JPH0259611A - Absolute encoder - Google Patents

Absolute encoder

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JPH0259611A
JPH0259611A JP63210679A JP21067988A JPH0259611A JP H0259611 A JPH0259611 A JP H0259611A JP 63210679 A JP63210679 A JP 63210679A JP 21067988 A JP21067988 A JP 21067988A JP H0259611 A JPH0259611 A JP H0259611A
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JP
Japan
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absolute
track
detector
code
signal
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JP63210679A
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Japanese (ja)
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Tetsuo Hattori
徹夫 服部
Yasushi Ono
康 大野
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Priority to DE3928027A priority patent/DE3928027C2/en
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To fetch an absolute code signal having correct code contents being free from a read error at the time of inverting by detecting an absolute pattern in two parts on a rack. CONSTITUTION:On a code plate 1, a track 2 provided with an absolute pattern and a track 3 provided with an incremental pattern are provided together like concentric circles. In such a state, detection outputs of photosensors 4R and 4L are inputted to a right shift input terminal and a left shift input terminal, respectively through pulse shaping circuits 10R, 10RL. On the other hand, an A phase signal from a photosensor 5A and a B phase signal from a photosensor 5B are inputted to a direction classifying circuit 14 through pulse shaping circuits 10A, 10B, and a direction classifying signal is applied to a shift register 12. Also, from a one shot multivibrator 16, a shift clock is inputted to a shift register 12. Subsequently, binary code signals of 4 digits different in combination of '0, 1' are obtained from output terminals 20a - 20d.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はアブソリュートエンコータに関するものである
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an absolute encoder.

[従来の技術] 従来、アブソリニー1〜エンコーダとして例えば特開昭
57− x7szt1−q公報または実開昭60−15
2916号公報に示されているように、符号板上のアブ
ソリュートパターンを1トラツクにし、このトラック長
さ方向に複数の検出器を配列して、各検出器の出力の組
合せコードによって絶対位置を検出する磁気式または光
学式のアブソリュートエンコダが知られている。
[Prior Art] Conventionally, absolute knee encoders have been disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 57-1987-x7szt1-q or Japanese Utility Model Application No. 60-15.
As shown in Japanese Patent No. 2916, the absolute pattern on the code plate is made into one track, a plurality of detectors are arranged in the length direction of this track, and the absolute position is detected by the combination code of the output of each detector. Magnetic or optical absolute encoders are known.

[発明か解決しようとする課題] 前述の従来のアブソリュートエンコーダては、磁気式と
光学式とを問わず、そのアブソリュートパターンの二進
ピッl−0,1の読み取りのために前記組合せコードの
ビット数に対応し多数の非接触検出器をトラック上に配
列するが、この配列の検出器相互の間隔にはトラックの
アブソリュートパターンに対応した高い寸法精度か要求
され、従ってエンコーダの組立と調整が極めて難しい作
業となる問題点を含んでいる。また、この形式の従来の
アブソリュートエンコーダては、符号板が反転した場合
に所定ビット数分だけ経過しないと正しいコード内容の
エンコーダ出力が得られず、この読み取り誤差が生じる
ことにより双方向性の用途に不都合を生じている。
[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional absolute encoder described above, whether magnetic or optical, the bits of the combination code are used to read the binary bits l-0, 1 of the absolute pattern. A large number of non-contact detectors are arranged on a track, but the spacing between the detectors in this arrangement requires high dimensional accuracy that corresponds to the absolute pattern of the track. Therefore, the assembly and adjustment of the encoder is extremely difficult. It contains problems that make it a difficult task. In addition, with this type of conventional absolute encoder, when the code plate is reversed, the encoder output with the correct code content cannot be obtained until a predetermined number of bits have elapsed, and this reading error occurs, making it difficult to use for bidirectional applications. is causing inconvenience.

従ってこの発明の課題は、前述の問題点と不都合を解決
して、多数の検出器をトラックに沿って所定間隔で複数
配列する必要を無くすと共に、トラック上の三箇所でア
ブソリュートパターンを検出することにより反転時に読
み取り誤差のない正しいコート内容のアブソリュートコ
ード信号を取り出すことができるようにしたアブソリュ
ートエンコーダを得ることにある。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and inconveniences, eliminate the need for arranging a large number of detectors at predetermined intervals along a track, and detect an absolute pattern at three locations on the track. An object of the present invention is to obtain an absolute encoder which can extract an absolute code signal having correct code contents without any reading error during reversal.

