DE3854389T2 - Absolute encoder of the multi-circulation type. - Google Patents

Absolute encoder of the multi-circulation type.

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DE3854389T2 DE19883854389 DE3854389T DE3854389T2 DE 3854389 T2 DE3854389 T2 DE 3854389T2 DE 19883854389 DE19883854389 DE 19883854389 DE 3854389 T DE3854389 T DE 3854389T DE 3854389 T2 DE3854389 T2 DE 3854389T2
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Description

ANWENDUNGSGEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung befaßt sich mit einem Absolut-Codierer der Multirotationsbauart, bei dem ein Einzelimpuls-Codierer der magnetischen Bauart zum Detektieren der Anzahl von Umdrehungen der Welle und ihrer Drehrichtung und ein Absolut-Codierer der optischen Bauart zum Detektieren eines Absolutwinkels bei einer Umdrehung an ein und derselben Welle kombiniert sind, wobei der Absolutdrehwinkel der Welle auf der Basis der Detektionssignale der Codierer ermittelt wird, und bei dem dann, wenn eine Hauptversorgungsquelle, welche die Codierer versorgt, unterbrochen wird, eine Energieversorgung von einer externen Hilfsenergiequelle, wie einer Batterie oder dergleichen, zu dem Einzelimpuls-Codierer und zu einer elektronischen Schaltung zur Messung der Detektionsgröße des Einzelimpuls-Codierers erfolgt.The invention relates to a multi-rotation type absolute encoder in which a single-pulse magnetic type encoder for detecting the number of revolutions of the shaft and its direction of rotation and an absolute optical type encoder for detecting an absolute angle in one revolution are combined on one and the same shaft, the absolute angle of rotation of the shaft being determined on the basis of detection signals from the encoders, and in which, when a main power source supplying the encoders is interrupted, power is supplied from an external auxiliary power source such as a battery or the like to the single-pulse encoder and to an electronic circuit for measuring the detection amount of the single-pulse encoder.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIKDESCRIPTION OF THE STATE OF THE ART

Figur 10 ist ein Diagramm zur Verdeutlichung der Verhältnisse eines üblichen Beispieles einer Bauform eines Absolut-Codierers der Multirotationsbauart.Figure 10 is a diagram illustrating the conditions of a typical example of a multi-rotation type absolute encoder configuration.

Ein Absolut-Codierer der optischen Bauart zur Detektion des Absolutwinkels bei einer Umdrehung weist folgendes auf: Eine Scheibe 2, welche an einer Welle 1 angebracht ist, um den Absolutwinkel bei einer Umdrehung zu detektieren; ein Lichtabgabeteil LED 4&sub0;, um das Licht auf die Scheibe 2 zu richten; eine Lichtprojektionslinse 3; ein Gitter 5 und Photosensoreinrichtungen 6&sub1; bis 6&sub1;&sub5;, um Lichtsignale zu detektieren; und Wellenformungsschaltungen 7&sub1; bis 7&sub1;&sub5;, um die Wellenform der Detektionssignale zu Rechteckwellen zu formen. Ein Einzelimpuls- Codierer der magnetischen Bauart zur Detektion von Multirotationen weist folgendes auf: eine Scheibe 8&sub1;, welche an der Welle 1 angebracht ist und einen Magneten 82 hat, welcher an dem Drehteil angebracht ist; ein magnetisches Widerstandselement 9, um die Anzahl von Umdrehungen der Scheibe 8&sub1; zu detektieren; eine Wellenformungsschaltung 10; und eine Versorgungsschaltung 11, welche eine Umschaltung von einer Energiequelle auf eine externe Hilfsenergiequelle, wie eine Batterie oder dergleichen vornimmt, wenn die Energieversorgung von der Hauptenergiequelle unterbrochen ist. Um die Drehrichtung zu detektieren, detektiert der Einzelimpuls-Codierer der Magnetbauart die Ausgangs-Rechteckwellensignale M&sub1; und M&sub2; mit zwei Phasen, welche eine Phasendifferenz von 900 haben. Die Mehrfachumdrehungen werden durch das Zählen der Signale M&sub1; und M&sub2; mittels den Zählern (nicht gezeigt) detektiert, welche in einer externen Steuereinrichtung vorgesehen sind. Andererseits detektiert der Absolut-Codierer der optischen Bauart den Absolutwinkel aus den Ausgangssignalen G&sub1; bis G&sub1;&sub5; bei einer Umdrehung (15 Bits im Falle der Detektion von 32.768 Impulsen) in Abhängigkeit von der Auflösung aus diesen Signalen.An optical type absolute encoder for detecting the absolute angle in one revolution comprises: a disk 2 mounted on a shaft 1 for detecting the absolute angle in one revolution; a light emitting part LED 40 for directing the light onto the disk 2; a light projecting lens 3; a grating 5 and photosensor devices 61 to 615 for detecting light signals; and waveform shaping circuits 71 to 715 for shaping the waveform of the detection signals into rectangular waves. A magnetic type single pulse encoder for detecting multi-rotations comprises: a disk 81 mounted on the shaft 1 and having a magnet 82 mounted on the rotary part; a magnetic resistance element 9 for detecting the number of revolutions of the disk 81; a waveform shaping circuit 10; and a power supply circuit 11 which switches from a power source to an external auxiliary power source such as a battery or the like when the power supply from the main power source is interrupted. To detect the direction of rotation, the magnetic type single pulse encoder detects the output square wave signals M1 and M2 of two phases having a phase difference of 90°. The multiple revolutions are detected by counting the signals M1 and M2 by means of the counters (not shown) provided in an external controller. On the other hand, the optical type absolute encoder detects the absolute angle from the output signals G1 and G2. to G₁₅ per revolution (15 bits in case of detection of 32,768 pulses) depending on the resolution of these signals.

Der vorstehend genannte übliche Absolut-Codierer der Multirotationsbauart führt zu folgenden Schwierigkeiten, wenn er als ein Detektor eingesetzt wird, um die Position eines Roboters oder einer ähnlichen Einrichtung zu detektieren.The above-mentioned conventional multi-rotation type absolute encoder leads to the following difficulties when used as a Detector is used to detect the position of a robot or similar device.

