JPH0719849A

JPH0719849A - 位置読み取り装置及び位置読み取り方法

Info

Publication number: JPH0719849A
Application number: JP16284193A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Akita; 正秋田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1995-01-20

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は制御対象物の位置を読み取る位置読
み取り装置及び位置読み取り方法に関し、回路の規模を
削減し、また、モータが１回転以上回る場合にもアゾフ
リュート型エンコーダを使用することができることを目
的とする。【構成】計測手段１１は、所定の測定時間間隔におけ
る変位量が有限である制御対象物のＮビットの位置デー
タのうち、下位Ｍビットについての計測値を生成する。
読み取り手段１２は、所定時間毎に前記計測手段１１の
計測値を読み取る。記憶手段１３は、上記読み取り手段
１２により読み取られた前回の計測値を記憶する。位置
データ算出手段１４は、上記読み取り手段１２により読
み取られた現在の計測値と上記記憶手段１３に記憶され
ている前回の計測値との差を算出し、上記差の値を基に
して上位（Ｎ−Ｍ）ビット分を計数し、Ｎビットの位置
データを算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は位置読み取り装置及び位
置読み取り方法に係り、特に、ＸＹテーブル装置、ロボ
ット等で、制御対象物の位置を読み取る位置読み取り装
置及び位置読み取り方法に関する。

【０００２】ＸＹテーブル装置、ロボット等における位
置読み取り装置は、所定範囲内を移動する制御対象物の
位置を読み取り、位置情報を生成する。この位置読み取
り装置では、制御対象物の移動量に対応した信号を出力
する変位センサからの信号を基に、所定ビット数の位置
情報を生成する。

【０００３】上記の位置読み取り装置では、この所定ビ
ット数の位置情報を生成する回路の規模を削減すること
が必要とされている。

【０００４】

【従来の技術】図１０は、従来の一例の位置読み取り装
置を適用したＸＹテーブル装置の説明図を示す。なお、
ここでは、移動台をＸ方向に移動させる部分についての
み示す。ＸＹテーブル装置の移動台２４は、フレーム２
２に回動自在に支持されたボールネジ２３の回動に伴っ
て、図中矢印Ｘ方向に移動する。図中矢印ｍで移動範囲
を示し、移動台２４は、移動範囲の左端Ｐ_Lから、右端
Ｐ_Rの範囲を移動する。ボールネジ２３は、フレーム２
２に取り付けられたモータ２５により、回動される。
インクリメンタル型エンコーダ２６は、モータ２５の回
転角度を検出する。即ち、モータ２５の回転角度に対応
した、位相の異なるＡ相、Ｂ相の２つの矩形波信号を生
成する。信号処理回路６７は、インクリメンタル型エン
コーダ２６から供給されたＡ相、Ｂ相の矩形波信号を基
に、所定ビット数の位置データを生成する。マイクロコ
ンピュータ６８は、信号処理回路６７から供給された位
置データを読み取り、この位置データを基にして、モー
タ２５をサーボコントロールする。

【０００５】このモータ２５のサーボコントロールの際
には、マイクロコンピュータ６８は、モータ電流の指令
値をサーボアンプ３０に供給し、サーボアンプ３０は、
モータ電流を生成して、モータ２５に供給する。

【０００６】図１１は、従来の一例の位置読み取り装置
の構成図を示す。インクリメンタル型エンコーダ２６
は、モータ２５の回転軸と接続された回転軸３４の回転
角度（即ち、モータ２５の回転角度）を検出する。

【０００７】インクリメンタル型エンコーダ２６は、所
定角度毎にスリットを印刷した回転円板に、ＬＥＤ等で
発光させた光を透過させ、その透過光量をフォトトラン
ジスタ等で検出し、その検出信号をコンパレータで２値
化することで、１相の矩形波信号を得ている。この１相
の矩形波信号は、モータ２５が回転して、フォトトラン
ジスタを回転円板の一つのスリットが横切ってから次の
スリットが横切る間に、１周期の波形となる。スリット
が所定角度毎に設けてあるので、この矩形波信号によ
り、モータ２５の回転角度が検出できる。

【０００８】インクリメンタル型エンコーダ２６では、
実際には、回転方向の検出のために、位相の異なるＡ
相，Ｂ相の２つの矩形波信号を生成している。Ｂ相の矩
形波信号は、ＬＥＤとフォトトランジスタからなる光学
系の機械的位置を、Ａ相に対して９０度ずれた位置に置
くことにより得ている。図１２（Ａ）は、Ａ相の矩形波
信号を示し、図１２（Ｂ）は、Ｂ相の矩形波信号を示
す。図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、Ａ相とＢ相の
矩形波信号は、９０度の位相差を持つ。

【０００９】信号処理回路６７は、図１１に示すよう
に、位相判別器３２、移動台２４の全移動範囲をカバー
するＮビットの位置データを生成するカウンタ部７３、
クロック信号を生成するクロック生成回路３１からな
る。位相判別器３２は、クロック信号を用いて、インク
リメンタル型エンコーダ２６から供給されるＡ相，Ｂ相
の矩形波信号を基にして、モータ２５の回転方向に応じ
て、ＵＰパルス（アップパルス）信号又はＤＮパルス
（ダウンパルス）信号を出力する。

