JPH06194373A - 速度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は，例えばロータリエンコーダなどの
パルス（信号）発生器を用いた速度検出装置に係り，低
速域および高速域における物体の移動速度を好適に検出
することのできる速度検出装置の提供を目的とする。 【構成】 所定の基準時間毎に出力されるトリガを基準
として，物体の移動量に応じて出力されるパルスを計数
（アブソリュート型のエンコーダではパルスの計数は不
要）する。このパルスの計数値がトリガが出力された際
の物体の位置に相当し，１のトリガ分遅延したタイミン
グでのパルス数と現在のトリガのタイミングでのパルス
数との差から所定基準時間当たりの物体の移動速度が算
出される。これが高速域での速度データとなる。他方，
上記物体の移動速度が極めて低速である場合，動作開始
後最初のパルスが出力されるまでの間のトリガを計数す
る。そして，このトリガ数に基づいて得られたデータの
逆数を得ることにより，上記物体の低速域における移動
速度が求められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，速度検出装置に関し，
例えば産業用ロボットのアームの動作速度などを検出す
る場合に好適である。

【０００２】

【従来の技術】一般的にデジタル量を取り扱うことによ
り行われる速度検出は，例えば所定時間ΔＴの間に検出
対象物（物体）がその軸心を中心として回転した角度Δ
θに対して，速度Ｖ＝Δθ／ΔＴをいかに演算するかと
いうことにほかならない。即ち，ΔＴやΔθの値をどの
ようなタイミングで，どのように評価するかである。現
在普及している例えばインクリメンタル型のロータリエ
ンコーダは，入力軸の回転角度に応じたパルス信号を発
生する装置であるが，このパルスを計数することによっ
て回転角度に比例した値を得ることができる。そして，
上記ロータリエンコーダを用いた速度検出装置として，
所定時間ΔＴに対応するパルス数（位置情報）をもって
その速度とする手法は以前から用いられている（これを
以下Ａモードと称する）。ところが，この手法では，検
出装置が計測動作しているにも係わらず，サンプリング
すべき所定時間内に位置検出パルスをひとつも検出する
ことができない場合には，速度の評価としては０を与え
ざるを得ない。このような不都合を改善すべく，低速度
領域に対しても適当な評価を与え得る速度検出装置が種
々提案されている。これらは，原理的には予め所定の回
転角度を設定し，その回転角度を動作するのにかかった
時間を計測し，上述のＶ＝Δθ／ΔＴの式に代入してそ
の値を得る方法である。即ち，上式におけるΔθは予め
設定された所定値であることから，結果的に当該装置と
しては，分母の時間ΔＴを計測し，その逆数を演算する
ことに相当している（これを以下Ｂモードと称する）。
上記のような手法を用いた速度検出装置としては，例え
ば特開昭６１−１７３１６２号公報に開示のものが知ら
れている。上記公報に開示の装置では，上述のＡモード
とＢモードに相当する回路を各別に有してこれらを同時
に作動させ，それぞれで得られた値は，高速度域用及び
低速度域用の値として二つに分けて出力される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが，上記公報に
開示の従来の速度検出装置では，Ａモード及びＢモード
の回路を各別に構成していることから，回路全体の規模
が大きくなる。また，各モードでのデータを高速度域
用，低速度域用として同時出力していることから，出力
されたデータは，オペレータにとってどちらのモードの
データが適切な速度を表しているかを判断しなければな
らない。さらに，測定中各モードを切り換えるとするな
らば，それぞれのデータの整合性を維持する為，受信側
の例えばマイクロプロセッサなどがこの整合処理に係る
負担を被らなければならない。そこで，本発明は，上記
事情に鑑みて創案されたものであり，より簡単な回路構
成にて，低速域，高速域のいづれの速度をも各別に適切
に計測し得る機能を備えた速度検出装置の提供を目的と
するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，本発明が採用する主たる手段は，その要旨とすると
ころが，物体の移動に伴って信号を出力する信号発生手
段と，所定の基準時間毎にトリガを出力するトリガ発生
手段と，上記トリガ発生手段から１のトリガが出力され
てから次のトリガが出力されるまでの間における上記信
号発生手段からの信号に基づいて上記物体の移動速度を
算出する第１の速度算出手段と，上記トリガ発生手段か
ら１のトリガが出力されてから次のトリガが出力される
までの間に上記信号発生手段から信号が出力されない場
合，上記トリガ発生手段からのトリガの計数を開始し，
上記信号発生手段から信号が出力された時にその計数を
停止するトリガ計数手段と，上記トリガ計数手段により
計数されたトリガ数に基づいて上記物体の移動速度を算
出する第２の速度算出手段とを具備してなることを特徴
とする速度検出装置である。

