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JPH08261794A - エンコーダ装置及びサーボモーター制御装置 - Google Patents

エンコーダ装置及びサーボモーター制御装置

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Publication number
JPH08261794A
JPH08261794A JP7066443A JP6644395A JPH08261794A JP H08261794 A JPH08261794 A JP H08261794A JP 7066443 A JP7066443 A JP 7066443A JP 6644395 A JP6644395 A JP 6644395A JP H08261794 A JPH08261794 A JP H08261794A
Authority
JP
Japan
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output
analog signal
data
movement amount
position data
Prior art date
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Granted
Application number
JP7066443A
Other languages
English (en)
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JP3367260B2 (ja
Inventor
Yoji Tsutsumishita
洋治 堤下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP06644395A priority Critical patent/JP3367260B2/ja
Priority to US08/536,182 priority patent/US5721546A/en
Priority to DE19540106A priority patent/DE19540106C2/de
Priority to FR9512772A priority patent/FR2732109B1/fr
Priority to CN95118724A priority patent/CN1135038A/zh
Publication of JPH08261794A publication Critical patent/JPH08261794A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3367260B2 publication Critical patent/JP3367260B2/ja
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
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    • G01D5/245—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
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    • G01D5/24409—Interpolation using memories
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/16—Controlling the angular speed of one shaft

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  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 正弦波、三角波等のアナログ信号をＡ／Ｄ変
換し演算処理により内挿する事により高分解能化あるい
は絶対値化するエンコーダにおいて、Ａ／Ｄ変換、演算
処理時間等によりデータの持つ遅れ時間を除去し、制御
性能の悪化を防止する。かつ、前記目的を安価に達成す
る。 【構成】 検出した角度データを保持する記憶装置１０
と、遅れ時間を補正する出力補正装置１１を設け、今回
サンプリングの角度データと過去の角度データからＡ／
Ｄ変換、演算処理時間等による遅れ時間における移動量
を出力補正装置１１にて推定し、推定された移動量を今
回のサンプリングデータに加算し遅れ時間の補正を行
う。 【効果】 制御性能の悪化を防止すると共に、Ａ／Ｄ変
換器、演算処理装置を低速で安価なものを使用できるた
め、コストダウンがはかれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は工作機械等の位置を検
出するエンコーダ装置及びエンコーダ装置の位置データ
によりサーボモーターを制御するサーボモーター制御装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】エンコーダ装置を高分解能化するため、
あるいは絶対値エンコーダ装置を得るために、例えば特
公平５−６５８２７号公報等に有るように、回転角に対
応し出力される正弦波、三角波等のアナログ信号と、前
記アナログ信号と所定の位相差を持ったアナログ信号を
Ａ／Ｄ変換し演算処理により内挿する方法が知られてい
る。図２２は前記の方法による従来のエンコーダ制御装
置の構成図である。図に於いて、１はエンコーダ装置で
ありサーボモーター３または、機械可動部にとりつけら
れる。２はモーター駆動装置であり、外部からの位置指
令及びエンコーダ装置１の出力をもとにサーボモーター
３を制御する。
【０００３】以下その詳細を説明する。ＬＥＤ４により
発せられた光は、モーター軸または機械可動部にとりつ
けられた遮蔽板５により、フォトダイオード、フォトト
ランジスタ等の受光素子６Ａ，６Ｂに到達する光の量が
変化し、受光素子６Ａ，６Ｂは前記光量に比例した信号
を発生する。この信号は互いに９０゜位相のずれた正弦
波、三角波等のアナログ信号である。このアナログ信号
はサンプルホールド回路７Ａ，７Ｂにより同時にホール
ドされＡ／Ｄ変換器８Ａ，８Ｂへ入力される。Ａ／Ｄ変
換器によりデジタル化されたデータは演算装置９によ
り、位置データへ変換されモーター駆動装置２へ出力さ
れる。演算装置９は除算器、ＲＯＭテーブル等から構成
される。
【０００４】モーター駆動装置２の動作を説明する。減
算器１２は位置指令とエンコーダ装置１の出力θ（Ｔ
ｎ）の差を出力し、その差に応じて位置制御部１３は速
度指令値を生成する。減算器１４は前記速度指令と、θ
（Ｔｎ）を微分器１９にて微分して得た速度フィードバ
ックとの差を出力し、その差に応じて速度制御部１５は
電流指令値を生成する。減算器１６は前記電流指令と、
電流フィードバックとの差を出力し、その差に応じて電
流制御部１７は電圧指令値を生成する。３相ＰＷＭ電圧
発生部１８は電圧指令に応じた３相電圧を出力するが、
サーボモーターが同期電動機である場合モーター磁極位
置を、エンコーダ出力θ（Ｔｎ）より判別し、現在の磁
極位置に応じた３相電圧を出力する。また、電流フィー
ドバックは、電流検出器３１Ａ，３１Ｂにおいて３相交
流電流が検出され、３相交流→ｄ−ｑ軸変換器２０に
て、トルク分電流に変換され、電流制御に使用される。
ここで、３相交流→ｄ−ｑ軸変換器２０はエンコーダ出
力θ（Ｔｎ）よりモーター磁極位置を判別し、現在の磁
