エンコーダ
【課題】モータの回転情報を検出するエンコーダにおいて、低速回転時でも精度よく速度検出を行うことができるエンコーダを提供する。
【解決手段】位置検出器で検出した位置検出データが変化した場合に位置検出データを記憶するデータ記憶器と、データ記憶器で記憶した位置検出データと、位置検出器で検出した最新の位置検出データを比較し、位置検出データが変化した場合に位置検出データの変化量と変化するまでの時間をカウンタで計数し、位置検出データの変化量とカウンタで計数したカウンタ計数値を上位装置へ伝達する。
【解決手段】位置検出器で検出した位置検出データが変化した場合に位置検出データを記憶するデータ記憶器と、データ記憶器で記憶した位置検出データと、位置検出器で検出した最新の位置検出データを比較し、位置検出データが変化した場合に位置検出データの変化量と変化するまでの時間をカウンタで計数し、位置検出データの変化量とカウンタで計数したカウンタ計数値を上位装置へ伝達する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転情報を検出するエンコーダにおいて、低速回転時でも精度よく速度検出を行う方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造装置やロボット、各種工作機械などのＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）システム装置は高精度の位置決め制御を行うため、サーボモータが広く利用されている。サーボモータの回転位置の検出にはエンコーダが用いられ、モータ軸の回転に合わせて９０度位相差の２相パルスを生成し、生成したパルスをカウントして回転位置を検出している。更に、９０度位相差の２相パルスと、それらパルスに同期した正弦波と余弦波の信号を内挿分割して高分解能化を実現したものが近年増加している。エンコーダで検出した回転位置の情報を上位装置へ伝える手段として、検出した９０度位相差の２相パルスをそれぞれ差動信号に変換してＡ相信号とＢ相信号の差動パルス信号と、１回転で１パルス信号を出力するＺ相の差動パルス信号とを出力するパラレル出力方式が従来一般的に採用されていた。しかし、パラレル出力方式はエンコーダの高分解能化が進むに従ってパルスの周波数が高くなり、ノイズ等の影響を受けることなく、正確にパルス信号を伝えることが難しくなってきている。そのため近年では、エンコーダで生成した位置情報を、上位装置へシリアル通信方式によって送信する手法が採用されている。
【０００３】
一方、ＦＡ分野ではサーボモータの高速化や低速域での安定性が要求されている。パラレル出力方式のエンコーダの場合、低速域では速度情報となるパルス数が少ないことから、速度検出が困難となるため、これまで低速時の速度検出方法が各種提案されている。
【０００４】
図８はパラレル出力方式のエンコーダによる速度検出方法の構成図であり、図９は低速時の速度検出方法を示す各部の動作を表している。中速から高速域の回転時には、Ａ相とＢ相のパルス数をアップダウンカウンタで計数し、一定時間毎にカウントした差分値から速度を検出している。低速域ではパルス数が減少し、検出誤差が大きくなるために、Ａ相、Ｂ相の各エッジ間の時間をカウンタで計数して速度を検出する構成としている。図９は低速域の速度検出方法を示す例であり、Ａ相信号５０の立下りを検出してカウンタ４４を起動し、Ｂ相パルス信号の立上りを検出してカウンタ４４で計数したカウント値５９を位置検出信号生成手段４１に出力し、位置検出信号生成手段はカウント値５９から低速時でも精度の高い速度データ５６を得ることができる構成となっている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２６２６４９号公報
【特許文献２】特開２００９−８５７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１および特許文献２の手法では、Ａ相、Ｂ相パルスが出力されるパラレル出力方式のエンコーダに対しては有効であるが、内挿分割によって高分解能化を図ったエンコーダの場合、Ａ相、Ｂ相のパルスを生成することができない。そのため低速域での速度検出は、中速から高速域と同様に一定時間の回転位置の変化量から求めるため、低速域での速度検出の精度が悪化するという課題がある。
【０００７】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、モータの回転情報を検出するエンコーダにおいて、低速回転時でも精度よく速度検出を行うことができるエンコーダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために請求項１に記載のエンコーダは、モータ軸と同期して回転し、回転位置を検出して位置検出データを出力する位置検出器と、前記位置検出器で検出した位置検出データを上位装置へ伝達するエンコーダにおいて、前記位置検出器で検出した位置検出データが変化した場合に位置検出データを記憶するデータ記憶器と、前記データ記憶器で記憶した位置検出データと、前記位置検出器で検出した最新の位置検出データを比較し、位置検出データが変化した場合に位置検出データの変化量を演算するデータ判定器と、前記位置検出器で検出した位置検出データが変化したタイミングで計数を開始し、次に位置検出データが変化するまでの時間を計数するカウンタからなり、前記回転位置の変化量と前記カウンタで計数したカウンタ計数値を前記上位装置へ伝達する。
【０００９】
また、請求項２に記載のエンコーダは、エンコーダから前記上位装置へ伝達する一定周期間に前記位置検出器で検出した位置検出データの変化がない場合、位置検出データの変化量をゼロとし、前記カウンタで計数を続けている現状のカウンタ計数値を前記上位装置へ伝達する。
【００１０】
また、請求項３に記載のエンコーダは、エンコーダから前記上位装置へ伝達する一定周期間に前記位置検出器で検出した位置検出データの変化点から前記上位装置へ伝達するまでの時間を前記カウンタで計数し、カウンタ計数値を前記上位装置へ伝達する。
【００１１】
また、請求項４に記載のエンコーダは、位置検出データの変化を判定する前記データ判定器は、ｎ回（ｎは２以上の整数）変化時の位置検出データの変化量を演算し、前記カウンタはｎ回変化する時間を計数する。
【００１２】
また、請求項５に記載のエンコーダは、位置検出データの変化を判定する前記データ判定器は、位置検出データの有効Ｌｂｉｔ（Ｌは２以上の整数）の上位Ｍｂｉｔ（Ｍは１以上の整数で、Ｌ＞Ｍ）の変化を判定する。
【００１３】
また、請求項６に記載のエンコーダは、位置検出データの変化量と前記カウンタで計数したカウンタ計数値を前記上位装置へ、一定周期毎に伝達する。
【００１４】
また、請求項７に記載のエンコーダは、位置検出データを前記上位装置へ伝達する手段はシリアル通信である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載のエンコーダによれば、モータが低速回転でパルス数が少ない、つまり位置検出データの変化量が少ない場合でも、エンコーダ内部で位置検出データの変化量と、変化するまでの時間をカウンタで正確に計数することができるため、低速回転時の速度検出の精度を高めることができる。
【００１６】
また、請求項２に記載のエンコーダによれば、上位装置へ位置検出データを送信する周期間に位置検出データの変化がない場合でも、モータ軸が停止している情報と、モータ軸が停止してからの経過時間を出力するため、モータ軸が停止したという判定を容易に行うことができる。
【００１７】
