(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機により駆動される被駆動体の位置データを得るためのノイズレベル検出機能付きエンコーダであって、
被駆動体の移動状態に対応して、周期的に発生する９０度位相の異なる２相の正弦波状のアナログ信号からなる検出信号を出力する検出手段と、
前記検出信号を一定の時間間隔でディジタル値に変換し、出力データとして出力するＡＤコンバータと、
前記出力データの時間的変化に基づいて変動成分を算出し、前記変動成分をノイズレベルとして出力するノイズレベル検出部と、を有し、
前記ノイズレベル検出部は、前記出力データを少なくとも１回微分した微分値を算出し、前記出力データについて、過去に算出した複数回分の微分値及び今回算出した微分値に基づいて、移動平均値を算出し、前記移動平均値を変動成分とすることを特徴とするノイズレベル検出機能付きエンコーダ。
【請求項２】
電動機により駆動される被駆動体の位置データを得るためのノイズレベル検出機能付きエンコーダであって、
被駆動体の移動状態に対応して、周期的に発生する９０度位相の異なる２相の正弦波状のアナログ信号からなる検出信号を出力する検出手段と、
前記検出信号を一定の時間間隔でディジタル値に変換し、出力データとして出力するＡＤコンバータと、
前記出力データの時間的変化に基づいて変動成分を算出し、前記変動成分をノイズレベルとして出力するノイズレベル検出部と、を有し、
前記ノイズレベル検出部は、前記出力データを少なくとも１回微分した微分値を算出し、前記出力データについて、過去に算出した複数回分の微分値を利用して、今回算出した微分値に対して、フィルタリングを行い、フィルタリングを行った前記微分値を変動成分とすることを特徴とするノイズレベル検出機能付きエンコーダ。
【請求項３】
電動機により駆動される被駆動体の位置データを得るためのノイズレベル検出機能付きエンコーダであって、
被駆動体の移動状態に対応して、周期的に発生する９０度位相の異なる２相の正弦波状のアナログ信号からなる検出信号を出力する検出手段と、
前記検出信号を一定の時間間隔でディジタル値に変換し、出力データとして出力するＡＤコンバータと、
前記出力データの時間的変化に基づいて変動成分を算出し、前記変動成分をノイズレベルとして出力するノイズレベル検出部と、を有し、
前記ノイズレベル検出部は、前記出力データを少なくとも１回微分した微分値を算出し、前記出力データについて、過去に算出した複数回分の微分値の絶対値と、今回算出した微分値の絶対値に基づいて、移動平均値を算出し、前記移動平均値を変動成分とすることを特徴とするノイズレベル検出機能付きエンコーダ。
【請求項４】
電動機により駆動される被駆動体の位置データを得るためのノイズレベル検出機能付きエンコーダであって、
被駆動体の移動状態に対応して、周期的に発生する９０度位相の異なる２相の正弦波状のアナログ信号からなる検出信号を出力する検出手段と、
前記検出信号を一定の時間間隔でディジタル値に変換し、出力データとして出力するＡＤコンバータと、
前記出力データの時間的変化に基づいて変動成分を算出し、前記変動成分をノイズレベルとして出力するノイズレベル検出部と、を有し、
前記ノイズレベル検出部は、前記出力データを少なくとも１回微分した微分値を算出し、前記出力データについて、過去に算出した複数回分の微分値の絶対値を利用して、今回算出した微分値の絶対値に対して、フィルタリングを行い、フィルタリングを行った前記微分値を変動成分とすることを特徴とするノイズレベル検出機能付きエンコーダ。
【請求項５】
電動機により駆動される被駆動体の位置データを得るためのノイズレベル検出機能付きエンコーダであって、
被駆動体の移動状態に対応して、周期的に発生する９０度位相の異なる２相の正弦波状のアナログ信号からなる検出信号を出力する検出手段と、
前記検出信号を一定の時間間隔でディジタル値に変換し、出力データとして出力するＡＤコンバータと、
前記出力データの時間的変化に基づいて変動成分を算出し、前記変動成分をノイズレベルとして出力するノイズレベル検出部と、を有し、
前記ノイズレベル検出部は、前記出力データを少なくとも１回微分した微分値を算出し、前記出力データについて、過去に算出した複数回分の微分値の絶対値と、今回算出した微分値の絶対値に基づいて、移動平均値を算出し、前記移動平均値と、今回算出した微分値の絶対値との差分を算出し、前記差分を変動成分とすることを特徴とするノイズレベル検出機能付きエンコーダ。
【請求項６】
電動機により駆動される被駆動体の位置データを得るためのノイズレベル検出機能付きエンコーダであって、
被駆動体の移動状態に対応して、周期的に発生する９０度位相の異なる２相の正弦波状のアナログ信号からなる検出信号を出力する検出手段と、
前記検出信号を一定の時間間隔でディジタル値に変換し、出力データとして出力するＡＤコンバータと、
