JP3685944B2 - Encoder device high accuracy method and high accuracy encoder device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータリ式のエンコーダの回転軸の軸中心と回転ディスクの中心との芯ずれが原因となって発生する絶対角度誤差を補正して検出精度を高めることができるエンコーダ装置の高精度化方法及び高精度エンコーダ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
工場内で実用されている産業用ロボット等のシステムでは、サーボモータの回転位置などを検知してこれらの制御に利用する位置データを得るために、エンコーダが使用されている。典型的な光電式のロータリエンコーダにおいては、回転ディスクに設けられた8192のスリットを通して受光する4つのフォトダイオードをそれぞれ電気角で90°ずれるように配置し、図2に示すような電気角で90°ずれるA′,B′,A′*及びB′*信号を得る。この電流信号を増幅し、I/V変換してさらに作動増幅して得られたA,B,A*及びB*信号(図3)に基づいて相互に180°位相のずれた2種類のパルス列からなるエンコーダ信号を得て、さらにこれらエンコーダ信号の立上がり及び立下がりのタイミングを利用して4倍周波数のパルス列信号に変換し、機械角の360°を8192×4=32768に分割した絶対角度位置データを得ることができるようになっている。
【0003】
このような光学式ロータリエンコーダは、回転軸に複数のスリットが形成された回転ディスクが固定され、この回転ディスクの両側に発光素子と受光素子(検出器)とが配置された構造を有している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら回転軸の軸中心または回転中心と回転ディスクの中心とを完全に一致させて組み立てることは非常に難しく、一般的に両中心間には僅かなずれがある。このずれが芯振れと呼ばれるものであり、このような芯振れがあると、回転ディスクの中心はシャフトの回転中心の回りを回転することになって、エンコーダから出力される絶対角度位置データに誤差が発生する。
【0005】
図5を用いて、芯振れ量(回転軸の回転中心Oと回転ディスクの回転中心との間のずれ量の寸法rの2倍の寸法)と絶対角度誤差αとの関係を説明する。図5において、検出点A及びBは、エンコーダに設けられる2つの受光素子(検出器)の取付け位置即ち検出点である。検出点Aには、図2に示したA´信号を得るための受光素子が配置され、検出点Bには図2に示したB´信号を得るための受光素子が配置される。
【0006】
回転ディスクが、Aの位置からCの位置まで回転した場合、エンコーダの回転中心Oを中心とする真の回転角度(角度AOC)はθである。しかしながら回転ディスクの芯振れから、実際にエンコーダが出力する角度(角度ADC)はθ´である。この角度のずれαすなわちα=θ´−θが芯振れ量に基づく絶対角度誤差である。真の角度θはθ=θ´−αであるにもかかわらず、エンコーダからは角度θ´に基づく絶対角度位置データが出力されている。検出精度を高めるためには、この絶対角度誤差を補正値としてエンコーダの出力から除去すれば、芯振れ量を考慮した高精度の検出値となる。
【0007】
本発明の目的は、ロータリ式のエンコーダの回転軸の軸中心と回転ディスクの中心との芯ずれが原因となって発生する絶対角度誤差を補正して検出精度を高めることができるエンコーダ装置の高精度化方法及び高精度エンコーダ装置を提供することにある。
【0008】
本発明の他の目的は、上記目的に加えて、簡単な構成で高い精度の高分割化を実現したエンコーダ装置の高精度化方法及び高精度エンコーダ装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の方法は、ロータリ式のエンコーダの回転ディスクとこの回転ディスクが固定される回転軸との芯振れが原因で発生する絶対角度誤差を補正してエンコーダ装置の位置検出精度を高めるエンコーダ装置の高精度化方法を対象とする。本発明では、まず回転ディスクの中心と回転ディスクが固定される回転軸の中心とのずれ量の2倍の値に相当する芯振れ量を検出する(芯振れ量検出工程)。次に芯振れ量から絶対角度誤差を求め(絶対角度誤差決定工程)、その後絶対角度誤差を補正する補正値を求める(補正値決定工程)。芯振れ量は一定であるが、絶対角度誤差は回転ディスクの回転位置によって異なってくる。したがって回転ディスクの回転位置毎に補正値を求めることになる。実際上は、予め定めた角度間隔毎に補正値を求め、予め求めることができない角度の補正値については、周知の補間法等を用いて演算により求めることができる。そしてエンコーダ装置から出力される絶対角度位置データに、その絶対角度位置データに対応する補正値を加えて(補正値の極性によっては結果として減算となる場合がある)絶対角度位置データを補正する(位置データ補正工程)。すなわちエンコーダ装置から出力される絶対角度位置データに含まれる絶対角度誤差に基く誤差を補正値によって除去する。本発明のように芯振れ量から絶対角度誤差を求め、この絶対角度誤差を補正する補正値により絶対角度位置データに含まれる誤差を除去すると、検出精度を非常に高いものとすることができる。
【0010】
補正値は、各エンコーダ装置について、一度設定すればよい。したがって前述の芯振れ量検出工程と、絶対角度誤差決定工程と補正値決定工程は、エンコーダ装置の使用を開始する前に実施することになる。そして位置データ補正工程は、補正値決定工程で求めた補正値を補正値メモリ手段に記憶させておき、エンコーダ装置が作動しているときに実施される。すなわちエンコーダ装置に、リクエスト信号が入力されるごとに、エンコーダ装置から出力される絶対角度位置データとリクエスト信号の発生位置(回転ディスクの回転角度または位置)に対応して補正値メモリ手段から読み出した補正値とを加算し、その加算した値を真の絶対角度位置データとして出力する。
【0011】
本発明の方法が対象とするエンコーダ装置は、ロータリ式のエンコーダであればよいが次のような高分割エンコーダ装置に本発明を適用すると、検出精度が更に高くなる。すなわち高分割エンコーダ装置とは、電気角で90°位相が異なるサイン波状の複数のエンコーダ信号(A信号,B信号のみ、A信号,B信号,B*信号またはA信号,B信号,A*信号(A信号の反転信号)及びB*信号(B信号の反転信号)に基づいて絶対角度位置データを出力するロータリ式のエンコーダと、このエンコーダから出力される絶対角度位置データ間を更に分割して高分割絶対角度位置データを出力する高分割絶対角度位置データ出力手段とを具備するエンコーダ装置である。このようなエンコーダ装置に本発明を適用する場合には、高分割絶対角度位置データに補正値が加算されることになる。
【0012】
ここで高分割絶対角度位置データ出力手段は、少なくとも切り替え信号生成手段と、信号切り替え回路と、切り替わり電圧値メモリ手段と、演算手段とを具備する。切り替え信号生成手段は、複数のエンコーダ信号に基いて電気角で90°の間隔で発生する信号切り替え信号を生成する。信号切り替え回路は、複数のエンコーダ信号の中から続いて発生する2つの信号切り替え信号の間の期間において変曲点を有しない1つのエンコーダ信号を選択して出力する。電気角で90°位相が異なる例えばA信号、B信号及びB*信号を用いて電気角で90°位相が異なる信号切り替え信号を作って信号を切り換えると、信号切り替え回路から出力されるエンコーダ信号は不連続な信号となる。これに対してA信号,B信号,A*信号及びB*信号の4つのエンコーダ信号を用いて電気角で90°位相が異なる信号切り替え信号を作って信号を切り換える場合には、信号切り替え回路から出力されるエンコーダ信号(基準電圧信号)は連続した信号となる。なお後の処理をコンピュータを利用して処理するためには、信号切り替え回路の出力を所定のビット数でA/D変換するA/D変換回路を用意する。切り替わり電圧値メモリ手段は、信号切り替え信号が発生したときに先に選択されていた1つのエンコーダ信号の電圧値と次に選択される1つのエンコーダ信号の電圧値を(A/D変換回路の出力から)ラッチして切り替わり電圧値として記憶する。そして演算手段は、外部からリクエスト信号が入力されたときに選択されているエンコーダ信号の電圧値と、該エンコーダ信号を選択する基準となった信号切り替え信号と、リクエスト信号が入力されたときに切り替わり電圧値メモリ手段に記憶されている直前の1サイクル分の切り替わり電圧値とに基づいてリクエスト信号が入力されたときの相対的角度位置データを演算し、この相対的角度位置データをリクエスト信号が入力される前にエンコーダから出力された絶対角度位置データに加算して高分割絶対角度位置データとして出力する。
【0013】
このような高分割絶対角度位置データ出力手段の一例では、A信号,B信号,A*信号及びB*信号を入力として各信号を比較し、A信号とB信号との交点、B信号とA*信号との交点、A*信号とB*信号との交点、及びB*信号とA信号との交点で信号切り替え信号を出力するコンパレータ回路を用いる。そして信号切り替え回路は、コンパレータ回路から出力される信号切り替え信号に基づいて、A信号,B信号,A*信号及びB*信号を選択的に切り替えてA信号→B*信号→A*信号→B信号の順で連続して繰り返し現れる基準電圧信号を出力する。信号切り替え回路から出力された基準電圧信号を、A/D変換回路を用いて所定のビット数(所定のサンプリング周波数)でA/D変換する。そして切り替わり電圧値メモリ手段は、信号切り替え信号が出力されたときのA/D変換された基準電圧信号の切り替わり電圧値をラッチして記憶する。演算手段は、エンコーダ装置に制御部側からリクエスト信号が入力されたときのA/D変換された基準電圧信号の電圧値及び信号切り替え回路で選択されている信号の種類と、リクエスト信号が入力されたときに切り替わり電圧値メモリ手段に記憶されている直前の(1サイクル前の)4つの切り替わり電圧値とに基づいてリクエスト信号が入力されたときの相対的角度位置データを演算し、この相対的角度位置データをリクエスト信号が入力される前にエンコーダから出力された絶対角度位置データに加算して高分割絶対角度位置データとして出力する。
【0014】
このような高分割エンコーダ装置を用いる場合には、芯振れ量検出工程では、回転軸を回転させてA信号とB信号との位相差を求める。前述のより具体的な高分割絶対角度位置データ出力手段を用いる場合には、回転軸を所定の角度回転させたときに基準電圧信号が予め定め基準電圧(各信号の中心電圧)になったときから特定の切り替わり電圧値が発生するまでの基準電圧信号の電圧の変化総量と1サイクル前の1サイクル中の基準電圧信号の電圧変化総量との比から例えばA信号とB信号との位相差を求めることができる。そして芯振れ量検出工程では、位相差の最大値と最小値の差をジッタ量とし、このジッタ量と芯振れ量との関係に基づいてこのジッタ量から芯振れ量を決定する。なおジッタ量と芯振れ量(2r)との関係とは、例えばジッタ量×(360/エンコーダの分割数)=ARCTAN(L/(R-r))-ARCTAN(L/(R+r)) [ここでLは前記特定の切り替わり電圧値の基となる信号を出力する2つの検出器が配置される検出点間の距離(図5の検出点Aと検出点Bとの間の距離)、rは芯振れ量の1/2の値、Rは回転中心から前記特定の切り替わり電圧値の基となるエンコーダの検出器(A信号の基となる信号(A´信号またはA´*信号)を出力する1つの検出器)が配置される検出点との間の距離(図5の検出点Aと回転中心0との間の距離)]である。ここで検出点とは、光学式ロータリエンコーダの場合には、受光素子(検出器)とこれに対応する発光素子とを結ぶ線と回転ディスクとが交わる交点である。
【0015】
また絶対角度誤差決定工程では、絶対角度誤差αをα=ARCTAN[(r×sin θ)/R]の式から求める[ここでθは位相差が最大値となる位置の機械角度を0°としてみた機械角度である。]。そして位置データ補正工程では、絶対角度誤差αを電気角に変換して補正値とし、該補正値を高分割絶対角度位置データに加算する。
【0016】
本発明の高精度エンコーダ装置は、リクエスト信号に応じて絶対角度位置データを出力するロータリ式のエンコーダを備えたエンコーダ装置と、回転ディスクと回転ディスクが固定される回転軸との芯振れが原因で発生する絶対角度誤差に基づく誤差を含む絶対角度位置データを補正する位置データ補正手段とを備えている。そして位置データ補正手段は、予めエンコーダの回転ディスクと回転ディスクが固定される回転軸との芯振れ量を検出して、芯振れ量から絶対角度誤差を求め、この絶対角度誤差から求めた補正値を記憶する補正値メモリ手段を有している。また位置データ補正手段は、リクエスト信号が入力されるとエンコーダ装置から出力される絶対角度位置データに補正値メモリ手段に記憶した補正値からリクエスト信号の発生位置に対応する補正値を読み出して両者を加算する補正演算手段とを具備して構成される。なお補正演算手段は、リクエスト信号の発生位置に対応する補正値が無い場合には、その前及び後の補正値の少なくとも1つの補正値を補正値メモリ手段から読み出し、その読み出した補正値に基づいて周知の補間法により対応する補正値を作って補正演算を行うように構成されているのが好ましい。なおズバリの補正値が無い場合には、その前または後の補正値を対応する補正値として、補正演算を行ってもよいのは勿論である。本発明の装置によれば、芯振れに基づく誤差が除去された精度の近い絶対角度位置データを得ることができる。
【0017】
なお本発明を適用するのがより好ましいエンコーダ装置について、具体的に説明する。エンコーダはスリット透過式の光電式ロータリエンコーダが好ましい。エンコーダは被検知物である回転体の回動等にともない、電気角で90°位相が異なるA信号,B信号,A*信号及びB*信号を含むエンコーダ信号に基づいて絶対角度位置データを出力する。A信号,B信号,A*信号及びB*信号を得るために、典型的には発光素子としてLED、受光素子としてフォトダイオードが用いられる。4つのフォトダイオードA,B,A*,B*は電気角で90°位相がずれるように配置されている。4つのフォトダイオードA,B,A*,B*は、例えば回転方向に並べられ、また2つずつ回転方向に並べ、径方向に2セット配置してもよい。ロータリ式のエンコーダの場合、スリット数は通常、8192である。4つのフォトダイオードA,B,A*,B*から得られるA´信号,B´信号,A´*信号及びB´*信号の波形は、理想的には三角波であるが、実際にはピーク部分が歪んだサイン波状になる。
【0018】
高分割絶対角度位置データ出力手段はコンパレータ回路と、信号切り替え回路と、A/D変換回路と、メモリ手段と、演算手段とを具備している。コンパレータ回路は、A´信号,B´信号,A´*信号及びB´*信号を差動増幅器で差動増幅して得た電気角で位相が90°異なるA信号,B信号,A*信号及びB*信号を入力として各信号を比較する。各信号はそれぞれ電気角で90°位相がずれているので、移動体が移動して位置が変わると、各信号の電圧の大きさは相互に相対的に上下する。コンパレータ回路は、A信号とB信号との交点、B信号とA*信号との交点、A*信号とB*信号との交点、及びB*信号とA信号との交点で信号切り替え信号を出力する。ここで「交点」は信号の一致点と言い換えることもできる。
【0019】
信号切り替え回路は、コンパレータ回路から出力される信号切り替え信号に基づいて、基準電圧信号を出力する。この基準電圧信号は、基本的にはA信号,B信号,A*信号及びB*信号を部分的に組み合わせて構成される。そのためA信号,B信号,A*信号及びB*信号が選択的に切り替えられる。すなわち基準電圧信号は、A信号→B*信号→A*信号→B信号の順で連続して繰り返し現れる。各切り替えのタイミングは、信号切り替え信号に基づいており、A信号とB*信号との交点でA信号→B*信号に切り替わり、B*信号とA*信号との交点でB*信号→A*信号と切り替わる。
【0020】
基準電圧信号はA/D変換回路に出力され、所定のビット数でA/D変換されてデジタル信号化される。所定のビット数を、例えば8ビットとすると、基準電圧信号は256分割されることになる。
【0021】
切り替わり電圧値メモリ手段は、コンパレータ回路から信号切り替え信号が出力されたときのA/D変換された基準電圧信号の切り替わり電圧値をラッチして記憶する。このラッチは、ラッチ回路を用いればよい。
【0022】
演算手段は、外部からリクエスト信号が入力されると、そのときの高分割絶対角度位置データを算出する。演算手段はまず、リクエスト信号が入力されたときの信号切り替え回路で選択されている信号の種類即ちそのときの信号切り替え信号によって、基準電圧信号でA信号,B*信号,A*信号,B信号のいずれを選択しているのかを決定する。この決定により、電気角で何度の区間でリクエスト信号が発生したか(例えば90°〜180°の区間でリクエスト信号が発生したか)を知る。これにより基準電圧信号の電圧値だけでは分からない、リクエスト信号の発生区間の特定ができる。そしてリクエスト信号が入力されたときの基準電圧信号の電圧値とリクエスト信号が入力されたときにメモリ手段に記憶されている直前(1サイクル前の電気角で360°前までの)4つの切り替わり電圧値により、例えば電気角で90°〜180°の間のどの位置でリクエスト信号が発生したかを演算して、その結果を相対的角度位置データとする。
【0023】
この演算では、例えば1サイクル前の1サイクル中の基準電圧信号の電圧の変化総量に対する当該サイクルが開始されてからリクエスト信号が入力されたときまでの基準電圧信号の電圧の変化総量との比を求め、この比を分割数(A/D変換器のビット数で定まる数:8ビットであれば256×4)に乗算して、相対的角度位置データを得ることができる。次に、相対的角度位置データを、リクエスト信号が入力される前にエンコーダから出力された最新の絶対角度位置データに加算して高分割絶対角度位置データを得る。高分割絶対角度位置データは、リクエスト信号を送信した外部の制御装置、例えばサーボアンプ等に出力される。
【0024】
なお演算手段で演算するに当たっては、切り替わり電圧値間の電圧が直線的に変化するものとみなして、先に入力された絶対角度位置データで示された位置からの相対的角度位置を示す相対的角度位置データを演算すると、演算が容易になる。
【0025】
A信号,B信号,A*信号及びB*信号は、理想的には三角波である。しかし実際には各波形のピーク部分は歪んでおり、三角波A,A*,B,B*信号をそのまま全部利用して高分割化をしても精度がでない。そこで本発明では、各三角波の直線性の良い部分だけを利用するようにした。
【0026】
すなわち、基準電圧信号は位相がそれぞれ電気角で90°ずれたA信号,B信号,A*信号及びB*信号が相互に交点で切り替えられて構成されるため、A,B,A*及びB*信号それぞれの歪みの大きいピーク部分が切り捨てられて、各切り替わり電圧値をピークとし、各ピーク間がほとんど直線的に変化する三角波状の波形となる。従って、各ピーク間を直線とみなして演算を行っても大きな誤差は生じず、その結果単純な演算で速やかに相対的角度位置データを算出することができる。
【0027】
