JPH059839B2

JPH059839B2 -

Info

Publication number: JPH059839B2
Application number: JP58110486A
Authority: JP
Inventors: Jitsuo Toda; Wataru Shimizu; Yoshito Kato; Toshio Hashimoto; Hajime Amano
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1983-06-20
Filing date: 1983-06-20
Publication date: 1993-02-08
Also published as: JPS603099A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野この発明は多回転または広範囲にわたつて絶対
位置を検出し得るアブソリユート位置検出装置に
関し、詳しくは、位置検出データを光学的に伝送
する手段を具備したものに関する。

従来技術従来のアブソリユートロータリエンコーダは１
回転内の絶対位置しか検出することができず、多
回転にわたる絶対位置を検出し得るようにするに
は、別途に回転数検出手段を設け、これによつて
検出した回転数と１回転内の絶対位置とを組合せ
るようにしている。従来の回転数検出手段は、回
転数をアブソリユートで検出するためにはかなり
大きな減速比の歯車を必要としている。例えば主
軸の32回転までをアブソリユートで検出し得るよ
うにギアダウン機構を構成する場合、主軸に32歯
の歯車を設け、減速出力軸に1024歯の歯車を設
け、減速出力軸の回転角度から主軸の回転数を検
出することが考えられる。その場合、主軸の１回
転が減速出力軸の1/32回転に相当するので、減速
出力軸の角度検出誤差は主軸の角度に換算すると
32倍に拡大されてしまい（例えば出力軸の１度の
検出誤差は主軸の約11度に相当する）、検出精度
はそれほど期待できない。このように、かなり高
精度な歯車機構が要求される反面、検出精度はそ
れほど期待できない、という欠点がある。このよ
うな困難を避けるめに、インクリメンタルパルス
をカウントすることによつて回転数を得ることも
行なわれているが、その場合は停電等によつて回
転数がわからなくなつてしまう等の問題があつ
た。

また、従来の位置検出器では電気信号にて検出
した位置検出データは電気信号のままで利用装置
側に伝送するようになつており、伝送経路が長い
場合は信号レベルの減衰あるいはノイズ等により
誤差が出ることがあつた。特に、最近では、製造
加工工程の各所に位置検出器を分散して設置し、
その検出データを中央管理装置に集中させ、工程
の集中制御を行なうことが行なわれているが、そ
のような場合検出データの伝送距離がかなり長く
なることがある。

発明の目的この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、
多回転もしくは広範囲にわたる絶対位置を精度良
く検出することができ、しかも検出データを誤差
なく効率的に伝送できるようにしたアブソリユー
ト位置検出装置を提供しようとするものである。

発明の概要この発明によれば、検出対象たる機械的変位に
関して夫々異なる機械的変位量を１周期とする位
置検出データを電気信号にて発生する少なくとも
３つの検出部と、前記各検出部の位置検出データ
のうち第１の検出部で発生した第１の位置検出デ
ータと第２の検出部で発生した第２の位置検出デ
ータとの差である第１の差を求める第１の差演算
手段と、前記第１の差に基づき、前記第１の検出
部に関する前記検出対象の原点からの周期数を決
定する演算を行い、決定した周期数を示す第１の
周期数信号を出力する第１の周期数演算手段と、
前記各検出部の位置検出データのうち前記第１の
検出部で発生した第１の位置検出データと前記検
出部のうち第３の検出部で発生した第３の位置検
出データとの差である第２の差を求める第２の差
演算手段と、前記第２の差に基づき、前記第１の
周期数信号の周期数を決定する演算を行い、決定
した周期数を示す第２の周期数信号を出力する第
２の周期数演算手段とを具え、前記第１の位置検
出データ、第１の周期数信号及び第２の周期数信
号の組合せにより、前記検出対象の原点からの絶
対位置を特定するようにしたことを特徴としてお
り、これにより広範囲にわたる絶対位置を精度良
く検出することができるようにしたものであり、
更に、検出データを誤差なく効率的に遠隔地に伝
送できるようにするために、前記各検出部で求め
た位置検出データを光信号に変換して光フアイバ
によつて伝送し、受信された位置検出データにも
とづき上述のようにアブソリユート位置データを
演算するか、または、前記各検出部の位置検出デ
ータにもとづき上述のように求めたアブソリユー
ト位置データを光信号に変換して光フアイバによ
つて伝送するようにしたことを特徴とする。

また、この発明に係るアブソリユート位置検出
装置は、与えられた機械的変位に応じて基準交流
信号を位相シフトした出力を生じる複数の位相シ
フト型センサと、検出対象たる機械的変位を互い
に異なる所定の伝達比で前記各センサに与える伝
達手段と、所定のクロツクパルスにもとづき一定
周波数の前記基準交流信号を作成し、前記各セン
サに印加する１次回路と、前記各センサの出力信
号の所定の電気的位相角に応答してサンプリング
信号を夫々発生する２次回路と、外部から光フア
イバを介して与えられたクロツクパルス光信号を
電気信号に変換して前記１次回路に印加する光受
信部と、前記２次回路で得た各サンプリング信号
を光信号に変換して外部に出力する光送信部とを
含む検出ユニツトを具備し、更に、次の構成を具
備していることを特徴とするものである。

クロツクパルスを電気的に発生するクロツク発
生源。このクロツク発生源のクロツクパルスを光
信号に変換して光フアイバを介して前記検出ユニ
ツトに伝送する手段。前記検出ユニツトの光送信
部から光フアイバを介して伝送された各サンプリ
ング信号を受信して電気信号に変換する手段。前
記クロツク発生源のクロツクパルスと前記受信さ
れた電気的各サンプリング信号とを用いて前記各
センサの出力信号と前記基準交流信号との位相差
を夫々測定し、この位相差に対応するデータを前
記各センサの位置検出データとして夫々出力する
位相差測定回路。前記各センサの位置検出データ
と前記各センサの前記伝達比に応じた予め準備さ
れた情報とにもとづき、前記センサの中の所定の
１つに関して前記検出対象の所定の原点から現位
置までの該センサの位置検出データの周期数を求
め、求めた周期数の整数部と該所定センサの位置
検出データとによつて前記検出対象の現位置をア
ブソリユートで特定する演算装置。

これにより、前述と同様に、広範囲にわたる絶
対位置を精度良く検出することができると共に検
出信号を誤差無く遠隔地に伝送できるという作
用、効果を奏することに加えて、クロツク発生源
から発生したクロツクパルスを光信号に変換して
検出ユニツトに与えるようにしたことにより、検
出ユニツトの側ではクロツク発生源を持つ必要が
なくなり、構成の簡単化、コストの節約に寄与す
る。特に、検出ユニツトを複数併設する場合にお
いて、クロツク発生源を共用できるので、有利で
ある。また、その場合に、クロツクパルスを光信
号で伝送するので、ノイズ対策に有利であり、ま
た、インピーダンスマツチングの手間も省ける。

また、上記検出ユニツトの側において、前記各
センサの出力信号と前記基準交流信号との位相差
を夫々測定し、この位相差に対応するデータを前
記各検出部の位置検出データとして夫々出力する
位相差測定回路を具備し、この位相差測定回路で
得た各センサの位置検出データを光信号に変換し
て外部に出力するようにしてもよい。これによつ
ても上述と同様の作用、効果が得られる。

