(57)【要約】【課題】  エンコーダのパルスエッジのばらつきやノイズによる速度の異常を検出できるようにする。【解決手段】  回転体の回転で90度の位相差をもつ２相信号を出力するエンコーダと、これらから正逆転中にそれぞれ正逆転パルスを発生するパルス発生回路と、正逆転パルスをそれぞれカウントする正・逆側カウンタと、正転パルスと逆転パルスの論理和でリセットされ次にリセットされるまでアップカウント動作を行うタイマ、正・負側カウンタ・タイマの値を読込み、前回の読込みから今回の読込みまでの増分パルス数と、パルス間の時間を求め速度演算を演算周期毎に行う回路とを有する装置の速度検出方法において、一定指令速度で回転中に、速度検出値から速度指令値を差し引いた速度差分値を求め、正・負それぞれの速度差分平均値を求め、予め設定された平均速度差分許容値を超えた場合に異常と判定するという手順で処理する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の回転に伴って互いに９０度の位相差を有する２相信号を出力するロータリーエンコーダと、前記２相信号から前記回転体の正転中には正転パルスを、逆転中には逆転パルスを発生するパルス発生回路と、前記正転パルス、前記逆転パルスをそれぞれカウントする正側カウンタ及び逆側カウンタと、前記正転パルスと前記逆転パルスの論理和でリセットされ次にリセットされるまでアップカウウント動作を行うタイマと、前記正側カウンタ及び前記逆側カウンタ並びに前記タイマの値を読込み、前回の読込みから今回の読込みまでの増分パルス数と、前回の読込時の直前に出力された正転パルスまたは逆転パルスから今回読込時の直前に出力された正転パルスまたは逆転パルスまでのパルス間の時間を求めて前記回転体の速度演算を一定の演算周期毎に行う演算回路とを有する速度検出装置の速度検出方法において、
一定指令速度で回転中に、速度検出値から速度指令値を差し引いた速度差分値を求め、前記差分値が正の時、正側速度差分平均値を求め、前記速度差分値が負の時、負側速度差分平均値を求め、前記正側速度差分平均値または前記負側速度差分平均値が、予め設定された平均速度差分許容値を超えた場合に異常と判定することを特徴とする速度検出装置の異常速度検出方法。
【請求項２】
前記速度差分値の絶対値が予め設定された速度差分許容値を超えた回数をカウントし、前記カウント値が設定回数を超えた場合に異常と判定することを特徴とする請求項１記載の速度検出装置の異常速度検出方法。
【請求項３】
回転体の回転に伴って互いに９０度の位相差を有する２相信号を出力するロータリーエンコーダと、前記２相信号から前記回転体の正転中には正転パルスを、逆転中には逆転パルスを発生するパルス発生回路と、前記正転パルス、前記逆転パルスをそれぞれカウントする正側カウンタ及び逆側カウンタと、前記正転パルスと前記逆転パルスの論理和でリセットされ次にリセットされるまでアップカウウント動作を行うタイマと、前記正側カウンタ及び前記逆側カウンタ並びに前記タイマの値を読込み、前回の読込みから今回の読込みまでの増分パルス数と、前回の読込時の直前に出力された正転パルスまたは逆転パルスから今回読込時の直前に出力された正転パルスまたは逆転パルスまでのパルス間の時間を求めて前記回転体の速度演算を一定の演算周期毎に行う演算回路とを有する速度検出装置において、
一定指令速度で回転中に、速度検出値から速度指令値を差し引いた速度差分値を求め、前記差分値が正の時に正側速度差分平均値を求め、前記速度差分値が負の時に負側速度差分平均値を求め、前記正側速度差分平均値または前記負側速度差分平均値が、予め設定された平均速度差分許容値を超えた場合に異常と判定する速度異常判定部を備えたことを特徴とする速度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータと同軸的に配設されたロータリーエンコーダの出力より回転体の速度を検出する速度検出装置とその異常速度検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、この種の速度検出方法により速度検出を行う従来装置のブロック図である。図において、１は回転体、２はロータリーエンコーダ、３はパルス発生器、４は正側カウンタ、５は負側カウンタ（逆側カウンタ）、６はＴタイマ、７は論理和回路、８はＣＰＵである。