またエンコーダ装置が、電気角で90°位相が異なるサイン波状のエンコーダ信号に基づいて絶対角度位置データを出力するロータリ式のエンコーダと、エンコーダから連続して出力される絶対角度位置データ間を更に分割して高分割絶対角度位置データを出力する高分割絶対角度位置データ出力手段とを具備する高分割エンコーダ装置である場合に、高分割絶対角度位置データ出力手段を次のように構成することもできる。即ち、高分割絶対角度位置データ出力手段は、エンコーダ信号に基いて電気角で90°の間隔で発生する信号切り替え信号を生成する号切り替え信号生成手段と、A信号及びB信号のエンコーダ信号の中から続いて発生する2つの信号切り替え信号の間の期間において変曲点を有しない1つのエンコーダ信号を選択して出力する信号切り替え回路と、信号切り替え回路の出力を所定のビット数でA/D変換するA/D変換回路と、信号切り替え信号が発生したときに先に選択されていた1つのエンコーダ信号の電圧値と次に選択される1つのエンコーダ信号の電圧値をA/D変換回路の出力からラッチして切り替わり電圧値として記憶する切り替わり電圧値メモリ手段と、リクエスト信号が入力されたときに選択されているエンコーダ信号の電圧値と、該エンコーダ信号を選択する基準となった信号切り替え信号と、リクエスト信号が入力されたときに切り替わり電圧値メモリ手段に記憶されている直前の1サイクル分の切り替わり電圧値とに基づいてリクエスト信号が入力されたときの相対的角度位置データを演算し、この相対的角度位置データをリクエスト信号が入力される前にエンコーダから出力された絶対角度位置データに加算して高分割絶対角度位置データとして出力する演算手段とを具備している。このような構成の高分割絶対角度位置データ出力手段を用いると、選択するエンコーダ信号がA信号とB信号の2つで済むため、信号処理が容易になり、信号処理回路または信号処理用のソフトウエアが簡単になる利点がある。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下図示の実施の形態について説明する。図1は、本発明の方法を適用する本発明の高精度エンコーダ装置の一実施の形態の主要部を示す回路ブロック図である。この高精度エンコーダ装置は、リクエスト信号に応じて絶対角度位置データを出力するロータリ式のエンコーダ1を備えた高分割エンコーダ装置(1〜27)に、エンコーダ1の回転ディスクと回転ディスクが固定される回転軸との芯振れが原因で発生する絶対角度誤差に基づく誤差を含む絶対角度位置データを補正する位置データ補正手段(28,26)とを備えて構成される。
【0029】
まず高分割エンコーダ装置(1〜27)の構成を説明する。図1において、高分割エンコーダ装置はロータリ式のエンコーダ1と位置データ補正手段(28,26)を含む高分割絶対角度位置データ出力手段2とから構成される。エンコーダ1は回転スリット透過式の光学式ロータリ・アブソリュート・エンコーダであって、いわゆるA,B,Cチャンネルのエンコーダ信号の他にこれらの信号に基づいて絶対角度位置データを演算して出力する機能を有している。このエンコーダ1は、位置検知用のフォトダイオード・ユニット11とフォトダイオード・ユニット11からの出力を差動増幅する差動増幅回路12とを含んでいる。このほか原点検知用(Cチャンネル用)のフォトダイオード等も備えられているが、ここでは説明を省略する。
【0030】
フォトダイオード・ユニット11は、それぞれ電気角で90°位相がずれるように配置された4つのフォトダイオードA,B,A*,B*からなる。これら4つのフォトダイオードA,B,A*,B*は、例えば回転板に設けられた複数のスリットに沿うようにA,A*,B,B*の順に並置されていてもよい。また回転板の周方向に沿って並べたフォトダイオードA,A*と同様に回転板の周方向に沿って並べたフォトダイオードB,B*の2つのセットを、径方向に並べて、スリットをこれら2つのセットと対向するように長くした構成でもよい。この例では、いずれの場合も通常スリット数は8192である。各フォトダイオードA,B,A*,B*は、図2に示すような90°位相がずれた電流信号であるA′信号,B′信号,A′*信号,B′*信号を発生する。
【0031】
差動増幅回路12はA′信号とA′*信号とをそれぞれI/V変換してさらに差動増幅し、またB′信号とB′*信号とをそれぞれI/V変換してさらに差動増幅して、図3に示すようなA信号,B信号,A*信号,B*信号を作成する。すなわち、フォトダイオード・ユニット11の4つのフォトダイオードから出力されるA´信号,A´*信号またはB´信号,B´*信号は、図2に示すようにそれぞれ位相が90°ずれた電流信号である。しかしながらこれらの電流信号は、数10μAと小さく、増幅しなければそのままでは使用できない。また温度変化の影響を受けて変動する。そこで差動増幅回路12を用いて、I/V変換して更に差動増幅した信号A´−A´*=A信号、A´*−A´=A*信号、B´−B´*=B信号及びB´*−B´=B*信号を得ている。
【0032】
従来のエンコーダ装置によれば、前述のようにA信号,B信号,A*信号,B*信号に基づいて4倍周波数のパルス信号を作成し、各パルス信号の位相関係から絶対角度位置データを得ていた。しかし本実施の形態においてはさらに高分割化された位置データを得るために、高分割絶対角度位置データ出力手段2によりA信号,B信号,A*信号,B*信号に演算処理を施して、まず高分割化した相対的角度位置データを得て、この相対的角度位置データを絶対角度位置データに加える。
【0033】
高分割絶対角度位置データ出力手段2は、コンパレータ回路21,信号切り替え回路22,A/D変換回路23,ラッチ回路24,演算・指令回路25,メモリ回路26,信号入出力回路29からなる。絶対角度位置データ27はエンコーダ1より与えられる。なお最新の絶対角度位置データ27は、専用のメモリに記憶してもよいが、メモリ回路26に記憶させてもよい。このメモリ回路26は、切り替わり電圧値メモリ手段と後に詳しく説明する補正値記憶手段の両方のメモリ手段として兼用されている。
【0034】
差動増幅回路12からの出力は、理想的には三角波状のA信号,A*信号,B信号,B*信号となる。しかしながら実際には、各波形はピーク部分(変曲点の部分)が歪んでおり、図3に示すようなサイン波状である。そのため、これらの三角波状のA信号,A*信号,B信号及びB*信号をそのまま全部利用して高分割化しようとしても容易には精度が出ないし、精度を出そうとすると演算が非常に複雑になる。そこで本発明では、図4(A)に示すようにA信号,A*信号,B信号及びB*信号の直線性の良い部分だけを利用する。
【0035】
図1には、差動増幅回路12が1つのブロックで示されているが、内部には複数の差動増幅回路が含まれており、特にコンパレータ回路21にA信号,A*信号,B信号及びB*信号を供給する差動増幅回路としては増幅度が非常に大きなものを用いている。したがってコンパレータ回路21に入力さえるA信号,A*信号,B信号及びB*信号は矩形状の信号波形となっている。コンパレータ回路21は、A信号,B信号,A*信号及びB*信号の各信号を比較して、A信号とB信号との交点(レベルの一致点),B信号とA*信号との交点(レベルの一致点),A*信号とB*信号との交点(レベルの一致点),及びB*信号とA信号との交点(レベルの一致点)で信号切り替え信号を出力する。具体的にコンパレータ回路21では、4つのA信号,A*信号,B信号,B*信号のうち、A信号とB信号とを比較し、A信号とB*信号とを比較し、A*信号とB*信号とを比較し、A*信号とB信号とを比較して、図4(B)〜(E)に示すような信号を得る。図4(B)の「A>B」信号は、A信号がB信号より大きくなっている期間highに立上がっており、図4(C)の「A>B*」信号はA信号がB*信号より大きくなっている期間highに立上がっており、図4(D)の「A*>B*」信号は、A*信号がB*信号より大きくなっている期間highに立上がっており、図4(E)の「A*>B」信号はA*信号がB信号より大きくなっている期間highに立上がっている。これらの比較をするためにコンパレータ回路21には4つの比較手段が含まれている。
【0036】
図4(B)〜(E)に示した4つの信号の立上がり位置に基づいて、4分割の(電気角で90°間隔で発生する)信号切り替え信号が得られる。コンパレータ回路21は、図4(B)〜(E)に示す各信号の立上がりに同期した信号を信号切り替え信号として出力する。この例では、図4(B)〜(E)に示した4つの立上がり部(図面上に丸印を付した部分)を利用しているため、信号切り替え信号の精度が高くなる。
【0037】
信号切り替え回路22は、コンパレータ回路21から出力される信号切り替え信号に基づき、A信号,B信号,A*信号及びB*信号を選択的に切り替えて、A信号→B*信号→A*信号→B信号の順で連続して繰り返し現れる基準電圧信号RVS[図4(A)]を作成する。具体的には、信号切り替え回路22は、コンパレータ回路21から出力される切り替え信号に基づいて、A信号,A*信号,B信号,B*信号を切り替えて、図4(A)に示す基準電圧信号RVSを出力する。図4(B)の「A>B」信号の立上がりはB信号の使用中止とA信号の使用開始を示すタイミング信号となり、図4(C)の「A>B*」信号の立上がりはA信号の使用中止とB*信号の使用開始を示すタイミング信号となり、図4(D)の「A*>B*」信号の立上がりはB*信号の使用中止とA*信号の使用開始を示すタイミング信号となり、図4(E)の「A*>B」信号の立上がりはA*信号の使用中止とB信号の使用開始を示すタイミング信号となる。
【0038】
これらの切り替え信号に基づいて、A信号,A*信号,B信号,B*信号を切り替えて作られた基準電圧信号RVSは、1サイクル中にVa,Vb*,Va*,Vbの4つのピークを有し、A信号,A*信号,B信号,B*信号の1周期と同じ周期で発生する。すなわち1スリットが電気角で360°移動して発生する信号である。このような基準電圧信号RVSを用いることにより、A信号,A*信号,B信号,B*信号のピーク部分を使用することを避けている。
【0039】
A/D変換回路23は、以後デジタル処理(マイコン処理)をするために、基準電圧信号RVSをA/D変換する。具体的に、A/D変換回路23は、信号切り替え回路22から出力される基準電圧信号RVSを8ビットでデジタル信号に変換する。すなわちA/D変換回路23は、1/4周期分の基準電圧信号RVSを8ビットすなわち256の分割数で分割してデジタル信号に変換する。そのため1周期分の分割数は、256×4となる。
【0040】
ラッチ回路24は、切り替え信号に基づいて、A/D変換された基準電圧信号RVSからVa,Vb*,Va*,Vbの4つのピーク電圧のデータを順次ラッチする。ラッチした値はメモリ回路26にメモリされる。メモリ回路26は、少なくとも直前の即ち1サイクル前の4つのピーク電圧及び現在のサイクルでラッチする値を記憶している。そしてラッチした値で前の記憶データが更新される。なお基準電圧信号RVSをA/D変換した値をそのままメモリ回路26に順次メモリしてもよい。実際に演算のベースに使用するのは1サイクル(1周期:電気角で360°)前即ち1スリット前の測定データである。
【0041】
演算・指令回路25は、サーボアンプの信号入出力回路3から信号入出力回路29を通じてリクエスト信号Xが入力されたときに、そのときの高分割絶対角度位置データを演算して作成し、さらに角度データに変換して信号入出力回路29を通じてサーボアンプの信号入出力回路3に出力する。
【0042】
すなわちサーボアンプの信号入出力回路3からリクエスト信号Xが入力されると、演算・指令回路25はリクエスト信号Xが入力された位置における回転位置を演算して出力する。まずエンコーダ1から絶対角度位置データ27を入力する。絶対角度位置データ27は、エンコーダ1から出力され、エンコーダ1は1スリットが電気角で360°回転するたびに回転方向に応じて絶対角度位置データ27を加減算していく。図4(A)において、Dab1 及びDab2 が絶対角度位置データの更新位置であり、Dab1 とDab2 の間で1スリットが電気角で360°回転して1周期または1サイクルとなる。本実施の形態では、この1周期を更に分割数256×4で分割して高分割化する。
【0043】
演算・指令回路25は、まず、リクエスト信号Xが入力されたときの信号切り替え回路22で選択されている信号の種類によって、基準電圧信号RVSでA信号,B*信号,A*信号,B信号のいずれを選択しているのかを特定する。この特定により、電気角で何度の区間でリクエスト信号Xが発生したかを決定する。これにより基準電圧信号RVSの電圧値だけでは分からない、リクエスト信号Xの発生区間[図4(A)の(1)〜(4)の区間]の特定ができる。そしてリクエスト信号Xが入力されたときの基準電圧信号RVSの電圧値とリクエスト信号Xが入力されたときにメモリ回路26に記憶されている直前(1サイクル前の電気角で360°前までの)4つの切り替わり電圧値(Vb,Va,Vb*,Va*)により、1サイクル中の期間の何分割目の位置でリクエスト信号が発生したかを演算して、それを相対的角度位置データとする。
【0044】
これをもう少し具体的に説明すると、演算・指令回路25では絶対角度位置データ27に高分割された相対的角度位置データを加算することにより、リクエスト信号Xが出力されたときの高分割絶対角度位置データを演算する。リクエスト信号Xが1スリット中のどこで発生したかは、図4(B)〜(E)のいずれの信号が信号切り替え信号として利用されているのかと、リクエスト信号Xが入力されたときの電圧Vx(そのときの切り替え信号の位相関係から選択されている信号、例えば図4(A)の例ではA信号の電圧)と、予め用意された4つの演算式とから求める。
【0045】
図4(A)に示した位置でリクエスト信号Xが入力されたとすると、「A>B」信号の立上がり部が切り替え信号として用いられているから、区間(1)すなわち(電気角で0°〜90°の区間)でリクエスト信号が発生したことが特定できる。この特定と、リクエスト信号が入力された基準電圧信号の電圧値と、1サイクル前の4つの切り替わり電圧値とから、下記(1)の式を用いて相対的角度位置データを演算する。なお演算式は、選択されている信号の種類とリクエスト信号Xが入力された区間に応じて4種類用意されている。すなわちリクエスト信号Xが0°〜90°の位置で入力された場合に用いる式(1)と、リクエスト信号Xが90°〜180°の位置で入力された場合に用いる式(2)と、リクエスト信号Xが180°〜270°の位置で入力された場合に用いる式(3)と、リクエスト信号Xが270°〜360°の位置で入力された場合に用いる式(4)である。
【0046】
【数1】
図4(A)の場合には、上記式(1)が選択されて、実際の測定電圧Vxが代入され、相対的角度位置データDXが算出される。これらの演算式は、リクエスト信号Xが入力された位置が、絶対角度位置Dab1 からどの程度進んだ位置にあるかを求め、その位置に応じた分割数を得る式である。この式の基本は、Dab1 からDab2 までの電圧の加算値即ち変化総量(分母)とVxが入力された位置までのDab1 からの電圧の加算値即ち変化総量(分子)との比率を求めて、この比率をA/D変換器のビット数により決まる分割数に乗算して得ることである。すなわちこの演算方法では、三角波のピークであるVa,Vb*,Va*,Vbのそれぞれへの電圧変化は直線的であるとみなしている。前述のように三角波状のA信号,A*信号,B信号,B*信号はピーク部分が歪んだサイン波状であるが、それ以外の部分はほぼ直線に近い。よってコンパレータ回路21及び信号切り替え回路22により歪みの多い部分を切り捨てて、演算のしやすい直線部分のみを残した基準電圧信号RVSを得て、さらに本実施の形態ではこれを直線とみなして演算式により相対的角度位置データを得るようにしたのである。
【0047】
この装置で、分割精度はA/D変換回路23のビット数に依存する。すなわち8ビットで分割すれば、1サイクルの間を最大256×4分割、一回転では最大8192×256×4=8388608のかなりの高分割化が可能である。A/D変換回路23のビット数を更に大きくすれば、更に高分割化が可能である。
【0048】
演算・指令回路25では、演算式に基づいて得た相対的角度位置データDXに絶対角度位置データ27を加算し、高分割絶対角度位置データを得て、さらにこれを角度データに変換し、補正演算手段28に出力する。この例では、演算・指令回路25が演算手段を構成している。
【0049】
次に、補正演算手段28とメモリ回路26内に構成されるまたはメモリ回路26によって兼用される補正値メモリ手段とから構成される位置データ補正手段について説明する。この位置データ補正手段(28,26)は、エンコーダ1の回転ディスクの中心と回転ディスクが固定される回転軸の中心との芯振れが原因で発生する絶対角度誤差に基づく誤差を含む絶対角度位置データを補正するものである。メモリ回路26内に構成される補正値メモリ手段には、予めエンコーダ1の回転ディスクの中心と回転ディスクが固定される回転軸の回転中心との芯振れ量を検出し、この芯振れ量から回転ディスクを所定の角度間隔で1回転させたときの1回転あたりの絶対角度誤差を求め、この絶対角度誤差から求めた補正値が記憶されている。そして補正演算手段28は、リクエスト信号が入力されるとエンコーダ装置から出力される(具体的には演算・指令回路25から出力される)絶対角度位置データに、メモリ回路26内に構成される補正値メモリ手段に電気角で記憶した補正値からリクエスト信号の発生位置に対応する補正値を読み出して両者を加算して、信号入出力回路29から出力する。なお補正値メモリ手段に補正値を機械角で記憶している場合には、補正演算手段28が補正値を加算する過程において、機械角の補正値を電気角の補正値に変換すればよい。
【0050】
ここでメモリ回路26内に構成される補正値メモリ手段に記憶させる補正値の求め方について図5以降の図面を用いて説明する。まず回転ディスクの中心と回転ディスクが固定される回転軸の回転中心Oとの芯振れ量(2r)を求める。次に芯振れ量(2r)から絶対角度誤差αを求め、その後絶対角度誤差αを補正する補正値を求める。
【0051】
芯振れ量を求めるためにはまずジッタ量を求める。このジッタ量とは図5に示すように、2つのフォトダイオード(検出器)が設置される2つの検出点A及び検出点Bの間の検出角度(θ1 〜θ2 )に関連するものであり、芯振れで現れる2つの信号(例えばA信号とB信号)の位相差の変化幅である。これをエンコーダ1から出力される信号で見ると、例えば図6に示すように、AchのA信号を基準として、BchのB信号の位相差の変化幅すなわち振れがジッタ量となる。芯振れが無ければ、AchのA信号の立上がり位置からBchのB信号の立上がり位置までの位相差は常に一定である。しかし芯振れがあるとこの位相差は変化する。この位相差の最大値と最小値の差がジッタ量に相当するもの(関係するもの)となる。図5を用いて説明すると、回転ディスクがP1の位置にあるときと、180°異なるP2の位置にあるときで、検出点AB間の検出角度はθ1 からθ2 の間で変化する。P1の位置でこの角度θ1 は最大となり(位相差も最大になり)、P2の位置でこの角度θ2 は最小となる(位相差も最小になる)。この検出角度の変化量θ1 −θ2 を知ることによってもジッタ量を検出できる。
【0052】
図1の例では、この位相差は図7の基準電圧信号RVSから求めることができる。図7は、芯振れにより誤差が発生していることを示すために図4と比べて誇張して描いてある。図7の例では、B信号の位相が進んでA信号との位相差が小さくなった状態を示している。回転軸を所定の角度回転させたときに基準電圧信号RVSが基準電圧Vrになったときから特定の切り替わり電圧値Vaが発生するまでの基準電圧信号の電圧の変化総量(Va−Vr)と1サイクル前の1サイクル中の基準電圧信号の電圧変化総量[(Va−Vb)+(Va−Vb*)+(Va*−Vb*)+(Va*−Vb)]との比{(Va−Vr)/[(Va−Vb)+(Va−Vb*)+(Va*−Vb*)+(Va*−Vb)]}×100%から位相差を%で求める。なお各切り替わり電圧値は図1のメモリ回路26に記憶されているので、位相差を求める場合にはメモリ回路26に記憶されている切り替わり電圧値を用いればよい。基準電圧Vrは各信号の中心電圧である。
【0053】
回転ディスクを機械角で10°ずつ回転させて1回転中の各角度ごとに前述の位相差を求め、その中から最大位相差と最小位相差をみつけてその差を求める。この差が各角度における前述のジッタ量である。回転ディスクを機械角で10°ずつ回転させて位相差を%で求めた一例は、図8の左側の図表に示す通りである。この図表において、1%は電気角で見て360/100°=3.6°である。図9は、この図8の位相差の変化と絶対角度誤差αの変化を示したものである。図9を見ると明らかなように、位相差は1回転で最大値と最小値をとる。この最大値と最小値の差がジッタ量である。位相差が最大値となる場合には、回転ディスクの中心は検出点AとBに最も近く、また位相差が最小値になる場合には、回転ディスクの中心は検出点AとBから最も遠くなる。このことから図5の検出角度の変化量(θ1 −θ2 )がジッタ量に関係するものであることが理解できるであろう。
