(57)【要約】      （修正有）【課題】電動機の出力軸に連結され、この電動機の速度・位置センサとして好適なエンコーダを提供する。【解決手段】エンコーダ３には、２相インクリメンタルパルスとエンコーダＺ信号とを出力するインクリメンタル方式のエンコーダ本体３ａと、記憶手段としての補正値記憶回路３ｂ，３ｃ，３ｄのうちの何れか１回路とを備え、エンコーダ本体３ａから出力されるエンコーダＺ相信号と、電動機の出力軸に設けられた機械的な特徴である、例えばキー溝との関係値を記憶し、この記憶値を位相差補正値として出力する補正値記憶回路３ｂ，３ｃ，３ｄそれぞれを形成する不揮発性メモリーなどに書込み記憶する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の出力軸に連結され、この電動機の速度・位置センサとしてのエンコーダにおいて、
前記電動機の回転位置に対応して発生する前記エンコーダの位置信号と、この電動機の出力軸の機械的な特徴の位置との関係値を記憶する記憶手段を備えたことを特徴とするエンコーダ。
【請求項２】
請求項１に記載のエンコーダにおいて、
前記記憶手段では、
前記エンコーダの位置信号と、前記出力軸の機械的な特徴の周方向における中央部の位置または周方向におけるいずれか一方の端部の位置との関係値を記憶して出力するようにしたことを特徴とするエンコーダ。
【請求項３】
請求項２に記載のエンコーダにおいて、
前記記憶手段では、
前記エンコーダの位置信号と、前記出力軸の機械的な特徴の周方向における両方の端部の位置との関係値をそれぞれ記憶し、いずれか一方の端部との関係値を選択できるようにしたことを特徴とするエンコーダ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンコーダと、
前記エンコーダの位置信号と前記関係値とに基づいて、前記電動機の出力軸の機械的な特徴の位置でＺ相信号を出力する補正回路とを備えたことを特徴とする位置補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動機の出力軸に連結され、この電動機の速度・位置センサとしてのエンコーダおよび位置補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、この種の電動機とその制御装置とを示す模式的概念構成図である。
【０００３】
この図において、１は、例えば、機械設備（図示せず）の駆動源として用いられるサーボモータを形成する同期電動機，誘導電動機などの電動機、２，３，７は電動機１の出力軸１ａに連結され、この電動機１の速度・位置センサとしてのインクリメンタルエンコーダ，アブソリュートエンコーダなどからなるエンコーダ、４，８は電動機１への接続ケーブル５とエンコーダ２又は３への接続ケーブル６とを介して電動機１を所望の状態に制御するために、速度・位置制御回路，半導体電力変換回路などからなる制御装置である。
【０００４】
図６は、図５に示した電動機１として、例えばフランジ型電動機の場合に、その出力軸１ａ側から見た模式的概念構成図であり、この出力軸１ａには図示の如く機械設備と組み合わせる際の基準となるキー溝１ｂが設けられている。
【０００５】
図７は、この種のエンコーダを用いた従来の構成例を示し、下記特許文献１に開示された回路構成である。この図においては、インクリメンタル方式のエンコーダ２と、位相補正装置を形成する制御回路２０とを示している。
【０００６】
すなわち、エンコーダ２が出力する２相インクリメンタルパルスと、エンコーダ２の１回転に１パルス発生するエンコーダＺ相信号とが制御回路２０を介することにより、２相のインクリメンタルパルスと後述のＺ1相信号とに変換して出力される。
【０００７】
この制御回路２０は、前記電動機１の回転に伴って、エンコーダ２が出力する２相インクリメンタルパルスを、予め定めた位相関係に基づき現在のカウンタ値をアップまたはダウンさせつつ、計測するアップダウンカウンタ２１と、エンコーダ２の1回転に1パルス発生するＺ相信号の発生タイミングで、アップダウンカウンタ２１の現在のカウンタ値を読み込み、このカウンタ値に基づく値をシフト量として記憶する動作とアップダウンカウンタ２１に前記シフト量をプリセットする動作とを行うシフト量記憶設定回路２２と、アップダウンカウンタ２１のカウンタ値を監視し、このカウンタ値としての「キャリー信号」または「ボロー信号」が発せられた時に、パルス状のシフト信号（Ｚ1相信号）を出力するシフト信号発生回路２３とから構成されている。
【０００８】
