JPS6035208A - Trouble detecting circuit of body-movement detector - Google Patents

Trouble detecting circuit of body-movement detector

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JPS6035208A
JPS6035208A JP14350283A JP14350283A JPS6035208A JP S6035208 A JPS6035208 A JP S6035208A JP 14350283 A JP14350283 A JP 14350283A JP 14350283 A JP14350283 A JP 14350283A JP S6035208 A JPS6035208 A JP S6035208A
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JP
Japan
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encoder
output
multiplier
signals
outputs
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JP14350283A
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Japanese (ja)
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Tadashi Akita
正 秋田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To detect the trouble of a body-movement detector, by squaring two signals, which are proportional to the amount of the movement of a body and have different phases, respectivey, and adding the squared signals. CONSTITUTION:Encoder 10 generates two-phase pseudo sine wave signals S1= Vsinomegat and S2=Vcosomegat having the phase difference of 90 deg.. A deviation-amount measuring circuit 20 judges the rotating direction in the case of a rotary encoder, judges the moving direction in the case of a linear encoder, and supplies counting pulses to an up down counter in the next state. A trouble detecting circuit 30 comprises a first multiplier 31, a second multiplier 32, a signal generator 33, and a trouble judging device 34. The first multiplier 31 squares one output of the encoder 10 and outputs the result. The second multiplier 32 squares the other output of the encoder 10 and outputs the result.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、物体の移動に伴って物体の移動量に比例した
互いに位相の異なる2つの信号を出力する物体移動検出
器、特にロータリエン;−ダウリニアエンコーダ等を用
いて回転量あるいは移動量を測定する場合において、エ
ンコーダが故障シ。
Detailed Description of the Invention [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an object movement detector that outputs two signals having mutually different phases proportional to the amount of movement of the object as the object moves, particularly a rotary sensor; When measuring the amount of rotation or movement using a dowliner encoder, etc., the encoder may be malfunctioning.

正しい回転量あるいは移動量が測定できなくなったこと
を検知する物体移動検出器の故障検出回路に関する。
The present invention relates to a failure detection circuit for an object movement detector that detects when the correct amount of rotation or movement cannot be measured.

〔技術の背景〕[Technology background]

ロボットをはじめとして、DCサーボモータを用いたサ
ーボ機構においては2例えばそのサーボ七−夕の回転量
を、インクリメンタル型の四−タリエンコーダを用いて
測定し、これをフィードバックして目標値の位置又は速
度と比較する閉ループ制御が広く行われている。このよ
うなロータリエンコーダの出力を用いて位置帰還制御又
は速度帰還制御を行う場合、もし、このロータリエンコ
ーダが故障して、サーボモータの回転量が測定できなく
なったときには帰還信号がなくなるため。
In servo mechanisms using DC servo motors, such as robots, the amount of rotation of the servo Tanabata is measured using an incremental four-tary encoder, and this is fed back to determine the target value position or Closed-loop control that compares speed is widely used. When performing position feedback control or speed feedback control using the output of such a rotary encoder, if the rotary encoder breaks down and the amount of rotation of the servo motor cannot be measured, there will be no feedback signal.

サーボモータ拡2次の瞬間から暴走してしまうことにな
る。
From the moment the servo motor expands, it will run out of control.

この事情は、サーボモータの回転を直線移動に変換して
、直線移動を制御するサーボ機構において、その直線偏
移をリニアエンコーダを用いて測定し、これをフィード
バックして目標の位置又は速度と比較する閉ループ制御
においても同様である。
This situation is due to the fact that in the servo mechanism that converts the rotation of the servo motor into linear movement and controls the linear movement, the linear deviation is measured using a linear encoder, and this is fed back and compared with the target position or speed. The same applies to closed loop control.

したがって、ロータリエンコーダやリニアエンコータに
おいては、エンコーダに故障が生じた場合には、直ちに
故障を検出して、サーボモータが暴走することを阻止す
る対策を講じることが常に要求される。
Therefore, in rotary encoders and linear encoders, when a failure occurs in the encoder, it is always required to immediately detect the failure and take measures to prevent the servo motor from running out of control.

