JPH0666595A

JPH0666595A - 回転位置検出装置

Info

Publication number: JPH0666595A
Application number: JP4217612A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Arimoto; 克行有元
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-08-17
Filing date: 1992-08-17
Publication date: 1994-03-08

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】インクリメント型ロータリエンコーダで正確
な絶対位置の検出を提供する。【構成】１はセンサ部、２は回転部、５は回転軸、６
はモータ、７は検出されたパルス信号から周期デューテ
ィーを検出するデューティー検出手段、９はセンサ部１
から出力されるパルス数をカウントし積分操作を行なう
積分手段１０は積分値を一時記憶しておく記憶手段、８
はデューティー検出手段７によって検出されたデューテ
ィーに応じて記憶手段１０を選択するための選択手段、
１１は統合制御を行なうモータコントロール部１３から
の再起動信号を受けて記憶手段１０と積分手段９の積分
値を比較演算し積分誤差を検出する第１の演算手段、１
２は積分手段９から積分誤差を減ずる第２の演算手段、
１４はモータ６を駆動するドライバ部である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特にロータリエンコー
ダを用いた絶対回転位置の検出に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロータリエンコーダとして、イン
クリメント型ロータリエンコーダとアブソリュート型ロ
ータリエンコーダが主流に用いられてきた。

【０００３】図４は、インクリメント型ロータリエンコ
ーダ、図５は、アブソリュート型ロータリエンコーダの
概略を示すものである。図において、４０２、５０２は
回転体、４０５、５０５は回転軸、４０３、４０４、５
０３、５０４は各々回転体に回転軸を中心として同心円
状に配置された被検出体、４０１、５０１、５０６〜５
０８は前記回転体とは独立し固定された検出センサであ
る。前記検出センサは回転部の回転に応じ被検出体の移
動を検出し電気信号等に変換する。

【０００４】インクリメント型ロータリエンコーダは、
回転角速度を周期信号に変換するもので、おもにモータ
サーボ等の回転速度を扱う装置に用いられ、アブソリュ
ート型ロータリエンコーダは、回転角を２進数のデータ
に変換するものであり、回転角を移動量に変換する装
置、例えば精密工作機器、ロボット分野、高精度プリン
タ等に用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】両者の目的には大きな
違いがあり、前者は回転速度即ち位置微分を検出するも
のであり、位置検出には積分操作を必要とするが、初期
値を検出する手段を持ちえず、相対位置のみの検出にと
どまった。また、回転部の回転・停止・再回転等を繰り
返すような場合、積分誤差が積み重なり正確な位置検出
が行なえない。

【０００６】後者は、積分操作なく絶対位置を検出でき
るが、被検出体および検出センサが数多く必要であり、
コストおよび小型化の面で前者に対し不利である。

【０００７】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、インクリメント型ロータリエンコーダで絶対位置検
出を提供する事を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を解決するため
に本発明の回転位置検出装置は、被検出体を従来の全箇
所等間隔から回転位置に応じて１回転あたり少なくとも
１箇所配置間隔を変えた構成とし、前記被検出体を検出
し配置間隔を電気信号に変換するセンサ部と、前記電気
信号に対し積分操作を行なう積分手段と、前記積分値を
記憶させる記憶手段と、前記電気信号から周期デューテ
ィーを検出するデューティー検出手段と、前記デューテ
ィーに応じて前記記憶手段の選択を行う選択手段と、前
記の記憶された積分値および被検出体の総数および前記
の異なる配置位置での現在の積分値をパラメータとして
積分誤差を算出する第１の演算手段と、現在の積分値か
ら前記の積分誤差を減ずる第２の演算手段とを有するも
のである。しかしながら、単純に配置間隔をずらすだけ
では、その位置で検出した電気信号の周期を回転速度情
報としてそのまま利用できないため、以下に述べる構成
を用いる。

【０００９】第１の被検出体の始端と第２の被検出体の
終端との間隔は全箇所等間隔にしておき、第１の被検出
体の終端即ち第２の被検出体の始端の位置のみ変える構
成を持つ。

