(57)【要約】【課題】  Ａ相、Ｂ相、Ｚ相を有するインクリメンタルエンコーダを用い、Ｚ相パルスにより原点位置修正を行う位置検出器において、Ｚ相信号にノイズが混入しても正確な原点位置修正を行うこと。【解決手段】  Ｚ相パルスは前記Ａ相パルスもしくは前記Ｂ相パルスの２パルス以上の幅を有し、前記Ｚ相パルスエッジ検出器とエッジ検出後にカウントを開始するＺ相アップエッジ後カウンタを設け、該カウンタ値と前記Ｚ相パルスの幅に相当する前記Ａ相、Ｂ相パルスのカウント値未満の数値からＺ相パルスの入力を判定するＺ相パルス入力判定器を設け、該Ｚ相入力判定器と前記Ｚ相アップエッジ後カウンタの出力により前記Ａ相Ｂ相カウンタの原点位置修正を行う位置修正器１を具備する。【選択図】  図１
2005207985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転変移する回転体に取り付けられ一回転に付き、複数パルスを出力するＡ相パルス発生器と、Ａ相パルスと同数のパルスを９０度の位相を有して出力するＢ相パルス発生器と、１パルスを出力するＺ相パルス発生器で構成されるインクリメンタルエンコーダを用い、前記Ａ相パルスと前記Ｂ相パルスをアップ・ダウンカウントするＡ相Ｂ相カウンタにより回転体の位置検出し、前記Ｚ相パルスにて前記Ａ相Ｂ相カウンタのカウンタ値の原点位置修正を行う位置検出装置において、
Ｚ相パルスは前記Ａ相パルスもしくは前記Ｂ相パルスの２パルス以上の幅を有し、前記Ｚ相パルスのアップエッジ検出後もしくはダウンエッジ検出後を判断するＺ相パルスエッジ検出器を設け、前記Ｚ相パルスのアップエッジ検出後に前記Ａ相パルスと前記Ｂ相パルスのアップ・ダウンカウントを開始するＺ相アップエッジ後カウンタを設け、該Z相アップエッジ後カウンタのカウンタ値と前記Ｚ相パルスの幅に相当する前記Ａ相パルスと前記Ｂ相パルスのカウント値未満の数値があらかじめ設定されている設定器の出力を比較しＺ相パルスの入力を判定するＺ相パルス入力判定器を設け、Ｚ相パルスのアップエッジ位置における前記A相B相カウンタの修正値を記憶するデータ記憶器と前記Ｚ相入力判定器の出力と前記Ｚ相アップエッジ後カウンタの出力により前記Ａ相Ｂ相カウンタの原点位置修正を行う位置修正器１を具備することを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
請求項１の位置検出器において
前記Ａ相パルスと前記Ｂ相パルスにより回転方向を判別する回転方向判別器を設け、請求項1の設定器には前記Ｚ相パルスの幅に相当する前記Ａ相パルスと前記Ｂ相パルスのカウント値未満の数値を前記回転方向判別器の出力に応じて設定する設定器を設け、請求項１のデータ記憶器には前記Ｚ相パルスのアップエッジ位置における前記A相B相カウンタの修正値を前記回転方向判別器の出力に応じて記憶するデータ記憶器を設けることを特徴とする請求項１の位置検出装置。
【請求項３】
請求項２の位置検出装置において、
請求項１の設定器には前記Ｚ相パルスの幅に相当する前記Ａ相パルスと前記Ｂ相パルスのカウント値の１／２となる単一の数値を設定し、請求項２の回転方向判別器の出力により符号のみを切り替えるように構成し、請求項１のデータ記憶器には前記Ｚ相パルスの中心位置における前記A相B相カウンタの修正値を記憶するように構成し、請求項１のＺ相パルス入力判定器は、前記回転方向判別器の出力に応じた符号を持つ前記設定器の出力と前記Ｚ相アップエッジ後カウンタのカウント値を比較し、前記Ｚ相パルスの入力を判定すると前記Ａ相Ｂ相カウンタを前記データ記憶器の数値に再設定することを特徴とする請求項１の位置検出装置。
【請求項４】
