(57)【要約】【課題】エンコーダ内部信号に影響し得るノイズを、エンコーダ内にノイズ検出用回路等を追加することなく検出できる機能を備えつつ、低コスト化及び小型化が図られたエンコーダを提供する。【解決手段】エンコーダ１０は、電動機又は被駆動体１２の移動を検出するように構成された検出部１４と、検出部１４からの検出信号を信号処理して電動機又は被駆動体１２の位置データを得る信号処理回路１６と、信号処理回路１６からの一定の時間間隔の位置データ及び該位置データから導き出される変動成分を、外部コントローラ２０等の外部機器に送信する送信部１８とを有する。信号処理回路１６は、求めた位置データに含まれる変動成分を検出する変動成分検出回路２２を有し、変動成分検出回路２２にて検出された変動成分は送信部１８に出力され、送信部１８からノイズ量として外部コントローラ２０に送信される。【選択図】図１
2012021940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機又は該電動機により駆動される被駆動体に取り付けられるエンコーダであって、
前記電動機又は前記被駆動体の移動を検出する検出部と、
前記検出部の検出信号を信号処理して前記電動機又は前記被駆動体の位置データを得る信号処理部と、
前記信号処理部にて一定の時間間隔で得た位置データ（Ｐ（ｎ））から導き出される変動成分を外部に送信する送信部と、
を有するエンコーダ。
【請求項２】
前記信号処理部にて一定の時間間隔で得た位置データ（Ｐ（ｎ））を２回以上の回数微分して得られた値（Ｘ（ｎ））の絶対値を前記変動成分とする、請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
連続する過去複数回の、前記信号処理部にて一定の時間間隔で得た位置データ（Ｐ（ｎ））を２回以上の回数微分して得られた値（Ｘ（ｎ））の絶対値の移動平均値、又は前記絶対値をフィルタリング処理して求めた値を変動成分とする、請求項２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
連続する過去複数回の、前記位置データ（Ｐ（ｎ））を２回以上の回数微分して得られた値（Ｘ（ｎ））の移動平均値、又は前記値（Ｘ（ｎ））をフィルタリング処理して求めた値と、前記位置データ（Ｐ（ｎ））を２回以上の回数微分して得られた値（Ｘ（ｎ））との差分を変動成分とする、請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項５】
前記信号処理部にて一定の時間間隔で得た位置データ（Ｐ（ｎ））を２回以上の回数微分して得られた値（Ｘ（ｎ））のうち、前記信号処理部にて位置データを得る時間間隔よりも長い時間間隔を規定する２点（Ｘ（ｎ−ｍ）、Ｘ（ｎ＋ｋ））を結ぶ直線を求め、該直線上のある時刻での値（Ｘ'（ｎ））と、前記位置データを２回以上の回数微分して得られかつ該直線上の値（Ｘ'（ｎ））と同時刻の値（Ｘ（ｎ））との差分を変動成分とする、請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項６】
連続する過去複数回の前記変動成分の絶対値の移動平均値、又は連続する過去複数回の前記変動成分の絶対値をフィルタリング処理して求めた値を変動成分とする、請求項４又は５に記載のエンコーダ。
【請求項７】
前記一定の時間間隔より長い予め定めた時間周期毎の、前記信号処理部にて一定の時間間隔で得た位置データ（Ｐ（ｎ））を２回以上の回数微分して得られた値（Ｘ（ｎ））のピーク値を変動成分とする、請求項１に記載のエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダの内部信号に影響し得るノイズ量を検出する機能を備えたエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来は、ノイズ量を測定するためには、外部にノイズ測定用の装置を設けて測定するか、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の図１２には、エンコーダ内の回路基板１０６の０Ｖとモータ筐体１３との間のノイズ電位を、電位測定手段１０４によって測定する構成が開示されている。