【００１０】

【作用】この構成によって、検出された電気信号の周期
デューティーと配置間隔を対応させることで絶対回転位
置を検出することができる。先ず、電気信号の積分操作
による相対位置を検出しつつ、周期デューティーから絶
対回転位置を検出し、回転部の回転・停止・再回転等の
際に発生する積分誤差を除去し、常に正確な位置検出を
行なう。同時に第１の被検出体の始端即ち１回転中常に
等間隔に配置された周期を検出し、従来通り回転速度の
検出も行なうことができる。

【００１１】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００１２】図１は、本発明を用いてサーボおよび回転
位置検出を行なうブロック構成例である。１は被検出体
を検出しパルス信号に変換するセンサ部、２は被検出体
を同心円上に交互に配置した回転部、５は回転部２の回
転軸、６は回転部２と回転を共有するモータ、７は前記
検出されたパルス信号から周期デューティーを検出する
デューティー検出手段、９はセンサ部１から出力される
パルス数をカウントし積分操作を行なう積分手段、１０
は前記積分手段の積分値を一時記憶しておく記憶手段、
８はデューティー検出手段７によって検出されたデュー
ティーに応じて記憶手段１０を選択するための選択手
段、１１は統合制御を行なうモータコントロール部１３
からの再起動信号を受けて記憶手段１０と積分手段９の
積分値を比較演算し積分誤差を検出する第１の演算手
段、１２は積分手段９から前記積分誤差を減ずる第２の
演算手段、１４はモータ６を駆動するドライバ部であ
る。

【００１３】図２は回転部２の説明図である。１回転中
１回、１５において被検出体３と４の配置法則が変えて
ある（以下この位置をＤｐ位置と略す。）。

【００１４】本例では説明の簡略化のため、回転部の回
転方向のうち１つを正転（正回転）と呼び、他方を逆転
（逆回転）と呼ぶ。また、仮に、モータは正転サーボ・
停止・逆転サーボ・停止・正転サーボといった動作を繰
返し行うものとする。

【００１５】次に、本発明の実施例動作について説明す
る。先ず、回転部２と回転を共用しているモータ６がモ
ータコントロール部１３からの指令を受けてサーボ動作
を開始する。センサ１において被検出体３および被検出
体４の移動が検出され、周期パルス信号Ａに変換され出
力され、積分手段９でパルス数の加算を始める。実施例
では、説明の簡略化のため被検出体は２種類のみとし、
検出部では２値の電気パルス信号を出力する。また、図
３に示すようにＤｐ位置即ち３０１ではデューティーｄ
ｄがｄ１、ｄ２・・・ｄｎと大きく異なる。選択手段８
では適宜設定されたしきい値よりデューティーが短いま
たは長い位置即ちｄｄが検出された場合前記積分値を記
憶手段１０に記憶させる。立上りエッジ周期Ｔ１、Ｔ２
・・・Ｔｎはほぼ等値であり図示しない周期検出回路に
おいてこの周期を検出しモータサーボに用いることがで
きる。次に、モータ６が所定のサーボ動作を終え停止後
逆転サーボ動作を行なうが、この場合モータコントロー
ル部１３からの逆転指令を受けて、信号Ａを図示しない
インバータ回路等により反転させる。同様に積分手段９
はモータコントロール部１３からの逆転指令を受けて減
算を行なう。逆転後最初にＤｐ位置が検出された場合
に、記憶手段１０の積分値即ち正回転時の最後に検出さ
れたＤｐ位置での積分値と、積分手段の現在の積分値と
が第１の演算手段１１によって比較され、積分誤差を算
出する。第２の演算手段１２で現在の積分値から前記積
分誤差を減じて積分値の補正を行う。本例で、例えばモ
ータコントロール部１３等にマイクロコンピュータを用
いる場合には第１・第２の演算手段を該マイクロコンピ
ュータのソフトウェアに一括して行わせることにより省
回路化を図ることもできる。