【０００５】

【作用】上記構成に係る速度検出装置では，トリガ発生
手段から１のトリガが出力されてから所定の基準時間後
に次のトリガが出力されるまでの間に信号発生手段から
出力された信号に基づいて，物体の移動速度が算出され
る。これが，所謂高速域における移動速度に対応し，前
述のＡモードに相当する。他方，上記トリガ発生手段か
ら１のトリガが出力されてから次のトリガが出力される
までの間に上記信号発生手段から信号が出力されない場
合，上記トリガ発生手段からのトリガの計数が開始され
る。そして，上記信号発生手段から信号が出力された時
にその計数が停止され，計数されたトリガ数に基づいて
上記物体の移動速度が算出される。これが，所謂低速域
における移動速度に対応し，前述のＢモードに相当す
る。

【０００６】

【実施例】以下添付図面を参照して，本発明を具体化し
た実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以
下の実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発
明の技術的範囲を限定する性格のものではない。ここ
に，図１は本発明の一実施例に係る速度検出装置の要部
ブロック図，図２は本発明の他の実施例に係る速度検出
装置の要部ブロック図である。本実施例に係る速度検出
装置は，基本構成的には，物体の移動量に応じて例えば
パルスを出力するインクリメンタル型のパルス信号発生
器，所定の基準時間毎にトリガを出力するトリガ発生
器，上記パルス或いはトリガを計数するカウンタ，速度
算出用の演算回路などを具備して構成されている。そし
て，上記トリガ発生器から１のトリガが出力されてから
次のトリガが出力されるまでの間に，上記パルス発生器
から出力されたパルスの数が計数される。そして，この
パルス数に基づいて，上記物体の移動速度が算出され
る。これが，所謂高速域に於ける移動速度に対応し，前
述のＡモードに相当する。他方，上記トリガ発生器から
１のトリガが出力されてから次のトリガが出力されるま
での間に上記パルス発生器からパルスが出力されない場
合，上記トリガ発生器からのトリガの計数が開始され
る。そして，上記パルス発生器からパルスが出力された
時にその計数が停止され，計数されたトリガ数に基づい
て，上記物体の移動速度が算出される。これが，所謂低
速域における移動速度に対応し，前述のＢモードに相当
する。

【０００７】引き続き，図１に基づいて，その具体例に
ついて説明する。この実施例に係る速度検出装置は，パ
ルス発生器の一例であるインクリメンタル型のロータリ
エンコーダからの角度情報に基づいて速度を検出する装
置である。このような角度情報が既存している機構に対
して適用可能である。尚，速度の検出原理としては，前
述のＶ＝Δθ／ΔＴによる近似式を用いて演算する。図
１に示すように，先ず，１のトリガが出力された際にロ
ータリエンコーダからのパルスにて表される角度データ
がその時の位置情報として遅延装置に入力され，次のト
リガが出力された際，即ち１サンプリング遅延した状態
で差分器に入力される。又，この次のトリガが出力され
た際に上記ロータリエンコーダからのパルスにて表され
るその時の角度データが動作後の位置情報として上記差
分器に入力される。そして，上記差分器では，現在の角
度データから１サンプリング前の角度データが減算さ
れ，出力される。上記サンプリング時間は一定であるこ
とから，これを基準時間とすることで，この差分データ
は，そのまま速度情報として評価することができる。こ
の時，サンプリング時間を基準時間とすることが重要で
ある。このようにして算出された値が所謂高速域におけ
る移動速度に対応し，前述のＡモードに相当する。上記
サンプリング時間内にデータの変化が検出されない時，
速度は見掛け上０となる。そこで，それ以下の低速度域
を評価するための手段として，上記差分器で得ることの
できる最低速度以下になった時，どれだけのサンプリン
グ時間，角度変化がなかったかを検出する。