前記Ａ相Ｂ相カウンタのカウント値が前記インクリメンタルエンコーダ一回転に相当するカウント値を超過する場合に、前記回転方向判別器の出力に応じてインクリメンタルエンコーダ一回転相当のカウント値以内となるように前記Ａ相Ｂ相カウンタのカウント値を修正する位置修正器２を具備することを特徴とする請求項１、請求項２および請求項３の位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ａ相、Ｂ相、Ｚ相を有するインクリメンタルエンコーダを用いた位置検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一回転に付き、複数のＡ相パルスとＡ相パルスと同数で９０度の位相を有するＢ相パルス出力し、Ｚ相パルスを１パルス出力するインクリメンタルエンコーダのＺ相パルスの幅は従来例では、Ａ相もしくはＢ相パルスの１周期以下となっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
Ａ相パルスもしくはＢ相パルスの１周期以下の幅を有するＺ相パルスを用いたＡ相信号とＢ相信号によりアップ・ダウンカウントするカウンタのカウント値の原点位置の修正は従来の技術で示されているようにＺ相信号のアップエッジを検出した時点で行われる。
【０００４】
また、Ｚ相信号がハイレベルでかつＢ相信号（もしくはＡ相信号）がハイレベルの状態でＡ相信号のアップエッジ（もしくはＢ相信号のアップエッジ）を検出した時点でＺ相パルスが入力されたと判断し原点位置の修正が行われる。
【０００５】
図３は、正転時におけるＡ相信号、Ｂ相信号、Ｚ相信号およびＡ相信号とＢ相信号によるカウント値を示したもので、Ｚ相信号にはｔ１からｔ２期間においてノイズによる偽りのＺ相パルスが現れ、ｔ3からｔ4期間において本来のＺ相パルスが現れた場合に従来の技術のＺ相パルスのアップエッジ検出による原点位置の修正手段を適用した例を示している。
【０００６】
ｔ１以前においては、Ａ相信号とＢ相信号によりカウント値はアップカウント動作が行われている。ｔ１においてＺ相信号にノイズによる偽りのＺ相パルスのアップエッジが検出され、Ａ相信号とＢ相信号によるカウント値は原点位置に修正される。しかしながらｔ１において原点位置に修正されたＡ相信号とＢ相信号によるカウント値は本来の位置とは異なった位置情報となる。t3において本来のZ相パルスのエッジが検出されることによりＡ相信号とＢ相信号によるカウント値は再度原点位置に修正され、本来の位置とA相信号とB相信号によるカウント値とが一致するようになる。したがってｔ１からｔ３の期間においては実際の位置とは異なった位置情報が出力され続ける。
【０００７】
従来例においてもＢ相信号（もしくはＡ相信号）がハイレベルの状態でＡ相信号のアップエッジ（もしくはＢ相信号のアップエッジ）を挟む形でＺ相信号にノイズが混入した場合には、Ｚ相パルス入力を誤検出して誤った原点位置修正が行われ、実際の位置とは異なった位置情報が出力される。
【０００８】
また、Ａ相信号とＢ相信号により４逓倍カウントを行っているカウンタにおいて、例えばＡ相信号にＡ相パルスの１／２周期以下の短パルスノイズが混入したとしても、Ａ相信号とＢ相信号によるカウンタのカウント値には影響を及ぼさない。Ａ相パルスの１／２周期以上の短パルスノイズが混入した場合にはＡ相信号とＢ相信号によるカウント値に影響するが短パルスノイズ幅相当の影響であり大きな誤差とはならない。
【特許文献１】特許３４１３０５３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