更に、この発明に係るアブソリユート位置検出
装置は、検出対象たる電気モータの回転変位に関
して夫々異なる回転変位量を１周期とする位置検
出データを電気信号にて発生する複数の検出部
と、前記検出対象の現位置に対応して夫々１周期
未満の任意の値を示す前記各検出部の位置検出デ
ータと前記各検出部の所定の１周期に関連する予
め準備された情報とにもとづき、前記検出部の中
の所定の１つに関して前記検出対象の所定の原点
から現位置までの周期数を求め、求めた周期数の
整数部と前記所定の１つの検出部の位置検出デー
タとの組合せによつて前記検出対象の現位置をア
ブソリユートで特定したアブソリユート位置デー
タを電気的デイジタル信号にて出力する第１の演
算装置と、前記アブソリユート位置データまたは
前記所定検出部の位置検出データにもとづき前記
電気モータの回転速度を求める第２の演算装置
と、前記アブソリユート位置データまたは前記所
定検出部の位置検出データにもとづき前記電気モ
ータの特定回転角度または特定回転角度範囲に応
答した信号を出力する第３の演算装置と、前記第
１乃至第３の演算装置から出力されたアブソリユ
ート位置データ、速度データ、特定回転角度応答
信号を光信号に変換して光フアイバを介して伝送
する光送信部とを具えるものである。

これにより、前述と同様に、広範囲にわたる絶
対位置を精度良く検出することができると共に検
出信号を誤差なく遠隔地に伝送できるという作
用、効果を奏することに加えて、アブソリユート
位置データに限らず、速度データ及び特定回転角
度応答信号をも光信号に変換して伝送するので、
電気モータの制御に適しており、上位制御装置よ
り遠隔地にある電気モータを制御するような場合
に好適である。

実施例まず第１図を参照してこの発明に係るアブソリ
ユート位置検出の原理を説明する。第１図には回
転型のセンサを用いてこの発明のアブソリユート
位置検出装置を多回転型ロータリエンコーダとし
て構成した例が示されており、この多回転型ロー
タリーエンコーダは好ましくは３つのアブソリユ
ートロータリエンコーダRE１，RE２，RE３に
よつて構成される。各エンコーダRE１〜RE３は
１回転Ｎ分割（ただしＮは任意の整数）であり、
各々のロータ（図示せず）の回転位置を１回転内
の絶対番地にて指示する回転位置検出信号を夫々
出力する。第１のロータリエンコーダRE１は主
軸に連結され、この主軸の回転を検出するように
なつている。検出対象である回転はこの主軸に与
えられる。第１のロータリエンコーダRE１の回
転数に歯数ｎ−１（ただしｎは任意の整数）のギ
ア１が設けられており、このギア１が第２のロー
タリエンコーダRE２の回転軸に設けられた歯数
ｎのギア２に噛合つている。更に第２のエンコー
ダRE２には歯数ｎ＋１のギア３が設けられてお
り、このギア３が第３のエンコーダRE３の回転
軸に設けられた歯数ｎのギア４に噛合つている。

従つて、主軸が１回転すると、RE１は１回転、
RE２はｎ−１／ｎ回転、RE３は（ｎ−１）（ｎ＋１）／n²回転する。ここで、各エンコーダRE１，RE２，RE３によつて検出した回転
位置（１回転内の絶対番地）を夫々D₁，D₂，D₃
とすると、主軸が１回転したときのD₁の値はＮ
（ただし、最大回転位置を示す値Ｎは０と等価値
である）であり、D₂，D₃は次のようになる。

換言すれば、各エンコーダRE１〜RE３の出力
D₁〜D₃は、主軸の機械的変位（原点からの多回
転にわたる回転変位）に従つて夫々所定の周期で
変化し、かつ、各周期に対応する主軸の機械的変
位量（１回転未満もしくはそれ以上の回転角度）
は各エンコーダRE１〜RE３間で夫々異なつてい
る。つまり、第１のエンコーダRE１の１周期に
対応する主軸の機械的変位量すなわち回転角度は
2πラジアン（つまり１回転）であるが、第２の
エンコーダRE２の１周期に対応する主軸の機械
的変位量すなわち回転角度はｎ／（ｎ−１）・2πラジアン（つまりｎ−１／ｎ回転）、第３のエンコーダ RE３の１周期に対応する主軸の機械的変位量す
なわち回転角度はn²／（ｎ−１）（ｎ＋１）・2πラジアン（つまり（ｎ−１）（ｎ＋１）／n²回転）、である
。

明らかなように各出力信号D₁〜D₃は常に１周
期未満の値を示す。しかし、各出力信号D₁〜D₃
の１周期に対応する主軸の機械的変位量（回転角
度）が夫々異なつているので、主軸の個々の絶対
位置に対応して各出力信号D₁〜D₃の値は夫々固
有の組合せを示す。具体的には、主軸の回転に
１：１で対応している第１のエンコーダRE１の
出力信号D₁の周期数（つまり原点から数えた主
軸の絶対的回転数）が、各出力信号D₁〜D₃の値
の固有の組合せによつて一意に決定される。この
決定にあたつては、勿論、単に信号D₁〜D₃の現
在値のみならず、これらの各信号D₁〜D₃に差異
を生ぜしめる要因となつたところの各信号D₁〜
D₃の１周期に夫々対応する主軸の機械的変位量
（もしくはそれらの差異）に関連する情報も関与
する。こうして決定した第１のエンコーダRE１
の出力信号D₁の周期数と該信号D₁の現在値との
組合せにより主軸の絶対位置が特定できる。

第１のエンコーダRE１の出力信号D₁の周期数
は、各信号D₁〜D₃の現在値と、各信号D₁〜D₃の
１周期に夫々対応する主軸の機械的変位量に関連
する情報（すなわち主軸の機械的運動の各エンコ
ーダRE１〜RE３への伝達度に関連する情報）と
を用いて、代数的もしくは数学的手法によつて決
定することができる。そのための演算手法は種々
考えられるが、その中でも、演算時間及び演算回
路構成の点で最も効率的な手法を次に示す。それ
は、第１のエンコーダRE１の１周期と他のエン
コーダRE２，RE３の１周期との差異に関連する
定数と、第１のエンコーダRE１の出出信号D₁の
現在値と他の出力信号D₂，D₃の現在値との差異
とを用いる方法である。一例として、上述の定数
は、第１のエンコーダRE１の１周期を基準に考
え、該エンコーダRE１の出力信号D₁に１周期分
の変化を生ぜしめる主軸の変位量（つまり１回
転）に対応する他のエンコーダRE２，RE３の出
力信号D₂，D₃の変化分を考慮することにより確
立される。つまり、第１のエンコーダRE１の出
力信号D₁の１周期分の変位（主軸の１回転）に
対応する他のエンコーダRE２，RE３の出力信号
D₂，D₃の値は予め判明しており、そのときの第
１のエンコーダ出力D₁に対する他のエンコーダ
出力D₂，D₃の差「D₁−D₂」，「D₁−D₃」を上記定
数として確立することができる。

こうして、主軸が１回転したときのつまり第１
のロータリエンコーダRE１の１周期当りの該エ
ンコーダRE１と第２のロータリエンコーダRE２
の出力D₁，D₂の差「D₁₂＝D₁−D₂」は上記(1)式
から次のように表わせる。

主軸１回転（RE１の１周期）当りの D₁₂の変化分＝Ｎ／ｎ …(2) 従つて、両エンコーダRE１，RE２の現出力
D₁，D₂の差D₁₂を１回転当りの該差D₁₂を示す上
記定数Ｎ／ｎによつて下記のように割算すれば、原点から数えた主軸の回転数（これを絶対回転数と
いうことにする）R_xを求めることができる。こ
のR_xは第１のエンコーダRE１の周期数に対応し
ている。尚、原点とは全エンコーダRE１，RE
２，RE３の出力D₁，D₂，D₃が共に零の点であ
る。