図５(a),(b) はそれぞれ正転時と逆転時における図４のタイムチャート、図６は速度検出方法を説明するためのタイムチャートである。全ての図面において、同一符号は同一若しくは相当部材を示す。回転体１の回転により位相差を持つＡ相信号ＳＡとＢ相信号ＳＢがロータリーエンコーダ２より出力される。Ａ相信号ＳＡとＢ相信号ＳＢとは互いに９０度位相がずれている。パルス発生器３は、Ａ相信号ＳＡ，Ｂ相信号ＳＢの位相関係により図５(a) のように正転時はＡ相信号ＳＡの立ち上がりで正パルスＡＰを出力し、逆転時には図５(b) のようにＡ相信号ＳＡの立下がりで逆パルスを出力する。
【０００３】
この正パルスＡＰと逆パルスＢＰは次段の正側カウンタ４と逆側カウンタ５でそれぞれアップカウントされる。同時に論理和回路７による正パルスＰＡと逆パルスＰＢの論理和でＴタイマ６はリセットされる。Ｔタイマ６はリセットされることでカウント値が零となり、リセット解除後に再び時間を計数し、次のリセットまでアップカウント動作を行う。ＣＰＵ８は、予め定められた演算時間毎に正側カウンタ４と逆側カウンタ５とＴタイマ６の値を読込み、速度ｆ(Hz)を次の(1)式で算出する。
【０００４】
図６中の「Δ」は、ＣＰＵ８の正側カウンタ４と逆側カウンタ５とＴタイマ６の読込み時点である。
【０００５】
ｆ＝｛(ＮF,n−ＮF,n-1)−(ＮR,n−ＮR,n-1)｝／(Ｔ＋Ｔn-1−Ｔn)＝ΔＮ／Ｔ1  ・・・(1)
ここで、ｆは速度(Hz)、ＮF,n は今回の正側カウンタ４のカウント値、ＮF,n-1 は前回の正側カウンタ４のカウント値、ＮR,nは今回の逆側カウンタ５のカウント値、ＮR,n-1 は前回の逆側カウンタ５のカウント値、Ｔn はパルスの発生からＣＰＵ８の読込時間（今回値）、Ｔn-1はパルスの発生からＣＰＵ８の読込時間（前回値）、ΔＮは前回読込から今回読込までにカウントされた増分パルス数（正パルスを＋とする。）、Ｔ1はＴn-1 時点に出力されたパルスＡＰ1 からＴn 時点に出力されたパルスＡＰn+1 までのパルス間の時間、ＴはＣＰＵ８の前回のＴタイマ６、カウンタ４、５の読込み点から今回のＴタイマ６、カウンタ４、５の読込み点までの演算時間である。
また、特許文献１にはノイズ信号の重畳等による異常を判別して誤検出を防止可能にした速度検出装置を得るために、運動物体の速度に比例した周波数のパルスを検出するパルス検出回路と、パルスの計数値および計測基準時間を算出する計数値算出回路と、パルスの数が計数値に達する毎に時間計測指令を出力するパルス計数回路と、計測基準時間に関連してパルスの波数を計測するとともに、一定周波数のクロックを用いて時間計測指令の周期時間を計測する時間計測回路と、計数値および計測基準時間ならびに計測された波数および周期時間に基づいて運動物体の速度を検出する速度検出回路と、計測値および計測基準時間に対応して計測された波数および周期時間の組み合わせに基づいて異常の有無を判別する異常検出手段とを備えたものが開示されている。
【特許文献１】特開平８−２３３８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の速度検出方法では、ロータリーエンコーダのパルスエッジのタイミングからパルス間の時間を求め速度を演算するという手順をとっているので、ロータリーエンコーダ不良によるパルスエッジのバラツキやノイズによる誤パルスの影響でパルス間の時間がずれても、演算速度が異常であることを検出できないという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ロータリーエンコーダのパルスエッジのばらつきやノイズの影響による速度の異常を判定し、検出することができる速度検出装置とその異常速度検出方法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】
【０００７】
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項１に記載の発明は、回転体の回転に伴って互いに９０度の位相差を有する２相信号を出力するロータリーエンコーダと、前記２相信号から前記回転体の正転中には正転パルスを、逆転中には逆転パルスを発生するパルス発生回路と、前記正転パルス、前記逆転パルスをそれぞれカウントする正側カウンタ及び逆側カウンタと、前記正転パルスと前記逆転パルスの論理和でリセットされ次にリセットされるまでアップカウウント動作を行うタイマと、前記正側カウンタ及び前記逆側カウンタ並びに前記タイマの値を読込み、前回の読込みから今回の読込みまでの増分パルス数と、前回の読込時の直前に出力された正転パルスまたは逆転パルスから今回読込時の直前に出力された正転パルスまたは逆転パルスまでのパルス間の時間を求めて前記回転体の速度演算を一定の演算周期毎に行う演算回路とを有する速度検出装置の速度検出方法において、
