(57)【要約】【課題】  サーボモータの速度制御を行うに際し、応答性を低下させることなく、量子化誤差に基づく騒音の発生を防止することを目的とする。【解決手段】  サーボモータの回転軸に取り付けられた回転基板２７を有し、回転基板２７には、周方向の加速度を検出する加速度センサ２１と加速度センサ２２とが配置されている。加速度センサ２１，２２は、回転基板２７の中心に対して点対称な位置に配置されている。加速度センサ２１，２２は圧電部材２８を有し、圧電部材２８は回転基板２７がＣＷに回転したときに正の値の信号を出力するようになっている。【選択図】    図４
2005156496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボモータの回転軸に取り付けられた基板と、前記基板の回転方向に沿って振り分けて配置され、前記回転軸の回転速度を検出するために用いられる加速度センサと、前記加速度センサで検出した加速度から前記回転軸の速度を演算する演算回路とを有することを特徴とする速度検出装置。
【請求項２】
前記加速度センサは、前記基板の回転方向の加速度を検出する圧電素子からなり、前記演算回路が積分回路を含むことを特徴とする請求項１に記載の速度検出装置。
【請求項３】
前記加速度センサは、前記基板の回転方向と直交する方向に作用する力を検出する圧電素子であり、前記演算回路が開平回路を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の速度検出装置。
【請求項４】
前記加速度センサは、前記基板の回転中心に対して点対称な位置に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の速度検出装置。
【請求項５】
前記基板に、周方向に沿って複数の光反射部を設け、前記サーボモータの筐体側に前記光反射部に、光を照射すると共に反射光を受光する光ピックアップを固定したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の速度検出装置。
【請求項６】
前記加速度センサの出力に基づく信号から低周波数成分を除去するハイパスフィルタと、前記回転軸の回転速度を検出するために用いられるエンコーダと、前記エンコーダの出力に基づく信号から高周波成分を除去するローパスフィルタと、前記ローパスフィルタ及び前記ハイパスフィルタを通過した信号を加算する加算器とを備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の速度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボモータの速度制御に用いられる速度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーボモータは、速度や、回転方向を頻繁に変更するような高い応答性が要求される場合の駆動源として広く使用されている。このようなサーボモータの制御方法としては、サーボモータの回転軸の速度をフィードバック制御することが知られている。サーボモータを速度で制御する際には、コントローラで作成した速度指令値をドライバに入力してサーボモータを回転させ、このときのロータの回転速度をエンコーダで検出してコントローラにフィードバックしている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−６９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、サーボモータの回転速度の検出にエンコーダを用いると、エンコーダから出力されるアナログ信号をデジタル処理する際に、量子化に伴う誤差によってパルス状のノイズが発生することがあり、サーボモータの騒音の一因となっていた。
エンコーダの量子化誤差を防止する手段としては、エンコーダの分解能を高くすることがあげられるが、高分解能を有するエンコーダは高価である。また、エンコーダの量子化誤差を防止するために、速度制御の周期を長くすると、サーボモータの応答性能が低下してしまう。
