JPH01153910A

JPH01153910A - 速度・角度制御装置

Info

Publication number: JPH01153910A
Application number: JP62313808A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Akagi; 哲也赤木; Arata Nakamura; 新中村; Arimasa Abe; 安部　有正
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1987-12-10
Filing date: 1987-12-10
Publication date: 1989-06-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は、工作機やロボット等の制御に使用されるも
のであって、ロータリエンコーダ採用の速度・角度制御
装置に関する。

（ロ）従来の技術工作機やロボット等の回転系の速度及び角度の制御を行
う速度・角度（回転）制御装置には、従来、インクリメ
ンタル式のロータリエンコーダ（以下、エンコーダとい
う）を用いるものと、アブソリエート式のエンコーダを
用いるものがある。

第３図に、インクリメンタル式のエンコーダを用いた速
度・角度制御装置のブロック図を示している。この速度
・角度制御装置は、モーフ１が回転すると、エンコーダ
２より、インクリメント信号ｇ、が出力され、このイン
クリメント信号ｇいつまりパルス信号、がカウンタ３で
計数される。そして、二〇カウンタ３の計数値りを角度
データとして、角度算出手段４で、角度位置の算出を行
い角度制御を行うとともに、カウンタ３の出力をサンプ
リングして差分計算手段５で、サンプリング周期におけ
る差分を計算し、この差分により速度算出手段６で速度
算出を行い速度制御を行うようにしている。

第４図に、アブソリュート式のエンコーダを用いた速度
・角度制御装置のブロック図を示している。この速度・
角度制御装置は、増幅器７の出力により、モータ１が回
転すると、アブソリュート式のエンコーダ２ｂより、ア
ブソリュート信号ｇ。

が出力される。このアブソリュート信号ｇｂがそのまま
角度データとして使用され、角度算出手段４で、角度算
出を行い、角度制御を行うとともに、差分計算手段５で
、アブソリュート信号ｇ、を、サンプリングして差分を
計算し、この差分により、速度算出手段６で速度算出を
行い、その出力で速度制御を行うようにしている。

（ハ）発明が解決しようとする問題点上記従来の速度・角度制御装置のうち、インクリメント
式エンコーダを用いるものは、分解能が高く取れるので
、低速での精度は良いが、高速時には、応答できなくな
る上、電源断後の再動作時には、角度検出のため、原点
復帰し、零点調整が必要となるという問題があった。一
方、アブソリュート式エンコーダを用いたものは、エン
コーダがグレイコード等のデータを出力するため、高速
でも応答でき、零点調整が不要であるという利点がある
が、反面インクリメント式のものほど分解能を上げられ
ないため、低速での精度が良くないという問題点があり
だ。

この発明は、上記問題点に着目してなされたもので、零
点調整不要で、低速時において、精度を確保でき、それ
でいて高速にも応答し得る速度・角度制御装置を提供す
ることを目的としている。

（ニ）問題点を解決するための手段及び作用この発明の
速度・角度制御装置は、回転系に設けられ、インクリメ
ンタル信号とアブソリュート信号を同時に出力するエン
コーダと、回転系の駆動源と、前記インクリメンタル信
号をカウントし、前記アブソリュート信号の所定のビッ
ト信号でリセットされるカウンタと、このカウンタのカ
ウント値を下位ビット部に、前記アブソリュート信号を
上位ビット部に記憶する記憶手段と、この記憶手段に記
憶されるインクリメンタル信号とアブソリュート信号の
組合せ信号により角度を算出して、角度制御出力を出す
角度算出手段と、前記記憶手段の組合せ信号をサンプリ
ングして差分を算出する差分計算手段と、差分により速
度を算出し、速度制御出力を出す速度算出手段とから構
成されている。