一定指令速度で回転中に、速度検出値から速度指令値を差し引いた速度差分値を求め、前記差分値が正の時、正側速度差分平均値を求め、前記速度差分値が負の時、負側速度差分平均値を求め、前記正側速度差分平均値または前記負側速度差分平均値が、予め設定された平均速度差分許容値を超えた場合に異常と判定するという手順を備えたものである。
また、請求項２に記載の発明は、前記速度差分値の絶対値が、予め設定された速度差分許容値を超えた回数をカウントし、前記カウント値が一定回数を超えた場合に異常と判定するという手順を備えたものである。
また、請求項３に記載の発明は、回転体の回転に伴って互いに９０度の位相差を有する２相信号を出力するロータリーエンコーダと、前記２相信号から前記回転体の正転中には正転パルスを、逆転中には逆転パルスを発生するパルス発生回路と、前記正転パルス、前記逆転パルスをそれぞれカウントする正側カウンタ及び逆側カウンタと、前記正転パルスと前記逆転パルスの論理和でリセットされ次にリセットされるまでアップカウウント動作を行うタイマと、前記正側カウンタ及び前記逆側カウンタ並びに前記タイマの値を読込み、前回の読込みから今回の読込みまでの増分パルス数と、前回の読込時の直前に出力された正転パルスまたは逆転パルスから今回読込時の直前に出力された正転パルスまたは逆転パルスまでのパルス間の時間を求めて前記回転体の速度演算を一定の演算周期毎に行う演算回路とを有する速度検出装置において、
一定指令速度で回転中に、速度検出値から速度指令値を差し引いた速度差分値を求め、前記差分値が正の時に正側速度差分平均値を求め、前記速度差分値が負の時に負側速度差分平均値を求め、前記正側速度差分平均値または前記負側速度差分平均値が、予め設定された平均速度差分許容値を超えた場合に異常と判定する速度異常判定部を備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１、３に記載の発明によると、ロータリーエンコーダ不良によるパルスエッジのバラツキによりパルス間の時間がずれた場合の検出速度の異常を判定することができる。また、請求項２に記載の発明によると、ノイズによる誤パルス等、ランダムな事象で発生した検出速度の異常を判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の方法を実施する速度検出装置の構成を示すブロック図である。図１において図４中の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付している。図１において、１は回転体、２はロータリーエンコーダ、３はパルス発生器、４は正側カウンタ、５は負側カウンタ（逆側カウンタ）、６はＴタイマ、７は論理和回路、９は速度検出部、１０は速度異常判定部である。図１において従来と異なる部分は、速度検出部９が出力した検出速度の異常判定を行う速度異常判定部１０を備えた部分である。本発明は、ＣＰＵ８を用いて予め定められた演算時間Ｔ毎に実行されるものとする。
【００１１】
図２は速度検出装置において検出速度の異常を判定する処理手順を示すフローチャートである。この図を用いて本発明の方法を順を追って説明する。
はじめに一定指令速度で回転中であるかを判定する［ステップ１１］。一定指令で回転中であれば、式(1)で求めた検出速度から指令速度を差し引いて速度差分を計算し［ステップ１２］、速度差分の正負を判定する［ステップ１３］。速度差分が正ならば正側の速度差分平均値を求め［ステップ１４］、正側の速度差分平均値と予め設定された平均速度差分値を比較し［ステップ１５］、正側速度差分平均値が平均速度差分値を超えていれば速度異常と判定する［ステップ１８］。速度差分が負ならば負側の速度差分の平均値を求め［ステップ１６］、負側の速度差分平均値の絶対値と予め設定された平均速度差分値を比較し［ステップ１７］、負側速度差分平均値の絶対値が平均速度差分値を超えていれば速度異常と判定する［ステップ１８］。