この発明は、このような課題を鑑みてなされたものであり、サーボモータの速度制御を行うに際し、応答性を低下させることなく、量子化誤差に基づく騒音の発生を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、サーボモータの回転軸に取り付けられた基板と、前記基板の回転方向に沿って振り分けて配置され、前記回転軸の回転速度を検出するために用いられる加速度センサと、前記加速度センサで検出した加速度から前記回転軸の速度を演算する演算回路とを有することを特徴とする速度検出装置とした。
この速度検出装置によれば、サーボモータの回転軸に取り付けられた基板に加速度センサを配置しているので、回転軸を回転させると、これに起因して発生する加速度を検出することができる。この加速度を演算回路で、例えば積分処理などすると回転軸の速度が得られる。
【０００５】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の速度検出装置において、前記加速度センサは、前記基板の回転方向の加速度を検出する圧電素子であり、前記演算回路が積分回路を含むことを特徴とする。
この速度検出装置によれば、基板が回転すると、圧電素子が回転方向と反対側に変形するので、基板の加速度を圧電素子の変形量から求めることができる。そして、得られた加速度を積分回路で積分すると基板（回転軸）の速度が得られる。
【０００６】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の速度検出装置において、前記加速度センサは、前記基板の回転方向と直交する方向に作用する力を検出する圧電素子であり、前記演算回路は開平回路を含むことを特徴とする。
この速度検出装置によれば、基板が回転すると、圧電素子に遠心力が作用し、圧電素子が基板の外周側に変形するので、その変形量に基づいて所定の演算を行うことで基板の速度を求めることができる。
【０００７】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の速度検出装置において、前記加速度センサは、前記基板の回転中心に対して点対称な位置に配置されていることを特徴とする。
この速度検出装置によれば、基板の回転軸に対して点対称な位置に加速度センサが配置されているので、基板の回転に対しては同じ信号が出力されるが、基板が振動していた場合には、正負が逆転した信号が出力される。したがって、点対象な位置に配置された２つの加速度センサの信号を加算すると、基板の振動成分を除去することができる。
【０００８】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の速度検出装置において、前記基板に、周方向に沿って複数の光反射部を設け、前記サーボモータの筐体側に、前記光反射部に光を照射すると共に反射光を受光する光ピックアップを固定したことを特徴とする。
この速度検出装置によれば、サーボモータの回転軸と共に基板が回転したときに、光ピックアップの光路上を光反射部が通過する。基板の回転速度に応じて光反射部が光路上を通過する間隔が変化するので、反射光の受光周期を調べると、基板の回転速度を検出することができる。なお、光反射部と光ピックアップは、光反射型のエンコーダを構成する。このようなエンコーダは、例えば、加速度センサの情報を補償するために用いたり、基板の回転方向を検出するために用いたりする。
【０００９】
請求項６に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の速度検出装置において、前記加速度センサの出力に基づく信号から低周波数成分を除去するハイパスフィルタと、前記回転軸の回転速度を検出するために用いられるエンコーダと、前記エンコーダの出力に基づく信号から高周波成分を除去するローパスフィルタと、前記ローパスフィルタ及び前記ハイパスフィルタを通過した信号を加算する加算器とを備えることを特徴とする。
この速度検出装置では、加速度センサの情報は低周波数成分をフィルタでカットし、カットした部分の情報をエンコーダから取得する情報で補償する。加速度を積分して速度を算出する場合に、誤差が発生しやすい低周波数成分をカットすることで、サーボモータの速度を正確に検出することができる。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載した発明によれば、サーボモータの回転軸に基板を取り付け、この基板の回転方向に沿って加速度センサを振り分けて配置したので、簡単な構成で確実に回転軸の速度を検出することができる。このようにして得られる速度の情報は加速度を、例えば積分するなどすると得られるので、従来のような微分誤差（量子化誤差）は有しない。したがって、微分誤差に基づく騒音の発生を防止するができる。また、このような速度検出装置では、速度制御の周期を短くすることができるので、応答性を向上させることができる。
