JP3186490B2 - 多重伝送方式エンコーダ - Google Patents
多重伝送方式エンコーダInfo
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Description
出するためのエンコーダに関するものであり、特にAC
サーボモータに組み込まれて複数構成で使用される機器
に使われるロータリーエンコーダに関するものである。
タにはブラシ付きのDCサーボモータとブラシのないA
Cサーボモータ(DCブラシレスサーボモータ)があ
り、近年モータ保守の容易さからACサーボモータの需
要が増している。
があるが、近年サーボモータに組み込まれて使用される
ロータリーエンコーダが普及している。ACサーボモー
タに組み込まれるエンコーダはインクリメンタルエンコ
ーダとアブソリュートエンコーダに大別される。インク
リメンタルエンコーダの出力信号は図8に示すように、
回転方向が判別できるように互いに電気角で90度位相
差を有するA,B2相の信号と、1回転1パルスの基準
Z信号とACサーボモータの通電相切り替えのためのコ
ミュテーション信号U,V,Wを備えたものが一般的で
ある。また、アブソリュートエンコーダは電源投入後直
ちに1回転内の絶対位置が認識できるエンコーダで、イ
ンクリメンタルエンコーダを用いた制御システムにおい
て必要とされる電源投入直後に行う機械位置とコントロ
ーラとの位置合わせ動作である原点復帰動作が不要であ
ることから、多関節ロボットをはじめとする大型のロボ
ット用サーボモータなどに普及しつつあり、またその多
くはモータの回転数カウント機能をつけた多回転式アブ
ソリュートエンコーダである。
コーダについて説明する。図9は従来の多回転式アブソ
リュートエンコーダの機能ブロックを示すものである。
図9において91はインクリメンタル信号とアブソリュ
ート信号を検出する原信号検出部、92は多回転カウン
タ部、93はバックアップ回路、94は変換回路、95
は出力ICである。
であり、発光素子101、回転スリット板102、受光
素子103、波形整形回路104より構成され、受光素
子で受けた信号をパルス波形に変換をする。
ュートエンコーダについて、図9を用いてその動作説明
をする。まず、主電源がオンしているときエンコーダの
回転位置に合わせ原信号検出部91からは90度位相差
を有するA,B信号そして1回転に1回発生するZ信号
と1回転の分解能に対応した20から2K-1のKビットの
1回転アブソリュート信号を出力する。また、多回転カ
ウンタ92はアブソリュート信号出力の上位2ビットの
2K-1と2K-2とを用いて回転回数を計数する。変換回路
94はパラレルデータである1回転アブソリュートデー
タと多回転カウントデータとをシリアルデータに変換し
ドライバやNCシステムに送信する。
ップ回路93によりアブソリュート信号出力の上位2ビ
ットの2K-1と2K-2信号の検出と、多回転カウンタ92
とを常に動作させている。これにより再度主電源を投入
したときにも回転回数をリセットすることなく保持し、
しかも主電源オフ時に変化した回転回数も検出すること
ができる。
の構成では、エンコーダを複数構成で使用した場合エン
コーダからの出力線の数がそれぞれエンコーダごとに独
立して必要なため線数が多くなり、機器内での配線スペ
ース・作業性の問題や出力線の断線・信頼性などの問題
点を有していた。
で、複数構成でもエンコーダ出力線の共用化と機器内で
の配線を少なくすることができるエンコーダを提供する
ことを目的とする。
に本発明の多重伝送方式エンコーダは、1、回転機の1
回転内の位置を検出する1回転データ検出部と、回転機
の正逆方向の回転回数を計数する多回転データ検出部
と、エンコーダ内の異常検出情報を保持するステータス
検出部とからなる信号検出部と、2、前記信号検出部の
データをシリアルデータ列に変換し出力するデータ出力
回路と、データ出力回路のデータを出力するタイミング
を決める上位システムなどからの指令を受信するデータ
入力回路と、データ入力回路とデータ出力回路の切り替
えをする双方向バッファとからなるデータ入・出力部
と、3、主電源OFF時に上記多回転データ検出部を動
作させるバックアップ回路と、主電源のON/OFF状
態を監視する電源ON/OFF検出回路とからなる電源
制御部と、4、上位システムなどからの指令をデータ入
・出力部により受信し、エンコーダ番号などの識別情報
を記憶する回路部とを備え、複数台のサーボモータに取