[課題を解決するための手段〕 この発明のアブソリュートエンコーダは、アブソリュー
トパターンを有するトラックを設りた符号板と、この符
号板に対して前記1−ラックの長平方向に相対移動可能
な検出器とを備えたアブソリュートエンコーダにおいて
、 前記検出器として前記トラック長手方向に所定間隔を隔
てて配置された第1と第2の検出器と、前記相対移動の
正逆方向を判別する方向弁別手段と、左右シフト入力に
別々に入力される前記第1と第2の検出器からの直列デ
ータを前記方向弁別手段の出力に応じて前記相対移動の
正逆方向別に左シフトまたは右シフトさせながら所定ビ
ット数の並列データに変換する直列・並列データ変換手
段とを備えたことによって前述の課題を達成したちので
ある。
[Means for Solving the Problems] The absolute encoder of the present invention includes a code plate provided with a track having an absolute pattern, a detector movable relative to the code plate in the longitudinal direction of the 1-rack. An absolute encoder comprising: first and second detectors arranged at a predetermined interval in the longitudinal direction of the track as the detectors; direction discrimination means for determining whether the relative movement is in a forward or reverse direction; Serial data from the first and second detectors, which are input separately to the shift inputs, are shifted left or right depending on the forward and reverse directions of the relative movement according to the output of the direction discrimination means, and a predetermined number of bits are shifted. The above-mentioned problem has been achieved by providing a serial/parallel data conversion means for converting into parallel data.

[作 用] この発明のアブソリュートエンコーダでは、符号板と検
出器との相対移動に伴って前記第1と第2の検出器がア
ブソリュートパターンの二進ビット0.Iの読み取り結
果を直列データとして出力する。方向弁別手段は符号板
と検出器との相対移動の正逆方向に応じた出力を生じる
。この相対移動方向が正方向のときは、第1の検出器か
らの直列データが前記変換手段に順次取り込まれ、それ
に同期した前記変換手段の右(左)シフト変換動作によ
って第1の検出器からの直列データが所定ビット数の並
列データに順次変換されて出力される。また前記相対移
動方向が逆方向のときは、第2の検出器からの直列デー
タが前記変換手段に順次取り込まれ、それに同期した前
記変換手段の左(右)シフト変換動作によって第2の検
出器からの直列データが所定ビット数の並列データに順
次変換されて出力される。
[Function] In the absolute encoder of the present invention, as the code plate and the detector move relative to each other, the first and second detectors detect the binary bits 0, . . . of the absolute pattern. Output the reading result of I as serial data. The direction discrimination means produces an output corresponding to the forward or reverse direction of relative movement between the code plate and the detector. When this relative movement direction is the positive direction, the serial data from the first detector is sequentially taken in by the converting means, and the data is transferred from the first detector by a right (left) shift conversion operation of the converting means in synchronization with the serial data. serial data is sequentially converted into parallel data of a predetermined number of bits and output. Furthermore, when the relative movement direction is in the opposite direction, the serial data from the second detector is sequentially taken in by the converting means, and a left (right) shift conversion operation of the converting means in synchronization with the serial data is transferred to the second detector. Serial data is sequentially converted into parallel data of a predetermined number of bits and output.

例えば符号板のアブソリュートパターンが4ビツトのア
ブソリュートコードからなる場合、第1と第2の検出器
は前記トラック長手方向に前記4ビツト分に相当する間
隔を隔てて配置される。
For example, if the absolute pattern of the code plate consists of a 4-bit absolute code, the first and second detectors are arranged at an interval corresponding to the 4 bits in the longitudinal direction of the track.

般的にはこの間隔は、符号板のアブソリュートパターン
のスケール目盛数をX、トラックに沿った1ビツト分の
パターン長さく角度範囲)をλとすると、 2°−1くX≦21+   ・・・(1)の関係を満足
するnに対し、n・^に相当する間隔寸法でよい。
Generally, this interval is 2°-1X≦21+, where X is the number of scale divisions of the absolute pattern on the code plate, and λ is the pattern length (angular range of 1 bit along the track). For n that satisfies the relationship (1), an interval dimension corresponding to n·^ may be sufficient.

例えば4ビツトシリアルイン・パラレルアウトのシフト
レジスタを前記直列・並列データ変換手段に用いた場合
、正方向の相対移動に伴って第1の検出器からの直列デ
ータがレジスタの右シフト入力に与えられて4ビツトの
並列データにビット単位で順次変換される。この間、第
2の検出器は4ビツトの間隔をあけた5ビツト目のパタ
ーンを検出しているから、前記右シフト動作でレジスタ
から押出されてくるデータを常につかまえているのと実
質的に同じことになる。符号板が反転して前記相対移動
方向が逆方向になると、前記方向弁別手段からの方向弁
別信号により、第2の検出器からの直列データがシフト
レジスタの左シフト入力に与えられて、シフトレジスタ
か左シフト動作を行なう。その結果、反転直後にそれま
での右シフト動作でレジスタから押出されたばかりのデ
ータか左シフト動作によってレジスタに順に戻ってくる
ことになり、方向反転に際して1ビツトのずれも生しる
ことなくスケールの逆転読み出しが達成される。この逆
方向への相対移動の後に再び正方向に反転した場合も同
様であることは述べるまでもない。
For example, when a 4-bit serial-in/parallel-out shift register is used as the serial/parallel data conversion means, serial data from the first detector is applied to the right shift input of the register as the relative movement in the positive direction occurs. The data is sequentially converted bit by bit into 4-bit parallel data. During this time, the second detector is detecting the 5th bit pattern with an interval of 4 bits, so it is essentially the same as always catching the data pushed out from the register in the right shift operation. It turns out. When the code plate is reversed and the relative movement direction is reversed, the direction discrimination signal from the direction discrimination means causes the serial data from the second detector to be applied to the left shift input of the shift register. or perform a left shift operation. As a result, immediately after the reversal, the data that was just pushed out of the register by the previous right shift operation or the left shift operation returns to the register in order, and the scale changes without a single bit shift when the direction is reversed. Reverse readout is achieved. Needless to say, the same applies when the relative movement in the opposite direction is reversed again in the forward direction.