請求項２に記載した発明によれば、基板の回転方向の加速度を検出する圧電素子を用いることにより、基板の加速度を簡単に求めることができる。このため、速度制御の周期を短くすることができるので、応答性をさらに向上させることができる。
請求項３に記載した発明によれば、圧電素子を基板の回転方向と直交する方向に変形させて、遠心力を測定し、ここから回転軸の速度を演算するようにしたので、積分誤差に基づく騒音の発生を防止するができる。
請求項４に記載した発明によれば、基板の回転中心に対して点対称に配置したので、回転軸が振動した場合に、そのような振動に起因する信号が加速度センサの出力に重畳されていても簡単に除去することができるので、回転軸の速度を正確に検出することができる。
請求項５に記載した発明によれば、加速度センサを用いた速度検出と、エンコーダを用いた速度検出を併用する際に、加速度センサの配置に用いる基板を、エンコーダの光を反射する部分を配置する部材として併用するので、部品点数を少なくすることができる。したがって、速度検出装置を安価に製造できる。また、部品を共用することで速度検出装置をコンパクトにすることができる。
請求項６に記載した発明によれば、ハイパスフィルタで加速度センサの情報のうち低周波数成分をカットし、これにより不足する情報をエンコーダからの情報で補償するようにしたので、回転軸の速度を正確に検出することができる。なお、エンコーダからの情報はローパスフィルタで高周波数成分をカットするので、微分誤差による影響は生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、図１を用いてサーボモータシステムを説明する。
サーボモータシステム１は、外部の機器で作成された速度指令信号から実測した速度の信号（速度フィードバック信号）を減じる減算器２を有している。減算器２の出力は、速度コントローラ３の入力に接続されている。速度コントローラ３は、速度の偏差に応じてサーボモータ４を駆動させる電流指令値を演算する装置であり、その出力はドライバ５に接続されている。ドライバ５は、電流指令値に基づいてサーボモータ４を回転させるスイッチング素子などからなる駆動回路である。さらに、サーボモータ４には、後述する圧電加速度計を用いでサーボモータ４の回転速度を検出する第一速度検出装置６と、後述するエンコーダを用いてサーボモータ４の回転速度を検出する第二速度検出装置７とが連係させられている。第一速度検出装置６の出力は、ハイパスフィルタ８を介して加算器９に接続されている。また、第二速度検出装置７の出力は、ローパスフィルタ１０を介して加算器９に接続されている。加算器９は、前記の速度フィードバック信号を作成するもので、その出力は前記した減算器２に接続されている。
【００１２】
さらに、図２に第一速度検出装置６の構成を示す。
図２に示すように、第一速度検出装置６は、２つの加速度センサ２１，２２を有し、その各々がセンサアンプ２３，２４に接続されている。センサアンプ２３，２４の出力は、加算器２５に接続されており、加算された信号が演算回路である積分回路２６に入力されるようになっている。積分回路２６の出力は、図１に示すローパスフィルタ８に接続されている。
【００１３】
次に、第一速度検出装置の具体的な構成について、図３及び図４を参照して説明する。
第一速度検出装置６は、加速度センサ２１，２２が実装された回転基板２７を有している。回転基板２７は、サーボモータ４の回転軸４１の他端部に固定されている。なお、サーボモータ４の回転軸４１の一端は不図示の負荷に連係させられている。
【００１４】
図３に示すように、回転基板２７には、周方向に沿って２つの加速度センサ２１，２２が、回転基板２７の中心（回転軸）に対して１８０度位相がずれた位置に取り付けられている。この加速度センサ２１，２２は、加速度の大きさに応じて変形して電圧を生じる圧電部材２８を有し、圧電部材２８の両端に電圧を電気信号として取り出す電極２９，３０を備えている。電極３０は、圧電部材２８に密着する長側面を持ち、回転基板２７の周方向に沿って、かつ回転基板２７の半径方向と直交するように配置されている。また、電極２９は、回転基板２７の外縁側に電極３０と平行に配置されている。なお、電極２９，３０は、銀ペーストや、半田で回転基板２７に取り付けられている。