り付けたエンコーダの入出力信号ラインを共用化して使
用する場合に、主電源ON後のエンコーダ信号の出力形
態を、上位システムからの要求に対して複数のエンコー
ダが識別情報の順に順次出力する形態、もしくは上位シ
ステムからの要求にかかわらず主電源ONするとエンコ
ーダ識別情報の順に順次連続して出力する形態で出力す
るようにしたものである。また、複数台のサーボモータ
に取り付けたエンコーダの入出力信号ラインを共用化し
て使用する場合に、主電源ON後のエンコーダ信号の出
力形態を、上位システムからの要求に対してエンコーダ
個別に1対1で出力する形態、上位システムからの要求
に対して複数のエンコーダが識別情報の順に順次出力す
る形態、上位システムからの要求にかかわらず主電源O
Nするとエンコーダ識別情報の順に順次連続して出力す
る形態の3つの形態より、1つの出力形態をエンコーダ
識別情報により選択できるようにしたものである。ま
た、各サーボモータのエンコーダを識別するエンコーダ
識別情報は、エンコーダ番号および多重伝送におけるエ
ンコーダデータの出力順序情報とし、エンコーダにはシ
リアルデータを送信・受信する機能を備え、各々のエン
コーダの出力順序に該当するときはそのエンコーダは送
信状態になり、他のエンコーダは受信状態になるように
して他のエンコーダからの出力データを監視することに
より順序待ち・データ出力のタイミングコントロールを
するようにしたものである。また、エンコーダからの出
力される信号の構成は、エンコーダ識別情報と1回転デ
ータ検出部,多回転データ検出部,ステータス検出部の
データの内いずれかを組み合わせて出力するようにした
ものである。さらに、エンコーダ番号などの識別情報を
記憶する回路部の書き込み動作は、回転機に具備したコ
ネクタまたはケーブル線を用いた書き込み制御信号線を
介して選択するものである。
ートエンコーダより省配線で、かつ信号ラインの共用化
ができるので機器の小型化・多軸化が容易にできるエン
コーダを得ることができる。
しながら説明する。
である。図1において11は信号検出部であり1回転デ
ータ検出部12、多回転データ検出部13、ステータス
検出部14から構成され、回転機の1回転内の位置検出
と回転機の正逆方向の回転回数の計数とエンコーダ内の
電圧異常検出・信号異常検出・異常データ保持の動作を
する。15はデータ入・出力部でありデータ出力回路1
6、データ入力回路17、双方向バッファ回路18から
構成され、上記信号検出部からのデータをシリアルデー
タ列に変換し出力する動作と上位システムからのデータ
要求信号を受信する動作とシリアルデータの送信・受信
の切り替え動作をする。19は電源制御部でありバック
アップ回路20、電源ON/OFF検出回路21から構
成され、主電源ON/OFFの状態監視とデータ入・出
力部の動作切り替え制御および主電源OFF時の多回転
データ検出部とステータス検出部、識別情報記憶回路部
の動作バックアップをする。
ダ番号、データ出力順序(優先順位)などのエンコーダ
識別情報をデータ入・出力部を介して記憶する回路であ
り、エンコーダを複数構成で使用する場合、識別情報の
記憶は記憶対象のエンコーダを制御信号で指定すること
で書き込み動作をする。
12、多回転検出部13より出力される信号は従来例で
示す図9,図10と同じ構成で検出される。
込んで複数構成で使用したときの構成図であり、主電
源,動作バックアップ用電池,シリアルデータ線はすべ
て共用接続ができる構成になっている。
制御信号の構成を示した図である。図3(a)は制御信
号線をコネクタを介して取り出した例であり、コネクタ
のショートまたはオープンなどにより識別情報の書き込
み動作選択ができるようになっている。
て取り出した例であり、リード線のショートまたはオー
プン、主電源またはGNDへの接続などにより識別情報
の書き込み動作選択ができるようになっている。
エンコーダの識別情報の書き込みシーケンス例であり、
制御信号を5Vにしたときはシリアルデータは上位シス
テムなどからエンコーダへ識別情報を伝送する状態とな
り、制御信号を0Vにしたときはハイインピーダンスの
状態となる。
切り替えシーケンス例を示した図であり、エンコーダが
受信モードのときはシリアルデータは上位システムなど
からの要求状態となり、エンコーダが送信モードのとき
はシリアルデータはエンコーダからの出力状態となる。
で使用したときの上位システムとエンコーダとのデータ
送受信シーケンスを示した図であり、一例として3軸構
成の場合を示す。
を図2に示すような複数構成で使用した場合の動作につ