極位置に応じた変換を行う。
【０００５】上記従来のエンコーダ装置のデータ処理タ
イミングを図２３に示す。サンプルホールド回路７Ａ，
７Ｂのホールドはモータ駆動装置２から与えられるリク
エスト信号等に応じ周期的にホールドされるのが一般的
である。信号がホールドされるとＡ／Ｄ変換器８Ａ，８
ＢはＡ／Ｄ変換を開始する。Ａ／Ｄ変換が終了した後演
算装置９にて演算処理され、時間Ｔｎ＋Ｔｄに時間Ｔｎ
に於ける角度データθ（Ｔｎ）が出力される。モーター
駆動装置２は時間Ｔｎ＋Ｔｄより、各制御を実行する。
また、この角度データはシリアル信号として出力される
場合が多い。
【０００６】このように、アナログ信号をホールドして
からモータ駆動装置２へデータが送られるまでに、Ａ／
Ｄ変換、演算処理、シリアル通信と、多大な遅れ時間を
有する。
【０００７】また、遅れ時間を補正した速度検出方法と
して、例えば特開昭６２−２６０５７４号公報の様に前
回の検出速度Ｖ（ｎ−１）と今回の検出速度Ｖｎとから
Ｖ（ｎ＋１）を予測する方法が知られている。この時の
演算式は Ｖ（ｎ＋１）＝２Ｖｎ−Ｖ（ｎ−１） という関係式に基づいて行われる。この、補正方法は図
２４に示す直線的に増加、あるいは減少するものとし
て、直線外挿補間するものである。これを、エンコーダ
装置の位置検出に応用し、サンプリング周期Ｔ０、遅れ
時間Ｔｄの予測補正を行う場合の概念図を図２６に、補
正装置のブロック図を図２８に示す。
【０００８】また、図２５に示すようにサンプリング周
期における変化分が、一定の増加幅で増加あるいは減少
するものとして曲線外挿補間する方法も容易に考えられ
る。この演算式は Ｖ（ｎ＋１）＝３Ｖｎ−３Ｖ（ｎ−１）＋Ｖ（ｎ−２） で表せる。これを、エンコーダ装置の位置検出に応用
し、サンプリング周期Ｔ０、遅れ時間Ｔｄの予測補正を
行う場合の概念図を図２７に、補正装置のブロック図を
図２９に示す。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来のエンコーダ装置
は以上のように構成されているので、サーボアンプから
のリクエストに対し、位置データ出力までに遅れ時間を
有する。従って、出力された位置データは、出力された
時点での真の角度と一致せず遅れを持った位置データと
なる。その遅れを持つ位置データにより、モーター駆動
装置２はモーターを制御する。位置制御部１３は一般的
に制御系のループゲインが低く遅れ時間の影響は殆ど無
いが、ループゲインが高く、高周波の応答が要求される
速度制御部１５においては、エンコーダ出力の無駄時間
が速度制御の無駄時間となり制御性能を悪化させるとい
う問題点が有った。
【００１０】また、サーボモータとして同期式電動機を
用いた場合、前述のように３相ＰＷＭ電圧発生部１８、
３相交流→ｄ−ｑ軸変換器２０においては、モーター磁
極位置が必要である。しかし、エンコーダ出力データに
遅れがあると特にモーター高速回転時の磁極検出誤差の
増大を招き、モーター高速回転時のモーター出力トルク
が著しく低下するという問題点が有った。
【００１１】上記問題点を軽減するためには、Ａ／Ｄ変
換時間、演算処理、を高速化すればよいが、高速のＡ／
Ｄ変換器、演算処理装置を使用せねばならず高価なもの
となってしまう欠点が有った。また、シリアル通信の高
速化も信頼性の面で限界が有った。
【００１２】また、図２８，２９に示される検出遅れ分
の移動量を予測演算し補正する方法を用いた場合の問題
点を以下に示す。例えば図３０，図３１に示すようにモ
ーターがθ０とθ１の境界線近傍の位置θ０上に停止し
ており、時間Ｔｎにて、境界線をよぎり位置θ１のエリ
アに入り時間Ｔｎ＋１にて再びもとの位置に戻った場合
を考える。ここでは便宜上（遅れ時間Ｔｄ）＝（サンプ
リング周期Ｔ０）として考える。図２８に示す直線外挿
補間による補正を行う場合、 θ（Ｔｎ＋１）＝２θ（Ｔｎ）−θ（Ｔｎ−１）＝２ θ（Ｔｎ＋２）＝２θ（Ｔｎ＋１）−θ（Ｔｎ）＝−１ となり、実際のモーターの挙動は最小検出単位に満たな
い微小なものであるにも関わらず、エンコーダ出力は３
パルスの幅で振れることになる。これは、モーター駆動
装置２にフィードバックされモーター停止時の振動を増
大させることにつながる。
【００１３】また、図２９に示す曲線外挿補間による補
正を行う場合、 θ（Ｔｎ＋１）＝３θ（Ｔｎ）−３θ（Ｔｎ−１）＋θ（Ｔｎ−２）＝３ θ（Ｔｎ＋２）＝３θ（Ｔｎ＋１）−θ（Ｔｎ）＝−３ となり、エンコーダ出力は６パルスの幅で振れることに
なりさらにモーター停止時の振動を増大させる。
【００１４】また、モーター低速移動時においてもエン
コーダ装置の最小検出単位との関係上検出される位置は
滑らかにならないが、前記図２８，２９の補正を行う
と、最小検出単位以下の誤差を増幅して出力してしまい
低速時の回転ムラを増加させることになる。この様子
を、図３３に示す。これは、減速し速度０となった後に
逆方向へ加速する動作を例にとっている。縦の升目はエ
ンコーダの検出境界、横の升目はサンプリング時間を示
す。以上のように、従来の予測し遅れ時間を補正する方
法をそのままエンコーダ装置に適用しても全く使用に耐
えないものとなってしまう。
【００１５】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、時間的遅れがない位置データを
出力し、位置検出が正確でかつ安価なエンコーダ装置及
び前記エンコーダ装置が出力する位置データによりサー
ボモーターを高精度に制御するサーボモーター制御装置
を得ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この発明に係わるエンコ
ーダ装置は、検出対象の位置に応じたアナログ信号を発
生する信号発生手段と、前記アナログ信号をサンプリン
グしデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、変換
されたデジタルデータより検出対象の位置データを得る
演算手段とを備えたエンコーダ装置において、今回サン
プリングして得られた位置データと前回以前にサンプリ
ングされた位置データとを用い、前記アナログ信号をサ
ンプリングして位置データを出力するのに要する遅れ時
間における前記検出対象の位置の移動量を予測し、今回
サンプリングされた位置データに予測された移動量分の
補正値を加えた位置データ、予測されたサンプリング周
期内の移動量及び今回サンプリングされた位置データを
出力するエンコーダ出力補正手段を備えたものである。
【００１７】この発明に係わるサーボモーター制御装置
は、検出対象の位置に応じたアナログ信号を発生する信
号発生手段と、前記アナログ信号を所定の周期でサンプ
リングしデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、
変換されたデジタルデータより検出対象の位置データを
得る演算手段と、今回サンプリングして得られた位置デ
ータと前回以前にサンプリングされた位置データとを用
い、前記アナログ信号をサンプリングして位置データを
出力するのに要する遅れ時間における前記検出対象の位
置の移動量を予測し、今回サンプリングされた位置デー
タに予測された移動量分の補正値を加えた位置データ、
予測されたサンプリング周期内の移動量及び今回サンプ
リングされた位置データを出力するエンコーダ出力補正
手段とを備えたエンコーダ装置と、サーボモーターと、
位置指令と前記エンコーダ装置が出力する今回サンプリ
ングされた位置データとの差に応じて速度指令値を生成
する位置制御手段と、前記速度指令値と前記エンコーダ
