JPH06290387A

JPH06290387A - エンコーダ信号の伝送方法

Info

Publication number: JPH06290387A
Application number: JP9662993A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Momose; 哲夫百瀬
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1993-03-31
Publication date: 1994-10-18
Anticipated expiration: 2013-10-15
Also published as: JP2810610B2

Abstract

(57)【要約】【目的】伝送路の数を１チャンネル分にすると共にケ
ーブルの太さを細くし、低コスト化及び設計の自由度の
向上を図る。【構成】一定時間内に回転体が回転した回転量をシリ
アル信号にし、このシリアル信号に、回転体の絶対位置
を示すアブソリュートカウンタ４３の出力をシリアル信
号にして重畳し、この重畳されたシリアル信号を、１チ
ャンネルの伝送路９で制御装置１６に伝送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンコーダ信号の伝送
方法に関し、詳しくはアブソリュートエンコーダ信号の
伝送方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばブラシレスモータ等のモー
タにおいては、モータ主軸の位置データの検出が行われ
ている。このデータの検出は、モータ主軸端部にＡ，
Ｂ，Ｚ相検出用の磁気記録媒体とＵ，Ｖ，Ｗ相検出用の
磁極検出用マグネットとを設け、磁気記録媒体から位置
データパルス信号を、磁極検出用マグネットから駆動用
位置データ信号をそれぞれ得ることにより行われてい
る。但し、Ａ，Ｂ相とは、回転方向に応じたモータ主軸
１回転当たりｎパルスの９０°位相パルスを発生するパ
ルス発生器の出力信号と、Ｚ相とはモータ主軸１回転当
たり１つのパルスを発生する原点パルス発生器の出力信
号とそれぞれ定義する。また、Ｕ，Ｖ，Ｗ相とは、モー
タの界磁マグネットの磁極位置に応じたパルスを発生す
る磁極検出信号発生器の出力信号と定義する。これらデ
ータは、それぞれの伝送路を束ねたケーブルを介して制
御装置に伝送され、これらデータに基づいてフィードバ
ック制御等の様々な処理がなされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記デ
ータ信号を伝送する装置においては、以下の問題点があ
る。すなわち、位置検出器をモータ主軸の絶対位置を検
出する所謂アブソリュートエンコーダとした場合には、
Ａ相、Ｂ相、シリアル相（Ｚ，Ｕ，Ｖ，Ｗ相）及びアブ
ソリュートカウンタ値の４チャンネルの信号を伝送する
ので、伝送線数が多く、それを束ねるケーブルも太くし
なければならないので、高コストとなるという問題があ
る。しかも制御装置が比較的遠くに配置されている場合
には、伝送路を長くしなければならないので、さらにそ
の問題は大きくなる。また、ケーブルが太くなると、そ
のケーブルが機械本体内にも配線されている場合には、
そのケーブルの占有部分が大きく、また機械本体外にお
いては、ケーブルの振り回し等が制約され、さらに機械
本体内外の何れにおいてもケーブルを支持する支持部材
を比較的剛性の高い構造としなければならないので、設
計の自由度が制限されるという問題もある。

【０００４】そこで本発明は、伝送路の数を１チャンネ
ル分にすると共にケーブルの太さを細くし、低コスト
で、しかも設計の自由度が向上されるエンコーダ信号の
伝送方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のエンコーダ信号
の伝送方法は上記目的を達成するために、Ａ，Ｂ相より
得た一定時間内の、回転体すなわちモータの回転した回
転量及びＺ相並びにＵ，Ｖ，Ｗ相からなる位置データ
（以下単に位置データと略す）をシリアル信号にし、こ
のシリアル信号に、アブソリュートカウンタの出力をシ
リアル信号にして重畳し、この重畳されたシリアル信号
を、１チャンネルの伝送路で制御装置に伝送するように
したことを特徴としている。