いて説明する。
エンコーダ入出力動作が設定されるため、最初に使用す
る場合は識別情報の書き込みが必要である。
について図1,図3,図4を用いて説明する。
未設定のため、データ入・出力部15は入力モードとな
り、ここで識別情報設定機や上位システムなどを利用し
てシリアルデータ線より識別情報を入力すると双方向バ
ッファ回路18、データ入力回路17を介して識別情報
記憶回路部22に入力・記憶される。
で接続・使用されている場合は、上記書き込み動作は全
てのエンコーダに同時に行われるため、1台ずつ設定す
る場合は図3に示すような制御信号線でエンコーダを1
台ずつ指定して書き込み動作を行う。
の例は制御信号線を5Vにしてエンコーダを指定し、上
位システムより識別情報を書き込んだ例である。
する場合は、エンコーダの指定が不要なため上記制御信
号線でのエンコーダ指定は不要である。
は、電源ON/OFF検出回路21、バックアップ回路
20および外部接続の電池により識別情報記憶回路部2
2の内容は保持され、次の主電源ON以後、エンコーダ
動作は識別情報記憶回路部の内容に応じて入出力動作
(送・受信動作)が行われる。
いて、エンコーダの送受信動作切り替えおよび上位シス
テムとのデータ送受信シーケンスについて説明する。
憶回路部22の内容により、図4(b)に示すようにエ
ンコーダは受信モードになり、上位システムからの信号
要求待ちになる。ここで、上位システムがデータ要求信
号としてエンコーダ軸の番号を出力するとエンコーダは
データ入・出力部15で要求信号を受信し、番号に対応
するエンコーダのみが送信モードとなり、エンコーダは
自身のエンコーダ識別情報(エンコーダ番号など)と信
号検出部11のデータをデータ出力回路16でシリアル
データ列に変換してデータ出力する。エンコーダはデー
タを出力完了すると再度受信モードとなり、上位システ
ムの要求信号待ちとなり以後上記の動作をくり返す。
モードの動作をするが、このときは要求信号で指定され
た軸のシリアルデータを受信して次のデータ出力の順序
待ちおよびタイミング待ちをしている。
タ送受信シーケンスについて図5,図6,図7を用いて
説明する。
々が1対1で対応した例であり、上位システムがエンコ
ーダ番号を指定した軸のみ1対1でデータ送受信を行う
例である。
1対多の構成で対応した例であり、上位システムがエン
コーダ番号を指定すると複数のエンコーダが識別情報に
もとずいた出力順序で順次出力する例であり、次のシス
テムからの要求で繰り返し動作をする例である。
N後複数のエンコーダが識別情報にもとづいた出力順序
で順次データを繰り返し出力する例である。
ンコーダ識別情報により選択できるようにすることもで
きる。
送受信をしてデータのタイミング取りをすることによ
り、複数構成での入・出力データの衝突をなくすことが
でき、信頼性の高い多重伝送を実現することができる。
さらに、上記上位システムとの送受信シーケンスをエン
コーダ識別情報により選択できるようにすることによ
り、機器の制御性に合わせたシステム構築や多軸化の実
現ができる。
別機能,用途に応じたデータ出力シーケンスの選択、エ
ンコーダ相互間でのデータ監視・入出力切り替え機能を
備えることにより、エンコーダを複数構成で使用しても
エンコーダの入・出力信号の共用化が図れ、かつデータ
切り替えが安定した多重伝送が実現でき機器の小型化・
省配線化・多軸化が容易にできるエンコーダを実現でき
るものである。
ーダのブロック図
たときの構成図
制御信号の構成図
示すタイミングチャート
のデータ送受信シーケンスの動作を示す図
応のデータ送受信シーケンスの動作を示す図
応のデータ送受信シーケンスの動作を示す図
号のタイミングチャート
ロック図
原信号検出部のブロック図
Claims (5)
- 【請求項1】 回転機の1回転内の位置を検出する1回
転データ検出部と、回転機の正逆方向の回転回数を計数
する多回転データ検出部と、エンコーダ内の異常検出情
報を保持するステータス検出部とからなる信号検出部
と、前記信号検出部のデータ をシリアルデータ列に変換し出
力するデータ出力回路と、データ出力回路のデータを出
力するタイミングを決める上位システムなどからの指令
を受信するデータ入力回路と、データ入力回路とデータ
出力回路の切り替えをする双方向バッファとからなるデ
ータ入・出力部と、 主電源OFF時に上記多回転データ検出部を動作させる
バックアップ回路と、主電源のON/OFF状態を監視
する電源ON/OFF検出回路とからなる電源制御部