【００１５】
圧電部材２８は、前記のように配置された電極２９，３０に端部が固定されており、主に回転基板の回転方向に沿って変形することができる。この実施の形態では、加速度センサ２１は、矢印Ａに示す方向に圧電部材２８が変形したときに、加速度として正の値を出力するように構成されている。また、加速度センサ２２は、矢印Ｂに示す方向に圧電部材２８が変形したときに、加速度として正の値を出力するように構成されている。つまり、加速度センサ２１，２２は回転基板２７の中心に対して線対称に配置されており、回転基板２７が時計回り（ＣＷ）に回転すると、加速度センサ２１及び加速度センサ２２は共に正の信号を出力し、反時計回り（ＣＣＷ）に回転すると、共に負の信号を出力する。
また、図３に模式的に示すように、回転基板２７には、加速度センサ２１，２２の電気信号を増幅するセンサアンプ２３，２４や、加算器２５、積分回路２６が実装されている。これらの構成要素は、軽量ではあるが、回転時のバランスを考慮して回転基板２７の中心に対して対称に配置されることが好ましい。
なお、加速度センサ２１，２２、センサアンプ２３，２４、加算器２５及び積分回路２６は、回転基板２７においてサーボモータ４に向かう面に実装されている。
【００１６】
一方、図３に示すように、回転基板２７において加速度センサ２１，２２などが実装されている面と反対側の面の中央には、積分回路２６から出力される速度信号を外部に取り出すために用いられる発光素子３１が取り付けられている。発光素子３１に対向する位置には、受光素子３２が設けられている。この受光素子３２は、回転基板２７よりも外側に設けられた固定部材３３に取り付けられている。この固定部材３３は、サーボモータ４の筐体４ａに固定されたカバー３４に固定されている。
さらに、発光素子３１の周囲には、環状溝を有するトランスコア４２が取り付けられている。また、受光素子３２と周囲には、トランスコア４３が取り付けられている。これらトランスコア４２，４３は、磁性体から構成されている。環状溝は、互いに対向するように設けられており、その各々にコイル３５，３６が内装されている。回転基板２７側の二次側コイル３５は、トランスコア４２の環状溝内に配置されており、センサアンプ２３，２４、加算器２５、積分回路２６、発光素子３１などに接続されている。また、固定部材３３側の一次側コイル３６は、トランスコア４３の環状溝内に配置されており、不図示の電源に接続されている。したがって、一次側コイル３６に通電することで、電磁誘導により、磁路が形成され、二次側コイル３５を介してセンサアンプ２３などに電力が供給されるようになっている。
【００１７】
また、第二速度検出装置７は、回転基板２７よりもサーボモータ４の筐体側に配置されたエンコーダ３７と、エンコーダ３７に接続された不図示の電気回路とから構成されている。このエンコーダ３７は、磁気又は光を利用して回転軸の回転を検出するロータリエンコーダである。なお、図３には、透過型の光学式ロータリエンコーダの構成例が示してある。すなわち、エンコーダ３７は、回転軸４１に固定されたディスク３８の周方向に沿って略等間隔にスリット（不図示）を有し、このスリットを挟むように、発光素子３９と受光素子４０とがカバー３４側に固定された構成を有している。
【００１８】
次に、このサーボモータシステム１におけるサーボモータ４の回転制御について説明する。なお、回転基板２７に実装された回路には、コイル３５，３６を通じて安定して電力が供給されているものとする。
図１に示す速度コントローラ３などによりサーボモータ４が回転を開始すると、図３に示すような回転軸４１が回転し、これに伴って回転基板２７が回転する。例えば、回転基板２７が時計回り（ＣＷ）に回転し始めると、加速度センサ２１の圧電部材２８は、回転方向と反対向きに変形して、電極２９，３０間に変形量に応じた大きさの正の電圧が発生する。加速度センサ２１に接続されているセンサアンプ２３は、この電圧を増幅し、加速度信号として取り出す。同様に、加速度センサ２１から１８０度だけ位相がずれた位置にある加速度センサ２２にも加速度の大きさに応じた正の電圧が発生するので、センサアンプ２４で増幅して加速度信号を取り出す。