【0054】
ジッタ量と検出角度の変化量(θ1 −θ2 )との間には、ジッタ量×[360/8192(エンコーダの基本分割数)]=検出角度の変化量の関係がある。そして検出角度の変化量と芯振れ量(2r)との間には、図5に示した各部の寸法を用いて表すと下記の関係式が成立する。
【0055】
検出角度の変化量=ARCTAN(L/(R-r)−ARCTAN(L/(R+r))
上記関係式からrを逆算し、このrを2倍にした値が芯振れ量である。ジッタ量と芯振れ量との関係の一例は、図10の計算例に示す通りである。図10の計算例は、R=45mm、L=1.5mm、エンコーダの基本分割数=8192/回転の場合である。
【0056】
図8の左側の図表に示した例では、最大位相差が24.25%であり、最小位相差が19.65%であるから、ジッタ量は4.6%となる。図10のジッタ量と芯振れ量との関係でジッタ量4.6%に相当する芯振れ量を求めると、芯振れ量は約0.024となる。
【0057】
ここで図5に戻って、絶対角度誤差αと芯振れ量の関係を明らかにする。回転ディスクの中心がDにある場合の真の回転角度をθとし、実際の検出角度(角度ADC)をθ´とし、回転中心から検出点Aまでの距離をRとして、回転中心Oと回転ディスクとの間の距離をrとすると、絶対角度誤差αは次のように表すことができる。
【0058】
α=θ−θ´=ARCTAN[r×sin(θ)/(R−r×cos(θ)]
R>>rであるから、この式はα=ARCTAN(r×sin(θ)/R)と表すことができる。
【0059】
そして図8の左側の図表に示した位相差が最大になる機械角度の位置をθ=0即ち補正値0とし、前述のジッタ量から求めた芯振れ量2rを0.024、Rを45mmとして、各機械角度θにおける絶対角度誤差αを演算した。その結果が図8の右側の図表のαの欄の値である。図8の右側の図表の補正値は機械角で表した補正値βである。この補正値をそのまま図1のメモリ回路26の内部に構成される補正値メモリ手段にメモリしておいてもよい。この場合に図1の演算・指令回路25から出力される高分割化絶対値データを補正するときには、補正演算手段28は、この機械角の補正値を電気角に変換した後に、高分割化絶対値データに変換した補正値を加算して補正を行う。機械角で表した補正値をβとしたとき、これを電気角β´で表すとβ´=β/[360°/8192(分割数)]である。したがって予め補正値を電気角で図1のメモリ回路26の内部に構成される補正値メモリ手段にメモリしておけば、補正演算手段28で補正値を電気角に変換する必要はない。
【0060】
図8の例では、補正値を10°間隔で示しているが、角度間隔をもっと小さくしてもよく、また実際にはリクエスト信号が入力される周期に合わせて、高分割化絶対値データに応じた補正値を予め求めておけばよい。
【0061】
また予め求めることができない角度の補正値については、周知の補間法等を用いて演算により求めればよい。そしてエンコーダ装置から出力される絶対角度位置データに、その絶対角度位置データに対応する補正値を加えて(補正値の極性によっては結果として減算となる場合がある)絶対角度位置データを補正すればよい。また予め求めることができない角度の補正値については、補間法を用いずに、なるべく近い補正値(前の補正値または後の補正値のいずれか)を補正値として用いてもよい。このようにしても補正をしない場合に比べれば、検出精度は大幅に上がる。
【0062】
補正値は、対象とするエンコーダ装置1台1台について設定することになる。補正値を決定するにあたっては、対象となるエンコーダ装置のメモリ回路26に記憶されるデータを読み出して、前述の通りの工程で補正値を決定する。そして決定した補正値をメモリ回路26に記憶させればよい。なおマイクロコンピュータを用いて補正値の決定を自動的に行って決定した補正値をメモリ回路26に自動的に記憶させるようにしてもよいのは勿論である。
【0063】
図11は、本発明の高精度エンコーダ装置の他の実施の形態の構成のブロックである。図11において、図1の実施の形態を構成する部分と同じ部分には、図1に付した符号と同じ符号を付してあり、構成が異なる部分には図1に付した符号にダッシュを付した符号を付してある。この実施の形態では、エンコーダ1´が2つの差動増幅回路12´a及び12´bを備えている点と、コンパレータ回路21´が図1の場合と位相の異なる信号切り替え信号を生成する点と、信号切り替え回路22´がA信号とB信号の2つのエンコーダ信号のみを切り替えの対象とする点と、演算・指令回路25´で用いる演算式が異なる点で相違する。その他の点は、図1の実施の形態と同様である。
【0064】
まず差動増幅回路12´aは増幅度があまり大きくなく、図12(A)に示すようなサイン波状のA信号とB信号とを出力する。差動増幅回路12´bは、差動増幅回路12´aよりも増幅度がかなり大きく、矩形波状になったA信号、B信号及びB*信号を出力する。切り替え信号生成手段を構成するコンパレータ回路21´は、A信号,A*信号,B信号,B*信号のうち、A信号とB信号とを比較し、A信号とB*信号とを比較して、図12(B)及び(C)に示すような信号を得る。図12(B)の「A>B」信号は、A信号がB信号より大きくなっている期間highに立上がっており、図12(C)の「A>B*」信号はA信号がB*信号より大きくなっている期間highに立上がっている。これらの比較をするためにコンパレータ回路21´には2つの比較手段が含まれている。
【0065】
図12(B)及び(C)に示した2つの信号の立上がり位置に基づいて、電気角で90°間隔で発生する信号切り替え信号が得られる。コンパレータ回路21´は、図12(B)及び(C)に示す各信号の立上がりに同期した信号を信号切り替え信号として出力する。この例では、図12(B)及び(C)に示した4つの立上がり部(図面上に丸印を付した部分)を利用する。
【0066】
信号切り替え回路22´は、コンパレータ回路21´から出力される信号切り替え信号に基づき、差動増幅回路12a´から出力されるA信号及びB信号を選択的に切り替えて出力する。具体的には、信号切り替え回路22´は、コンパレータ回路21´から出力される切り替え信号に基づいて、A信号及びB信号を切り替えて、図12(A)に太線で示す不連続な基準電圧信号RVS´を出力する。図12(B)の「A>B」信号の立上がり及び立下がりはB信号の使用中止とA信号の使用開始を示すタイミング信号となり、図12(C)の「A>B*」信号の立上がりと立下がりはA信号の使用中止とB信号の使用開始を示すタイミング信号となる。
【0067】
これらの切り替え信号に基づいて、A信号及びB信号を切り替えて作られた基準電圧信号RVS´は、A信号及びB信号の1周期と同じ周期で繰り返し発生する。すなわち1スリットが電気角で360°移動して発生する信号である。基準電圧信号RVS´は不連続な電圧信号であるが、A信号及びB信号のピーク部分を使用することを避けている。
【0068】
ラッチ回路24は、前述の切り替え信号に基づいて、A/D変換回路23によりA/D変換された基準電圧信号RVS´から、信号切り替え信号が発生したときに先に選択されていたA信号及びB信号の一方の電圧値と次に選択されるA信号及びB信号の他方の電圧値をラッチして、切り替わり電圧値メモリ手段として用いられるメモリ回路26に記憶させる。図12を参照すると、具体的には、図12(B)の「A>B」信号の立上がりで発生する切り替え信号がラッチ回路24に入力されると、ラッチ回路24はA信号の電圧Va1とB信号の電圧Vb1とをラッチする。図12の例では、Va1=Vb1となっているが、現実には差動増幅回路12´aの回路構成によってはVa1とVb1とが一致しない場合も多いので、この例ではラッチ回路24がA信号の電圧Va1とB信号の電圧Vb1とをラッチして、ラッチした電圧値をメモリ回路26に記憶させる。同様にして、図12(C)の「A>B*」信号の立上がりで発生する切り替え信号がラッチ回路24に入力されると、ラッチ回路24はA信号の電圧Va2とB信号の電圧Vb2とをラッチして、メモリ回路26にラッチした電圧値を記憶させる。また図12(B)の「A>B」信号の立下がりで発生する切り替え信号がラッチ回路24に入力されると、ラッチ回路24はA信号の電圧Va3とB信号の電圧Vb3とをラッチして、メモリ回路26にラッチした電圧値を記憶させる。また図12(C)の「A>B*」信号の立下がりで発生する切り替え信号がラッチ回路24に入力されると、ラッチ回路24はA信号の電圧Va4とB信号の電圧Vb4とをラッチして、メモリ回路26にラッチした電圧値を記憶させる。
【0069】
演算・指令回路25´は、まず、リクエスト信号Xが入力されたときの信号切り替え回路22´で選択されている信号の種類と、リクエスト信号Xが入力される前の切り替え信号とにより、電気角で何度の区間でリクエスト信号Xが発生したかを決定する。これにより基準電圧信号RVS´の電圧値だけでは分からない、リクエスト信号Xの発生区間[図12(A)の(1)〜(4)の区間]の特定ができる。そしてリクエスト信号Xが入力されたときの基準電圧信号RVS´の電圧値とリクエスト信号Xが入力されたときにメモリ回路26に記憶されている直前(1サイクル前の電気角で360°前までの)8つの切り替わり電圧値(Va1〜Va4, Vb1〜Vb4)により、1サイクル中の期間の何分割目の位置でリクエスト信号Xが発生したかを演算して、それを相対的角度位置データとする。
【0070】
具体的に説明すると、演算・指令回路25´では絶対角度位置データ27に高分割された相対的角度位置データを加算することにより、リクエスト信号Xが出力されたときの高分割絶対角度位置データを演算する。リクエスト信号Xが1スリット中のどこで発生したかは、図12(B)及び(C)のいずれの信号が信号切り替え信号として利用されているのかと、リクエスト信号Xが入力されたときの電圧Vx(そのときの切り替え信号の位相関係から選択されている信号、例えば図12(A)の例ではA信号の電圧)と、予め用意された4つの演算式とから求める。
【0071】
図12(A)に示した位置でリクエスト信号Xが入力されたとすると、「A>B」信号の立上がり部が切り替え信号として用いられているから、区間(1)すなわち(電気角で0°〜90°の区間)でリクエスト信号が発生したことが特定できる。この特定と、リクエスト信号が入力された基準電圧信号の電圧値と、1サイクル前の8つの切り替わり電圧値(Va1〜Va4,Vb1〜Vb4)とから、下記(5)の式を用いて相対的角度位置データを演算する。なお演算式は、選択されている信号の種類(A信号かB信号か)とリクエスト信号Xが入力された区間に応じて4種類用意されている。すなわちリクエスト信号Xが0°〜90°の位置で入力された場合に用いる式(5)と、リクエスト信号Xが90°〜180°の位置で入力された場合に用いる式(6)と、リクエスト信号Xが180°〜270°の位置で入力された場合に用いる式(7)と、リクエスト信号Xが270°〜360°の位置で入力された場合に用いる式(8)である。
【0072】
【数2】
上記式(5)〜式(8)において、V0 はA信号とB信号の中心電圧となる基準電圧であり、Vxは測定電圧であり、KはA信号の振幅とB信号の振幅が異なる場合に、A信号の振幅を基準にしてB信号の振幅を補正する補正係数である。図12(A)のようにA信号の振幅とB信号の振幅が等しいときには、K=1となる。
【0073】
図12(A)のように区間(1)でリクエスト信号Xが入力されたときには、上記式(5)が選択されて、実際の測定電圧Vxが代入され、相対的角度位置データDXが算出される。これらの演算式は、リクエスト信号Xが入力された位置が、絶対角度位置Dab1 からどの程度進んだ位置にあるかを求め、その位置に応じた分割数を得る式である。この式の基本も前述の式(1)〜(4)と同様に、絶対角度位置Dab1 からDab2 までの電圧の加算値即ち変化総量(分母)とVxが入力された位置までのDab1 からの電圧の加算値即ち変化総量(分子)との比率を求めて、この比率をA/D変換器のビット数により決まる分割数に乗算して得ることである。
【0074】
演算・指令回路25´では、演算式(5)〜(8)に基づいて得た相対的角度位置データDXに絶対角度位置データ27を加算し、高分割絶対角度位置データを得て、さらにこれを角度データに変換し、補正演算手段28に出力する。
【0075】
次に、補正演算手段28とメモリ回路26によって兼用される補正値メモリ手段とから構成される位置データ補正手段(28,26)は、エンコーダ1´の回転ディスクの中心と回転ディスクが固定される回転軸の中心との芯振れが原因で発生する絶対角度誤差に基づく誤差を含む絶対角度位置データを補正する。補正演算手段28は、図1の実施の形態の動作説明と同じ動作をする。したがって補正演算手段28は、リクエスト信号Xが入力されるとエンコーダ装置(1´,2´)から出力される(具体的には演算・指令回路25´から出力される)絶対角度位置データに、メモリ回路26内に構成される補正値メモリ手段に電気角で記憶した補正値からリクエスト信号Xの発生位置に対応する補正値を読み出して両者を加算し、信号入出力回路29から出力する。
【0076】
差動増幅回路12´aと差動増幅回路12´bの増幅度が異なると、これらの回路の処理速度には差が発生する(即ち両者の回路の出力に時間遅れが発生する)。増幅度が小さい場合には、時間遅れが発生しやすい傾向がある。したがってこのような場合には、図11の回路であれば、図1に符合RCで示した位置に遅延回路を挿入すればよい。またコンパレータ回路21´の入力側に遅延回路を挿入してもよいのは勿論である。
【0077】
また回転軸の回転速度が速くなるほど、信号処理の時間遅れの影響は大きくなる。そこで遅延回路を回転軸の回転速度に応じて、挿入したり切り離したりしてもよいのは勿論である。
【0078】
【発明の効果】
本発明によれば、芯振れに基づく誤差が除去された精度の高い絶対角度位置データを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る高精度エンコーダ装置の一つの実施の形態の主要な構成を示す回路ブロック図である。
【図2】図1の実施の形態の4つのフォトダイオードの出力を示す図である。
【図3】図2のフォトダイオードの出力をI/V変換した信号を示す図である。
【図4】(A)は、高分割の原理を説明するためにA信号,B信号,A*信号及びB*信号を用いて得た基準電圧信号RVSを示す図であり、(B)〜(E)は4種類の信号切り替え信号をそれぞれ示す図である。
【図5】芯振れにより絶対角度誤差が発生することを説明するために用いる説明図である。
【図6】ジッタ量を説明するために用いる波形図である。
【図7】ジッタ量の算出方法を説明するために用いる模擬波形図である。
【図8】位相差、絶対角度誤差及び補正値の計算例の関係を示す図表である。
【図9】位相差と絶対角度誤差の関係を示す図である。
【図10】芯振れ量とジッタ量の計算例を示す図表である。
【図11】本発明に係る高精度エンコーダ装置の他の実施の形態の主要な構成を示す回路ブロック図である。
【図12】(A)は、図11の実施の形態で用いる高分割の原理を説明するためにA信号,B信号を用いて得た基準電圧信号RVS´を示す図であり、(B)及び(C)は2種類の信号切り替え信号をそれぞれ示す図である。
【符号の説明】
1,1´ エンコーダ
11 フォトダイオード・ユニット
12,12´a,12´b 差動増幅回路
2,2´ 高分割絶対角度位置データ出力手段
21,21´ コンパレータ回路
22,22´ 信号切り替え回路
23 A/D変換回路
24 ラッチ回路
25,25´ 演算・指令回路
26 メモリ回路
27 絶対角度位置データ
28 補正演算手段
29 信号入出力回路
3 サーボアンプの信号入出力回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention improves the accuracy of an encoder device capable of correcting the absolute angle error caused by the misalignment between the center of the rotary shaft of the rotary encoder and the center of the rotary disk and improving the detection accuracy. The present invention relates to a method and a high-precision encoder device.
[0002]
[Prior art]
In systems such as industrial robots in practical use in factories, an encoder is used to detect the rotational position of a servo motor and obtain position data used for these controls. In a typical photoelectric rotary encoder, four photodiodes that receive light through 8192 slits provided on a rotating disk are arranged so as to be shifted by 90 ° in electrical angle, and 90 ° in electrical angle as shown in FIG. A ', B', A '* and B' * signals are obtained which are shifted. Two types of pulse trains that are 180 ° out of phase with each other based on the A, B, A *, and B * signals (FIG. 3) obtained by amplifying this current signal, performing I / V conversion, and further amplifying the operation. Absolute angle position obtained by converting the 360 ° mechanical angle into 8192 × 4 = 32768 by converting the encoder signal to a quadruple frequency pulse train signal using the rising and falling timings of the encoder signal. Data can be obtained.
[0003]
Such an optical rotary encoder has a structure in which a rotating disk having a plurality of slits formed on a rotating shaft is fixed, and a light emitting element and a light receiving element (detector) are arranged on both sides of the rotating disk. Yes.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, it is very difficult to assemble the shaft center of the rotating shaft or the center of the rotating shaft and the center of the rotating disc completely, and there is generally a slight deviation between the centers. This misalignment is called center runout. If there is such center runout, the center of the rotating disk will rotate around the rotation center of the shaft, resulting in an error in the absolute angular position data output from the encoder. Will occur.