また、請求項３に記載のエンコーダによれば、位置検出データが最後に変化した時点か
ら上位装置へ位置検出データを送信するまでの時間を検出することができるため、検出遅れを精度よく補正することができるため、応答性を高めることができる。
【００１８】
また、請求項４に記載のエンコーダによれば、位置検出データの変化を１回のデータではなく、複数回のデータをまとめて処理することで、応答性よく、安定したデータを生成することができる。
【００１９】
また、請求項５に記載のエンコーダによれば、位置検出データの精度がよい上位ｂｉｔを用いて速度検出を行うため、更に精度よく低速回転時の速度検出を行うことができる。
【００２０】
また、請求項６に記載のエンコーダによれば、上位装置は一定周期毎に位置検出データの変化量と変化するまでの時間の情報を得ることができるため、位置検出データから速度データへの変換を容易に行うことができる。
【００２１】
また、請求項７に記載のエンコーダによれば、差動信号によってシリアル通信で送信することにより、耐ノイズ性の向上と信号線の省線化によるコスト低減を図った低速回転時の速度検出を行うことができる。 従って、内挿分割による高分解能エンコーダにおいて、位置検出データの変化量と変化時間を正確に検出するため、低速回転時でも応答性を損なうことなく、精度よく速度検出を行うことができるエンコーダを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例１におけるエンコーダの速度検出回路のブロック図
【図２】実施例１のデータ判定器のブロック図
【図３】実施例１のエンコーダの速度検出回路の各種動作波形を示す図
【図４】実施例２のエンコーダの速度検出回路の各種動作波形を示す図
【図５】実施例３におけるエンコーダの速度検出回路のブロック図
【図６】実施例３のエンコーダの速度検出回路の各種動作波形を示す図
【図７】実施例４のエンコーダの速度検出回路の各種動作波形を示す図
【図８】従来例におけるエンコーダの速度検出回路のブロック図
【図９】従来例のエンコーダの速度検出回路の各種動作波形を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
第１の発明は、モータ軸と同期して回転し、回転位置を検出して位置検出データを出力する位置検出器と、前記位置検出器で検出した位置検出データを上位装置へ伝達するエンコーダにおいて、前記位置検出器で検出した位置検出データが変化した場合に位置検出データを記憶するデータ記憶器と、前記データ記憶器で記憶した位置検出データと、前記位置検出器で検出した最新の位置検出データを比較し、位置検出データが変化した場合に位置検出データの変化量を演算するデータ判定器と、前記位置検出器で検出した位置検出データが変化したタイミングで計数を開始し、次に位置検出データが変化するまでの時間を計数するカウンタからなり、前記回転位置の変化量と前記カウンタで計数したカウンタ計数値を前記上位装置へ伝達することにより、モータが低速回転でパルス数が少ない、つまり位置検出データの変化量が少ない場合でも、エンコーダ内部で位置検出データの変化量と、変化するまでの時間をカウンタで正確に計数することができるため、低速回転時の速度検出の精度を高めることができる。
【００２４】
第２の発明は、エンコーダから前記上位装置へ伝達する一定周期間に前記位置検出器で検出した位置検出データの変化がない場合、位置検出データの変化量をゼロとし、前記カウンタで計数を続けている現状のカウンタ計数値を前記上位装置へ伝達することにより、上位装置へ位置検出データを送信する周期間に位置検出データの変化がない場合でも、モ
ータ軸が停止している情報と、モータ軸が停止してからの経過時間を出力するため、モータ軸が停止したという判定を容易に行うことができる。
【００２５】
第３の発明は、エンコーダから前記上位装置へ伝達する一定周期間に前記位置検出器で検出した位置検出データの変化点から前記上位装置へ伝達するまでの時間を前記カウンタで計数し、カウンタ計数値を前記上位装置へ伝達することにより、位置検出データが最後に変化した時点から上位装置へ位置検出データを送信するまでの時間を検出することができるため、検出遅れを精度よく補正することができるため、応答性を高めることができる。
【００２６】
第４の発明は、位置検出データの変化を判定する前記データ判定器は、ｎ回（ｎは２以上の整数）変化時の位置検出データの変化量を演算し、前記カウンタはｎ回変化する時間を計数することにより、位置検出データの変化を１回のデータではなく、複数回のデータをまとめて処理することで、応答性よく、安定したデータを生成することができる。
【００２７】
第５の発明は、位置検出データの変化を判定する前記データ判定器は、位置検出データの有効Ｌｂｉｔ（Ｌは２以上の整数）の上位Ｍｂｉｔ（Ｍは１以上の整数で、Ｌ＞Ｍ）の変化を判定することにより、位置検出データの精度がよい上位ｂｉｔを用いて速度検出を行うため、更に精度よく低速回転時の速度検出を行うことができる。
【００２８】
第６の発明は、位置検出データの変化量と前記カウンタで計数したカウンタ計数値を前記上位装置へ、一定周期毎に伝達することにより、上位装置は一定周期毎に位置検出データの変化量と変化するまでの時間の情報を得ることができるため、位置検出データから速度データへの変換を容易に行うことができる。
【００２９】
第７の発明は、位置検出データを前記上位装置へ伝達する手段はシリアル通信であることにより、差動信号によってシリアル通信で送信することにより、耐ノイズ性の向上と信号線の省線化によるコスト低減を図った低速回転時の速度検出を行うことができる。
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３１】
（実施例１）
本発明によるエンコーダについて、図１、図２及び図３を用いて説明する。図１は実施例１におけるエンコーダの速度検出回路のブロック構成図、図２はデータ判定器のブロック図、図３は速度検出回路の各種動作波形であり、以下に各動作について説明する。
【００３２】
１は位置検出器であり、９０度位相差のＡ相とＢ相の２つのパルス信号をアップ/ダウンカウントして得られるインクリメンタルデータの上位Ｍｂｉｔ（Ｍは整数）と、これらのパルス信号に同期した９０度位相差のある２つの正弦波信号を内挿処理して得られる下位Ｋｂｉｔ（Ｋは整数）を合成してＬｂｉｔ（Ｌ＝Ｍ＋Ｋ）の位置検出データ２１を生成する。上位ｂｉｔを形成する信号が前述のようなインクリメンタルデータの場合、1回転で１度出力される基準位置（Ｚ相）が必要となり、Ｚ相を検出後にロータの位置が確定する。最近では、起動後直ぐに１回点内の位置が確定するアブソリュートタイプのエンコーダが増えており、上位Ｍｂｉｔと同数のＭ個のトラックを形成し、1回転で２のｎ乗に分割したグレーコードパターンとなるように形成している。また、小型化のため、１トラックの周囲上にＭ個の検出器を配置してＭコードのパターンを形成したものも多く採用されている。
【００３３】
２はデータ判定器であり、図２に示すように位置検出データ差分器１１、データ保持器
