JP2003302258A

JP2003302258A - インクリメンタルエンコーダ

Info

Publication number: JP2003302258A
Application number: JP2002108941A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Nakamura; 義行中村; Keiji Yamaguchi; 恵司山口
Original assignee: Sumtak Corp
Current assignee: Sumtak Corp
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2002-04-11
Publication date: 2003-10-24

Abstract

(57)【要約】【課題】１パルスの低パルスから、部品点数や回転ス
リットトラックを増加することなく、高パルスまで対応
でき、簡単な構造で低コストのインクリメンタルエンコ
ーダを提供する。【解決手段】位相差インクリメンタル信号を出力する
エンコーダであって、少なくともＡ，Ｂ相に対応する受
光部５ａ，５ｂと、これらの受光部５ａ，５ｂに対応し
た固定スリット４ａ，４ｂと、これらの固定スリット４
ａ，４ｂに対応した回転スリット３ａ，３ｂとを有し、
前記Ａ，Ｂ相に対応した回転スリット３ａ，３ｂが同一
トラック２内で、かつＡ，Ｂ相のスリット３ａ，３ｂが
互いに移動方向において重ならない位置に配置され、か
つＡ，Ｂ相に対応した受光部５ａ，５ｂが回転スリット
３ａ，３ｂ移動方向の前記トラック２に対応する位置に
配置され、前記固定スリット４ａ，４ｂが前記受光部５
ａ，５ｂの一部に、前記回転スリット３ａ，３ｂに対応
する位置に開口している構成のインクリメンタルエンコ
ーダとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はモーター等の回転体
である被測定物の変位量、回転量、回転速度を検出する
エンコーダに関し、特にインクリメンタル信号を発生す
るインクリメンタルエンコーダのスリット構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ロータリーエンコーダは機械的な回転変
位量を電気信号に変換、増幅して出力する。なかでも、
光学式のロータリーエンコーダ（以下、単にエンコーダ
と称する）は、機械的な回転変位量を取り出すスリット
板と、その変位を電気的信号に変換して出力する光学系
および電子回路から構成されている。

【０００３】エンコーダの構造には種々のものがある
が、大別するとインクリメンタルタイプと、アブソリュ
ートタイプに分けることができ、この両者はスリット板
の構造が異なる。インクリメンタルタイプのエンコーダ
は、回転位置計測用パルスとして、Ａ，Ｂ位相差信号を
出力し、このＡ，Ｂ相の位相差信号から回転方向と回転
量を検出して、回転数を計数したりする。このインクリ
メンタルタイプのエンコーダは、コストダウンと省スペ
ースの目的から、エンコーダとして必要最小限の機能部
分を有するものである。

【０００４】一般的なインクリメンタル信号の検出方法
としては、例えば図３、４（ａ），（ｂ）に示すものが
挙げられる。図３は回転スリット板を示す平面図、図４
（ａ）は回転スリット板の回転スリット、（ｂ）は固定
スリット側を示している（以下図５も同じ）。

【０００５】図３において、回転スリット板１には、回
転スリット３が形成されている。この回転スリット３
は、スリット板１の所定位置に円周方向に等間隔Ｐで形
成され、この回転スリットを光学機器で検出することに
より、符号（計測パルス）を発生する。図４（ａ）は、
回転スリット板に形成された回転スリットの一部を抜き
出した概念図であり、この例ではＡ，Ｂ相用の回転スリ
ット３ａ，３ｂがそれぞれの信号トラック２ａ，２ｂに
独立して形成・配置されている。また、その他のスリッ
トは省略している。

【０００６】従って、回転スリット３ａ，３ｂを検出す
る受光部５ａ，５ｂも、前記信号トラック２ａ，２ｂに
対応して、回転スリット３ａ，３ｂの移動方向と直交す
る方向に並んで配置されている。

【０００７】ここで、Ａ相用回転スリット３ａと、Ｂ相
用回転スリット３ｂとは、所定の位相差を生じるように
位相差分だけ間隔を置いて形成・配置されている。つま
り、２つの信号トラック２ａ，２ｂに形成された回転ス
リット３ａ，３ｂは、位相差分だけずれている。

【０００８】図４（ａ），（ｂ）の場合、回転スリット
３ａ，３ｂ側でＡ，Ｂ相の２信号の位相をとるので、パ
ルス数（一回転の分割数）は１パルスから高パルスまで
検出が可能である。しかし、この方式では回転スリット
のＡ，Ｂ相用信号トラック２ａ，２ｂが必要であり、信
号トラックが２つになってしまう。