Ein Absolutwertsignal wird im allgemeinen als ein Gray-Code für jedes Bit ausgegeben. Wenn jedoch beispielsweise fünfzehn Bits detektiert werden sollen (32.768 Impulse), dann ist es erforderlich, daß wenigstens zwanzig elektrische Leitungen, welche fünfzehn Ausgangssignalleitungen umfassen, zwei Signalleitungen für die Multirotations-Detektionssignale, zwei Energieversorgungsleitungen und eine Versorgungsleitung für eine Batterieversorgung eingesetzt werden. Heutzutage eingesetzte Roboter der Mehrachsbauart brauchen sechs Detektoren für sechs Achsen. Daher ist es erforderlich, wenigstens 120 (= 20 x 6) Leitungsdrähte für sechs Detektoren vorzusehen. Wenn abgestimmte Leitungstreiber 161 bis 165 nach Figur 12 als ein Ausgabesystem eingesetzt werden, wird zur Verbesserung des spezifischen Rauschwiderstands die Anzahl der Absolutwert-Detektionssignale verdoppelt, so daß 210 (= 35 x 6) elektrische Leitungen erforderlich sind. Dies führt dann zu den Hauptschwierigkeiten, welche darin zu sehen sind, daß die zum Anschluß der Leitungen an eine externe Steuereinrichtung erforderliche Zeit äußerst lang wird, der Roboter nicht miniaturisiert werden kann, und die Zuverlässigkeit sich nicht verbessern läßt.An absolute value signal is generally output as a Gray code for each bit. However, if, for example, fifteen bits are to be detected (32,768 pulses), it is necessary to use at least twenty electric lines comprising fifteen output signal lines, two signal lines for the multi-rotation detection signals, two power supply lines and one supply line for a battery supply. Multi-axis type robots used today require six detectors for six axes. Therefore, it is necessary to provide at least 120 (= 20 x 6) lead wires for six detectors. When tuned line drivers 161 to 165 shown in Fig. 12 are used as an output system, in order to improve the specific noise resistance, the number of absolute value detection signals is doubled so that 210 (= 35 x 6) electric lines are required. This leads to the main difficulties, which are that the time required to connect the cables to an external control device becomes extremely long, the robot cannot be miniaturized, and the reliability cannot be improved.

Ein Merkmal von üblichen Absolut-Codierern der Multirotationsbauart ist es, daß selbst dann, wenn eine Energieversorgungsausfall auftritt, die Position des Codierers, welcher mehrere Umdrehungen ausgeführt hat, in einem Speicher mittels einer Batterieversorgung erhalten bleibt. Wenn jedoch die elektrische Leitungen für die Batterieversorgung der externen Steuereinrichtung ausgehend von dem Codierer unterbrochen wird, steht keine Energieversorgung zur Verfügung, was dann dazu führt, daß die mehrfachen Umdrehungen wie bei einem üblichen Absolut-Codierer nicht detektiert werden können.A feature of conventional multi-rotation type absolute encoders is that even if a power failure occurs, the position of the encoder which has made several revolutions is retained in a memory by means of a battery supply. However, if the electrical wiring for the battery supply of the external control device from the encoder is interrupted, no power supply is available, which then results in the multiple revolutions not being detected as in a conventional absolute encoder.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Die Erfindung zielt darauf ab, einen Absolut-Codierer der Multirotationsbauart bereitzustellen, bei dem die Anzahl der elektrischen Leitungen in starkem Maße reduziert werden kann, wodurch sich die Anzahl von unterbrochenen Leitungen und von fehlerhaft verschalteten Leitungen reduzieren läßt und sich hierdurch die Zuverlässigkeit verbessern läßt.The invention aims to provide a multi-rotation type absolute encoder in which the number of electrical wirings can be greatly reduced, thereby reducing the number of broken wirings and misconnected wirings and thereby improving reliability.

Ferner zielt die Erfindung darauf ab, einen Absolut-Codierer der Multirotationsbauart bereitzustellen, bei dem selbst dann, wenn die Energiequelle für die Versorgung der elektrischen Drähte unterbrochen ist oder abgekoppelt wird, der Codierer beispielsweise vier Tage lang oder mehr betrieben werden kann, so daß ein Roboter selbst dann, wenn er infolge der Veränderung einer Herstellungsstraße an einem anderen Ort eingesetzt und sofort wieder in Betrieb genommen werden kann.Furthermore, the invention aims to provide a multi-rotation type absolute encoder in which, even if the power source for supplying the electric wires is interrupted or disconnected, the encoder can be operated for, for example, four days or more, so that even if a robot is moved to a different location due to a change in a production line, it can be immediately put into operation again.

Ferner zielt die Erfindung darauf ab, einen Absolut-Codierer der Multirotationsbauart bereitzustellen, bei dem die Zeit zur Übertragung von Signalen, welche die Umdrehungen wiedergeben, beträchtlich reduziert wird.Furthermore, the invention aims to provide a multi-rotation type absolute encoder in which the time for transmitting signals representing revolutions is considerably reduced.

In EP-A-0,201,106 ist ein digitaler Positions-Codierer zur Bestimmung der Absolutposition einer servogesteuerten Einrichtung, wie einem Robotergelenk, beschrieben. Dieser weist einen inkrementellen Codierer (32) und einen Einzel-Codierer (34) auf. Der inkrementelle Codierer (32) erzeugt Impulse, welche die inkrementelle Drehbewegung der Motorantriebswelle (24) für das Gelenk wiedergeben und einen Indeximpuls pro jeweiliger Umdrehung der Welle. Der Einzel-Codierer (34) weist einen Satz von Präzessions-Zahnräder (42, 44, 46) auf, welche von der Motorwelle (24) angetrieben werden, wobei jedes Zahnrad einen Markierungsimpuls pro jeweiliger Umdrehung erzeugt. Die Winkelverschiebungen der Präzessions-Zahnräder bezüglich des Indeximpulses werden gemessen, wozu ein Signal von dem inkrementellen Codierer (32) genommen wird, so daß sich eine eindeutige Motorumdrehungsposition in dem Bereich der Motorumdrehungen bestimmen läßt, welche sich auf den Bewegungsbereich des servogesteuerten Teils beziehen. Die Motorumdrehungsposition und die inkrementelle Position werden mathematisch verknüpft, um die Absolutposition des servogesteuerten Teils zu erhalten.EP-A-0,201,106 describes a digital position encoder for determining the absolute position of a servo-controlled device such as a robot joint. This comprises an incremental encoder (32) and a single encoder (34). The incremental encoder (32) generates pulses representing the incremental rotation of the motor drive shaft (24) for the joint and an index pulse for each revolution of the shaft. The single encoder (34) comprises a set of precessional gears (42, 44, 46) driven by the motor shaft (24), each gear generating a marker pulse for each revolution. The angular displacements of the precessional gears with respect to the index pulse are measured using a signal from the incremental encoder (32) so that a unique motor revolution position is obtained. in the range of motor revolutions that relate to the range of motion of the servo-controlled part. The motor revolution position and the incremental position are mathematically linked to obtain the absolute position of the servo-controlled part.