【００１０】図１２（Ｃ）は、ＵＰパルス信号を示し、
図１２（Ｄ）は、ＤＮパルス信号を示す。図１２
（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、ＵＰパルス信号又はＤＮ
パルス信号は、Ａ相又はＢ相矩形波信号のエッジ部分で
一つずつ出力される。このため、モータ２５の１回転あ
たりで、インクリメンタル型エンコーダ２６の回転円板
の全スリット数の４倍のパルス数が出力される。ＵＰパ
ルス、ＤＮパルスは、カウンタ部７３に供給される。

【００１１】カウンタ部７３は、ＵＰパルスが一つ供給
されると、保持していた計数値を１だけ増加させる。逆
に、ＤＮパルスが一つ供給されると、保持していた計数
値を１だけ減少させる。

【００１２】カウンタ部７３は、移動台２４の全移動範
囲に対応するパルス数を計数できることが必要である。
カウンタ部７３が計数する値の範囲の最大値は、下記の
式で表される。

【００１３】計数値の範囲の最大値＝インクリメンタル
型エンコーダのスリット数×４×モータの最大回転数ここで、図１０に示す、移動台２４の移動範囲ｍについ
て、仮に、モータ２５の１０回転（従ってボールネジ２
３の１０回転）で、左端位置Ｐ_Lから右端位置Ｐ_Rまで
の全移動範囲を移動できるものとし、インクリメンタル
型エンコーダ２６のスリット数を仮に１００００とする
と、カウンタ部７３の計数値の最大値は、４００００と
なる。このとき、カウンタ部７３は、４００００以上の
値を計数できることが必要となる。

【００１４】ここで、マイクロコンピュータ６８での処
理のし易さのために、カウンタ部７３が二進数でカウン
トするものとすると、必要なビット数Ｎは、ｌｏｇ４００００／ｌｏｇ２＝１５．２９より、１６以上であることが分かる。

【００１５】図１３は、従来のカウンタ部７３の具体例
を示す。図１３に示すカウンタ部７３は、１６ビットの
位置データを計数するもので、４個の直列接続された４
ビットアップダウン（ＵＰ／ＤＮ）カウンタ８１〜８
４、２個の８ビットデータラッチ８５，８６からなる。

【００１６】位置データを読み取る際には、先ず、マイ
クロコンピュータ６８は、ラッチ指令により、４ビット
ＵＰ／ＤＮカウンタ８１〜８４の出力データをデータラ
ッチ８５，８６にラッチさせる。この後、下位８ビット
の位置データを読み取る場合は、下位８ビットの選択信
号により、データラッチ８６を選択して、データラッチ
８６の８ビットの出力データを読み取る。また、上位８
ビットの位置データを読み取る場合は、上位８ビットの
選択信号により、データラッチ８５を選択して、データ
ラッチ８５の８ビットの出力データを読み取る。

【００１７】マイクロコンピュータ８６は、この読み取
った値を、そのままモータ２５の回転角度（又は移動台
２４の位置データ）の計数値とし、この計数値を用い
て、モータ２５のサーボコントロールを行う。

【００１８】また、モータ２５の回転角度を検出するエ
ンコーダには、アブソリュート型と呼ばれるものがあ
る。アブソリュート型エンコーダは、回転円板に１０ビ
ット程度の二進数のコードを印刷したものに、ＬＥＤの
光を当て、フォトトランジスタ等で明暗を検出するもの
で、１回転内の回転角度に対応した二進数のコードがエ
ンコーダから直接出力される。実際には、グレイコード
が使われるため、コード変換により、二進バイナリーコ
ードに変換している。従って、アブソリュート型エンコ
ーダは、図１１の、インクリメンタル型エンコーダ２６
と、カウンタ部７３を含む信号処理回路６７を合わせた
部分に対応する。

【００１９】ただし、アゾフリュート型エンコーダで出
力される角度データは、モータの１回転についての角度
データである。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】従来の位置読み取り装
置では、図１３の例に示すように、移動台２４の全移動
範囲を計数できるカウンタ部７３の回路規模が大きくな
るという問題がある。また、インクリメンタル型エンコ
ーダ２６のスリット数を更に多くして角度検出分解能を
高くしたり、ボールネジ２３を長くして移動台２４の移
動範囲を広くすると、カウンタ部７３のビット数は更に
大きくなり回路規模もその分大きくなってしまう。

【００２１】また、移動台２４の全移動範囲で、モータ
２５が１回転以上回るときは、アブソリュート型エンコ
ーダを使用することはできないという問題がある。

【００２２】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、位置データを生成する回路の規模を削減し、また、
モータが１回転以上回る場合にもアゾフリュート型エン
コーダを使用することができる位置読み取り装置及び位
置読み取り方法を提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理構成
図を示す。請求項１の発明では、計測手段１１は、制御
対象物のＮビットの位置データのうち、下位Ｍビットに
ついての計測値を生成する。

【００２４】読み取り手段１２は、所定時間毎に前記計
測手段１１の計測値を読み取る。

【００２５】記憶手段１３は、上記読み取り手段１２に
より読み取られた前回の計測値を記憶する。

【００２６】位置データ算出手段１４は、上記読み取り
手段１２により読み取られた現在の計測値と上記記憶手
段１３に記憶されている前回の計測値との差を算出し、
上記差の値を基にして上位（Ｎ−Ｍ）ビット分を計数
し、Ｎビットの位置データを算出する。