装置が出力する予測されたサンプリング周期内の移動量
から求められた速度フィードバックとの差に応じて電流
指令値を生成する速度制御手段と、前記サーボモーター
から検出された３相交流電流をトルク分電流に変換し、
前記サーボモーターが同期電動機の場合現在の磁極位置
に応じた変換を行う変換手段と、前記電流指令値と前記
変換手段により入力される電流フィードバックとの差に
応じて電圧指令値を生成する電流制御手段と、前記電圧
指令値に応じた３相電圧を出力し、前記サーボモーター
が同期電動機の場合前記エンコーダ装置が出力する今回
サンプリングされた位置データに予測された移動量分の
補正値を加えた位置データから現在の磁極位置に応じた
３相電圧を出力する電圧発生手段とを備えたモーター駆
動装置と、を備えたものである。
【００１８】この発明に係わるエンコーダ装置は、検出
対象の位置に応じたアナログ信号を発生する信号発生手
段と、前記アナログ信号をサンプリングしデジタルデー
タに変換するＡ／Ｄ変換手段と、変換されたデジタルデ
ータより検出対象の位置データを得る演算手段とを備え
たエンコーダ装置において、前記アナログ信号をサンプ
リングして位置データを出力するのに要する遅れ時間に
おける前記検出対象の位置の移動量を、今回サンプリン
グ周期内の移動量と前回サンプリング周期内の移動量の
うち絶対値の小さいものを選択し、選択された移動量に
従ってサンプリング周期内における移動量が直線的又は
曲線的に位置が変化するものとして予測算出し、出力位
置データを補正するエンコーダ出力補正手段を備えたも
のである。
【００１９】また、検出対象の位置に応じたアナログ信
号を発生する信号発生手段と、前記アナログ信号をサン
プリングしデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段
と、変換されたデジタルデータより検出対象の位置デー
タを得る演算手段とを備えたエンコーダ装置において、
前記アナログ信号をサンプリングして位置データを出力
するのに要する遅れ時間における前記検出対象の位置の
移動量を、今回サンプリング周期内の移動量と前回サン
プリング周期内の移動量のうち絶対値の小さいものを選
択するとともに、今回サンプリング周期内の移動量と前
回サンプリング周期内の移動量の差と、前回サンプリン
グ周期内の移動量と前々回サンプリング周期内の移動量
の差とのうち小さいものを選択し、選択された移動量と
選択された移動量の差分との和に従ってサンプリング周
期内における移動量が直線的又は曲線的に変化するもの
として予測算出し、出力位置データを補正するエンコー
ダ出力補正手段を備えたものである。
【００２０】また、検出対象の位置に応じたアナログ信
号を発生する信号発生手段と、前記アナログ信号をサン
プリングしデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段
と、変換されたデジタルデータより検出対象の位置デー
タを得る演算手段とを備えたエンコーダ装置において、
前記アナログ信号をサンプリングして位置データを出力
するのに要する遅れ時間における前記検出対象の位置の
移動量を、今回サンプリング周期内の移動量と前回サン
プリング周期内の移動量の平均値に従ってサンプリング
周期内における移動量が直線的又は曲線的に位置が変化
するものとして予測算出し、出力位置データを補正する
エンコーダ出力補正手段を備えたものである。
【００２１】また、検出対象の位置に応じたアナログ信
号を発生する信号発生手段と、前記アナログ信号をサン
プリングしデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段
と、変換されたデジタルデータより検出対象の位置デー
タを得る演算手段とを備えたエンコーダ装置において、
前記アナログ信号をサンプリングして位置データを出力
するのに要する遅れ時間における前記検出対象の位置の
移動量を、今回サンプリング周期内の移動量と前々回サ
ンプリング周期内の移動量から求められる移動量の平均
値と前回サンプリング周期内の移動量と前々回サンプリ
ング周期内の移動量の差の平均値との和に従ってサンプ
リング周期内における移動量が直線的又は曲線的に変化
するものとして予測算出し、出力位置データを補正する
エンコーダ出力補正手段を備えたものである。
【００２２】また、検出対象の位置に応じたアナログ信
号を発生する信号発生手段と、前記アナログ信号をサン
プリングしデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段
と、変換されたデジタルデータより検出対象の位置デー
タを得る演算手段とを備えたエンコーダ装置において、
今回サンプリングして得られた位置データと前回以前に
サンプリングされた位置データとを用い、前記アナログ
信号をサンプリングして位置データを出力するのに要す
る遅れ時間における前記検出対象の位置の移動量を予測
算出し、出力位置データを補正するエンコーダ出力補正
手段を備え、このエンコーダ出力補正手段に今回サンプ
リング周期内の移動量の小さいときに前記予測算出する
移動量を小さくする可変乗数乗算器を設けたものであ
る。
【００２３】また、検出対象の位置に応じたアナログ信
号を発生する信号発生手段と、前記アナログ信号をサン
プリングしデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段
と、変換されたデジタルデータより検出対象の位置デー
タを得る演算手段とを備えたエンコーダ装置において、
前記アナログ信号をサンプリングして位置データを出力
するのに要する遅れ時間における前記検出対象の位置の
移動量を、モータ駆動装置が出力する電流値とサンプリ
ング周期内における移動量の変化度合いの関係をあらか
じめ求めておき、その求めた関係と、現在の電流値及び
位置データから予測算出し、出力位置データを補正する
エンコーダ出力補正手段を備えたものである。
【００２４】また、回転軸の回転角に応じたアナログ信
号を発生する信号発生手段と、前記アナログ信号をサン
プリングしデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段
と、変換されたデジタルデータより回転軸の回転角を得
る演算手段とを備えたエンコーダ装置において、互いに
９０゜位相のずれたパルスを発生するパルス信号発生手
段と、前記パルスのパルス数をカウントするカウンタ
と、前記アナログ信号サンプリングから回転角演算終了
までの回転角を前記カウンタにより計測し、計測された
回転角とアナログ信号から演算された回転角の和を現在
の角度として出力するエンコーダ出力補正手段とを備え
たものである。
【００２５】
【作用】この発明におけるエンコーダ装置は、検出対象
の位置に応じたアナログ信号をサンプリングし、変換さ
れたデジタルデータより位置データを得るエンコーダ装
置において、エンコーダ出力補正手段を備えたことによ
り、今回サンプリングして得られた位置データと前回以
前にサンプリングされた位置データとを用い、アナログ
信号をサンプリングして位置データを出力するのに要す
る遅れ時間における前記検出対象の位置の移動量を予測
し、今回サンプリングされた位置データに予測された移
動量分の補正値を加えた位置データ、予測されたサンプ
リング周期内の移動量及び今回サンプリングされた位置
データを出力する。
【００２６】この発明におけるサーボモーター制御装置
は、検出対象の位置に応じたアナログ信号を所定の周期
でサンプリングし、変換されたデジタルデータより検出
対象の位置データを得るエンコーダ装置に、エンコーダ