以下に、制御回路２０における前記シフト量の設定作業について説明する。
【０００９】
先ず、前記機械設備を原点位置に設定し、前記電動機１，前記制御装置４，エンコーダ２，制御回路２０などを含む機械設備全体に電源を投入する。この電源の投入に伴って、アップダウンカウンタ２１のカウンタ値は、この設定作業時のみ「ゼロ」にクリアされるものとする。
【００１０】
次に、前記機械設備の座標位置を許容する方向に微速で移動させるために、前記電動機１の制御装置４から電動機１に僅かな駆動電力を供給開始することで、該電動機１が所望の方向にゆっくりと回転し始める。この電動機１の回転に伴って、エンコーダ２が出力する２相インクリメンタルパルスをアップダウンカウンタ２１が計測する。
【００１１】
アップダウンカウンタ２１が２相インクリメンタルパルスを計測中で、且つ、エンコーダ本体１から原点信号が出力されたタイミングで、シフト量記憶設定回路２２はアップダウンカウンタ２１の現在のカウンタ値を読み込み、このカウンタ値に基づく値をシフト量として、不揮発性メモリーなどに記憶する。
【００１２】
すなわち、前述の如く、不揮発性メモリーを使用することで、上述の動作は、前記機械設備全体に初めて電源が投入された時点で、１回行えばよい。
【００１３】
上述のシフト量の設定作業後は、エンコーダ２の原点信号のその都度の発生タイミングで、アップダウンカウンタ２１に前記不揮発性メモリーに記憶した前記シフト量をプリセットする動作をシフト量記憶設定回路２２に行わせ、シフト信号発生回路２３は、プリセット後のアップダウンカウンタ２１のカウンタ値を監視し、このカウンタ値としての「キャリー信号」または「ボロー信号」が発せられた時に、ワンショットパルス状のシフト信号を出力し、このシフト信号を新たなＺ相信号であるＺ1相信号とすることで、このＺ1相信号と前記機械設備の原点位置とを位相同期させるための設定作業が完了する。
【００１４】
この電動機１の１回転に１パルス発生するＺ1相信号は、エンコーダ２が出力するインクリメンタルパルスの計測値すなわち前記機械設備の座標位置の累積誤差を修正するためなどに用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００３−１５０２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
図７に基づく動作説明により、エンコーダ２が出力するエンコーダＺ信号に対して、制御回路２０を介した設定作業を行うことにより、機械設備の原点位置に位相同期した前記Ｚ1相信号を得ることができるが、このとき、従来は、例えば図６に示したフランジ型電動機の場合などでは、その出力軸１ａに設けられた機械的な特徴であるキー溝１ｂとの関連付け作業が行われていない。
【００１７】
従って、電動機１の使用顧客である納入先にて、キー溝１ｂを介して前記機械設備を電動機１の出力軸１ａに連結して、その都度、前記Ｚ1相信号と該機械設備の原点位置との位相を同期させる設定作業を行う必要があった。さらに、同仕様の機械設備を多数製作する場合には、その製作台数分の前記設定作業が必要であり、また、この機械設備のメンテナンスなどで電動機１を交換した際には、再度、該機械設備の最終据付先にて、前記設定作業を行う必要があった。
【００１８】
この発明の目的は、前記電動機とエンコーダとが結合された後に、該電動機の使用顧客である納入先または最終据付先での前記設定作業を省略することができるエンコーダおよび位置補正装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この発明は電動機の出力軸に連結され、この電動機の速度・位置センサとしてのエンコーダにおいて、
前記電動機の回転位置に対応して発生する前記エンコーダの位置信号と、この電動機の出力軸の機械的な特徴の位置との関係値を記憶する記憶手段を備えたことを特徴とする。
【００２０】
上記において、前記記憶手段では、前記エンコーダの位置信号と、前記出力軸の機械的な特徴の周方向における中央部の位置または周方向におけるいずれか一方の端部の位置との関係値を記憶して出力するようにするとよい。
【００２１】
また、前記記憶手段では、前記エンコーダの位置信号と、前記出力軸の機械的な特徴の周方向における両方の端部の位置との関係値をそれぞれ記憶し、いずれか一方の端部との関係値を選択できるようにしてもよい。
【００２２】
さらに、位置補正装置は、前記エンコーダと、前記エンコーダの位置信号と前記関係値とに基づいて、前記電動機の出力軸の機械的な特徴の位置でＺ相信号を出力する補正回路とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