【００２７】請求項３の発明では、前記計測手段１１
は、アブソリュート型エンコーダである。

【００２８】

【作用】請求項１の発明では、計測手段は、Ｎビット位
置データのうち、下位Ｍビットについて計測すればよ
い。このため、計測手段の回路規模を削減することを可
能とする。

【００２９】請求項３の発明では、アブソリュート型エ
ンコーダから供給される下位Ｍビットの計測値から、位
置データ算出手段が上位（Ｎ−Ｍ）ビット分を計数す
る。このため、モータが１回転以上回る場合にもアゾフ
リュート型エンコーダを使用することを可能とする。

【００３０】

【実施例】図２は、本発明の第１実施例を適用したＸＹ
テーブル装置の説明図を示す。なお、ここでは、移動台
をＸ方向に移動させる部分についてのみ示す。図２にお
いて、図１０と同一構成部分には、同一符号を付し、適
宜説明を省略する。

【００３１】インクリメンタル型エンコーダ２６は、移
動台２４の移動量に対応するモータ２５の回転角度を検
出する。即ち、モータ２５の回転角度に対応した、位相
の異なるＡ相、Ｂ相の２つの矩形波信号を生成する。

【００３２】信号処理回路２７は、インクリメンタル型
エンコーダ２６から供給されたＡ相、Ｂ相の矩形波信号
を基に、移動台２４の全移動範囲をカバーできるＮビッ
トの位置データのうち、下位のＭビットの値を生成す
る。

【００３３】マイクロコンピュータ２８は、タイマ信号
発振器２９で生成されるタイマ信号で決められる所定周
期で、信号処理回路２７から供給された下位Ｍビットの
位置データを読み取り、このＭビットの位置データを基
にして、上位のＮ−Ｍビット分を計数して、Ｎビットの
位置データを生成する。

【００３４】マイクロコンピュータ２８は、この生成し
たＮビットの位置データを用いて、モータ２５をサーボ
コントロールする。

【００３５】図３は、本発明の第１実施例の位置読み取
り装置の構成図を示す。図３において、図１１と同一構
成部分には、同一符号を付し、適宜説明を省略する。イ
ンクリメンタル型エンコーダ２６は、モータ２５の回転
角度を検出する。

【００３６】インクリメンタル型エンコーダ２６は、図
１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、９０度の位相差を持
つ、Ａ相とＢ相の矩形波信号を出力する。

【００３７】信号処理回路２７は、図３に示すように、
位相判別器３２、Ｎビットの位置データのうちの下位Ｍ
ビットの位置データを出力するカウンタ部３３、クロッ
ク生成回路３１からなる。位相判別器３２は、クロック
信号を用いて、インクリメンタル型エンコーダ２６から
供給されるＡ相，Ｂ相の矩形波信号を基にして、モータ
２５の回転方向に応じて、図１２（Ｃ）、（Ｄ）に示す
ように、ＵＰパルス信号又はＤＮパルス信号を出力す
る。

【００３８】モータ２５の１回転あたりで、インクリメ
ンタル型エンコーダ２６の回転円板の全スリット数の４
倍のパルス数のＵＰパルス信号、又はＤＮパルス信号が
出力される。ＵＰパルス信号、ＤＮパルス信号は、カウ
ンタ部３３に供給される。

【００３９】カウンタ部３３は、ＵＰパルスが一つ供給
されると、保持していた計数値を１だけ増加させる。逆
に、ＤＮパルスが一つ供給されると、保持していた計数
値を１だけ減少させる。

【００４０】カウンタ部３３は、移動台２４の全移動範
囲に対応するＮビットのパルス数のうち、下位Ｍビット
分について、ＵＰパルス、又はＤＮパルスを計数する。
従って、カウンタ部３３は、移動台２４の全移動範囲を
カバーするＮビットの位置データのうちの下位Ｍビット
の位置データを出力するマイクロコンピュータ２８は、
タイマ信号で決められる所定周期で、カウンタ部３３か
ら下位Ｍビットの位置データを読み取り、このＭビット
の位置データを基にして、上位のＮ−Ｍビット分を計数
して、Ｎビットの位置データを生成する。

【００４１】図４は、本発明の第１実施例における、位
置データ生成手順を示すフローチャートである。本実施
例では、移動台２４の速度が有限であり、所定の測定周
期での移動台２４の位置の変化量に上限があることを前
提としている。この前提に立って、カウンタ部３３のビ
ット数Ｍ、読み取り周期Ｔを適切に設定して、読み取り
周期Ｔでのカウンタ部３３の計数値の変化の大きさから
計数値のキャリーを正しく検出して、上位（Ｎ−Ｍ）ビ
ットの計数を行う。

【００４２】本実施例では、下記のようにして、下位ビ
ット数Ｍ、カウンタ部３３の出力データを読み込む周期
Ｔ、キャリー発生の有無を判別するための基準値Ｘ１を
決める。

【００４３】先ず、全ビット数Ｎに対して、Ｍ＜Ｎなる
Ｍを決める。次に、読み取り周期Ｔにおいてカウンタ部
３３でキャリーが発生しない場合の、計数値の増減の最
大値、即ち、Ｔ秒間のＵＰパルス数又はＤＮパルス数の
最大値をＭ_Pとして、下記式を満足する範囲で、周期
Ｔを決める。式の条件は、基準値Ｘ１が存在するため
に必要な条件である。