出力補正手段を備えたことにより、今回サンプリングし
て得られた位置データと前回以前にサンプリングされた
位置データとを用い、アナログ信号をサンプリングして
位置データを出力するのに要する遅れ時間における検出
対象の位置の移動量を予測し、今回サンプリングされた
位置データに予測された移動量分の補正値を加えた位置
データ、予測されたサンプリング周期内の移動量及び今
回サンプリングされた位置データを出力し、サーボモー
ターを駆動するモーター駆動装置に、位置制御手段と、
速度制御手段と、変換手段と、電流制御手段と、電圧発
生手段とを備えたことにより、位置指令とエンコーダ装
置が出力する今回サンプリングされた位置データとの差
に応じて速度指令値を生成し、速度指令値とエンコーダ
装置が出力する予測されたサンプリング周期内の移動量
から求められた速度フィードバックとの差に応じて電流
指令値を生成し、サーボモーターから検出された３相交
流電流をトルク分電流に変換し、サーボモーターが同期
電動機の場合現在の磁極位置に応じた変換を行う電流指
令値と変換手段により入力される電流フィードバックと
の差に応じて電圧指令値を生成する電圧指令値に応じた
３相電圧を出力し、サーボモーターが同期電動機の場合
エンコーダ装置が出力する今回サンプリングされた位置
データに予測された移動量分の補正値を加えた位置デー
タから現在の磁極位置に応じた３相電圧を出力する。
【００２７】この発明に係わるエンコーダ装置は、エン
コーダ出力補正手段を備え、アナログ信号をサンプリン
グして位置データを出力するのに要する遅れ時間におけ
る移動量を、今回サンプリング周期内の移動量と前回サ
ンプリング周期内の移動量のうち絶対値の小さいものを
選択し、選択された移動量に従ってサンプリング周期内
における移動量が直線的又は曲線的に位置が変化するも
のとして予測算出し、出力位置データを補正する。
【００２８】また、エンコーダ出力補正手段を備え、ア
ナログ信号をサンプリングして位置データを出力するの
に要する遅れ時間における移動量を、今回サンプリング
周期内の移動量と前回サンプリング周期内の移動量のう
ち絶対値の小さいものを選択するとともに、今回サンプ
リング周期内の移動量と前回サンプリング周期内の移動
量の差と、前回サンプリング周期内の移動量と前々回サ
ンプリング周期内の移動量の差とのうち小さいものを選
択し、選択された移動量と選択された移動量の差分との
和に従ってサンプリング周期内における移動量が直線的
又は曲線的に変化するものとして予測算出し、出力位置
データを補正する。
【００２９】また、エンコーダ出力補正手段を備え、ア
ナログ信号をサンプリングして位置データを出力するの
に要する遅れ時間における移動量を、今回サンプリング
周期内の移動量と前回サンプリング周期内の移動量の平
均値に従ってサンプリング周期内における移動量が直線
的又は曲線的に位置が変化するものとして予測算出し、
出力位置データを補正する。
【００３０】また、エンコーダ出力補正手段を備え、ア
ナログ信号をサンプリングして位置データを出力するの
に要する遅れ時間における移動量を、今回サンプリング
周期内の移動量と前々回サンプリング周期内の移動量か
ら求められる移動量の平均値と前回サンプリング周期内
の移動量と前々回サンプリング周期内の移動量の差の平
均値との和に従ってサンプリング周期内における移動量
が直線的又は曲線的に変化するものとして予測算出し、
出力位置データを補正する。
【００３１】また、アナログ信号をサンプリングして位
置データを出力するのに要する遅れ時間における移動量
を、今回及び前回以前のサンプリング位置データから予
測算出し、出力位置データを補正するエンコーダ出力補
正手段に可変乗数乗算器を備えたことにより、今回サン
プリング周期内の移動量の小さいときに予測算出する移
動量を小さくする。
【００３２】また、エンコーダ出力補正手段を備え、モ
ータ駆動装置が出力する電流値とサンプリング周期内に
おける移動量の変化度合いの関係をあらかじめ求めてお
き、その求めた関係と、現在の電流値及び位置データか
ら、遅れ時間における移動量を予測算出し、出力位置デ
ータを補正する。
【００３３】また、回転軸の回転角に応じたアナログ信
号をサンプリングし、変換されたデジタルデータより回
転軸の回転角を得るエンコーダ装置において、パルス信
号発生手段と、カウンタと、エンコーダ出力補正手段と
を備えたことにより、互いに９０位相のずれたパルスの
パルス数をカウントし、アナログ信号サンプリングから
回転角演算終了までの回転角をカウンタにより計測し、
計測された回転角とアナログ信号から演算された回転角
の和を現在の角度として出力する。
【００３４】
【実施例】
実施例１．以下、この発明の実施例について説明する。
図１はこの発明の実施例１によるエンコーダ装置及びサ
ーボモーター制御装置の構成図である。図１に於いて、
図２２に示す各部に対応する部分には、同一の符号を付
しその説明を省略する。演算手段たる演算装置９の出力
θ（Ｔｎ）はモーター駆動装置２、出力補正手段たるエ
ンコーダ出力補正装置（以下出力補正装置という）１１
に出力されるとともに記憶装置１０へ記憶される。記憶
装置１０は図３に示すように最新の位置データｎ個を記
憶し、出力補正装置１１の要求に従い記憶された位置デ
ータを出力する。出力補正装置１１は過去のサンプリン
グ位置データθ（Ｔｎ−１），θ（Ｔｎ−２），・・・
と現在の位置データθ（Ｔｎ）とから演算遅れ時間Ｔｄ
分の遅れ時間を補正したＴｎ＋Ｔｄにおける予測位置デ
ータθ（Ｔｎ＋Ｔｄ）とＴｎ＋Ｔｄ時点のサンプリング
周期における移動量Δθ（Ｔｎ＋Ｔｄ）を出力する。出
力補正装置１１は、図２８，２９に示す遅れ時間補正装
置または、後述の実施例２，３，４，５，６，７に示さ
れる出力補正装置などが用いられる。
【００３５】位置制御のループゲインは通常３０ｒａｄ
／ｓ程度と低く検出の時間遅れの影響は殆ど受けない。
また、従来の遅れ時間補正の説明のように不正確なデー
タをフィードバックすると、振動や速度ムラの増加につ
ながる。従って現在の位置データθ（Ｔｎ）はモーター
駆動装置２の減算器１２へ入力され位置制御に用いられ
る。Ｔｎ＋Ｔｄ時点のサンプリング周期における移動量
Δθ（Ｔｎ＋Ｔｄ）は除算器３１にてサンプリング周期
Ｔ０で除することにより速度フィードバックを生成し速
度制御に使用される。これによりループゲインの高い速
度制御において遅れ時間の無いデータを使用し制御性能
の悪化を防止する。また、電圧発生手段たる３相ＰＷＭ
電圧発生部１８と変換手段たる３相交流→ｄ−ｑ軸変換
器２０においては少々の位置誤差や検出ムラは影響無い
が遅れ時間による大きな位置のズレはモータートルクの
減少を招く為、遅れ時間の無いＴｎ＋Ｔｄにおける予測
位置データθ（Ｔｎ＋Ｔｄ）を使用する。
【００３６】実施例１によるエンコーダ装置のデータ処
理タイミングを図２に示す。各ブロックの動作タイミン
グは図２３の従来例と同一であるが、出力されるデータ
がデータ出力の完了する時間Ｔｎ＋Ｔｄ時の位置データ
であるため遅れ時間が無くなる。
【００３７】実施例２．以降実施例２〜７では出力補正
装置１１の内部の実施例を示す。これらは、従来の遅れ
時間補正方法の問題点を解決するものであるので、エン
コーダ装置全体の構成は図１の実施例１による構成で
も、図４の様に遅れ時間補正のされたθ（Ｔｎ＋Ｔｄ）
のみを出力する構成でも良い。
【００３８】図５はこの発明の実施例２によるエンコー
ダ装置の出力補正装置を示す構成図である。図において
減算器２１Ａは今回サンプリング位置θ（Ｔｎ）と前回
サンプリング位置θ（Ｔｎ−１）との差、すなわち今回