【００１９】
各センサアンプ２５，２６から出力される加速度信号は、加算器２５で加算された後に積分回路２６に入力される。ここで、サーボモータ４の回転軸４１が振動するなどして、回転基板２７が矢印Ｘに示すような半径方向の振動することがある。このような場合には、加速度センサ２１，２２にも振動によって変形し、センサアンプ２３，２４から出力される加速度信号に振動に基づくノイズが含まれることがある。しかしながら、この実施の形態では、１８０度位相をずらした位置にある加速度センサ２１，２２による加速度信号を加算器２５で加算することで、このようなノイズを除去している。つまり、例えば、ある時間間隔において、Ｘ方向に回転基板２７が所定の加速度で移動しながら回転していた場合には、加速度センサ２１は、検出方向と逆方向に回転基板２７が移動しているので、Ｘ方向への移動分だけ減少した加速度信号が出力されることになる。これに対して、加速度センサ２２は、検出方向と同じ方向に回転基板２７が移動しているので、Ｘ方向への移動分だけ増加した加速度信号が出力されることになる。その結果、２つの加速度信号を加算すると、Ｘ方向への移動による加速度信号の増減がキャンセルされ、回転による加速度信号を２倍した電気信号が得られる。
【００２０】
そして、加算器２５で加算された加速度信号が積分回路２６に入力され、積分回路２６において速度信号が演算される。
このようにして第一速度検出装置６から出力される速度信号は、回転基板２７の中央に固定部材３３に向かって取り付けられている発光素子３１に入力される。発光素子３１は、速度信号のプロファイルに応じて発光し、対向配置されている受光素子３２が発光に応じて電気信号を出力する。この電気信号は、第一速度検出装置６で検出した速度信号として、ハイパスフィルタ８（図１参照）に入力される。
ハイパスフィルタ８では、速度信号から低周波数成分が除去される。ハイパスフィルタ８を設けたのは、加速度から速度を積分する際の積分誤差が低周波数帯域に現れやすいため、このような積分誤差を排除してサーボモータ４の速度制御を高精度で行うためである。
【００２１】
一方、第二速度検出装置７では、サーボモータ４の回転軸４１の回転に伴ってエンコーダ３７からパルス信号が出力される。パルス信号は、例えば、回転軸４１と共に回転するディスク３８のスリットが発光素子３９の光路上を通過する際に、受光素子４０で受光する光の光量がゼロから最大値まで連続して変化するようなアナログの情報を量子化して得られる。
【００２２】
そして、エンコーダ３７から出力されるパルス信号は、不図示の電気回路に入力され、速度信号に変換される。ここで、第二速度検出装置７において生成される速度信号は、ローパスフィルタ１０で、高周波数成分が除去された後に加算器９に入力される。ローパスフィルタ１０を設けたのは、量子化誤差によるノイズは、高周波数帯域に現れやすいので、このような量子化誤差を排除するためである。なお、第二速度検出装置７の速度信号は、第一速度検出装置６の速度信号を補償できれば十分であるので、ハイパスフィルタ８を補償するような特性を有するフィルタが用いられる。
【００２３】
加算器９では、第一速度検出装置６で検出した速度信号と、第二速度検出装置７で検出した速度信号とが加算される。そして、加算した速度信号が、速度フィードバック信号になる。なお、前述したように、２つの検出信号は、各速度検出装置６，７にとって精度の高い信号を出力できる周波数領域の信号からなり、かつ加算器９により全ての周波数帯域の信号が補償されることになるので、速度フィードバック信号は、ノイズが少なく、サーボモータ４の回転速度を精度良く検出した信号である。
【００２４】
そして、この速度フィードバック信号は、減算器２に入力されて速度指令信号との偏差の演算に用いられ、つまりサーボモータのサーボ制御にフィードバックされる。これにより、サーボモータ４の速度が指令された速度に速やかに到達するように制御される。
【００２５】
この実施の形態によれば、サーボモータ４の回転軸４１の回転方向の加速度を検出する加速度センサ２１，２２を振り分けて配置し、サーボモータ４の速度を検出するようにしたので、量子化に伴う微分誤差のない速度信号を得ることができる。したがって、微分誤差により発生する騒音を防止することができる。また、騒音の発生が防止されることにより、サーボモータ４に通電する電流の比例ゲインを大きくすることができるので、サーボモータ４の応答性を向上させることができる。