前記直列・並列データ変換手段の動作は検出器からの直
列データ信号に同期して行なわれるが、そのための同期
信号は、例えば符号板に一定ピッチのインクリメンタル
パターンを設けておいてその検出信号から得ればよい。
The operation of the serial/parallel data conversion means is performed in synchronization with the serial data signal from the detector, and the synchronization signal for this purpose can be obtained from the detection signal of an incremental pattern of a constant pitch provided on the code plate, for example. That's fine.

またこの場合、検出信号として互いに位相が90度ずれ
た所謂A相出力とB相出力とを取り出し、前記方向弁別
手段でこれらAB相の位相関係を論理回路により検出し
て方向弁別信号を得るようにすればよい。
In this case, a so-called A-phase output and a B-phase output whose phases are shifted by 90 degrees from each other are extracted as detection signals, and the direction discrimination means detects the phase relationship between these AB phases using a logic circuit to obtain a direction discrimination signal. Just do it.

この発明の実施例を図面と共に説明すれば以下の通りで
ある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

[実施例] 第1図(a)(b)は、検出器に光電変換素子を用いた
光学式アブソリュートエンコーダの場合の本発明の一実
施例を示している。
[Embodiment] FIGS. 1(a) and 1(b) show an embodiment of the present invention in the case of an optical absolute encoder using a photoelectric conversion element as a detector.

第1図(a)において、符号板1には不透明部分と透明
部分とでro、IJのビットを構成してなるアブソリュ
ートパターンを設けた第1の円形トラック2と、−周分
を16等分して各分割領域を不透明部分と透明部分とに
交互に繰り返してインクリメンタルパターンとした第2
の円形トラック3とが同心円状に併設されている。
In FIG. 1(a), a code plate 1 has a first circular track 2 provided with an absolute pattern consisting of ro and IJ bits made up of opaque parts and transparent parts, and a first circular track 2 in which the -period is divided into 16 equal parts. A second pattern is created in which each divided area is alternately made into an opaque part and a transparent part to create an incremental pattern.
A circular track 3 is arranged concentrically.

前記′fJ1の円形トラック2上に形成されたアブソリ
ュートパターンは、円周を16分割(1ビツト分がπ/
8ラジアンに相当)して目盛数16とした4ビツトのア
ブソリュートコードのものである。
The absolute pattern formed on the circular track 2 of 'fJ1 divides the circumference into 16 parts (1 bit is π/
This is a 4-bit absolute code with 16 graduations (equivalent to 8 radians).

第1図(a)の第1の円形トラック2においては、12
時の位置から時計方向へ順に、透明ビットによる連続し
た四つの「0」ビット、不透明ビットによる連続した二
つの「1」ビット、透明ビットによる単一の「0」ビッ
ト、不透明ビットによる単一の「1」ビット、透明ビッ
トによる単一の「0」ビット、不透明ビ・ントによる連
続した四つの「1」ビット、透明ビットによる連続した
二つの「O」ビット、そして不透明ビットによる単一の
「1」ビットで構成され、従ってこのパターンのアブソ
リュートコードは、 rOOOOllololllloolJということにな
る。
In the first circular track 2 of FIG. 1(a), 12
Clockwise from the hour position: four consecutive ``0'' bits due to the transparent bit, two consecutive ``1'' bits due to the opaque bit, a single ``0'' bit due to the transparent bit, and a single ``0'' bit due to the opaque bit. '1' bit, a single '0' bit due to the transparent bit, four consecutive '1' bits due to the opaque bit, two consecutive 'O' bits due to the transparent bit, and a single '0' bit due to the opaque bit. Therefore, the absolute code of this pattern is rOOOOllololllloolJ.

ここでλはトラック2に沿った1ビツト分の長さ寸法で
あり、第1図の実施例では目盛数が16であるから、符
号板1の円形トラック上では角度範囲にして360/1
6=22.5度(π/8ラジアン)に相当する。
Here, λ is the length of one bit along the track 2, and since the number of graduations is 16 in the embodiment shown in FIG.
6=corresponds to 22.5 degrees (π/8 radians).