【０００８】即ち，１のトリガが出力されてから次のト
リガが出力されるまでの間に上記ロータリエンコーダか
らパルスが出力されなかった場合，基準時間毎に出力さ
れるトリガの計数が開始される。この計数は，上記ロー
タリエンコーダからパルスが出力された時に停止され
る。これにより，角度検出の分解能に相当する一定角度
をどれだけの時間をかけて移動したかという情報が得ら
れる。即ち，上記差分器では評価できなかった低速度域
を回転角度（角度検出の分解精度に相当）／サンプリン
グ時間×トリガ数にて評価できるわけである。上記のよ
うな評価により得られた速度情報は，カウンタの値と逆
数関係にあることから，ＲＯＭテーブル変換装置を設
け，速度に比例したデータとする。このようにして得ら
れた値が所謂低速域における移動速度に対応し，前述の
Ｂモードに相当する。上記手順による高速域と低速域の
各速度データは，それぞれ上位と下位のビットに割り当
てて出力される。ただし，上位のビットに差分値を適応
させる為，簡単な調整装置を設けている。ここで，前期
従来装置の場合のように異なる方式を組み合わせる時
は，整合性が取り難くく，受信側に高速域と低速域の両
データを選択するような操作を強いることになる。実際
の動作としては，Ａモードの動作が可能な時上位に差分
データをそのまま出力する。この時，下位のビットには
全て０を割り当てるようにし，上位のビットのみを有効
とする。引き続き，Ｂモードに動作が移行した際，下位
のビットにはタイミングを与えて低速度の評価を行う。
この時，Ｂモードでは，正負の情報を上位に拡張しなけ
れば整合性はとれない。そこで，正の時には例えば上位
のビットに０を埋め，負の時には全ビットに１を立てる
ようにする。尚，上記実施例においては，インクリメン
タル型のロータリエンコーダを用いた場合を例に説明し
たが，これに代え，アブソリュート型のロータリエンコ
ーダを用いることも可能である。この場合，パルス計数
用のカウンタは不要である。ところで，前述の従来装置
では，インクリメンタル型のロータリエンコーダという
パルス発生器に多大に依存している。これは，例えば，
直線運動を対象にした速度検出を考える時，回転型の普
及している上記ロータリエンコーダでは，回転運動を直
線運動に変換するために，なんらかの機構を工夫せねば
ならない。しかし，機構の接続部においては必ず遅れや
ヒステリシスを持って運動が変換される。ところで，近
年ポテンショメータの中に連続的に抵抗値を変化させる
コンダックティブプラスティクタイプのものがみうけら
れる。この方式のものの中には，直線移動型の製品もあ
る。このようなポテンショメータをＡ／Ｄコンバータと
組み合わせることにより，本発明に係る速度検出装置は
直線移動についての速度検出にも使用することができる
ようになる（図２参照）。つまり，時系列的な位置デー
タが存在すれば，その時間微分が可能な検出方式とも言
える。

【０００９】

【発明の効果】本発明は，上記したように，物体の移動
に伴って信号を出力する信号発生手段と，所定の基準時
間毎にトリガを出力するトリガ発生手段と，上記トリガ
発生手段から１のトリガが出力されてから次のトリガが
出力されるまでの間における上記信号発生手段からの信
号に基づいて上記物体の移動速度を算出する第１の速度
算出手段と，上記トリガ発生手段から１のトリガが出力
されてから次のトリガが出力されるまでの間に上記信号
発生手段から信号が出力されない場合，上記トリガ発生
手段からのトリガの計数を開始し，上記信号発生手段か
ら信号が出力された時にその計数を停止するトリガ計数
手段と，上記トリガ計数手段により計数されたトリガ数
に基づいて上記物体の移動速度を算出する第２の速度算
出手段とを具備してなることを特徴とする速度検出装置
であるから，より簡単な回路構成にて低速域，高速域の
いづれの速度をも各別に適切に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る速度検出装置の要部
ブロック図。

【図２】 本発明の他の実施例に係る速度検出装置の要
部ブロック図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体の移動に伴って信号を出力する信号
   発生手段と，所定の基準時間毎にトリガを出力するトリ
   ガ発生手段と，上記トリガ発生手段から１のトリガが出
   力されてから次のトリガが出力されるまでの間における
   上記信号発生手段からの信号に基づいて上記物体の移動
   速度を算出する第１の速度算出手段と，上記トリガ発生
   手段から１のトリガが出力されてから次のトリガが出力
   されるまでの間に上記信号発生手段から信号が出力され
   ない場合，上記トリガ発生手段からのトリガの計数を開
   始し，上記信号発生手段から信号が出力された時にその
   計数を停止するトリガ計数手段と，上記トリガ計数手段
   により計数されたトリガ数に基づいて上記物体の移動速
   度を算出する第２の速度算出手段とを具備してなること
   を特徴とする速度検出装置。