この発明のエンコーダを用いた電動機によれば、この電動機の出力軸に設けられた機械的特徴としての例えば、キー溝やＤカット等の位置と該電動機の回転位置に対応して発生する前記エンコーダの位置信号との関係値を記憶させることができるため、この電動機と該電動機を駆動源とする機械設備とが前記キー溝を介して結合された後に、該電動機の使用顧客である納入先または最終据付先での該機械設備の原点位置に対する前述の位相調整のための設定作業を省略することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の第１の実施形態を示す回路構成図
【図２】この発明の第１の実施例を示す回路構成図
【図３】この発明の第２の実施形態を示す回路構成図
【図４】この発明の第２の実施例を示す回路構成図
【図５】電動機とその制御装置の模式的概念構成図
【図６】図５に示した電動機の一部分の模式的概念構成図
【図７】従来例を示す回路構成図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、この発明の第１の実施形態を示すエンコーダの回路構成図である。
【００２６】
このエンコーダ３には、２相インクリメンタルパルスとエンコーダＺ相信号とを出力するインクリメンタル方式のエンコーダ本体３ａと、電動機１の１回転毎に発生するエンコーダ２の位置信号としてのＺ相信号と、電動機１の出力軸１ａの機械的な特徴の位置との関係値を記憶する記憶手段としての補正値記憶回路３ｂ，３ｃ，３ｄのうちの何れか１回路とを備えている。
【００２７】
以下に、エンコーダ本体３ａから出力されるエンコーダＺ相信号と、電動機１の出力軸１ａに設けられたキー溝１ｂとの関係値を記憶し、この記憶値を位相差補正値として出力する補正値記憶回路３ｂ，３ｃ，３ｄについて、図６を参照しつつ、その説明をする。
【００２８】
なお、電動機１の出力軸１ａの機械的な特徴としてキー溝１ｂを有するキー溝付き軸を例に挙げて説明するが、例えば電動機の出力軸の断面がＤ形状にカットされたＤカット軸等でも同様に実施可能である。
【００２９】
先ず、電動機１の出力軸１ａに設けられたキー溝１ｂを、例えば図６に示すように、機械角「α°」の位置に設定し、エンコーダ本体３ａから出力される２相インクリメンタルパルスとエンコーダＺ相信号とを観測できる計測器を外部に設置すると共に、エンコーダ３のみに電源を投入する。
【００３０】
次に、電動機１の出力軸１ａを時計方向又は反時計方向に微速で手動回転させ、この電動機１の回転に伴う２相インクリメンタルパルスのカウンタ値を、前記計測器により計測を開始する。
【００３１】
この計測器が前記２相インクリメンタルパルスを計測中で、且つ、前記エンコーダＺ相信号が出力されたタイミングでの現在のカウンタ値を求め、このカウンタ値に基づく値を位相差補正値として、補正値記憶回路３ｂ，３ｃ，３ｄそれぞれを形成する不揮発性メモリーなどに書込み記憶する。
【００３２】
すなわち、前記不揮発性メモリーを使用することで、上述の書込み動作は、電動機１とエンコーダ３とが結合された後に、該エンコーダ３に初めて電源が投入された時点で、１回行えばよい。さらに、この書込み作業は、電動機１の製作場所の出荷試験等において、計測器を用いて前記カウンタ値を読み出す工程と、この読み出した値を補正値記憶回路３ｂ，３ｃ，３ｄへ書き込む工程を実施することで可能である。
【００３３】
なお、補正値記憶回路３ｂでは、電動機１の出力軸１ａに設けられたキー溝１ｂの出力軸の周方向におけるほぼ中央部の位置を、例えば図６に示すように、機械角「α°」の位置に設定したときの位相差補正値が書き込まれている。
【００３４】
また、補正値記憶回路３ｃでは、電動機１の出力軸１ａに設けられたキー溝１ｂの出力軸の周方向におけるいずれか一方の端部の位置、すなわちキー溝１ｂを形成する側面部のうち、該電動機１の顧客からの仕様に基づいた何れか一方の側面部の位置を、例えば図６に示す機械角「α°」の位置に設定したときの位相差補正値が書き込まれている。
【００３５】
また、補正値記憶回路３ｄでは、電動機１の出力軸１ａに設けられたキー溝１ｂの出力軸の周方向における両方の端部の位置、すなわちキー溝１ｂを形成する双方の側面部の位置が、例えば図６に示す機械角「α°」の位置に設定したときの双方の側面部に対する位相差補正値がそれぞれ書き込まれ、この双方の位相差補正値の何れか一方を選択・切替えて出力する機能を備えている。
【００３６】