〔従来技術の問題点〕[Problems with conventional technology]

サーボモータの暴走を検知する方法として、従来、最大
移動範囲を越えていることを検知するリミットスイッチ
を設ける。あるいは指令した位置とエンコーダで測定し
た位置との偏差の絶対値が異常に大きくなったことを検
知する方法等が行なわれている。これらの方法では、た
とえば曲者の場合、暴走を始めてからそれを検知するま
でにかなり走っており、その機械自身の破壊は防止でき
たとしても、たとえばロボットのように人に危害を加え
たり9作業の対象物を壊すおそれのある場合には十分と
社いえない。また、後者の場合に社暴走した時に走る量
杜小さくできるが、これはエンコーダの故障以外の原因
による暴走の場合にだけ有効であって、エンコーダが故
障している時はサーボモーターがいくら回転しても上記
位置偏差の絶対値はゼロのままであシ検知不能でおると
いう不都合が6うた。
Conventionally, as a method for detecting runaway of a servo motor, a limit switch is provided to detect when the maximum movement range is exceeded. Alternatively, methods are used to detect when the absolute value of the deviation between the commanded position and the position measured by an encoder has become abnormally large. With these methods, for example, in the case of a robot, the machine has run quite a long time from the time it starts running out of control until it is detected, and even if the machine itself can be prevented from being destroyed, it can cause harm to people, such as a robot. This is not sufficient if there is a risk of damaging the object being worked on. In addition, in the latter case, it is possible to reduce the amount of servo motor rotation when the servo motor runs out of control, but this is only effective in the case of runaway due to causes other than encoder failure; However, the absolute value of the positional deviation remains zero and cannot be detected.

また、エンコーダからの出力信号の振幅あるいは位相の
ずれを検出することにより故障を判定する方法も考えら
れるが、夫々別の検出回路を設けねばならず1回路構成
を複雑にするという欠点がある。
Another possible method is to determine a failure by detecting the amplitude or phase shift of the output signal from the encoder, but this method has the disadvantage that separate detection circuits must be provided for each, making the single circuit configuration complex.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、上記欠点を改善するため、エンコーダ
の故障によるサーボ機構の暴走を阻止するために、エン
コーダ自身の故障した瞬間にまたは故障に至る未然にお
いて検知できるよう圧した故障検出回路を提供すること
である。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to improve the above drawbacks, an object of the present invention is to provide a failure detection circuit that can detect the encoder itself at the moment of failure or before the failure occurs, in order to prevent the servo mechanism from running out of control due to encoder failure. It is to be.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

仁の目的を達成するために本発明の物体移動検出器の故
障検出回路では、物体の移動に伴って物体の移動量に比
例した互いに位相の異なる2つの信号を出力する物体移
動検出器の故障検出器の故障検出回路であって、前記谷
々の信号を2乗する乗算器と1乗算された各々の信号を
加算する加算器とより構成され、加算器出力により物体
移動検出器の故障を検出することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the fault detection circuit for an object movement detector of the present invention detects a fault in an object movement detector, which outputs two signals with mutually different phases proportional to the amount of movement of the object as the object moves. The detector failure detection circuit is composed of a multiplier that squares the valley signal and an adder that adds each signal multiplied by 1, and detects a failure of the object movement detector using the output of the adder. It is characterized by detecting.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

本発明の1つの実施例を第1図〜第7図に基づいて詳細
に説明する。
One embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 7.

第1図は9本発明の1つの実施例のブロック図。FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention.

第2図拡ロータリエ/コーダの構成及び動作波形の説明
図、第6図は四−タリエンコーダより得られる90″の
位相を有する2相疑似正弦波信号S1 rS2のリサー
ジュ波形図、第4図は第1及び第2比較器の基準電圧源
の説明図、第5図〜第7図はエンコーダ故障時の動作波
形図を示す。
Fig. 2 is an explanatory diagram of the configuration and operating waveforms of the enlarged rotary encoder/coder, Fig. 6 is a Lissajous waveform diagram of the two-phase pseudo sine wave signal S1 rS2 with a phase of 90'' obtained from the four-tary encoder, Fig. 4 is An explanatory diagram of the reference voltage sources of the first and second comparators, and FIGS. 5 to 7 show operation waveform diagrams when the encoder fails.