R_x＝D₁₂÷Ｎ／ｎ …(3) 上記(3)式で、 D₁₂＝D₁−D₂ …(4) であるが、D₁及びD₂が共に回転に伴つてモジユ
ロＮで変化する値であり、かつその変化レートは
D₂の方がD₁よりも（ｎ−１）／ｎの比率で遅いので、単純な差「D₁−D₂」は負の数になることがある。
この単純差「D₁−D₂」が負の数になつたときは
その単純差にＮを加算したものをD₁₂とし、D₁₂
が常にD₁とD₂の実効的な差を示すようにする。
実際演算上では、特別のＮ加算は不要であり、
「−D₂」を補数で表わし、Ｎを桁上り値とする補
数演算によつて「D₁−D₂」を実行し、そのサイ
ンビツトを無視すれば、Ｎ加算を行なつたのと等
価の実効的な差D₁₂を求めることができる。

上記(3)式によつて求めた絶対回転数R_xの整数
部と第１のロータリエンコーダRE１の回転位置
検出出力D₁とを組合せる（すなわち(3)式によつ
て求めたR_xの小数部を切捨て、D₁を小数部とし
て用いる）ことにより、多回転型の絶対回転位置
検出値が得られる。

ところで、主軸の絶対回転数R_xがｎになつた
とき、差D₁₂はＮ（すなわち０）となり、それ以
上の絶対回転数の検出は不可能となる。従つて、
第１及び第２のロータリエンコーダRE１，RE２
を用いただけでは、ｎ回転までの絶対回転位置し
か検出することができない。第３のロータリエン
コーダRE３は絶対回転位置検出範囲を拡大する
ために設けられたものである。換言すれば、第１
及び第２のエンコーダRE１，RE２の現在値の差
D₁₂にもとづき求めた回転数（つまりRE１の周期
数）R_xは、所定値ｎを１周期とする周期的信号
であり、この周期的信号の周期数を更に求め、こ
れによつて絶対位置検出範囲を更に拡大するため
に第３のエンコーダRE３が設けられる。

主軸１回転当りの第１の及び第３のエンコーダ
RE１，RE３の出力D₁，D₃の差「D₁₃＝D₁−D₃」
は前記(1)式から次のように表わせる。

主軸１回転当りのD₁₃の変化分＝Ｎ／n² …(5) 前記(3)式と(5)式から、主軸１回転当りのD₁₂の変
化分とD₁₃の変化分の関係は次のように表わせ
る。

D₁₃＝D₁₂／ｎ …(6) つまり、差D₁₃は差D₁₂の１／ｎのレートで、主軸の回転に伴つて変化する。

また、上記(5)式から、第１、第３のエンコーダ
RE１，RE３の現出力D₁，D₃の差D₁₃を１回転当
りの該差D₁₃を示す上記定数Ｎ／n²によつて下記のよう割算すれば、絶対回転数R′_xが求まることが
判かる。

R′_x＝D₁₃÷Ｎ／n² …(7) しかし、上記(7)式の演算は前記(3)式に比べて除
数が１／ｎになつているので、分解度が悪く、D₁₃ の誤差がR′_xに比較的大きな影響を及ぼす。そこ
で、上記(6)式からD₁₂が最大値Ｎ（すなわち０）
になつたときのD₁₃の値Ｎ／ｎを求め、これによつて差D₁₃を割算すれば、 D₁₃÷Ｎ／ｎ＝R_y …(8) となり、R_yの精度は(3)式のR_xの精度と同じにな
る。ここで、(7)式と(8)式から、次の関係が導かれ
る。

R′_x＝R_y・ｎ …(9) すなわち、(8)式によつて求めた値R_yは絶対回
転数R′_xの１／ｎの値であり、いわば、主軸が原点から数えてｎ回転する毎に１増加する値である。一
方、前記(3)式によつて差D₁₂にもとづき求めた値
R_xは前述の通りｎ回転までの絶対回転数しか示
さず、ｎ回転以上の絶対回転数に対しては０から
ｎ（ただしｎは０と等価値であるため、厳密には
「ｎ−１」）までの値を繰返す。従つて、(8)式によ
つて求めたR_yの整数部を絶対回転数のｎ回転を
１単位とする上位の絶対回転数とし、(3)式によつ
て求めたR_xの整数部を絶対回転数１回転を１単
位とする下位の絶対回転数とし、両者を組合せれ
ば、広範囲で絶対回転数を検出することができ
る。この組合せによつて求めた絶対回転数R′_xは
次のように表わせる。

R′_x＝R_yΓｎ＋R_x …(10) 尚、上記(8)式で、 D₁₃＝D₁−D₃ …(11) であるが、上述の(4)式のD₁₂と同様に、単純差
「D₁−D₃」は負の数になることがある。その場
合、上述のD₁₂と同様に、単純差「D₁−D₃」が負
数のときはＮを加算したものを実効的な差D₁₃と
して用いるものとし、かつ実際演算上では特別の
Ｎ加算操作が不要なことも上述の通りである。と
ころで、上記(5)式から、主軸の絶対回転数R′_xが
n²になつたとき、差D₁₃はＮ（すなわち０）とな
り、それ以上の絶対回転数の検出は不可能とな
る。従つて、第３のロータリエンコーダRE３を
追加した場合は、絶対回転数検出範囲はn²回転ま
で拡大される。

上述の通り、３つのロータリエンコーダRE１，
RE２，RE３から出力される１回転内の絶対回転
位置検出信号D₁，D₂，D₃にもとづき、前記(3)式
及び(8)式の演算を実行すれば、原点からn²回転ま
での多回転型絶対回転位置を求めることができ
る。その場合の多回転型絶対回転位置信号のフオ
ーマツトはD₁，R_x，R_yから成り、かつ、第１の
エンコーダRE１の出力D₁を最下位の重みとし、
前記(3)式で求めたR_xをD₁の上位の重みとし、前
記(8)式で求めたR_yをR_xの上位の重みとするもの
である。従つて、これら３種のデータD₁，R_x，
R_yの組合せによる絶対回転位置検出信号は、１
回転をＮ分割した精度で、n²回転までの絶対回転
位置を表現することができるものである。第２図
は前記(3)及び(8)式の演算を実行する基本的な回路
構成ブロツク図で示したもので、５及び６は引算
器、７及び８は割算器、である。

尚、定数Ｎ及びｎは適宜定めることができる
が、精度を上げるためにはＮは比較的大きな値で
あるのが普通であり、検出範囲を拡げるにはｎも
比較的大きな値であることが望ましい。しかし、
ｎをＮにあまり近づけると前記(3)及び(8)式の除数
Ｎ／ｎが小さくなり、R_x，R_yの精度が悪くなる。また、演算の都合上、ｎはＮの約数であれば好まし
い。以上のような点を考慮し、好ましい一例とし
てＮ＝n²となるように各定数Ｎ，ｎを定めるとよ
い。例えば、Ｎ＝1024のときｎ＝32とすれば、１
回転当り1024分割の精度で、1024回転の範囲で絶
対回転位置を検出することが可能となる。