[0005]
With reference to FIG. 5, the relationship between the center runout amount (dimension twice the dimension r of the deviation amount between the rotation center O of the rotating shaft and the rotation center of the rotating disk) and the absolute angle error α will be described. In FIG. 5, detection points A and B are attachment positions, that is, detection points of two light receiving elements (detectors) provided in the encoder. A light receiving element for obtaining the A ′ signal shown in FIG. 2 is arranged at the detection point A, and a light receiving element for obtaining the B ′ signal shown in FIG.
[0006]
When the rotating disk rotates from the position A to the position C, the true rotation angle (angle AOC) about the rotation center O of the encoder is θ. However, the angle (angle ADC) that is actually output from the encoder due to the runout of the rotating disk is θ ′. This angle deviation α, that is, α = θ′−θ is an absolute angle error based on the center deflection amount. Although the true angle θ is θ = θ′−α, the absolute angle position data based on the angle θ ′ is output from the encoder. In order to increase the detection accuracy, if this absolute angle error is removed from the output of the encoder as a correction value, a highly accurate detection value that takes into account the amount of center deflection is obtained.
[0007]
An object of the present invention is to increase the accuracy of an encoder apparatus that can correct an absolute angle error caused by a misalignment between the center of a rotary shaft of a rotary encoder and the center of a rotary disk to improve detection accuracy. An object of the present invention is to provide a precision method and a high precision encoder device.
[0008]
In addition to the above object, another object of the present invention is to provide a method for improving the accuracy of an encoder apparatus and a highly accurate encoder apparatus that achieve high precision and high division with a simple configuration.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The method of the present invention corrects an absolute angle error caused by a center runout between a rotary disk of a rotary encoder and a rotary shaft to which the rotary disk is fixed, thereby improving the position detection accuracy of the encoder apparatus. Targeting high accuracy methods. In the present invention, first, a center runout amount corresponding to a value twice as large as the amount of deviation between the center of the rotary disk and the center of the rotary shaft to which the rotary disk is fixed is detected (core runout detection step). Next, an absolute angle error is obtained from the center deflection amount (absolute angle error determination step), and then a correction value for correcting the absolute angle error is obtained (correction value determination step). The center runout amount is constant, but the absolute angle error varies depending on the rotational position of the rotating disk. Therefore, a correction value is obtained for each rotational position of the rotating disk. In practice, a correction value is obtained for each predetermined angle interval, and an angle correction value that cannot be obtained in advance can be obtained by calculation using a known interpolation method or the like. Then, a correction value corresponding to the absolute angular position data is added to the absolute angular position data output from the encoder device (there may be subtraction depending on the polarity of the correction value) to correct the absolute angular position data ( Position data correction step). That is, the error based on the absolute angle error included in the absolute angle position data output from the encoder device is removed by the correction value. When the absolute angle error is obtained from the center deflection amount and the error included in the absolute angle position data is removed by the correction value for correcting the absolute angle error as in the present invention, the detection accuracy can be made extremely high.
[0010]
The correction value may be set once for each encoder device. Therefore, the above-described center deflection amount detection step, absolute angle error determination step, and correction value determination step are performed before the use of the encoder device is started. The position data correction step is performed when the correction value obtained in the correction value determination step is stored in the correction value memory means and the encoder device is operating. That is, every time a request signal is input to the encoder device, the absolute angle position data output from the encoder device and the request signal generation position (rotation angle or position of the rotating disk) are read from the correction value memory means. The correction value is added and the added value is output as true absolute angular position data.
[0011]
The encoder apparatus targeted by the method of the present invention may be a rotary encoder. However, when the present invention is applied to the following high-division encoder apparatus, the detection accuracy is further increased. In other words, the high-division encoder device refers to a plurality of sine wave encoder signals (A signal, B signal only, A signal, B signal, B * signal or A signal, B signal, A * signal that are 90 degrees in electrical angle and different in phase) The rotary encoder that outputs absolute angular position data based on (inverted signal of A signal) and B * signal (inverted signal of B signal) and the absolute angular position data output from this encoder are further divided. An encoder apparatus comprising high-divided absolute angle position data output means for outputting high-divided absolute angle position data When applying the present invention to such an encoder apparatus, a correction value is added to the high-divided absolute angle position data. Will be added.
[0012]
Here, the high division absolute angle position data output means includes at least a switching signal generation means, a signal switching circuit, a switching voltage value memory means, and a calculation means. The switching signal generating means generates a signal switching signal that is generated at intervals of 90 ° in electrical angle based on a plurality of encoder signals. The signal switching circuit selects and outputs one encoder signal having no inflection point in a period between two subsequently generated signal switching signals from among a plurality of encoder signals. When a signal switching signal having a phase difference of 90 ° in electrical angle is made using, for example, A signal, B signal and B * signal having a phase difference of 90 ° in electrical angle, the encoder signal output from the signal switching circuit is It becomes a discontinuous signal. On the other hand, when a signal switching signal is generated by using four encoder signals of A signal, B signal, A * signal, and B * signal to make a signal switching signal having a 90 ° phase difference in electrical angle, the signal switching circuit The output encoder signal (reference voltage signal) is a continuous signal. In order to process the subsequent processing using a computer, an A / D conversion circuit for A / D converting the output of the signal switching circuit with a predetermined number of bits is prepared. The switching voltage value memory means outputs the voltage value of one encoder signal previously selected when the signal switching signal is generated and the voltage value of one encoder signal selected next (output of the A / D conversion circuit). To latch) and store as a switching voltage value. The calculation means switches when the request signal is input, the voltage value of the encoder signal selected when the request signal is input from the outside, the signal switching signal used as a reference for selecting the encoder signal, and the request signal. Based on the switching voltage value for the previous cycle stored in the voltage value memory means, the relative angular position data when the request signal is input is calculated, and the relative angular position data is input to the request signal. It is added to the absolute angular position data output from the encoder before being output, and is output as high-divided absolute angular position data.