【０００３】
また特許文献１の図１には、エンコーダ内部に生じるノイズの発生を検出すべく、移動体１０の移動を検出する検出手段２と、検出手段２の検出信号を処理してエンコーダ信号を出力する信号処理回路３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４とを同一装置内に備えたエンコーダ１が開示されている。ここでは、検出信号から交流分を抽出する結合コンデンサと、抽出した交流分からノイズレベルを求めるＡ／Ｄ変換回路とにより、ノイズレベルを知ることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１７２５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
引用文献１の図１２のような構成では、エンコーダのノイズ電位を測定するためにエンコーダ外部に電位測定手段を設ける必要があり、測定を常時行うことは困難であった。
【０００６】
一方、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、エンコーダが大型化及び高コスト化する傾向がある。
【０００７】
そこで本発明は、エンコーダ内部信号に影響し得るノイズを、エンコーダ内にノイズ検出用回路等を追加することなく検出できる機能を備えつつ、低コスト化及び小型化が図られた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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、電動機又は該電動機により駆動される被駆動体に取り付けられるエンコーダであって、前記電動機又は前記被駆動体の移動を検出する検出部と、前記検出部の検出信号を信号処理して前記電動機又は前記被駆動体の位置データを得る信号処理部と、前記信号処理部にて一定の時間間隔で得た位置データ（Ｐ（ｎ））から導き出される変動成分を外部に送信する送信部と、を有するエンコーダを提供する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のエンコーダにおいて、前記信号処理部にて一定の時間間隔で得た位置データ（Ｐ（ｎ））を２回以上の回数微分して得られた値（Ｘ（ｎ））の絶対値を前記変動成分とする、エンコーダを提供する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のエンコーダにおいて、連続する過去複数回の、前記信号処理部にて一定の時間間隔で得た位置データ（Ｐ（ｎ））を２回以上の回数微分して得られた値（Ｘ（ｎ））の絶対値の移動平均値、又は前記絶対値をフィルタリング処理して求めた値を変動成分とする、エンコーダを提供する。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のエンコーダにおいて、連続する過去複数回の、前記位置データ（Ｐ（ｎ））を２回以上の回数微分して得られた値（Ｘ（ｎ））の移動平均値、又は前記値（Ｘ（ｎ））をフィルタリング処理して求めた値と、前記位置データ（Ｐ（ｎ））を２回以上の回数微分して得られた値（Ｘ（ｎ））との差分を変動成分とする、エンコーダを提供する。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のエンコーダにおいて、前記信号処理部にて一定の時間間隔で得た位置データ（Ｐ（ｎ））を２回以上の回数微分して得られた値（Ｘ（ｎ））のうち、前記信号処理部にて位置データを得る時間間隔よりも長い時間間隔を規定する２点（Ｘ（ｎ−ｍ）、Ｘ（ｎ＋ｋ））を結ぶ直線を求め、該直線上のある時刻での値（Ｘ'（ｎ））と、前記位置データを２回以上の回数微分して得られかつ該直線上の値（Ｘ'（ｎ））と同時刻の値（Ｘ（ｎ））との差分を変動成分とする、エンコーダを提供する。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載のエンコーダにおいて、連続する過去複数回の前記変動成分の絶対値の移動平均値、又は連続する過去複数回の前記変動成分の絶対値をフィルタリング処理して求めた値を変動成分とする、エンコーダを提供する。