上述では、第１と第２のロータリエンコーダ
RE１，RE２の間では「ｎ−１対ｎ」の比率で減
速し、RE２とRE３の間では「ｎ＋１対ｎ」の比
率で増速しているが、逆に、RE１とRE２の間で
は「ｎ対ｎ−１」の比率で増速し、RE２とRE３
の間では「ｎ対ｎ＋１」の比率で減速するように
してもよい。その場合の演算式は前記(1)乃至(11)
式と全く同一ではないにしてもこれらの類推によ
つて容易に導くことができるが、ここでは特に示
さない。また、各エンコーダRE１，RE２，RE
３の間の増減比を「ｎ−１対ｎ」あるいは「ｎ＋
１対ｎ」とせずに、「ｎ−ａ対ｎ」あるいは「ｎ
＋ａ対ｎ」としてもよい。但し、ａはｎよりも十
分小さく、かつｎの約数であるとする。その場
合、前記(3)式及び(8)式の除数はaN／ｎとする。

ところで、単に前記(3)式、(8)式だけで絶対回転
数R_x，R_yを求めると、それとエンコーダ出力D₁
とを組合せたとき次のような誤りが生ずることが
ある。例えばＮ＝1024，ｎ＝32とし、主軸の回転
が１回転目から２回転目に切換わる部分の各エン
コーダ出力D₁，D₂の状態を第３図ａ，ｂ，ｃに
夫々示す。同図ａは各エンコーダ出力D₁，D₂，
D₃に誤差が生じていない場合を示し、同図ｂは
エンコーダ出力D₂に進み方向に誤差が生じてい
る場合を示し、同図ｃはエンコーダ出力D₂に遅
れ方向に誤差が生じている場合を示す。ａに示す
ように、正常な場合でも回転数の切換り直前の或
る範囲では「D₁−D₂」が「32すなわちｎ」とな
る部分が一部に生じ、この部分では前記(3)式によ
つて求めた回転数R_xが「１」となつてしまう。
これは、理論上「D₁−D₂」はD₁，D₂の変化に伴
つて連続的に変化する数ではあるが、「D₁−D₂」
の変化ステツプはD₁のｎステツプにつき１ステ
ツプであり、かつD₁とD₂の変化ステツプは一致
しているわけではなく徐々にくずれてゆくため、
「D₁−D₂」の理論上の１変化ステツプ（つまりD₁
のｎステツプ）の間、実際の「D₁−D₂」は一定
値を維持するわけでなく、理論上の値とその値に
１プラスした値とを交互に繰返し、次第に１プラ
スした値の方が現われる比率が高くなり、やがて
理論上の変化ステツプが切換わるとき実際の
「D₁−D₂」も理論値（前ステツプの理論値に１プ
ラスした値）に切換わる、ということに起因す
る。従つて、D₁₂の理論値が31から32に切換わる
範囲つまり「992D₁1023（一般的にはＮ−ｎ
D₁Ｎ−１）」の範囲では、第３図ａのように
D₁₂＝ｎ＝32となることもある。そのため、例え
ば、D₁＝1023，D₂＝991の位置は本当は１回転目
（R_x＝０）の1023番地目であるが、単純に前記(3)
式を適用すると、D₁₂＝32によつてR_x＝１とな
り、２回転目の1023番地目となつてしまう。ま
た、同図ｂに示すような誤差が生じている場合
は、D₁＝０，D₂＝992の位置では単純に前記(3)式
を適用してもR_x＝１となり、２回転目の０番地
目という正しい絶対回転位置が求まるが、D₁＝
０，D₂＝993の位置では単純に(3)式を適用すると
R_x＝０となり、１回転目の０番地目つまり原点
という誤まつた位置が求められてしまう。また、
同図ｃに示すような誤差が生じている場合は、
D₁＝1023，D₂＝990の位置では１回転目の1023番
地目であるにもかかわらず、単純に(3)式を適用す
るとR_x＝１となり、２回転目の1023番地目にな
つてしまう。

上述のような誤動作を改善するために、前記(3)
式でD₁₂をそのまま用いずに、主軸の回転位置す
なわちエンコーダRE１の出力D₁の範囲に応じて
下記のように変更して用いるものとする。

０D₁511 （一般的には０D₁Ｎ／２−１）のとき R_x＝（D₁₂＋ｋ）÷Ｎ／ｎ …（３−１） 512D₁1023 （一般的にはＮ／２D₁Ｎ−１）のとき R_x＝（D₁₂−ｋ）÷Ｎ／ｎ …（３−２）但し、ｋは許容誤差範囲に応じて任意に設定す
る整数である。例えば、８分割単位までの誤差を
許容する場合はｋ＝８に設定する。

前記(3)式を上記（３−１）式または（３−２）
式のように変更することにより、上述の誤動作が
次のように改善される。まず、第３図ａの場合、
回転数の切換わり直前の回転角度範囲は「512
D₁1023」に当てはまり、上記（３−２）式を
適用して、「D₁−D₂＝D₁₂」から定数ｋ（例えば
８）を引算したものを定数Ｎ／ｎで割算する。そうすると、例えばD₁＝1023，D₂＝991の位置では、
「D₁₂−ｋ＝1023−991−８＝24」となるため、R_x
＝０となり、１回転目の1023番地という正しい位
置が求められる。また、第３図ａの場合の「０
D₁511」の範囲では上記（３−１）式を適用
し、例えばD₁＝０，D₂＝992の位置では「D₁₂＋
ｋ＝1024−992＋８＝40」となるためR_x＝１とな
り、問題なく正しい回転位置が求まる。第３図ｂ
の場合、誤差の影響を受ける回転数切換わり直後
の範囲では上記（３−１）式が適用され、例えば
D₁＝０，D₂＝993の位置では「D₁₂＋ｋ＝1024−
993＋８＝39」となるためR_x＝１となり、正しい
位置が求まる。また、誤差の影響を受けない領域
で上記（３−１）または（３−２）式が適用され
ても支障なく正しい位置が求まる。第３図ｃの場
合、誤差の影響を受ける回転数切換わり直前の範
囲では上記（３−２）式が適用され、例えばD₁
＝1023，D₂＝990の位置では「D₁₂−ｋ＝1023−
990−８＝25」となるためR_x＝０となり、正しい
位置が求まる。また、誤差の影響を受けない領域
で上記（３−１）または（３−２）式が適用され
ても支障なく正しい位置が求まる。

１回転毎の切換わり直前または直後に生ずるおそ
れのあるD₁₂に関連する上述の誤動作と同様の誤
動作がD₁₃に関しても生じることがある。但し、
D₁₃の場合は、D₁₂の桁上り（すなわちD₁₂がＮ−
１からＮ＝０に切換わるとき）の直前または直後
にそのような誤動作が生じるおそれがある。そこ
で、その誤動作を改善するために上述と同様に、
前記(8)式でD₁₃をそのまま用いずに、D₁₂の範囲
に応じて下記のように変更して用いるものとす
る。

０D₁₂511 （一般的には０D₁₂Ｎ／２−１）のとき R_y＝（D₁₃＋ｋ）÷Ｎ／ｎ …（８−１） 512D₁₂1023 （一般的にＮ／２D₁₂Ｎ−１）のとき R_y＝（D₁₃−ｋ）÷Ｎ／ｎ …（８−２）前記（３−１），（３−２），（８−１），（８−
２）式を実行するようにするには第２図を第４図
のように変更すればよい。引算器５，６と割算器
７，８との間に加算器９，１０を夫々設け、一
方、比較器１１，１４でD₁，D₁₂がどの範囲に属
するかを判別し、その判別結果に応じてゲート１
２または１３，１５または１６を開放して「＋
ｋ」または「−ｋ」を加算器９，１０に与え、
D₁₂及びD₁₃にｋを加算もしくは減算する。尚、
前記（３−１），（３−２），（８−１），（８−２）
式を適用するD₁の範囲を回転数切換わり直前、
直後の比較的狭い範囲に限り、それ以外の範囲で
は(3)式、(8)式を用いてもよいのは勿論である。