【００１６】積分誤差をＣｅ、現在の積分値をＣｎ、記
憶手段の記憶値をＣｍ、被検出体３または４の総数をＮ
とすると誤差演算はＣｅ＝−（（Ｃｎ−Ｃｍ）ＭｏｄＮ）（Ｃｎ≧Ｃ
ｍの時）Ｃｅ＝（Ｃｍ−Ｃｎ）ＭｏｄＮ（Ｃｎ＜Ｃ
ｍの時）等で表される。式中においてＸＭｏｄＹはＸ÷Ｙの
余りを表す。故に補正値ＣｈはＣｈ＝Ｃｎ−Ｃｅで表される。

【００１７】これは、モータ６が一旦停止して再起動し
た際等に起きやすいカウントミス即ち積分誤差を排除す
ることを目的としている。以後はモータ停止・再起動の
度に同様の操作を繰り返す。

【００１８】本例では被検出体３と被検出体４との配置
関係を変えてあるのは図２に示すように、１回転中に１
箇所だけであるが、配置誤差や検出誤差の許す範囲にお
いて複数箇所に適宜配置してもよい。例えば、請求項３
に挙げたように、Ｄｐ位置を等角度ごとに配置すること
によって所望の分周信号の検出が同時に行えるようにす
ることもでき、サーボでの位相制御等に応用できる。そ
の際には前記比較補正演算式においてＮを被検出体の総
数ではなく、各Ｄｐ位置間の被検出体数にする。

【００１９】なお、本発明はサーボを行うモータと同時
に用いた構成となっているが、回転位置の検出を必要と
する構成であれば適用でき、用途が以上説明した実施例
に限定されるものではない。

【００２０】

【発明の効果】以上のように本発明は、配置間隔を変え
て配置した被検出体を有する回転部と、前記被検出体を
検出し電気信号に変換する手段と、前記電気信号の周期
デューティーを検出する手段と、前記電気信号に積分操
作を行なう手段と、前記周期デューティーから前記の異
なる間隔で配置された回転位置を検出し前記積分値を適
宜演算により補正する手段とを設けることにより、積分
誤差を逐次補正し、インクリメント型ロータリエンコー
ダで、より正確な位置検出を可能としたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を用いて回転位置検出を行なうブロック
構成例

【図２】図１の回転部２の説明図

【図３】図１に示したセンサ部からの出力信号Ａの波形
を示した図

【図４】一般的なインクリメント型ロータリエンコーダ
の慨略図

【図５】一般的なアブソリュート型ロータリエンコーダ
の慨略図

【符号の説明】

１センサ部２回転部３，４被検出体５回転軸７デューティー検出手段８選択手段９積分手段１０記憶手段１１第１の演算手段１２第２の演算手段１５被検出体の配置間隔を変えた回転位置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸と、前記回転軸を中心とした同心円上に少なくとも２種類の
被検出体を複数個交互に１回転あたり少なくとも１箇所
異なる配置を行なった回転部と、前記被検出体を検出し配置間隔を電気信号に変換するセ
ンサ部と、前記電気信号に対し積分操作を行なう積分手段と、前記積分値を記憶させる少なくとも１つの記憶手段と、前記電気信号から周期デューティーを検出するデューテ
ィー検出手段と、前記デューティーに応じて前記記憶手段の選択を行う選
択手段と、前記の記憶された積分値および前記の異なる配置位置間
の被検出体数および前記の異なる配置位置での現在の積
分値をパラメータとして積分誤差を算出する第１の演算
手段と、現在の積分値から前記の積分誤差を減ずる第２の演算手
段とを有する事を特徴とした回転位置検出装置。
【請求項２】前記積分操作を行う積分手段としてパルス
カウンタを用いた請求項１記載の回転位置検出装置。
【請求項３】被検出体の配置間隔を変える位置を、その
間の被検出体数が同数になるように配置した請求項１記
載の回転位置検出装置。