In GB-A-2,11B,739 ist eine Steuereinrichtung für eine automatische Steuerung eines elektromotorischen Antriebs beschrieben.GB-A-2,11B,739 describes a control device for an automatic control of an electric motor drive.

Ein Elektromotor 2, welcher zum Drehantreiben einer Welle eines beweglichen Teils genutzt wird, wie eines Sonnenschutzteils, eines Verschlußteils oder dergleichen, wird derart gesteuert, daß diese dann zum Stillstand kommt, wenn das bewegliche Teil spezielle Positionen erreicht hat.An electric motor 2, which is used to drive a shaft of a movable part, such as a sunshade part, a shutter part or the like, is controlled in such a way that it comes to a standstill when the movable part has reached specific positions.

Eine Steuereinrichtung weist einen Impulsgenerator und einen Antriebswellen-Winkelpositions-Codierer auf, welcher einer logischen Verarbeitungseinheit ein Signal liefert, welche mit einer Ausgangsschnittstelle verbunden ist, die mit dem Elektromotor verbunden ist. Die Stoppositionen werden unter Einsatz von Schaltern vorgegeben, welche mit der logischen Verarbeitungseinheit verbunden sind, so daß die gewünschten Winkelstoppositionen in einem Arbeitsspeicher gespeichert werden können. Ein nichtf lüchtiger Speicher ist mit der logischen Verarbeitungseinheit verbunden, und dieser enthält die Signalwinkelpositionen, falls eine Energieversorgung unterbrochen ist. Die logische Verarbeitungseinheit erhält die Signale, die von dem Codierer an der Generatoreinrichtung mit den gewünschten Winkelstoppositionen geliefert werden, und die Drehbewegung des Motors wird angehalten, sobald die ermittelte Position und die gewünschte Stopposition übereinstimmen.A control device comprises a pulse generator and a drive shaft angular position encoder which supplies a signal to a logic processing unit which is connected to an output interface connected to the electric motor. The stop positions are set using switches which are connected to the logic processing unit so that the desired angular stop positions can be stored in a working memory. A non-volatile memory is connected to the logic processing unit and this contains the signal angular positions in case a power supply is interrupted. The logic processing unit receives the signals supplied by the encoder on the generator device with the desired angular stop positions and the rotation of the motor is stopped as soon as the determined position and the desired stop position coincide.

In einem Artikel von Ken Morris mit dem Titel "Capacitor maintains data during power loss", EDN; Band 30 (1985) No. 15, ist eine kapazitive Zusatzschaltung für die Speicherung von Daten während einer Energieversorgungsunterbrechung beschrieben.In an article by Ken Morris entitled "Capacitor maintains data during power loss", EDN; Volume 30 (1985) No. 15, a capacitive auxiliary circuit for storing data during a power supply interruption is described.

In Patent Abstract of Japan, Band 7, No. 241 (P. 232) [1386], 26. Oktober 1883 ist ein Positionssteuersystem für eine Werkzeugmaschine beschrieben.In Patent Abstract of Japan, Volume 7, No. 241 (P. 232) [1386], October 26, 1883, a position control system for a machine tool is described.

Wenn die Energieversorgung unterbrochen ist, wird die Unterbrechung der Energieversorgung mit Hilfe einer Energieversorgungs-Unterbrechungsdetektierschaltung 30 festgestellt, welche einen ersten Eingang öffnet, um Zwei-Phasenausgänge (A, B) eines Codierers bei der Energieversorgungsunterbrechung abzurufen, welche die Positionsinformation an der gleichen Stelle an einen zweiten Eingang anlegt und dies in einem Datenspeicher gespeichert wird. Wenn die Energieversorgung wiederum aufgenommen wird, wird der Pegelwert der Zwei-Phasenausgänge (A', B') des Codierers bei der Wiederaufnahme der Funktion zum Vergleich mit dem Pegelwert des Zwei-Phasenausgangs (A, B) im Speicher abgerufen, wenn ein Unterschied zwischen diesen Pegelwerten besteht. Diese Bearbeitung erfolgt unabhängig davon, ob ein Fehlimpuls erkannt wird und es erfolgt eine Korrektur der gegenwärtigen Impulse.When the power supply is interrupted, the interruption of the power supply is detected by means of a power supply interruption detection circuit 30 which opens a first input to retrieve two-phase outputs (A, B) of an encoder at the power supply interruption, which applies the position information at the same location to a second input and this is stored in a data memory. When the power supply is resumed, the level value of the two-phase outputs (A', B') of the encoder is retrieved in the memory at the resumption of operation for comparison with the level value of the two-phase output (A, B) if there is a difference between these levels. This processing is carried out regardless of whether a false pulse is detected and correction of the current pulses is carried out.

In einem Artikel mit dem Titel "An incremental optical shaft encoder kit with integrated optoelectronics" von Epstein et al, 1266. Hewlett-Packard Journal Band 32 (1981) Oktober No. 10 ist ein Codierer beschrieben, bei dem es sich um einen inkrementellen, optischen Wellencodierer handelt, welcher speziell so ausgelegt ist, daß er in Verbindung mit kleinen Elektromotoren eingesetzt wird, welche bei Druckern, Plottern, Platten- und Bandantrieben und Maschinensteuerungen zum Einsatz kommen. Er zeichnet sich durch kleine Abmessungen (28 mm Durchmesser), einen geringen Energieverbrauch, einen Betrieb über eine einzige 5- Volt-Versorgungsquelle und eine hohe Zuverlässigkeit aus. Er kann bis zu 500 Impulse pro Umdrehung haben und er hat eine geringe Empfindlichkeit hinsichtlich eines radialen und eines axialen Spiels der Welle. Hierdurch wird ermöglicht, daß er in Verbindung mit billigen Motoren eingesetzt wird.In an article entitled "An incremental optical shaft encoder kit with integrated optoelectronics" by Epstein et al, 1266. Hewlett-Packard Journal Volume 32 (1981) October No. 10, an encoder is described which is an incremental optical shaft encoder specifically designed to be used in conjunction with small electric motors used in printers, plotters, disk and tape drives and machine controls. It is characterized by small dimensions (28 mm diameter), low power consumption, operation from a single 5 volt supply source and high reliability. It can have up to 500 pulses per revolution and it has low sensitivity to radial and axial shaft play. This enables it to be used in conjunction with inexpensive motors.