第1図において、10紘エンコーダでちって90度の位
相差をもった2相疑似正弦波信号S1−vamωt、1
%5=Voosωtを発生する。点線で囲まれた20は
偏移量測定回路で、C1−タリエンコーダの場合は回転
方向を、リニアエンコーダの場合は移動方向を判別して
図示しない次段のアッグーダウンカクンタへ計数用パル
スを供給する。同じく点線で囲まれた50は故障検出回
路で、第1の乗算器S1.第2の乗算器522点線で囲
まれた信号発生器33及び故障判別器34からなる。以
上の構成のうち、エンコーダ10及び偏移量測定回路1
1は公知のものと同じであるので、まず両者の構成及び
動作について簡単に説明する。
In Fig. 1, a two-phase pseudo sine wave signal S1-vamωt,1 with a phase difference of 90 degrees is generated by a 10-hiro encoder.
%5=Voosωt is generated. 20 surrounded by a dotted line is a deviation measuring circuit, which determines the rotation direction in the case of a C1-Tari encoder, and the movement direction in the case of a linear encoder, and sends counting pulses to the next stage Aggu-down kakunta (not shown). supply. 50, also surrounded by a dotted line, is a failure detection circuit that connects the first multiplier S1. The second multiplier 522 consists of a signal generator 33 and a fault discriminator 34 surrounded by a dotted line. Of the above configurations, the encoder 10 and the deviation measurement circuit 1
1 is the same as the known one, so first, the configuration and operation of both will be briefly explained.

909iC)位相差をもった2相疑似正弦波信号51(
−V−ωt)及びs、(−v(2)ωt)を発生するエ
ンコーダ10は、ロータリエンコーダの場合もリニアエ
ンコーダの場合もその原理は同じであるので、以下p−
タリエンコーグの場合を例にとって説明する。
909iC) Two-phase pseudo sine wave signal 51 (
The principle of the encoder 10 that generates -V-ωt) and s, (-v(2)ωt) is the same whether it is a rotary encoder or a linear encoder, so the following p-
This will be explained using the case of Talienkog as an example.

90度の位相差をもった2相疑似正弦波信号を発生する
ロータリエンコーダはインクリメンタル型ロータリエン
コーグと呼ばれている。インクリメンタル型ロータリエ
ン;−ダは、第2図(at 、 (blに示すように、
シャフト11を軸に回転する透明なガラス状のコード板
12.固定したマスク板13゜発光素子14及び第1及
び第2の受光素子15.16を有している(発光素子も
2プ持つことが多い)。
A rotary encoder that generates two-phase pseudo sine wave signals with a phase difference of 90 degrees is called an incremental rotary encoder. Incremental rotarien;-da is shown in Figure 2 (at, (bl),
A transparent glass code plate 12 that rotates around the shaft 11. A fixed mask plate 13° has a light emitting element 14 and first and second light receiving elements 15 and 16 (the light emitting element also often has two elements).

コード板12は2円周上に第2図101に拡大して示す
ように9表面に等間隔の蒸着ノくターンにより形成され
るスリットS、、 S、、・・・all+ 812”・
・からなるスリットコードSCを有しており、マスク板
13は。
The code plate 12 has slits S, S, .
The mask plate 13 has a slit cord SC consisting of.

コード板12のスリットに対応した位置に1〜数個のス
リットからなる第1及び第2のマスクコードMCI及び
MC,を有している(第2図(clにおいて。
The code plate 12 has first and second mask codes MCI and MC consisting of one to several slits at positions corresponding to the slits (see FIG. 2 (cl)).

!−ド板12は実際はマスク板15が両者の各スリット
が対応するように上下に重なるが、説明の便のため両者
を引き離して図示してiる)。第1のマスクコードMC
,が9図示のように対応するコード板12上のスリット
コードSCのスリット811.8!I!ニ一致したとき
、第2の1スク;−ドMC鵞は會図示のように、スリン
)Su、8uを丁度その幅の%だけ右に偏移した位置に
おるように選定される。
! - The mask plate 12 and the mask plate 15 are actually overlapped one above the other so that the slits of both correspond to each other, but for convenience of explanation, the two are shown separated. First mask code MC
, is the slit 811.8 of the corresponding slit code SC on the code plate 12 as shown in the figure. I! When there is a match, the second MC is selected to place Su,8u in a position shifted to the right by exactly % of its width, as shown in the diagram.

この結果、コード板12が回転すると、第1及び第2の
マスクコードMCI、MC,及びスリットコ板12(Z
)角速度とスリット数の積に比例し九角速2π。
As a result, when the code plate 12 rotates, the first and second mask codes MCI, MC, and the slit code plate 12 (Z
) It is proportional to the product of the angular velocity and the number of slits, and the nine angular velocity is 2π.