【０００９】また、一般的なロータリーエンコーダは、
Ａ，Ｂ相信号の他に、原点信号（一回転に１パルス）
や、Ｕ，Ｖ，Ｗ相等、モータの磁極位置検出のためのコ
ミュテーション信号などの信号も検出している。このた
め、これらの信号のためのトラックも必要であり、限ら
れたスペースを有効に活用して、低コストかつ精度の良
い装置を実現するためには、トラック数はできる限り少
なくする必要がある。

【００１０】そこで、例えば図５（ａ），（ｂ）に示す
ように、Ａ，Ｂ相信号用の回転スリット３は１トラック
２として、固定スリット４ａ，４ｂ側で２信号の位相を
とる（ピッチＰ＋位相Ｐｈ）場合が多い。

【００１１】しかし、この検出方法は、例えば図６に示
すようにＡ，Ｂ相信号のパルス数が少ない場合、ピッチ
Ｐ＋位相Ｐｈが大きくなって２つの受光部の間隔を超え
てしまい、受光部の受光領域から固定スリットが、はみ
出てしまうので、パルス数に限度（高パルスは問題な
い）がある。

【００１２】一方、受光部５ａ，５ｂ自体を固定スリッ
トに合わせて移動することも考えられるが、今度は発光
部の照光領域（スポット）から受光部が外れてしまい、
それぞれの受光部に合わせて発光部を設ける必要が生じ
て、部品点数が増大し、コストが増大してしまう。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、１パ
ルスの低パルスから、部品点数や回転スリットトラック
を増加することなく、高パルスまで対応でき、簡単な構
造で低コストのインクリメンタルエンコーダを提供する
ことである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点に鑑
み、検討を行った結果、低パルス（受光部から固定スリ
ットが、はみ出てしまうパルス）の場合は、図１に示す
ように受光部５ａ，５ｂの一部分を使用し、回転スリッ
ト側で２信号の位相をとる構造とした。これにより、１
パルスの低パルスから高パルスまで一種類の受光部品で
検出が可能となる。

【００１５】すなわち上記目的は、以下の構成により達
成することができる。（１）位相差インクリメンタル信号を出力するエンコ
ーダであって、少なくともＡ，Ｂ相に対応する受光部
と、これらの受光部に対応した固定スリットと、これら
の固定スリットに対応した回転スリットとを有し、前記
Ａ，Ｂ相に対応した回転スリットが同一トラック内で、
かつＡ，Ｂ相のスリットが互いに移動方向において重な
らない位置に配置され、かつＡ，Ｂ相に対応した受光部
が回転スリット移動方向の前記トラックに対応する位置
に配置され、前記固定スリットが前記受光部の一部であ
って前記回転スリットに対応する位置に開口しているイ
ンクリメンタルエンコーダ。（２）前記固定スリットは、Ａ，Ｂ相用スリットが１
ピッチまたはその整数倍間隔を有するように形成され、
前記回転スリットは、Ａ，Ｂ相用スリットが位相差間隔
を有するように形成されている上記（１）のインクリメ
ンタルエンコーダ。（３）前記固定スリットの幅は、前記受光部の幅を分
割した幅以内に収まっている上記（１）または（２）の
インクリメンタルエンコーダ。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明のインクリメンタルエンコ
ーダは、位相差インクリメンタル信号を出力するエンコ
ーダであって、少なくともＡ，Ｂ相に対応する受光部
と、これらの受光部に対応した固定スリットと、これら
の固定スリットに対応した回転スリットとを有し、前記
Ａ，Ｂ相に対応した回転スリットが同一トラック内で、
かつＡ，Ｂ相のスリットが互いに移動方向に重ならない
位置に配置され、かつこのＡ，Ｂ相に対応した受光部が
回転スリット移動方向の前記トラックに対応する位置に
配置され、前記固定スリットが前記受光部の一部に、前
記回転スリットに対応する位置に開口しているものであ
る。

【００１７】さらに、図を参照しつつ、本発明のインク
リメンタルエンコーダについて説明する。図１（ａ）、
（ｂ）は、本発明のインクリメンタルエンコーダの基本
構成を示す概念図である。なお、図１（ａ）は回転スリ
ット板、図１（ｂ）は固定スリット板側を示している。