１２、データ更新タイミング検出器１３で構成されている。データ更新タイミング検出器１３は速度検出に用いるデータを更新するタイミングを生成するものであり、後述するデータ記憶器３で記憶した記憶位置検出データ２７と、前記位置検出器１で検出した位置検出データ２１を比較し、差が発生した場合にデータ更新タイミング信号２３を出力する。位置検出データ差分器１１は位置検出データの移動量を検出するものであり、前記データ更新タイミング検出器１３からのデータ更新タイミング信号２３を受けると、後述するデータ記憶器３で記憶した記憶位置検出データ２７と前記位置検出器１で検出した位置検出データ２１の差（位置検出データ２１−記憶位置検出データ２７）をとり、位置検出差分データ２４を出力する。データ保持器１２は最新の位置検出データ２１を保持するためのものであり、前記データ更新タイミング検出器１３から出力されたデータ更新タイミング信号２３により、位置検出データ２１を保持し、次にデータ更新タイミング信号２３が入力されるまで、保持しているデータを更新位置検出データ２６として出力する。
【００３４】
３はデータ記憶器であり、前記データ判定器２から出力された更新位置検出データを記憶して記憶位置検出データ２７として出力し、前記位置検出器１で検出した最新の位置検出データ２１と比較することによって、モータ軸の回転を検出する。
【００３５】
４はカウンタであり、前記データ判定器２から出力されるデータ更新タイミング信号２３の信号を受けると、カウンタで計数した値を保持して、カウンタ計数ラッチデータ３２を出力するとともに、カウンタ計数値２５をゼロにクリアする。
【００３６】
６はタイミング生成回路であり、前記位置検出器１の動作開始信号となる位置検出タイミング信号２０と、カウンタ４でカウンタを動作させるカウンタクロック２２を生成する。
【００３７】
５は送信データ生成回路であり、検出した各データを送信できるように、各データを保持する役割を行い、後述する送受信回路７からの情報送信リクエスト信号３１の要求コマンドによって、保持したデータを出力する。
【００３８】
７は送受信回路であり、図示しない上位装置からの受信データ３０によってデータの要求を受けると、それに対応したデータを送信データ２９として上位装置へ返信する。受信データ３０の要求は、位置情報や温度情報、エラー情報、速度情報等がある。
【００３９】
以上が各ブロックの役割についての説明である。次に図３を用いて低速回転時の動作について説明する。
【００４０】
Ｔｃｏｍ１、Ｔｃｏｍ２、・・・は図示しない上位装置からデータの要求を受けるタイミングであり、Ｔｃｏｍはデータの要求周期を表している。前記タイミング生成回路６から周期的に生成される位置検出タイミング信号２０毎に前記位置検出器１は位置検出データ２１を生成するが、低速回転時の場合は図３に示すように位置検出データ２１が変化しない場合が続く。Ｔｃｏｍ１からＴｃｏｍ２までの間では１度位置検出データ２１が変化した場合の例である。位置検出データ２１が（ｎ＋１）から（ｎ＋２）へ変化すると、この差分である（ｎ＋２）−（ｎ＋１）を演算し、位置検出差分データ２４（ｄｉｆ２）を生成する。更に同タイミングでデータ更新タイミング信号１３が出力され、そのときに前記カウンタ４で計数しているカウンタ計数値２５（ｃｃ１）はカウンタ計数ラッチデータ３２として保持する。また、カウンタ４で係数したカウンタ計数値２５は同時にゼロにクリアされ、再び計数を開始する。送信データ生成回路５は上位装置からのデータ要求である情報送信リクエスト信号３１を受けると、送信データを生成するため、ウンタ計数ラッチデータ３２で保持されたデータ（ｃｃ１）からカウンタ計数ラッチ情報２８ｂと、位置検出差分データ２４で保持されたデータ（ｄｉｆ２）から位置検出差分データラッチ情報
２８ａを出力する。ここで生成されたデータは送受信回路７によって送信データ２９として上位装置へ送信される。
【００４１】
また、Ｔｃｏｍ２からＴｃｏｍ３までの間では、位置検出データ２１は２度変化した場合の例であり、上述した１度変化の場合と同じ動作をするため、位置検出データ２１が変化する毎にカウンタ計数ラッチデータ３２と位置検出差分データ２４が生成され、上位装置からのデータ要求である情報送信リクエスト信号３１を受けた時点のデータをそれぞれカウンタ計数ラッチ情報２８ｂと位置検出差分データラッチ情報２８ａとして取り込み、出力される。
【００４２】
以上のような構成とすることで、モータが低速回転でパルス数が少ない、つまり位置検出データ２１の変化量が少ない場合でも、エンコーダ内部で位置検出データの変化量と、変化するまでの時間をカウンタで正確に計数することができるため、低速回転時の速度検出の精度を高めることができる。
【００４３】
（実施例２）
図４を用いて本発明の実施例２について説明する。実施例１と異なるのは、上位装置からのデータ要求周期間Ｔｃｏｍで位置検出データ２１が変化しなかった場合の送信データ生成回路５の動作である。これについて以下に説明する。
【００４４】
図４は実施例２のエンコーダの速度検出回路の各種動作波形である。Ｔｃｏｍ１とＴｃｏｍ２間、Ｔｃｏｍ３とＴｃｏｍ４間は位置検出データ２１の変化がないため、データ更新タイミング信号２３の信号は発生せず、位置検出差分データ２４は更新されず、カウンタ計数値２５もクリアされずに計数を続けている。このような場合に送信データ生成回路５は、Ｔｃｏｍ２とＴｃｏｍ４のタイミングで上位装置から情報送信リクエスト信号３１を受けると、位置検出差分データラッチ情報２８ａをゼロにセットし、カウンタ計数ラッチ情報２８ｂは前記カウンタ４で計数中のカウンタ計数値２５をセットする。上位装置がこれらの情報を入手すれば、データ要求周期間Ｔｃｏｍで位置検出データ２１が変化せずにモータ軸が停止しており、また停止している時間を検出することができる。
【００４５】
以上のような構成とすることで、上位装置へ位置検出データを送信する周期間に位置検出データの変化がない場合でも、モータ軸が停止している情報と、モータ軸が停止してからの経過時間を出力するため、モータ軸が停止したという判定を容易に行うことができる。
【００４６】
（実施例３）
図５および図６を用いて本発明の実施例３について説明する。実施例１および実施例２と異なるのは、上位装置から情報送信リクエスト信号３１を受けて、カウンタ４で計数しているカウンタ計数値２５を保持するカウンタ値保持器８を設けた点である。これについて以下に説明する。
【００４７】
図５は実施例３におけるエンコーダの速度検出回路のブロック図、図６は実施例３のエンコーダの速度検出回路の各種動作波形である。８はカウンタ値保持器であり、前記カウンタ４からの出力値であるカウンタ計数値２５が入力される。上位装置から情報送信江リクエスト信号３１を受けると、図６に示すようにカウンタ値保持器８はカウンタ計数値２５で計数しているカウンタ値を取り込み、前記送信データ生成回路５へ取り込んだカウント値として、カウンタ計数ラッチ情報２８ｃを出力する。前記送信データ生成回路５は、位置検出差分データラッチ情報２８ａと、カウンタ計数ラッチ情報２８ｂ、２８ｃを上位装置へ送信するためのデータを生成し、前記送信回路７を経由して上位装置へ送信する。カウンタ計数ラッチ情報２８ｃには、前回位置検出データ２１が変化した時点から、上位
装置へデータを送信するまでの時間（例えば、Ｔｃｏｍ１とＴｃｏｍ２間で位置検出データ２１が変化したときのカウント計数値２５はｃｃ１であり、この後上位装置へデータを送信するまでの時間はｔｃ２）が含まれるため、上位装置は検出した速度データの遅れ時間を確認することができる。
【００４８】
以上のような構成とすることで、位置検出データが最後に変化した時点から上位装置へ位置検出データを送信するまでの時間を検出することができるため、検出遅れを精度よく補正することができるため、応答性を高めることができる。
【００４９】
（実施例４）
図７を用いて本発明の実施例４について説明する。実施例１から実施例３と異なるのは、位置検出データ２１がｎ回（ｎは２以上の整数）以上変化した際にデータ更新タイミング信号２３が生成される点である。これについて以下に説明する。
【００５０】