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載のエンコーダにおいて、前記一定の時間間隔より長い予め定めた時間周期毎の、前記信号処理部にて一定の時間間隔で得た位置データ（Ｐ（ｎ））を２回以上の回数微分して得られた値（Ｘ（ｎ））のピーク値を変動成分とする、エンコーダを提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、信号処理回路にて求められる位置データから変動成分を求め、該変動成分をノイズ量として外部機器に出力する。従って外付けの電位測定手段や専用のノイズ検出回路は不要となり、低コストかつコンパクトなエンコーダにより、常時かつ正確なノイズ量の検出が可能となる。
【００１６】
変動成分としては、信号処理部が一定の時間間隔で求めた位置データを２回以上の回数微分して得られた値を用いて求められる値が使用できる。従って複雑な演算は必要なく、信号処理部の演算負担が過度に大きくなることはない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るノイズ量検出機能付きエンコーダの基本構成を示す図である。
【図２】一定間隔で求めた位置データの一例を示すグラフである。
【図３】図２の位置データの一部を時間軸方向に拡大表示したグラフである。
【図４】図２の位置データを複数回微分して得られた値を求めた例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明に係るノイズ量検出機能付きエンコーダの基本構成を示す図である。エンコーダ１０としては、ロータリエンコーダやリニアエンコーダ等の種々のタイプが使用でき、エンコーダ１０は測定対象である電動機又は電動機により駆動される被駆動体１２の移動を検出するように構成された検出部１４と、検出部１４からの検出信号を信号処理して電動機又は被駆動体１２の位置データ（電動機の角度位置や被駆動体の位置等）を得る信号処理部又は信号処理回路１６と、信号処理回路１６からの一定の時間間隔の位置データ及び該位置データから導き出される変動成分を、外部コントローラ２０等の外部機器に送信する送信部又は送信回路１８とを有する。
【００１９】
信号処理回路１６は、検出部１４からの電動機又は被駆動体１２の位置データを一定の時間間隔で求め、求めた位置データを送信部１８に出力するように構成されている。また信号処理回路１６は、求めた位置データに含まれる変動成分を検出する変動成分検出機能又は変動成分検出回路２２を有し、変動成分検出回路２２にて検出された変動成分は送信部１８に出力され、送信部１８からノイズ量として外部コントローラ２０に送信される。なお本実施形態のように、変動成分検出回路を含む信号処理回路１６と送信部１８とを、１つの回路基板２４内に設けることができる。
【００２０】
外部コントローラ２０は、送信部１８からのノイズ量が予め定めた閾値を超えた場合にアラームを発することができるように構成され、これにより作業者は、エンコーダ１０を含むシステムがノイズの影響により停止する前に適切な対応をすることが可能となる。また、外部コントローラ２０はノイズ量を表示するディスプレイ等の表示部２６を有してもよく、これによりノイズ量の把握やノイズ対策の効果の確認を行うことができる。
【００２１】
次に、信号処理回路での具体的計算処理について説明する。図２に示すように、信号処理回路１６にて一定時間間隔で求められる位置データＰ（ｎ）は、ノイズの影響により微小に変動している。本実施形態における位置データの変動成分とは、信号処理回路１６にて一定間隔で求められた位置データＰ（ｎ）を、複数回すなわち２回又はそれ以上の回数微分して得られた値Ｘ（ｎ）を用いて求められる値を指す。
【００２２】
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、位置データＰ（ｎ）と１回（例えば１サンプリング周期）前の位置データＰ（ｎ−１）との差分データＶ（ｎ）を求めることを意味する。従って２回微分は、上記で求めた差分データＶ（ｎ）と、位置データＰ（ｎ−１）と１回前の位置データＰ（ｎ−２）との差分データＶ（ｎ−１）との差分を求めることを意味する。以下、３回微分、４回微分及びそれ以上の回数の微分も、同様の処理を繰り返すことにより求めることができる。