前記出力データの時間的変化に基づいて変動成分を算出し、前記変動成分をノイズレベルとして出力するノイズレベル検出部と、を有し、
前記ノイズレベル検出部は、前記出力データを少なくとも１回微分した微分値を算出し、前記出力データについて、過去に算出した複数回分の微分値の絶対値を利用して、今回算出した微分値の絶対値に対して、フィルタリングを行い、フィルタリングを行った前記微分値と、今回算出した微分値の絶対値との差分を変動成分とすることを特徴とするノイズレベル検出機能付きエンコーダ。
【請求項７】
電動機により駆動される被駆動体の位置データを得るためのノイズレベル検出機能付きエンコーダであって、
被駆動体の移動状態に対応して、周期的に発生する９０度位相の異なる２相の正弦波状のアナログ信号からなる検出信号を出力する検出手段と、
前記検出信号を一定の時間間隔でディジタル値に変換し、出力データとして出力するＡＤコンバータと、
前記出力データの時間的変化に基づいて変動成分を算出し、前記変動成分をノイズレベルとして出力するノイズレベル検出部と、を有し、
前記ノイズレベル検出部は、前記出力データを少なくとも１回微分した微分値を算出し、前記出力データについて、過去に算出した複数回分の微分値の絶対値と、今回算出した微分値の絶対値に基づいて、第１の移動平均値を算出し、前記第１の移動平均値と、今回算出した微分値の絶対値との差分を算出し、
前記差分の算出を過去複数回分の微分値の絶対値に対して行い、
過去複数回分の微分値の絶対値について算出した差分と、今回算出した差分に基づいて、第２の移動平均値を算出し、前記第２の移動平均値を変動成分とすることを特徴とするノイズレベル検出機能付きエンコーダ。
【請求項８】
電動機により駆動される被駆動体の位置データを得るためのノイズレベル検出機能付きエンコーダであって、
被駆動体の移動状態に対応して、周期的に発生する９０度位相の異なる２相の正弦波状のアナログ信号からなる検出信号を出力する検出手段と、
前記検出信号を一定の時間間隔でディジタル値に変換し、出力データとして出力するＡＤコンバータと、
前記出力データの時間的変化に基づいて変動成分を算出し、前記変動成分をノイズレベルとして出力するノイズレベル検出部と、を有し、
前記ノイズレベル検出部は、前記出力データを少なくとも１回微分した微分値を算出し、前記出力データについて、過去に算出した複数回分の微分値の絶対値を利用して、今回算出した微分値の絶対値に対して、第１のフィルタリングを行い、第１のフィルタリングを行った前記微分値と、今回算出した微分値の絶対値との差分を算出し、
前記差分の算出を過去複数回分の微分値の絶対値に対して行い、
過去複数回分の微分値の絶対値について算出した差分を利用して、今回算出した差分に対して、第２のフィルタリングを行い、第２のフィルタリングを行った前記微分値を変動成分とすることを特徴とするノイズレベル検出機能付きエンコーダ。
【請求項９】
電動機により駆動される被駆動体の位置データを得るためのノイズレベル検出機能付きエンコーダであって、
被駆動体の移動状態に対応して、周期的に発生する９０度位相の異なる２相の正弦波状のアナログ信号からなる検出信号を出力する検出手段と、
前記検出信号を一定の時間間隔でディジタル値に変換し、出力データとして出力するＡＤコンバータと、
前記出力データの時間的変化に基づいて変動成分を算出し、前記変動成分をノイズレベルとして出力するノイズレベル検出部と、を有し、
前記ノイズレベル検出部は、前記出力データを少なくとも１回微分した微分値を算出し、前記出力データについて、過去に算出した複数回分の微分値と、今回算出した微分値の中で最大となるピーク値を算出し、前記ピーク値を変動成分とすることを特徴とするノイズレベル検出機能付きエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダに関し、特にエンコーダの内部信号に影響するノイズを検出することができるエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ等の電動機により駆動される被駆動体の位置を検出するセンサとしてエンコーダが用いられている。エンコーダには、ロータリエンコーダやリニアスケールがあり、前者は、回転角度や回転量を検出するものであり、後者は、経路上の基準位置からの位置や変位量を検出するものである。
【０００３】
ロータリエンコーダの動作原理について簡単に説明する。ロータリエンコーダの回転軸には、スリットが設けられた円板が取り付けられる。一方、ロータリエンコーダ本体には、この円板に対向するようにして固定スリットが固定される。発光ダイオード等の発光素子と、検出手段であるフォトトランジスタ等の受光素子が、２つのスリットを挟んで配置される。発光素子から出た光は、回転軸が回転することによって、２つのスリットが重なったときに受光素子に入射される。したがって、受光素子に入射する光は、回転軸の回転量に比例した回数で、明状態と暗状態とを繰り返すこととなる。検出手段である受光素子は、互いに９０度位相の異なる２相の近似正弦波を出力する。この２相の位相関係から回転方向が判別でき、２相の信号をカウントして回転数を求めることができる。