【０００６】

【作用】このような手段におけるエンコーダ信号の伝送
方法によれば、検出された位置データはシリアル信号に
変換される。一方、アブソリュートカウンタのカウンタ
値もシリアル信号にされ、位置データのシリアル信号に
重畳されて、制御装置に伝送される。従って、伝送路の
数を１チャンネル分で済ませられる共にケーブルの太さ
を細くし得る。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の一実施例を示すエンコーダ信号の
伝送方法を適用した信号伝送装置の概略斜視図、図２は
図１を模式的に表す構成図をそれぞれ示しており、この
信号伝送装置は、ロボットのアーム部に適用されてい
る。図１において、符号１は、例えばブラシレスモータ
を示しており、モータ１の主軸１ａの端面には、円盤状
の磁極検出用マグネット２が設けられている。この磁極
検出用マグネット２は、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に
着磁されており、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の駆動用位置データを送
出するものである。この磁極検出用マグネット２の手前
には、円盤状の磁気記録媒体３が設けられている。この
磁気記録媒体３は、Ｎ極とＳ極とが円周上に１極づつ並
んで着磁される上段部と、この上段部と位相を同じくし
てＮ極とＳ極とが円周上に交互に着磁される下段部とを
備えており、Ｚ，Ａ，Ｂ相の位置データを送出するもの
である。

【０００８】モータ１には、上記Ａ，Ｂ，Ｚ，Ｕ，Ｖ，
Ｗ相の位置データ及びモータの絶対位置データをそれぞ
れ検出するためのアブソリュートエンコーダ４が付設さ
れている。このエンコーダ４のケース４４（図が煩雑に
なるのを避けるために点線で示されている）内で磁極検
出用マグネット２、磁気記録媒体３の着磁部に対向する
位置には、ホール素子４ａ、ＭＲセンサ４ｂがそれぞれ
配置されており、ホール素子４ａは、後述の波形整形回
路４ｃ、４てい倍＋方向検出回路４０、アップダウンカ
ウンタ５、パラレル・シリアル変換器６、通信制御部５
０、アブソリュートカウンタ４３、アブソリュートカウ
ンタ側パラレル・シリアル変換器４４、ＣＲＣｂｉｔ付
加器５１，５２、ラインドライバ８、５Ｖ電源１８、グ
ランド電源１９より構成される信号処理回路１７のベー
ス裏面に取り付けられている。ホール素子４ａ、ＭＲセ
ンサ４ｂの出力線は、図２に示されるように、矩形波に
波形整形するための波形整形回路４ｃに接続されてい
る。この波形整形回路４ｃのＡ，Ｂ相の出力線は、４て
い倍パルスとアップダウン信号にそれぞれ変換する４て
い倍パルス＋方向検出回路４０に接続されており、この
４てい倍パルス＋方向検出回路４０の出力線及びクリ
ヤ、サンプリングの指示信号を送出する通信制御部５０
の出力線は、ＡＢ相の位相の進み遅れに対応してアップ
またはダウンをカウントする６ビットのアップダウンカ
ウンタ５に接続されている。このアップダウンカウンタ
５の出力線は、パラレル・シリアル変換器６に接続され
ており、他の相（Ｚ，Ｕ，Ｖ，Ｗ相）の出力線は直接上
記パラレル・シリアル変換器６にそれぞれ接続されてい
る。

【０００９】上記４てい倍パルス＋方向検出回路４０の
出力線は、２４ビットのアブソリュートカウンタ４３に
も接続されており、このアブソリュートカウンタ４３の
出力線及び上記通信制御部５０の出力線は、アブソリュ
ートカウンタ側のパラレル・シリアル変換器４４に接続
されている。このパラレル・シリアル変換器４４の出力
線は、上記パラレル・シリアル変換器６に接続されてお
り、このパラレル・シリアル変換器６には、エラー検出
用のＣＲＣビット付加器５１の出力線も接続されてい
る。そして、シリアル変換器６からのシリアル信号線７
は、ラインドライバ８に接続されている。

【００１０】このラインドライバ８のＢＵＳ線１０及び
反転ＢＵＳ線１１は、制御装置１６内のラインレシーバ
１４にそれぞれ接続されている。信号処理回路１７及び
制御装置１６には、５Ｖ電源１８，４１、グランド電源
１９，４２がそれぞれ設けられており、これら５Ｖ電源
１８，４１同士、グランド電源１９，４２同士は、５Ｖ
電源線１２、グランド電源線１３によりそれぞれ接続さ
れている。これら５Ｖ電源線１２、グランド電源線１３
は、上記ＢＵＳ線１０及び反転ＢＵＳ線１１と共にエン
コーダケーブル９内に束ねられている。このエンコーダ
ケーブル９は図示されない支持部材により適宜支持され
ている。