度ω(−下、T紘同期)で変化する三角波出力を発生す
る。第1のマスクコードMC1からの光を受光する第1
の受光素子15の出力する波形は、第2図(tlに示す
ように、三角波T1を形成し、この三角波T1に対し、
iヌクコードMC,がらの光を受光する第2の受光素子
16の出力する三角波T:は90度の位相差を有する。
Generates a triangular wave output that changes at degrees ω (-lower, T-Hiro synchronization). The first mask code MC1 receives light from the first mask code MC1.
The waveform output from the light receiving element 15 forms a triangular wave T1, as shown in FIG.
The triangular wave T: output from the second light receiving element 16 that receives the light from the i-nuku code MC has a phase difference of 90 degrees.

この各三角波T、及びT1を図示しないフィルタを通し
て各基本波だけを取シ出すと第2図(el K示すよう
に、90°の位相差をもった2相疑似正弦波信号5l(
=V映ω’)+’%(”■(2)ωt)が得られる。
When the triangular waves T and T1 are passed through a filter (not shown) and only the fundamental waves are extracted, a two-phase pseudo sine wave signal 5l (
= V reflection ω')+'% ("■ (2) ωt)" is obtained.

尚、角速度ωはDCから約100KHz・2πまで変化
するのでフィルタは不可能である。
Note that since the angular velocity ω changes from DC to about 100 KHz·2π, a filter is not possible.

疑似正弦波信号となるのは光の回折や漏れによるものと
思われ三角波形のピークが丸くつぶれた形になる。
The pseudo-sine wave signal appears to be due to light diffraction or leakage, and the peak of the triangular waveform becomes rounded.

実際の出力は、三角波形と正弦波形の中間の歪んだ波形
になる。
The actual output will be a distorted waveform somewhere between a triangular waveform and a sine waveform.

偏移量測定回路20は、第1及び第2のコンノ(レータ
21,221位相弁別器26及び零ボルトの基準電圧源
S■oかもなっている。第1及び第2のコンパレータ2
1,22は、入力S、、 S、と零ボルトの基準電圧源
S■。を比較し、入力81+ s!と同じ位相関係をも
った矩形波iX、 R,を出力する。位相弁別器23は
、矩形波R1,R1の位相を比較し。
The deviation measuring circuit 20 also includes first and second comparators 21, 221, a phase discriminator 26, and a zero volt reference voltage source S.
1 and 22 are inputs S, S, and a zero-volt reference voltage source S■. Compare input 81+s! Outputs rectangular waves iX, R, with the same phase relationship as . The phase discriminator 23 compares the phases of the rectangular waves R1 and R1.

R工に対しRz(すなわち81に対しSt)が90m遅
れているとき(例えば図示しないサーボモータが右回転
のとき)はUlll子にアップカウント用のパルスを発
生し、90度進んでいるとき(左回転)はD端子にダウ
ンカウント用のパルスを発生し2次段の図示しないアッ
プ・ダウンカウンタに供給する。
When Rz (i.e., St relative to 81) is behind 90 m with respect to R work (for example, when a servo motor (not shown) is rotating clockwise), an up-count pulse is generated in the Ull child, and when it is ahead by 90 degrees ( counterclockwise rotation) generates a pulse for down counting at the D terminal and supplies it to an up/down counter (not shown) at the secondary stage.

次に故障検出回路30につ−て説明すると、第1の乗算
器51はエンコーダ10の一方の出力S1=w ■81
nωtを2乗してV!dωtを出力する。第2の乗算器
52はエンコーダの他方の出力S!、−V(2)ωtを
2乗して’V’ayt?w tを出力する。
Next, to explain the failure detection circuit 30, the first multiplier 51 outputs one output S1=w81 of the encoder 10.
Square nωt and get V! Output dωt. The second multiplier 52 outputs the other output of the encoder S! , -V(2)ωt to the power of 2 'V'ayt? Output w t.