図２は、この発明の第１の実施例を示す回路構成図である。
【００３７】
この図においては、図１に示したインクリメンタル方式のエンコーダ３と、位相補正装置を形成する補正回路３０とを示している。
【００３８】
すなわち、エンコーダ本体３ａが出力する２相インクリメンタルパルスとエンコーダＺ信号と，補正値記憶回路３ｂ，３ｃ，３ｄのうちの何れかからの位相補正値とが補正回路３０を介することにより、２相のインクリメンタルパルスと後述のＺ0相信号とに変換して出力される。
【００３９】
この補正回路３０は、前記電動機１の回転に伴って、エンコーダ３の1回転に1パルス発生するＺ相信号の発生タイミングで、エンコーダ３が出力する前記位相補正値を読み込み、この位相補正値に基づく値をシフト量としてプリセットしつつ、エンコーダ３が出力する２相インクリメンタルパルスのカウント値をアップまたはダウンさせつつ計測するアップダウンカウンタ３１と、アップダウンカウンタ３１のカウンタ値を監視し、このカウンタ値としての「キャリー信号」または「ボロー信号」が発せられた時に、パルス状のシフト信号（Ｚ0相信号）を出力するＺ相信号補正回路３１とから構成されている。
【００４０】
すなわち、図２に示したこの発明の第１の実施例回路では、電動機１の出力軸１ａに設けられたキー溝１ｂの補正値記憶回路３ｂ，３ｃ，３ｄのちの何れにより設定された位置が、例えば図６に示す機械角「α°」の位置を通過する度に、この通過に同期したＺ0相信号を補正回路３０から出力することができる。
【００４１】
従って、電動機１のキー溝１ｂの位置を、例えば図６に示す機械角「α°」に設定すると共に、このα値を電動機１の顧客からの仕様、例えば、この電動機１で駆動される機械設備の原点位置に基づいた値に設定して、この顧客の納入先に出荷し、この位置でのキー溝１ｂを介して機械設備に連結することにより、前記Ｚ0相信号と該機械設備の原点位置との位相差を許容範囲内にすることが可能になる。
【００４２】
また、この電動機１の１回転に１パルス発生するＺ0相信号は、エンコーダ２が出力するインクリメンタルパルスの計測値すなわち前記機械設備の座標位置の累積誤差を修正するためなどに用いることが可能である。
【００４３】
その結果、この機械設備では、電動機１の顧客である納入先または最終据付先で、該機械設備の原点位置と前記Ｚ0相信号との位相同期をさせるための先述の制御回路２０とそのシフト量設定作業とを省略することができる。
【００４４】
なお、この補正回路３０は周知の技術で形成できる簡単な回路構成であることから、この補正回路３０をエンコーダ３と一体にすることもできるし、又は電動機１に所望の駆動電力を供給する制御装置４に補正回路３０を内蔵させることもできる。
【００４５】
図３は、この発明の第２の実施形態を示すエンコーダの回路構成図である。
【００４６】
このエンコーダ７には、電動機１の出力軸１ａの回転位置を瞬時瞬時の絶対位置データ（以下、単に位置デーダと称する）として検出する位置検出器７ａと、このパラレル形式の位置データをシリアル形式の位置データに変換するパラレル／シリアル変換器７ｂと、変換されたシリアル形式の位置データを制御装置８に送信するトランシーバ７ｃと、前記パラレル形式の位置データと電動機１の出力軸１ａの機械的な特徴の位置との関係値を記憶する記憶手段としての補正値記憶回路７ｄ，７ｅ，７ｆのうちの何れか１回路とを備えている。
【００４７】
以下に、エンコーダ７から出力されるパラレル形式の位置データと、電動機１の出力軸１ａに設けられたキー溝１ｂとの関係値を記憶し、この記憶値を位相差補正値として出力する補正値記憶回路７ｄ，７ｅ，７ｆについて、図６を参照しつつ、その説明をする。
【００４８】
なお、電動機１の出力軸１ａの機械的な特徴としてキー溝１ｂを有するキー溝付き軸を例に挙げて説明するが、例えば電動機の出力軸の断面がＤ形状にカットされたＤカット軸等でも同様に実施可能である。
【００４９】
上述のパラレル形式の位置データを得ることができるエンコーダ７はアブソリュート方式のエンコーダと称され、このエンコーダ７では、電源投入直後に電動機１を回転させることなく、検出される位置信号としての位置データが前記位相差補正値と相関関係にあることから、このパラレル形式の位置データを読み取り、補正値記憶回路７ｄ，７ｅ，７ｆのうちの何れか書き込むことで、前記位相差補正値の設定作業を終えたことになる。さらに、この書込み作業は、電動機１の製作場所の出荷試験等において、計測器を用いてエンコーダ７の位置データを読み出す工程と、この読み出した値を補正値記憶回路７ｄ，７ｅ，７ｆへ書き込む工程を実施することで可能である。