実施例４で構成するデータ判定器２は、データ記憶器３で記憶した記憶位置検出データ２７と、前記位置検出器１で検出した位置検出データ２１を比較し、差が発生した回数をカウントし、設定したカウント数に達した場合にデータ更新タイミング信号２３を出力し、カウンタをクリアするように動作する。図７はカウンタ設定値が２の場合の例であり、位置検出データ２１が２回変化した場合に、データ更新タイミング信号２３が生成される。Ｔｃｏｍ１とＴｃｏｍ２間で位置検出データ２１はｎ＋１からｎ＋２へ１回変化し、Ｔｃｏｍ２で上位装置からデータの要求を受けた際は、位置検出差分データラッチ情報２８ａはゼロ、カウンタ計数ラッチ情報２８ｂは現状のカウント値ｃｃ１を送信する。次にＴｃｏｍ２とＴｃｏｍ３間では、位置検出データ２１はｎ＋２からｎ＋３へ変化し、位置検出データ２１は２回目の変化が発生したので、Ｔｃｏｍ３で上位装置からデータの要求を受けた際は、位置検出差分データラッチ情報２８ａはｎ＋３とｎ＋１の差分値であるｄｉｆ３、カウンタ計数ラッチ情報２８ｂは位置検出データ２１が２回変化するのにようしたカウント値ｃｃ２を送信する。上位装置でｎ回分のデータをまとめて処理した場合は、サンプリング時間（Ｔｃｏｍ）が長すぎるため、応答性が悪化してしまうが、エンコーダで生成する位置検出データのサンプリングはＴｃｏｍに比べて十分に短いので、応答性を悪化させることがない。
【００５１】
以上のような構成とすることで、位置検出データ２１の変化を１回のデータではなく、複数回のデータをまとめて処理することで、応答性よく、安定したデータを生成することができる。
【００５２】
（実施例５）
本発明の実施例５について説明する。実施例１から実施例４と異なるのは、位置検出データ２１の変化を判定する前記データ判定器２で、判定する有効ｂｉｔに制限を設けた点である。これについて以下に説明する。
【００５３】
前記データ判定器２は、前述したように前記位置検出器１で検出した位置検出データ２１と、前記データ記憶器３で記憶している記憶位置検出データ２７が異なったことを検出しているが、位置検出データ２１の全ｂｉｔを対象としているため、ノイズ等によって位置検出データ２１の下位ｂｉｔが変動する場合がある。そのため、前記データ判定器２で判定する位置検出データ２１の有効Ｌｂｉｔ（Ｌは２以上の整数）に対し、上位Ｍｂｉｔ（Ｍは１以上の整数で、Ｌ＞Ｍ）の変化を判定するように構成する。
【００５４】
以上のような構成とすることで、位置検出データの精度がよい上位ｂｉｔを用いて速度検出を行うため、更に精度よく低速回転時の速度検出を行うことができる。
【００５５】
（実施例６）
本発明の実施例６について説明する。実施例１から実施例５と異なるのは、位置検出データの変化量と前記カウンタで計数したカウンタ計数値を上位装置へ、一定周期毎に伝達するようにした点である。これについて以下に説明する。
【００５６】
上位装置からのデータ要求である情報送信リクエスト信号３１が一定周期毎に送られるようにエンコーダを含めたシステムを構成する。エンコーダは実施例１から実施例５の方法によって、カウンタ計数ラッチ情報２８ｂ、２８ｃと、位置検出差分データラッチ情報２８ａを生成し、これらを送信データ２９として出力する。
【００５７】
以上のような構成とすることで、上位装置は一定周期毎に位置検出データ２１の変化量と変化するまでの時間の情報を得ることができるため、位置検出データから速度データへの変換を容易に行うことができる。
【００５８】
更に、送信データ２９をシリアルデータに変換し、差動信号によってシリアル通信で送信することにより、耐ノイズ性の向上と信号線の省線化によるコスト低減を図った低速回転時の速度検出を行うことができる。
【００５９】
また、実施例１から実施例６まで、回転型エンコーダを例に説明したが、リニア型のエンコーダに対しても同じ構成とすることで、同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明のエンコーダは、低速時の速度検出精度を高めることができるため、低速で動作させる搬送機の駆動用、またはギアを介さずにダイレクトで低速で駆動する産業用ロボットのアーム等に用いられる位置検出装置で特に有効である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 位置検出器
２ データ判定器
３ データ記憶器
４ カウンタ
５ 送信データ生成回路
６ タイミング生成回路
７ 送受信回路
１１ 位置検出データ差分器
１２ データ保持器
１３ データ更新タイミング検出器
２０ 位置検出タイミング信号
２１、５４ 位置検出データ
２２ カウンタクロック
２３ データ更新タイミング信号
２４ 位置検出差分データ
２５ カウンタ計数値
２６ 更新位置検出データ
２７ 記憶位置検出データ
２８ａ 位置検出差分データラッチ情報
２８ｂ、２８ｃ カウンタ計数ラッチ情報
２９ 送信データ
３０ 受信データ
３１ 情報送信リクエスト信号
３２ カウンタ計数ラッチデータ
４０ アップダウンカウンタ
４１ 位置検出信号生成手段
４３ エッジ検出
４４ カウンタ
５０ Ａ相信号
５１ Ｂ相信号
５２ ＡＢ相カウンタ値
５３ エッジ検出パルス信号
５５ カウンタ計数値
５６ 速度データ
５８ アップ／ダウン切替信号
５９ エッジ間カウンタ計数ラッチ情報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転情報を検出するエンコーダにおいて、低速回転時でも精度よく速度検出を行う方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造装置やロボット、各種工作機械などのＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）システム装置は高精度の位置決め制御を行うため、サーボモータが広く利用されている。サーボモータの回転位置の検出にはエンコーダが用いられ、モータ軸の回転に合わせて９０度位相差の２相パルスを生成し、生成したパルスをカウントして回転位置を検出している。更に、９０度位相差の２相パルスと、それらパルスに同期した正弦波と余弦波の信号を内挿分割して高分解能化を実現したものが近年増加している。エンコーダで検出した回転位置の情報を上位装置へ伝える手段として、検出した９０度位相差の２相パルスをそれぞれ差動信号に変換してＡ相信号とＢ相信号の差動パルス信号と、１回転で１パルス信号を出力するＺ相の差動パルス信号とを出力するパラレル出力方式が従来一般的に採用されていた。しかし、パラレル出力方式はエンコーダの高分解能化が進むに従ってパルスの周波数が高くなり、ノイズ等の影響を受けることなく、正確にパルス信号を伝えることが難しくなってきている。そのため近年では、エンコーダで生成した位置情報を、上位装置へシリアル通信方式によって送信する手法が採用されている。
【０００３】
一方、ＦＡ分野ではサーボモータの高速化や低速域での安定性が要求されている。パラレル出力方式のエンコーダの場合、低速域では速度情報となるパルス数が少ないことから、速度検出が困難となるため、これまで低速時の速度検出方法が各種提案されている。
【０００４】