内側の第2のトラック3は前述の方向弁別信号と前記変
換動作の同期信号(クロック信号)を得るためのインク
リメンタルパターンを有するものであり、このトラック
3上には、丁度1ビツトの長さ寸法(角度範囲)λに相
当する16個の区画が交互に透明・不透明を換えて配列
され、全周を16分割したインクリメンタルパターンと
なっている。
The inner second track 3 has an incremental pattern for obtaining the above-mentioned direction discrimination signal and a synchronization signal (clock signal) for the conversion operation, and on this track 3 there is a length dimension of exactly 1 bit. (Angular range) 16 sections corresponding to λ are arranged with alternating transparent and opaque states, forming an incremental pattern in which the entire circumference is divided into 16 sections.

符号板1には、符号板を間に挟んで対向する光源と光電
変換素子からなる光センサ4R,4L。
The code plate 1 includes optical sensors 4R and 4L that are composed of a light source and a photoelectric conversion element that face each other with the code plate in between.

5A、5Bが検出器として組み合わされ、符号板1とこ
れら検出器とは回転軸心6を中心とする相対回転を行な
う。この検出器は、トラック2に沿って4λの相互間隔
を隔てて配置されたアブソリュートパターン読取り用の
第1の光センサ4Rおよび第2の光センサ4Lと、トラ
ック3に沿ってλ/2の相互間隔を隔てて配置されたイ
ンクリメンタルパターン読取り用の一対の光センサ5A
5A and 5B are combined as a detector, and the code plate 1 and these detectors perform relative rotation around a rotation axis 6. This detector includes a first optical sensor 4R and a second optical sensor 4L for reading an absolute pattern, which are arranged at a mutual spacing of 4λ along the track 2, and a first optical sensor 4R and a second optical sensor 4L, which are arranged at a mutual spacing of λ/2 along the track 3. A pair of optical sensors 5A for incremental pattern reading arranged at intervals
.

5Bとからなっている。It consists of 5B.

第1図(b)には、前記各光センサ4R,4Lおよび5
A、5Bの検出出力を処理するための信号処理回路の一
例か示されている。
FIG. 1(b) shows each of the optical sensors 4R, 4L and 5.
An example of a signal processing circuit for processing the detection outputs of A and 5B is shown.

すなわち、光センサ4Rと4Lの検出出力は、それぞれ
パルス整形回路10R,IOLによって波形整形されて
矩形波信号からなるアブソリュートパターンの直列デー
タとなり、光センサ4Rからの直列データはシフトレジ
スタ12の右シフト入力端子に入力され、光センサ4L
からの直列データはシフトレジスタ12の左シフト入力
端子に入力される。
That is, the detection outputs of the optical sensors 4R and 4L are waveform-shaped by the pulse shaping circuit 10R and IOL, respectively, and become serial data of an absolute pattern consisting of a rectangular wave signal, and the serial data from the optical sensor 4R is shifted to the right of the shift register 12. It is input to the input terminal, and the light sensor 4L
The serial data from is input to the left shift input terminal of the shift register 12.

一方、光センサ5AからのA相信号と光センサ5Bから
のB相信号の各検出出力は、同様にパルス整形回路10
A、IOBによって波形整形された後に方向弁別回路1
4に入力され、方向弁別回路14からは、A相信号がB
相信号より進み位相のときに「lJ信号が、逆にB相信
号がA相信号より進み位相のときは「O」信号がシフト
レジスタ12に与えられている。また、AB相信号の何
れかでワンショットマルチバイブレータ16をトリガー
し、その立上りと立下りの両方でパルスを発生させて符
号板lの一周につき16分割されたビット対応のシフト
クロックとしてシフトレジスタ12に入力している。こ
の場合、好ましくは、前記シフトクロック信号を作り出
すための前記マルチバイブレータ16のトリガー信号の
立上りと立下がりのタイミングを、前記シフトレジスタ
12の左右シフト入力端子へ入力される直列データの最
小ビット単位の矩形波信号のパルス幅の略中夫の時点に
同期させるようにする。これは、シフトレジスタ12へ
の前記直列データの取り込みのタイミングを該直列デー
タの矩形波の立上り・立下がりの近くに選ぶと誤った内
容のデータがシフトレジスタ12に取り込まれる恐れか
多くなるからであり、このようなタイミングの選定はア
ブソリュートパターンのトラック2とその検出器4Rお
よび4Lの組合せに対してインクリメンタルパターンの
トラック3とその検出器4Aおよび4Bの組合せの配置
上の位相差を適当に設定することで容易に実現可能であ
る。
On the other hand, each detection output of the A-phase signal from the optical sensor 5A and the B-phase signal from the optical sensor 5B is similarly transmitted to the pulse shaping circuit 10.
A, direction discrimination circuit 1 after waveform shaping by IOB
4, and from the direction discrimination circuit 14, the A phase signal is input to B.
The "lJ" signal is given to the shift register 12 when the phase signal is ahead of the phase signal, and the "O" signal is given to the shift register 12 when the B-phase signal is ahead of the A-phase signal. In addition, the one-shot multivibrator 16 is triggered by either of the AB phase signals, and pulses are generated at both the rising and falling edges of the signal, and the shift register 12 generates a shift clock corresponding to 16 bits divided into 16 bits per revolution of the code plate l. is being input. In this case, preferably, the timing of the rise and fall of the trigger signal of the multivibrator 16 for generating the shift clock signal is adjusted in units of minimum bits of the serial data input to the left and right shift input terminals of the shift register 12. The pulse width of the rectangular wave signal is synchronized to approximately the middle of the pulse width. This is because if the timing of loading the serial data into the shift register 12 is selected close to the rising and falling edges of the rectangular wave of the serial data, there is a high possibility that data with incorrect contents will be loaded into the shift register 12. This timing selection involves appropriately setting the phase difference between track 3 of the incremental pattern and the combination of detectors 4A and 4B of the incremental pattern with respect to the combination of track 2 of the absolute pattern and its detectors 4R and 4L. This can be easily achieved by doing this.