【００４４】Ｔ秒間の最大パルス数Ｍ_P≦２^M-1−１次に、下記式を満足する範囲で、基準値Ｘ１を決め
る。下記式で、２^M−（Ｔ秒間の最大パルス数Ｍ_P）
は、読み取り周期Ｔにおいてカウンタ部３３でキャリー
が発生した場合の、計数値の増減の最小値である。

【００４５】Ｔ秒間の最大パルス数Ｍ_P≦Ｘ１＜２^M−（Ｔ秒間の最大パルス数Ｍ_P）上記のようにして設定した基準値Ｘ１を用いて、読み取
り周期Ｔ秒間でのキャリーの発生の有無を判別すること
ができる。即ち、読み取り周期Ｔにおけるカウンタ部３
３の計数値の増減の絶対値（後述する｜ΔＸ｜）が、基
準値Ｘ１以下であれば、キャリーが発生していないと判
定し、基準値Ｘ１より大きければ、キャリーが発生した
と判定することができる。

【００４６】本実施例では、移動台２４の位置Ｘを、下
記式で算出する。

【００４７】Ｘ＝Ｘ_H×２^M＋Ｘ_LNEW ここで、Ｘ_Hは、上位Ｎ−Ｍビットの値であり、Ｘ_LNEW
は、下位Ｎビットの値である。Ｘ_LNEWは、カウンタ部３
３から読み込んだ計数値であり、Ｘ_Hは、検出したキャ
リーから、マイクロコンピュータ２８で算出した値であ
る。

【００４８】また、一つ前の読み取りタイミングで読み
込んだカウンタ部３３の計数値を保持するＸ_LOLDを設け
ている。Ｘ、Ｘ_H、Ｘ_LNEW、Ｘ_LOLDは、例えば、マイク
ロコンピュータ２８内のメモリの所定番地に格納され
る。

【００４９】次に、図４のフローチャートについて詳細
に説明する。ＸＹステージ装置は、移動台２４の移動範
囲の原点を検出するための原点センサを備えており、初
期設定として、この原点センサを用いて、移動台２４を
移動範囲の原点に合わせる。移動台２４の原点は、例え
ば、移動範囲の中央に設定される（ステップ２０１）。

【００５０】移動台２４を原点に合わせた後、Ｘ_H，Ｘ
_LOLD の値に初期値を設定する。Ｘ _Hには例えば０を代
入し、Ｘ_LOLDには、現在のカウンタ部３３の下位Ｍビッ
トの計数値を代入する（ステップ２０２）。

【００５１】以下に説明するステップ２０３〜ステップ
２１３では、マイクロコンピュータ２８は、読み取り周
期Ｔ秒毎にカウンタ部３３の計数値を読み込み、移動台
２４の位置Ｘを算出している。

【００５２】ステップ２０２の後、周期Ｔのタイマ信号
が供給されたかどうかを判断し、周期Ｔのタイマ信号が
供給されたときは、ステップ２０４に進む（ステップ２
０３）。

【００５３】ステップ２０３で、周期Ｔのタイマ信号が
供給されたときは、先ず、カウンタ部３３から下位Ｍビ
ットの計数値を読み込み、Ｘ_LNEWに代入する（ステップ
２０４）。

【００５４】次に、カウンタ部３３から読み込んだ、前
回の計数値と今回の計数値との差ΔＸ＝Ｘ_LNEW−Ｘ_LOLD
を算出する（ステップ２０５）。

【００５５】次に、｜ΔＸ｜と基準値Ｘ１とを比較し
て、キャリーが発生したかどうかを判断する（ステップ
２０６）。ステップ２０６で、｜ΔＸ｜≦Ｘ１のとき
は、キャリーが発生していないので、上位（Ｎ−Ｍ）ビ
ットのＸ_Hは変更せずに、ステップ２１０に進む。ステ
ップ２０６で、｜ΔＸ｜＞Ｘ１のときは、キャリーが発
生しているので、ステップ２０７〜２０９で、上位（Ｎ
−Ｍ）ビットのＸ_Hを変更する。

【００５６】ステップ２０７では、ΔＸの符号を判断す
る。ΔＸ＜０のときは、２^Mへの桁上がりが生じている
ので、Ｘ_Hの値を＋１する（ステップ２０８）。逆に、
ΔＸ＞０のときは、２^Mからの桁下がりが生じているの
で、Ｘ_Hの値を−１する（ステップ２０９）。

【００５７】次に、Ｘ＝Ｘ_H×２^M＋Ｘ_LNEW によ
り、現在の移動台２４の位置Ｘを算出する。キャリーが
発生しなかったときは、Ｘ_LNEWのみが更新されており、
キャリーが発生したときは、Ｘ_H及びＸ_LNEWが更新され
ている（ステップ２１０）。

【００５８】次に、カウンタ部３３からの次回の計数値
の読み込みで、ΔＸを算出するために、今回の読み込み
でのカウンタ３３の計数値Ｘ_LNEWを、Ｘ_LOLDに代入する
（ステップ２１１）。