図８はパラレル出力方式のエンコーダによる速度検出方法の構成図であり、図９は低速時の速度検出方法を示す各部の動作を表している。中速から高速域の回転時には、Ａ相とＢ相のパルス数をアップダウンカウンタで計数し、一定時間毎にカウントした差分値から速度を検出している。低速域ではパルス数が減少し、検出誤差が大きくなるために、Ａ相、Ｂ相の各エッジ間の時間をカウンタで計数して速度を検出する構成としている。図９は低速域の速度検出方法を示す例であり、Ａ相信号５０の立下りを検出してカウンタ４４を起動し、Ｂ相パルス信号の立上りを検出してカウンタ４４で計数したカウント値５９を位置検出信号生成手段４１に出力し、位置検出信号生成手段はカウント値５９から低速時でも精度の高い速度データ５６を得ることができる構成となっている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２６２６４９号公報
【特許文献２】特開２００９−８５７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１および特許文献２の手法では、Ａ相、Ｂ相パルスが出力されるパラレル出力方式のエンコーダに対しては有効であるが、内挿分割によって高分解能化を図ったエンコーダの場合、Ａ相、Ｂ相のパルスを生成することができない。そのため低速域での速度検出は、中速から高速域と同様に一定時間の回転位置の変化量から求めるため、低速域での速度検出の精度が悪化するという課題がある。
【０００７】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、モータの回転情報を検出するエンコーダにおいて、低速回転時でも精度よく速度検出を行うことができるエンコーダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために請求項１に記載のエンコーダは、モータ軸と同期して回転し、回転位置を検出して位置検出データを出力する位置検出器と、前記位置検出器で検出した位置検出データを上位装置へ伝達するエンコーダにおいて、前記位置検出器で検出した位置検出データが変化した場合に位置検出データを記憶するデータ記憶器と、前記データ記憶器で記憶した位置検出データと、前記位置検出器で検出した最新の位置検出データを比較し、位置検出データが変化した場合に位置検出データの変化量を演算するデータ判定器と、前記位置検出器で検出した位置検出データが変化したタイミングで計数を開始し、次に位置検出データが変化するまでの時間を計数するカウンタからなり、前記回転位置の変化量と前記カウンタで計数したカウンタ計数値を前記上位装置へ伝達する。
【０００９】
また、請求項２に記載のエンコーダは、エンコーダから前記上位装置へ伝達する一定周期間に前記位置検出器で検出した位置検出データの変化がない場合、位置検出データの変化量をゼロとし、前記カウンタで計数を続けている現状のカウンタ計数値を前記上位装置へ伝達する。
【００１０】
また、請求項３に記載のエンコーダは、エンコーダから前記上位装置へ伝達する一定周期間に前記位置検出器で検出した位置検出データの変化点から前記上位装置へ伝達するまでの時間を前記カウンタで計数し、カウンタ計数値を前記上位装置へ伝達する。
【００１１】
また、請求項４に記載のエンコーダは、位置検出データの変化を判定する前記データ判定器は、ｎ回（ｎは２以上の整数）変化時の位置検出データの変化量を演算し、前記カウンタはｎ回変化する時間を計数する。
【００１２】
また、請求項５に記載のエンコーダは、位置検出データの変化を判定する前記データ判定器は、位置検出データの有効Ｌｂｉｔ（Ｌは２以上の整数）の上位Ｍｂｉｔ（Ｍは１以上の整数で、Ｌ＞Ｍ）の変化を判定する。
【００１３】
また、請求項６に記載のエンコーダは、位置検出データの変化量と前記カウンタで計数したカウンタ計数値を前記上位装置へ、一定周期毎に伝達する。
【００１４】
また、請求項７に記載のエンコーダは、位置検出データを前記上位装置へ伝達する手段はシリアル通信である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載のエンコーダによれば、モータが低速回転でパルス数が少ない、つまり位置検出データの変化量が少ない場合でも、エンコーダ内部で位置検出データの変化量と、変化するまでの時間をカウンタで正確に計数することができるため、低速回転時の速度検出の精度を高めることができる。
【００１６】
また、請求項２に記載のエンコーダによれば、上位装置へ位置検出データを送信する周期間に位置検出データの変化がない場合でも、モータ軸が停止している情報と、モータ軸が停止してからの経過時間を出力するため、モータ軸が停止したという判定を容易に行うことができる。
【００１７】
また、請求項３に記載のエンコーダによれば、位置検出データが最後に変化した時点か
ら上位装置へ位置検出データを送信するまでの時間を検出することができるため、検出遅れを精度よく補正することができるため、応答性を高めることができる。
【００１８】
また、請求項４に記載のエンコーダによれば、位置検出データの変化を１回のデータではなく、複数回のデータをまとめて処理することで、応答性よく、安定したデータを生成することができる。
【００１９】
また、請求項５に記載のエンコーダによれば、位置検出データの精度がよい上位ｂｉｔを用いて速度検出を行うため、更に精度よく低速回転時の速度検出を行うことができる。
【００２０】
また、請求項６に記載のエンコーダによれば、上位装置は一定周期毎に位置検出データの変化量と変化するまでの時間の情報を得ることができるため、位置検出データから速度データへの変換を容易に行うことができる。
【００２１】
また、請求項７に記載のエンコーダによれば、差動信号によってシリアル通信で送信することにより、耐ノイズ性の向上と信号線の省線化によるコスト低減を図った低速回転時の速度検出を行うことができる。 従って、内挿分割による高分解能エンコーダにおいて、位置検出データの変化量と変化時間を正確に検出するため、低速回転時でも応答性を損なうことなく、精度よく速度検出を行うことができるエンコーダを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例１におけるエンコーダの速度検出回路のブロック図
【図２】実施例１のデータ判定器のブロック図
【図３】実施例１のエンコーダの速度検出回路の各種動作波形を示す図
【図４】実施例２のエンコーダの速度検出回路の各種動作波形を示す図
【図５】実施例３におけるエンコーダの速度検出回路のブロック図
【図６】実施例３のエンコーダの速度検出回路の各種動作波形を示す図
【図７】実施例４のエンコーダの速度検出回路の各種動作波形を示す図
【図８】従来例におけるエンコーダの速度検出回路のブロック図
【図９】従来例のエンコーダの速度検出回路の各種動作波形を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
第１の発明は、モータ軸と同期して回転し、回転位置を検出して位置検出データを出力する位置検出器と、前記位置検出器で検出した位置検出データを上位装置へ伝達するエンコーダにおいて、前記位置検出器で検出した位置検出データが変化した場合に位置検出データを記憶するデータ記憶器と、前記データ記憶器で記憶した位置検出データと、前記位置検出器で検出した最新の位置検出データを比較し、位置検出データが変化した場合に位置検出データの変化量を演算するデータ判定器と、前記位置検出器で検出した位置検出データが変化したタイミングで計数を開始し、次に位置検出データが変化するまでの時間を計数するカウンタからなり、前記回転位置の変化量と前記カウンタで計数したカウンタ計数値を前記上位装置へ伝達することにより、モータが低速回転でパルス数が少ない、つまり位置検出データの変化量が少ない場合でも、エンコーダ内部で位置検出データの変化量と、変化するまでの時間をカウンタで正確に計数することができるため、低速回転時の速度検出の精度を高めることができる。
【００２４】