シフトレジスタ12は、以上のようなりロックパルスの
到来の度に左右いずれかのシフト入力に入力されている
前記直列データを1ビツトつつ取り込み、内部ステージ
に順次右または左シフトさせなから格納する。この入力
の選択とシフト方向の選択は前記方向弁別回路14から
の方向弁別信号によフて行なわれ、シフトレジスタ12
は、方向弁別信号がrl、のときは検出器4Rからの直
列データを取り込んで右シフト動作を行ない、逆に方向
弁別信号が「0」のときは検出器4Lからの直列データ
を取り込んで左シフト動作を行なう。またこの例では、
シフトレジスタ12は4ビツトのものであるから4ステ
ージを備え、従って各ステージのパラレルアウトプット
端子20a20b、20c、20dには、前記クロック
パルスのタイミングで4ビツトの並列データ出力が得ら
れ、このようにして四つの出力端子20a〜20dから
符号板1のπ/8ラジアンの回転角度毎にro、IJの
組合せの異なる4桁の2進コ一ド信号が得られるように
なっている。
As described above, the shift register 12 takes in the serial data inputted to either the left or right shift input one bit at a time each time a lock pulse arrives, and stores it in the internal stage without sequentially shifting it to the right or left. This input selection and shift direction selection are performed by a direction discrimination signal from the direction discrimination circuit 14, and the shift register 12
When the direction discrimination signal is rl, it takes in the serial data from the detector 4R and performs a right shift operation, and conversely, when the direction discrimination signal is "0", it takes in the serial data from the detector 4L and shifts it to the left. Perform a shift operation. Also in this example,
Since the shift register 12 is a 4-bit one, it has four stages, and therefore, 4-bit parallel data output is obtained from the parallel output terminals 20a, 20b, 20c, and 20d of each stage at the timing of the clock pulse. A four-digit binary code signal with a different combination of ro and IJ is obtained from the four output terminals 20a to 20d for every rotation angle of π/8 radian of the code plate 1.

前記各直列データ入力とシフトレジスタ12の左右シフ
ト動作の様子を方向反転時について図示すると第2図の
通りである。この場合、固定された検出器に対して符号
板1のトラック2が図の左方へ移動した場合(第1図(
a)では符号板1が反時計方向に回転した場合)を正方
向とし、その反対方向を逆方向とする。
The state of each serial data input and the left/right shifting operation of the shift register 12 when the direction is reversed is shown in FIG. 2. In this case, if the track 2 of the code plate 1 moves to the left in the figure with respect to the fixed detector (see Fig. 1(
In a), the case where the code plate 1 rotates counterclockwise) is defined as the forward direction, and the opposite direction is defined as the reverse direction.

第2図において、アブソリュートトラック2のA、B、
C,・・・Iは「0」または「1」を示しているものと
する。また、アブソリュートトラック2の下部に添画し
たように、ワンショットマルチバイブレータ16からの
シフトクロックパルスは前記符号板の正方向移動時にビ
ット中央位置に対応するタイミングでa、b、c、・・
・1のように到来し、逆方向移動時にはi’ 、h’ 
、 g’・・・aのように到来する。
In FIG. 2, A, B of absolute track 2,
It is assumed that C, . . . I indicate "0" or "1". Also, as shown in the picture attached at the bottom of the absolute track 2, the shift clock pulses from the one-shot multivibrator 16 are transmitted a, b, c, . . . at timings corresponding to the bit center positions when the code plate is moving in the forward direction.
・It arrives like 1, and when moving in the opposite direction, i', h'
, g'...a.

