JPH0757180A

JPH0757180A - 位置検出装置

Info

Publication number: JPH0757180A
Application number: JP22047993A
Authority: JP
Inventors: Masumi Suzuki; 真澄鈴木
Original assignee: Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 1993-08-13
Filing date: 1993-08-13
Publication date: 1995-03-03

Abstract

(57)【要約】【目的】センサ部と位置演算部とが場所的に分離して
いる位置検出装置において、ノイズの影響を受けないよ
うにする。【構成】センサ部３、４で検出した２相正弦波信号を
デルタ・シグマ変調手段２３、２４にてデルタ・シグマ
変調し、センサ部３、４と位置演算部のデジタル・フィ
ルタ回路２５、２６との間の信号を前記デルタ・シグマ
変調した信号で伝送する。デジタル・フィルタ回路２
５、２６にて、前記２相正弦波信号の瞬時値を検出し、
その瞬時値から位置情報の下位桁部分である内挿位置を
演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は位置検出装置に関し、特
にセンサ部と位置演算部とが場所的に分離している位置
検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来の位置検出装置の一例の構
成図を示したものである。ギア１は透磁材よりなり、回
転体である工作機械の主軸２に取付けられている。磁気
センサ３、４は永久磁石と磁気抵抗を有しており、ギア
１と所定の空隙を隔てて配置されている。磁気センサ
３、４から出力される信号Ｅa 、Ｅb は、ギア１の回転
位置に応じた正弦波信号で、互いに９０度の位相差を有
する数１及び数２で表される２相正弦波信号となる。

【数１】Ｅa ＝Ｖ×ＳＩＮ（ｘ）＋Ｖoff

【数２】Ｅb ＝Ｖ×ＣＯＳ（ｘ）＋Ｖoff パルス化回路５、６に送出された２相正弦波信号Ｅa 、
Ｅb は所定のレベルＶoff と比較されてパルス信号化さ
れる。ＵＰーＤＯＷＮパルスカウンター７に送出された
２相パルス信号は計数され、位置情報の上位桁部分が検
出される。サンプル・アンド・ホールド回路８、９によ
り２相正弦波信号Ｅa 、Ｅb の瞬時値が検出され、アナ
ログ・デジタル変換回路１０、１１に送出された瞬時値
はデジタル信号化されて、マイクロコンピュータに送出
される。このマイクロコンピュータでは内挿位置演算手
段１３及び内挿位置と上位桁情報との合成手段１４の各
処理を実現する。図６は、この各処理のブロック図を示
したものである。内挿位置演算手段１３は、瞬時値のデ
ジタル信号Ｓa 、Ｓb から次のステップ１、２を行なう
ことにより、ギア１の一歯内の位置である内挿位置ｘを
演算する。

【０００３】ステップ１・・・直流成分の除去

【数３】Ｓa ーＶoff

【数４】Ｓb ーＶoff ステップ２・・・内挿位置ｘの算出

【数５】ｘ＝ＡＲＣＴＡＮ（Ｖ×ＳＩＮ（ｘ）／Ｖ×Ｃ
ＯＳ（ｘ））＝ＡＲＣＴＡＮ（（Ｓa ーＶoff ）／（Ｓ
b ーＶoff ））そして、この内挿位置ｘとＵＰーＤＯＷＮパルスカウン
ター７の出力である上位桁情報とが合成手段１４により
合成され、主軸２の高精度な回転位置が検出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記位置検出装置にお
いては、通常、ギア１及び磁気センサ３、４（センサ
部）とそれら以外の部分（位置演算部）は、同じ場所に
はなく、磁気センサと位置演算部との間は、１０ｍ程度
のケーブルにて接続されているので、ノイズが混入する
場合がある。特に、主軸モータとそのインバータ装置と
を接続するケーブルがこの２相正弦波信号を伝送するケ
ーブルの近くに配線される場合があり、この場合インバ
ータ装置等からのノイズが混入し易くなる。

【０００５】さらに、上述したギア１の一歯内の位置
（内挿位置）を検出する場合、その内挿位置の検出精度
をギア１の一歯の数百分の一程度に保つには、サンプル
・アンド・ホールド回路８、９の入力電圧の変動を数十
ｍＶ以下にする必要がある。従って、サンプル・アンド
・ホールド回路８、９のホールド・タイミング時に、ノ
イズが混入してしまうと、もはや、正確な内挿位置検出
ができなくなってしまう。よって、本装置を旋盤の主軸
に適用して、いわゆる創成加工等を行なう場合には、こ
のようなノイズにより誤検出をすると、加工物の表面に
スジ目が生じ、加工物の見栄えが非常に悪くなってしま
うという問題点があった。本発明は上述した事情からな
されたものであり、本発明の目的は、ノイズの影響を受
けにくい位置検出装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、被検出体に取
付けられた周期的形状に応じて、互いに９０度の位相差
を有する２相正弦波信号を検出するセンサ部と、この正
弦波の波数の計数値から位置情報の上位桁部分を検出
し、かつ、この２相正弦波信号の瞬時値の逆三角関数変
換から位置情報の下位桁部分を検出する位置演算部とが
分離配置されている位置検出装置に関するものであり、
本発明の上記目的は、前記２相正弦波信号をデルタ・シ
グマ変調するデルタ・シグマ変調手段と、このデルタ・
シグマ変調信号を復調して前記２相正弦波信号の瞬時値
を検出するデジタル・フィルタと、前記デルタ・シグマ
変調手段と前記デジタル・フィルタとの間の信号を伝送
する伝送手段とを具備することによって達成される。