【００１１】制御装置１６内のラインレシーバ１４の出
力線は、シリアル信号線３０を介してシリアル・パラレ
ル変換器１５に接続されており、このシリアル・パラレ
ル変換器１５から上記Ｚ，Ｕ，Ｖ，Ｗ相の位置データ、
アップダウンカウンタ値及びアブソリュートカウンタ値
並びにエラー検出用のＣＲＣビットをパラレルに出力で
きるようになっている。このシリアル・パラレル変換器
１５のアップダウンカウンタ値の出力線はＡＢ相再生器
４５に、Ｚ，Ｕ，Ｖ，Ｗ相の位置データ及びカウンタ値
及びＣＲＣビットの全出力線は、エラー検出を行うエラ
ー検出器４８に、アブソリュートカウンタのカウンタ値
はシリアル・パラレル変換器４６にそれぞれ接続されて
いる。そして、制御装置１６とモータ１とは、図１に示
されるようにモータケーブル３１により接続されてお
り、制御装置１６からモータ１を駆動できるようになっ
ている。なお、上記装置には、停電対策用のバックアッ
プ電源が備えられているが、図が煩雑になるのを避ける
ために、省略されている。

【００１２】次に、上記信号伝送装置の動作について、
以下簡単に説明する。モータ１を稼働すべく、制御装置
１６からモータケーブル３１を介して駆動電力がモータ
１に供給されると、主軸１ａが回転を始め、磁極検出用
マグネット２及び磁気記録媒体３により磁界が変化す
る。この磁界の変化は、ホール素子４ａにおいてはＵ，
Ｖ，Ｗ相の駆動用位置データとしてそれぞれ検出され
る。また、ＭＲセンサ４ｂにおいてはＺ，Ａ，Ｂ相の位
置データとしてそれぞれ検出され、Ａ，Ｂ相は正弦波と
して検出される。これらデータ信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ，
Ｖｚ，Ｖａ，Ｖｂ（図２参照）は、波形整形回路４ｃに
入力されて矩形波に波形整形される。これら矩形波に整
形された信号Ａ，Ｂは、４てい倍パルス＋方向検出回路
４０において４てい倍パルス並びにアップダウン信号に
変換され、これら４てい倍パルス並びにアップダウン信
号は６ビットのアップダウンカウンタ５に入力され、ア
ップダウンカウンタ５においてアップまたはダウンカウ
ントされる。

【００１３】ところで、本実施例においては、アップダ
ウンカウンタ５は、通信制御部５０からのサンプリング
信号に従って、一定時間毎にカウンタ値のサンプリング
を行うようになっており、このサンプリングされたカウ
ンタ値をパラレル・シリアル変換器６にロードすると、
通信制御部５０からのクリヤ信号に従ってカウンタ値を
クリヤするようになっている。従って、サンプリングさ
れたカウンタ値は一定時間内にモータが回転した回転量
に応じた値となる。

【００１４】そして、これらカウンタ値は６ビットの信
号ｂ₀ 〜ｂ₅ としてパラレル・シリアル変換器６に入力
され、一方、上記矩形波に整形された位置データ信号
Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｚは、直接このパラレル・シリアル変換器
６にそれぞれ入力される。

【００１５】一方、上記４てい倍パルス並びにアップダ
ウン信号はアブソリュートカウンタ４３にも入力されて
おり、このアブソリュートカウンタ４３において、通信
制御部５０からのサンプリング信号に従って、カウンタ
値のサンプリングを行うようになっている。このアブソ
リュートカウンタ４３からのカウント値は２４ビットの
信号ａｄ₀ 〜ａｄ₂₃としてアブソリュートカウンタ側の
パラレル・シリアル変換器４４に入力され、このパラレ
ル・シリアル変換器４４からは図３（ｃ）に示されるよ
うなフォーマットのシリアル信号ａｄが送出される。