シフトレジスタ12は、前記符号板の正方向移動時に前
記シフトクロックパルスa、b、c、・・・iによって
第1の検出器4Rからの直列データを左ステージから取
り込んで順次右シフト動作を行ない、これに対して逆方
向移動時にはシフトクロックパルスi’ 、h’ 、 
 g’ ・・・aoによって第2の検出器4Lからの直
列データを右ステージから取り込んで順次左シフト動作
を行なう。この様子を第2図に併せて示しである。
The shift register 12 takes in serial data from the first detector 4R from the left stage according to the shift clock pulses a, b, c, . , whereas when moving in the reverse direction, shift clock pulses i', h',
g' . . . Serial data from the second detector 4L is taken in from the right stage by ao and sequentially shifted to the left. This situation is also shown in FIG. 2.

すなわち、今、第2図で検出器4Rがトラック2のAの
ところにあり、クロックaでシフトレシスタ12の4ビ
ツトの左端のステージにAが取り込まれた状態が第2図
の(1)の状態である。トラック2の正方向移動伴って
シフトクロックb〜dによる右シフト動作によりシフト
レジスタ12のステージ内容は第2図の(2)に示す通
りと/よる。
That is, in FIG. 2, the detector 4R is located at A of track 2, and the state in which A is taken into the leftmost stage of the 4 bits of the shift register 12 by clock a is the state shown in (1) in FIG. It is. As the track 2 moves in the forward direction, the contents of the stage of the shift register 12 are changed as shown in (2) of FIG. 2 due to the right shift operation based on the shift clocks b to d.

このときの検出器4Rの位置に対応する番地コードはr
DcBAJである。さらに符号板lが正方向移動すると
、シフトクロックeで(3)のようになり、さらにシフ
トクロックfで(4)のようになる。このとき第2の検
出器4Lは、第2図に示したようにシフトレジスタから
押出されたはかりのデータに相当するBをトラック2上
てとら久ており、データBを出力している。この(4)
の状態のとぎに符号板が反転して逆方向移動するとシフ
トレジスタ12が方向弁別回路14からの弁別信号によ
って左シフト動作に移り、反転直後に到来するシフトク
ロックf°により第2の検出器4LからのデータBを右
端のステージに取り込んで(5)の状態となる。この逆
方向移動に伴ってシフトクロックe“、do・・・によ
り(6)に示すように検出器4LからのデータA以下が
順次右ステージに取り込まれ、レジスタ12内で左方ヘ
シフトされていく。このようにして、シフトレジスタ1
2の各段からの出力端子20a〜20dに常に正しいエ
ンコーダ出力が得られるものである。
The address code corresponding to the position of the detector 4R at this time is r
It is DcBAJ. When the code plate l further moves in the positive direction, the shift clock e becomes as shown in (3), and the shift clock f becomes as shown in (4). At this time, the second detector 4L has long since taken B, which corresponds to the scale data pushed out from the shift register, onto the track 2, as shown in FIG. 2, and is outputting data B. This (4)
When the code plate is reversed and moved in the opposite direction after the state of , the shift register 12 shifts to the left shift operation by the discrimination signal from the direction discrimination circuit 14, and the second detector 4L is shifted by the shift clock f° that arrives immediately after the reversal. The data B from is taken into the rightmost stage, resulting in the state (5). Along with this movement in the reverse direction, data A and subsequent data from the detector 4L are sequentially taken in to the right stage by shift clocks e", do, etc. as shown in (6), and are shifted to the left within the register 12. .In this way, shift register 1
Correct encoder outputs can always be obtained at the output terminals 20a to 20d from each stage of the encoder.

ここでアブソリュートパターンについて説明する。第1
図の実施例では、前述したようにN=4であるから、ア
ブソリュートコードは2N=16ビツトであり、第1図
(a)に示したように、符号板lの円周方向へ隣接する
4ビツトを1ビツトづつシフトさせた場合に、前記隣接
する4ビツトに符号板1の一回転に互って同じro、I
Jの組合せのコート信号が生じないようにトラック2上
のアブソリュートパターンの配列(アブソリュートコー
ド)が定められており、これは前述した通り、rooo
o1101011+1001」である。
Here, the absolute pattern will be explained. 1st
In the illustrated embodiment, since N=4 as described above, the absolute code is 2N=16 bits, and as shown in FIG. When the bits are shifted one bit at a time, the adjacent four bits have the same ro, I
The absolute pattern arrangement (absolute code) on track 2 is determined so that the coat signal of combination J is not generated.
o1101011+1001''.