【００２３】
ここで、１回微分で求めた値すなわち差分データＶ（ｎ）をノイズ量とすることも可能である。しかし電動機又は被駆動体が移動していた場合は、１回微分で求めた値では上記移動による値の増加とノイズによる値の変動との区別ができないため、２回以上の回数微分して得られた値（以降、Ｘ（ｎ）と称する）の絶対値を変動成分として用いる必要がある。
【００２４】
また、信号処理回路１６にて一定時間間隔で求められた位置データＰ（ｎ）を２回以上の回数微分して得られた値Ｘ（ｎ）の絶対値を求め、該絶対値のうち連続する複数個の移動平均を計算し又は該絶対値のうち連続する複数個のフィルタリング処理を行い、得られた値を変動成分としてもよい。移動平均を計算する場合は、過去ｍ個の絶対値の平均を求め、それを変動成分すなわちノイズ量とする。一方フィルタリング処理の例としては、以下の式（１）が挙げられる。
【００２５】
Ｙ（ｎ）＝｜Ｘ（ｎ）｜／ｍ＋Ｙ（ｎ−１）×（ｍ−１）／ｍ        （１）
但し、Ｙ（ｎ）は今回求めるべき変動成分であり、Ｙ（ｎ−１）は前回求めた変動成分であり、｜Ｘ（ｎ）｜は今回の位置データＰ（ｎ）を２回以上の回数微分した値の絶対値である。
【００２６】
信号処理回路１６にて一定時間間隔で求められた位置データＰ（ｎ）を２回微分した値Ｘ（ｎ）には、加減速時の加速度値が含まれる。この加速度値は、求めるべきノイズに比べて周波数が低いので、連続する過去複数回の移動平均の計算又はフィルタリング処理によりノイズとの区別が可能である。従って、移動平均の計算又はフィルタリング処理によって得られた値をＸ（ｎ）から引いた値を変動成分とすることにより、上記加速度の影響を除去して正確なノイズ量を把握することが可能である。同様に、例えば３回微分した値Ｘ（ｎ）に含まれる加加速度値等についても、同様の処理によって上記加加速度の影響を除去することが可能である。なお移動平均の計算及びフィルタリング処理自体は周知の方法でよいので、詳細な説明は省略する。
【００２７】
また上記加速度値は、次の方法によっても求められる。図４に示すように、先ず、信号処理回路１６にて一定時間間隔で求められた位置データＰ（ｎ）を２回微分して得られた値Ｘ（ｎ）のうち、信号処理回路１６にて位置データを求める時間間隔（例えばＸ（ｎ）とＸ（ｎ−１）との時間間隔）より長い時間間隔Ｔを規定する２点Ｘ（ｎ−ｍ）とＸ（ｎ＋ｋ）とを結ぶ直線Ｌを求め、該直線上の値Ｘ'（ｎ）を求める。このＸ'（ｎ）と、位置データを２回以上微分して得られかつＸ'（ｎ）と同時刻の値Ｘ（ｎ）との差分を変動成分とすることにより、上記加速度等の影響を除去することが可能である。
【００２８】
さらに、上述の移動平均の計算又はフィルタリング処理によって得られた値をＸ（ｎ）から引いて得られた変動成分の絶対値、或いは上述のＸ'（ｎ）をＸ（ｎ）から引いて得られた変動成分の絶対値について、さらに移動平均の計算又はフィルタリング処理を行って得られた値を変動成分としてもよい。ここでの移動平均又はフィルタリング処理についても、上記と同様の方法でよい。
【００２９】
或いは、信号処理回路１６にて一定時間間隔で求められた位置データＰ（ｎ）を２回以上の回数微分して得られた値Ｘ（ｎ）のピーク値（極大値）を変動成分としてもよい。具体的には、予め定めた時間周期毎に、Ｘ（ｎ）のピーク値のホールド（記憶）とリセットを繰り返し、各時間周期での該ピーク値を変動成分とする。但し当該時間周期は、位置データを求める一定時間間隔より十分長く設定する必要がある。
【符号の説明】
【００３０】
１０    エンコーダ
１２    電動機又は被駆動体
１４    検出部
１６    信号処理部
１８    送信部
２０    外部コントローラ
２２    変動成分検出回路
２４    回路基板
２６    表示部
【図１】
2012021940.tif 000003
【図２】
2012021940.tif 000004
【図３】
2012021940.tif 000005
【図４】