【０００４】
一般的に、エンコーダは、被駆動体を駆動するモータ等の駆動装置の筐体に取り付けられて使用される。
【０００５】
図１０は従来のエンコーダのモータ等の駆動装置の筐体への取り付け方法を説明するための概略図である。エンコーダ１００は、エンコーダ１００が備えるエンコーダフランジ１０３ａを介してモータ等の駆動装置の筐体１１３に取り付けられる。エンコーダフランジ１０３ａは、フランジ固定ネジ１０３ｂによりモータの筐体１１３に固定され、さらに、このエンコーダフランジ１０３ａには、回路基板１０６が回路基板固定ネジ１０３ｄによって固定される。なお、回路基板１０６とエンコーダフランジ１０３ａとの間にはシャフト１１４と接続された回転スリット１０３ｃが設けられている。
【０００６】
図１１は、従来のエンコーダの構成の概略図である。図１１において、エンコーダ２０１は、電動機２１０により駆動される被駆動体（図示せず）の移動状態を検出する検出手段２０２と、回路基板２０５を備えており、回路基板２０５上には、検出手段２０２の検出信号を信号処理してエンコーダ信号を生成する信号処理回路２０３が形成されている。
【０００７】
被駆動体の移動状態は、検出手段２０２によって検出され、信号処理回路２０３によってエンコーダ信号が生成され、エンコーダ２０１の外部に出力データ２０６として出力される。ここで、電動機２１０にノイズ２００が混入すると、信号処理回路２０３の出力信号２０６にノイズ信号２０７が発生する。
【０００８】
上記のように、エンコーダ１００は、信号処理回路２０３を備えた回路基板２０５を内部に有している。この回路基板２０５は、エンコーダが取付けられる駆動装置の筐体との間で直接的には電気的に接続されておらず、浮遊容量により間接的に電気的に接続されている。
【０００９】
この場合、駆動装置の筐体側にノイズが発生することにより電位が変動すると、浮遊容量を介してエンコーダ１００内の回路基板２０５に影響が及び、エンコーダ１００が出力する出力データ２０６に誤差が含まれるおそれがある。
【００１０】
従来、ノイズを測定するためには、外部にノイズ測定用の装置をつけて測定するか、もしくは、エンコーダ内にノイズ検出用専用回路を搭載する必要があった。（例えば、特許文献１）。
【００１１】
図１２は、エンコーダ内にノイズ検出手段を備えた従来のエンコーダの構成の概略図である。図１２に示すエンコーダ２０１は、電動機２１０により駆動される被駆動体の移動状態を検出する検出手段２０２と、検出手段２０２の検出信号を信号処理してエンコーダ信号を出力する信号処理回路２０３と、検出信号中に含まれるノイズ分を検出するノイズ検出手段２０４を備え、ノイズ検出手段２０４は結合コンデンサ２０４ａを介して検出信号を導入する。ノイズ検出手段２０４は、結合コンデンサ２０４ａを介することにより検出信号２０６、２０６’中のノイズ分２０７、２０８のみを導入し、ノイズ２００の検出を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−１７２５２３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図１０に示すように、従来のエンコーダにおいて、外部にノイズ測定用の装置をつけてエンコーダのノイズ状態を測定する場合、エンコーダ内の回路内で電位が０［Ｖ］となる点１２０とモータの筐体１１３と間の電位差を、電位測定手段１０４を用いて測定する必要があり、常に測定することは難しかった。
【００１４】
また、エンコーダ内にノイズ測定用の専用回路を搭載する場合には、コスト並びに外形の点で不利であった。また、図１２のように専用のノイズ検出手段をエンコーダ内に搭載する方法は、検出信号からノイズを分離し、更にそのノイズを測定するための専用回路が必要となり、回路面積並びにコストの点で不利である。
【００１５】
本発明は、常にノイズレベルを測定することが可能であり、ノイズ検出用の専用回路が必要なく、低コストで小型のエンコーダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のノイズレベル検出機能付きエンコーダは、電動機により駆動される被駆動体の位置データを得るためのノイズレベル検出機能付きエンコーダであって、被駆動体の移動状態に対応して、周期的に発生する９０度位相の異なる２相の正弦波状のアナログ信号からなる検出信号を出力する検出手段と、検出信号を一定の時間間隔でディジタル値に変換し、出力データとして出力するＡＤコンバータと、出力データの時間的変化に基づいて変動成分を算出し、変動成分をノイズレベルとして出力するノイズレベル検出部と、を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明のノイズレベル検出機能付きエンコーダは、ノイズレベル検出部が、出力データを少なくとも１回微分した微分値を算出し、算出した微分値を変動成分とすることが好ましい。