【００１６】同図において、符号８０はデータ送信前の
休みスペースを、８３はスペース８０に続き送信開始を
知らしめるスタートビットを、８１はスタートビット８
３に続きアブソリュートカウンタ４３から伝送される２
４ビットのアブソリュートカウンタ値を、８２はアブソ
リュートカウンタ値８１に続き一連のデータを検査する
（エラーチェックを行うための）６ビットのＣＲＣビッ
トをそれぞれ示しており、この１フレームは７０ビット
で構成されている。ここで、ＣＲＣビット８２はエラー
検出用のＣＲＣビット付加器５２からの信号によりデー
タ信号に付加される。そして、このシリアル信号ａｄ
は、６ビットのアップダウンカウンタ値及び位置データ
信号Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｚと共に、上記パラレル・シリアル変
換器６に入力される。

【００１７】これらアップダウンカウンタ値及び位置デ
ータ信号Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｚ並びにアブソリュートカウンタ
値ａｄは、パラレル・シリアル変換器６においてパラレ
ル・シリアル変換され、このパラレル・シリアル変換器
６からは図３（ａ）に示されるようなフォーマットのシ
リアル信号が送出される。

【００１８】同図において、符号２０は各種データ送信
前の休みスペースを、２１はスペース２０に続き送信開
始を知らしめるスタートビットを、２２はスタートビッ
ト２１に続きアップダウンカウンタ５から伝送される６
ビットのアップダウンカウンタ値を、２３はカウンタ値
２２に続き波形整形回路４ｃから伝送されるＵ，Ｖ，
Ｗ，Ｚの位置データ信号を、２４はＵ，Ｖ，Ｗ，Ｚの位
置データ信号２３に続きパラレル・シリアル変換器４４
から伝送される図３（ｃ）で示したアブソリュートカウ
ンタ値ａｄを、２５は一連のデータを検査する４ビット
のＣＲＣビットをそれぞれ示している。ここで、このＣ
ＲＣビット２５は、エラー検出用のＣＲＣビット付加器
５１からの信号によりデータ信号に付加されるようにな
っており、休みスペース２０，スタートビット２１，ア
ップダウンカウンタ値２２，位置データ信号２３，アブ
ソリュートカウンタ値ａｄ２４，ＣＲＣビット２５によ
り１キャラクタが構成されている。符号としては、例え
ばマンチェスタ符号が使用される。

【００１９】上記１キャラクタのシリアル信号は、ホー
ル素子４ａ及びＭＲセンサ４ｂからの検出信号に従っ
て、図３（ｂ）に示されるように、伝送データを更新し
ながら繰り返しラインドライバ８、エンコーダケーブル
９を介して制御装置１６に伝送される。この信号は、上
述の如く、通信制御部５０からのサンプリング信号、ク
リヤ信号に従って一定時間毎にサンプリングされた信号
であるので、従来に比べて信号量が大幅に少なくなって
おり、従って記憶容量を小さくできると共に、送信時間
を短くできるようになっている。

【００２０】上記シリアル信号は、エンコーダケーブル
９を介して制御装置１６内のラインレシーバ１４に受信
される。このシリアル信号は、シリアル・パラレル変換
器１５においてパラレル信号に変換され、パラレル変換
されたＵ，Ｖ，Ｗ，Ｚ相の位置データＵ’，Ｖ’，
Ｗ’，Ｚ’はそのまま後続の処理に回される。一方６ビ
ットのアップダウンカウンタ値はＡＢ相再生器４５に入
力され、このＡＢ相発生回路４７において位置信号
Ａ’，Ｂ’の再生が行われる。さらに、アブソリュート
カウンタ値ａｄはシリアル・パラレル変換器４６に入力
され、このシリアル・パラレル変換器４６においてパラ
レル変換されて２４ビットのアブソリュートカウンタ値
ａｄ’₀ 〜ａｄ’₂₃が得られる。

【００２１】また、エラー検出器４８においては、伝送
されてくるＣＲＣビット２５からエラーを検出すること
が可能となっている。なお、図２において再生される信
号はＡ’，Ｂ’，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’，Ｚ’，ａｄ’とい
うように ’が付してあるが、これは信号Ａ，Ｂ，Ｕ，
Ｖ，Ｗ，Ｚ，ａｄに対して伝送遅れがあるために区別す
る意味で付してある。

