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    公开号:WO1989001607A1
    申请号:PCT/JP1988/000824
    申请日:1988-08-19
    公开日:1989-02-23
    发明作者:Mitsuyuki Taniguchi
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:H03M1-00
    专利说明:
    [0001] パルスヱ ンコ 一ダの信号処理装置
    [0002] 技衛分野
    [0003] 本発明はパルス ェ ンコーダの信号処理装置に関し、 特に、 信号発生源からの出力信号を電気的に処理してェンコーダの 分解能を向上させるパルスェンコーダの信号^理装置に関す o
    [0004] パルス エ ンコーダは、 主に N Cェ ί乍機裰ゃ産業^ロボッ ト 等に使^されるもので、 モータの軸等に取付けられるローク リ形式のパルス ェ ンコ一ダと工作テーブル等に取付けられる リ ニア ¾式のパルスェ ンコーダとが知られている。 本発明の パルス ェ ンコーダの信号処理装置は、 これらロータ リおよび リニァ両形式のパルス ェ ンコーダに使用可能なものである。 背景技術.
    [0005] 従来、 パルス ェ ンコーダの信号発生源から烘給された正弦 铵信号および余弦波信号を電気的に処涇してェンコーダの分 ^能を向上させる信号 l理技術が知られている。
    [0006] のパルス エ ンコーダの信号処理装置は、 例えば、 ¾数 のス り ツ トが ¾成されモータの乾等に取付けられる回転符号 、 複数のス リ ッ トが¾或された固定符号 ¾、 癸光ダイ ォ— ドおよびフ ォ ト ダイ才 一 ドを有する信号発生源と、 信号^理 装置とを えている。 そして、 信号^理装置は複数の抵抗器 およびコ ンパレ一タアレイを有し、 これらの s抗器およびコ ンパレ一タ ア レイ によって、 ェ ンコ一ダの分解能を向上させ るようになされている。 例えば、 エ ンコーダの分解能を 10倍 に向上させる場合には、 抵抗器およびコ ンパレ一タを組合わ せた回路が 20組必要となり、 これら 20組の回路により位 巨の 異なる 20種類の信号を合成するようになされている。
    [0007] 具铱的に、 エ ンコーダの分解能を 10倍にする場合、 例えば、 60個の抵抗器と 20假のコ ンパレータが必要となる。 その結果、 笾抗器およびコ ンパレータアレイに要するコ ス トが高くなり、 また、 信号処理装置の占有容積も大きくなる。 さらに、 従来 のパルスエ ンコーダの信号処理装置は、 信号発生源から僎給 される信号の強度を確認するこ.とができず、 強度が不十分な 信号を^理して誤ったパルス信号を出力することがあった。 発明の開示
    [0008] 本発^の 的は、 上述した従杂¾のパルスェ ンコ一ダの信 号^埕装置が有する問題点に鑀み、 匪路構成を単鋅化すると ^に占有容積を小さ く し、 さらに、 信号発生源から洪絵され る信号強度の確認を行う ことのできるパルスェ ンコ一ダの信 号処理装置を提侯することにある。
    [0009] 本発明によれば、 信号癸生源から侥给された正弦波信号を ディ ジタル信号に変渙する第 1の A/Dコ ンバータと、 前^信 号発生頹から俟給された佘弦渡信号をディ ジタル信号に変換 する第- 2の A/Dコ ンバ一タと、 前記第 1および第 2の Α/ϋコ ンバータの 力が侯給され、 該第 ίおよび第 2の / Ε)コ ンバ I
    [0010] o 一夕の出力に応じてアナログ援輻レベルおよび位置情報を出 力する信号変換手段とを具備するパルスェ ンコーダの信号^ 理装置が提供される。
    [0011] 上述した構成を有する本発明のパルスェンコーダの信号処 理装置によれば、 信号発生源から侯給された正弦波信号は第 1の A/Dコ ンバータでディ ジタル信号に変換され、 信号発生 源から烘給された余弦波信号は第 2の A/Dコ ンバータでディ ジタル信号に変換される。 これら第 1および第 2の A/Dコ ン バータの岀力は信号変換手段に洪給され、 信号変換手段から は第 1および第 2の A/Dコ ンバータの出力に応じたアナ口グ 振幅レベルおよび位置情報が岀力されることになる。