解決しようとする問題点は、Z相信号に短パルスノイズが混入した場合には、間違った原点位置修正が行われ、位置検出器は位置情報に大きな誤差を発生する点である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、Ｚ相パルスはＡ相パルスもしくはＢ相パルスの２パルス以上の幅を有し、前記Ｚ相パルスのアップエッジ検出後もしくはダウンエッジ検出後を判断するＺ相パルスエッジ検出器を設け、前記Ｚ相パルスのアップエッジ検出後に前記Ａ相パルスと前記Ｂ相パルスのアップ・ダウンカウントを開始するＺ相アップエッジ後カウンタを設け、該Z相アップエッジ後カウンタのカウンタ値と前記Ｚ相パルスの幅に相当する前記Ａ相パルスと前記Ｂ相パルスのカウント値未満の数値があらかじめ設定されている設定器の出力を比較しＺ相パルスの入力を判定するＺ相パルス入力判定器を設け、Ｚ相パルスのアップエッジ位置における前記A相B相カウンタの修正値を記憶するデータ記憶器と前記Ｚ相入力判定器の出力と前記Ｚ相アップエッジ後カウンタの出力により前記Ａ相Ｂ相カウンタの原点位置修正を行う位置修正器１を具備することを特徴とする。
【００１１】
また、前記Ａ相パルスと前記Ｂ相パルスにより回転方向を判別する回転方向判別器を設け、設定器には前記Ｚ相パルスの幅に相当する前記Ａ相パルスと前記Ｂ相パルスのカウント値未満の数値を前記回転方向判別器の出力に応じて設定する設定器を設け、データ記憶器には前記Ｚ相パルスのアップエッジ位置における前記A相B相カウンタの修正値を前記回転方向判別器の出力に応じて記憶するデータ記憶器を設けることを特徴とする。
【００１２】
また、設定器には前記Ｚ相パルスの幅に相当する前記Ａ相パルスと前記Ｂ相パルスのカウント値の１／２となる単一の数値を設定し、前記回転方向判別器の出力により符号のみを切り替えるように構成し、請求項１のデータ記憶器には前記Ｚ相パルスの中心位置における前記A相B相カウンタの修正値を記憶するように構成し、Ｚ相パルス入力判定器は、前記回転方向判別器の出力に応じた符号を持つ前記設定器の出力と前記Ｚ相アップエッジ後カウンタのカウント値を比較し、前記Ｚ相パルスの入力を判定すると前記Ａ相Ｂ相カウンタを前記データ記憶器の数値に再設定することを特徴とする。
【００１３】
また、前記Ａ相Ｂ相カウンタのカウント値が前記インクリメンタルエンコーダ一回転に相当するカウント値を超過する場合に、前記回転方向判別器の出力に応じてインクリメンタルエンコーダ一回転相当のカウント値以内となるように前記Ａ相Ｂ相カウンタのカウント値を修正する位置修正器２を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
Ａ相、Ｂ相、Ｚ相を有するインクリメンタルエンコーダのＺ相信号にノイズが混入しても、誤った原点位置修正を行うことなく、信頼性の高い位置情報をコントローラに提供できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
Ｚ相信号に短パルスノイズが混入しても信頼性の高い位置情報をコントローラに提供するという目的を、Ｚ相信号へのフィルタ処理などによる遅れを発生させずに実現した。
【実施例１】
【００１６】
図１に本発明の請求項１、請求項２、請求項4を組み合わせた実施例を示し、図１に基づいて本発明の詳細な説明をする。
【００１７】
インクリメンタルエンコーダ１は一回転に付き複数のＡ相パルスとＡ相パルスと同数で９０度の位相を有するＢ相パルスを出力し、Ａ相パルスの２パルス以上の幅を有するＺ相パルスを１パルス出力する。回転方向判別器２はインクリメンタルエンコーダ１のＡ相信号とＢ相信号により、エンコーダの回転方向を判別する。
【００１８】