【００１８】
本発明のノイズレベル検出機能付きエンコーダは、ノイズレベル検出部が、出力データについて、過去に算出した複数回分の微分値及び今回算出した微分値に基づいて、移動平均値を算出し、移動平均値を変動成分とすることが好ましい。
【００１９】
本発明のノイズレベル検出機能付きエンコーダは、ノイズレベル検出部が、出力データについて、過去に算出した複数回分の微分値を利用して、今回算出した微分値に対して、フィルタリングを行い、フィルタリングを行った微分値を変動成分とすることが好ましい。
【００２０】
本発明のノイズレベル検出機能付きエンコーダは、ノイズレベル検出部が、出力データについて、過去に算出した複数回分の微分値の絶対値と、今回算出した微分値の絶対値に基づいて、移動平均値を算出し、移動平均値を変動成分とすることが好ましい。
【００２１】
本発明のノイズレベル検出機能付きエンコーダは、ノイズレベル検出部が、出力データについて、過去に算出した複数回分の微分値の絶対値を利用して、今回算出した微分値の絶対値に対して、フィルタリングを行い、フィルタリングを行った微分値を変動成分とすることが好ましい。
【００２２】
本発明のノイズレベル検出機能付きエンコーダは、ノイズレベル検出部が、出力データについて、過去に算出した複数回分の微分値の絶対値と、今回算出した微分値の絶対値に基づいて、移動平均値を算出し、移動平均値と、今回算出した微分値の絶対値との差分を算出し、差分を変動成分とすることが好ましい。
【００２３】
本発明のノイズレベル検出機能付きエンコーダは、ノイズレベル検出部が、出力データについて、過去に算出した複数回分の微分値の絶対値を利用して、今回算出した微分値の絶対値に対して、フィルタリングを行い、フィルタリングを行った微分値と、今回算出した微分値の絶対値との差分を変動成分とすることが好ましい。
【００２４】
本発明のノイズレベル検出機能付きエンコーダは、ノイズレベル検出部が、出力データについて、過去に算出した複数回分の微分値の絶対値と、今回算出した微分値の絶対値に基づいて、第１の移動平均値を算出し、第１の移動平均値と、今回算出した微分値の絶対値との差分を算出し、差分の算出を過去複数回分の微分値の絶対値に対して行い、過去複数回分の微分値の絶対値について算出した差分と、今回算出した差分に基づいて、第２の移動平均値を算出し、第２の移動平均値を変動成分とすることが好ましい。
【００２５】
本発明のノイズレベル検出機能付きエンコーダは、ノイズレベル検出部が、出力データについて、過去に算出した複数回分の微分値の絶対値を利用して、今回算出した微分値の絶対値に対して、第１のフィルタリングを行い、第１のフィルタリングを行った微分値と、今回算出した微分値の絶対値との差分を算出し、差分の算出を過去複数回分の微分値の絶対値に対して行い、過去複数回分の微分値の絶対値について算出した差分を利用して、今回算出した差分に対して、第２のフィルタリングを行い、第２のフィルタリングを行った微分値を変動成分とすることが好ましい。
【００２６】
本発明のノイズレベル検出機能付きエンコーダは、ノイズレベル検出部が、出力データについて、過去に算出した複数回分の微分値と、今回算出した微分値の中で最大となるピーク値を算出し、ピーク値を変動成分とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明においては、エンコーダ内で位置データを計算するためにＡ／Ｂ相のアナログ信号をディジタル値に変換するＡＤコンバータの出力データの変動の状態からノイズの状態を求めるため、外付けした回路でノイズレベルを測定する場合と異なり、常にノイズレベルを測定することが可能であり、更に、回路をつけたことによる影響もない。
【００２８】
また、位置データを求めるための信号処理回路にて、ノイズレベルを計算するので、ノイズ検出用の専用回路が必要なく、低コストで小型のエンコーダを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例１に係るノイズレベル検出機能付きエンコーダの構成の概略図である。
【図２】ＡＤコンバータの出力データの時間依存性を表す図である。
【図３】図２に示したＡＤコンバータの出力データの時間依存性のグラフの拡大図である。
【図４】本発明の実施例２に係るノイズレベル検出機能付きエンコーダの構成の概略図である。
【図５】本発明の実施例３に係るノイズレベル検出機能付きエンコーダの構成の概略図である。