【００１８】本発明のインクリメンタルエンコーダは、
図１（ａ）に示すように、スリット板のＡ，Ｂ相用トラ
ック２とＡ相用回転スリット３ａ、Ｂ相用回転スリット
３ｂとを有する。このＡ，Ｂ相用トラック２は、従来の
Ａ，Ｂ相用トラックと同様に、１つの受光部に対応した
幅を有するものであり、後述する受光部の幅と等しい
か、これより僅かに大きい幅に設定される。つまり、
Ａ，Ｂ相用トラック２は、１つのトラックで、Ａ，Ｂ相
のスリットを有する。

【００１９】前記Ａ，Ｂ相用トラック２内にはＡ相用回
転スリット３ａ、Ｂ相用回転スリット３ｂが形成されて
いる。このＡ相用回転スリット３ａ、Ｂ相用回転スリッ
ト３ｂは、互いに移動方向に重ならない位置に形成、配
置される。すなわち、Ａ相用回転スリット３ａ、Ｂ相用
回転スリット３ｂは、受光部の大きさに対して、トラッ
クの幅方向にそれぞれ分割した幅以内に収まる幅を有す
る。通常、Ａ相用回転スリット３ａ、Ｂ相用回転スリッ
ト３ｂは、受光部の幅の１／２あるいはこれより僅かに
小さな幅に設定されるが、場合によっては２／６：４／
６等のように、いずれか一方の幅を大きくするようにし
てもよい。

【００２０】Ａ相用回転スリット３ａ、Ｂ相用回転スリ
ット３ｂは、各相のスリット板がそれぞれ所定のピッチ
（分解能）で離間して形成・配置されると共に、異なる
相（Ａ／Ｂ相）の間で所定の位相差を生じるような間隔
をあけるように形成・配置される。つまり、Ａ相用回転
スリット３ａ、Ｂ相用回転スリット３ｂは、Ａ，Ｂ相用
トラック２内の幅方向に並ぶように形成・配置され、か
つ所定の位相分互いにずれている。また、その長さは、
特に規制されるものではないが、通常受光部の長さと同
等か、これより僅かに短く設定される。

【００２１】ここで、Ａ，Ｂ相のピッチＰは、分解能ま
たはパルス数ｎにより決められ、Ｐ＝３６０°／ｎと表すことができる。

【００２２】一方、位相Ｐｈは、通常Ｐｈ＝Ｐ／４であ
る。

【００２３】受光部側に配置される固定スリット４は、
前記Ａ相用回転スリット３ａ、Ｂ相用回転スリット３ｂ
に対応した位置大きさに設定され、形成・配置されてい
る。すなわち、Ａ，Ｂ相に対応したＡ相受光部４ａ、Ｂ
相受光部４ｂは、回転スリット３ａ，３ｂの移動方向で
あって、前記トラック２に対応する位置に配置される。
通常、Ａ相受光部４ａ、Ｂ相受光部４ｂは、１ピッチＰ
間隔で並んで配置されるが、１ピッチの整数倍間隔に離
間していてもよい。但し、あまり離れすぎると発光部か
らの照射光スポットから外れてしまい、結果として発光
部を増やさなければならなくなるので、発光部からの照
射光スポットに収まる範囲内が望ましい。

【００２４】そして、Ａ相用固定スリット４ａ、Ｂ相用
固定スリット４ｂは、Ａ，Ｂ相に対応したＡ相受光部４
ａ、Ｂ相受光部４ｂ上に開口し、しかも上記Ａ相用回転
スリット３ａ、Ｂ相用回転スリット３ｂと同様に、受光
部５ａ，５ｂの幅をそれぞれが分割するような幅に形成
・配置されている。また、その長さは通常受光部の長さ
と同等か、これより僅かに短く設定される。

【００２５】このように、本発明のエンコーダは、１つ
のトラック２内にＡ相用回転スリット３ａ、Ｂ相用回転
スリット３ｂを設け、しかもこのスリット３ａ、３ｂが
幅方向に分割されて位相差を有するので、受光部、およ
び固定スリットはピッチＰ間隔で配置するだけでよく、
位相差の影響を受けることがない。

【００２６】このため、高分解能の高パルスから、低分
解能の低パルスまで、種々の仕様のエンコーダに対応す
ることができ、多くの部品を共通化することができるの
で、コストの削減効果が極めて大きい。また、その性能
は従来のエンコーダと同等のものができるので、性能を
低下させることなく、コストを削減することができる。