Ａ相Ｂ相カウンタ３はインクリメンタルエンコーダ１のＡ相信号とＢ相信号を４逓倍カウントする。本実施例においてはＡ相信号とＢ相信号のアップエッジとダウンエッジの入力順序がＡ相パルスに対してＢ相パルスが９０度遅れ位相となり、Ａ相（アップ）→Ｂ相（アップ）→Ａ相（ダウン）→Ｂ相（ダウン）・・・となる場合は正転と判断し、Ａ相Ｂ相カウンタ３はアップカウント動作し、Ａ相パルスに対してＢ相パルスが９０度進み位相となりＡ相（アップ）→Ｂ相（ダウン）→Ａ相（ダウン）→Ｂ相（アップ）・・・となる場合は逆転と判断し、Ａ相Ｂ相カウンタ３はダウンカウント動作する。
【００１９】
Ｚ相パルスエッジ検出器４は、インクリメンタルエンコーダ１が出力するＺ相パルスのアップエッジを検出した際には１を出力し、ダウンエッジを検出した際には０を出力し、次にアップエッジまたはダウンエッジを検出するまで値を維持する。
【００２０】
Ｚ相パルスのアップエッジが検出されＺ相パルスエッジ検出器４の出力が１となり、後述する位置修正器９のスイッチ９１が０に接続されている場合には、切替器５内のＥＸＯＲ５１の出力は１となり、スイッチ５２がＡ相信号とＢ相信号の入力に切り替り、Ｚ相アップエッジ後カウンタ７はカウント動作を開始する。Ｚ相パルスのダウンエッジが検出されＺ相パルスエッジ検出器４の出力が０となった場合、または後述する位置修正器９内のスイッチ９１が１に接続された場合には、切替器５内のＥＸＯＲ５１の出力は０となり、スイッチ５２が０の入力に切り換り、Ｚ相アップエッジ後カウンタ７は０クリアされる。なおＺ相パルスエッジ検出器４の出力が０の状態で位置修正器９内のスイッチ９１が１に接続されることはない。
【００２１】
設定器６には、正転用比較値と逆転用比較値が存在し、正転用比較値にはＺ相パルス幅に相当するＡ相パルスとＢ相パルスのカウント値より小さい正の数値が設定され、逆転用比較値には正転用比較値の符号を反転（負）した数値が設定される。
【００２２】
Ｚ相パルス入力判定器８は、回転方向判別器２の出力が正転の場合には、Ｚ相アップエッジ後カウンタ７のカウント値が設定器６の正転用比較値と一致するかもしくは大きくなった場合にＺ相が入力されたと判断し１を出力し、Ｚ相アップエッジ後カウンタ７のカウント値が設定器６の正転用比較値よりも小さい場合には０を出力する。回転方向判別器２の出力が逆転の場合には、Ｚ相アップエッジ後カウンタ７のカウント値が設定器６の逆転用比較値と一致するかもしくは小さくなった場合にＺ相が入力されたと判断し１を出力し、Ｚ相アップエッジ後カウンタ７のカウント値が設定器６の逆転用比較値よりも大きい場合には０を出力する。
【００２３】
位置修正器９はＺ相パルス入力判定器８の出力が１となった場合、データ記憶器９２にＺ相アップエッジ後カウンタ７のカウント値を加算し、スイッチ９３がＯＮし、Ａ相Ｂ相カウンタ３のカウント値を修正し、またスイッチ９１が１に接続され切替器５によりＺ相アップエッジ後カウンタ７のカウント値を０クリアする。
【００２４】
データ記憶器９２は、Ｚ相アップエッジ位置におけるA相B相カウンタ３の修正値が正転用修正値と逆転用修正値として記憶されており、回転方向判別器２の出力により選択される。なお正転用修正値と逆転用修正値とではＺ相パルス幅相当のＡ相信号とＢ相信号のカウント値の差を持つ。
【００２５】
位置修正器１０はＡ相Ｂ相カウンタ３のカウント値がインクリメンタルエンコーダ一回転に相当するカウント値を超過すると回転方向判別器２の出力が正転の場合にエンコーダのインクリメンタルエンコーダ一回転に相当するカウント値を減算し、回転方向判別器２の出力が逆転の場合にインクリメンタルエンコーダ一回転に相当するカウント値を加算してＡ相Ｂ相カウンタ３のカウント値がインクリメンタルエンコーダ一回転に相当するカウント値以内となるように修正する。
【００２６】
Ａ相Ｂ相カウンタ３のカウント値は位置情報を用いるコントローラ１１に伝送される。