【図６】本発明の実施例３の他の例に係るノイズレベル検出機能付きエンコーダの構成の概略図である。
【図７】本発明の実施例４に係るノイズレベル検出機能付きエンコーダの構成の概略図である。
【図８】本発明の実施例５に係るノイズレベル検出機能付きエンコーダの構成の概略図である。
【図９】本発明の実施例７に係るノイズレベル検出機能付きエンコーダの構成の概略図である。
【図１０】従来のノイズ検出方法におけるエンコーダの取り付け状態を説明するための概略断面図である。
【図１１】従来のエンコーダの構成の概略図である。
【図１２】従来のノイズ検出方法におけるエンコーダの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下図面を参照して、本発明に係るノイズレベル検出機能付きエンコーダについて説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
【実施例１】
【００３１】
図１に本発明の実施例１に係るノイズレベル検出機能付きエンコーダの構成の概略図を示す。実施例１のエンコーダ１は、電動機により駆動される被駆動体の位置データを得るためのノイズレベル検出機能付きエンコーダであって、被駆動体（図示せず）の移動状態に対応して、周期的に発生する９０度位相の異なる２相の正弦波状のアナログ信号からなる検出信号を出力する検出手段３と、検出信号を一定の時間間隔でディジタル値に変換し、出力データとして出力するＡＤコンバータ５と、出力データの時間的変化に基づいて変動成分を算出し、変動成分をノイズレベルとして出力するノイズレベル検出部８と、を有することを特徴とする。
【００３２】
信号処理回路４は、エンコーダ１内の回路基板２上に配置されており、回路基板２上には被駆動体の位置データ等を外部コントローラ１１に送信するための送信手段９が配置されている。
【００３３】
信号処理回路４は、検出手段３から出力されるアナログ信号であるＡ相の信号２１及びＢ相の信号２２をディジタル信号に変換するＡＤコンバータ５を有している。信号処理回路４は、さらに、ＡＤコンバータ５からの出力データから位置データを算出するための位置データ算出部７と、出力信号のうちの一方または両方の相の出力データの時間的変化に基づいて変動成分を算出し、変動成分をノイズレベルとして出力するノイズレベル検出部８とを備えている。
【００３４】
実施例１のノイズレベル検出機能付きエンコーダは、図１に示すように、検出手段３から位相の９０度異なる２相の正弦波状のアナログ信号を出力し、ＡＤコンバータ５で、一定間隔でディジタル値に変換する。検出手段３から出力されるアナログ信号であるＡ相の信号２１をＡＤコンバータ５でディジタル信号に変更した出力データの時間的変化のグラフの一例を図２に示す。出力データは、時間とともに正弦波状に変動しており、正弦波の周期よりも短い周期で変動した成分が重畳されていることが分かる。
【００３５】
この出力データは、位置データ算出部７に入力されて被駆動体の位置データを出力するとともに、ノイズレベル検出部８において、ノイズレベルが算出される。ここでノイズレベルの算出方法について図３を用いて説明する。図３は図２の出力データの時間的変化のグラフの一部を拡大したものである。時刻t(n-2), t(n-1), t(n), t(n+1)における出力データ５１〜５４の値をそれぞれAD(n-2), AD(n-1), AD(n), AD(n+1)とする。このとき、時刻t(n-1)からt(n)までの出力データの変動成分はAD(n)-AD(n-1)で求められ、同様に時刻t(n-2)からt(n-1)までの出力データの変動成分はAD(n-1)-AD(n-2)で求められる。実施例１においては、この変動成分をノイズレベルとしている。ここでは、検出信号のうちＡ相の信号からノイズレベルを算出する例を示したが、Ｂ相の信号からノイズレベルを算出してもよく、Ａ相及びＢ相の両者からノイズレベルを算出するようにしてもよい。
【００３６】
ノイズレベル検出部８で変動成分を算出した後、図１に示すように、変動成分３０はノイズレベル検出部８から送信手段９に出力され、送信手段９から外部コントローラ１１に送信される。外部コントローラ１１にて、ノイズレベルがある規定値を超えた場合に警告することにより、ノイズの影響でシステムが異常を検知して停止する前に事前に対応することが可能となる。また、外部コントローラにノイズレベルを表示させることにより、ノイズ対策を施した場合にはノイズ対策の効果を確認することが出来る。
【００３７】
以上のように、本発明の実施例１に係るノイズレベル検出機能付きエンコーダにおいては、エンコーダ内で位置データを計算するためにＡ／Ｂ相のアナログ信号をディジタル値に変換しているＡＤコンバータの出力データの変動の状態からノイズの状態を求めるため、外付けでノイズを測定する場合と異なり、常にノイズレベルを測定することが可能となり、更に、回路をつけたことによる影響もない。