サンプリング周期における移動量Δθｎを出力する。減
算器２１Ｂは前回サンプリング位置θ（Ｔｎ−１）と前
々回サンプリング位置θ（Ｔｎ−２）との差、すなわち
前回サンプリング周期における移動量Δθ（ｎ−１）を
出力する。乗算器２３へ入力される現在の移動量Δθは
セレクトスイッチ２２にてΔθｎとΔθ（ｎ−１）の小
さいものが選択される。選択された移動量Δθを乗算器
２３にてＴｄ／Ｔ０倍しＴｄ間の移動量を求める。その
出力を加算器２４にてθ（Ｔｎ）に加算する事により、
遅れ時間の補正を行う。このスイッチ２２の動作フロー
チャートを図７に示す。ΔθｎとΔθ（ｎ−１）の符号
が異なっていればΔθ＝０、符号一致していればその絶
対値の小さいものをΔθとする。
【００３９】この実施例において図３０の様に検出境界
近傍に停止した状態から境界をよぎった場合の出力位置
を図１０に示す。時間ＴｎにおいてΔθｎ＝１，Δθ
（ｎ−１）＝０であるのでΔθ＝０がスイッチ２２によ
り選択される。従って出力θ（Ｔｎ＋１）＝θ（Ｔｎ）
＝１となる。同様にθ（Ｔｎ＋２）＝θ（Ｔｎ＋１）−
０となり、図３１に示すように不正な出力をモータ駆動
装置２へフィードバックし、モーター振動を増加させる
事を防止する。また、低速移動時の挙動も図１２に示す
様に、位置出力は滑らかになされ、モーター回転の速度
リップルの増加を防止する。
【００４０】実施例３．図６はこの発明の実施例３によ
るエンコーダ装置の出力補正装置を示す構成図である。
図において図５の実施例２の出力補正装置と同一構成部
分は説明を省略する。スイッチ２２Ａは実施例２の出力
補正装置のスイッチ２２と同様に現在の移動量Δθを選
択する。減算器２５Ａは今回サンプリング周期における
移動量Δθｎと前回サンプリング周期における移動量Δ
θ（ｎ−１）との差Δ（Δθｎ）を出力する。減算器２
５Ｂは前回サンプリング周期における移動量Δθ（ｎ−
１）と前々回サンプリング周期における移動量Δθ（ｎ
−２）との差Δ（Δθｎ−１）を出力する。スイッチ２
２Ｂは図７のフローチャートに従いΔ（Δθｎ）とΔ
（Δθｎ−１）の小さいものをΔ（Δθ）として選択す
る。選択された移動量Δθと移動量の増加分Δ（Δθ）
の和を乗算器２３にてＴｄ／Ｔ０倍しＴｄ間の移動量を
求める。その出力を加算器２４にてθ（Ｔｎ）に加算す
る事により、遅れ時間の補正を行う。
【００４１】この実施例において図３０の様に検出境界
近傍に停止した状態から境界をよぎった場合の出力位置
を図１０に示す。時間ＴｎにおいてΔθｎ＝１，Δθ
（ｎ−１）＝０であるのでΔθ＝０がスイッチ２２Ａに
より選択され、Δ（Δθｎ）＝１，Δ（Δθｎ−１）＝
０であるのでΔ（Δθ）＝０がスイッチ２２Ｂによって
選択される。従って出力θ（Ｔｎ＋１）＝１となる。同
様にθ（Ｔｎ＋２）＝０となり、図３２に示すように不
正な出力をモータ駆動装置２へフィードバックし、モー
ター振動を増加させる事を防止する。また、低速移動時
の挙動も図１２に示す様に、位置出力は滑らかになさ
れ、モーター回転の速度リップルの増加を防止する。
【００４２】実施例４．図８はこの発明の実施例４によ
るエンコーダ装置の出力補正装置を示す構成図である。
減算器２１は今回サンプリング位置θ（Ｔｎ）と前々回
サンプリング位置θ（Ｔｎ−２）との差、すなわち２サ
ンプリング周期における移動量２Δθを出力し乗算器２
３へ入力される。乗算器２３にて１／２倍し２サンプリ
ング周期の平均の移動量を導くと同時にＴｄ／Ｔ０倍し
Ｔｄ間の移動量を求める。その出力を加算器２４にてθ
（Ｔｎ）に加算する事により、遅れ時間の補正を行う。
【００４３】本実施例において図３０の様に検出境界近
傍に停止した状態から境界をよぎった場合の出力位置を
図１０に示す。時間Ｔｎにおいて２Δθｎ＝１、その平
均値を端数切り捨て処理しθ（Ｔｎ）に加算し出力θ
（Ｔｎ＋１）＝１となる。同様にθ（Ｔｎ＋２）＝０と
なり、図３１に示す従来例のように不正な出力をモータ
駆動装置２へフィードバックし、モーター振動を増加さ
せる事を防止する。また、低速移動時の挙動も図１３に
示す様に、位置出力は滑らかになされ、モーター回転の
速度リップルの増加を防止する。
【００４４】実施例５．図９はこの発明の実施例５によ
るエンコーダ装置の出力補正装置を示す構成図である。
減算器２１Ｄは実施例４の出力補正装置の減算器２１と
同一の動作をし、２サンプリング周期における移動量２
Δθを出力する。減算器２１Ａは今回のサンプリング周
期における移動量Δθｎを、減算器２１Ｃは前々回のサ
ンプリング周期における移動量Δθ（ｎ−２）を出力し
２サンプリング間の移動量の変化分２Δ（Δθ）を出力
する。２Δθと２Δ（Δθ）は加算器２６で加算された
後、乗算器２３へ入力される。乗算器２３にて１／２倍
し２サンプリング周期の平均の移動量と移動量の変化分
を導くと同時にＴｄ／Ｔ０倍しＴｄ間の移動量を求め
る。その出力を加算器２４にてθ（Ｔｎ）に加算する事
により、遅れ時間の補正を行う。
【００４５】この実施例において図３０の様に検出境界
近傍に停止した状態から境界をよぎった場合の出力位置
を図１１に示す。時間Ｔｎにおいて２Δθ＝１，２Δ
（Δθ）＝１でその平均値θ（Ｔｎ）に加算しθ（Ｔｎ
＋１）＝２となる。同様にθ（Ｔｎ＋２）＝０となり、
図３２に示す従来例のように不正な出力をモータ駆動装
置へフィードバックし、モーター振動を増加させる事を
防止する。また、低速移動時の挙動も図１３に示す様
に、位置出力は滑らかになされ、モーター回転の速度リ
ップルの増加を防止する。
【００４６】実施例６．図１４はこの発明の実施例６に
よるエンコーダ装置の出力補正装置を示す構成図であ
る。図２８の出力補正装置と同一部分は説明は省略す
る。２７は第２の乗算器であり、乗算器２３の出力をＫ
（Δθｎ）倍しその出力を加算器２４にてθ（Ｔｎ）に
加算する事により、遅れ時間の補正を行う。ここで乗算
器２７は倍率Ｋ（Δθｎ）がΔθｎの値により可変され
る可変乗数乗算器である。この乗数Ｋ（Δθｎ）はサン
プリング間隔における移動量が大きい場合大きく、小さ
い場合小さくする。つまり、この可変乗数乗算器２７を
付加する事により、遅れ時間の影響が小さく、かつ微少
な検出誤差が制御ループに悪影響を及ぼし振動や速度ム
ラを大きくする恐れのある低速時に補正倍率を小さく、
遅れ時間の影響が大きく、かつ微少な検出誤差が制御ル
ープに影響を与えにくい高速時に補正倍率を高くする。
従って、遅れ時間による問題点を解決しつつ、従来の遅
れ時間補正による振動の増加等の問題点を解決する。
【００４７】図１５、１６は可変乗数乗算器２７の動作
例を示すグラフで、倍率０〜１を図１５の様にΔθに対
し連続的に変化させても、あるいは図１６のように２段
階以上の複数段に切り換えても良い。なお実施例１〜６
において、直線的に位置が変化するものとして位置を予
測するものについて説明したが、曲線的に位置が変化す
るものとして予測するように構成してもよいことは言う
までもない。
【００４８】実施例７．図１７はこの発明の実施例７に
よるエンコーダ装置及びサーボモーター制御装置を示す
構成図である。図１の実施例１のエンコーダ装置及びサ
ーボモーター制御装置と共通部分は同一の符号を付し説
明は省略する。２８はΔ（Δθ）−Ｉｑ関数推定装置で
あり、サンプリング位置データθ（Ｔｎ）と記憶装置１
０に記憶された前回、前々回のサンプリング位置から移
動量の変化分Δ（Δθ）を求め、更にモーター駆動装置
２から出力される電流値ＩｑとΔ（Δθ）間の関数 Δ（Δθ）＝ｆ（Ｉｑ） を推定する。推定は、図１８の様にサンプリングされた
Δ（Δθ）とＩｑの関係のほぼ平均的な傾きをとる関数