【００５９】次に、マイクロコンピュータ２８は、算出
した移動台２４の位置Ｘの値を用いて、モータ２５のサ
ーボコントロール等の必要なアプリケーション処理を行
う（ステップ２１２）。

【００６０】次に、ステップ２１３では、ＸＹテーブル
装置の動作終了の指令があるかどうかを判断し、動作終
了の指令があるときは、処理を終了する。動作終了の指
令が無い場合は、ステップ２０３に戻って、位置データ
Ｘの算出と位置データＸを用いた処理を続ける。

【００６１】次に、移動台２４の全移動範囲を計測する
のに必要なビット数Ｎを、Ｎ＝８とし、カウンタ部３３
のビット数Ｍを、Ｍ＝３とした場合の例について説明す
る。図５は、８ビットの２進数と対応する１０進数の説
明図を示す。図５に示す、下位３ビットの２²〜２⁰の
部分が、カウンタ部３３で計数されて、マイクロコンピ
ュータ２８に読み込まれ、Ｘ_LNEW又はＸ_LOLDに代入され
る。また、上位の５ビットの２⁷〜２³の部分が、マイ
クロコンピュータ２８内部でＸ_Hとして計数される。

【００６２】また、図５の１０進数は、移動台２４の位
置Ｘ＝Ｘ_H×２^M＋Ｘ_LNEWの値を１０進数で表示したも
のに相当する。

【００６３】先ず、前記式を満足するように、読み取
り周期Ｔを設定する。即ち、Ｔ秒間の最大パルス数Ｍ_P
≦２^3-1−１＝３となるように、周期Ｔを設定する。
ここでは、Ｔ秒間の最大パルス数Ｍ_P＝３であるもの
とする。

【００６４】次に、前記式を満足する範囲で、基準値
Ｘ１を決める。即ち、Ｔ秒間の最大パルス数Ｍ_P≦Ｘ１＜２^M−（Ｔ秒間の最
大パルス数Ｍ_P）の条件で、Ｍ_P＝３、Ｍ＝３から、３≦Ｘ１＜２³−
３＝５となり、Ｘ１は、３又は４を設定することがで
きる。ここでは、Ｘ１＝４とする。

【００６５】以下に、カウンタ部３３から計数値を読み
取り、Ｘを算出する例について説明する。移動台２４の
原点は、例えば、移動範囲の中央に設定される。移動台
２４を原点に合わせた後の初期設定で、Ｘ_H＝０、Ｘ
_LOLD＝０となっており、Ｘ＝０であるものとする。この
状態から、Ｔ秒後に、計数値をＸ_LNEWに読み込み、Ｘ_LN
_EW＝３であったとすると、｜ΔＸ｜＝３で、｜ΔＸ｜＝
Ｘ１となる。この場合は、キャリーが発生していないの
で、Ｘ_Hはそのままで、Ｘ＝３となり、正しいＸの値が
生成される。

【００６６】また、Ｘ＝６、Ｘ_H＝０、Ｘ_LOLD＝６の状
態から、次に、カウンタ部３３の計数値を読み込んだと
きに、ＵＰパルスが３個入っていたとすると、Ｘ_LNEW＝
１となる。このとき、ΔＸ＝１−６＝−５となり、｜Δ
Ｘ｜＞Ｘ１かつΔＸ＜０で、上位桁への桁上げが発生し
ているので、Ｘ_Hは＋１されて、Ｘ_H＝１となる。従っ
て、Ｘ＝１×２³＋１＝９となり、正しいＸの値が生成
される。

【００６７】また、Ｘ＝１８、Ｘ_H＝２、Ｘ_LOLD＝２の
状態から、次に、カウンタ部３３の計数値を読み込んだ
ときに、ＤＮパルスが３個入っていたとすると、Ｘ_LNEW
＝７となる。このとき、ΔＸ＝７−２＝５となり、｜Δ
Ｘ｜＞Ｘ１かつΔＸ＞０で、上位桁からの桁下げが発生
しているので、Ｘ_Hは−１されて、Ｘ_H＝１となる。従
って、Ｘ＝１×２³＋７＝１５となり、正しいＸの値が
生成される。

【００６８】また、Ｘ＝１、Ｘ_H＝０、Ｘ_LOLD＝１の状
態から、次に、カウンタ部３３の計数値を読み込んだと
きに、ＤＮパルスが３個入っていたとすると、Ｘ_LNEW＝
６となる。このとき、ΔＸ＝６−１＝５となり、｜ΔＸ
｜＞Ｘ１かつΔＸ＞０で、上位桁からの桁下げが発生し
ているので、Ｘ_Hは−１されて、Ｘ_H＝−１となる。従
って、Ｘ＝−１×２³＋６＝−２となり、正しいＸの値
が生成される。

【００６９】また、Ｘ＝−１１、Ｘ_H＝−２、Ｘ_LOLD＝
５の状態から、次に、カウンタ部３３の計数値を読み込
んだときに、ＵＰパルスが３個入っていたとすると、Ｘ
_LNEW＝０となる。このとき、ΔＸ＝０−５＝−５とな
り、｜ΔＸ｜＞Ｘ１かつΔＸ＜０で、上位桁への桁上げ
が発生しているので、Ｘ_Hは＋１されて、Ｘ_H＝−１と
なる。従って、Ｘ＝−１×２³＋０＝−８となり、正し
いＸの値が生成される。