【００３８】
また、位置データを求める信号処理回路にてノイズレベルを計算するので、ノイズ検出用の専用回路が必要なく、低コストで小型のエンコーダを提供できる。
【実施例２】
【００３９】
次に、本発明のノイズレベル検出機能付きエンコーダの第２の実施例について説明する。図４に本発明の実施例２に係るノイズレベル検出機能付きエンコーダの構成の概略図を示す。実施例２のノイズレベル検出機能付きエンコーダは、ノイズレベル検出部は、出力データを少なくとも１回微分した微分値を算出し、算出した微分値を変動成分とする点を特徴としている。実施例１のエンコーダと異なる点は、ノイズレベル検出部８内に微分値算出部８１をさらに備えている点である。エンコーダ１内のその他の構成は実施例１と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００４０】
一定間隔で出力されるＡＤコンバータ５の出力データは、ノイズの影響等により図２のように微小に変動している。実施例２においては、ＡＤコンバータ５の出力データの変動成分を一定間隔でＡＤコンバータ５により変換された出力データAD(n)の１回もしくはそれ以上の回数微分した値X(n)を変動成分とする。
【００４１】
１回微分とは、図２の一部の位置データを時間軸方向に拡大した図３に示すように、ＡＤコンバータの出力データAD(n)と直前のＡＤコンバータの出力データAD(n-1)の差分データX(n)を求めることを意味する。例えば１回微分する場合には、変動成分は、X(n)=(AD(n)-AD(n-1))/(t(n)-t(n-1))で求められる。２回以上微分する場合も同様に算出することができる。
【００４２】
なお、Ａ／Ｂ相の検出信号は被駆動体の移動時に正弦波状のアナログ信号になるため、１回もしくはそれ以上の回数微分して求めた値には正弦波の成分が残るが、正弦波の成分はせいぜい数百kHzであるのに対して、ノイズの成分は数MHzであるので、分離は可能である。また、被駆動体の停止時に評価することにより正弦波成分の影響を排除することも可能である。
【実施例３】
【００４３】
次に、本発明のノイズレベル検出機能付きエンコーダの第３の実施例について説明する。図５及び図６に本発明の実施例３に係るノイズレベル検出機能付きエンコーダの構成の概略図を示す。実施例３のノイズレベル検出機能付きエンコーダは、ノイズレベル検出部が、出力データについて、過去に算出した複数回分の微分値及び今回算出した微分値に基づいて、移動平均値を算出し、移動平均値を変動成分とする点を特徴としている。また、移動平均値を算出する代わりに、過去に算出した複数回分の微分値を利用して、今回算出した微分値に対して、フィルタリングを行い、フィルタリングを行った微分値を変動成分とするようにしてもよい。実施例２のエンコーダと異なる点は、ノイズレベル検出部８内に移動平均値算出部８２またはフィルタリング部８３をさらに備えている点である。エンコーダ１内のその他の構成は実施例２と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００４４】
まず、移動平均値算出部８２を用いて移動平均を求める方法について説明する。実施例２と同様にして、微分値算出部８１を用いて、一定間隔で出力されるＡＤコンバータ５の出力データAD(n)の１回もしくはそれ以上の回数微分した値X(n)を過去m個算出し、この値を用いて、ノイズレベル検出部８内の移動平均値算出部８２において、m個の平均を求め、この移動平均値をノイズレベルとする。
【００４５】
また、移動平均値を算出する代わりに、フィルタリング部８３によりフィルタリングを行うようにしてもよい。フィルタリングの例として、以下の式を利用することができる。
Y(n)＝X(n)／m＋Y(n-1)×(m-1)／m
ただし、      Y(n)    ：今回求めるノイズレベル
Y(n-1)  ：一回前に求めたノイズレベル
X(n)    ：今回位置データAD(n)の２回もしくはそれ以上の回数微分した値
上式によりフィルタリングしたデータをノイズレベルとする。
【００４６】
移動平均値算出部８２またはフィルタリング部８３によって算出されたノイズレベルは、送信手段９を介して外部コントローラ１１に送信され、ノイズレベルの監視等を行うことができる。
【００４７】
本実施例によれば、移動平均またはフィルタリングにより変動成分を平滑化することができる。具体的には、コンピュータ数値制御（CNC）工作機械等で処理並びに表示する場合に、変動成分の値を見やすくする効果が得られる。
【実施例４】
【００４８】