尚、エンコーダ出力D₁，D₂，D₂に全く誤差が
ない場合は第３図ｂ，ｃのような誤りは生じず、
その場合は第３図ａのような誤りのみを考慮すれ
ばよいことはいうまでもない。そのためには、
D₁が「０D₁Ｎ−ｎ」か「Ｎ−ｎD₁Ｎ−
１」のどちらに属するかを判別し、前者のときは
前記(3)式をそのまま用い、後者のときは前記(3)式
でD₁₂の代わりに「D₁₂−１」を用いればよい。
その場合、D₁₃に関しても同様に、「０D₁₂Ｎ
−ｎ」か「Ｎ−ｎD₁₂Ｎ−１」かの判別を行
ない、前記(8)式そのまま、または同式でD₁₃の代
わりに「D₁₃−１」を用いればよい。

ロータリエンコーダRE１，RE２，RE３とし
ては、公知の光学式アブソリユートエンコーダあ
るいは特願昭55−147425号明細書に示されたよう
な可変磁気抵抗型の位相シフト式回転角度検出装
置あるいはレゾルバ等、任意のアブソリユートエ
ンコーダを用いることができる。また、回転型に
限らず直線型の検出器を用いてもよい。上記先願
明細書に示されたような可変磁気抵抗型位相シフ
ト式回転角度検出装置を用いて本発明を実施した
一例を第５図及び第６図に示す。

第５図において、VRE１，VRE２，VRE３は
可変磁気抵抗型位相シフト式回転角度検出装置の
センサー部分（以下単にセンサーという）を夫々
示すもので、第１図のRE１，RE２，RE３に相
当するものである。第６図ａはこれら３つのセン
サーVRE１，VRE２，VRE３を搭載した検出装
置の構造を示す軸方向断面図であり、同図ｂは該
検出装置をギア機構の側から見た正面略図、同図
ｃは１つのセンサーVRE１の径方向断面図であ
る。第６図ａで、第１のセンサーVRE１と第２
のセンサーVRE２は断面で示してあるが、第３
のセンサーVRE３は現われていない。１７は検
出対象たる主軸１８を取付ける中心軸であり、そ
こにギア１が設けられており、同軸に第１のセン
サーVRE１が取付けられている。第２のセンサ
ーVRE２の回転軸１９にギア２及び３が設けら
れており、ギア２は１に噛合つている。ギア３は
第６図ｂに示すように第３のセンサーVRE３の
ギア４に噛合つている。各ギア１〜４の歯数は第
１図と同様にｎ−１，ｎ，ｎ＋１，ｎである。２
０，２１は軸受け、２２，２３はVRE１，VRE
２のステータ鉄心、２４，２５はVRE１，VRE
２のロータ鉄心、である。

第６図ｃに示すように、センサーVRE１は、
ステータ２２に複数の極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを具えて
おり、各極Ａ〜Ｄに１次コイル１Ａ〜１Ｄと２次
コイル２Ａ〜２Ｄとを巻回している。ロータ２４
は、一例として偏心ロータであり、回転角度に応
じて各極のリラクタンスを変化させる形状であ
る。半径方向で対を成している極Ａ，Ｃ及びＢ，
Ｄの一方の１次コイル１Ａ，１Ｃを正弦波信号で
励磁し、他方の１次コイル１Ｂ，１Ｄを余弦波信
号で励磁すると、２次コイル２Ａ〜２Ｄの合成出
力Y₁として下記の信号が得られる。他のエンコ
ーダVRE２，VRE３も同様の構造であり、２次
出力Y₂，Y₃として下記の信号が得られる。

Y₁＝sin（ωt−θ₁） Y₂＝sin（ωt−θ₂） Y₃＝sin（ωt−θ₃） …(12) θ₁，θ₂，θ₃は各センサーVRE１〜VRE３の回
転軸２６，１９，２７の回転角度であり、各々の
回転角度に対応する位相角だけ基準交流信号
sinωtを位相シフトした出力Y₁，Y₂，Y₃が夫々
得られる。従つて、これらの出力信号Y₁，Y₂，
Y₃における位相ずれθ₁，θ₂，θ₃を夫々測定するこ
とにより１回転内の回転位置を示す絶対値データ
D₁，D₂，D₃が夫々求まる。

尚、第６図ｂに現われている第４のセンサー
VRE４は、例えばステータとロータの対向面に
凹凸歯が設けられているものであり、その歯の１
ピツチを１周期（電気的位相シフト角2π）とし
て回転角を検出し得る高分解能型のものである。
この第４のセンサーVRE４のロータ回転軸にギ
ア２８が設けられており、このギア２８はギア１
の回転を１対１で伝達する。この第４のセンサー
VRE４を併設することにより第１のセンサー
VRE１の１回転内の回転角度を更に高分解能で
検出することができる。

第５図において、カウンタ３０はクロツク発振
器２９の出力クロツクパルスをカウントする。そ
のカウント出力の一部が正弦波発生器３１と余弦
波発生器３２に与えられ、カウント出力にもとづ
きそのカウント出力に同期した正弦波信号sinωt
と余弦波信号cosωtが発生される。これらの信号
は前述の通り、各センサーVRE１〜VRE３及び
VRE４の１次側に供給される。その２次側出力
信号Y₁，Y₂，Y₃，Y₄はゼロクロスコンパレータ
３３〜３６で矩形波に波形整形されてマルチプレ
クサ３７に加えられる。マルチプレクサ３７は制
御回路３８から与えられる時分割タイミング信号
T₁〜T₄に従つて各コンパレータ３３〜３６の出
力信号を時分割的に順次選択し、ラツチ回路３９
のロード制御入力に与える。ラツチ回路３９のデ
ータ入力にはカウンタ３０のカウント出力が与え
られており、マルチプレクサ３７から与えられた
矩形波信号の立上り（つまりセンサーVRE１〜
VRE４の出力信号Y₁〜Y₄の電気的位相角零）に
同期して該カウント値をラツチする。こうしてラ
ツチ回路３９には時分割タイミング信号T₁〜T₄
によつて選択された１つのセンサー出力信号Y₁
〜Y₄と基準交流信号との位相ずれに対応するカ
ウント値つまり該センサーによる位置検出データ
（D₁，D₂，D₃，D₄のいずれか１つ）がラツチさ
れる。

ラツチ回路３９の出力は並列入力直列出力型シ
フトレジスタ４０に入力される。シフトレジスタ
４０は制御回路３８によつて制御されて、例えば
各センサーの時分割タイミングの終りでラツチ回
路３９の出力（当該センサー位置検出データ）を
並列的にロードし、ロードしたデータを所定のシ
フトクロツクに従つてシフトし、直列的に出力す
る。