[0013]
In an example of such high-divided absolute angular position data output means, the A signal, B signal, A * signal, and B * signal are input and the signals are compared, and the intersection of the A signal and B signal, the B signal and A A comparator circuit that outputs a signal switching signal at the intersection of the * signal, the intersection of the A * signal and the B * signal, and the intersection of the B * signal and the A signal is used. Then, the signal switching circuit selectively switches the A signal, the B signal, the A * signal, and the B * signal based on the signal switching signal output from the comparator circuit, so that the A signal → B * signal → A * signal → B A reference voltage signal that appears repeatedly in the order of the signals is output. The reference voltage signal output from the signal switching circuit is A / D converted at a predetermined number of bits (a predetermined sampling frequency) using an A / D conversion circuit. The switching voltage value memory means latches and stores the switching voltage value of the A / D converted reference voltage signal when the signal switching signal is output. The calculation means is supplied with the request signal and the voltage value of the reference voltage signal subjected to A / D conversion when the request signal is input from the control unit side to the encoder device, the type of the signal selected by the signal switching circuit. The relative angular position data when the request signal is inputted is calculated based on the four switching voltage values immediately before (one cycle before) stored in the switching voltage value memory means. The angle position data is added to the absolute angle position data output from the encoder before the request signal is input, and is output as high-division absolute angle position data.
[0014]
When such a high-division encoder device is used, the phase difference between the A signal and the B signal is obtained by rotating the rotating shaft in the center deflection amount detection step. When the above-described more specific high-divided absolute angular position data output means is used, when the reference voltage signal becomes a predetermined reference voltage (center voltage of each signal) when the rotary shaft is rotated by a predetermined angle For example, the phase difference between the A signal and the B signal is calculated from the ratio of the total voltage change amount of the reference voltage signal until the specific switching voltage value is generated and the total voltage change amount of the reference voltage signal in the previous cycle. Can be sought. In the center shake amount detection step, the difference between the maximum value and the minimum value of the phase difference is set as the jitter amount, and the center shake amount is determined from the jitter amount based on the relationship between the jitter amount and the center shake amount. The relationship between the jitter amount and the runout amount (2r) is, for example, jitter amount × (360 / number of encoder divisions) = ARCTAN (L / (Rr)) − ARCTAN (L / (R + r)) [here L is a distance between detection points (distance between detection point A and detection point B in FIG. 5) where two detectors that output a signal serving as a basis of the specific switching voltage value are arranged, and r is A value half that of the center runout, R is an encoder detector (A signal (A ′ signal or A ′ * signal) that is the basis of the A signal) that is the basis of the specific switching voltage value from the center of rotation. (A distance between the detection point A and the
[0015]
In the absolute angle error determination step, the absolute angle error α is obtained from the equation α = ARCTAN [(r × sin θ) / R], where θ is the mechanical angle at the position where the phase difference becomes the maximum value, 0 °. It is the machine angle seen. ]. In the position data correction step, the absolute angle error α is converted into an electrical angle to obtain a correction value, and the correction value is added to the high-division absolute angle position data.
[0016]
The high-accuracy encoder device of the present invention is caused by the runout of the encoder device including a rotary encoder that outputs absolute angular position data in response to a request signal and the rotating disk and the rotating shaft to which the rotating disk is fixed. Position data correction means for correcting absolute angle position data including an error based on the generated absolute angle error. Then, the position data correction means detects the center runout amount between the rotary disk of the encoder and the rotating shaft to which the rotary disk is fixed, calculates the absolute angle error from the center runout amount, and the correction value obtained from this absolute angle error Correction value memory means for storing. When the request signal is input, the position data correction means reads out a correction value corresponding to the generation position of the request signal from the correction value stored in the correction value memory means as the absolute angle position data output from the encoder device, And a correction calculation means for adding. If there is no correction value corresponding to the generation position of the request signal, the correction calculation means reads at least one correction value before and after the correction value from the correction value memory means, and based on the read correction value. It is preferable that the correction calculation is performed by creating a corresponding correction value by a known interpolation method. If there is no deviation correction value, the correction calculation may be performed using the correction value before or after that as the corresponding correction value. According to the apparatus of the present invention, it is possible to obtain absolute angular position data with close accuracy from which an error due to center runout has been removed.
[0017]
An encoder apparatus to which the present invention is preferably applied will be specifically described. The encoder is preferably a slit transmission type photoelectric rotary encoder. Encoder outputs absolute angular position data based on encoder signals including A signal, B signal, A * signal, and B * signal with 90 ° phase difference in electrical angle as the rotating body that is the object to be detected rotates To do. In order to obtain the A signal, the B signal, the A * signal, and the B * signal, typically, an LED is used as a light emitting element and a photodiode is used as a light receiving element. The four photodiodes A, B, A *, B * are arranged so that their phases are shifted by 90 ° in electrical angle. For example, the four photodiodes A, B, A *, and B * may be arranged in the rotation direction, or may be arranged in the rotation direction two by two, and two sets may be arranged in the radial direction. In the case of a rotary encoder, the number of slits is usually 8192. The waveforms of the A ′ signal, B ′ signal, A ′ * signal, and B ′ * signal obtained from the four photodiodes A, B, A *, and B * are ideally triangular waves, but are actually peaks. The part becomes sine wave shape with distortion.
[0018]
The high-divided absolute angular position data output means includes a comparator circuit, a signal switching circuit, an A / D conversion circuit, a memory means, and an arithmetic means. The comparator circuit is an A signal, a B signal, and an A * signal that differ in phase by 90 ° in electrical angle obtained by differentially amplifying the A ′ signal, the B ′ signal, the A ′ * signal, and the B ′ * signal with a differential amplifier. And B * signals as inputs and compare each signal. Since each signal is 90 degrees out of phase in terms of electrical angle, when the moving body moves and changes its position, the voltage level of each signal goes up and down relatively. The comparator circuit outputs a signal switching signal at the intersection of the A signal and the B signal, the intersection of the B signal and the A * signal, the intersection of the A * signal and the B * signal, and the intersection of the B * signal and the A signal. To do. Here, the “intersection point” can be rephrased as a signal coincidence point.
[0019]
The signal switching circuit outputs a reference voltage signal based on the signal switching signal output from the comparator circuit. This reference voltage signal is basically configured by partially combining the A signal, the B signal, the A * signal, and the B * signal. Therefore, the A signal, B signal, A * signal, and B * signal are selectively switched. That is, the reference voltage signal repeatedly appears in the order of A signal → B * signal → A * signal → B signal. The timing of each switching is based on the signal switching signal, switching from the A signal to the B * signal at the intersection of the A signal and the B * signal, and the B * signal to the A * at the intersection of the B * signal and the A * signal. Switch to signal.
[0020]
The reference voltage signal is output to an A / D conversion circuit, A / D converted with a predetermined number of bits, and converted into a digital signal. When the predetermined number of bits is, for example, 8 bits, the reference voltage signal is divided into 256 parts.
[0021]
The switching voltage value memory means latches and stores the switching voltage value of the A / D converted reference voltage signal when the signal switching signal is output from the comparator circuit. A latch circuit may be used for this latch.
[0022]
When a request signal is input from the outside, the calculation means calculates high-division absolute angle position data at that time. The arithmetic means first uses the reference voltage signal as the A signal, B * signal, A * signal, B signal according to the type of signal selected by the signal switching circuit when the request signal is input, that is, the signal switching signal at that time. Decide which one is selected. By this determination, it is known how many times the request signal is generated in the electrical angle (for example, whether the request signal is generated in the 90 ° to 180 ° interval). As a result, it is possible to specify the generation section of the request signal, which is not known only by the voltage value of the reference voltage signal. And the voltage value of the reference voltage signal when the request signal is input and the four switching voltages immediately before being stored in the memory means when the request signal is input (up to 360 ° before the electrical angle of one cycle) For example, at which position between 90 ° and 180 ° in electrical angle the request signal is generated is calculated based on the value, and the result is used as relative angular position data.
[0023]
In this calculation, for example, the ratio of the total change in the voltage of the reference voltage signal in the previous cycle to the total change in the voltage of the reference voltage signal from the start of the cycle to the time when the request signal is input. The relative angular position data can be obtained by multiplying this ratio by the number of divisions (number determined by the number of bits of the A / D converter: 256 × 4 if 8 bits). Next, the relative angular position data is added to the latest absolute angular position data output from the encoder before the request signal is input to obtain high-divided absolute angular position data. The high-divided absolute angle position data is output to an external control device that has transmitted the request signal, such as a servo amplifier.
[0024]
In the calculation by the calculation means, it is assumed that the voltage between the switching voltage values changes linearly, and the relative angle position from the position indicated by the absolute angle position data input earlier is indicated. If the angular position data is calculated, the calculation becomes easy.
[0025]
The A signal, B signal, A * signal, and B * signal are ideally triangular waves. In practice, however, the peak portion of each waveform is distorted, and even if the triangular wave A, A *, B, and B * signals are all used as they are, the accuracy is not high. Therefore, in the present invention, only the portion with good linearity of each triangular wave is used.
[0026]
That is, the reference voltage signal is configured by switching the A signal, B signal, A * signal, and B * signal whose phases are shifted from each other by 90 ° in electrical angle, so that A, B, A *, and B * The peak part with large distortion of each signal is cut off, and each switching voltage value becomes a peak, and a waveform of a triangular wave that changes almost linearly between each peak is obtained. Therefore, even if the calculation is performed by regarding each peak as a straight line, a large error does not occur, and as a result, the relative angular position data can be quickly calculated by a simple calculation.
[0027]
In addition, the encoder device further divides between a rotary encoder that outputs absolute angular position data based on a sine wave encoder signal that is 90 ° out of phase with an electrical angle, and absolute angular position data that is continuously output from the encoder. In the case of a high-division encoder apparatus having high-division absolute angular position data output means for outputting high-division absolute angular position data, the high-division absolute angular position data output means can be configured as follows. . That is, the high-divided absolute angular position data output means includes a signal switching signal generating means for generating a signal switching signal generated at an electrical angle interval of 90 ° based on an encoder signal, and an A signal and a B signal encoder signal. And a signal switching circuit for selecting and outputting one encoder signal having no inflection point in a period between two signal switching signals generated subsequently, and an output of the signal switching circuit with a predetermined number of bits. The A / D conversion circuit for conversion, the voltage value of one encoder signal previously selected when the signal switching signal is generated, and the voltage value of one encoder signal selected next are A switching voltage value memory means that latches from the output and stores it as a switching voltage value, and an encoder signal that is selected when the request signal is input Based on the pressure value, the signal switching signal used as a reference for selecting the encoder signal, and the switching voltage value for one cycle immediately before being stored in the voltage value memory means when the request signal is input. Calculates the relative angular position data when the request signal is input, and adds this relative angular position data to the absolute angular position data output from the encoder before the request signal is input to obtain a high-divided absolute angular position Arithmetic means for outputting as data. When the high-divided absolute angular position data output means having such a configuration is used, since only two A signals and B signals need to be selected, signal processing becomes easy and a signal processing circuit or signal processing software is provided. There is an advantage that wear is simplified.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The illustrated embodiment will be described below. FIG. 1 is a circuit block diagram showing the main part of an embodiment of a high-precision encoder apparatus of the present invention to which the method of the present invention is applied. In this high-precision encoder device, a rotary disk and a rotary disk of the
[0029]
First, the configuration of the high-division encoder device (1-27) will be described. In FIG. 1, the high-division encoder device is composed of a
[0030]
The photodiode unit 11 is composed of four photodiodes A, B, A *, and B * arranged so as to be 90 ° out of phase with each other in electrical angle. These four photodiodes A, B, A *, B * may be juxtaposed in the order of A, A *, B, B *, for example, along a plurality of slits provided in the rotating plate. Similarly to the photodiodes A and A * arranged along the circumferential direction of the rotating plate, two sets of photodiodes B and B * arranged along the circumferential direction of the rotating plate are arranged in the radial direction, and the slits are formed. It may be configured to be long so as to face two sets. In this example, the number of normal slits is 8192 in any case. Each photodiode A, B, A *, B * generates an A ′ signal, a B ′ signal, an A ′ * signal, and a B ′ * signal, which are current signals that are 90 ° out of phase as shown in FIG. .
[0031]
The
[0032]
According to the conventional encoder apparatus, as described above, a quadruple frequency pulse signal is created based on the A signal, B signal, A * signal, and B * signal, and the absolute angular position data is obtained from the phase relationship of each pulse signal. I was getting. However, in this embodiment, in order to obtain position data that has been further divided, the high-divided absolute angle position data output means 2 performs arithmetic processing on the A signal, B signal, A * signal, and B * signal, First, the highly divided relative angular position data is obtained, and this relative angular position data is added to the absolute angular position data.
[0033]
The high division absolute angle position data output means 2 includes a
[0034]
The output from the
[0035]
In FIG. 1, the
[0036]
Based on the rising positions of the four signals shown in FIGS. 4B to 4E, a signal switching signal divided into four parts (generated at an electrical angle of 90 °) is obtained. The
[0037]
The
[0038]
Based on these switching signals, the reference voltage signal RVS generated by switching the A signal, A * signal, B signal, and B * signal has four peaks of Va, Vb *, Va *, and Vb in one cycle. And is generated in the same cycle as one cycle of the A signal, A * signal, B signal, and B * signal. That is, it is a signal generated when one slit moves 360 ° in electrical angle. By using such a reference voltage signal RVS, the use of the peak portions of the A signal, A * signal, B signal, and B * signal is avoided.
[0039]
The A /
[0040]
The
[0041]
When the request signal X is input from the signal input /
[0042]
That is, when the request signal X is input from the signal input /
[0043]
The arithmetic /
[0044]
More specifically, the arithmetic /
[0045]
If the request signal X is input at the position shown in FIG. 4A, the rising portion of the “A> B” signal is used as the switching signal. It can be determined that the request signal has occurred in the 90 ° section. From this specification, the voltage value of the reference voltage signal to which the request signal is input, and the four switching voltage values one cycle before, the relative angular position data is calculated using the following equation (1). Four types of arithmetic expressions are prepared according to the type of the selected signal and the section in which the request signal X is input. That is, the expression (1) used when the request signal X is input at a position of 0 ° to 90 °, the expression (2) used when the request signal X is input at a position of 90 ° to 180 °, and the request Expression (3) used when the signal X is input at a position of 180 ° to 270 ° and Expression (4) used when the request signal X is input at a position of 270 ° to 360 °.