【００５０】
なお、補正値記憶回路７ｄでは、電動機１の出力軸１ａに設けられたキー溝１ｂの出力軸の周方向におけるほぼ中央部の位置を、例えば図６に示すように、機械角「α°」の位置に設定したときの位相差補正値が書き込まれている。
【００５１】
また、補正値記憶回路７ｅでは、電動機１の出力軸１ａに設けられたキー溝１ｂの出力軸の周方向におけるいずれか一方の端部の位置、すなわちキー溝１ｂを形成する側面部のうち、該電動機１の顧客からの仕様に基づいた何れか一方の側面部の位置を、例えば図６に示す機械角「α°」の位置に設定したときの位相差補正値が書き込まれている。
【００５２】
また、補正値記憶回路７ｆでは、電動機１の出力軸１ａに設けられたキー溝１ｂの出力軸の周方向における両方の端部の位置、すなわちキー溝１ｂを形成する双方の側面部の位置が、例えば図６に示す機械角「α°」の位置に設定したときの双方の側面部に対する位相差補正値がそれぞれ書き込まれ、この双方の位相差補正値の何れか一方を選択・切替えて出力する機能を備えている。
【００５３】
なお、この補正値記憶回路７ｄ，７ｅ，７ｆは、位置検出器７ａとパラレル／シリアル変換器７ｂとトランシーバ７ｃとからなる従来のアブソリュート方式のエンコーダに備える不揮発性メモリの一部を流用することが可能である。
【００５４】
図４は、この発明の第２の実施例を示す回路構成図である。
【００５５】
この図においては、図３に示したアブソリュート方式のエンコーダ７と、制御装置８に備える前記補正装置としてのエンコーダ受信部８ａとを示している。
【００５６】
このエンコーダ受信部８ａは、エンコーダ７と制御装置８とに電源が投入された直後にエンコーダ７から送信される補正値記憶回路７ｄ，７ｅ，７ｆのちの何れにより設定された位相差補正値と、前記電動機１の回転に伴ってエンコーダ７から送信されるシリアル形式の位置データとを受信するトランシーバ８１と、この位相差補正値とシリアル形式の位置データとをパラレル形式の位置データに変換するシリアル／パラレル変換器８２と、このシリアル／パラレル変換器８２が出力する前記位相差補正値をプリセットし、前記電動機１の回転に伴ってエンコーダ７が出力する位置データを監視し、このパラレル形式の位置データと前記位相補正値とが一致したタイミングで、ワンショットパルス状のシフト信号（Ｚ0相信号）を出力するＺ相信号発生回路８３とから構成されている。
【００５７】
すなわち、図４に示したこの発明の第２の実施例回路では、電動機１の出力軸１ａに設けられたキー溝１ｂの補正値記憶回路７ｄ，７ｅ，７ｆのちの何れにより設定された位置が、前記電動機１の回転に伴って、例えば図６に示す機械角「α°」の位置を通過する度に、この通過に同期したＺ0相信号をＺ信号発生回路８３から出力することができる。
【００５８】
従って、電動機１のキー溝１ｂの位置を、例えば図６に示す機械角「α°」に設定すると共に、このα値を電動機１の顧客からの仕様、例えば、この電動機１で駆動される機械設備の原点位置に基づいた値に設定して、この顧客の納入先に出荷し、この位置でのキー溝１ｂを介して機械設備に連結することにより、前記Ｚ0相信号と該機械設備の原点位置との位相差を許容範囲内にすることが可能になる。
【００５９】
その結果、この機械設備では、電動機１の顧客である納入先または最終据付先で、該機械設備の原点位置と前記Ｚ0相信号との位相同期をさせるための先述の制御回路２０とそのシフト量設定作業とを省略することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１…電動機、１ａ…出力軸、１ｂ…キー溝、２，３，７…エンコーダ、３ａ…エンコーダ本体、３ｂ，３ｃ，３ｄ…補正値記憶回路、４，８…制御装置、５，６…接続ケーブル、７ａ…位置検出器、７ｂ…パラレル／シリアル変換器、７ｃ…トランシーバ、７ｄ，７ｅ，７ｆ…補正値記憶回路、８ａ…エンコーダ受信部、２０…制御回路、２１…アップダウンカウンタ、２２…シフト量記憶設定回路、２３…シフト信号発生回路、３０…補正回路、３１…アップダウンカウンタ、３２…Ｚ相信号補正回路、８１…トランシーバ、８２…シリアル／パラレル変換器、８３…Ｚ相信号発生回路。
【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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【図７】
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