【０００７】

【作用】本発明にあっては、センサ部からの２相正弦波
信号をデルタ・シグマ変調手段にてデルタ・シグマ変調
して、このデルタ・シグマ変調信号を伝送手段にてデジ
タル・フィルタに伝送し、デジタル・フィルタにて２相
正弦波信号の瞬時値を検出する。そして、この瞬時値か
ら内挿位置を演算する。

【０００８】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例を具体的
に説明する。図１は、本発明の位置検出装置の一例を示
す概略構成図であり、図２は、図１のＣＰＵ等による位
置演算部の機能をブロック図化したものである。ここで
ギア１、磁気センサ３、４、パルス化回路５、６、ＵＰ
ーＤＯＷＮパルスカウンター７は従来例で述べたものと
同一であり、位置情報の上位桁部分の検出方法は従来例
と同じなので説明を省略する。本実施例では、センサ部
分と位置演算部分との間の信号は、従来例の２相正弦波
信号以外に、それらのデルタ・シグマ変調した信号も伝
達される。つまり、磁気センサ３、４の出力は、デルタ
・シグマ変調手段２３、２４にてデルタ・シグマ変調さ
れ、そして、伝送手段であるケーブル２２を通して位置
演算部のデルタ・シグマ復調手段であるデジタル・フィ
ルタ回路２５、２６に入力される。このようにデルタ・
シグマ復調手段をデジタル・フィルタにて構成すること
により、ＣＰＵ１２が容易に瞬時値を検出できる。な
お、瞬時値検出後の内挿位置演算手段１３、上位桁情報
との合成手段１４は、従来例と同じなので説明は省略す
る。

【０００９】図３は、デルタ・シグマ変調手段２３、２
４の具体的な回路構成の一例を示した図である。差動増
幅器は、入力信号（ーＶから＋Ｖ）と１ビットＤ／Ａと
の出力との差分を増幅して出力する。積分器は、差動増
幅器の出力を積分する。比較器は、積分器の出力とグラ
ンドレベルとを比較して２値化した信号を出力する。１
ビットＤ／Ａは、比較器の出力に応じた電圧（ーＶ又は
＋Ｖ）を出力する。そして、前記比較器から出力される
２値化された信号が、最終的なデルタ・シグマ変調され
た信号となる。例えば、入力ー１Ｖから＋１Ｖに対し
て、今０．６Ｖが入力されているとすると、この時の各
部の信号は、図３下段のようになる。従って、デルタ・
シグマ変調された信号は、１Ｖが４クロック連続し、そ
の後ー１Ｖが１クロック続くという波形を繰り返す。従
って、復調器でこの出力の平均をとると、入力の０．６
Ｖを得ることができる。

【００１０】図４は、デルタ・シグマ変調信号にノイズ
が混入しても、デジタル・フィルタ回路２５、２６に
て、そのノイズをカットできることを示した図である。
今、入力として、ある周波数の正弦波が入力されている
とすると、この時の周波数特性は（ａ）のようになる。
この信号が図３のデルタ・シグマ変調手段２３、２４に
てデルタ・シグマ変調された時の周波数特性は、（ｂ）
のようになる。そして、ノイズが混入すると、一般にノ
イズの周波数は信号の周波数より高いので、全体の周波
数特性は、（ｃ）のようになる。そこで、（ｄ）のよう
な特性を有するデジタル・フィルタ回路２５、２６を通
すことにより、デジタル・フィルタ回路２５、２６から
の出力はほぼ入力信号と同じ周波数特性を持ったもの
（ｅ）となり、ノイズの影響をほとんど受けない。

【００１１】なお、上述の実施例においては、センサ部
として透磁材よりなるギアと磁気センサとから２相正弦
波信号を検出する場合を説明したが、本発明は、これに
限られるものではなく、２相正弦波信号を検出するセン
サを有するものであれば他の方式、例えば、光学式等の
場合でもよい。また、デルタ・シグマ変調回路としては
図３の回路に限るものではなく、他のデルタ・シグマ変
調回路を用いてもよい。

【００１２】

【発明の効果】以上のように本発明の位置検出装置によ
れば、センサ部と位置演算部との間の信号をデルタ・シ
グマ変調した信号で伝達することにしたので、ノイズに
よる誤検出をなくすることができ、常に、正確な位置検
出をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の位置検出装置の一例を示す概略構成図
である。

【図２】本発明装置の位置演算部の機能を示すブロック
図である。

【図３】本発明装置のデルタ・シグマ変調の回路を説明
するための図である。

【図４】本発明装置の信号の周波数特性を説明するため
の図である。

【図５】従来の位置検出装置の一例を示す概略図であ
る。

【図６】従来装置の位置演算部の機能を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１ギア２主軸３、４磁気センサ５、６パルス化回路７ＵＰーＤＯＷＮパルス・カウンター８、９サンプル・アンド・ホールド回路１０、１１アナログ・デジタル変換回路２０、２１、２２伝送ケーブル２３、２４デルタ・シグマ変調手段２５、２６デジタル・フィルタ回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検出体の周期的形状に応じて、互いに９
０度の位相差を有する２相正弦波信号を検出するセンサ
部と、この２相正弦波信号の波数の計数値から位置情報
の上位桁部分を検出し、かつ、この２相正弦波信号の瞬
時値の逆三角関数変換から前記位置情報の下位桁部分を
検出する位置演算部とが分離配置されている位置検出装
置において、前記２相正弦波信号をデルタ・シグマ変調するデルタ・
シグマ変調手段と、このデルタ・シグマ変調手段からの信号を復調して前記
２相正弦波信号の瞬時値を検出するデジタル・フィルタ
と、前記デルタ・シグマ変調手段と前記デジタル・フィルタ
回路との間の信号を伝送する伝送手段とを具備すること
を特徴とする位置検出装置。