[0046]
[Expression 1]
In the case of FIG. 4A, the above equation (1) is selected, the actual measurement voltage Vx is substituted, and the relative angular position data DX is calculated. These arithmetic expressions are expressions for determining how far the position where the request signal X is input is from the absolute angle position Dab1, and obtaining the number of divisions corresponding to the position. The basis of this equation is to determine the ratio between the added value of the voltage from Dab1 to Dab2, that is, the total amount of change (denominator) and the added value of the voltage from Dab1 to the position where Vx is input, ie, the total amount of change (numerator) This ratio is obtained by multiplying the division number determined by the number of bits of the A / D converter. That is, in this calculation method, the voltage change to each of Va, Vb *, Va *, and Vb, which are triangular wave peaks, is considered to be linear. As described above, the triangular wave A signal, A * signal, B signal, and B * signal have a sine wave shape with a distorted peak portion, but the other portions are almost linear. Therefore, the
[0047]
In this apparatus, the division accuracy depends on the number of bits of the A /
[0048]
In the arithmetic /
[0049]
Next, the position data correcting means constituted by the correction calculating means 28 and the correction value memory means configured in the
[0050]
Here, a method of obtaining the correction value stored in the correction value memory means configured in the
[0051]
In order to obtain the center runout amount, first, the jitter amount is obtained. As shown in FIG. 5, this jitter amount relates to the detection angle (θ1 to θ2) between the two detection points A and B where two photodiodes (detectors) are installed. This is a change width of a phase difference between two signals (for example, A signal and B signal) appearing due to the center shake. When this is viewed as a signal output from the
[0052]
In the example of FIG. 1, this phase difference can be obtained from the reference voltage signal RVS of FIG. FIG. 7 is exaggerated in comparison with FIG. 4 to show that an error has occurred due to the runout. The example of FIG. 7 shows a state in which the phase of the B signal has advanced and the phase difference from the A signal has become smaller. The total voltage change (Va−Vr) of the reference voltage signal from when the reference voltage signal RVS becomes the reference voltage Vr when the rotation shaft is rotated by a predetermined angle until the specific switching voltage value Va is generated, and 1 The ratio {(Va−Vb) + (Va−Vb) + (Va−Vb *) + (Va * −Vb *) + (Va * −Vb)]] of the reference voltage signal during one cycle before the cycle Vr) / [(Va−Vb) + (Va−Vb *) + (Va * −Vb *) + (Va * −Vb)]] × 100% is used to obtain the phase difference in%. Since each switching voltage value is stored in the
[0053]
The rotating disk is rotated by 10 ° at a mechanical angle to determine the above-mentioned phase difference for each angle during one rotation, and the maximum phase difference and the minimum phase difference are found from them to determine the difference. This difference is the above-described jitter amount at each angle. An example of obtaining the phase difference in% by rotating the rotating disk by 10 ° at a mechanical angle is as shown in the left chart of FIG. In this chart, 1% is 360/100 ° = 3.6 ° in terms of electrical angle. FIG. 9 shows the change of the phase difference and the change of the absolute angle error α in FIG. As apparent from FIG. 9, the phase difference takes the maximum value and the minimum value in one rotation. The difference between the maximum value and the minimum value is the jitter amount. When the phase difference is maximum, the center of the rotating disk is closest to the detection points A and B, and when the phase difference is minimum, the center of the rotating disk is farthest from the detection points A and B. Become. From this, it can be understood that the change amount (θ1−θ2) of the detection angle in FIG. 5 is related to the jitter amount.
[0054]
Between the jitter amount and the detection angle change amount (θ1−θ2), there is a relationship of jitter amount × [360/8192 (number of basic divisions of encoder)] = detection angle change amount. The following relational expression is established between the change amount of the detected angle and the center deflection amount (2r) using the dimensions of the respective parts shown in FIG.
[0055]
Change in detection angle = ARCTAN (L / (Rr) −ARCTAN (L / (R + r))
From the above relational expression, r is calculated backward, and a value obtained by doubling r is the center runout amount. An example of the relationship between the jitter amount and the runout amount is as shown in the calculation example of FIG. The calculation example of FIG. 10 is a case where R = 45 mm, L = 1.5 mm, and the basic division number of the encoder = 8192 / rotation.
[0056]
In the example shown in the left chart of FIG. 8, the maximum phase difference is 24.25% and the minimum phase difference is 19.65%, so that the jitter amount is 4.6%. When the center runout amount corresponding to the jitter amount of 4.6% is obtained from the relationship between the jitter amount and the center runout amount of FIG. 10, the center runout amount is about 0.024.
[0057]
Now, returning to FIG. 5, the relationship between the absolute angle error α and the center runout amount will be clarified. The true rotation angle when the center of the rotating disk is at D is θ, the actual detection angle (angle ADC) is θ ′, the distance from the rotation center to the detection point A is R, and the rotation center O and the rotating disk If the distance between and is r, the absolute angle error α can be expressed as follows.
[0058]
α = θ−θ ′ = ARCTAN [r × sin (θ) / (R−r × cos (θ)]
Since R >> r, this equation can be expressed as α = ARCTAN (r × sin (θ) / R).
[0059]
The position of the mechanical angle at which the phase difference shown in the left chart of FIG. 8 is maximum is θ = 0, that is, the correction value is 0, the center runout amount 2r obtained from the jitter amount is 0.024, and R is 45 mm. The absolute angle error α at each mechanical angle θ was calculated. The result is the value in the column of α in the chart on the right side of FIG. The correction value in the chart on the right side of FIG. 8 is a correction value β expressed in mechanical angle. This correction value may be stored as it is in the correction value memory means configured in the
[0060]
In the example of FIG. 8, the correction values are shown at 10 ° intervals, but the angle intervals may be made smaller. A corresponding correction value may be obtained in advance.
[0061]
The angle correction value that cannot be obtained in advance may be obtained by calculation using a known interpolation method or the like. Then, by correcting the absolute angular position data output from the encoder device by correcting the absolute angular position data by adding a correction value corresponding to the absolute angular position data (which may result in subtraction depending on the polarity of the correction value). Good. For the angle correction value that cannot be obtained in advance, a correction value as close as possible (either the previous correction value or the subsequent correction value) may be used as the correction value without using the interpolation method. Even if it does in this way, compared with the case where correction | amendment is not carried out, detection accuracy goes up significantly.
[0062]
The correction value is set for each target encoder device. In determining the correction value, the data stored in the
[0063]
FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of another embodiment of the high-precision encoder device of the present invention. 11, parts that are the same as the parts that constitute the embodiment of FIG. 1 are given the same reference numerals as those shown in FIG. 1, and parts that are different in configuration are indicated by dashes. The reference numerals are attached. In this embodiment, the
[0064]
First, the differential amplifier circuit 12'a does not have a very high degree of amplification, and outputs a sine wave A signal and a B signal as shown in FIG. The differential amplifier circuit 12'b has a much higher degree of amplification than the differential amplifier circuit 12'a, and outputs an A signal, a B signal, and a B * signal in a rectangular wave shape. Comparator circuit 21 'constituting the switching signal generating means compares A signal and B signal among A signal, A * signal, B signal and B * signal, and compares A signal and B * signal. , Signals as shown in FIGS. 12B and 12C are obtained. The “A> B” signal in FIG. 12B rises during a period in which the A signal is larger than the B signal, and the “A> B *” signal in FIG. * It rises during a period that is larger than the signal high. In order to make these comparisons, the comparator circuit 21 'includes two comparison means.
[0065]
Based on the rising positions of the two signals shown in FIGS. 12B and 12C, a signal switching signal generated at an electrical angle of 90 ° is obtained. The
[0066]
The
[0067]
Based on these switching signals, the reference voltage signal RVS ′ generated by switching the A signal and the B signal is repeatedly generated in the same cycle as one cycle of the A signal and the B signal. That is, it is a signal generated when one slit moves 360 ° in electrical angle. The reference voltage signal RVS ′ is a discontinuous voltage signal, but avoids using the peak portions of the A and B signals.
[0068]
Based on the aforementioned switching signal, the
[0069]
The arithmetic /
[0070]
More specifically, the arithmetic / command circuit 25 'adds the highly divided relative angular position data to the absolute
[0071]
If the request signal X is input at the position shown in FIG. 12A, since the rising portion of the “A> B” signal is used as the switching signal, the section (1), that is, (
[0072]
[Expression 2]
In the above formulas (5) to (8), V0 is a reference voltage that is the center voltage of the A signal and the B signal, Vx is a measurement voltage, and K is a case where the amplitude of the A signal and the amplitude of the B signal are different And a correction coefficient for correcting the amplitude of the B signal on the basis of the amplitude of the A signal. As shown in FIG. 12A, when the amplitude of the A signal and the amplitude of the B signal are equal, K = 1.
[0073]
When the request signal X is input in the section (1) as shown in FIG. 12A, the above equation (5) is selected, the actual measurement voltage Vx is substituted, and the relative angular position data DX is calculated. The These arithmetic expressions are expressions for determining how far the position where the request signal X is input is from the absolute angle position Dab1, and obtaining the number of divisions corresponding to the position. The basis of this formula is the same as the above formulas (1) to (4), but the voltage from Dab1 up to the position where the added value of the voltage from absolute angle position Dab1 to Dab2, that is, the total amount of change (denominator) and Vx is input. Is obtained by multiplying the number of divisions determined by the number of bits of the A / D converter.
[0074]
In the arithmetic / command circuit 25 ', the absolute
[0075]
Next, in the position data correction means (28, 26) constituted by the correction calculation means 28 and the correction value memory means shared by the
[0076]
If the amplification levels of the
[0077]
In addition, as the rotational speed of the rotating shaft increases, the influence of the signal processing time delay increases. Therefore, it goes without saying that the delay circuit may be inserted or disconnected according to the rotational speed of the rotating shaft.
[0078]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to obtain highly accurate absolute angular position data from which an error due to center runout has been removed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a main configuration of one embodiment of a high-precision encoder device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating outputs of four photodiodes according to the embodiment of FIG. 1;
3 is a diagram showing a signal obtained by performing I / V conversion on the output of the photodiode of FIG. 2; FIG.
FIG. 4A is a diagram illustrating a reference voltage signal RVS obtained using an A signal, a B signal, an A * signal, and a B * signal to explain the principle of high division. (E) is a diagram showing four types of signal switching signals.
FIG. 5 is an explanatory diagram used for explaining that an absolute angle error occurs due to a center deflection.
FIG. 6 is a waveform diagram used to explain the amount of jitter.
FIG. 7 is a simulated waveform diagram used to explain a method of calculating a jitter amount.
FIG. 8 is a chart showing a relationship among calculation examples of a phase difference, an absolute angle error, and a correction value.
FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between a phase difference and an absolute angle error.
FIG. 10 is a chart showing an example of calculation of a center runout amount and a jitter amount.
FIG. 11 is a circuit block diagram showing a main configuration of another embodiment of the high-precision encoder device according to the present invention.
12A is a diagram showing a reference voltage signal RVS ′ obtained using the A signal and the B signal in order to explain the principle of high division used in the embodiment of FIG. 11, and FIG. And (C) are diagrams showing two types of signal switching signals.
[Explanation of symbols]
1,1 'encoder
11 Photodiode unit
12, 12'a, 12'b differential amplifier circuit
2,2 'High division absolute angle position data output means
21,21 'Comparator circuit
22, 22 'signal switching circuit
23 A / D conversion circuit
24 Latch circuit
25,25 'arithmetic / command circuit
26 Memory circuit
27 Absolute angular position data
28 Correction calculation means
29 Signal input / output circuit
3. Servo amplifier signal input / output circuit
Claims (12)
前記回転ディスクと前記回転ディスクが固定される前記回転軸との芯振れ量を検出する芯振れ量検出工程と、
前記芯振れ量から絶対角度誤差を決定する絶対角度誤差決定工程と、
前記絶対角度誤差を補正する補正値を決定する補正値決定工程と、
前記エンコーダ装置から出力される絶対角度位置データに前記補正値を加えて前記絶対角度位置データを補正する位置データ補正工程とからなり、
前記芯振れ量検出工程と、前記絶対角度誤差決定工程と前記補正値決定工程は、エンコーダ装置の使用を開始する前に実施し、
前記位置データ補正工程では、前記補正値決定工程で求めた前記補正値を補正値メモリ手段に記憶しておき、リクエスト信号が入力されるごとに、前記エンコーダ装置から出力される前記絶対角度位置データと前記リクエスト信号の発生位置に対応して前記補正値メモリ手段から読み出した前記補正値とを加算し、
前記エンコーダ装置が、電気角で90°位相が異なるサイン波状の複数のエンコーダ信号に基づいて絶対角度位置データを出力するロータリ式のエンコーダと、前記エンコーダから出力される絶対角度位置データ間を更に分割して高分割絶対角度位置データを出力する高分割絶対角度位置データ出力手段とを具備し、
前記高分割絶対角度位置データに前記補正値が加算され、
前記高分割絶対角度位置データ出力手段は、
前記複数のエンコーダ信号に基いて電気角で90°の間隔で発生する信号切り替え信号を生成する切り替え信号生成手段と、
前記複数のエンコーダ信号の中から続いて発生する2つの前記信号切り替え信号の間の期間において変曲点を有しない1つの前記エンコーダ信号を選択して出力する信号切り替え回路と、
前記信号切り替え信号が発生したときに先に選択されていた1つの前記エンコーダ信号の電圧値と次に選択される1つの前記エンコーダ信号の電圧値とをラッチして切り替わり電圧値として記憶する切り替わり電圧値メモリ手段と、
前記リクエスト信号が入力されたときに選択されている前記エンコーダ信号の電圧値と、該エンコーダ信号を選択する基準となった前記信号切り替え信号と、前記リクエスト信号が入力されたときに前記切り替わり電圧値メモリ手段に記憶されている直前の1サイクル分の前記切り替わり電圧値とに基づいて前記リクエスト信号が入力されたときの相対的角度位置データを演算し、この相対的角度位置データを前記リクエスト信号が入力される前に前記エンコーダから出力された前記絶対角度位置データに加算して前記高分割絶対角度位置データとして出力する演算手段とを具備してなるエンコーダ装置の高精度化方法。This is a method for improving the accuracy of an encoder device by correcting the absolute angle error caused by the center runout between the rotary disk of the rotary encoder and the rotary shaft to which the rotary disk is fixed, thereby increasing the position detection accuracy of the encoder device. And
A center runout amount detecting step for detecting a center runout amount between the rotating disk and the rotating shaft to which the rotating disk is fixed;
An absolute angle error determining step of determining an absolute angle error from the amount of runout;
A correction value determining step for determining a correction value for correcting the absolute angle error;
A position data correction step of correcting the absolute angle position data by adding the correction value to the absolute angle position data output from the encoder device ,
The center deflection amount detection step, the absolute angle error determination step, and the correction value determination step are performed before starting to use the encoder device,
In the position data correction step, the correction value obtained in the correction value determination step is stored in a correction value memory means, and the absolute angular position data output from the encoder device each time a request signal is input. And the correction value read from the correction value memory means corresponding to the generation position of the request signal,
The encoder device further divides between a rotary encoder that outputs absolute angular position data based on a plurality of sine wave encoder signals whose phases are 90 ° different in electrical angle, and absolute angular position data output from the encoder And high division absolute angle position data output means for outputting high division absolute angle position data,
The correction value is added to the high division absolute angle position data,
The high division absolute angle position data output means includes:
A switching signal generating means for generating a signal switching signal generated at intervals of 90 ° in electrical angle based on the plurality of encoder signals;
A signal switching circuit that selects and outputs one encoder signal having no inflection point in a period between the two signal switching signals generated successively from the plurality of encoder signals;
A switching voltage for latching and storing a voltage value of one encoder signal previously selected when the signal switching signal is generated and a voltage value of one encoder signal selected next, as a switching voltage value A value memory means;
The voltage value of the encoder signal selected when the request signal is input, the signal switching signal serving as a reference for selecting the encoder signal, and the switching voltage value when the request signal is input Relative angular position data when the request signal is input is calculated based on the switching voltage value for one cycle immediately before stored in the memory means, and the relative angular position data is calculated by the request signal. A method for increasing the accuracy of an encoder apparatus, comprising: an arithmetic unit that adds the absolute angle position data output from the encoder before being input and outputs the absolute angle position data as the highly divided absolute angle position data .