また、加速度センサ２１，２２を圧電素子から構成したので、第一速度検出装置６を安価に作製できる。さらに、加速度センサ２１，２２を２つ配置し、その出力信号の和をとるようにしたので、１つの場合に比べて感度を２倍に向上させることができる。そして、加速度センサ２１，２２を、円周方向で同じ向きになるように、１８０度位相がずれた位置に配置し、かつ２つの出力信号の和をとるようにしたので、サーボモータ４が振動した場合でも、振動によるノイズを除去することができる。したがって、サーボモータ４の速度を高精度で検出することができる。
【００２６】
さらに、サーボモータ４の速度を検出する装置として、エンコーダ３７を含む第二速度検出装置７を併設し、低周波数領域の速度検出に第二速度検出装置７を用いるようにしたので、低い周波数から高い周波数まで精度良く速度信号を生成することができる。なお、第二速度検出装置７を設けず、第一速度検出装置６のみでサーボモータの速度を検出することも可能である。第一速度検出装置６は、高周波数領域において精度の良い速度信号が得られるので、サーボモータ４の応答性を向上させることができるからである。
【００２７】
次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、第１の実施の形態と同一の構成要素には同じ符号を付している。また、第１の実施の形態と重複する説明は省略する。
この実施の形態は、加速度センサを回転基板２７の径方向の加速度（遠心力）が検出できるように配置したことを特徴とする。
【００２８】
図５に示すように、第一速度検出装置４６は、２つの加速度センサ５１，５２を有し、そのそれぞれにセンサアンプ２３，２４が接続されている。さらに、センサアンプ２３，２４の出力は加算器２５に接続されており、加算後の信号が演算回路である開平回路（平方根回路）５３に入力されるようになっている。
さらに、図６に示すように、第一速度検出装置４６は、サーボモータ４の回転軸４１と共に回転する回転基板２７を有し、この回転基板２７に２つの加速度センサ５１，５２を実装している。加速度センサ５１，５２は、圧電部材２８の両端に電極２９，３０を設けた構成を有しており、第１の実施の形態の向きから、反時計回り（ＣＣＷ）に９０度回転した姿勢で取り付けられている。つまり、圧電部材２８は、回転基板２７が回転したときに発生する遠心力の変化を検出に応じて変形し、電圧を発生するように配置されている。
【００２９】
加速度センサ５１は、矢印Ｂに示すような半径方向外側に圧電部材２８が変形したときに、加速度として正の値を出力するように構成されている。また、加速度センサ２２は、矢印Ｄに示す方向に圧電部材２８が変形したときに、加速度として正の値を出力するように構成されている。つまり、加速度センサ５１，５２は回転基板２７の中心に対して線対称に配置されており、回転基板２７が回転すると、加速度センサ５１と加速度センサ５２とで同じ符号の信号が出力されるようになっている。
【００３０】
この第一速度検出装置４６を用いてサーボモータ４の回転速度を検出する処理について説明する。
回転軸４１と共に回転基板２７が回転し始めると、加速度センサ５１，５２に遠心力が作用し、圧電部材２８が回転基板２７の半径方向外側に向かって変形する。そして、この遠心力の大きさに応じて電極２９，３０間に電圧が発生し、この電圧をセンサアンプ２３，２４で各々増幅して遠心力信号を得る。遠心力信号は、加算器２５で加算され、振動成分が除去された後に、開平回路５３に入力される。遠心力は周方向の速度の２乗に比例するので、開平回路５３で遠心力から周方向の速度を演算する。そして、演算結果として得られた速度信号は、回転基板２７側の発光素子３１から固定部材３３側の受光素子３２に伝達され、ハイパスフィルタ８に入力される。
このようにして得られた第一速度検出装置４６の速度信号を、第二速度検出装置７で同時に検出した速度信号で補償し、速度フィードバック信号を生成する。
【００３１】