第２の発明は、エンコーダから前記上位装置へ伝達する一定周期間に前記位置検出器で検出した位置検出データの変化がない場合、位置検出データの変化量をゼロとし、前記カウンタで計数を続けている現状のカウンタ計数値を前記上位装置へ伝達することにより、上位装置へ位置検出データを送信する周期間に位置検出データの変化がない場合でも、モ
ータ軸が停止している情報と、モータ軸が停止してからの経過時間を出力するため、モータ軸が停止したという判定を容易に行うことができる。
【００２５】
第３の発明は、エンコーダから前記上位装置へ伝達する一定周期間に前記位置検出器で検出した位置検出データの変化点から前記上位装置へ伝達するまでの時間を前記カウンタで計数し、カウンタ計数値を前記上位装置へ伝達することにより、位置検出データが最後に変化した時点から上位装置へ位置検出データを送信するまでの時間を検出することができるため、検出遅れを精度よく補正することができるため、応答性を高めることができる。
【００２６】
第４の発明は、位置検出データの変化を判定する前記データ判定器は、ｎ回（ｎは２以上の整数）変化時の位置検出データの変化量を演算し、前記カウンタはｎ回変化する時間を計数することにより、位置検出データの変化を１回のデータではなく、複数回のデータをまとめて処理することで、応答性よく、安定したデータを生成することができる。
【００２７】
第５の発明は、位置検出データの変化を判定する前記データ判定器は、位置検出データの有効Ｌｂｉｔ（Ｌは２以上の整数）の上位Ｍｂｉｔ（Ｍは１以上の整数で、Ｌ＞Ｍ）の変化を判定することにより、位置検出データの精度がよい上位ｂｉｔを用いて速度検出を行うため、更に精度よく低速回転時の速度検出を行うことができる。
【００２８】
第６の発明は、位置検出データの変化量と前記カウンタで計数したカウンタ計数値を前記上位装置へ、一定周期毎に伝達することにより、上位装置は一定周期毎に位置検出データの変化量と変化するまでの時間の情報を得ることができるため、位置検出データから速度データへの変換を容易に行うことができる。
【００２９】
第７の発明は、位置検出データを前記上位装置へ伝達する手段はシリアル通信であることにより、差動信号によってシリアル通信で送信することにより、耐ノイズ性の向上と信号線の省線化によるコスト低減を図った低速回転時の速度検出を行うことができる。
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３１】
（実施例１）
本発明によるエンコーダについて、図１、図２及び図３を用いて説明する。図１は実施例１におけるエンコーダの速度検出回路のブロック構成図、図２はデータ判定器のブロック図、図３は速度検出回路の各種動作波形であり、以下に各動作について説明する。
【００３２】
１は位置検出器であり、９０度位相差のＡ相とＢ相の２つのパルス信号をアップ/ダウンカウントして得られるインクリメンタルデータの上位Ｍｂｉｔ（Ｍは整数）と、これらのパルス信号に同期した９０度位相差のある２つの正弦波信号を内挿処理して得られる下位Ｋｂｉｔ（Ｋは整数）を合成してＬｂｉｔ（Ｌ＝Ｍ＋Ｋ）の位置検出データ２１を生成する。上位ｂｉｔを形成する信号が前述のようなインクリメンタルデータの場合、1回転で１度出力される基準位置（Ｚ相）が必要となり、Ｚ相を検出後にロータの位置が確定する。最近では、起動後直ぐに１回点内の位置が確定するアブソリュートタイプのエンコーダが増えており、上位Ｍｂｉｔと同数のＭ個のトラックを形成し、1回転で２のｎ乗に分割したグレーコードパターンとなるように形成している。また、小型化のため、１トラックの周囲上にＭ個の検出器を配置してＭコードのパターンを形成したものも多く採用されている。
【００３３】
２はデータ判定器であり、図２に示すように位置検出データ差分器１１、データ保持器
１２、データ更新タイミング検出器１３で構成されている。データ更新タイミング検出器１３は速度検出に用いるデータを更新するタイミングを生成するものであり、後述するデータ記憶器３で記憶した記憶位置検出データ２７と、前記位置検出器１で検出した位置検出データ２１を比較し、差が発生した場合にデータ更新タイミング信号２３を出力する。位置検出データ差分器１１は位置検出データの移動量を検出するものであり、前記データ更新タイミング検出器１３からのデータ更新タイミング信号２３を受けると、後述するデータ記憶器３で記憶した記憶位置検出データ２７と前記位置検出器１で検出した位置検出データ２１の差（位置検出データ２１−記憶位置検出データ２７）をとり、位置検出差分データ２４を出力する。データ保持器１２は最新の位置検出データ２１を保持するためのものであり、前記データ更新タイミング検出器１３から出力されたデータ更新タイミング信号２３により、位置検出データ２１を保持し、次にデータ更新タイミング信号２３が入力されるまで、保持しているデータを更新位置検出データ２６として出力する。
【００３４】
３はデータ記憶器であり、前記データ判定器２から出力された更新位置検出データを記憶して記憶位置検出データ２７として出力し、前記位置検出器１で検出した最新の位置検出データ２１と比較することによって、モータ軸の回転を検出する。
【００３５】
４はカウンタであり、前記データ判定器２から出力されるデータ更新タイミング信号２３の信号を受けると、カウンタで計数した値を保持して、カウンタ計数ラッチデータ３２を出力するとともに、カウンタ計数値２５をゼロにクリアする。
【００３６】
６はタイミング生成回路であり、前記位置検出器１の動作開始信号となる位置検出タイミング信号２０と、カウンタ４でカウンタを動作させるカウンタクロック２２を生成する。
【００３７】
５は送信データ生成回路であり、検出した各データを送信できるように、各データを保持する役割を行い、後述する送受信回路７からの情報送信リクエスト信号３１の要求コマンドによって、保持したデータを出力する。
【００３８】
７は送受信回路であり、図示しない上位装置からの受信データ３０によってデータの要求を受けると、それに対応したデータを送信データ２９として上位装置へ返信する。受信データ３０の要求は、位置情報や温度情報、エラー情報、速度情報等がある。
【００３９】
以上が各ブロックの役割についての説明である。次に図３を用いて低速回転時の動作について説明する。
【００４０】
Ｔｃｏｍ１、Ｔｃｏｍ２、・・・は図示しない上位装置からデータの要求を受けるタイミングであり、Ｔｃｏｍはデータの要求周期を表している。前記タイミング生成回路６から周期的に生成される位置検出タイミング信号２０毎に前記位置検出器１は位置検出データ２１を生成するが、低速回転時の場合は図３に示すように位置検出データ２１が変化しない場合が続く。Ｔｃｏｍ１からＴｃｏｍ２までの間では１度位置検出データ２１が変化した場合の例である。位置検出データ２１が（ｎ＋１）から（ｎ＋２）へ変化すると、この差分である（ｎ＋２）−（ｎ＋１）を演算し、位置検出差分データ２４（ｄｉｆ２）を生成する。更に同タイミングでデータ更新タイミング信号１３が出力され、そのときに前記カウンタ４で計数しているカウンタ計数値２５（ｃｃ１）はカウンタ計数ラッチデータ３２として保持する。また、カウンタ４で係数したカウンタ計数値２５は同時にゼロにクリアされ、再び計数を開始する。送信データ生成回路５は上位装置からのデータ要求である情報送信リクエスト信号３１を受けると、送信データを生成するため、ウンタ計数ラッチデータ３２で保持されたデータ（ｃｃ１）からカウンタ計数ラッチ情報２８ｂと、位置検出差分データ２４で保持されたデータ（ｄｉｆ２）から位置検出差分データラッチ情報