【００７０】なお、移動台２４の原点は、移動範囲の中
央に限られず、例えば、移動範囲の左端に設定されてい
てもよい。

【００７１】上記のようにして、本実施例では、正しく
移動台２４の位置Ｘを生成することができる。

【００７２】図６は、本発明の第１実施例のカウンタ部
の具体例を示す。図６に示すカウンタ部３３は、１６ビ
ットの位置データの内の８ビットを計数するもので、２
個の直列接続された４ビットアップダウン（ＵＰ／Ｄ
Ｎ）カウンタ４１，４２、１個の８ビットデータラッチ
４３からなる。

【００７３】カウンタ部３３の計数値を読み取る際に
は、先ず、マイクロコンピュータ２８は、ラッチ指令に
より、４ビットＵＰ／ＤＮカウンタ４１，４２の出力デ
ータをデータラッチ４３にラッチさせる。この後、下位
８ビットの選択信号により、データラッチ４３を選択し
て、データラッチ４３の８ビットの出力データを読み取
る。

【００７４】マイクロコンピュータ２８は、前記のよう
に、この読み取った計数値から、移動台２４の位置デー
タＸを生成し、この位置データＸを用いて、モータ２５
のサーボコントロールを行う。

【００７５】上記のように、本実施例では、カウンタ部
３３のビット数を減らして、回路規模を削減することが
できる。

【００７６】図７は本発明の第２実施例における位置デ
ータ生成手順を示すフローチャートを示す。第２実施例
では、移動台２４の速度異常を検出するために、下記
式を満足する基準値Ｘ０を設けている。Ｔ秒間の最大パルス数Ｍ_P≦Ｘ０＜Ｘ１＜２^M−（Ｔ秒間の最大パルス数Ｍ_P）｜ΔＸ｜について、下記式の条件が成立する場合は、
キャリーが発生していないにもかかわらず、規定のＴ秒
間の最大パルス数Ｍ_Pを越えているので、何らかの異常
により移動台２４の速度が過大になったものと判断す
る。

【００７７】Ｘ０＜｜ΔＸ｜≦Ｘ１次に、図７のフローチャートについて詳細に説明する。
なお、図７において、図４と同一処理を行う部分につい
ては、適宜説明を省略する。初期設定として、移動台２
４を移動範囲の原点に合わせる。（ステップ３０１）。

【００７８】移動台２４を原点に合わせた後、Ｘ_H，Ｘ
_LOLD の値に初期値を設定する。Ｘ _Hには例えば０を代
入し、Ｘ_LOLDには、現在のカウンタ部３３の下位Ｍビッ
トの計数値を代入する（ステップ３０２）。

【００７９】ステップ３０３〜ステップ３１４では、マ
イクロコンピュータ２８は、読み取り周期Ｔ秒毎にカウ
ンタ部３３の計数値を読み込み、移動台２４の位置Ｘを
算出している。

【００８０】ステップ３０３では、周期Ｔのタイマ信号
が供給されたかどうかを判断し、周期Ｔのタイマ信号が
供給されたときは、ステップ３０４に進む。

【００８１】ステップ３０３で、周期Ｔのタイマ信号が
供給されたときは、先ず、カウンタ部３３から下位Ｍビ
ットの計数値を読み込み、Ｘ_LNEWに代入する（ステップ
３０４）。

【００８２】次に、カウンタ部３３から読み込んだ、前
回の計数値と今回の計数値との差ΔＸ＝Ｘ_LNEW−Ｘ_LOLD
を算出する（ステップ３０５）。

【００８３】次に、｜ΔＸ｜と基準値Ｘ０とを比較し
て、規定のＴ秒間の最大パルス数Ｍ_P以下であるかどう
かを判断する（ステップ３０６）。ステップ３０６で、
｜ΔＸ｜≦Ｘ０のときは、規定のＴ秒間の最大パルス数
Ｍ_P以下で、かつ、キャリーが発生していないので、上
位（Ｎ−Ｍ）ビットのＸ_Hは変更せずに、ステップ３１
１に進む。

【００８４】ステップ３０６で、｜ΔＸ｜＞Ｘ０のとき
は、ステップ３０７で｜ΔＸ｜とＸ１を比較する。ステ
ップ３０７で、｜ΔＸ｜≦Ｘ１のときは、Ｘ０＜｜ΔＸ
｜≦Ｘ１が成立しており、キャリーが発生していないに
もかかわらず、規定のＴ秒間の最大パルス数Ｍ_Pを越え
ているので、移動台２４の速度が過大になったものと判
断する。この場合、ステップ３１５にて、モータ２５を
止める等の速度異常時の処理を行って、処理を終える。

【００８５】ステップ３０７で、｜ΔＸ｜＞Ｘ１のとき
は、キャリーが発生しているので、ステップ３０８〜３
１０で、図４のステップ２０７〜２０９と同様にして、
ΔＸの符号に応じて、上位（Ｎ−Ｍ）ビットのＸ_Hを変
更する。

【００８６】次に、ステップ３１１では、Ｘ＝Ｘ_H×２
^M＋Ｘ_LNEW により、現在の移動台２４の位置Ｘを算
出する。

【００８７】次に、次回の計数値の読み込みで、ΔＸを
算出するために、今回の読み込みでのカウンタ３３の計
数値Ｘ_LNEWを、Ｘ_LOLDに代入する（ステップ３１２）。