前記回転ディスクと前記回転ディスクが固定される前記回転軸との芯振れ量を検出する芯振れ量検出工程と、
前記芯振れ量から絶対角度誤差を決定する絶対角度誤差決定工程と、
前記絶対角度誤差を補正する補正値を決定する補正値決定工程と、
前記エンコーダ装置から出力される絶対角度位置データに前記補正値を加えて前記絶対角度位置データを補正する位置データ補正工程とからなり、
前記芯振れ量検出工程と、前記絶対角度誤差決定工程と前記補正値決定工程は、エンコーダ装置の使用を開始する前に実施し、
前記位置データ補正工程では、前記補正値決定工程で求めた前記補正値を補正値メモリ手段に記憶しておき、リクエスト信号が入力されるごとに、前記エンコーダ装置から出力 される前記絶対角度位置データと前記リクエスト信号の発生位置に対応して前記補正値メモリ手段から読み出した前記補正値とを加算し、
前記エンコーダ装置が、電気角で90°位相が異なるサイン波状のA信号,B信号,A*信号及びB*信号を含むエンコーダ信号に基づいて絶対角度位置データを出力するロータリ式のエンコーダと、
前記エンコーダから連続して出力される絶対角度位置データ間を更に分割して高分割絶対角度位置データを出力する高分割絶対角度位置データ出力手段とを具備する高分割エンコーダ装置であって、
前記高分割絶対角度位置データ出力手段は、
前記A信号,B信号,A*信号及びB*信号を入力として各信号を比較し、前記A信号と前記B信号との交点、前記B信号と前記A*信号との交点、前記A*信号と前記B*信号との交点、及び前記B*信号と前記A信号との交点で信号切り替え信号を出力するコンパレータ回路と、
前記コンパレータ回路から出力される前記信号切り替え信号に基づいて、前記A信号,B信号,A*信号及びB*信号が選択的に切り替えられて前記A信号→前記B*信号→前記A*信号→前記B信号の順で連続して繰り返し現れる基準電圧信号を出力する信号切り替え回路と、
前記基準電圧信号を所定のビット数でA/D変換するA/D変換回路と、
前記信号切り替え信号が出力されたときのA/D変換された前記基準電圧信号の切り替わり電圧値をラッチして記憶する切り替わり電圧値メモリ手段と、
リクエスト信号が入力されたときの前記基準電圧信号の電圧値及び前記信号切り替え信号と、前記リクエスト信号が入力されたときに前記切り替わり電圧値メモリ手段に記憶されている直前の4つの切り替わり電圧値とに基づいて前記リクエスト信号が入力されたときの相対的角度位置データを演算し、この相対的角度位置データを前記リクエスト信号が入力される前に前記エンコーダから出力された前記絶対角度位置データに加算して前記高分割絶対角度位置データとして出力する演算手段とを具備してなるエンコーダ装置の高精度化方法。 This is a method for improving the accuracy of an encoder device by correcting the absolute angle error caused by the center runout between the rotary disk of the rotary encoder and the rotary shaft to which the rotary disk is fixed, thereby improving the position detection accuracy of the encoder device. And
A center runout amount detecting step for detecting a center runout amount between the rotating disk and the rotating shaft to which the rotating disk is fixed;
An absolute angle error determining step of determining an absolute angle error from the amount of runout;
A correction value determining step for determining a correction value for correcting the absolute angle error;
A position data correction step of correcting the absolute angle position data by adding the correction value to the absolute angle position data output from the encoder device,
The center deflection amount detection step, the absolute angle error determination step, and the correction value determination step are performed before starting to use the encoder device,
In the position data correction step, the correction value obtained in the correction value determination step is stored in a correction value memory means, and the absolute angular position data output from the encoder device each time a request signal is input. And the correction value read from the correction value memory means corresponding to the generation position of the request signal,
A rotary encoder that outputs absolute angular position data based on an encoder signal including a sine wave A signal, a B signal, an A * signal, and a B * signal having a phase difference of 90 ° in electrical angle;
A high-division encoder device comprising high-division absolute angular position data output means for further dividing the absolute angular position data continuously output from the encoder and outputting high-division absolute angular position data,
The high division absolute angle position data output means includes:
The A signal, the B signal, the A * signal, and the B * signal are input to compare the signals, the intersection of the A signal and the B signal, the intersection of the B signal and the A * signal, the A * signal And a comparator circuit that outputs a signal switching signal at the intersection of the B * signal and the intersection of the B * signal and the A signal;
Based on the signal switching signal output from the comparator circuit, the A signal, B signal, A * signal, and B * signal are selectively switched so that the A signal → the B * signal → the A * signal → A signal switching circuit that outputs a reference voltage signal that appears repeatedly in the order of the B signal;
An A / D conversion circuit for A / D converting the reference voltage signal with a predetermined number of bits;
Switching voltage value memory means for latching and storing the switching voltage value of the reference voltage signal that has been A / D converted when the signal switching signal is output;
A voltage value of the reference voltage signal when the request signal is input and the signal switching signal, and four switching voltage values immediately before being stored in the switching voltage value memory means when the request signal is input; And calculating the relative angular position data when the request signal is input, and adding the relative angular position data to the absolute angular position data output from the encoder before the request signal is input. Then, a method for improving the accuracy of the encoder device, comprising: an arithmetic unit that outputs the high-division absolute angular position data.
前記回転ディスクと前記回転ディスクが固定される前記回転軸との芯振れ量を検出する芯振れ量検出工程と、
前記芯振れ量から絶対角度誤差を決定する絶対角度誤差決定工程と、
前記絶対角度誤差を補正する補正値を決定する補正値決定工程と、
前記エンコーダ装置から出力される絶対角度位置データに前記補正値を加えて前記絶対角度位置データを補正する位置データ補正工程とからなり、
前記芯振れ量検出工程と、前記絶対角度誤差決定工程と前記補正値決定工程は、エンコーダ装置の使用を開始する前に実施し、
前記位置データ補正工程では、前記補正値決定工程で求めた前記補正値を補正値メモリ手段に記憶しておき、リクエスト信号が入力されるごとに、前記エンコーダ装置から出力される前記絶対角度位置データと前記リクエスト信号の発生位置に対応して前記補正値メモリ手段から読み出した前記補正値とを加算し、
前記エンコーダ装置が、電気角で90°位相が異なるサイン波状のA信号,A*信号,B信号及びB*信号を含むエンコーダ信号に基づいて絶対角度位置データを出力するロータリ式のエンコーダと、前記エンコーダから連続して出力される絶対角度位置データ間を更に分割して高分割絶対角度位置データを出力する高分割絶対角度位置データ出力手段とを具備する高分割エンコーダ装置であって、
前記高分割絶対角度位置データ出力手段は、
前記エンコーダ信号に基いて電気角で90°の間隔で発生する信号切り替え信号を生成する切り替え信号生成手段と、
前記A信号及びB信号の中から続いて発生する2つの前記信号切り替え信号の間の期間において変曲点を有しない1つの前記エンコーダ信号を選択して出力する信号切り替え回路と、
前記信号切り替え回路の出力を所定のビット数でA/D変換するA/D変換回路と、
前記信号切り替え信号が発生したときに先に選択されていた1つの前記エンコーダ信号の電圧値と次に選択される1つの前記エンコーダ信号の電圧値を前記A/D変換回路の出力からラッチして切り替わり電圧値として記憶する切り替わり電圧値メモリ手段と、
リクエスト信号が入力されたときに選択されている前記エンコーダ信号の電圧値と、該エンコーダ信号を選択する基準となった前記信号切り替え信号と、前記リクエスト信号が入力されたときに前記切り替わり電圧値メモリ手段に記憶されている直前の1サイクル分の前記切り替わり電圧値とに基づいて前記リクエスト信号が入力されたときの相対的角度位置データを演算し、この相対的角度位置データを前記リクエスト信号が入力される前に前記エンコーダから出力された前記絶対角度位置データに加算して前記高分割絶対角度位置データとして出力する演算手段とを具備してなるエンコーダ装置の高精度化方法。 This is a method for improving the accuracy of an encoder device by correcting the absolute angle error caused by the center runout between the rotary disk of the rotary encoder and the rotary shaft to which the rotary disk is fixed, thereby improving the position detection accuracy of the encoder device. And
A center runout amount detecting step for detecting a center runout amount between the rotating disk and the rotating shaft to which the rotating disk is fixed;
An absolute angle error determining step of determining an absolute angle error from the amount of runout;
A correction value determining step for determining a correction value for correcting the absolute angle error;
A position data correction step of correcting the absolute angle position data by adding the correction value to the absolute angle position data output from the encoder device,
The center deflection amount detection step, the absolute angle error determination step, and the correction value determination step are performed before starting to use the encoder device,
In the position data correction step, the correction value obtained in the correction value determination step is stored in a correction value memory means, and the absolute angular position data output from the encoder device each time a request signal is input. And the correction value read from the correction value memory means corresponding to the generation position of the request signal,
Wherein the encoder device comprises a 90 ° phase difference sinusoidal A signal in electrical angle, A * signal, the rotary outputting the absolute angular position data based on the encoder signal containing a B signal and B * signal encoder, the A high-division encoder device comprising high-division absolute angular position data output means for further dividing the absolute angular position data continuously output from the encoder and outputting high-division absolute angular position data,
The high division absolute angle position data output means includes:
A switching signal generating means for generating a signal switching signal generated at intervals of 90 ° in electrical angle based on the encoder signal;
A signal switching circuit that selects and outputs one encoder signal having no inflection point in a period between the two signal switching signals generated successively from the A signal and the B signal;
An A / D conversion circuit for A / D converting the output of the signal switching circuit with a predetermined number of bits;
The voltage value of one encoder signal previously selected when the signal switching signal is generated and the voltage value of one encoder signal selected next are latched from the output of the A / D conversion circuit. A switching voltage value memory means for storing the switching voltage value;
The voltage value of the encoder signal that is selected when a request signal is input, the signal switching signal that is a reference for selecting the encoder signal, and the switching voltage value memory that is input when the request signal is input The relative angular position data when the request signal is input is calculated based on the switching voltage value for one cycle immediately before stored in the means, and the relative angular position data is input to the request signal. the accuracy of the method of the encoder apparatus comprising comprises a calculating means for the output from the encoder absolute angular position data by adding output as the high-split absolute angular position data before being.
前記絶対角度誤差決定工程では、絶対角度誤差αをα=ARCTAN[(r×sin θ)/R]の式から求め[ここでrは芯振れ量の1/2の値、Rは前記回転軸の回転中心と前記A信号の基となる信号を出力する1つの検出器が配置される検出点との間の距離、θは前記位相差が最大値となる位置の機械角度を0°としたときの機械角度である。]、
前記位置データ補正工程では絶対角度誤差αを電気角に変換して前記補正値とし、該補正値を前記高分割絶対角度位置データに加算する請求項2または3に記載のエンコーダ装置の高精度化方法。In the center shake amount detection step, the rotation shaft is rotated to obtain a phase difference between the A signal and the B signal, a difference between the maximum value and the minimum value of the phase difference is set as a jitter amount, and the jitter amount and the Obtain the amount of runout from the amount of jitter based on the relationship with the amount of runout,
In the absolute angle error determination step, the absolute angle error α is obtained from the equation α = ARCTAN [(r × sin θ) / R] [where r is a half value of the center runout amount, and R is the rotation axis. The distance between the center of rotation and the detection point at which one detector that outputs the signal that is the basis of the A signal is disposed, and θ is the mechanical angle at the position where the phase difference is maximum. It is a mechanical angle. ],
4. The encoder apparatus according to claim 2, wherein in the position data correction step, the absolute angle error α is converted into an electrical angle to obtain the correction value, and the correction value is added to the high-division absolute angle position data. Method.
前記絶対角度誤差決定工程では、絶対角度誤差αをα=ARCTAN[(r×sin θ)/R]の式から求め[ここでrは芯振れ量の1/2の値、Rは前記回転軸の回転中心と前記A信号の基となる信号を出力する1つの検出器が配置される検出点との間の距離、θは前記位相差が最大値となる位置の機械角度を0°としたときの機械角度である。]、
前記位置データ補正工程では絶対角度誤差αを電気角に変換して前記補正値とし、該補正値を前記高分割絶対角度位置データに加算する請求項2に記載のエンコーダ装置の高精度化方法。In the center deflection amount detection step, the voltage of the reference voltage signal from when the reference voltage signal becomes a reference voltage when the rotation shaft is rotated by a predetermined angle until the specific switching voltage value is generated. The phase difference between the A signal and the B signal is obtained from the ratio between the total change amount and the voltage change total amount of the reference voltage signal in one cycle before one cycle, and the difference between the maximum value and the minimum value of the phase difference is determined as jitter. And determining the amount of runout from the amount of jitter based on the relationship between the amount of jitter and the amount of runout,
In the absolute angle error determination step, the absolute angle error α is obtained from the equation α = ARCTAN [(r × sin θ) / R] [where r is a half value of the center runout amount, and R is the rotation axis. The distance between the center of rotation and the detection point at which one detector that outputs the signal that is the basis of the A signal is disposed, and θ is the mechanical angle at the position where the phase difference is maximum. It is a mechanical angle. ],
3. The method for improving the accuracy of an encoder device according to claim 2 , wherein, in the position data correction step, an absolute angle error α is converted into an electrical angle to obtain the correction value, and the correction value is added to the high-division absolute angle position data.
前記回転ディスクと前記回転ディスクが固定される回転軸との芯振れが原因で発生する絶対角度誤差に基づく誤差を含む前記絶対角度位置データを補正する位置データ補正手段とを備えてなる高精度エンコーダ装置であって、
前記位置データ補正手段は、
予め前記エンコーダの前記回転ディスクと前記回転ディスクが固定される前記回転軸との芯振れ量を検出して、前記芯振れ量から絶対角度誤差を求め、この前記絶対角度誤差から求めた補正値を記憶する補正値メモリ手段と、
前記リクエスト信号が入力されると前記エンコーダ装置から出力される前記絶対角度位置データに前記補正値メモリ手段に記憶した前記補正値から前記リクエスト信号の発生位置に対応する補正値を読み出して両者を加算する補正演算手段とを具備し、
前記エンコーダ装置は、電気角で90°位相が異なるサイン波状の複数のエンコーダ信号に基づいて絶対角度位置データを出力するロータリ式のエンコーダと、
前記エンコーダから出力される絶対角度位置データ間を更に分割して高分割絶対角度位置データを出力する高分割絶対角度位置データ出力手段とを具備する高分割エンコーダ装置からなり、
前記高分割絶対角度位置データに前記補正値が加算され、
前記高分割絶対角度位置データ出力手段は、
前記複数のエンコーダ信号に基いて電気角で90°の間隔で発生する信号切り替え信号を生成する切り替え信号生成手段と、
前記複数のエンコーダ信号の中から、連続して発生する2つの前記信号切り替え信号の間の期間において変曲点を有しない1つの前記エンコーダ信号を選択して出力する信号切り替え回路と、
前記信号切り替え信号が発生したときに先に選択されていた1つの前記エンコーダ信号の電圧値と次に選択される1つの前記エンコーダ信号の電圧値をラッチして切り替わり電圧値として記憶する切り替わり電圧値メモリ手段と、
リクエスト信号が入力されたときに選択されている前記エンコーダ信号の電圧値と、該エンコーダ信号を選択する基準となった前記信号切り替え信号と、前記リクエスト信号が入力されたときに前記切り替わり電圧値メモリ手段に記憶されている直前の1サイクル分の前記切り替わり電圧値とに基づいて前記リクエスト信号が入力されたときの相対的角度位置データを演算し、この相対的角度位置データを前記リクエスト信号が入力される前に前記エンコーダから出力された前記絶対角度位置データに加算して前記高分割絶対角度位置データとして出力する演算手段とを具備してなることを特徴とする高精度エンコーダ装置。An encoder device having a rotary encoder that outputs absolute angular position data in response to a request signal;
A high-accuracy encoder comprising position data correction means for correcting the absolute angle position data including an error based on an absolute angle error caused by a center runout between the rotating disk and a rotating shaft to which the rotating disk is fixed. A device,
The position data correction means includes
A center runout amount between the rotary disk of the encoder and the rotary shaft to which the rotary disk is fixed is detected in advance, an absolute angle error is obtained from the center runout amount, and a correction value obtained from the absolute angle error is obtained. Correction value memory means for storing;
When the request signal is input, the correction value corresponding to the generation position of the request signal is read out from the correction value stored in the correction value memory means to the absolute angular position data output from the encoder device, and both are added. Holders of Bei and correction calculation means for,
The encoder device is a rotary encoder that outputs absolute angular position data based on a plurality of sine-wave encoder signals having different electrical phases by 90 °, and
A high-division encoder device comprising high-division absolute angle position data output means for further dividing the absolute angular position data output from the encoder and outputting high-division absolute angle position data;
The correction value is added to the high division absolute angle position data,
The high division absolute angle position data output means includes:
A switching signal generating means for generating a signal switching signal generated at intervals of 90 ° in electrical angle based on the plurality of encoder signals;
A signal switching circuit that selects and outputs one encoder signal having no inflection point in a period between two signal switching signals generated continuously from the plurality of encoder signals;
A switching voltage value that latches and stores a voltage value of one encoder signal previously selected when the signal switching signal is generated and a voltage value of one encoder signal selected next, as a switching voltage value Memory means;
The voltage value of the encoder signal that is selected when a request signal is input, the signal switching signal that is a reference for selecting the encoder signal, and the switching voltage value memory that is input when the request signal is input The relative angular position data when the request signal is inputted is calculated based on the switching voltage value for one cycle immediately before stored in the means, and the relative angular position data is inputted by the request signal. A high-accuracy encoder device comprising arithmetic means for adding to the absolute angular position data output from the encoder before output and outputting as the highly divided absolute angular position data .