ここで、サーボモータ４の回転軸４１が振動するなどして、回転基板２７が矢印Ｙに示すような半径方向の振動することがある。このような場合には、加速度センサ５１，５２にも振動によって変形し、センサアンプ２３，２４から出力される加速度信号に振動に基づくノイズが含まれることがある。しかしながら、この実施の形態では、１８０度位相をずらした位置にある加速度センサ５１，５２による加速度信号を加算器２５で加算することで、このようなノイズを除去している。つまり、例えば、ある時間間隔において、Ｙ方向に回転基板２７が所定の加速度で移動しながら回転していた場合には、加速度センサ５１には、遠心力と同じ方向の加速度が作用するので、平行移動の加速度分だけ増加した信号が出力されることになる。これに対して、加速度センサ５２は、検出方向と反対の方向に回転基板２７が移動しているので、Ｙ方向への移動分だけ減少した加速度信号が出力されることになる。その結果、２つの加速度信号を加算すると、Ｙ方向への移動による加速度信号の増減がキャンセルされ、遠心力による信号を２倍した電気信号が得られる。
【００３２】
この実施の形態によれば、前述の第１の実施の形態と同様に、量子化に伴う微分誤差のない速度信号を得ることができ、騒音を防止することができる。また、サーボモータ４の応答性を向上させることができる。
さらに、２つの加速度センサ５１，５２を配置したので、感度を２倍に向上できる。また、サーボモータ４が振動した場合でも、振動によるノイズを除去することができるので、サーボモータ４の速度を高精度で検出することができる。
そして、エンコーダ３７を含む第二速度検出装置７を併用することで、低い周波数から高い周波数まで精度良く速度信号を生成することができる。この際に、第一速度検出装置４６は、積分処理を行わないので、ハイパスフィルタ８は、第一の実施の形態よりも低周波数側の速度信号を通過させるフィルタを使用できる。したがって、エンコーダ３７の情報は、さらに低周波数側の情報のみで足りるので、分解能の低いエンコーダを用いることができる。
【００３３】
なお、この加速度センサ５１，５２は、回転基板２７の回転方向を検出できないので、回転基板２７の回転方向はエンコーダ３７の出力に基づいて特定される。また、図４に示すような加速度センサ２１，２２を少なくとも１つ配置して、回転基板２７の回転方向を検出するようにしても良い。
【００３４】
次に、本発明の第３の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、第１、第２の実施の形態と同一の構成要素には同じ符号を付している。また、第１、第２の実施の形態と重複する説明は省略する。
この実施の形態は、前記の各実施の形態における第一速度検出装置と、第二速度検出装置とを一体的に構成したことを特徴とする。
【００３５】
図７に示すように、速度検出装置６１は、回転軸４１に取り付けられた回転基板６２を有し、回転基板６２の周方向に２つの加速度センサ２１，２２を振り分けて配置している。また、回転基板６２にはセンサアンプ２３，２４、加算器２５、及び積分回路２６（図１参照）が実装されている。また、回転基板６２において、加速度センサ２１，２２などと反対側の面には、中央に発光素子３１が取り付けられており、この発光素子３１を取り囲むように二次側コイル３５が配置されている。さらに、図８に示すように、発光素子３１が取り付けられている面の外周部分には、周方向に沿って等間隔に、光の反射率の高い材料を略四角形状に印刷した光反射部６３を有している。
【００３６】
速度検出装置６１において、サーボモータ４の筐体４ａ側に固定される固定板３３は、中央に発光素子３１に対向する受光素子３２が取り付けられており、その周囲には一次側コイル３６が配置されている。さらに、固定板３３の外周で、回転基板６２の複数の光反射部６３のうちの１つの光反射部６３に対向する位置には、光反射部６３に光を照射し、その反射光を受光する反射型ピックアップ６４が取り付けられている。この反射型ピックアップ６４と光反射部６３とが、第１の実施の形態におけるエンコーダ３７と同様の働きを有するオプティカルエンコーダを構成している。なお、符号６５は、光反射型ピックアップ６４からの信号を取り出すための端子であり、符号６６は、端子６５を外部の機器に接続するためのケーブルである。
【００３７】