【００８８】次に、マイクロコンピュータ２８は、算出
した移動台２４の位置Ｘの値を用いて、モータ２５のサ
ーボコントロール等の必要なアプリケーション処理を行
う（ステップ３１３）。

【００８９】次に、ステップ３１４では、ＸＹテーブル
装置の動作終了の指令があるかどうかを判断し、動作終
了の指令があるときは、処理を終了する。動作終了の指
令が無い場合は、ステップ３０３に戻って、位置データ
Ｘの算出と位置データＸを用いた処理を続ける。

【００９０】上記のように、第２実施例では、速度異常
の有無を判断するための基準値Ｘ０を設けており、移動
台２４の速度異常を監視することができる。

【００９１】図８は、本発明の第３実施例の構成図を示
す。第３実施例では、エンコーダに、アブソリュート型
エンコーダ５１を用いている。また、マイクロコンピュ
ータ２８、周期Ｔのタイマ信号を生成するタイマ発振器
２９を備えている。アブソリュート型エンコーダ５１
は、モータ２５の１回転についての絶対角度を測定し
て、Ｍビットの２進数の計数値を出力する。なお、モー
タ２５の回転角度は、モータ２５の回転軸に接続された
回転軸３４の角度により測定される。

【００９２】移動台２４の移動範囲に対して、モータ２
５は複数回転し、位置データＸとして、Ｎ＞Ｍなるビッ
ト数Ｎが必要であるものとする。第１実施例で、カウン
タ部３３のＭビットの計数値から、Ｎビットの位置デー
タＸを算出したのと同様に、第３実施例では、マイクロ
コンピュータ２８は、適切な周期Ｔ毎に、アブソリュー
ト型エンコーダ５１のＭビットのデータを読み込み、キ
ャリーの有無を判別してＮビットの位置データＸを生成
することができる。

【００９３】このように、従来、モータ２５が多回転す
る場合には、アブソリュート型エンコーダ５１を使用で
きなかったのに対して、第３実施例では、モータ２５が
多回転する場合でも、アブソリュート型エンコーダ５１
を用いて、正しい位置データを生成することることがで
きる。

【００９４】また、移動台２４の速度に対して、周期Ｔ
を適切に設定することにより、上位ビットをマイクロコ
ンピュータ２８で計数することができるので、アブソリ
ュート型エンコーダ５１の１回転分全部のビット数分の
信号線をマイクロコンピュータ２８に接続しなくてもよ
くなる。従って、その分、信号線を減らして、マイクロ
コンピュータ２８の受信回路の回路規模も削減すること
ができる。

【００９５】また、アブソリュート型エンコーダ５１自
身を、１回転周期ではなく、１／２回転周期とか、１／
１０回転周期で計数値を出力する構成として、上位ビッ
トについては、マイクロコンピュータ２８で計数するこ
ともできる。この場合、角度分解能を落とすことなく、
アブソリュート型エンコーダ５１の計数値のビット数を
減らすことができ、アブソリュート型エンコーダ５１内
の光センサの数を、減らしたビット数分、削減すること
ができる。また、アブソリュート型エンコーダ５１とマ
イクロコンピュータ２８と接続する信号線の数も減らせ
る。

【００９６】図９は、本発明の第４実施例の構成図を示
す。第４実施例では、角度検知器として、レゾルバを用
いた場合の例である。機能的には、レゾルバ５５、Ｒ／
Ｄ（レゾルバ・デジタル）コンバータ５７、レゾルバ励
磁発振器５６の組合せで、アブソリュート型エンコーダ
と同等の機能を持つ。

【００９７】レゾルバ励磁発振器５６は、Ｖ・ｓｉｎω
ｔなる信号をレゾルバ５５、Ｒ／Ｄコンバータ５７に供
給する。ここで、モータ２５の回転軸に接続された回転
軸３４の角度をθとする。

【００９８】レゾルバ５５は、１相励磁２相出力のレゾ
ルバで、一つのロータと二つのステータで構成されてお
り、ロータにＶ・ｓｉｎωｔなる信号を供給されると、
ステータから、Ｋ・Ｖ・ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθなるｓｉ
ｎ信号と、Ｋ・Ｖ・ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθなるｃｏｓ信
号を生成する。なお、Ｋは、レゾルバ５５により決まる
一定の計数である。

【００９９】Ｒ／Ｄコンバータ５７は、レゾルバ５５か
ら供給される、Ｋ・Ｖ・ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθなるｓｉ
ｎ信号と、Ｋ・Ｖ・ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθなるｃｏｓ信
号、及びレゾルバ発振器５６から供給されるＶ・ｓｉｎ
ωｔなる信号を基にして、モータ２５の１回転について
の角度θに対応するＭビットの計数値を生成する。

【０１００】Ｒ／Ｄコンバータ５７は、追従比較型のＲ
／Ｄコンバータで、Ｍビットのカウンタを備えており、
内蔵の発振器のパルスを、カウント値が角度θに対応す
る値になるまで計数する。このカウンタの計数値がＭビ
ットのデータとして出力される。