２８ａを出力する。ここで生成されたデータは送受信回路７によって送信データ２９として上位装置へ送信される。
【００４１】
また、Ｔｃｏｍ２からＴｃｏｍ３までの間では、位置検出データ２１は２度変化した場合の例であり、上述した１度変化の場合と同じ動作をするため、位置検出データ２１が変化する毎にカウンタ計数ラッチデータ３２と位置検出差分データ２４が生成され、上位装置からのデータ要求である情報送信リクエスト信号３１を受けた時点のデータをそれぞれカウンタ計数ラッチ情報２８ｂと位置検出差分データラッチ情報２８ａとして取り込み、出力される。
【００４２】
以上のような構成とすることで、モータが低速回転でパルス数が少ない、つまり位置検出データ２１の変化量が少ない場合でも、エンコーダ内部で位置検出データの変化量と、変化するまでの時間をカウンタで正確に計数することができるため、低速回転時の速度検出の精度を高めることができる。
【００４３】
（実施例２）
図４を用いて本発明の実施例２について説明する。実施例１と異なるのは、上位装置からのデータ要求周期間Ｔｃｏｍで位置検出データ２１が変化しなかった場合の送信データ生成回路５の動作である。これについて以下に説明する。
【００４４】
図４は実施例２のエンコーダの速度検出回路の各種動作波形である。Ｔｃｏｍ１とＴｃｏｍ２間、Ｔｃｏｍ３とＴｃｏｍ４間は位置検出データ２１の変化がないため、データ更新タイミング信号２３の信号は発生せず、位置検出差分データ２４は更新されず、カウンタ計数値２５もクリアされずに計数を続けている。このような場合に送信データ生成回路５は、Ｔｃｏｍ２とＴｃｏｍ４のタイミングで上位装置から情報送信リクエスト信号３１を受けると、位置検出差分データラッチ情報２８ａをゼロにセットし、カウンタ計数ラッチ情報２８ｂは前記カウンタ４で計数中のカウンタ計数値２５をセットする。上位装置がこれらの情報を入手すれば、データ要求周期間Ｔｃｏｍで位置検出データ２１が変化せずにモータ軸が停止しており、また停止している時間を検出することができる。
【００４５】
以上のような構成とすることで、上位装置へ位置検出データを送信する周期間に位置検出データの変化がない場合でも、モータ軸が停止している情報と、モータ軸が停止してからの経過時間を出力するため、モータ軸が停止したという判定を容易に行うことができる。
【００４６】
（実施例３）
図５および図６を用いて本発明の実施例３について説明する。実施例１および実施例２と異なるのは、上位装置から情報送信リクエスト信号３１を受けて、カウンタ４で計数しているカウンタ計数値２５を保持するカウンタ値保持器８を設けた点である。これについて以下に説明する。
【００４７】
図５は実施例３におけるエンコーダの速度検出回路のブロック図、図６は実施例３のエンコーダの速度検出回路の各種動作波形である。８はカウンタ値保持器であり、前記カウンタ４からの出力値であるカウンタ計数値２５が入力される。上位装置から情報送信江リクエスト信号３１を受けると、図６に示すようにカウンタ値保持器８はカウンタ計数値２５で計数しているカウンタ値を取り込み、前記送信データ生成回路５へ取り込んだカウント値として、カウンタ計数ラッチ情報２８ｃを出力する。前記送信データ生成回路５は、位置検出差分データラッチ情報２８ａと、カウンタ計数ラッチ情報２８ｂ、２８ｃを上位装置へ送信するためのデータを生成し、前記送信回路７を経由して上位装置へ送信する。カウンタ計数ラッチ情報２８ｃには、前回位置検出データ２１が変化した時点から、上位
装置へデータを送信するまでの時間（例えば、Ｔｃｏｍ１とＴｃｏｍ２間で位置検出データ２１が変化したときのカウント計数値２５はｃｃ１であり、この後上位装置へデータを送信するまでの時間はｔｃ２）が含まれるため、上位装置は検出した速度データの遅れ時間を確認することができる。
【００４８】
以上のような構成とすることで、位置検出データが最後に変化した時点から上位装置へ位置検出データを送信するまでの時間を検出することができるため、検出遅れを精度よく補正することができるため、応答性を高めることができる。
【００４９】
（実施例４）
図７を用いて本発明の実施例４について説明する。実施例１から実施例３と異なるのは、位置検出データ２１がｎ回（ｎは２以上の整数）以上変化した際にデータ更新タイミング信号２３が生成される点である。これについて以下に説明する。
【００５０】
実施例４で構成するデータ判定器２は、データ記憶器３で記憶した記憶位置検出データ２７と、前記位置検出器１で検出した位置検出データ２１を比較し、差が発生した回数をカウントし、設定したカウント数に達した場合にデータ更新タイミング信号２３を出力し、カウンタをクリアするように動作する。図７はカウンタ設定値が２の場合の例であり、位置検出データ２１が２回変化した場合に、データ更新タイミング信号２３が生成される。Ｔｃｏｍ１とＴｃｏｍ２間で位置検出データ２１はｎ＋１からｎ＋２へ１回変化し、Ｔｃｏｍ２で上位装置からデータの要求を受けた際は、位置検出差分データラッチ情報２８ａはゼロ、カウンタ計数ラッチ情報２８ｂは現状のカウント値ｃｃ１を送信する。次にＴｃｏｍ２とＴｃｏｍ３間では、位置検出データ２１はｎ＋２からｎ＋３へ変化し、位置検出データ２１は２回目の変化が発生したので、Ｔｃｏｍ３で上位装置からデータの要求を受けた際は、位置検出差分データラッチ情報２８ａはｎ＋３とｎ＋１の差分値であるｄｉｆ３、カウンタ計数ラッチ情報２８ｂは位置検出データ２１が２回変化するのにようしたカウント値ｃｃ２を送信する。上位装置でｎ回分のデータをまとめて処理した場合は、サンプリング時間（Ｔｃｏｍ）が長すぎるため、応答性が悪化してしまうが、エンコーダで生成する位置検出データのサンプリングはＴｃｏｍに比べて十分に短いので、応答性を悪化させることがない。
【００５１】
以上のような構成とすることで、位置検出データ２１の変化を１回のデータではなく、複数回のデータをまとめて処理することで、応答性よく、安定したデータを生成することができる。
【００５２】
（実施例５）
本発明の実施例５について説明する。実施例１から実施例４と異なるのは、位置検出データ２１の変化を判定する前記データ判定器２で、判定する有効ｂｉｔに制限を設けた点である。これについて以下に説明する。
【００５３】
前記データ判定器２は、前述したように前記位置検出器１で検出した位置検出データ２１と、前記データ記憶器３で記憶している記憶位置検出データ２７が異なったことを検出しているが、位置検出データ２１の全ｂｉｔを対象としているため、ノイズ等によって位置検出データ２１の下位ｂｉｔが変動する場合がある。そのため、前記データ判定器２で判定する位置検出データ２１の有効Ｌｂｉｔ（Ｌは２以上の整数）に対し、上位Ｍｂｉｔ（Ｍは１以上の整数で、Ｌ＞Ｍ）の変化を判定するように構成する。
【００５４】
以上のような構成とすることで、位置検出データの精度がよい上位ｂｉｔを用いて速度検出を行うため、更に精度よく低速回転時の速度検出を行うことができる。
【００５５】
（実施例６）
本発明の実施例６について説明する。実施例１から実施例５と異なるのは、位置検出データの変化量と前記カウンタで計数したカウンタ計数値を上位装置へ、一定周期毎に伝達するようにした点である。これについて以下に説明する。
【００５６】
上位装置からのデータ要求である情報送信リクエスト信号３１が一定周期毎に送られるようにエンコーダを含めたシステムを構成する。エンコーダは実施例１から実施例５の方法によって、カウンタ計数ラッチ情報２８ｂ、２８ｃと、位置検出差分データラッチ情報２８ａを生成し、これらを送信データ２９として出力する。
【００５７】