一例として、カウンタ３０は10ビツトバイナリ
カウンタ、ラツチ回路３９も10ビツトであり、各
センサーの位置検出データは10ビツトのデイジタ
ル値で表現される。シフトレジスタ４０の段数は
10プラスα（αは任意の数）であり、10ビツトの
位置検出データをシフトレジスタ４０に並列的に
取り込む際にセンサー番号を示すデータ及びその
他必要なデータを制御回路３８の側からシフトレ
ジスタ４０に与えるようにしている。シフトレジ
スタ４０の直列出力ライン４１に与えられる直列
データのフオーマツトは例えば第７図のようであ
る。先頭の１ビツトはスタートビツトSBであり
常に“１”である。引き続くビツトＢ９〜Ｂ０は
10ビツトから成る位置検出データ（そのときの時
分割タイミングに応じてD₁〜D₄のいずれか）で
あり、S₁，S₀はセンサー番号データであり、この
２ビツトS₁，S₀で４つのセンサーVRE１〜VRE
４のうちどれであるかを指示する。Ｐはパリテイ
ビツトであり、位置検出データビツトＢ９〜Ｂ０
とセンサー番号データビツトS₁，S₀のうち信号
“１”のビツトが奇数個のときこのビツトＰが
“１”となる。パリテイビツトＰに続く２ビツは
常に“０”であり、直列データの終わりを示す。
こうして、直列データは16ビツト構成から成る。

この直列データは光送信部４２に与えられ、光
信号に変換される。変換された光信号は光フアイ
バ４３を介して伝送され、適宜離隔された地点の
光受信部４４に至り、電気信号に変換される。電
気信号に戻された直列データは直列入力並列出力
型のシフトレジスタ４５に与えられ、並列データ
に変換され、演算装置４６に入力される。演算装
置４６は、マイクロコンピユータあるいはハード
ワイヤードロジツクから成り、各センサーVRE
１〜VRE４の位置検出データD₁〜D₄をストアす
るためのレジスタＲ１〜Ｒ４を含んでいる。シフ
トレジスタ４５から与えられた並列データのうち
位置検出データがセンサー番号データに従つてレ
ジスタＲ１〜Ｒ４の何れかにストアされる。そし
て演算装置４６では、各レジスタＲ１，Ｒ２，Ｒ
３にストアされた第１〜第３のセンサーの位置検
出データD₁，D₂，D₃と所定の演算定数Ｎ，ｎ，
Ｎ／ｎ，ｋ等にもとづき前記(4)式及び(11)式及び（３ −１）式または（３−２）式及び（８−１）式ま
たは（８−２）式の演算及びそれに附随するD₁
の範囲の比較判断等（つまり、第２図、第４図の
演算）を実行し、n²回転の範囲の絶対回転位置す
データD₁，R_x，R_yを出力する。

第５図の例では各センサーによる個別の位置検
出データD₁〜D₄を光伝送し、その後絶対位置算
出演算を行なうようにしているが、絶対位置算出
演算を行なつた後光伝送するようにしてもよい。
その一例を第８図に示す。

第８図では、ラツチ回路３９にラツチされた各
センサーの位置検出データD₁〜D₄を演算装置４
６に入力し、そのときの時分割タイミング（これ
は信号T₁〜T₄で判かる）に応じてレジスタＲ１
〜Ｒ４のいずれかにストアする。そして上述のよ
うに所定の演算を行ない、n²回転の範囲の絶対回
転位置を示すデータD₁，R_x，R_y及びD₄を出力す
る。これらの出力データをシフトレジスタ４０で
直列変換し、光送信部４２で光信号に変換し、光
フアイバ４３によつて伝送する。

第５図または第８図の回路は第６図ａに示すよ
うにセンサーVRE１〜VRE４を搭載した検出装
置ケーシング５２内に一体に組込むことができ
る。第６図ａで、４７は電源コネクタ、４７ａは
端子、４８はハイブリツドIC、４９は光送信部
４２を含む光フアイバ用IC、４９ａはIC４９と
コネクタ５１を結ぶ光フアイバ、５０はステータ
１次コイル及び２次コイルとIC４８，４９を電
気的に接続する配線基板、５１は光フアイバ用コ
ネクタ、である。第５図及び第８図共、光送信部
４２までの構成要素がケーシング５２内に組込ま
れる。

第６図ａにおける電源コネクタ４７と光フアイ
バ用コネクタ５１の部分を改良し、第９図に示す
ように両コネクタ部を一体のコネクタ５３に組込
むことも可能である。このコネクタ５３に着脱可
能なプラグ５３Ｐの側には電源線と光フアイバ線
とが被覆５４で覆われた状態で一緒に取付けられ
ているが、電源線５５は光フアイバ線５６と一緒
に離隔地まで延びている必要はなく、適宜途中で
分離していてよい。第９図の改良によれば、コネ
クタ５３が一個となるので、電源コネクタ４７と
フアイバ用コネクタ５１が別々に設けられている
場合に比べて、構造が簡単となり、検出部及び電
気回路及び光送信部をケーシング５２内に収納し
て成る検出装置全体のコンパクト化に寄与する。
また１回の着脱操作で電源コネクタ部と光フアイ
バ用コネクタ部の両方が一緒に着脱できるので、
コネクタの着脱操作が楽になる。

第５図及び第８図の例ではクロツク発振器２９
がケーシング５２内に収納された一組の検出ユニ
ツトに含まれている。そのためこのような検出ユ
ニツトを製造加工工程の各所に多数配置し、これ
らを集中管理しようとする場合、各検出ユニツト
毎に個別にクロツク発振器を設けておくのは不経
済であり、また、各検出ユニツトのクロツク同期
をとる必要があるときなど同期化が面倒である。
そこで、この発明の別の実施例によれば、第１０
図、第１１図に示すように、クロツク発生源５７
を中央管理装置側に設け、このクロツクパルスを
複数の検出ユニツトに光フアイバを介して配給す
ることが提案される。

第１０図において、中央管理装置側のクロツク
発生源５７で発生されたクロツクパルスCPは光
送信部５８で光信号に変換され、光フアイバ５９
−１，５９−２…を介して各所に配設された検出
ユニツトに伝送される。１つの検出ユニツト６０
だけ図示し、他は図示を省略する。検出ユニツト
６０において、光フアイバー５９−１のクロツク
パルス光信号は光受信部６１で受信され、電気的
なクロツクパルスCPに変換される。このクロツ
クパルスCPは１次回路６２に与えられ、基準交
流信号sinωt，cosωtが作成される。１次回路６
２は第５図のカウンタ３０、正弦波・余弦波発生
器３１，３２から成る部分に対応するものであ
る。３つの位相シフト型センサーVRE１〜VRE
３は第６図のように構成されている。２次回路６
３は各センサーの出力信号Y₁〜Y₃の電気的位相
角零に応答してサンプリング信号を発生するもの
で、第５図のゼロクロスコンパレータ３３〜３
５、マルチプレクサ３７、制御回路３８の部分に
対応する。２次回路６３で得たサンプリング信号
とそのセンサー番号を示すデータが光送信部６４
に与えられ、光信号に変換され、光フアイバ６５
−１を介して中央管理装置の光受信部６６に与え
られる。

中央管理装置には、クロツク発生源５７のクロ
ツクパルスCPをカウントする第５図のカウンタ
３０と同様のカウンタ６７と、各検出ユニツト６
０に対応する複数のラツチ回路６８，６９…と、
各検出ユニツト６０に対応する第５図の演算装置
４６と同様のアブソリユート位置データ算出用演
算装置７０，７１…が設けられている。光受信部
６６で受信したサンプリング信号によつて、対応
するラツチ回路６８にカウンタ６７のカウント値
をラツチし、各センサーVRE１〜VRE３の位置
検出データを得る。デコーダ７２は光受信部６６
で受信した信号をデコードし、サンプリング信号
をラツチ回路６８に与え、センサー番号データを
演算装置７０に与える。アブソリユート位置検出
原理は既に述べたものと同様である。