    [0012] これにより、 回路構成を単純化すると共に占有容積を小さ く構成することができる。 また、 位置情報だけでなく、 アナ ログ锾幅レベルを確認することができるので、 ^えば、 信号 丄 0 発生源から供合される不十分な強度の信号を処理して誤った パルス信号を岀力するのを防止することができる。 図靣の簡単な説明
    [0013] 第 1図は ¾来のパルスェンコーダの信号 垤装置の一例 Π 示すブロ.ッ ク図、
    [0014] 第 2図は第 1図の ί≤抗器およびコ ンパレータア レイの一 を示す回路図、
    [0015] 第 3図は本発 3 に係るパルスェ ンコーダの信号^理装 Ξの 原理を示すプロ ッ ク図、
    [0016] D 第 4図は本発明のパルスェンコーダの信号処理装置が適 されるロータ り一 ¾式のパルスェ ンコ一ダの一例を示す戳¾ 図、
    [0017] 第 5図は本凳明に係るパルスェンコーダの信号処理装置の 一実施例を示すブ口ック図、
    [0018] 第 6図は第 5図の装置で^理される信号のタィ ミ ング図、 第 7図は第 5図の R O Mに記憶されている渲算テーブルを 説明するための図、 および、
    [0019] 第 8図は第 5図の装置で処理された位置情報の岀カ信号を 示す波形図である。
    [0020] 0
    [0021] 癸明を実施するための最良の形態
    [0022] まず、 本癸明に係るパルスェンコ一ダの信号処理装置の実 施例を詳述する前に、 徒来のパルスェ ンコーダの信号^理装 置の問題点を第 1図および第 2図を参照して説明する。
    [0023] 15 1図は^来のパルスェンコーダの信号処理装置の一例を 示すブロ ッ ク図である。 第 1図に示されるように、 パルスェ ッコーダは、 信号発生源 1G1 および信号^理装置 102 で構成 されている。 信号癸生源 101 は、 複数のス リ ッ ト 114aが形成 さ 、 モータの軸等に取付けられる回転笞号扳 114 、 複数の
    [0024] 20 ス リ ッ ト U5aが形成された固定符号板 115 、 発光ダイォー ド
    [0025] ill およびフ ォ トダイォード 112 で構成されている。 そして- 回耘符号坂 114 のスリ ッ ト I aおよび固定符号板 115 のス リ ッ ト を介して入射する発充ダイオー ド U1 からの光をフ ォ トダィ オー ド 112 で受充するようになされている。
    [0026] E G フ ォ トダイ ォー ド 112 の Hi力は、 ^号処理装置 1C2 の増 ¾ 回路 124 に拱絵され、 増幅回路 124 からは A。 sin Θ, Α ο cos Θおよび一 Α。 sin Θが抵抗器およびコ ンパレータァレ ィ 128 に烘給されるようになされている。 この笾抗器および コ ンパレータアレイ 128 によって、 例えば、 エ ンコーダの分 能を iO倍に向上させる場合には、 位相の異なる 20種類の信 号 D。 〜D 13を合成して PA/P3 変換回路 129 に误給するよう になされている。 そして、 ΡΑ/Ρβ 変換回路 i29 から分解能が 10倍となるように電気的に処理されたパルス信号 PAo， P8Q が 岀力されることになる。
    [0027] 第 2図は第 1図の抵抗器およびコ ンパレ一タアレイ の一韶 を示す回路図である。 第 2図に示されるように、 抵抗器およ ぴコ ンパレータアレイ 128 は、 3つの抵抗器および 1つのコ ンパレータを^合わせた回路が複数^列されたもので り、
    [0028] ^えば、 増^回路 124から拱給された A。 sin Θ , A。 cos Θから、 抵抗器 R a lと R b lとの抵抗篚の辻に ISじた, 定の位 栺を有する 力信号を得るようになされている。 したがって、 えば、 エ ンコーダの分解能を 10倍にする場合には、 このよ うな抵抗器およびコ ンパレータを詛合わせた回路が 20^必要 となり、 .これら複数の抵抗器およびコ ンパレータにより位相 の異なる 20種類の信号 D。 〜D 13が合成されるようになされ い O ο
    [0029] 上述したように、 信号発生源 101 から误給された信号を電 気的に処理してェンコーダの分解能を向上させる ^来のパル スェ ンコーダの信号処理装置は、 ェ ンコ一:,ダの分解能を向上 させるために、 複数の抵抗器およびコ ンパレ一タ ( 伊;えは'、 分薛能を 10涪にする場合は、 60 ^の抵抗器と 20儷のコ ンパレ ータ） を必要とする。 徒って、 抵抗器およびコ ンパレータァ レイ 128 に要するコス トが高くなり、 また、 信号処垤装置 102 の占有容積も大きくなるという問題点がある。 さらに、 従来 のパルスエ ンコーダの信号処涅装置は、 信号発生源 101 から 侯給される信号の強度を確認することができず、 強度が不十 分な信号を処理して誤ったパルス信号を岀力することがある という問題点があった。