従って出力端子27aを2°、27bを2127cを2
227dを23に割り当てると、相対回転角度π/8ラ
ジアン毎に異なる内容の4ビツトのアブソリュート信号
か得られ、第3図にはそれぞれのアブソリュート信号に
対応する十六進数か右側に出力値として添え書きされて
いる。これから解るように、第3図の隣接4ビット分の
コ[・信号をそのまま数値化すれば16の十六進数とな
り、またこれは符号板lを一回転した場合に箇所として
同し数値となっておらず、従ってアブソリュートエンコ
ーダか構成されていることが解る。
Therefore, output terminal 27a is 2°, 27b is 2127c is 2°
When 227d is assigned to 23, a 4-bit absolute signal with different content is obtained for each relative rotation angle π/8 radian, and in Figure 3, the hexadecimal number corresponding to each absolute signal or the output value is appended on the right side. has been done. As you can see, if the 4 adjacent bits of the ko[ signal in Figure 3 are digitized as they are, it becomes 16 hexadecimal numbers, and this also becomes the same numerical value at each point when the code plate l is rotated once. Therefore, it can be seen that it is configured as an absolute encoder.

アブソリュートコ−ドの配列の決定は次のようにして行
なう。
The sequence of the absolute code is determined as follows.

即ち、ビット数が少ないときは順次試行≦1↑誤的に行
なってもよいが、ビット数か多くなるとコンピュータで
演算させる必要かある。
That is, when the number of bits is small, successive trials≦1↑ may be performed incorrectly, but when the number of bits increases, it may be necessary to use a computer for calculation.

面述の4ビツトの場合で説明すると、例えば各ピントが
「O」の場合は必ずあるから、先ず4つの「0」の連続
ro、O,O,OJを考える。そして「OJが5つ連続
すると同じ組合せが生じてしまうことになるから、「0
」が4つ続いた後には必ず「1」がくると考える。この
ようにして順次「0」か「1」かを追加していき、4つ
ずつの区切りで1ビツトずつシフトしたときに同じ内容
の組合せが生じないようにずれはよい。
To explain in the case of 4 bits as described above, for example, since there is always a case where each focus is "O", first consider a series of four "0"s ro, O, O, OJ. Then, if ``5 OJs occur in a row, the same combination will occur, so ``0
I think that after four consecutive ``1''s, there will always be a ``1''. In this way, "0" or "1" is added one after another, and the shift is sufficient so that when the bits are shifted one bit at a time in groups of four, no combinations of the same contents occur.

このようにしてコンピュータに演算させた結果を第4図
(a)(b)(c)(d)に示す。
The results of the computer calculations are shown in FIGS. 4(a), (b), (c), and (d).

第4図(a)は5ビツト、即ちN=5の場合のアブソリ
ュートコードであり、第4図(b)は6ビツト、即ちN
=6の場合のアブソリュートコードてあり、第4図(c
)は8ビット、即ちN=8の場合のアブソリュートコー
トであり、そして第4図(C)は10ヒツト、即ちN=
10の場合のアブソリュートコートである。
Figure 4(a) shows the absolute code for 5 bits, that is, N=5, and Figure 4(b) shows the absolute code for 6 bits, that is, N=5.
The absolute code for = 6 is shown in Figure 4 (c
) is the absolute code for 8 bits, ie N=8, and FIG. 4(C) is the absolute coat for 10 bits, ie N=8.
This is the absolute coat for case No. 10.

第4図(b)(c)(d)のアブソリュートコートは、
行の末尾のビットがその次(下)の行の先頭のビットに
つながって一連のものとして構成される。
The absolute coats in Fig. 4(b),(c),(d) are
The last bit of a row is connected to the first bit of the next (lower) row to form a series.

これら第46図のアブソリュートコードをロータリーエ
ンコーダに用いる場合には、最下行の最後のビットが第
1行の先頭のビットにつながって無effll状に連続
するようにする。
When these absolute codes shown in FIG. 46 are used in a rotary encoder, the last bit of the bottom row is connected to the first bit of the first row so that they are continuous without any effll.

このようなアブソリュートコードによれば1トラツクで
アブソリュートパターンが実現できるので、所謂インク
リメンタル型のエンコーダと大きさが殆ど変わらないア
ブソリュートエンコーダを得ることが可能である。
With such an absolute code, an absolute pattern can be realized in one track, so it is possible to obtain an absolute encoder whose size is almost the same as that of a so-called incremental encoder.

尚、以上に述べた実施例では、回転位置を読み取るため
のロータリーエンコーダを主に説明したが、本発明は直
線位置を読み取るためのリニアエンコーダにも適用でき
、その場合には、検出器と相対移動する符号板に前述の
ようなアブソリュートパターンを相対移動方向に沿って
直線的に形成すればよい。また、本発明は実施例に挙げ
た光学式のものに限らず、磁気式その他の任意の検出方
式のアブソリュートエンコーダに提供できることは述べ
るまでもない。
In the embodiments described above, the rotary encoder for reading rotational position was mainly explained, but the present invention can also be applied to a linear encoder for reading linear position. An absolute pattern as described above may be formed linearly on the moving code plate along the direction of relative movement. It goes without saying that the present invention is not limited to the optical encoder mentioned in the embodiments, but can be applied to an absolute encoder of any other detection method such as a magnetic type.