この速度・角度制御装置では、エンコーダからのインク
リメンタル信号がカウンタでカウントされ、そのカウン
ト値が記憶手段の下位ビット部に記憶され、この記憶手
段の上位ビット部に、アブソリュート信号が記憶される
。そして、インクリメンタル信号とアブソリュート信号
の組合せ信号により、角度算出手段で角度が算出され、
角度制御がなされる。アブソリュート信号が使用される
ので、零点調整が不要である。また、組合せ信号が、差
分計算手段で、サンプリングして、差分計算が行われ、
この差分に基づき、速度が算出され、速度制御がなされ
る。なお、インクリメンタル４３号をカウントするカウ
ンタは、アブソリュート信号の所定のビット信号、例え
ばＬＳＢでリセットされる。そのため、高速で、インク
リメンタル信号に若干の欠落が生じても、アブソリコー
ト信号のビット毎に、リセットされ、アブソリュート信
号で補正されることになり、欠落が累積されることはな
い。少なくとも、アブソリュート信号レベルの精度を確
保できる。つまり高速でも応答は可能である。また、低
速でアブソリュート信号にほとんど変化がない場合でも
、インクリメンタル信号で、分解能を確保できる。

（ホ）実施例以下実施例により、この発明をさらに詳細に説明する。

第１図は、この発明の一実施例を示す速度・角度制御装
置のブロック図である。同図において、増幅器７の出力
により、モータ１が駆動され、モータ１の駆動に応じ、
エンコーダ２ｃのコード仮が回転する。このエンコーダ
２ｃは、インクリメンタル信号ｇ＋　とアブソリュート
信号ｇ２を同時に出力するものが使用される。この種の
エンコーダとしては、アブソリュート信号用のコードと
別トラックで、インクリメンタル信号用のコード列を配
置してもよいし、アブソリュート信号用のコードの第１
トラツク（ＬＥＢ）を、インクリメンタル信号用に共用
してもよい。

エンコーダ２Ｃから出力されるインクリメンタル信号ｇ
Ｉは、カウンタ３に入力されている。そして、このカウ
ンタ３のカウント値は、レジスタ１０の下位ビット部１
０ａに記憶される。また、エンコーダ２Ｃから出力され
るアブソリュート信号ｇ２は、レジスタ１０の上位ビッ
ト１０ｂに記憶される。アブソリュート信号のＬＳＢと
インクリメンタル信号の周期は一定の関係（ｎ：１）に
あり、レジスタ１０の下位ビット部１０ａに記憶される
インクリメンタル信号と上位ピント部１０ｂに記憶され
るアブソリュート信号の組合せ信号りが、角度算出手段
４と差分計算手段５に入力されている。また、アブソリ
ュート信号ｇ２のＬＳＢの立上がりでトリガされるワン
ショットマルチ回路１１の出力が、リセット信号として
カウンタ３に入力されている。角度算出手段４は、レジ
スタ１０より出力される信号りに基づいて、角度位置を
算出する。差分計算手段５は、レジスタ１０からの信号
りをサンプリング（周Ｍｔ、）として、差分信号ｆを出
力し、速度算出手段６に加えている。速度算出手段６は
、入力される差分信号ｆに基づき速度を算出する。

なお、８は位置指令ａから、角度算出手段４の出力すを
減算する減算器、９は減′ｎ器８の出力である位置誤差
Ｃから、速度算出手段６の出力ｄを減算する減算器であ
る。

以上のように、構成される実施例装置において、インク
リメンタル信号ｇｌは、分解能をアブソリュート信号ｇ
２よりも高く取れるので、低速時には、角度制御、速度
制御とも、このインクリメンタル信号ｇ、主体で行われ
、精度の良い制御がなされる。すなわち、角度制御は、
レジスタ３の上位ビット部１０ｂのアブソリュート信号
ｇ２のカウント値をベースに、下位ビット部１０ａのイ
ンクリメンタル信号ｇ、のカウント値が組み合わされた
信号りが角度算出手段に入力され、ここで、角変位１ｂ
が算出され、増幅器７によって、モータ１が駆動される
。一方、速度制御は、低速時において、第２図に示すサ
ンプリング周期ｔｓ間に入るパルス数は少なく、アブソ
リュート信号の変化がほとんどないため、レジスタ１０
の下位ビット部１０ａにおけるインクリメンタル信号の
記憶値が差分計算に寄−５し、この差分より速度が算出
され、増幅器７によってモータ１を駆動し、速度制御が
なされる。そのため、ある程度の分解能が確保される。