Die vorliegende Erfindung ist im Patentanspruch 1 angegeben.The present invention is defined in claim 1.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Absolut-Codierers der Multirotationsbauart nach der Erfindung;Fig. 1 is a schematic view of a preferred embodiment of a multi-rotation type absolute encoder according to the invention;

Fig. 2 ist ein Diagramm zur Verdeutlichung der Signalformate der Ausgänge der Kanäle A und B bei der Ausführungsform nach Fig. 1;Fig. 2 is a diagram illustrating the signal formats of the outputs of channels A and B in the embodiment of Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Schaltungsdiagramm einer Wellenform-Formungsschaltung 10 des magnetischen Codierers;Fig. 3 is a circuit diagram of a waveform shaping circuit 10 of the magnetic encoder;

Fig. 4 ist ein Wellenformdiagramm der Ausgangsimpulse M&sub1; und M&sub2; der Wellenform-Formungsschaltung 10:Fig. 4 is a waveform diagram of the output pulses M₁ and M₂ of the waveform shaping circuit 10:

Fig. 5 ist ein Diagramm zur Verdeutlichung von Mustern eines Absolut-Codierers;Fig. 5 is a diagram for illustrating patterns of an absolute encoder;

Fig. 6 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Absolut- Codierers nach Fig. 1;Fig. 6 is an enlarged view of a portion of the absolute encoder of Fig. 1;

Fig. 7 ist ein Diagramm zur Verdeutlichung des Schaltungsteils von Fig. 6 unter Zuordnung zu nur einem Spalt;Fig. 7 is a diagram illustrating the circuit part of Fig. 6 associated with only one gap;

Fig. 8 ist ein Schaltungsdiagramm zur Ausgabe von fünfzehn Bits, das heißt 32.768 Impulsen;Fig. 8 is a circuit diagram for outputting fifteen bits, i.e. 32,768 pulses;

Fig. 9A-9K sind Diagramme zur Verdeutlichung der Phasenzuordnung der Rechteckwellen-Ausgangssignale;Fig. 9A-9K are diagrams illustrating the phase relationship of the square wave output signals;

Fig. 10 ist ein Diagramm zur Verdeutlichung einer Auslegung eines üblichen Absolut-Codierers der Multirotationsbauart;Fig. 10 is a diagram for illustrating a configuration of a conventional multi-rotation type absolute encoder;

Fig. 11 ist ein Diagramm zur Verdeutlichung des Hauptteils eines weiteren üblichen Absolut-Codierers der Multirotationsbauart; undFig. 11 is a diagram showing the main part of another conventional multi-rotation type absolute encoder; and

Fig. 12 ist ein Diagramm zur Verdeutlichungeiner Auslegung eines üblichen Absolut-Codierers dermultirotationsbauart unter Einsatz von abgeglichenen Leitungstreibern.Fig. 12 is a diagram illustrating a design of a conventional multi-rotation type absolute encoder using matched line drivers.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT

Eine bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.A preferred embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawings.

Figur 1 ist ein Diagramm zur Verdeutlichung einer Auslegungsform einer bevorzugten Ausführungsform eines Absolut-Codierers der Multirotationsbauart nach der Erfindung. Figur 2 ist ein Diagramm zur Verdeutlichung der Signalformate der Ausgänge der Kanäle A und B bei der Ausführungsform nach Figur 1. Ein Absolut-Codierer der optischen Bauart zur Detektion des Absolutwinkels innerhalb eines Umdrehungsbereiches weist folgendes auf: eine Scheibe 2, welche an einer Welle 1 zur Detektion des Absolut-Winkels bei einer Umdrehung angebracht ist; eine LED 4, welche Licht auf die Scheibe 2 richtet; ein Gitter 5; eine Photodiodenanordnung 6, welche von Photosensoreinrichtungen gebildet wird; und Wellenformungsschaltung 7&sub1; bis 7&sub1;&sub5;, um die Wellenform der Detektionssignale dieser Photosensoreinrichtungen zu Rechteckwellen zu formen. Ein magnetischer Codierer zur Detektion der mehrfachen Umdrehungen weist folgendes auf: eine Scheibe 8&sub1;, welche einen Magneten 8&sub2; hat, welcher an dem Drehteil angebracht ist; ein magnetisches Widerstandselement 9 zur Detektion der Anzahl von Umdrehungen; eine Wellenformungsschaltung 10; eine Energieversorgungsschaltung 14 zum Umschalten der Energieversorgung auf eine externe Batterieversorgungsquelle, wenn die Versorgung mit der Hauptenergiequelle unterbrochen ist; einen leistungsstarken Kondensator 15 zum Betreiben der Schaltung durch die aufgespeicherte Spannung, wenn die Batterieversorgungsquelle unterbrochen ist; eine Spannungsdetektierschaltung 13 zum Detektieren der Energieversorgungsspannung; eine Steuerschaltung 12, welche einen Mikrocomputer darin hat, um die Detektionssignale für die Mehrfachumdrehungen zu zählen und die Zählerwerte zu erhalten; eine Steuerschaltung 17 einschließlich einer Gitteranordnung zur seriellen Übertragung der Detektionssignale für die Mehrfachumdrehungen und des Absolutwertsignales bei einer Umdrehung als Signale der Kanäle A, B und Z, jeweils, nachdem die Energiequelle eingeschaltet ist; und einen abgeglichenen Leitungstreiber 16, um diese Signale an eine externe Steuereinrichtung zu übertragen.Fig. 1 is a diagram showing a configuration of a preferred embodiment of a multi-rotation type absolute encoder according to the invention. Fig. 2 is a diagram showing the signal formats of the outputs of channels A and B in the embodiment of Fig. 1. An optical type absolute encoder for detecting the absolute angle within a range of revolution comprises: a disk 2 mounted on a shaft 1 for detecting the absolute angle at one revolution; an LED 4 which projects light onto the disk 2; a grating 5; a photodiode array 6 formed by photosensor devices; and waveform shaping circuits 7₁ to 7₁₅ for shaping the waveform of the detection signals of these photosensor devices into square waves. A magnetic encoder for detecting the multiple revolutions comprises: a disk 8₁ having a magnet 8₂ attached to the rotary member; a magnetic resistance element 9 for detecting the number of revolutions; a waveform shaping circuit 10; a power supply circuit 14 for switching the power supply to an external battery supply source when the supply of the main power source is interrupted; a high-capacity capacitor 15 for operating the circuit by the accumulated voltage when the battery supply source is interrupted; a voltage detecting circuit 13 for detecting the power supply voltage; a control circuit 12 having a microcomputer therein for counting the multiple revolution detection signals and obtaining the count values; a control circuit 17 including a grid arrangement for serially transmitting the multiple revolution detection signals and the absolute value signal at one revolution as signals of the channels A, B and Z, respectively, after the power source is turned on; and a balanced line driver 16 for transmitting these signals to an external control device.

Das Arbeiten mit der bevorzugten Ausführungsform wird nachstehend näher beschrieben.Operation of the preferred embodiment is described in more detail below.