と、 上位システムなどからの指令をデータ入・出力部により
受信し、エンコーダ番号などの識別情報を記憶する回路
部とを備え、 複数台のサーボモータに取り付けたエンコーダの入出力
信号ラインを共用化して使用する場合に、 主電源ON後
のエンコーダ信号の出力形態を、上位システムからの要
求に対して複数のエンコーダが識別情報の順に順次出力
する形態、もしくは上位システムからの要求にかかわら
ず主電源ONするとエンコーダ識別情報の順に順次連続
して出力する形態で出力するようにした多重伝送方式エ
ンコーダ。 - 【請求項2】 回転機の1回転内の位置を検出する1回
転データ検出部と、回転機の正逆方向の回転回数を計数
する多回転データ検出部と、エンコーダ内の異常検出情
報を保持するステータス検出部とからなる信号検出部
と、 前記信号検出部のデータをシリアルデータ列に変換し出
力するデータ出力回路と、データ出力回路のデータを出
力するタイミングを決める上位システムなどからの指令
を受信するデータ入力回路と、データ入力回路とデータ
出力回路の切り替えをする双方向バッファとからなるデ
ータ入・出力部と、 主電源OFF時に上記多回転データ検出部を動作させる
バックアップ回路と、主電源のON/OFF状態を監視
する電源ON/OFF検出回路とからなる電源制御部
と、 上位システムなどからの指令をデータ入・出力部により
受信し、エンコーダ番号 などの識別情報を記憶する回路
部とを備え、 複数台のサーボモータに取り付けたエンコーダの入出力
信号ラインを共用化して使用する場合に、 主電源ON後
のエンコーダ信号の出力形態を、上位システムからの要
求に対してエンコーダ個別に1対1で出力する形態、上
位システムからの要求に対して複数のエンコーダが識別
情報の順に順次出力する形態、上位システムからの要求
にかかわらず主電源ONするとエンコーダ識別情報の順
に順次連続して出力する形態の3つの形態より、1つの
出力形態をエンコーダ識別情報により選択できるように
した多重伝送方式エンコーダ。 - 【請求項3】 各サーボモータのエンコーダを識別する
エンコーダ識別情報は、エンコーダ番号および多重伝送
におけるエンコーダデータの出力順序情報とし、エンコ
ーダにはシリアルデータを送信・受信する機能を備え、
各々のエンコーダの出力順序に該当するときはそのエン
コーダは送信状態になり、他のエンコーダは受信状態に
なるようにして他のエンコーダからの出力データを監視
することにより順序待ち・データ出力のタイミングコン
トロールをするようにした請求項1または請求項2記載
の多重伝送方式エンコーダ。 - 【請求項4】 エンコーダからの出力される信号の構成
は、エンコーダ識別情報と1回転データ検出部,多回転
データ検出部,ステータス検出部のデータの内いずれか
を組み合わせて出力するようにした請求項1から請求項
3のいずれか1項記載の多重伝送方式エンコーダ。 - 【請求項5】 エンコーダ番号などの識別情報を記憶す
る回路部の書き込み動作は、回転機に具備したコネクタ
またはケーブル線を用いた書き込み制御信号線を介して
選択する請求項1記載の多重伝送方式エンコーダ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP04085095A JP3186490B2 (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | 多重伝送方式エンコーダ |
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JPH08233599A JPH08233599A (ja) | 1996-09-13 |
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JP04085095A Expired - Fee Related JP3186490B2 (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | 多重伝送方式エンコーダ |
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1995
- 1995-02-28 JP JP04085095A patent/JP3186490B2/ja not_active Expired - Fee Related
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