【００２７】本発明に用いられるエンコーダの基本構成
は、光学式の場合、例えば図２に示すように、符号板２
４を挟んで、発光素子２１、受光素子２２が配置され、
さらにこれらの素子を駆動したり、得られた信号を増
幅、整形したり、タイミングを整えたりするための電子
回路が形成されている基板が配置されている。また、発
光素子２１上には発光した光を規制する規制板２５が配
置され、受光素子２２上（下側）には固定スリット２３
が配置されている。なお、図２はエンコーダの符号板２
４周囲の部品を抜き出した一部断面図である。

【００２８】発光素子としては、通常、発光ダイオード
（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）等の半導体発
光素子が用いられ、受光素子には、通常、フォトトラン
ジスタ、フォトダイオード等の半導体受光素子が用いら
れる。また、磁気的な検出方式を用いる場合、磁気検出
素子と電子回路部品等から構成される。

【００２９】本発明における符号板２４は、光学式の場
合、通常、光透過部（いわゆるスリット）と、光遮蔽部
とを有する円盤状のスリット板を用いる。そして、前記
光透過物、光遮蔽部との組み合わせにより、公知のイン
クリメンタル信号が得られるようになっている（また
は、反射式としてもよい）。図示例において、符号板２
４は、ボス２６を介して被測定物である回転対の回転軸
２７に取り付けられている。

【００３０】なお、磁気方式を用いる場合には、磁気透
過率の強いものと弱いもの、透過する磁力線の粗密材料
の組み合わせ、あるいは磁性材料と非磁性材料、磁気発
生部と非磁気発生部との組み合わせなどにより、上記ス
リット板と同様の作用を得ることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、１パルス
の低パルスから、部品点数や回転スリットトラックを増
加することなく、高パルスまで対応でき、簡単な構造で
低コストのインクリメンタルエンコーダを提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエンコーダの回転スリットと固定スリ
ットの構成例を示す概念図であり、（ａ）は回転スリッ
ト板の回転スリット側、（ｂ）は固定スリット側を示し
ている。

【図２】エンコーダのスリット板の構成例を示す平面図
である。

【図３】従来のエンコーダの回転スリットと固定スリッ
トの関係を示す概念図である。

【図４】従来のエンコーダの回転スリットと固定スリッ
トの関係を示す概念図であり、（ａ）は回転スリット板
の回転スリット側、（ｂ）は固定スリット側を示してい
る。

【図５】従来のエンコーダの回転スリットと固定スリッ
トの関係を示す概念図であり、（ａ）は回転スリット板
の回転スリット側、（ｂ）は固定スリット側を示してい
る。

【図６】従来のエンコーダの回転スリットと固定スリッ
トの関係を示す概念図で、固定スリットが受光部からは
み出している状態を示している。

【符号の説明】

２トラック３ａＡ相用回転スリット３ｂＢ相用回転スリット４ａＡ相用固定スリット４ｂＢ相用固定スリット５ａＡ相受光部５ｂＢ相受光部１１回転軸２１発光素子２２固定スリット板２３受光素子２４符号板２５規制板２６ボス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F103 BA43 CA02 DA01 DA13 EA17 EA20 EB06 EB12 EB33 EB37 FA01 FA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】位相差インクリメンタル信号を出力する
エンコーダであって、少なくともＡ，Ｂ相に対応する受光部と、これらの受光
部に対応した固定スリットと、これらの固定スリットに
対応した回転スリットとを有し、前記Ａ，Ｂ相に対応した回転スリットが同一トラック内
で、かつＡ，Ｂ相のスリットが互いに移動方向において
重ならない位置に配置され、かつＡ，Ｂ相に対応した受光部が回転スリット移動方向
の前記トラックに対応する位置に配置され、前記固定スリットが前記受光部の一部であって前記回転
スリットに対応する位置に開口しているインクリメンタ
ルエンコーダ。
【請求項２】前記固定スリットは、Ａ，Ｂ相用スリッ
トが１ピッチまたはその整数倍間隔を有するように形成
され、前記回転スリットは、Ａ，Ｂ相用スリットが位相
差間隔を有するように形成されている請求項１のインク
リメンタルエンコーダ。
【請求項３】前記固定スリットの幅は、前記受光部の
幅を分割した幅以内に収まっている請求項１または２の
インクリメンタルエンコーダ。