として推定する。また、関数推定装置２８は推定された
関数に基づきＩｑから現在の移動量の変化分Δ（Δθ）
を出力する。θ（Ｔｎ）−θ（Ｔｎ−１）＝Δθと関数
推定装置２８の出力Δ（Δθ）の加算を加減算器２９に
て出力し、その出力を乗算器２３でＴｄ／Ｔ０倍する事
により遅れ時間Ｔｄ間の移動量を求める。その求められ
た移動量を加算器２４にてθ（Ｔｎ）に加算し遅れ時間
の補正を行う。また、関数推定装置２８の推定関数は２
次以上の関数としても良い。
【００４９】実施例８．図１９はこの発明の実施例８に
よるエンコーダ装置を示す構成図である。図に於いて、
図１の実施例１のエンコーダ装置と共通部分は同一の符
号を付し説明は省略する。ＬＥＤは４Ａ，４Ｂで構成さ
れ受光素子６Ｃ，６Ｄが付加される。また、遮蔽板５の
パターンは図２０に示すようにアナログ信号発生用とパ
ルス信号発生用のパターンが並列に作られている。図２
０において、斜線部は光を遮断する部分を示す。受光素
子６Ａ、６Ｂから出力されるアナログ信号は従来例と同
様に処理された位置データθ（Ｔｎ）に変換される。受
光素子６Ｃ，６Ｄから出力されるパルスＡ，パルスＢ
は、互いに９０゜の位相差を有し、アップ・ダウンカウ
ンタ３０にて計数される。図２１は図１９のエンコーダ
装置のデータ処理タイミングを示す。アップ・ダウンカ
ウンタ３０はサンプルホールド回路７Ａ，７Ｂのホール
ドと同時に０クリアされ、その後パルスＡ、Ｂ計数を行
う。演算装置９の演算処理が終了するまでの時間Ｔｄ間
のカウンタ３０のカウント数Δθ（Ｔｄ）を演算装置９
の出力θ（Ｔｎ）に加算器２４で加算する事によりＡ／
Ｄ変換時間、演算処理時間Ｔｄの補正を行う。このよう
な構成にする事により、遅れ時間の無いデータを出力す
る事ができる。また、Δθ（Ｔｄ）よりシリアル出力に
要する時間分の移動量を推定し通信時間に於ける移動量
を補正する事も可能である。
【００５０】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、検出
対象の位置に応じたアナログ信号をサンプリングし、変
換されたデジタルデータより位置データを得るエンコー
ダ装置において、エンコーダ出力補正手段を備えたこと
により、今回サンプリングして得られた位置データと前
回以前にサンプリングされた位置データとを用い、アナ
ログ信号をサンプリングして位置データを出力するのに
要する遅れ時間における前記検出対象の位置の移動量を
予測し、今回サンプリングされた位置データに予測され
た移動量分の補正値を加えた正確な位置データ、予測さ
れたサンプリング周期内の移動量及び今回サンプリング
された位置データを出力先の必要に応じて出力する効果
がある。また、Ａ／Ｄ変換、演算処理、通信等に要する
遅れ時間が大きくなっても良いため、Ａ／Ｄ変換手段、
演算手段を低コストに構成する事ができる。また、演算
手段と、出力補正手段を同一のＣＰＵやＭＰＵで実現で
きるため、出力補正手段のコストアップはなくす事がで
きる。また、たとえば、モータ駆動装置との通信もむや
みに高速化する必要がなくなる。
【００５１】この発明におけるサーボモーター制御装置
は、今回サンプリングされた位置データに予測された移
動量分の補正値を加えた位置データ、予測されたサンプ
リング周期内の移動量及び今回サンプリングされた位置
データを出力する前記エンコーダ装置と、位置制御手
段、速度制御手段、変換手段、電流制御手段、及び電圧
発生手段とを備えたサーボモーターを駆動するモーター
駆動装置とで構成され、ループゲインの低い位置制御手
段で位置指令とエンコーダ装置が出力する今回サンプリ
ングされた位置データとの差に応じて速度指令値を生成
し、ループゲインの高い速度制御手段で速度指令値とエ
ンコーダ装置が出力する予測されたサンプリング周期内
の移動量から求められた速度フィードバックとの差に応
じて電流指令値を生成し、サーボモーターから検出され
た３相交流電流をトルク分電流に変換し、サーボモータ
ーが同期電動機の場合現在の磁極位置に応じた変換を行
う電流指令値と変換手段により入力される電流フィード
バックとの差に応じて電圧指令値を生成する電圧指令値
に応じた３相電圧を出力し、サーボモーターが同期電動
機の場合エンコーダ装置が出力する今回サンプリングさ
れた位置データに予測された移動量分の補正値を加えた
位置データから現在の磁極位置に応じた３相電圧を出力
することができるので、サーボモーターの振動の増加、
速度ムラの増加が生じることなく、精度良くサーボモー
ターの制御を行える。
【００５２】この発明に係わるエンコーダ装置は、エン
コーダ出力補正手段を備え、アナログ信号をサンプリン
グして位置データを出力するのに要する遅れ時間におけ
る移動量を、今回サンプリング周期内の移動量と前回サ
ンプリング周期内の移動量のうち絶対値の小さいものを
選択し、選択された移動量に従ってサンプリング周期内
における移動量が直線的又は曲線的に位置が変化するも
のとして予測算し、出力位置データを補正することによ
り、より正確な位置出力が得られる。
【００５３】また、エンコーダ出力補正手段を備え、ア
ナログ信号をサンプリングして位置データを出力するの
に要する遅れ時間における移動量を、今回サンプリング
周期内の移動量と前回サンプリング周期内の移動量のう
ち絶対値の小さいものを選択するとともに、今回サンプ
リング周期内の移動量と前回サンプリング周期内の移動
量の差と、前回サンプリング周期内の移動量と前々回サ
ンプリング周期内の移動量の差とのうち小さいものを選
択し、選択された移動量と選択された移動量の差分との
和に従ってサンプリング周期内における移動量が直線的
又は曲線的に変化するものとして予測算出し、出力位置
データを補正することにより、より正確な位置出力が得
られる。
【００５４】また、エンコーダ出力補正手段を備え、ア
ナログ信号をサンプリングして位置データを出力するの
に要する遅れ時間における移動量を、今回サンプリング
周期内の移動量と前回サンプリング周期内の移動量の平
均値に従ってサンプリング周期内における移動量が直線
的又は曲線的に位置が変化するものとして予測算出し、
出力位置データを補正することにより、より正確な位置
出力が得られる。
【００５５】また、エンコーダ出力補正手段を備え、ア
ナログ信号をサンプリングして位置データを出力するの
に要する遅れ時間における移動量を、今回サンプリング
周期内の移動量と前々回サンプリング周期内の移動量か
ら求められる移動量の平均値と前回サンプリング周期内
の移動量と前々回サンプリング周期内の移動量の差の平
均値との和に従ってサンプリング周期内における移動量
が直線的又は曲線的に変化するものとして予測算出し、
出力位置データを補正することにより、より正確な位置
出力が得られる。
【００５６】また、アナログ信号をサンプリングして位
置データを出力するのに要する遅れ時間における移動量
を、今回及び前回以前のサンプリング位置データから予
測算出し、出力位置データを補正するエンコーダ出力補
正手段に可変乗数乗算器を備えたことにより、今回サン
プリング周期内の移動量の小さいときに予測算出する移
動量を小さくすることにより、より正確な位置出力が得
られる。
【００５７】また、エンコーダ出力補正手段を備え、モ
ータ駆動装置が出力する電流値とサンプリング周期内に
おける移動量の変化度合いの関係をあらかじめ求めてお
き、その求めた関係と、現在の電流値及び位置データか
ら、遅れ時間における移動量を予測算出し、出力位置デ
ータを補正することにより、より正確な位置出力が得ら
れる。
【００５８】また、回転軸の回転角に応じたアナログ信
号をサンプリングし、変換されたデジタルデータより回