しかし、インクリメンタル信号ｇ１は、分解能が高いた
め、逆に高速時の応答に追従できない場合がある。例え
ば３０，０００パルスのインクリメンタル式エンコーダ
を１　Ｏｒｐｍから３６０Ｏｒｐｍで使用すると、３６
００ｒｐｍ時の出力パルスは１．８ＭＨｚとなり、耐ノ
イズ性から速すぎるし、また、誤カウントを起こすおそ
れがある。これに対しアブソリュート信号ｇ２は、低速
時には、インクリメンタル信号ｇ、はどの精度は取れな
いが、信号形態が、例えばグレイコードを用いたもので
あるので、速度によって追従性のあるビットコード（第
１ビツトよりも、周期の長い第２ビツト、第３ビツト、
・・・）を用いることができ、高速時の追従性が良い。

従って、この実施例装置では、第２図に示すように、ア
ブソリュート信号のＬＳＢ　（第２ビツト、第３ビツト
でもよい）の立上がりで、リセット信号を発生し、この
リセット信号で、カウンタ３をリセットしている。その
ため、たとえ、インクリメンタル信号ｇ１のパルス欠け
が生じても、誤差が累積されない。つまり、絶対位置が
アブソリュート信号で判るので、アブソリュート信号で
インクリメンタル信号に補正がかかる構造となる。それ
ゆえ、高速時のカウンタ３の出力りは、アブソリュート
信Ｗ　ｇ　ｚｏが主体の組合わせ信号であり、この信号
りが、差分計算手段５により、サンプリング時間１．間
の変位情報として、サンプリングし、速度情報とする。

このようにして得られた速度情報ｆを速度算出手段６に
入力し、その出力ｄに基づき、増幅器７により、モータ
１を駆動させる。

以上の如き動作により、低速時での高晴度、高速時での
応答性を兼ね備えた制御ができ、零点調整も不要となる
。

なお、従来よりアブソリュート信号の各ビットは、パラ
レル伝送されているが、上記実施例装置においては、ア
ブソリュート信号ｇ２をシリアル伝送するようにしても
よい。このようにすれば、データ出力線を数本から一本
に軽減できる。もっとも、シリアル伝送する伝送時間だ
け、データが遅れることになるが、角度制御及び高速時
の速度制御は、低速時の速度制御に比べて、データ遅れ
は許容できるので、システムとして問題ない。これは、
低速時はモータの回転を急激に停止させることがあるが
、高速時は、モータの慣性力のため２、激な速度変更や
停止は行わない制御系としているためである。

（へ）発明の効果この発明によれば、インクリメンタル信号とアブソリュ
ート信号を同時に出力し得るエンコーダを用い、インク
リメンタル信号のカウント値を記憶手段の下位ビット部
に、アブソリュート信号を記憶手段の上位ビット部に入
力して、これらの組合せ信号により、角度制御及び速度
制御を行うものであるから、角度制御に関し、零点調整
が不要である。

また、低速時は、組合せ信号のうち、土として分解能に
拶れたインクリメンタル信号を用いて速度制御、角度制
御を行うことにより、情度を確保し得るとともに、高速
時は、組合せ信号のうち、主として追従性のよいアブソ
リュート信号による速度制御を行うことにより、応答性
の高い制御Ｉが有能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す速度・角度制御装
置のブロック図、第２図は、同制御装置のインクリメン
タル信号とアブソリュート信号及びリセット信号の関係
を示すタイムチャート、第３図及び第４図は、従来の速
度・角度制御装置を示すブロック図である。１：モータ、　　　　２Ｃ：エンコーダ、３：カウンタ
、　　４：角度算出手段、５：差分計算手段、６：速度
算出手段。１０：レジスタ、　　１０ａ：下位ビット部、１０ｂ＝
上位ビット部。特許出願人　　　　　立石電機株式会社代理人　　弁理
士　　中　村　茂　信第１図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）回転系に設けられ、インクリメンタル信号とアブ
ソリュート信号を同時に出力するエンコーダと、回転系
の駆動源と、前記インクリメンタル信号をカウントし、
前記アブソリュート信号の所定のビット信号でリセット
されるカウンタと、このカウンタのカウント値を下位ビ
ット部に、前記アブソリュート信号を上位ビット部に記
憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶されるインクリ
メンタル信号とアブソリュート信号の組合せ信号により
角度を算出して、角度制御出力を出す角度算出手段と、
前記記憶手段の組合せ信号をサンプリングして差分を算
出する差分計算手段と、差分により速度を算出し、速度
制御出力を出す速度算出手段を備えたことを特徴とする
速度・角度制御装置。