信号発生器35は、加算器65と平方根回路36を有し
ているが、このうち平方根回路66を用いないこともで
きる。加算器35紘第1及び第2の乗算器31,520
出力を加算する。エンコーダ10からの出力S、、 S
、が、第3図に示すように、正常な動作時の出力、すな
わち振幅がVで等しく90度の位相差をもった2相疑似
正弦波信号51=ll v1nnωl、S、−V(2)
ωtを出力しているときは加算器35の出力はψで一定
となる。平方根回路56はこの加算器35の出力■2の
平方根をめ、出力信号TS(=V)を出力する。出力信
号TI9としてはVの代シにv3を使用することができ
るが、その場合は。
Although the signal generator 35 includes an adder 65 and a square root circuit 36, the square root circuit 66 may not be used. Adder 35 Hiro first and second multipliers 31, 520
Add the outputs. Output S from encoder 10, S
, is the output during normal operation, that is, a two-phase pseudo sine wave signal 51 with an equal amplitude of V and a phase difference of 90 degrees, as shown in FIG.
When outputting ωt, the output of the adder 35 remains constant at ψ. The square root circuit 56 calculates the square root of the output (2) of the adder 35 and outputs an output signal TS (=V). As the output signal TI9, v3 can be used instead of V, but in that case.

平方根回路36唸不要となる。Square root circuit 36 becomes unnecessary.

故障判別器34は、第1及び第2の比較器37゜38及
びオア回路39を有している。第1の比較器37には、
第4図に示すように、 Sl、 S、の正規の振幅Vに
対し所定レベル低め値の第1の基準電圧源SVlが供給
されておシ、出力信号TSのレベルがこのSVlよシ低
いときに出力を発生する。第2の比較器38には、第4
図に示すように、■に対し所定レベル高い値の第2の基
準電圧@ S V、が供給されており、出力信号TSの
レベルがこのS■2よ抄低くなるときに出力を発生する
。オア回路59は第1及び第2の比較器57.38の少
くとも一方から出力が供給されたとき故障信号F8を出
力する。第1及び第2の基準電圧源svl、sv、は出
力信号T8が信号S1. S、の振幅■である場合と■
2である場合に応じて異なった値に設定されるが。
The fault discriminator 34 includes first and second comparators 37 and 38 and an OR circuit 39. The first comparator 37 has
As shown in FIG. 4, when the first reference voltage source SVl of a predetermined lower value is supplied with respect to the normal amplitude V of Sl, S, and the level of the output signal TS is lower than this SVl. generates output. The second comparator 38 includes a fourth
As shown in the figure, a second reference voltage @SV, which is a predetermined level higher than ■, is supplied, and an output is generated when the level of the output signal TS becomes lower than S■2. The OR circuit 59 outputs a fault signal F8 when an output is supplied from at least one of the first and second comparators 57, 38. The output signal T8 of the first and second reference voltage sources svl, sv is the signal S1. If the amplitude of S is ■ and ■
2, although it is set to different values depending on the case.

その設定の仕方は1次のエンコーダ10の故障状態又は
異状状態における故障検出回路5oの動作説明の中で合
せて説明する。
How to set this will be explained in the explanation of the operation of the failure detection circuit 5o in a failure state or an abnormal state of the primary encoder 10.

エンコータ10は次のような諸原因によ#)、出力が停
止したり、異状出力を発生し、正常なサーボ動作が行わ
れないようになる。
Due to the following causes, the encoder 10 may stop outputting or generate abnormal outputs, making it impossible to perform normal servo operation.

■ コード板12とマスク板130間のギャップに変動
が生じたとき。
(2) When the gap between the code plate 12 and the mask plate 130 changes.

コード板12とマスク板15間(@2図参照)のギャッ
プはパターン数によって異なるが約100μm±20μ
m程度でわる。このギャップが例えばシャフト11の軸
方向のずれにより変動すると、2相信号81+ 81間
の位相差はほとんど変化せず90度であるが、信号の振
幅とオフセット量が大きく変化する。例えばギャップが
狭くなるとS、、 S、の振幅が大となシ、広くなると
振幅が小となり、かつ、Slと82の振幅の変化程度も
異なってくる。
The gap between the code plate 12 and the mask plate 15 (see diagram @2) is approximately 100μm±20μ, although it varies depending on the number of patterns.
It changes at about m. When this gap changes due to, for example, an axial shift of the shaft 11, the phase difference between the two-phase signals 81+81 hardly changes, being 90 degrees, but the amplitude and offset amount of the signals change greatly. For example, when the gap narrows, the amplitude of S,, S, becomes large, and when it widens, the amplitude becomes small, and the degree of change in the amplitudes of Sl and 82 also differs.