次に、本発明のノイズレベル検出機能付きエンコーダの第４の実施例について説明する。図７に本発明の実施例４に係るノイズレベル検出機能付きエンコーダの構成の概略図を示す。実施例４のノイズレベル検出機能付きエンコーダは、ノイズレベル検出部が、出力データについて、過去に算出した複数回分の微分値の絶対値と、今回算出した微分値の絶対値に基づいて、移動平均値を算出し、移動平均値を変動成分とする点を特徴としている。また、移動平均値を算出する代わりに、過去に算出した複数回分の微分値の絶対値を利用して、今回算出した微分値の絶対値に対して、フィルタリングを行い、フィルタリングを行った微分値を変動成分とするようにしてもよい。実施例３のエンコーダと異なる点は、ノイズレベル検出部８内に絶対値算出部８４をさらに備えている点である。エンコーダ１内のその他の構成は実施例３と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００４９】
図７に示すように、一定間隔で出力されるＡＤコンバータ５の出力データAD(n)に関して、微分値算出部８１を用いて１回もしくはそれ以上の回数微分した値X(n)を算出し、絶対値算出部８４を用いて絶対値を取った後、移動平均算出部８２を用いて移動平均を算出し、算出した値をノイズレベルとする。ここで移動平均を行う代わりに、実施例３と同様にフィルタリングを行うようにしてもよい。
【００５０】
移動平均値算出部８２またはフィルタリング部８３によって算出されたノイズレベルは、送信手段９を介して外部コントローラ１１に送信され、ノイズレベルの監視等を行うことができる。
【００５１】
本実施例によれば、ノイズがマイナスに振れた場合、移動平均またはフィルタリングすると、値が０になる可能性があるため、絶対値の移動平均またはフィルタリングにより求めることで、ノイズレベルを正しく求めることができる。
【実施例５】
【００５２】
次に、本発明のノイズレベル検出機能付きエンコーダの第５の実施例について説明する。図８に本発明の実施例５に係るノイズレベル検出機能付きエンコーダの構成の概略図を示す。実施例５のノイズレベル検出機能付きエンコーダは、ノイズレベル検出部が、出力データについて、過去に算出した複数回分の微分値の絶対値と、今回算出した微分値の絶対値に基づいて、移動平均値を算出し、移動平均値と、今回算出した微分値の絶対値との差分を算出し、差分を変動成分とする点を特徴としている。また、移動平均値を算出する代わりに、過去に算出した複数回分の微分値の絶対値を利用して、今回算出した微分値の絶対値に対して、フィルタリングを行い、フィルタリングを行った微分値と、今回算出した微分値の絶対値との差分を変動成分とするようにしてもよい。実施例４のエンコーダと異なる点は、ノイズレベル検出部８内に差分値算出部８５をさらに備えている点である。エンコーダ１内のその他の構成は実施例４と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００５３】
図８に示すように、一定間隔で出力されるＡＤコンバータ５の出力データAD(n) に関して、微分値算出部８１を用いて１回もしくはそれ以上の回数微分した値X(n) を算出する。この微分値について、絶対値算出部８４を用いて絶対値を取った後、移動平均算出部８２を用いて移動平均を算出する。その後、差分値算出部８５を用いて、移動平均値とX(n)の絶対値の差分を算出し、この差分値をノイズレベルとする。ここで移動平均を行う代わりに、実施例３と同様にフィルタリングを行うようにしてもよい。
【００５４】
ＡＤコンバータ５の出力データAD(n)には、移動時に正弦波の成分が現れる。この正弦波の成分はせいぜい数百kHzであるのに対して、求めたいノイズレベルは数MHz以上であるため、X(n)の絶対値の過去複数回の移動平均またはフィルタリングにより正弦波の成分を求めることが可能である。この値とX(n)の絶対値の差分をノイズレベルにすることにより、正弦波の成分の影響を除去することが可能となる。
【００５５】
差分値算出部８５によって算出されたノイズレベルは、送信手段９を介して外部コントローラ１１に送信され、ノイズレベルの監視等を行うことができる。
【００５６】
本実施例によれば、移動時にＡＤコンバータの出力に正弦波成分が重畳するため、移動平均またはフィルタリングにより、正弦波成分を求め、変動成分から引くことにより、より正確にノイズレベルを求めることができる。
【実施例６】
【００５７】