第１１図は、光フアイバを介して各検出ユニツ
ト６０にクロツクパルスCPを伝送する点は第１
０図と同じであるが、検出ユニツト６０の側で各
センサーVRE１〜VRE３の位置検出データを求
め、これを光送信部６４で光信号に変換し、光フ
アイバ６５−１を介して中央管理装置側に伝送す
るようにしたものである。検出ユニツト６０は第
５図と同様に構成されており、同一符号は同一機
能の装置を示す。中央管理装置側に設けられたシ
フトレジスタ４５と演算装置４６も第５図と同様
のものである。

第１０図及び第１１図の例のように、クロツク
パルスを１ケ所のクロツク発生源５７から散在し
た複数の検出ユニツト６０に光フアイバを介して
配給するようにしたことにより、各検出ユニツト
側で個別にクロツク源を持つ必要がなくなり、回
路収納スペースの節約及び費用の節約に役立ち、
また複数の検出ユニツトを同期したクロツクで動
作させることができる。更に、光フアイバでクロ
ツクパルスを伝送するようにしたことにより、電
線で伝送する場合に問題となるノイズの影響がな
く、またインピーダンスマツチングの手間も省け
る。また、第１０図の例では、各センサーVRE
１〜VRE３のサンプリング信号を多重伝送する
場合、そのサイクルタイムを短かくすることがで
きる。従つてアブソリユート位置演算の際の時間
遅れを最小限におさえることができ、精度を良く
することができる。

この発明を電気モータの回転軸位置検出に用い
る場合、位置検出データのみならず速度データあ
るいは特定回転角度または特定回転角度範囲を示
すコミツテータ信号も一緒に光伝送することがで
き、配線をコンパクト化することができる。その
場合、例えば第６図ａの検出対象軸１８が検出対
象たる電気モータの回転軸であり、このモータ回
転軸に本発明検出装置が取付けられる。ケーシン
グ５２内に収納すべき回路装置は第８図のような
もののほかに更に第１２図に示すように速度検出
回路７３、特定角度信号発生回路７４が追加され
る。速度検出回路７３では第１のセンサーVRE
１による位置検出データＤ１の変化分にもとづき
モータ回転速度を検出し、速度データをデイジタ
ルで出力する。特定角度信号発生回路７４では第
１のセンサーVRE１の位置検出データＤ１と特
定角度または特定角度範囲（例えばモータのブラ
シ位置を示す）情報とを比較し、これにもとづき
特定角度検出信号例えばコミツテータ信号を出力
する。尚、回路７３，７４ではデータＤ１ではな
く演算装置４６で求めたアブソリユート位置デー
タを利用してもよい。多重化装置７５では、演算
装置４６で求めたアブソリユート位置データ、速
度検出回路７３で求めた速度データ、回路７４で
求めた特定角度または角度範囲応答信号、を多重
化（時間的にシリアル化）し、光送信部４２に与
える。このように多種類の信号・データを伝送す
る場合に光フアイバが適している。

発明の効果以上の通りこの発明によれば、広範囲にわたる
絶対位置を精度良く検出することができ、しか
も、検出データを光フアイバによつて伝送するよ
うにしたため誤差なく効率的に伝送することがで
きる。従つて、製造・加工・組立等の工程の各所
に位置検出装置を複数セツト分散配置し、これを
集中管理する場合において、極めて有効に本発明
を適用することができる。

特に、検出データを光フアイバによつて伝送す
る構成を採用したことによつて、(1)伝送経路で信
号に外部ノイズがのるおそれがなくなる、(2)延設
された電線に生じるような共振ノイズが一切生じ
ない、(3)遠距離伝送でも信号レベルの減衰が問題
とならない、(4)伝送線を軽量化することができ、
検出器を取付けた機械の振動の影響を受けにく
い、(5)信号を高密度で伝送するのに適しているた
め、複数ビツトの位置検出データの多重化伝送及
び複数検出器の位置検出データの多重化伝送に最
適であり、伝送線（光フアイバ）を１本または少
数にすることができる、これに伴ない断線検知が
楽に行なえる、(6)伝送スピードが速いため、遠隔
地にも素速く検出データを伝送することができ
る、(7)伝送線のコストが安価である、等の種々の
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明で用いる絶対位置検出法を原
理的に説明するための概念図、第２図は第１図に
おける演算処理を原理的に示すブロツク図、第３
図は回転数切換り点付近における誤差の可能性を
説明するために第１及び第２のエンコーダの出力
の一例を時間経過に伴つて示す図、第４図は第２
図の演算処理の改良例を原理的に示すブロツク
図、第５図は第１図のロータリエンコーダとして
可変磁気抵抗型の回転角度検出器を用いた場合に
おけるこの発明の一実施例を示す電気的ブロツク
図、第６図ａは第５図に示されたこの発明の一実
施例の機械的構造を示す軸方向断面図、同図ｂは
ａをギア機構の側から見た正面略図、同図ｃはａ
における１つのセンサーの径方向断面拡大図、第
７図は第５図の光送信部に入力される直列的な位
置検出データのフオーマツトを示すタイミングチ
ヤート、第８図は第５図の変更例を示す電気的ブ
ロツク図、第９図は第６図ａのコネクタ部分の改
良例を示す部分断面図、第１０図乃至第１２図は
この発明の別の実施例を示すブロツク図、であ
る。 RE１〜RE３……ロータリエンコーダ、１〜
４，２８……ギア、VRE１〜VRE４……可変磁
気抵抗型の位置センサー、５２……ケーシング、
２６，１９，２７……センサーの回転軸、１８…
…検出対象軸、２１，２０……軸受、２２，２３
……ステータ鉄心、２４，２５……ロータ鉄心、
４６……演算装置、４２……光送信部、４３……
光フアイバ、４４……光受信部、５３……光フア
イバ及び電源線のコネクタ。