【００２２】このように、本実施例においては、位置デ
ータをシリアル信号にし、このシリアル信号に、アブソ
リュートカウンタ４３の出力をシリアル信号にして重畳
し、この重畳されたシリアル信号を、１チャンネルの伝
送路９で制御装置１６に伝送するようにしたので、伝送
路の数を最低限にできると共にケーブルの太さを細くで
き、従って低コスト化が図れるようになっている。

【００２３】ここで、本実施例においては、上記エンコ
ーダケーブル９の一部がロボットのアーム内に配線され
ているが、上述のようにエンコーダケーブル９の太さを
細くできるようになっているので、従来ケーブル９が占
めていた部分を他に有効利用でき、またアーム自体を細
くすることも可能であり、またロボット本体外において
は、ケーブル９の振り回し等の制約を従来より受けるこ
とが少なく、しかもロボット内外の何れにおいても、ケ
ーブル９を支持する支持部材を比較的簡易な構造にする
ことが可能であり、従って設計の自由度の向上が図れる
ようになっている。

【００２４】図４は本発明の他の実施例を示すエンコー
ダ信号の伝送方法を適用した信号伝送装置を模式的に表
す構成図であり、先の実施例で説明したのと同一なもの
に対しては同一符号を付し、ここでの説明は省略する。
この実施例のエンコーダ信号の伝送方法を適用した信号
伝送装置が先の実施例のそれと違う点は、アップダウン
カウンタ５に代えて、サンプリング１の時間を遅延させ
る遅延回路６０、減算回路６１、下位の６ビットのみを
ラッチするラッチ回路６２を設け、アブソリュートカウ
ンタ４３の出力の差分をＡ相、Ｂ相の位置信号とするよ
うにした点である。

【００２５】このように構成しても先の実施例と同様な
効果を得ることができるというのはいうまでもない。

【００２６】以上本発明者によってなされた発明を各実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記各実施
例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変形可能であるというのはいうまでもなく、例
えば、上記実施例においては、エンコーダ４はモータ１
に付設しているが、分離していても構わない。また、伝
送路を光ファイバで構成することも可能である。

【００２７】また、上記実施例においては、Ｕ，Ｖ，
Ｗ，Ｚ相の信号をシリアル信号に重畳して伝送する例が
述べられているが、本発明はＡ，Ｂ２相及びアブソリュ
ートカウンタ値を上記方法にて伝送するだけでも良い。

【００２８】さらにまた、上記実施例においては、ロボ
ットのアーム部への適用例が述べられているが、アーム
部に限定されるものではなく、他の部位にも適用可能で
あり、またロボット以外の他の装置に対しても勿論適用
可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように本発明のエンコーダ信
号の伝送方法によれば、位置データをシリアル信号に
し、このシリアル信号に、アブソリュートカウンタの出
力をシリアル信号にして重畳し、この重畳されたシリア
ル信号を、１チャンネルの伝送路で制御装置に伝送する
ようにしたので、伝送路の数を最低限にできると共にケ
ーブルの太さを細くでき、従って低コスト化及び設計の
自由度の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すエンコーダ信号の伝送
方法を適用した信号伝送装置の概略斜視図である。

【図２】図１を模式的に表す構成図である。

【図３】伝送されるシリアル信号のフォーマットを説明
するための図である。

【図４】本発明の他の実施例を示すエンコーダ信号の伝
送方法を適用した信号伝送装置を模式的に表す構成図で
ある。

【符号の説明】

４アブソリュートエンコーダ９伝送路１６制御装置４３アブソリュートカウンタ

【手続補正書】

【提出日】平成５年８月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一定時間内に回転体が回転した回転量を
シリアル信号にし、このシリアル信号に、前記回転体の絶対位置を示すアブ
ソリュートカウンタの出力をシリアル信号にして重畳
し、この重畳されたシリアル信号を、１チャンネルの伝送路
で制御装置に伝送するようにしたことを特徴とするエン
コーダ信号の伝送方法。