【００２７】
図２は、正転時におけるＡ相信号、Ｂ相信号、Ｚ相信号およびＡ相信号とＢ相信号によるカウント値を示したもので、ｔ１からｔ２期間において偽りのＺ相パルスが現れ、ｔ４からｔ６期間において本来のＺ相パルスが現れた場合を示している。
【００２８】
設定器６の正転用比較値には８が設定されているものとする。ｔ１以前では、位置修正器９のスイッチ９１は０に接続されており、Ｚ相パルスエッジ検出器４の出力はダウンエッジを検出した後で０であり、Ｚ相アップエッジ後カウンタ７は０クリアされているものとする。
【００２９】
ｔ１においてＺ相アップエッジが検出されＺ相アップエッジ後カウンタ７にてＡ相信号とＢ相信号のカウントが開始される。ｔ２においてはＺ相アップエッジ後カウンタ７のカウント値は２で、設定器６に設定された８を越える前に、Ｚ相ダウンエッジが検出され、Ｚ相アップエッジ後カウンタ７は０にクリアされる。したがってｔ１からｔ２期間においては偽りのＺ相パルスによる位置修正は行われない。
【００３０】
ｔ３においてＡ相Ｂ相カウンタ３のカウント値は、インクリメンタルエンコーダ一回転に相当するカウント値を超過したため、位置修正器１０にてＡ相Ｂ相カウンタ３のカウント値からインクリメンタルエンコーダ一回転に相当するカウント値を減算しＡ相Ｂ相カウンタ３のカウンタ値が修正される。
【００３１】
ｔ４においてＺ相アップエッジが検出され、Ｚ相アップエッジ後カウンタ７にてＡ相信号とＢ相信号のカウントが開始される。ｔ５においてＺ相アップエッジ後カウンタ７のカウント値が８となり、設定器６の正転比較値と一致したためＺ相パルス入力判定器８においてＺ相パルスが入力されたと判定され、位置修正器９で、データ記憶器９２にＺ相アップエッジ後カウンタのカウンタ値を加算することにより、Ａ相Ｂ相カウンタ３のカウント値が修正される。これと同時に位置修正器９により切替器５内のスイッチ５２は０に切り替り、Ｚ相アップエッジ後カウンタ７は０にクリアされる。
【００３２】
上述のようにＺ相信号に混入したノイズによるＺ相パルス入力の誤検出を防ぐことができ、Ｚ相パルス入力による適切な位置修正を行うことがでる。これにより信頼性の高い位置情報をコントローラに提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明によりＺ相信号にノイズが混入しても信頼性の高い位置情報をコントローラに提供できるので、位置検出器取付けた電動機をノイズの発生源となるインバータ等の電力変換器で運転する用途にも適用でき、産業上の利用の可能性は大いにある。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】請求項１、請求項２、請求項４を組み合わせた実施例を示したブロック図である。（実施例１）
【図２】請求項１、請求項２、請求項４を適用した際の動作を示している。（実施例１）
【図３】背景技術を適用した際の動作を示している。
【符号の説明】
【００３５】
１    インクリメンタルエンコーダ
２    回転方向判別器
３    Ａ相Ｂ相カウンタ
４    Ｚ相パルスエッジ検出器
５    切替器
５１    ＥＸＯＲ
５２    スイッチ
６    設定器
７    Ｚ相アップエッジ後カウンタ
８    Ｚ相パルス入力判定器
９    位置修正器１
９１    スイッチ
９２    データ記憶器
９３    スイッチ
１０    位相修正器２
１１    コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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