このように、一定指令速度で回転中に、速度検出値から速度指令値を差し引いた速度差分値を求め、その差分値が正負の場合でそれぞれ速度差分平均値を求めて、予め設定された平均速度差分許容値と比較するので、ロータリーエンコーダ不良等によるパルスエッジのバラツキによりパルス間の時間がずれた場合の検出速度の異常を判定することができるのである。
【実施例２】
【００１２】
図３は第２の処理手順を示すフローチャートである。
はじめに一定指令速度で回転中であるかを判定する［ステップ２１］。一定指令で回転中であれば、式１で求めた検出速度から指令速度を差し引き、その絶対値を求めて速度差分とする［ステップ２２］。速度差分と予め設定した速度差分許容値を比較し［ステップ２３］、速度差分が速度差分許容値を超えていれば速度差分カウンタをカウントアップする［ステップ２４］。速度差分カウンタのカウント値と予め設定されているしきい値Ａを比較し［ステップ２５］、速度差分カウンタのカウント値がしきい値Ａを超えていれば検出速度異常と判定する［ステップ２６］。
【００１３】
このように、一定指令速度で回転中に、速度検出値から速度指令値を差し引き、その絶対値を速度差分値とし、その差分値が予め設定された速度差分許容値を超えている回数をカウントし、そのカウント値が予め設定されているしきい値と比較するので、ノイズによる誤パルス等、ランダムな事象で発生した検出速度の異常を判定することができる。
異常検出後、表示部（図示しない）へエンコーダ速度異常を表示したり、異常の程度が設定した許容値に対して甚だしく乖離した場合は異常表示アラームだけでなくインバータ主回路のパワートランジスタのベースをブロックして運転停止することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
一定指令速度で回転中に、速度検出値から速度指令値を差し引いた速度差分値を求め、その差分値が正負の場合でそれぞれ速度差分平均値を求めて、予め設定された平均速度差分許容値と比較するという手順をとるため、ロータリーエンコーダ不良等によるパルスエッジのバラツキによりパルス間の時間がずれた場合の検出速度の異常を判定することができて、回転体の回転に伴って位相差を有する２相信号を出力するロータリーエンコーダから速度を検出する回転機制御装置全般にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の方法を適用する速度検出装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の方法の処理手順を示すフローチャート
【図３】本発明の第２の方法の処理手順を示すフローチャート
【図４】従来の方法を適用した速度検出装置の構成を示すブロック図
【図５】従来例の図４における回転体が発生する各相信号と正・逆パルスのタイムチャートを示し、(a)は正転時の波形図、(b)は逆転時の波形図
【図６】一般的な速度検出方法を説明するためのタイムチャートで、(a)はＡ相信号ＳＡ波形図、(b)はＢ相信号ＳＢ波形図、(c)は正パルスＡＰ図、(d)は逆パルスＢＰ図、(e)は時間経緯図
【符号の説明】
【００１６】
１  回転体
２  ロータリーエンコーダ
３  パルス発生回路
４  正側カウンタ
５  逆側カウンタ
６  Ｔタイマ
７  論理和回路
８  ＣＰＵ
９  速度検出部
１０  速度異常判定部
１１、１８  ステップ
２１、２６  ステップ
ｆ  速度
ＮF,n  今回の正側カウンタ４のカウント値
ＮF,n-1  前回の正側カウンタ４のカウント値
ＮR,n  今回の逆側カウンタ５のカウント値
ＮR,n-1  前回の逆側カウンタ５のカウント値
Ｔn  パルスの発生からＣＰＵ８の読込時間（今回値）
Ｔn-1  パルスの発生からＣＰＵ８の読込時間（前回値）
ΔＮ  前回読込から今回読込までにカウントされた増分パルス数（正パルスを＋とする）
Ｔ1  Ｔn-1 時点に出力されたパルスＡＰ1 からＴn 時点に出力されたパルスＡＰn+1までのパルス間の時間
Ｔ  ＣＰＵ８の前回のＴタイマ６，カウンタ４，５の読込み点から今回のＴタイマ６，カウンタ４，５の読込み点までの演算時間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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