第5図及び第6図は、それぞれ出力S、、 S、のオフ
セット量及び振幅比が変化した場合のエンコーダ10の
出力S、、 S、のりサージュ波形(a図)及び出力信
号TSの波形(b図)を示したもので6る。島は正常な
場合+ PIはS、に0.5 Vのオフセットが生じた
とき+ PRはSlと82に0.5 Vのオフセットが
生じたとき、P3はs2に0.5 Vの振幅変化が生じ
たとき+ P4はSlに2Vの振幅変化が生じた場合の
りサージュ波形(a図)と出方信号T8の波形(b図)
を示す。p、、 PRの場合紘第1及び1g2の比較器
57.58がともに出力を発生し+ PRの場合は第1
の比較器37から+ P4の場合は第2の比較器38か
らそれぞれ出力を発生するが、いずれの場合もオア回路
59紘故障信号F8を出力する。
Figures 5 and 6 show the output S, S, the surge waveform (figure a), and the waveform of the output signal TS (figure a) of the encoder 10 when the offset amount and amplitude ratio of the outputs S, S, change, respectively. Figure b) is shown in Figure 6. When the island is normal + PI when a 0.5 V offset occurs in S, + PR when a 0.5 V offset occurs in Sl and 82, P3 changes in amplitude by 0.5 V in s2 + P4 is the surge waveform (figure a) and the waveform of the output signal T8 (figure b) when a 2V amplitude change occurs in Sl.
shows. In the case of PR, the comparators 57 and 58 of Hiro 1st and 1g2 both generate outputs, and in the case of +PR, the 1st comparator
In the case of +P4 from the comparator 37, an output is generated from the second comparator 38, but in either case, the OR circuit 59 outputs the fault signal F8.

第5図、第6図で’O+ PI〜P4は次式により示さ
れる。
In FIGS. 5 and 6, 'O+ PI to P4 is expressed by the following formula.

出力振幅の増大はギャップが狭くなったことを意味する
ので、コード板12とマスク板13のギャップが狭くな
ってそれらに形成されたスリットコードSCとマスクコ
ードMC,、MC,に傷が付く前にギャップに異状が発
生したことが検知できる。
An increase in the output amplitude means that the gap has become narrower, so before the gap between the code plate 12 and the mask plate 13 becomes narrower and the slit code SC and mask code MC, MC, formed thereon are damaged. It is possible to detect that an abnormality has occurred in the gap.

従来の故障検知方法ではスリットコードSCやマスクコ
ードMC,、MC,に傷が生じて信号Sl+ 82が発
生しなくなった異状状態すなわち暴走状態になってはじ
めて故障が検知されるが1本実施例によれば、暴走状態
が発生する前にギャップの異状を検出することができ、
故障を未然に発見するととができる。
In the conventional failure detection method, a failure is detected only when the slit code SC or mask code MC, MC is damaged and the signal Sl+82 is no longer generated, which is an abnormal state, that is, a runaway state. According to the above, gap abnormalities can be detected before a runaway condition occurs.
It is possible to discover failures before they occur.

■ シャフト11とコード板場20回転中心にずれが生
じたとき。
■ When there is a misalignment between the rotation centers of the shaft 11 and the cord board 20.

シャフト11とコード板12の偏心をΔ、コード板12
のスリットまでの中径をRとすると、コード板12の一
回転について角度誤差は±Δ/Rの振幅で正弦波状に現
われる。このとき、2相疑似正弦波信号S1+1%の光
路は機械的位置がずれて取シ付けられているため2両信
号の位相差はコード板12の一回転を周期として901
1jから変化する。
The eccentricity of the shaft 11 and the code plate 12 is Δ, and the code plate 12
When the middle diameter up to the slit is R, the angular error for one rotation of the code plate 12 appears in the form of a sine wave with an amplitude of ±Δ/R. At this time, since the optical path of the two-phase pseudo sine wave signal S1+1% is installed with a mechanical position shifted, the phase difference between the two signals is 901 times with one rotation of the code plate 12 as a period.
Changes from 1j.

ただし2両信号の振幅、オフセット量については殆んど
変化しないが、シャフト11の曲がりKよってコード板
12の回転中心にずれが生じたときは(シャフトの曲が
シによりすきまも変化する)振幅も変化することKなる
However, the amplitude and offset amount of the two signals hardly change, but when the center of rotation of the code plate 12 shifts due to the bending of the shaft 11 (the gap also changes depending on the bending of the shaft), the amplitude It will also change.