    [0030] J¾ 卜-、 図面を参照して本発明に係るパルスェ ンコ一ダの信 号^理装置について説明する。
    [0031] 第 3図は本癸明に係るパルスェ ンコーダの信号処理装置の 原理を示すブロック図である。 第 3図に示されるように、 パ ルスエ ンコーダの信号処理装置は、 信号発生源 1から僕給さ れた正弦波信号をディジタル信号に変換する第 1の Α/ΰコ ン バータ 21と、 前記信号発生源 1から僎給された佘弦铵信号を ディ ジタル信号に変換する第 2の A/Dコ ンバ一タ 22と、 前記 第 1および第 2の A/Dコ ンバータ 21， 22 の岀力が误給され、 該第 1および第 2の A/Dコンバータ 21, 22 の S力に応じてァ ナログ援輻レベルおよび位置情報を岀力する信号変換手段 23 とを備えている。 そして、 信号癸生篛 Iから僎給された正弦 铵信号は第 ίの A/Dコ ンバータ 21でディジタル信号に変換さ れ、 信号癸生源 1から俟給さ た余弦波信号は第 2の A/Dコ ンバータ 22でディ ジタル信号に変換される。 これら第 1およ び第 2の コ ンバータ 21, 22 の岀カは信号変換手^ 23に侯 給され、 信号変換手 ¾ 23は第 iおよび苐 2 O A/Dコ ンバータ 2：, 22 の岀.力に応じてアナ口グ摄幅レベルおよび位置情報を 岀力することになる。
    [0032] 第 4図は本癸明のパルスエンコーダの信号笾理装置が適^ されるロータ リ一 ¾式のパルスエンコーダの一例を示す概略 図であり、 信号癸生源 1が発光ダイォー ド i ia， l i b およびフ ォ トダイォー ド 12a， 12b を利 した光学的手段で構成された ものである。
    [0033] 第 4図に示されるように、 パルスェンコーダの信号処理装 Sは、 例えば、 モータの回転数を測定するために使用される もので、 モータの回転軸 13には、 複数のス リ ッ ト 14a が ¾成 された回転符号板 14が取付けられている。 この回耘符号板 14 は、 複数のス リ ッ ト 15a が形成された固定符号板 15との位置 関係により新続的に発光ダイ才一ド i la, U fa からの光を透過 または遮断するようになされている。 発光ダイォ一ド l l a， l ib から照射され回転符号扳 14のス リ ツ ト 14a および固定符号板 15のス リ ッ ト 15a を透過した光は、 フォ トダイォー ド 12a, 12b で検出され、 そして、 信号 理装置 2に误給されて w定の電 気的処理が行われることになる。 ここで、 癸光ダイオー ド 11a とフォ トダイオー ド 12a および発光ダイオー ド U fa とフ ォ ト ダイオー ド 12b は、 それぞれペアになっていて、 回転符号板 と固定符号 15との複数のス リ ッ ト 14a， 15a を介して入射 する発光ダイオー ド l la， l i b からの光が、 例えば、 9 0度た' け位相を異ならせて入射するように配置されている。
    [0034] 第 5図は本発明に係るパルスェンコーダの信号^理装置の 一実施例を示すブロ ッ ク図である。 第 5 ¾に示されるように、 パルスェンコーダは、 信号癸生源、 Iおよび信号処理装置 2で 構成され、 信号癸生源 1から洪絵された信号は、 信号延理装 置 2の増輻回路 24によって増'幅される。 増蝠回路 24から岀カ される正弦渡信号（ A sin Β )は、 第 1の A/Dコ ンバータ (アナログ Zディ ジタル変換器） 21に俟給され、 また、 増幅 回路 24から岀力される余弦波信号（ A cos Θ) は、 第 2の
    [0035] A/Dコンバータ 22に俟給されるようになされている。 ここで、 A/Dコンバータ 21および 22には、 クロック発生回路 25からク σック信号 CLK が僎給され、 このクロッ ク信号 CLK によって A/ 変換が行われるようになされている。