Zuerst wird eine Spannung von der Batteriequelle an den magnetischen Codierer der Multirotationsbauart angelegt. Diese Spannung geht durch eine Diode D&sub1; und wird als eine Energieversorgungsspannung an den magnetischen Codierer angelegt, um die Mehrfachumdrehungen zu detektieren. Die Steuerschaltung 12 hat einen Mikrocomputer darin, welcher eine Anzahl der Multirotationssignale zählt und diese speichert. Selbst wenn keine Energieversorgung erfolgt (beispielsweise einschließlich eines Energieausfalls), wird die Anzahl der Umdrehungen der Welle 1 detektiert.First, a voltage is applied from the battery source to the multi-rotation type magnetic encoder. This voltage passes through a diode D1 and is applied as a power supply voltage to the magnetic encoder to detect the multi-rotations. The control circuit 12 has a microcomputer therein which counts a number of the multi-rotation signals and stores them. Even when there is no power supply (for example, including a power failure), the number of revolutions of the shaft 1 is detected.

Wenn dann die Energieversorgungsspannung angelegt wird, erfolgt die Energieversorgung mit dieser Spannung für jede Schaltung, beispielsweise für einen Absolut-Codierer, und gleichzeitig wird der Kondensator 15 über eine Diode D&sub2; geladen. Die Energieversorgung erfolgt auch an die jeweilige Schaltung, wie den magnetischen Codierer, und zwar über eine Diode D&sub3;. Wenn man annimmt, daß die Energieversorgungsspannung 5V beträgt, ist die Batterieversorgungsspannung 3V und der Spannungsabfall an den jeweiligen Dioden D&sub1; bis D&sub3; beläuft sich auf 0,7V. Somit wird die Energieversorgungsspannung V&sub1;, welche an dem magnetischen Codierer anliegt, 3,6 V (= 5 - 0,7 x 2), und sie ist größer als die Batteriespannung von 3V. Somit wird die Diode D&sub1; in einen Sperrzustand versetzt. Während die Energieversorgung erfolgt, besteht keine Notwendigkeit, einen Strom von der Batterieversorgungsquelle zuzuführen. Hierdurch wird die Standzeit der Batterie verlängert.Then, when the power supply voltage is applied, power is supplied with this voltage to each circuit such as an absolute encoder, and at the same time, the capacitor 15 is charged through a diode D2. Power is also supplied to the respective circuit such as the magnetic encoder through a diode D3. Assuming that the power supply voltage is 5V, the battery supply voltage is 3V and the voltage drop across the respective diodes D1 to D3 is 0.7V. Thus, the power supply voltage V1 applied to the magnetic encoder becomes 3.6V (= 5 - 0.7 x 2), and it is larger than the battery voltage of 3V. Thus, the diode D1 is put into a blocking state. While the power is supplied, There is no need to supply current from the battery supply source. This extends the battery life.

Nachstehend werden die jeweiligen Teile näher beschrieben.The respective parts are described in more detail below.

(Signalübertragung)(signal transmission)

Wenn die Energieversorgungsspannung anliegt, arbeitet die Spannungsdetektionsschaltung 13 und gibt Signale an die Steuerschaltung 17 und 12 ab. Die Steuerschaltung 17 arbeitet dann und überträgt zuerst das Multirotationsdetektionssignal der Welle 1 als ein Start-Stop-Systemsignal zu dem Signal des Kanals A und in Form von seriellen Daten an die externe Steuerschaltung. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird dieses Signal über den ASCII-Code (9.600 Bauds) mit acht Zeichen übertragen. Das Absolutwertsignal, welches beim zweiten Mal mit Hilfe des Absolut-Codierers detektiert wird, wird in Form von inkrementellen Impulsen über die Kanäle A und B an die externe Steuereinrichtung (Figur 2) übertragen. In der externen Steuereinrichtung kann die Absolutposition bei den mehrfachen Umdrehungsbewegungen aus diesen beiden Signalen ermittelt werden. Nach der Übertragung der Impulse mit zwei Phasen über die Kanäle A und B ähnlich wie bei der üblichen Verfahrensweise kann die Positionierung mit Hilfe eines inkrementellen Codierers erfolgen.When the power supply voltage is applied, the voltage detection circuit 13 operates and outputs signals to the control circuit 17 and 12. The control circuit 17 then operates and first transmits the multi-rotation detection signal of the shaft 1 as a start-stop system signal to the channel A signal and in the form of serial data to the external control circuit. In this preferred embodiment, this signal is transmitted via the eight-character ASCII code (9,600 bauds). The absolute value signal detected the second time by the absolute encoder is transmitted in the form of incremental pulses via the channels A and B to the external control device (Figure 2). In the external control device, the absolute position at the multiple rotational movements can be determined from these two signals. After the two-phase pulses have been transmitted via channels A and B similar to the usual procedure, positioning can be carried out using an incremental encoder.

(Detektionsteil des magnetischen Codierers und Kondensator 15 mit hoher Speicherkapazität)(Detection part of the magnetic encoder and capacitor 15 with high storage capacity)

