設定される。

カウンタ４とパルス禁止手段によりθ_SIGの桁上
がり信号に１周期分のパルス数が発生したところ
でパルスの発生が禁止される。

これによつて、第２図に示すようにθ_SIGの１周
期全体にわたつて均一にサーボモータの回転速度
に比例した周波数でパルスが配置された滑かなパ
ルス信号が出力される。

なお、式の値はマイクロプロセツサ８以外
に、DSP（Digital Signal Processor）で算出す
るようにしてもよいし、この値がテーブルとして
格納されたROMから読み出すようにしてもよ
い。

また、プリセツト・ダウンカウンタ４のかわり
にプリセツト・アツプカウンタを用いてもよい。

［効 果］ 本発明によれば、サーボモータの回転速度に比
例した値をDDA回路に設定することによつてθ_SIG
の１周期全体にわたつて均一にパルスが発生する
滑かなパルス信号が出力される。これによつて、
バーストパルスの発生が防止され、サーボモータ
を円滑に駆動する信号を発生できる。また、１周
期に発生するパルス数はプリセツト・カウンタ４
にセツトされるため、発生パルス数の誤差も防止
できる。

更に、回路は全加算器、ラツチ、カウンタ等で
構成されているため、容易にゲートアレイ化でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるパルス発生回路の一実
施例の構成図、第２図は第１図の回路の動作説明
図、第３図は従来のパルス発生回路における出力
パルス信号のタイムチヤートである。 １…第１のラツチ回路、２…全加算器、３…第
２のラツチ回路、４…プリセツト・ダウンカウン
タ、５…パルス禁止回路、６…アンドゲート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ サーボモータの回転角を電気位相に変換する
   変位変換器の回転角信号をシリアルパルス信号に
   変換するパルス発生回路において、 サーボモータの回転速度に比例した値をラツチ
   する第１のラツチ回路と、 この第１のラツチ回路の出力Dataと後述する
   第２のラツチ回路の出力を受けてこれらを加算
   し、加算値を出力するとともに、加算値が定格値
   を越える度に桁上がり信号を出力する全加算器
   と、この全加算器の出力と周波数f_C（ただし、f_C
   は第１のラツチ回路にラツチが行われる周波数以
   上の周波数）のクロツクが入力され、全加算器の
   出力を周波数f_Cのクロツクのタイミングでラツチ
   し、ラツチした値を全加算器の入力部に帰還する
   第２のラツチ回路とからなり、f_OUT＝（Data／
   2^N）・f_C（ただし、Ｎは全加算器にラツチされるデ
   ータのビツト数）なる周波数で全加算器が発生す
   る桁上がり信号をその出力とするパルス発生部
   と、 回転角信号の１周期に発生するパルス数がセツ
   トされ、前記全加算器から桁上がり信号がくる度
   にカウントが変わり、セツト値分だけカウントが
   変わつたところでカウント・アツプ信号を発生す
   るカウンタと、 桁上がり信号が入力されるアンドゲートと、 前記カウンタがカウント・アツプ信号を発生す
   る前はハイレベル信号を前記アンドゲートに与え
   て桁上がり信号を通過させ、カウンタがカウン
   ト・アツプ信号を発生したときにローレベル信号
   をアンドゲートに与えて桁上がり信号の通過を禁
   止するパルス禁止回路と、 変位変換器が出力した回転角信号をもとに、前
   記第１のラツチ回路とカウンタのセツト値を算出
   し、これらの値を第１のラツチ回路とカウンタに
   それぞれセツトするマイクロプロセツサと、 を具備し、前記アンドゲートを通過した桁上がり
   信号をその出力とするパルス発生回路。