この速度検出装置６１では、サーボモータ４が回転すると、回転軸４１と共に回転基板６２が回転する。この際に、前述のように加速度センサ２１，２２が変形して周方向の加速度を検出する。また、同時に、光反射型ピックアップ６４が発光すると、回転基板６２と共に回転する光反射部６３が光反射型ピップアップ６４の光路上を順番に通過する。そして、光反射部６３が光路上を通過する際に、光を反射するので、この反射光を光反射型ピックアップで受光する。回転基板６２の回転速度が徐々に大きくなると、反射光を受光する時間間隔が徐々に短くなる。一方、回転速度が小さくなるにつれて反射光を受光する時間間隔が長くなる。そして、受光に伴い光反射型ピックアップ６４で発生するアナログ信号を微分してデジタル信号に変換し、回転基板６２、つまり回転軸４１の回転速度を得る。以降の処理は、第１の実施の形態と同様である。
【００３８】
この実施の形態によれば、加速度センサ２１，２２が配置される回転基板６２を、エンコーダの構成部品として共用するようにしたので、部品点数を少なくすることができ、速度検出装置を安価に製造することができる。また、回転基板６２を共用することで、速度検出装置の長さ方向（回転軸４１の長さ方向）をコンパクトにすることができる。また、その他効果は、第１の実施の形態と同様である。
ここで、加速度センサ２１，２２の代わりに、図６に配置例を示すような、加速度センサ５１，５２を用いても良い。
【００３９】
なお、この発明は、前記の各実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、加速度センサ２１，２２，５１，５２は、圧電部材２８を用いたセンサに限定されずに、如何なるタイプの加速度センサでも良い。
また、加速度センサの数は、２つに限定されずに３つ以上でも良い。加速度センサを３つ配置する場合には、１２０度ずつ位相をずらして配置することが望ましい。この場合の加算器２５は、このように配置された加速度センサの出力信号から、サーボモータ４の振動に起因する加速度成分を除去し、かつ回転速度の検出感度を３倍にするようなデータ処理を行う演算回路になる。さらに、加速度センサを４つ配置する場合には、２つずつを回転基板２７の中心に対して対称な位置に配置することが望ましい。この場合の回転速度の検出感度は、４倍になる。すなわち、加速度センサをｎ個（ｎは正の整数）配置すると、回転速度の検出感度をｎ倍にすることができる。
【００４０】
さらに、加速度センサを４つ配置し、回転基板２７の中心に対して対称な位置、つまり１８０度位相がずれた位置に配置されている１組の加速度センサ２１，２２を、周方向の加速度を検出する向きに配置し、残りの１組の加速度センサ５１，５２を、半径方向の加速度を検出するように配置しても良い。このような速度検出装置は、２軸の加速度センサを擬似的に有することになるので、回転基板２７の接線方向の加速度と、半径方向の加速度とを同時に測定することが可能になり、回転速度の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態におけるサーボモータシステムのブロック図である。
【図２】第一速度検出装置のブロック図である。
【図３】第一速度検出装置及び第二速度検出装置の構成を示す図である。
【図４】加速度センサの配置例を示す図である。
【図５】第一速度検出装置のブロック図である。
【図６】加速度センサの配置例を示す図である。
【図７】速度検出装置の構成を示す図である。
【図８】回転基板を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
４  サーボモータ
８  ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
９  加算器
１０  ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
２１，２２  加速度センサ
２６  積分回路（演算回路）
２７，６２  回転基板（基板）
２８  圧電部材（圧電素子）
３３  固定部材
３７  エンコーダ
４１  回転軸
５１，５２  加速度センサ
５３  開平回路（演算回路）
６３  光反射部
６４  光反射型ピックアップ
【図１】
2005156496.tif 000003
【図２】
2005156496.tif 000004
【図３】
2005156496.tif 000005
【図４】
2005156496.tif 000006
【図５】
2005156496.tif 000007
【図６】
2005156496.tif 000008
【図７】
2005156496.tif 000009
【図８】
2005156496.tif 000010