Claims

【特許請求の範囲】１検出対象たる機械的変位に関して夫々異なる
機械的変位量を１周期とする位置検出データを電
気的デイジタル信号にて発生する少なくとも３つ
の検出部と、各検出部で求めた位置検出データを光信号に変
換する光送信部と、この光送信部で変換した光信号を伝送する光フ
アイバと、光フアイバで伝送された光信号を電気信号に変
換する光受信部と、光受信部で変換された前記各検出部の位置検出
データのうち第１の検出部で発生した第１の位置
検出データと第２の検出部で発生した第２の位置
検出データとの差である第１の差を求める第１の
差演算手段と、前記第１の差に基づき、前記第１の検出部に関
する前記検出対象の原点からの周期数を決定する
演算を行い、決定した周期数を示す第１の周期数
信号を出力する第１の周期数演算手段と、光受信部で変換された前記各検出部の位置検出
データのうち前記第１の検出部で発生した第１の
位置検出データと前記検出部のうち第３の検出部
で発生した第３の位置検出データとの差である第
２の差を求める第２の差演算手段と、前記第２の差に基づき、前記第１の周期数信号
の周期数を決定する演算を行い、決定した周期数
を示す第２の周期数信号を出力する第２の周期数
演算手段とを具え、前記第１の位置検出データ、第１の周期
数信号及び第２の周期数信号の組合せにより、前
記検出対象の原点からの絶対位置を特定するよう
にしたアブソリユート位置検出装置。２前記複数の検出部は、与えられた機械的変位
に応じて基準交流信号を位相シフトした出力を生
じる複数の位相シフト型センサと、前記検出対象
の機械的変位に対応する運動を異なる伝達比で前
記各センサに伝達する伝達手段と、前記各センサ
の出力信号と前記基準交流信号との位相差を夫々
測定し、この位相差に対応するデータを前記各検
出部の位置検出データとして夫々出力する位相差
測定回路とを含むものである特許請求の範囲第１
項記載のアブソリユート位置検出装置。３前記複数の検出部及び前記光送信部に対する
電源供給用のコネクタ部及び前記光フアイバ用の
コネクタ部が、これらのコネクタ部を一体に組込
んだコネクタ装置により一緒に着脱し得るように
なつていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項または第２項記載のアブソリユート位置検出装
置。４前記各検出部で求めた位置検出データを時間
的にシリアルなデータ形式で前記光送信部に与え
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または
第２項記載のアブソリユート位置検出装置。５検出対象たる機械的変位に関して夫々異なる
機械的変位量を１周期とする位置検出データを電
気信号にて発生する少なくとも３つの検出部と、前記各検出部の位置検出データのうち第１の検
出部で発生した第１の位置検出データと第２の検
出部で発生した第２の位置検出データとの差であ
る第１の差を求める第１の差演算手段と、前記第１の差に基づき、前記第１の検出部に関
する前記検出対象の原点からの周期数を決定する
演算を行い、決定した周期数を示す第１の周期数
信号を出力する第１の周期数演算手段と、前記各検出部の位置検出データのうち前記第１
の検出部で発生した第１の位置検出データと前記
検出部のうち第３の検出部で発生した第３の位置
検出データとの差である第２の差を求める第２の
差演算手段と、前記第２の差に基づき、前記第１の周期数信号
の周期数を決定する演算を行い、決定した周期数
を示す第２の周期数信号を出力する第２の周期数
演算手段と、前記第１の位置検出データ、第１の周期数信号
及び第２の周期数信号の組合せにより、前記検出
対象の原点からの絶対位置を特定するアブソリユ
ート位置データを電気的デイジタル信号にて出力
する出力手段と、この出力手段から出力された前記アブソリユー
ト位置データを光信号に変換する光送信部と、この光送信部で変換した光信号を伝送するため
の光フアイバとを具えたアブソリユート位置検出装置。６前記複数の検出部及び演算手段並びに前記光
送信部に対する電源供給用のコネクタ部及び前記
光フアイバ用のコネクタ部が、これらコネクタ部
を一体に組込んだコネクタ装置により一緒に着脱
し得るようになつていることを特徴とする特許請
求の範囲第５項記載のアブソリユート位置検出装
置。７前記出力手段は、前記アブソリユート位置デ
ータを時間的にシリアルなデータ形式で前記光送
信部に与えることを特徴とする特許請求の範囲第
５項記載のアブソリユート位置検出装置。８与えられた機械的変位に応じて基準交流信号
を位相シフトした出力を生じる複数の位相シフト
型センサと、検出対象たる機械的変位を互いに異
なる所定の伝達比で前記各センサに与える伝達手
段と、所定のクロツクパルスにもとづき一定周波
数の前記基準交流信号を作成し、前記各センサに
印加する１次回路と、前記各センサの出力信号の
所定の電気的位相角に応答してサンプリング信号
を夫々発生する２次回路と、外部から光フアイバ
を介して与えられたクロツクパルス光信号を電気
信号に変換して前記１次回路に印加する光受信部
と、前記２次回路で得た各サンプリング信号を光
信号に変換して外部に出力する光送信部とを含む
検出ユニツト、クロツクパルスを電気的に発生するクロツク発
生源、このクロツク発生源のクロツクパルスを光信号
に変換して光フアイバを介して前記検出ユニツト
に伝送する手段、前記検出ユニツトの光送信部から光フアイバを
介して伝送された各サンプリング信号を受信して
電気信号に変換する手段、前記クロツク発生源のクロツクパルスと前記受
信された電気的各サンプリング信号とを用いて前
記各センサの出力信号と前記基準交流信号との位
相差を夫々測定し、この位相差に対応するデータ
を前記各センサの位置検出データとして夫々出力
する位相差測定回路、前記各センサの位置検出データと前記各センサ
の前記伝達比に応じた予め準備された情報とにも
とづき、前記センサの中の所定の１つに関して前
記検出対象の所定の原点から現位置までの該セン
サの位置検出データの周期数を求め、求めた周期
数の整数部と該所定センサの位置検出データとに
よつて前記検出対象の現位置をアブソリユートで
特定する演算装置、を具備したアブソリユート位置検出装置。９与えられた機械的変位に応じて基準交流信号
を位相シフトした出力を生じる複数の位相シフト
型センサと、検出対象たる機械的変位を互いに異
なる所定の伝達比で前記各センサに与える伝達手
段と、所定のクロツクパルスにもとづき一定周波
数の前記基準交流信号を作成し、前記各センサに
印加する１次回路と、前記各センサの出力信号と
前記基準交流信号との位相差を夫々測定し、この
位相差に対応するデータを前記各検出部の位置検
出データとして夫々出力する位相差測定回路と、
外部から光フアイバを介して与えられたクロツク
パルス光信号を電気信号に変換して前記１次回路
に印加する光受信部と、前記位相差測定回路で得
た各センサの位置検出データを光信号に変換して
外部に出力する光送信部とを含む検出ユニツト、クロツクパルスを電気的に発生するクロツク発
生源、このクロツク発生源のクロツクパルスを光信号
に変換して光フアイバを介して前記検出ユニツト
に伝送する手段、前記検出ユニツトの光送信部から光フアイバを
介して伝送された各センサの位置検出データを受
信して電気信号に変換する手段、前記各センサの位置検出データと前記各センサ
の前記伝達比に応じた予め準備された情報とにも
とづき、前記センサの中の所定の１つに関して前
記検出対象の所定の原点から現位置までの該セン
サの位置検出データの周期数を求め、求めた周期
数の整数部と該所定センサの位置検出データとに
よつて前記検出対象の現位置をアブソリユートで
特定する演算装置、を具備したアブソリユート位置検出装置。１０検出対象たる電気モータの回転変位に関し
て夫々異なる回転変位量を１周期とする位置検出
データを電気信号にて発生する複数の検出部と、前記検出対象の現位置に対応して夫々１周期未
満の任意の値を示す前記各検出部の位置検出デー
タと前記各検出部の所定の１周期に関連する予め
準備された情報とにもとづき、前記検出部の中の
所定の１つに関して前記検出対象の所定の原点か
ら現位置までの周期数を求め、求めた周期数の整
数部と前記所定の１つの検出部の位置検出データ
との組合せによつて前記検出対象の現位置をアブ
ソリユートで特定したアブソリユート位置データ
を電気的デイジタル信号にて出力する第１の演算
装置と、前記アブソリユート位置データまたは前記所定
検出部の位置検出データにもとづき前記電気モー
タの回転速度を求める第２の演算装置と、前記アブソリユート位置データまたは前記所定
検出部の位置検出データにもとづき前記電気モー
タの特定回転角度または特定回転角度範囲に応答
した信号を出力する第３の演算装置と、前記第１乃至第３の演算装置から出力されたア
ブソリユート位置データ、速度データ、特定回転
角度応答信号を光信号に変換して光フアイバを介
して伝送する光送信部とを具えたアブソリユート位置検出装置。