[発明の効果] 以上に述べたように、この発明によれば、符号板のアブ
ソリュートパターンをトラック上の所定間隔をあけた三
箇所で別々の検出器によって読み取り、夫々に得られた
直列データを、検出器と符号板の相対移動の正逆方向に
よって左右シフト動作とデータ取り込み端とを選択して
順次所定ビット数の並列データに変換して出力するから
、符号板の相対移動方向の反転時にエンコーダ出力の誤
りが生じることはなく、またアブソリュートパターンの
読み取りにそのトラックに沿ってビット数分の多数の検
出器を所定間隔で配列する必要もなく、必要最低限の検
出器で済むので、簡単な構成で組立調整の比較的容易な
アブソリュートエンコーダを提供することができるもの
である。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the absolute pattern of the code plate is read by separate detectors at three locations on the track at predetermined intervals, and the serial data obtained at each location is read by separate detectors. , the left/right shift operation and the data acquisition end are selected depending on the forward or reverse direction of the relative movement of the detector and the code plate, and are sequentially converted into parallel data of a predetermined number of bits and output. There is no error in the encoder output, and there is no need to arrange as many detectors as the number of bits along the track at predetermined intervals to read the absolute pattern; the minimum number of detectors required is sufficient. Accordingly, it is possible to provide an absolute encoder that has a simple configuration and is relatively easy to assemble and adjust.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)はこの発明の一実施例に係る光学式アブソ
リュートエンコーダの日盛型符号板の模式平面図、同図
(b)は検出器の検出出力を処理するための信号処理回
路の一例を示す回路図、第2図はシフトレジスタのシフ
ト動作の様子を示す説明図、第3図はこの発明の一実施
例に係るアブソリュートエンコーダの読み取りデータの
直列・並列データ変換の様子を示す説明図、第4図は異
なるビット数のアブソリュート信号を得るためのアブソ
リュートパターンを決定するアブソリュートコードの幾
つかの例を示す説明図である。 (主要部分の符号の説明) 1:符号板 2ニドラツク(アブソリュート) 3ニドラツク(インクリメンタル) 4R,4L:光センサ(アブソリュート)5A、5B:
光センサ(インクリメンタル)6:回転軸心 10R,L:パルス整形回路 10A、B:パルス整形回路 12:シフトレジスタ 14:方向弁別回路 16:ワンショットマルチバイブレータ20a〜d:出
力端子
FIG. 1(a) is a schematic plan view of a date-type code plate of an optical absolute encoder according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1(b) is a schematic plan view of a signal processing circuit for processing the detection output of the detector. A circuit diagram showing an example, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the shift operation of the shift register, and FIG. 3 is an explanatory diagram showing the serial/parallel data conversion of read data of the absolute encoder according to an embodiment of the present invention. 4 are explanatory diagrams showing some examples of absolute codes for determining absolute patterns for obtaining absolute signals of different numbers of bits. (Explanation of symbols of main parts) 1: Code plate 2 NiDrac (Absolute) 3 NiDrac (Incremental) 4R, 4L: Optical sensor (Absolute) 5A, 5B:
Optical sensor (incremental) 6: Rotation axis 10R, L: Pulse shaping circuit 10A, B: Pulse shaping circuit 12: Shift register 14: Direction discrimination circuit 16: One-shot multivibrator 20a to d: Output terminal

Claims (1)

【特許請求の範囲】 アブソリュートパターンを有するトラックを設けた符号
板と、この符号板に対して前記トラックの長手方向に相
対移動可能な検出器とを備えたアブソリュートエンコー
ダにおいて、 前記検出器として前記トラック長手方向に所定間隔を隔
てて配置された第1と第2の検出器と、前記相対移動の
正逆方向を判別する方向弁別手段と、左右シフト入力に
別々に入力される前記第1と第2の検出器からの直列デ
ータを前記方向弁別手段の出力に応じて前記相対移動の
正逆方向別に左シフトまたは右シフトさせながら所定ビ
ット数の並列データに変換する直列・並列データ変換手
段とを備えたことを特徴とするアブソリュートエンコー
ダ。
[Scope of Claims] An absolute encoder comprising a code plate provided with a track having an absolute pattern, and a detector movable relative to the code plate in the longitudinal direction of the track, wherein the track is used as the detector. first and second detectors arranged at a predetermined interval in the longitudinal direction; a direction discrimination means for determining whether the relative movement is in the forward or reverse direction; Serial/parallel data converting means for converting the serial data from the second detector into parallel data of a predetermined number of bits while shifting the serial data from the second detector to the left or right depending on the forward or reverse direction of the relative movement according to the output of the direction discriminating means. An absolute encoder characterized by:
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