【０１０１】移動台２４の移動範囲に対して、モータ２
５は複数回転し、位置データＸとして、Ｎ＞Ｍなるビッ
ト数Ｎが必要であるものとする。第３実施例と同様に、
第４実施例では、マイクロコンピュータ２８は、適切な
周期Ｔ毎に、Ｒ／Ｄコンバータ５７のＭビットのデータ
を読み込み、キャリーの有無を判別してＮビットの位置
データＸを生成することができる。

【０１０２】従来、モータ２５が多回転する場合に、レ
ゾルバ５５を用いるときは、上位（Ｎ−Ｍ）ビットを計
数する外付けのカウンタを設けて、Ｒ／Ｄコンバータ５
７から出力されるキャリーを用いて、Ｎビットの位置デ
ータを計数する必要があった。これに対して、第４実施
例では、外付けのカウンタを必要とせず、回路を削減す
ることができる。

【０１０３】なお、上記各実施例では、直線移動する移
動台２４の位置を測定する例で説明したが、回転移動す
るロボットの腕等の角度位置を測定する場合でも、同様
に本発明を適用することができる。

【０１０４】

【発明の効果】上述の如く、請求項１の発明によれば、
計測手段は、Ｎビット位置データのうち、下位Ｍビット
について計測すればよいため、計測手段の回路規模を削
減することができる特長を有する。

【０１０５】請求項３の発明では、アブソリュート型エ
ンコーダから供給される下位Ｍビットの計測値から、位
置データ算出手段が上位（Ｎ−Ｍ）ビット分を計数する
ため、モータが１回転以上回る場合にもアゾフリュート
型エンコーダを使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の第１実施例を適用したＸＹテーブル装
置の説明図である。

【図３】本発明の第１実施例の構成図である。

【図４】本発明の第１実施例における、位置データ生成
手順を示すフローチャートである。

【図５】８ビットの２進数と対応する１０進数の説明図
である。

【図６】本発明の第１実施例のカウンタ部の具体例を示
す図である。

【図７】本発明の第２実施例における、位置データ生成
手順を示すフローチャートである。

【図８】本発明の第３実施例の構成図である。

【図９】本発明の第４実施例の構成図である。

【図１０】従来の一例の位置読み取り装置を適用したＸ
Ｙテーブル装置の説明図である。

【図１１】従来の一例の位置読み取り装置の構成図であ
る。

【図１２】Ａ相及びＢ相の矩形波信号とＵＰパルス，Ｄ
Ｎパルスの説明図である。

【図１３】従来のカウンタ部の具体例を示す図である。

【符号の説明】

１１計測手段１２読み取り手段１３記憶手段１４位置データ算出手段２３ボールネジ２４移動台２５モータ２６インクリメンタル型エンコーダ２７信号処理回路２８マイクロコンピュータ２９タイマ信号発振器３０サーボアンプ３１クロック生成回路３２位相判別器３３カウンタ部４１，４２４ビットＵＰ／ＤＮカウンタ４３データラッチ５１アブソリュート型エンコーダ５５レゾルバ５６レゾルバ励磁発振器５７Ｒ／Ｄコンバータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】制御対象物の位置を読み取り、Ｎビット
の位置データを生成する位置読み取り装置において、上記制御対象物のＮビットの位置データのうち、下位Ｍ
ビットについての計測値を生成する計測手段（１１）
と、所定時間毎に上記計測手段（１１）の計測値を読み取る
読み取り手段（１２）と、上記読み取り手段（１２）により読み取られた前回の計
測値を記憶する記憶手段（１３）と、上記読み取り手段（１２）により読み取られた現在の計
測値と上記記憶手段（１３）に記憶されている前回の計
測値との差を算出し、上記差の値を基にして上位（Ｎ−
Ｍ）ビット分を計数し、Ｎビットの位置データを算出す
る位置データ算出手段（１４）とを有する構成としたこ
とを特徴とする位置読み取り装置。
【請求項２】前記計測手段（１１）は、インクリメン
タル型エンコーダ、位相判別器及びＭビットのアップダ
ウンカウンタからなることを特徴とする請求項１記載の
位置読み取り装置。
【請求項３】前記計測手段（１１）は、アブソリュー
ト型エンコーダであることを特徴とする請求項１記載の
位置読み取り装置。
【請求項４】前記計測手段（１１）は、レゾルバとレ
ゾルバ・デジタルコンバータの組合せであることを特徴
とする請求項１記載の位置読み取り装置。
【請求項５】前記位置データ算出手段（１１）は、前
記読み取り手段（１２）により読み取られた現在の計数
値と前記記憶手段に記憶されている前回の計数値との差
が判定基準値を越える場合は、制御対象物の移動速度が
異常であると判定し、上位の制御手段に移動速度の異常
発生を知らせることを特徴とする請求項１記載の位置読
み取り装置。
【請求項６】制御対象物の位置を読み取り、Ｎビット
の位置データを生成する位置読み取り装置における位置
読み取り方法において、上記制御対象物のＮビットの位置データのうちの下位Ｍ
ビットについての計測値を、所定時間毎に読み取り、上記読み取られた現在の計測値と前回の計測値との差を
算出し、上記差の値を基にして上位（Ｎ−Ｍ）ビット分
を計数し、Ｎビットの位置データを算出することを特徴
とする位置読み取り方法。