前記高分割絶対角度位置データ出力手段は、
前記A信号,B信号,A*信号及びB*信号を入力として各信号を比較し、前記A信号と前記B信号との交点、前記B信号と前記A*信号との交点、前記A*信号と前記B*信号との交点、及び前記B*信号と前記A信号との交点で信号切り替え信号を出力するコンパレータ回路と、
前記コンパレータ回路から出力される前記信号切り替え信号に基づいて、前記A信号,B信号,A*信号及びB*信号が選択的に切り替えられて前記A信号→前記B*信号→前記A*信号→前記B信号の順で連続して繰り返し現れる基準電圧信号を出力する信号切り替え回路と、
前記基準電圧信号を所定のビット数でA/D変換するA/D変換回路と、
前記信号切り替え信号が出力されたときのA/D変換された前記基準電圧信号の切り替わり電圧値をラッチして記憶する切り替わり電圧値メモリ手段と、
リクエスト信号が入力されたときの前記基準電圧信号の電圧値及び前記信号切り替え信号と、前記リクエスト信号が入力されたときに前記切り替わり電圧値メモリ手段に記憶されている直前の4つの切り替わり電圧値とに基づいて前記リクエスト信号が入力されたときの相対的角度位置データを演算し、この相対的角度位置データを前記リクエスト信号が入力される前に前記エンコーダから出力された前記絶対角度位置データに加算して前記高分割絶対角度位置データとして出力する演算手段とを具備してなるものである請求項7に記載の高精度エンコーダ装置。The encoder device includes a rotary encoder that outputs absolute angular position data based on an encoder signal including a sine wave A signal, a B signal, an A * signal, and a B * signal that are 90 ° out of phase with an electrical angle; A high-division encoder device comprising high-division absolute angular position data output means for further dividing the absolute angular position data continuously output from the encoder and outputting high-division absolute angular position data;
The high division absolute angle position data output means includes:
The A signal, the B signal, the A * signal, and the B * signal are input to compare the signals, the intersection of the A signal and the B signal, the intersection of the B signal and the A * signal, the A * signal And a comparator circuit that outputs a signal switching signal at the intersection of the B * signal and the intersection of the B * signal and the A signal;
Based on the signal switching signal output from the comparator circuit, the A signal, B signal, A * signal, and B * signal are selectively switched so that the A signal → the B * signal → the A * signal → A signal switching circuit that outputs a reference voltage signal that appears repeatedly in the order of the B signal;
An A / D conversion circuit for A / D converting the reference voltage signal with a predetermined number of bits;
Switching voltage value memory means for latching and storing the switching voltage value of the reference voltage signal that has been A / D converted when the signal switching signal is output;
A voltage value of the reference voltage signal when the request signal is input and the signal switching signal, and four switching voltage values immediately before being stored in the switching voltage value memory means when the request signal is input; And calculating the relative angular position data when the request signal is input, and adding the relative angular position data to the absolute angular position data output from the encoder before the request signal is input. The high-precision encoder apparatus according to claim 7 , further comprising arithmetic means that outputs the high-division absolute angular position data.
前記回転ディスクと前記回転ディスクが固定される回転軸との芯振れが原因で発生する絶対角度誤差に基づく誤差を含む前記絶対角度位置データを補正する位置データ補正手段とを備えてなる高精度エンコーダ装置であって、
前記位置データ補正手段は、
予め前記エンコーダの前記回転ディスクと前記回転ディスクが固定される前記回転軸との芯振れ量を検出して、前記芯振れ量から絶対角度誤差を求め、この前記絶対角度誤差から求めた補正値を記憶する補正値メモリ手段と、
前記リクエスト信号が入力されると前記エンコーダ装置から出力される前記絶対角度位置データに前記補正値メモリ手段に記憶した前記補正値から前記リクエスト信号の発生位置に対応する補正値を読み出して両者を加算する補正演算手段とを具備し、
前記エンコーダ装置は、電気角で90°位相が異なるサイン波状のA信号,B信号,A*信号及びB*信号を含むエンコーダ信号に基づいて絶対角度位置データを出力するロータリ式の光学式アブソリュート・エンコーダと、前記エンコーダから連続して出力される絶対角度位置データ間を更に分割して高分割絶対角度位置データを出力する高分割絶対角度位置データ出力手段とを具備する高分割エンコーダ装置からなり、
前記高分割絶対角度位置データ出力手段は、
前記A信号,B信号,A*信号及びB*信号を入力として各信号を比較し、前記A信号と前記B信号の信号レベルが一致し、前記B信号と前記A*信号の信号レベルが一致し、前記A*信号と前記B*信号の信号レベルが一致し、及び前記B*信号と前記A信号の信号レベルが一致するたびに信号切り替え信号を出力するコンパレータ回路と、
前記コンパレータ回路から出力される前記信号切り替え信号に基づいて、前記A信号,B信号,A*信号及びB*信号が選択的に切り替えられて前記A信号→前記B*信号→前記A*信号→前記B信号の順で連続して繰り返し現れる基準電圧信号を出力する信号切り替え回路と、
前記基準電圧信号を所定のビット数でA/D変換するA/D変換回路と、
前記信号切り替え信号が出力されたときのA/D変換された前記基準電圧信号の切り替わり電圧値をラッチするラッチ回路と、
前記ラッチ回路でラッチした電圧値を記憶するメモリ手段と、
リクエスト信号が入力されたときの前記基準電圧信号のA/D変換された電圧値及び前記信号切り替え信号と、前記リクエスト信号が入力されたときに前記メモリ手段に記憶されている1サイクル前の4つの切り替わり電圧値とに基づいて相対的角度位置データを演算し、該相対的角度位置データを前記リクエスト信号が入力される前に前記エンコーダから出力された最新の前記絶対角度位置データに加算して前記高分割絶対角度位置データとして出力する演算手段とを具備し、
前記演算手段はリクエスト信号が入力されたときの信号切り替え信号によってリクエスト信号が発生したときに前記信号切り替え回路で選択している信号を特定し、次に1サイクル前の1サイクル中の基準電圧信号の電圧の変化総量に対する当該サイクルが開始されてからリクエスト信号が入力されたときまでの基準電圧信号の電圧の変化総量との比を求め、この比を前記ビット数により定まる分割数に乗算して前記相対的角度位置データを得ることを特徴とする高精度エンコーダ装置。 An encoder device having a rotary encoder that outputs absolute angular position data in response to a request signal;
A high-accuracy encoder comprising position data correction means for correcting the absolute angle position data including an error based on an absolute angle error caused by a center runout between the rotating disk and a rotating shaft to which the rotating disk is fixed. A device,
The position data correction means includes
A center runout amount between the rotary disk of the encoder and the rotary shaft to which the rotary disk is fixed is detected in advance, an absolute angle error is obtained from the center runout amount, and a correction value obtained from the absolute angle error is obtained. Correction value memory means for storing;
When the request signal is input, the correction value corresponding to the generation position of the request signal is read out from the correction value stored in the correction value memory means to the absolute angular position data output from the encoder device, and both are added. Correction calculating means for performing,
The encoder device is a rotary optical absolute type that outputs absolute angular position data based on an encoder signal including a sine wave A signal, B signal, A * signal and B * signal having a phase difference of 90 ° in electrical angle. A high-division encoder device comprising an encoder and high-division absolute angular position data output means for further dividing the absolute angular position data continuously output from the encoder and outputting high-division absolute angular position data;
The high division absolute angle position data output means includes:
The A signal, B signal, A * signal, and B * signal are input to compare the signals, the signal levels of the A signal and the B signal match, and the signal levels of the B signal and the A * signal are equal. A comparator circuit that outputs a signal switching signal each time the signal levels of the A * signal and the B * signal match and the signal levels of the B * signal and the A signal match;
Based on the signal switching signal output from the comparator circuit, the A signal, B signal, A * signal, and B * signal are selectively switched so that the A signal → the B * signal → the A * signal → A signal switching circuit that outputs a reference voltage signal that appears repeatedly in the order of the B signal;
An A / D conversion circuit for A / D converting the reference voltage signal with a predetermined number of bits;
A latch circuit that latches a switching voltage value of the reference voltage signal that has been A / D converted when the signal switching signal is output;
Memory means for storing the voltage value latched by the latch circuit;
The A / D converted voltage value of the reference voltage signal when the request signal is input and the signal switching signal, and 4 cycles before one cycle stored in the memory means when the request signal is input. The relative angular position data is calculated based on the two switching voltage values, and the relative angular position data is added to the latest absolute angular position data output from the encoder before the request signal is input. Calculating means for outputting as the high-divided absolute angle position data,
The arithmetic means specifies a signal selected by the signal switching circuit when a request signal is generated by a signal switching signal when a request signal is input, and then a reference voltage signal in one cycle before one cycle The ratio of the reference voltage signal to the total change in voltage from the start of the cycle to the time when the request signal is input to the total change in voltage is obtained, and this ratio is multiplied by the number of divisions determined by the number of bits. A high- precision encoder device characterized in that the relative angular position data is obtained.
前記回転ディスクと前記回転ディスクが固定される回転軸との芯振れが原因で発生する絶対角度誤差に基づく誤差を含む前記絶対角度位置データを補正する位置データ補正手段とを備えてなる高精度エンコーダ装置であって、
前記位置データ補正手段は、
予め前記エンコーダの前記回転ディスクと前記回転ディスクが固定される前記回転軸との芯振れ量を検出して、前記芯振れ量から絶対角度誤差を求め、この前記絶対角度誤差から求めた補正値を記憶する補正値メモリ手段と、
前記リクエスト信号が入力されると前記エンコーダ装置から出力される前記絶対角度位置データに前記補正値メモリ手段に記憶した前記補正値から前記リクエスト信号の発生位置に対応する補正値を読み出して両者を加算する補正演算手段とを具備し、
前記エンコーダ装置は、電気角で90°位相が異なるサイン波状のA信号,A*信号,B信号及びB*信号を含むエンコーダ信号に基づいて絶対角度位置データを出力するロータリ式のエンコーダと、
前記エンコーダから連続して出力される絶対角度位置データ間を更に分割して高分割絶対角度位置データを出力する高分割絶対角度位置データ出力手段とを具備する高分割エンコーダ装置であって、
前記高分割絶対角度位置データ出力手段は、
前記エンコーダ信号に基いて電気角で90°の間隔で発生する信号切り替え信号を生成する切り替え信号生成手段と、
前記A信号及びB信号のエンコーダ信号の中から続いて発生する2つの前記信号切り替え信号の間の期間において変曲点を有しない1つの前記エンコーダ信号を選択して出力する信号切り替え回路と、
前記信号切り替え回路の出力を所定のビット数でA/D変換するA/D変換回路と、
前記信号切り替え信号が発生したときに先に選択されていた1つの前記エンコーダ信号の電圧値と次に選択される1つの前記エンコーダ信号の電圧値を前記A/D変換回路の出力からラッチして切り替わり電圧値として記憶する切り替わり電圧値メモリ手段と、
リクエスト信号が入力されたときに選択されている前記エンコーダ信号の電圧値と、該エンコーダ信号を選択する基準となった前記信号切り替え信号と、前記リクエスト信号が入力されたときに前記切り替わり電圧値メモリ手段に記憶されている直前の1サイクル分の前記切り替わり電圧値とに基づいて前記リクエスト信号が入力されたときの相対的角度位置データを演算し、この相対的角度位置データを前記リクエスト信号が入力される前に前記エンコーダから出力された前記絶対角度位置データに加算して前記高分割絶対角度位置データとして出力する演算手段とを具備してなる高精度エンコーダ装置。 An encoder device having a rotary encoder that outputs absolute angular position data in response to a request signal;
A high-accuracy encoder comprising position data correction means for correcting the absolute angle position data including an error based on an absolute angle error caused by a center runout between the rotating disk and a rotating shaft to which the rotating disk is fixed. A device,
The position data correction means includes
A center runout amount between the rotary disk of the encoder and the rotary shaft to which the rotary disk is fixed is detected in advance, an absolute angle error is obtained from the center runout amount, and a correction value obtained from the absolute angle error is obtained. Correction value memory means for storing;
When the request signal is input, the correction value corresponding to the generation position of the request signal is read out from the correction value stored in the correction value memory means to the absolute angular position data output from the encoder device, and both are added. Correction calculating means for performing,
The encoder device includes a rotary encoder that outputs absolute angular position data based on an encoder signal including a sine wave A signal, an A * signal, a B signal, and a B * signal that are 90 ° out of phase with an electrical angle;
A high-division encoder device comprising high-division absolute angular position data output means for further dividing the absolute angular position data continuously output from the encoder and outputting high-division absolute angular position data,
The high division absolute angle position data output means includes:
A switching signal generating means for generating a signal switching signal generated at intervals of 90 ° in electrical angle based on the encoder signal;
A signal switching circuit that selects and outputs one encoder signal having no inflection point in a period between the two signal switching signals generated successively from the encoder signals of the A signal and the B signal;
An A / D conversion circuit for A / D converting the output of the signal switching circuit with a predetermined number of bits;
The voltage value of one encoder signal previously selected when the signal switching signal is generated and the voltage value of one encoder signal selected next are latched from the output of the A / D conversion circuit. A switching voltage value memory means for storing the switching voltage value;
The voltage value of the encoder signal that is selected when a request signal is input, the signal switching signal that is a reference for selecting the encoder signal, and the switching voltage value memory that is input when the request signal is input The relative angular position data when the request signal is input is calculated based on the switching voltage value for one cycle immediately before stored in the means, and the relative angular position data is input to the request signal. A high- precision encoder apparatus comprising: an arithmetic unit that adds the absolute angle position data output from the encoder before being output and outputs the absolute angle position data as the high-division absolute angle position data.
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