この場合の出力信号TSiS1.S、の位相差変動によ
り、■を中心に上、下に非対称に複雑に変化し、第1.
第2の基準電圧源” ’I I S 7.のレベルを越
えて上、下に変化するので故障の有無が容易に発見され
る。
In this case, the output signal TSiS1. Due to the phase difference fluctuation of S, it changes asymmetrically and complexly upward and downward centering on ■.
Since the voltage changes above and below the level of the second reference voltage source "I I S 7., the presence or absence of a failure can be easily discovered.

2相疑似正弦波信号S、、 S、の位相差が90度であ
ることにより回転方向を正確に知ることができるが9両
信号の位相差が0度あるいは 1801F、に近くなる
と回転方向が判別できなくなシ暴走する。
If the phase difference between the two-phase pseudo sine wave signals S, S, is 90 degrees, the direction of rotation can be determined accurately, but if the phase difference between the two signals approaches 0 degrees or 1801F, the direction of rotation cannot be determined. Unable to do so, he goes berserk.

従来の方法は、実際に暴走が生じるまで故障を発見でき
なかったが2本実施例は、暴走状態が発生する前にこの
異状を検出し、暴走を未然に防止することができる。
In the conventional method, a failure could not be detected until a runaway actually occurred, but in the second embodiment, this abnormality can be detected before a runaway condition occurs, and a runaway can be prevented.

■ コード板12とマスク板13に相対位置ずれが生じ
たとき。
(2) When a relative positional shift occurs between the code plate 12 and the mask plate 13.

マスク板16の取り付けのゆるみやシャフト110軸受
の摩耗等によりコード板12とマスク板13の各コード
パターンの中心が同心でなくなる状態が生じると、2相
疑似正弦波信号Sl、 S、の位相差が90度からずれ
てくる。このときの位相ずれはコード板120回転周期
とは関係なく一定量となる。しかしながら両信号の振幅
、オフセット量はらまり変化しない。第7図社、2相疑
似正弦波信号81+’%に位相ずれが生じた場合のりサ
ージュ波形(a図)と、出力信号TSの様子(b図)を
示したもので、Poは正常な場合+ PiはS、が5o
″ずれたとき+ Paはs、が60″ずれたとき+ P
?はs2が90’ずれたときのりサージュ波形(a図)
と、出力信号TS(1)図)の各波形を示す。”+ P
a、Pvのいずれの場合も第1及び第2の比較器57.
58は出力を発生するので、オア回路69は故障信号F
Sを出力する。
If the centers of the code patterns on the code plate 12 and mask plate 13 become non-concentric due to loose attachment of the mask plate 16 or wear of the shaft 110 bearing, the phase difference between the two-phase pseudo sine wave signals Sl, S, deviates from 90 degrees. The phase shift at this time is a constant amount regardless of the rotation period of the code plate 120. However, the amplitude and offset amount of both signals do not change. Figure 7 shows the surge waveform (figure a) when a phase shift occurs in the two-phase pseudo sine wave signal 81+'% and the state of the output signal TS (figure b), where Po is normal. + Pi is S, is 5o
When it deviates by 60'', + Pa is s, and when it deviates by 60'', P
? is the glue surge waveform when s2 deviates by 90' (Figure a)
and the waveforms of the output signal TS (Figure 1)). ”+P
a, Pv, the first and second comparators 57.
Since 58 generates an output, the OR circuit 69 outputs the fault signal F.
Output S.

この場合も、コード板12とマスク板13の相対的位置
ずれが大きくなると前記■と同様に回転方向が判別でき
なくなる状態が発生し暴走する事態が生じるが1本実施
例は、暴走が生じる未然において故障を発見することが
できる。
In this case as well, if the relative positional deviation between the code plate 12 and the mask plate 13 becomes large, a situation arises in which the direction of rotation cannot be determined as in the case (2) above, and a runaway situation occurs. Failures can be detected in

第7図においてpo、 Pa、”%r ”7は次式によ
り示される。
In FIG. 7, po, Pa, and "%r"7 are expressed by the following equations.

以上の原因の他にも種々のケースが考えられるが、いず
れの場合にも、2相疑似正弦波信号S1゜S2の振幅変
化9位相ずれとなって表われるので。
Various cases may be considered in addition to the above causes, but in any case, the amplitude change of the two-phase pseudo sine wave signal S1°S2 appears as a phase shift.

故障検出回路30により、故障の有無を容易に発見する
ことができる。
The failure detection circuit 30 allows the presence or absence of a failure to be easily discovered.