Figur 3 ist ein Schaltungsdiagramm einer Wellenformungsschaltung des magnetischen Codierers. Figur 4 ist ein Wellenformdiagramm von Ausgangsimpulsen M&sub1; und M&sub2; dieser Schaltung. Wie sich aus diesen Diagrammen ersehen läßt, erhält man den Impuls M&sub1; (M&sub2;) dadurch, daß der differentielle Ausgang des magnetischen Widerstandselements 2MR und 4MR (1MR und 3MR) detektiert wird. Die Wellenformen werden durch programmierbare Operationsverstärker 1IC und 2IC geformt, deren Energieverbrauch sehr gering ist. Um den elektrischen Energieverbrauch zu reduzieren, werden magnetische Widerstandselemente 1MR bis 4MR eingesetzt, welche hohe Widerstandswerte von hunderten von Kiloohm haben. Ferner sind Widerstände R&sub1; und R&sub2; mit hohen Widerstandswerten in Serie geschaltet. Auf diese Weise wird der elektrische Energieverbrauch der gesamten Schaltung herabgesetzt wodurch sich die Standzeit der Batterie verlängern läßt. Bei der Steuerschaltung 12 werden ferner nicht nur ein CMOS-Mikrocomputer, sondern auch Steuereinrichtungen der CMOS-Bauart eingesetzt, um den Stromverbrauch zu minimieren. Somit läßt sich ein geringerer Stromverbrauch realisieren, und wenn die Schaltung in Betrieb ist, beläuft sich der Stromverbrauch auf etwa 10 uA. Da zusätzlich ein Kondensator 15 mit hoher Speicherkapazität eingesetzt wird, und wenn der Kondensator mit hoher Speicherkapazität von 2 (F) als Kondensator 15 eingesetzt wird, kann die Schaltung 100 Stunden oder mehr selbst dann arbeiten, wenn die Energieversorgungsquelle oder die Batterieversorgungsquelle unterbrochen ist. Selbst wenn daher der Roboter aufgrund einer Veränderung der Herstellungsstraße in einem Betrieb verlegt wird, wird der Absolutwert für vier Tage und mehr beibehalten, so daß der Roboter unmittelbar wieder in Betrieb genommen werden kann.Figure 3 is a circuit diagram of a waveform shaping circuit of the magnetic encoder. Figure 4 is a waveform diagram of output pulses M₁ and M₂ of this circuit. As can be seen from these diagrams, the pulse M₁ (M₂) is obtained by detecting the differential output of the magnetic resistance elements 2MR and 4MR (1MR and 3MR). The waveforms are shaped by programmable operational amplifiers 1IC and 2IC whose power consumption is very low. In order to reduce the electric power consumption, magnetic resistance elements 1MR to 4MR are used which have high resistance values of hundreds of kilohms. Further, resistors R₁ and R₂ having high resistance values are connected in series. In this way, the electric power consumption of the entire circuit is reduced, and the battery life can be extended. Further, the control circuit 12 uses not only a CMOS microcomputer but also CMOS type control devices to minimize the power consumption. Thus, lower power consumption can be realized, and when the circuit is in operation, the power consumption is about 10 µA. In addition, since a capacitor 15 with a large storage capacity is used, and when the capacitor with a large storage capacity of 2 (F) is used as the capacitor 15, the circuit can operate for 100 hours or more even if the power source or the battery source is interrupted. Therefore, even if the robot is relocated due to a change in the production line in a factory, the absolute value is maintained for four days or more, so that the robot can be immediately put into operation.

(Lichtabgabeteil des Absolut-Codierers)(Light emitting part of the absolute encoder)

LED (Leuchtdioden) werden als Lichtabgabeeinrichtung eingestetzt. Jedoch ergeben sich bei den üblichen, im Zusammenhang mit den Figuren 10 und 11 beschriebenen Methoden Schwierigkeiten. Daher werden im Falle von fünfzehn bits, wie dies in Figur 1 gezeigt ist, drei LED 4 eingesetzt und die Lichtabgabeteile sind in Gruppen angeordnet, und die in Gruppen angeordneten LED geben das Licht ab. Andererseits wird im Falle einer Gruppierung und dann, wenn Licht von den zentralen und den am Rande liegenden Lichtabgabeeinrichtungen in nicht paralleler Form abgegeben wird, kein genaues Detektionssignal mehr erreicht. Daher wird eine asphärische Linse im Linsenteil eingesetzt, um paralleles Licht zu erhalten. Da es ausreichend ist, paralleles Licht zu nehmen, um das Licht von jeder Gruppe abzugeben, kann eine kleine Linse bei dem LED-Teil eingesetzt werden. Da somit die Lichtabgabequelle eine kurze Brennweite hat, läßt sich der Codierer verkürzen.LED (light emitting diodes) are used as the light emitting device. However, difficulties arise in the conventional methods described in connection with Figures 10 and 11. Therefore, in the case of fifteen bits, as shown in Figure 1, three LEDs 4 are used and the light emitting parts are arranged in groups, and the LEDs arranged in groups emit the light. On the other hand, in the case of grouping and when light is emitted from the central and peripheral light emitting devices in a non-parallel form, an accurate detection signal is no longer obtained. Therefore, an aspherical lens is used in the lens part to obtain parallel light. Since it is sufficient to take parallel light to emit the light from each group, a small lens can be used in the LED part. Thus, since the light emitting source has a short focal length, the encoder can be shortened.

(Musterauslegung des Absolut-Codierers)(Sample design of the absolute encoder)

Figur 5 ist ein Diagramm zur Verdeutlichung eines Musters des Absolut-Codierers. Figur 6 ist ein Schaltungsdiagramm eines Schaltungsteils des Absolut-Codierers nach Figur 1. Um den Nachteil im Hinblick auf Schwankungen bei der Lichtabgabe der Lichtabgabeeinrichtungen und der Photosensoreinrichtung zu eliminieren, welche in den Figuren 11 und 12 gezeigt sind, ist das Muster des Absolut-Codierers in drei Gruppen, wie zuvor beschrieben, unterteilt. In den Gruppen sind transparente Bezugsspuren D&sub1;, D&sub2; and D&sub3; vorgesehen, wie dies in Figur 5 gezeigt ist. Eine Einchip-Silicium-Photodiodenanordnung wird als eine Photosensoreinrichtung 6 eingesetzt. In Figur 5 dienen die Kreise SA, SB und SC in gebrochenen Linien zur Verdeutlichung der Bereiche, an denen die Leuchtdioden LED&sub1;, LED&sub2; und &sub3; (entsprechend den drei LED 4, welche jeweils eine asphärische Linse nach Figur 1 haben) Licht abgeben. Da bei dieser Auslegung die Photosensoreinrichtungen auf ein und demselben Siliciumwafer ausgebildet sind, sind die Temperatureigenschaften der Photodioden im wesentlichen gleichmäßig. Wenn man daher das Detektionssignal VS1 eines Spalts S&sub1; mit einem Indexsignal VD&sub1; abgeleitet von der Bezugspur vergleicht, und wenn man die Wellenformen dieser Signale nach Figur 6 formt, ändern sich die Temperaturen der LED- Einrichtungen und der Photodioden gleichzeitig, und die Wellenformen werden bei dieser Spannungsdifferenz geformt, so daß man eine Ausgangswellenform erhält, welche äußerst stabil hinsichtlich der Temperatur ist. Wenn man einen Spalt des magnetischen Codierers als einen kleinsten Spalt (MSB) des Absolut-Codierers nimmt, so ist es nicht erforderlich, einen Spalt in dem Absolut- Codiererteil vorzusehen. Somit läßt sich die Anzahl der Spuren in dem Absolut-Codiererteil herabsetzen, und der Codierer läßt sich auf drastische Weise miniaturisieren.Figure 5 is a diagram for illustrating a pattern of the absolute encoder. Figure 6 is a circuit diagram of a circuit part of the absolute encoder shown in Figure 1. In order to eliminate the disadvantage of variations in the light output of the light emitting devices and the photosensor device shown in Figures 11 and 12, the pattern of the absolute encoder is divided into three groups as described above. In the groups, transparent reference tracks D₁, D₂ and D₃ are provided as shown in Figure 5. A single-chip silicon photodiode array is used as a photosensor device 6. In Figure 5, circles SA, SB and SC in broken lines are used to illustrate the areas where the light emitting diodes LED₁, LED₂ and LED₃ are arranged. (corresponding to the three LEDs 4 each having an aspherical lens as shown in Fig. 1) emit light. In this design, since the photosensor devices are formed on one and the same silicon wafer, the temperature characteristics of the photodiodes are substantially uniform. Therefore, when the detection signal VS1 of a gap S1 is compared with an index signal VD1 derived from the reference track and the waveforms of these signals are shaped as shown in Fig. 6, the temperatures of the LED devices and the photodiodes change simultaneously and the waveforms are shaped at this voltage difference, so that an output waveform which is extremely stable with respect to temperature is obtained. If a gap of the magnetic encoder is taken as a minimum gap (MSB) of the absolute encoder, it is not necessary to provide a gap in the absolute encoder part. Thus, the number of tracks in the absolute encoder section can be reduced and the encoder can be drastically miniaturized.