    [0036] ディ ジタル変換された第 1および第 2の A/Dコ ンバータ 21, 22の出力信号 D A， D Bは、 R OM (読出し専^メ モ リ ） 23 に ¾給され、 この ROM23により A/Dコ ンバータ 21， 22 の出 力信号 D A, D Bに¾応したアナ口グ捩輻レベルおよび位置 情報が出力されるようになされている。 アナログ振幅レベル
    [0037] [ (D A) 2÷ (D B)2j は、 クロック発生回 ·^ からのクロ ック信号 CLK が侯給された同^回路 により、 そのアナログ レベル 〔 （Ε) Α)2+ (D B) 2j が^定の範囲内に存在し ない場合にアラームを 力するようになされている。 これに より、 例えば、 信号癸生源 iから误給される信号の強度が不 十分な場合等において、 その不十分な強度の信号を処垤して 誤ったパルス信号を 力することを防ぐことができる。 また. 位置情報 〔 tan"1 (DA/DB) 〕 は、 クロッ ク発生回路 25からの クコック信号 CL:く が 給された同^および PA/PB 変換回路 2 により、 適切なタィ ミ ングに 置情報を S力するようになさ れている。
    [0038] 第 6 ¾は第 5図の装置で処涇される信号のタィ ミ ング図で ある。 第 6図に示されるように、 クロ ック発生回路 25のクロ ッ ク信号 CLK の立上りに応じて第 1および第 2の A/3コ ンバ ータ 21, 22 の出力信号 D A， D Bが岀力される。 さらに、 こ の岀カ信号 D A， D 3により R〇M 23から岀カ信号 D A , D Bに対応したアナ口グ¾輻レベルおよび位置情報が同期回 路 26および同期および PA/PB 変換回路 27に供給される。 そし て、 同期回路 26および同^および PA/PB 変換回路 27には、 ク π ッ ク発生回路 25のク口 ッ ク信号が馔給されていて、 同期回 路 26および同期および PA/PB 変換回路 27からは安定した信号 が岀力されるようになされている。
    [0039] 第 7図は第 5図の R〇Mに記憶されている ¾算テーブルを 説明するための図である。 第 5図の R C M 23は、 例えば、 16 ビッ トのァ ドレスを有していて、 第 1および第 2の A/Dコ ン パータ 21, 22 の出力信号 D A， D Bにおしてそれぞれ 8 ビツ トづっア ドレスが割当てられている。 すなわち、 出力信号 0八ぉょび0 8には、 それぞれ- 123〜127 ( 8 ビッ ト） のァ ド レスが割当てられていて、 それら出力信号 D Aおよび D Bの 组合わせにより、 R 0 Mに記憶されている渲算テーブルに射 応するアナ口グ¾輻レベルおよび位置情報を出力するように なされている。 そして、 出力信号 D Aおよび D Bの組合わせ が大小 2つの円 hおよび^で形成される ドーナッ ツ形钦の許 容領^ 内に存在しない場合、 すなわち、 S力信号 D Aまた は D Bの少なく とも一方が小円 £より も小さいか、 または、 大 hよりも大きい場合には、 信号発生^ 1 のフ ォ トダイォ 一ド 12から岀，力された信号の強度が不適切として検 不能の アラ ームを S力するようになされている。 ここで、 本実施例 のパルスェンコーダの信号処理装置は、 R O M 23を交換可能 とすることによって、 すなわち大小 2つの円 hおよび^の半 径の設定儘を変更することによってァラームを出力するアナ πグ援幅レベルの範匿を変化させることができる。
    [0040] そして、 出力信号 D Aおよび D Bの 合わせがドーナッツ ¾钦の許容領域 Z内に存在し 1て oいる時には、 その組合わせに 対応する位置の数惶が同期および PA/PB 変換 IS路 2 に误袷さ れるようになさ ている。 具 的に、 力信号 D Aおよび
    [0041] D Bの組合わせ（DA。， DB O) が許容領域 Z内の領域 3に存在す るとき、 R O M 23からは、 数值 3が出力されることになる。 この数饉 3は、 同期および PA/PB 変換回路 27において、 対 する P Aおよび P Bに変換されることになる。 第 8図は第 5 図の装置で^理された位置情報の出力信号を示す波形図であ る。 ここで、 本実旖例 パルスエンコーダの信号^垤 置は, 了ラームを出力するアナ口グ锾辐レベルの範图の設定と同様 に、 R O M 23を交換可能とすることによって、 位置情報 （ェ ンコーダの分解能） の設定も変化させることができる。 