転軸の回転角を得るエンコーダ装置において、パルス信
号発生手段と、カウンタと、エンコーダ出力補正手段と
を備えたことにより、互いに９０位相のずれたパルスの
パルス数をカウントし、アナログ信号サンプリングから
回転角演算終了までの回転角をカウンタにより計測し、
計測された回転角とアナログ信号から演算された回転角
の和を現在の角度として出力することにより、たとえ
ば、モータ速度や加速度がどのような挙動をしていても
Ａ／Ｄ変換、演算処理に要する遅れ時間を正確に補正
し、時間遅れの無いデータを出力でき、制御ループの遅
れ時間の増加、磁極検出の誤差をなくす事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施例１によるエンコーダ装置及
びサーボモーター制御装置を示すブロック図である。
【図２】 図１のエンコーダ装置の動作を示すタイミン
グチャートである。
【図３】 この発明におけるエンコーダ装置の記憶装置
の動作を示す説明図である。
【図４】 この発明の実施例２によるエンコーダ装置及
びサーボモーター制御装置を示すブロック図である。
【図５】 この発明の実施例２によるエンコーダ装置の
出力補正装置を示すブロック図である。
【図６】 この発明の実施例３によるエンコーダ装置の
出力補正装置を示すブロック図である。
【図７】 この発明におけるエンコーダ装置のスイッチ
の動作を説明するフローチャートである。
【図８】 この発明の実施例４によるエンコーダ装置の
の出力補正装置を示すブロック図である。
【図９】 この発明の実施例５によるエンコーダ装置の
出力補正装置を示すブロック図である。
【図１０】 この発明の実施例２〜４によるエンコーダ
装置の出力補正装置の検出境界近傍での動作を示すグラ
フである。
【図１１】 この発明の実施例５によるエンコーダ装置
の出力補正装置の検出境界近傍での動作を示すグラフで
ある。
【図１２】 この発明の実施例２，３によるエンコーダ
装置の出力補正装置の動作を示すグラフである。
【図１３】 この発明の実施例４，５によるエンコーダ
装置の出力補正装置の動作を示すグラフである。
【図１４】 この発明の実施例６によるエンコーダ装置
の出力補正装置を示すブロック図である。
【図１５】 図１４の出力補正装置の可変乗数乗算器の
一動作例を示すグラフである。
【図１６】 図１４の出力補正装置の可変乗数乗算器の
他の動作例を示すグラフである。
【図１７】 この発明の実施例７によるエンコーダ装置
及びサーボモーター制御装置を示すブロック図である。
【図１８】 図１７のエンコーダ装置の関数推定装置の
動作を説明するグラフである。
【図１９】 この発明の実施例８によるエンコーダ装置
を示すブロック図である。
【図２０】 図１９のエンコーダ装置の遮蔽板を示す図
である。
【図２１】 図１９のエンコーダ装置の動作を示すタイ
ミングチャートである。
【図２２】 従来のエンコーダ装置及びサーボモーター
制御装置を示すブロック図である。
【図２３】 従来のエンコーダ装置の動作を示すタイミ
ングチャートである。
【図２４】 速度検出における遅れ時間補正の従来例を
説明するグラフである。
【図２５】 速度検出における遅れ時間補正の従来例を
説明するグラフである。
【図２６】 従来の遅れ時間補正をエンコーダ装置に適
用した場合の補正動作を説明するグラフである。
【図２７】 従来の遅れ時間補正をエンコーダ装置に適
用した場合の補正動作を説明するグラフである。
【図２８】 従来の遅れ時間補正をエンコーダ装置に適
用した場合の構成を示すブロック図である。
【図２９】 従来の遅れ時間補正をエンコーダ装置に適
用した場合の構成を示すブロック図である。
【図３０】 従来の遅れ時間補正の問題点を説明する図
である。
【図３１】 従来の遅れ時間補正の問題点を説明するグ
ラフである。
【図３２】 従来の遅れ時間補正の問題点を説明するグ
ラフである。
【図３３】 従来の遅れ時間補正の動作を説明するグラ
フである。
【符号の説明】
１ エンコーダ装置、２ モーター駆動装置、３ サー
ボモーター、４，４Ａ，４Ｂ ＬＥＤ、５ 遮蔽板、６
Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ 受光素子、７Ａ，７Ｂサンプル
・ホールド回路、８Ａ，８Ｂ Ａ／Ｄ変換器、９ 位置
演算装置、１０ データ記憶装置、１１ エンコーダ出
力の補正装置、１２，１４，１６ 減算器、１３ 位置
制御部、１５ 速度制御部、１７ 電流制御部、１８
３相ＰＷＭ電圧発生部、１９ 微分器、２０ ３相交流
→ｄ−ｑ軸座標変換器、３１Ａ，３１Ｂ 電流検出器、
２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２５，２５
Ａ，２５Ｂ 減算器、２２，２２Ａ，２２Ｂ セレクト
スイッチ、２３ 乗算器、２４，２６ 加算器、２７
可変乗数乗算器、２８ 関数推定装置、２９ 加減算
器、３０ アップ・ダウンカウンタ、３１ 除算器。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 検出対象の位置に応じたアナログ信号を
    発生する信号発生手段と、前記アナログ信号をサンプリ
    ングしデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、変
    換されたデジタルデータより検出対象の位置データを得
    る演算手段とを備えたエンコーダ装置において、今回サ
    ンプリングして得られた位置データと前回以前にサンプ
    リングされた位置データとを用い、前記アナログ信号を
    サンプリングして位置データを出力するのに要する遅れ
    時間における前記検出対象の位置の移動量を予測し、今
    回サンプリングされた位置データに予測された移動量分
    の補正値を加えた位置データ、予測されたサンプリング
    周期内の移動量及び今回サンプリングされた位置データ
    を出力するエンコーダ出力補正手段を備えたことを特徴
    とするエンコーダ装置。
  2. 【請求項２】 検出対象の位置に応じたアナログ信号を
    発生する信号発生手段と、前記アナログ信号をサンプリ
    ングしデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、変
    換されたデジタルデータより検出対象の位置データを得
    る演算手段と、今回サンプリングして得られた位置デー
    タと前回以前にサンプリングされた位置データとを用
    い、前記アナログ信号をサンプリングして位置データを
    出力するのに要する遅れ時間における前記検出対象の位
    置の移動量を予測し、今回サンプリングされた位置デー
    タに予測された移動量分の補正値を加えた位置データ、
    予測されたサンプリング周期内の移動量及び今回サンプ
    リングされた位置データを出力するエンコーダ出力補正
    手段とを備えたエンコーダ装置と、 サーボモーターと、 位置指令と前記エンコーダ装置が出力する今回サンプリ
    ングされた位置データとの差に応じて速度指令値を生成
    する位置制御手段と、前記速度指令値と前記エンコーダ
    装置が出力する予測されたサンプリング周期内の移動量
    から求められた速度フィードバックとの差に応じて電流
    指令値を生成する速度制御手段と、前記サーボモーター
    から検出された３相交流電流をトルク分電流に変換し、
    前記サーボモーターが同期電動機の場合現在の磁極位置
    に応じた変換を行う変換手段と、前記電流指令値と前記