(Wellenformungsschaltungsteil des Absolut-Codierers)(Waveforming circuit part of the absolute encoder)

Zwei Bauformen für die Wellenformungsschaltung 7&sub1; bis 7&sub1;&sub5; des Absolut-Codierers nach Maßgabe der Anzahl von Bits des Gray-Codes werden eingesetzt. Es ergibt sich hierbei die Schwierigkeit, daß der übliche Absolut-Codierer nicht bei hohen Drehgeschwindigkeiten eingesetzt werden kann, da die Frequenzcharakteristika der jeweiligen Bits sich unterscheiden. Gemäß diesen Auslegungsformen jedoch werden die Absolutwertsignale seriell übertragen, wenn die Drehbewegung angehalten wird, und anschließend werden die Signale durch inkrementelle Signale auf eine ähnliche Art und Weise wie bei der üblichen Methode abgegeben. Daher ergeben sich selbst dann keine Schwierigkeiten, wenn sich die Welle mit einer hohen Geschwindigkeit dreht.Two types of waveform shaping circuits 7₁ to 7₁₅ of the absolute encoder are used in accordance with the number of bits of the Gray code. The problem is that the conventional absolute encoder cannot be used at high rotation speeds. because the frequency characteristics of the respective bits are different. However, according to these designs, the absolute value signals are transmitted serially when the rotation is stopped, and then the signals are output by incremental signals in a similar manner to the conventional method. Therefore, there is no difficulty even when the shaft rotates at a high speed.

Figur 7 zeigt eine Schaltung mit einem Schaltungsteil nach Figur 6 unter Zuordnung zu einem einzigen Spalt. Diese Schaltung wird bei der Wellenformungsschaltung von zwei oder mehr Spalten einschließlich des maximalen Spalts mit einer hohen Auflösung eingesetzt. Die Größe des Signalpegels jedes Spalts wird mit Hilfe eines variablen Widerstands VR eingestellt. Da die Frequenzcharakteristika der Photodiode schlechter werden, wenn der Belastungswiderstand größer wird, sind die Charakteristika des Spalts, bei dem der Signalausgang klein ist, in entsprechender Weise so eingestellt, daß der variable Widerstand VR unter Abstimmung hierauf einen großen Wert hat. Da jedoch der Absolutwert detektiert wird, wenn die Drehung angehalten wird, wie dies zuvor beschrieben worden ist, werden die Charakteristika des Codierers nicht durch Veränderungen hinsichtlich des Signalpegels beeinflußt.Figure 7 shows a circuit having a circuit part of Figure 6 allocated to a single gap. This circuit is used in the waveform shaping circuit of two or more gaps including the maximum gap with a high resolution. The magnitude of the signal level of each gap is adjusted by means of a variable resistor VR. Since the frequency characteristics of the photodiode become worse as the load resistance becomes larger, the characteristics of the gap where the signal output is small are adjusted accordingly so that the variable resistor VR has a large value in accordance with this. However, since the absolute value is detected when the rotation is stopped as described previously, the characteristics of the encoder are not affected by changes in the signal level.

Figur 8 ist ein Schaltungsdiagramm zur Ausgabe von 32.768 Impulsen von fünfzehn Bits. Uni bei dieser bevorzugten Ausführungsform die Anzahl von Spuren der Scheibe 2 zu reduzieren um den Absolutwert zu detektieren, werden 4.096 Spalte als Spalt mit der höchsten Auflösung eingesetzt (im allgemeinen werden 8.192 Spalte genommen). Die mit Hilfe dieser Spalte detektierten Signale werden in einen Strom/Spannungswandler 20 der Differentialbauart eingegeben, um hierdurch quasi-sinusförmige Signale von 4.096 Spalten zu erhalten. Aus diesen Signalen werden quasisinusförmige Signale, deren Phasen sich um 45º pro Zeiteinheit unterscheiden, über einen Widerstandstreiber 30 erhalten. Die Wellenform dieser Signale wird mit Hilfe der Wellenformungsschaltung 40 geformt, so daß man Rechteckwellensignale erhält.Figure 8 is a circuit diagram for outputting 32,768 pulses of fifteen bits. In this preferred embodiment, in order to reduce the number of tracks of the disk 2 to detect the absolute value, 4,096 columns are used as the column with the highest resolution (generally, 8,192 columns are used). The signals detected by this column are input to a differential type current/voltage converter 20 to thereby obtain quasi-sinusoidal signals of 4,096 columns. From these signals, quasi-sinusoidal signals whose phases differ by 45° per unit time are obtained via a resistance driver 30. The The waveform of these signals is shaped by the wave shaping circuit 40 to obtain square wave signals.

Figur 9 ist ein Diagramm zur Verdeutlichung der Phasenzuordnungen und den Rechteckwellenausgängen GR&sub1;, GR&sub0;&sub0;, GR&sub2; und GR&sub0;&sub1; in Figur 8.Figure 9 is a diagram illustrating the phase assignments and the square wave outputs GR₁, GR₀₀, GR₂ and GR₀₁ in Figure 8.