また第1及び第2の基準電圧源SV、、S−の値は、こ
れら種々の原因で発生するエンコーダの異状状態の態様
とそのときの出力信号TSの波形から統計的に選定され
る。
Further, the values of the first and second reference voltage sources SV, , S- are statistically selected from the mode of the abnormal state of the encoder that occurs due to these various causes and the waveform of the output signal TS at that time.

なお、これまでの説明は、ロータリエンコーダの場合に
ついてのものであるが、リニアエンプーダの場合も同様
であるので、詳細な説明は省略する。
Note that the explanation up to now is for the case of a rotary encoder, but the same applies to the case of a linear encoder, so detailed explanation will be omitted.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、エンコーダの故障を故障が生じた瞬時
に6るいは、故障に至る寸前にとらえることができるた
め、エンコーダで測定した偏位量をサーボモーターにフ
ィードバックして閉ループ制御をする様な場合に、エン
コーダの故障による暴走を未然に防ぐことができるため
、ロボット等の安全性確保に多大な効果を発揮すること
ができる。
According to the present invention, an encoder failure can be detected at the instant the failure occurs or just before the failure occurs, so the amount of deviation measured by the encoder can be fed back to the servo motor for closed loop control. In such cases, runaway behavior due to encoder failure can be prevented, which can be highly effective in ensuring the safety of robots and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図社本発明の1つの実施例のブロック図。 第2図はロータリエンコーダの構成及び動作波形の説明
図、第3図線エンコーダの正常動作時の2相疑似正弦波
信号81+1%のりサージュ波形図、第4図は第1及び
第2比較器の基準電圧電源Sv1゜S−と2相疑似正弦
波信号S1. S、の振幅Vの関係の説明図、第5図〜
第7図はエンコーダに異状状態が発生した場合の2相疑
似正弦波信号S1+ s!のりサージュ波形と出力信号
TSの波形説明図である。 11中+toはエンコーダ、11はシャフト。 12はコード板、13はマスク板、14は発光素子、1
5は第1の受光素子、16は第2の受光素子、20は偏
移量測定回路、21は第1のコンパレータ、22は第2
のコンパレータ、23は位相弁別器、50は故障検出回
路、51は第1の乗算器、32は第2の乗算器、33は
信号発生器。 54は故障判別器、35は加算器、37は第1の比較器
、58は第2の比較器、59はオア回路である。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 山 谷 晧 榮 才3図 SV’+ ;I−4図 才 5 目
FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention. Fig. 2 is an explanatory diagram of the configuration and operating waveforms of the rotary encoder, Fig. 3 is a diagram of the two-phase pseudo sine wave signal 81+1% surge waveform during normal operation of the linear encoder, and Fig. 4 is a diagram of the waveform of the first and second comparators. Reference voltage power supply Sv1°S- and two-phase pseudo sine wave signal S1. An explanatory diagram of the relationship between the amplitude V of S, and Fig. 5~
FIG. 7 shows the two-phase pseudo sine wave signal S1+s! when an abnormal condition occurs in the encoder. FIG. 3 is a waveform explanatory diagram of a glue surge waveform and an output signal TS. +to in 11 is the encoder, 11 is the shaft. 12 is a code plate, 13 is a mask plate, 14 is a light emitting element, 1
5 is a first light receiving element, 16 is a second light receiving element, 20 is a deviation measurement circuit, 21 is a first comparator, and 22 is a second light receiving element.
23 is a phase discriminator, 50 is a failure detection circuit, 51 is a first multiplier, 32 is a second multiplier, and 33 is a signal generator. 54 is a fault discriminator, 35 is an adder, 37 is a first comparator, 58 is a second comparator, and 59 is an OR circuit. Patent Applicant: Fujitsu Ltd. Representative Patent Attorney Akira Yamatani Eisai 3 SV'+; I-4 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 物体の移動に伴って物体の移動量に比例した互いに位相
の異なる2つの信号を出力する物体移動検出器の故障検
出回路であって、前記各々の信号を2乗する乗算器と9
乗算された各々の信号を加算する加算器とより構成され
、加算器出力により物体移動検出器の故障を検出するこ
とを特徴とする物体移動検出器の故障検出回路。
9. A failure detection circuit for an object movement detector that outputs two signals having mutually different phases proportional to the amount of movement of the object as the object moves, the circuit comprising: a multiplier for squaring each of the signals;
1. A failure detection circuit for an object movement detector, comprising an adder that adds each multiplied signal, and detecting a failure of the object movement detector based on the output of the adder.
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