    変換手段により入力される電流フィードバックとの差に
    応じて電圧指令値を生成する電流制御手段と、前記電圧
    指令値に応じた３相電圧を出力し、前記サーボモーター
    が同期電動機の場合前記エンコーダ装置が出力する今回
    サンプリングされた位置データに予測された移動量分の
    補正値を加えた位置データから現在の磁極位置に応じた
    ３相電圧を出力する電圧発生手段とを備えたモーター駆
    動装置と、 からなるサーボモーター制御装置。
  3. 【請求項３】 検出対象の位置に応じたアナログ信号を
    発生する信号発生手段と、前記アナログ信号をサンプリ
    ングしデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、変
    換されたデジタルデータより検出対象の位置データを得
    る演算手段とを備えたエンコーダ装置において、前記ア
    ナログ信号をサンプリングして位置データを出力するの
    に要する遅れ時間における前記検出対象の位置の移動量
    を、今回サンプリング周期内の移動量と前回サンプリン
    グ周期内の移動量のうち絶対値の小さいものを選択し、
    選択された移動量に従ってサンプリング周期内における
    移動量が直線的又は曲線的に位置が変化するものとして
    予測算出し、出力位置データを補正するエンコーダ出力
    補正手段を備えたことを特徴とするエンコーダ装置。
  4. 【請求項４】 検出対象の位置に応じたアナログ信号を
    発生する信号発生手段と、前記アナログ信号をサンプリ
    ングしデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、変
    換されたデジタルデータより検出対象の位置データを得
    る演算手段とを備えたエンコーダ装置において、前記ア
    ナログ信号をサンプリングして位置データを出力するの
    に要する遅れ時間における前記検出対象の位置の移動量
    を、今回サンプリング周期内の移動量と前回サンプリン
    グ周期内の移動量のうち絶対値の小さいものを選択する
    とともに、今回サンプリング周期内の移動量と前回サン
    プリング周期内の移動量の差と、前回サンプリング周期
    内の移動量と前々回サンプリング周期内の移動量の差と
    のうち小さいものを選択し、選択された移動量と選択さ
    れた移動量の差分との和に従ってサンプリング周期内に
    おける移動量が直線的又は曲線的に変化するものとして
    予測算出し、出力位置データを補正するエンコーダ出力
    補正手段を備えたことを特徴とするエンコーダ装置。
  5. 【請求項５】 検出対象の位置に応じたアナログ信号を
    発生する信号発生手段と、前記アナログ信号をサンプリ
    ングしデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、変
    換されたデジタルデータより検出対象の位置データを得
    る演算手段とを備えたエンコーダ装置において、前記ア
    ナログ信号をサンプリングして位置データを出力するの
    に要する遅れ時間における前記検出対象の位置の移動量
    を、今回サンプリング周期内の移動量と前回サンプリン
    グ周期内の移動量の平均値に従ってサンプリング周期内
    における移動量が直線的又は曲線的に位置が変化するも
    のとして予測算出し、出力位置データを補正するエンコ
    ーダ出力補正手段を備えたことを特徴とするエンコーダ
    装置。
  6. 【請求項６】 検出対象の位置に応じたアナログ信号を
    発生する信号発生手段と、前記アナログ信号をサンプリ
    ングしデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、変
    換されたデジタルデータより検出対象の位置データを得
    る演算手段とを備えたエンコーダ装置において、前記ア
    ナログ信号をサンプリングして位置データを出力するの
    に要する遅れ時間における前記検出対象の位置の移動量
    を、今回サンプリング周期内の移動量と前々回サンプリ
    ング周期内の移動量から求められる移動量の平均値と前
    回サンプリング周期内の移動量と前々回サンプリング周
    期内の移動量の差の平均値との和に従ってサンプリング
    周期内における移動量が直線的又は曲線的に変化するも
    のとして予測算出し、出力位置データを補正するエンコ
    ーダ出力補正手段を備えたことを特徴とするエンコーダ
    装置。
  7. 【請求項７】 検出対象の位置に応じたアナログ信号を
    発生する信号発生手段と、前記アナログ信号をサンプリ
    ングしデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、変
    換されたデジタルデータより検出対象の位置データを得
    る演算手段とを備えたエンコーダ装置において、今回サ
    ンプリングして得られた位置データと前回以前にサンプ
    リングされた位置データとを用い、前記アナログ信号を
    サンプリングして位置データを出力するのに要する遅れ
    時間における前記検出対象の位置の移動量を予測算出
    し、出力位置データを補正するエンコーダ出力補正手段
    を備え、このエンコーダ出力補正手段に今回サンプリン
    グ周期内の移動量の小さいときに前記予測算出する移動
    量を小さくする可変乗数乗算器を設けたことを特徴とす
    るエンコーダ装置。
  8. 【請求項８】 検出対象の位置に応じたアナログ信号を
    発生する信号発生手段と、前記アナログ信号をサンプリ
    ングしデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、変
    換されたデジタルデータより検出対象の位置データを得
    る演算手段とを備えたエンコーダ装置において、前記ア
    ナログ信号をサンプリングして位置データを出力するの
    に要する遅れ時間における前記検出対象の位置の移動量
    を、モータ駆動装置が出力する電流値とサンプリング周
    期内における移動量の変化度合いの関係をあらかじめ求
    めておき、その求めた関係と、現在の電流値及び位置デ
    ータから予測算出し、出力位置データを補正するエンコ
    ーダ出力補正手段を備えたことを特徴とするエンコーダ
    装置。
  9. 【請求項９】 回転軸の回転角に応じたアナログ信号を
    発生する信号発生手段と、前記アナログ信号をサンプリ
    ングしデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、変
    換されたデジタルデータより回転軸の回転角を得る演算
    手段とを備えたエンコーダ装置において、互いに９０゜
    位相のずれたパルスを発生するパルス信号発生手段と、
    前記パルスのパルス数をカウントするカウンタと、前記
    アナログ信号サンプリングから回転角演算終了までの回
    転角を前記カウンタにより計測し、計測された回転角と
    アナログ信号から演算された回転角の和を現在の角度と
    して出力するエンコーダ出力補正手段とを備えたことを
    特徴とするエンコーダ装置。
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