2012021940.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成23年11月18日(2011.11.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、電動機又は該電動機により駆動される被駆動体に取り付けられるエンコーダであって、前記電動機又は前記被駆動体の移動を検出する検出部と、前記検出部の検出信号を信号処理して前記電動機又は前記被駆動体の位置データを得る信号処理部と、前記信号処理部にて一定の時間間隔で得た位置データ（Ｐ（ｎ））から導き出される変動成分をノイズ量として外部に送信する送信部と、を有するエンコーダにおいて、連続する過去複数回の、前記位置データ（Ｐ（ｎ））を２回以上の回数微分して得られた値（Ｘ（ｎ））の移動平均値、又は前記値（Ｘ（ｎ））をフィルタリング処理によって平滑化した値（Ｙ（ｎ））と、前記位置データ（Ｐ（ｎ））を２回以上の回数微分して得られた値（Ｘ（ｎ））との差分を前記変動成分とする、エンコーダを提供する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
請求項２に記載の発明は、電動機又は該電動機により駆動される被駆動体に取り付けられるエンコーダであって、前記電動機又は前記被駆動体の移動を検出する検出部と、前記検出部の検出信号を信号処理して前記電動機又は前記被駆動体の位置データを得る信号処理部と、前記信号処理部にて一定の時間間隔で得た位置データ（Ｐ（ｎ））から導き出される変動成分をノイズ量として外部に送信する送信部と、を有するエンコーダにおいて、前記信号処理部にて一定の時間間隔で得た位置データ（Ｐ（ｎ））を２回以上の回数微分して得られた値（Ｘ（ｎ））のうち、前記信号処理部にて位置データを得る時間間隔よりも長い時間間隔を規定する２点（Ｘ（ｎ−ｍ）、Ｘ（ｎ＋ｋ））を結ぶ直線を求め、該直線上のある時刻での値（Ｘ'（ｎ））と、前記位置データを２回以上の回数微分して得られかつ該直線上の値（Ｘ'（ｎ））と同時刻の値（Ｘ（ｎ））との差分を前記変動成分とする、エンコーダを提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のエンコーダにおいて、連続する過去複数回の前記変動成分の絶対値の移動平均値、又は連続する過去複数回の前記変動成分の絶対値をフィルタリング処理によって平滑化した値（Ｙ（ｎ））を前記変動成分とする、エンコーダを提供する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機又は該電動機により駆動される被駆動体に取り付けられるエンコーダであって、
前記電動機又は前記被駆動体の移動を検出する検出部と、
前記検出部の検出信号を信号処理して前記電動機又は前記被駆動体の位置データを得る信号処理部と、
前記信号処理部にて一定の時間間隔で得た位置データ（Ｐ（ｎ））から導き出される変動成分をノイズ量として外部に送信する送信部と、
を有するエンコーダにおいて、
連続する過去複数回の、前記位置データ（Ｐ（ｎ））を２回以上の回数微分して得られた値（Ｘ（ｎ））の移動平均値、又は前記値（Ｘ（ｎ））をフィルタリング処理によって平滑化した値（Ｙ（ｎ））と、前記位置データ（Ｐ（ｎ））を２回以上の回数微分して得られた値（Ｘ（ｎ））との差分を前記変動成分とする、エンコーダ。
【請求項２】
電動機又は該電動機により駆動される被駆動体に取り付けられるエンコーダであって、
前記電動機又は前記被駆動体の移動を検出する検出部と、
前記検出部の検出信号を信号処理して前記電動機又は前記被駆動体の位置データを得る信号処理部と、
前記信号処理部にて一定の時間間隔で得た位置データ（Ｐ（ｎ））から導き出される変動成分をノイズ量として外部に送信する送信部と、
を有するエンコーダにおいて、
前記信号処理部にて一定の時間間隔で得た位置データ（Ｐ（ｎ））を２回以上の回数微分して得られた値（Ｘ（ｎ））のうち、前記信号処理部にて位置データを得る時間間隔よりも長い時間間隔を規定する２点（Ｘ（ｎ−ｍ）、Ｘ（ｎ＋ｋ））を結ぶ直線を求め、該直線上のある時刻での値（Ｘ'（ｎ））と、前記位置データを２回以上の回数微分して得られかつ該直線上の値（Ｘ'（ｎ））と同時刻の値（Ｘ（ｎ））との差分を前記変動成分とする、エンコーダ。
【請求項３】
連続する過去複数回の前記変動成分の絶対値の移動平均値、又は連続する過去複数回の前記変動成分の絶対値をフィルタリング処理によって平滑化した値（Ｙ（ｎ））を前記変動成分とする、請求項１又は２に記載のエンコーダ。