次に、本発明のノイズレベル検出機能付きエンコーダの第６の実施例について説明する。実施例６のノイズレベル検出機能付きエンコーダは、ノイズレベル検出部が、出力データについて、過去に算出した複数回分の微分値の絶対値と、今回算出した微分値の絶対値に基づいて、第１の移動平均値を算出し、第１の移動平均値と、今回算出した微分値の絶対値との差分を算出し、差分の算出を過去複数回分の微分値の絶対値に対して行い、過去複数回分の微分値の絶対値について算出した差分と、今回算出した差分に基づいて、第２の移動平均値を算出し、第２の移動平均値を変動成分とする点を特徴としている。また、移動平均値を算出する代わりに、過去に算出した複数回分の微分値の絶対値を利用して、今回算出した微分値の絶対値に対して、第１のフィルタリングを行い、第１のフィルタリングを行った微分値と、今回算出した微分値の絶対値との差分を算出し、差分の算出を過去複数回分の微分値の絶対値に対して行い、過去複数回分の微分値の絶対値について算出した差分を利用して、今回算出した差分に対して、第２のフィルタリングを行い、第２のフィルタリングを行った微分値を変動成分とするようにしてもよい。実施例６に係るノイズレベル検出機能付きエンコーダの構成は実施例５と同様である。
【００５８】
図８に示すように、一定間隔で出力されるＡＤコンバータ５の出力データAD(n)に関して、微分値算出部８１を用いて１回もしくはそれ以上の回数微分した値X(n)を算出する。この微分値について、絶対値算出部８４を用いて絶対値を取った後、移動平均算出部８２を用いて第１の移動平均値を算出する。その後、差分値算出部８５を用いて、第１の移動平均値とX(n)の絶対値の差分を算出し、この差分値に関して移動平均算出部８２を用いて第２の移動平均値を算出し、この値をノイズレベルとする。ここで第１及び第２の移動平均を行う代わりに、第１及び第２のフィルタリングを行うようにしてもよい。
【００５９】
移動平均値算出部８２またはフィルタリング部によって算出されたノイズレベルは送信手段９を介して外部コントローラ１１に送信され、ノイズレベルの監視等を行うことができる。
【００６０】
本実施例によれば、移動平均またはフィルタリングにより変動成分を平滑化することができる。具体的には、CNC工作機械等で処理並びに表示する場合に、変動成分の値を見やすくする効果が得られる。
【実施例７】
【００６１】
次に、本発明のノイズレベル検出機能付きエンコーダの第７の実施例について説明する。図９に本発明の実施例７に係るノイズレベル検出機能付きエンコーダの構成の概略図を示す。実施例７のノイズレベル検出機能付きエンコーダは、ノイズレベル検出部が、出力データについて、過去に算出した複数回分の微分値と、今回算出した微分値の中で最大となるピーク値を算出し、ピーク値を変動成分とする点を特徴としている。実施例２のエンコーダと異なる点は、ノイズレベル検出部８内にピーク値算出部８６をさらに備えている点である。エンコーダ１内のその他の構成は実施例２と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００６２】
図９に示すように、ＡＤコンバータ５から一定間隔で出力される出力データAD(n)を、微分値算出部８１を用いて１回もしくはそれ以上の回数微分した値X(n)を算出し、ピーク値算出部８６においてピーク値をホールドするようにする。所定の期間においてピークを示した値をノイズレベルとする。ここで、ピーク値は一定期間ホールドするが、ノイズの発生原因の変動に対処できるように、ある周期Tph毎にホールドしていたピーク値をリセットする。なお、このある周期TphはＡＤコンバータ５の出力データの更新間隔より十分長く取る必要がある。
【００６３】
ピーク値算出部８６によって算出されたノイズレベルは、送信手段９を介して外部コントローラ１１に送信され、ノイズレベルの監視等を行うことができる。
【００６４】
本実施例によれば、移動平均またはフィルタリングの場合は、突発的なノイズに対して変動成分の値が低くなるため、ピーク値を取ることにより、突発的なノイズを把握しやすくすることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１    エンコーダ
２    回路基板
３    検出手段
４    信号処理回路
５    ＡＤコンバータ
７    位置データ算出部
８    ノイズレベル検出部
８１    微分値算出部
８２    移動平均値算出部
８３    フィルタリング部
８４    絶対値算出部
８５    差分値算出部
８６    ピーク値算出部
９    送信手段
１０    電動機
１１    外部コントローラ
【図１】
0005539090.tif 000002
【図２】
0005539090.tif 000003
【図３】
0005539090.tif 000004
【図４】
0005539090.tif 000005
【図５】
0005539090.tif 000006
【図６】
0005539090.tif 000007
【図７】
0005539090.tif 000008
【図８】
0005539090.tif 000009
【図９】
0005539090.tif 000010
【図１０】
0005539090.tif 000011
【図１１】
0005539090.tif 000012
【図１２】
0005539090.tif 000013