以上のような構成とすることで、上位装置は一定周期毎に位置検出データ２１の変化量と変化するまでの時間の情報を得ることができるため、位置検出データから速度データへの変換を容易に行うことができる。
【００５８】
更に、送信データ２９をシリアルデータに変換し、差動信号によってシリアル通信で送信することにより、耐ノイズ性の向上と信号線の省線化によるコスト低減を図った低速回転時の速度検出を行うことができる。
【００５９】
また、実施例１から実施例６まで、回転型エンコーダを例に説明したが、リニア型のエンコーダに対しても同じ構成とすることで、同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明のエンコーダは、低速時の速度検出精度を高めることができるため、低速で動作させる搬送機の駆動用、またはギアを介さずにダイレクトで低速で駆動する産業用ロボットのアーム等に用いられる位置検出装置で特に有効である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 位置検出器
２ データ判定器
３ データ記憶器
４ カウンタ
５ 送信データ生成回路
６ タイミング生成回路
７ 送受信回路
１１ 位置検出データ差分器
１２ データ保持器
１３ データ更新タイミング検出器
２０ 位置検出タイミング信号
２１、５４ 位置検出データ
２２ カウンタクロック
２３ データ更新タイミング信号
２４ 位置検出差分データ
２５ カウンタ計数値
２６ 更新位置検出データ
２７ 記憶位置検出データ
２８ａ 位置検出差分データラッチ情報
２８ｂ、２８ｃ カウンタ計数ラッチ情報
２９ 送信データ
３０ 受信データ
３１ 情報送信リクエスト信号
３２ カウンタ計数ラッチデータ
４０ アップダウンカウンタ
４１ 位置検出信号生成手段
４３ エッジ検出
４４ カウンタ
５０ Ａ相信号
５１ Ｂ相信号
５２ ＡＢ相カウンタ値
５３ エッジ検出パルス信号
５５ カウンタ計数値
５６ 速度データ
５８ アップ／ダウン切替信号
５９ エッジ間カウンタ計数ラッチ情報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ軸と同期して回転し、回転位置を検出して位置検出データを出力する位置検出器と、前記位置検出器で検出した位置検出データを上位装置へ伝達するエンコーダにおいて、前記位置検出器で検出した位置検出データが変化した場合に位置検出データを記憶するデータ記憶器と、前記データ記憶器で記憶した位置検出データと、前記位置検出器で検出した最新の位置検出データを比較し、位置検出データが変化した場合に位置検出データの変化量を演算するデータ判定器と、前記位置検出器で検出した位置検出データが変化したタイミングで計数を開始し、次に位置検出データが変化するまでの時間を計数するカウンタからなり、
前記回転位置の変化量と前記カウンタで計数したカウンタ計数値を前記上位装置へ伝達することを特徴とするエンコーダ。
【請求項２】
エンコーダから前記上位装置へ伝達する一定周期間に前記位置検出器で検出した位置検出データの変化がない場合、位置検出データの変化量をゼロとし、前記カウンタで計数を続けている現状のカウンタ計数値を前記上位装置へ伝達することを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
エンコーダから前記上位装置へ伝達する一定周期間に前記位置検出器で検出した位置検出データの変化点から前記上位装置へ伝達するまでの時間を前記カウンタで計数し、カウンタ計数値を前記上位装置へ伝達することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
位置検出データの変化を判定する前記データ判定器は、ｎ回（ｎは２以上の整数）変化時の位置検出データの変化量を演算し、前記カウンタはｎ回変化する時間を計数することを特徴とする請求項１から請求項３に記載のエンコーダ。
【請求項５】
位置検出データの変化を判定する前記データ判定器は、位置検出データの有効Ｌｂｉｔ（Ｌは２以上の整数）の上位Ｍｂｉｔ（Ｍは１以上の整数で、Ｌ＞Ｍ）の変化を判定することを特徴とする請求項１から請求項４に記載のエンコーダ。
【請求項６】
位置検出データの変化量と前記カウンタで計数したカウンタ計数値を前記上位装置へ、一定周期毎に伝達することを特徴とする請求項１から請求項５に記載のエンコーダ。
【請求項７】
位置検出データを前記上位装置へ伝達する手段はシリアル通信であることを特徴とする請求項６に記載のエンコーダ。
【請求項１】
モータ軸と同期して回転し、回転位置を検出して位置検出データを出力する位置検出器と、前記位置検出器で検出した位置検出データを上位装置へ伝達するエンコーダにおいて、前記位置検出器で検出した位置検出データが変化した場合に位置検出データを記憶するデータ記憶器と、前記データ記憶器で記憶した位置検出データと、前記位置検出器で検出した最新の位置検出データを比較し、位置検出データが変化した場合に位置検出データの変化量を演算するデータ判定器と、前記位置検出器で検出した位置検出データが変化したタイミングで計数を開始し、次に位置検出データが変化するまでの時間を計数するカウンタからなり、
前記回転位置の変化量と前記カウンタで計数したカウンタ計数値を前記上位装置へ伝達することを特徴とするエンコーダ。
【請求項２】
エンコーダから前記上位装置へ伝達する一定周期間に前記位置検出器で検出した位置検出データの変化がない場合、位置検出データの変化量をゼロとし、前記カウンタで計数を続けている現状のカウンタ計数値を前記上位装置へ伝達することを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
エンコーダから前記上位装置へ伝達する一定周期間に前記位置検出器で検出した位置検出データの変化点から前記上位装置へ伝達するまでの時間を前記カウンタで計数し、カウンタ計数値を前記上位装置へ伝達することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
位置検出データの変化を判定する前記データ判定器は、ｎ回（ｎは２以上の整数）変化時の位置検出データの変化量を演算し、前記カウンタはｎ回変化する時間を計数することを特徴とする請求項１から請求項３に記載のエンコーダ。
【請求項５】
位置検出データの変化を判定する前記データ判定器は、位置検出データの有効Ｌｂｉｔ（Ｌは２以上の整数）の上位Ｍｂｉｔ（Ｍは１以上の整数で、Ｌ＞Ｍ）の変化を判定することを特徴とする請求項１から請求項４に記載のエンコーダ。
【請求項６】
位置検出データの変化量と前記カウンタで計数したカウンタ計数値を前記上位装置へ、一定周期毎に伝達することを特徴とする請求項１から請求項５に記載のエンコーダ。
【請求項７】
位置検出データを前記上位装置へ伝達する手段はシリアル通信であることを特徴とする請求項６に記載のエンコーダ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−４２２９１（Ｐ２０１２−４２２９１Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８２６９１（Ｐ２０１０−１８２６９１）
【出願日】平成２２年８月１８日（２０１０．８．１８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１８日（２０１０．８．１８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
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