すな わち、 0〜 19まで 20分割されたドーナツッ形^の許容領域 Z について、 伊 jえば、 領域 Gを 2つの領域 0 I および G 2 に二 等分するように、 （！〜 ISまで》全ての領垵を二等分して 40の 領矮に分割すれば、 エンコーダの分解能を 20倍に設定するこ とができる。 上記した実施例において、 R OM23から出力されるアナ口 グ振幅レベルおよび位置情報は、 アナ口グ振輻レベルが C (D A)2÷ (D E) 2] という ¾式で出力され、 位置情報が 〔 tan"1 (DA/DB) 〕 という形で出力されているが、 本発明の パルスェ ンコーダの信号処理装置におけるアナ口グ捩輻レべ ルおよび位置情報の出力信号は、 これらに限定されるもので はない。 また、 信号発生源 1 は様々な構成のものを使^する ことができ、 上記した実施例のような ータ リ形式のものだ けでなく、 徽钿 ¾ェを行う工作機 ¾の乍業テーブル等に取^ ける リニア形式のものでもよい。 さらに、 信号発生源 1 は、 発光素子および受光秦子の光学的手段で'構成したものに匿定 されず、 例えば、 マグネッ トおよび磁気セ ンサ.の磁気的手段 で構或することもできる。
    权利要求:
    Claims上 ひ 請 求 の ^ s
    1. 信号発生源 （ 1 ) から俟給された正弦波信号をデイ ジ タル信号に変換する第 1の A/Dコ ンバータ （21)と、
    前記信号発生源 （ 1 ) から俟給された佘弦波信号をデイジ タル信号に変換する第 2の A/3コ ンバータ （22)と、
    前記第 1および第 2の A/Dコ ンバータ （21,22) の-出力が烘 給きれ、 該第 1および第 2の A/Dコ ンバータ （21, 22)の出力
    1
    に応じてアナ σグ擬輻レベルぉ 2よび位置情報を岀力する信号 変換手段（23)とを具饞するパルスエンコーダの信号^理装置 £
    2. 前記信号発生源 （ 1 ) は、 癸先素子および受光素子の 先学的手段で構成されている請求の範囲第 1項に記載の装置,
    3. 前記信号癸生源 （ 1 ) は、 マグネッ トおよび磁気セン サの璲気的手段で構成されている請求の範函第 1項に記載の
    4. 前記ノ、。ルスエンコーダは、 ロータ リ形式のノヽ。ルスェン コーダである請求の 園第 1項に記載の装置。
    5. 前記ノ ルスエ ンコーダは、 リニア形式のノ、。ルスェンコ ーダである請求の範圏第 1項に記載の装置。
    20 6. 前記信号変換手段（23)は、 ROMを含んでいる請求の ι項に記載の装置。
    ？ . 前記 ROMは、 交換可能とさ ている請-求の範遝第 6 項に記载の装置。
    8. 前記 R OMは、 前記信号変換手^ (23)から出力される
    25 泣置情報.の分解能を設定するようになっている請求の範圑第 7項に記載の装置。
    9 . 前記 R O Mは、 前記信号変換手段（23)から出力される アナ口グ振幅レベルの検出可能な範囲を設定するようになつ ている請求の範囲第 7項に記載の装置。
    10. 前記信号変換手段（23)から出力されるアナ口グ振幅レ ベルが前記検出可能な範囲を逸脱したとき、 検出不能のァラ ームが出力されるようになっている請求の範囲第 9項に記载 の装置。
    1
    3
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    引用文献:
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    1989-02-23| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP20514187A|JPS6449914A|1987-08-20|1987-08-20|Signal processor for pulse encoder|
    JP62/205141||1987-08-20||DE19883878885| DE3878885T2|1987-08-20|1988-08-19|Geraet zur pulskodierersignalverarbeitung.|
    DE19883878885| DE3878885D1|1987-08-20|1988-08-19|Geraet zur pulskodierersignalverarbeitung.|
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