Die Ausgänge GR&sub1;, GR&sub0;&sub0;, GR&sub2; und GR&sub0;&sub1; (welche jeweils 4.096 Impulse umfaßt) sind in den Figuren 9B, 9D, 9C und 9E jeweils gezeigt. Die Ausgänge GR&sub1; und GR&sub2; und die Ausgänge GR&sub0;&sub0; und GR&sub0;&sub1; werden in exklusiven ODER-Schaltungen (nicht gezeigt) in der Steuerschaltung 17 eingegeben, so daß die Rechteckwellenausgangssignale mit den beiden Phasen (der Kanäle A und B) mit 8.192 Impulse nach den Figuren 9H und 9I erhalten werden. Die Figuren 9J und 9K zeigen Signale jeweils der Kanäle Z und . Es ist bekannt, daß die Frequenzcharakteristik einer Diode mit dem Wert des Belastungswiderstandes variiert, und sie ist optimal, wenn der Wert Null ist, das heißt, wenn die Diode kurzgeschlossen ist. Daher ist es im Prinzip möglich, den Wert auf Null einzustellen, indem ein Strom/Spannungs-Wandler eingesetzt wird. Ferner ist es möglich, das gemeinsame Rauschen abzugleichen. Aus diesem Grunde wird ein Strom/Spannungs-Wandler 20 der differentiellen Bauart genommen, wodurch sich die Frequenzcharakteristika verbessern lassen. Selbst wenn die Welle sich mit einer hohen Geschwindigkeit dreht, sind die charakteristischen Eigenschaften zufriedenstellend.The outputs GR₁, GR₀₁, GR₂ and GR₀₁ (each comprising 4,096 pulses) are shown in Figs. 9B, 9D, 9C and 9E, respectively. The outputs GR₁ and GR₂ and the outputs GR₀₁ and GR₀₁ are input to exclusive OR circuits (not shown) in the control circuit 17, so that the square wave output signals with the two phases (of the channels A and B) of 8,192 pulses are obtained as shown in Figs. 9H and 9I. Figs. 9J and 9K show signals of the channels Z and , respectively. It is known that the frequency characteristic of a diode varies with the value of the load resistance, and it is optimal when the value is zero, that is, when the diode is short-circuited. Therefore, it is possible in principle to set the value to zero by using a current-voltage converter. Furthermore, it is possible to adjust the common noise. For this reason, a current-voltage converter 20 of the differential type is adopted, whereby the frequency characteristics can be improved. Even when the shaft rotates at a high speed, the characteristics are satisfactory.

Die Ausführungsform nach Figur 1 bezieht sich auf ein Beispiel, bei dem ein Indeximpuls (Kanäle Z und ) pro Umdrehung hinzuaddiert wird. Da der Absolutwert eigenständig erfaßt werden kann, ist der Indeximpuls, welcher bei dem üblichen inkrementellen Codierer eingesetzt wird, nicht erforderlich. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform werden Indeximpulse synthetisch durch die Steuerschaltung 17 dargestellt und an die externe Steuerschaltung abgegeben. Wenn man immer die Anzahl der Impulse überprüft, läßt sich eine Fehlfunktion durch Störungen während der Übertragung feststellen. Die Zuverlässigkeit läßt sich folglich verbessern. Da nur ein Impuls des Kanals Z pro Umdrehung im Vergleich zu den Kanälen A und B ausgegeben wird, ist die Wahrscheinlichkeit, daß sich die Rauschstörungen mit dem Impuls des Kanals Z vermischen, gering, so daß dann, wenn die Impulse der Kanäle A und B gezählt werden und wenn der Codierer in Betrieb ist, und hierbei immer die Anzahl der Impulse des Kanals Z überprüft wird, sich die Impulse mit einer höheren Zuverlässigkeit übertragen lassen.The embodiment of Figure 1 relates to an example in which one index pulse (channels Z and ) is added per revolution. Since the absolute value can be detected independently, the index pulse used in the conventional incremental encoder is not required. In this preferred embodiment, index pulses are synthesized by the control circuit 17 and sent to the external control circuit. By always checking the number of pulses, a malfunction due to noise during transmission can be detected. Reliability can therefore be improved. Since only one pulse of channel Z is added per revolution, compared to channels A and B, the probability of noise mixing with the pulse of channel Z is small, so that when the pulses of channels A and B are counted and the encoder is in operation, always checking the number of pulses of channel Z, the pulses can be transmitted with greater reliability.

Claims (1)

1. Absolut-Codierer der Multirotationsbauart, bei dem ein Einzelimpuls-Codierer der magnetischen Bauart zum Detektieren der Anzahl von Umdrehungen der Welle (1) und ihrer Drehrichtung und ein Absolutcodierer der optischen Bauart zum Detektieren eines Absolutwinkels bei einer Umdrehung an ein und derselben Welle (1) kombiniert sind, wobei der Absolutdrehwinkel der Welle (1) auf der Basis der Detektionssignale der Codierer ermittelt wird, und bei dem dann, wenn eine Hauptversorgungsquelle, welche die Codierer versorgt, unterbrochen wird, eine Energieversorgung von einer externen Hilfsenergiequelle, wie einer Batterie oder dergleichen, zu dem Einzelimpuls-Codierer und zu einer elektronischen Schaltung zur Messung der Detektionsgröße des Einzelimpuls-Codierers erfolgt, gekennzeichnet durch Steuerschaltungen (12, 17), welche derart ausgelegt sind, daß zuerst die Anzahl der Umdrehungen gespeichert wird, und daß dann, wenn eine Energieversorgungsspannung eine vorbestimmte Spannung oder mehr erreicht hat, eine Übertragung erfolgt zur externen Steuereinrichtung in Form von seriellen Daten mit einem ersten Signal, welches die Anzahl von Umdrehungen wiedergibt, und daran anschließend mit einem zweiten Signal, welches eine Reihe von inkrementellen Impulsen aufweist, welche den absoluten Drehwinkel der Welle (1) innerhalb eines Umdrehungsbereiches wiedergeben, welcher mit Hilfe des Absolut-Codierers der optischen Bauart während des Stillstands der Welle (1) durch Rechteckwellen Signale aus zwei Phasen detektiert wird, welche eine Phasendifferenz von 90º haben.1. A multi-rotation type absolute encoder in which a single-pulse encoder of magnetic type for detecting the number of revolutions of the shaft (1) and its rotation direction and an absolute encoder of optical type for detecting an absolute angle in one revolution are combined on one and the same shaft (1), the absolute rotation angle of the shaft (1) being determined on the basis of the detection signals of the encoders, and in which, when a main power source supplying the encoders is interrupted, a power supply is made from an external auxiliary power source such as a battery or the like to the single-pulse encoder and to an electronic circuit for measuring the detection quantity of the single-pulse encoder, characterized by control circuits (12, 17) which are designed in such a way that first the number of revolutions is stored, and that when a power supply voltage has reached a predetermined voltage or more, a transmission is made to the external control device in the form of serial data with a first signal representing the number of revolutions and thereafter with a second signal comprising a series of incremental pulses representing the absolute angle of rotation of the shaft (1) within a range of revolutions which is detected by means of the absolute encoder of the optical type during the standstill of the shaft (1) by square wave signals of two phases which have a phase difference of 90º.
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