JP2020148741A

JP2020148741A - Encoder

Info

Publication number: JP2020148741A
Application number: JP2019048989A
Authority: JP
Inventors: 松添　雄二; Yuji Matsuzoe; 雄二松添; 中山　智晴; Tomoharu Nakayama; 智晴中山
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2019-03-15
Filing date: 2019-03-15
Publication date: 2020-09-17

Abstract

To provide an encoder capable of detecting a rotation direction of a measuring object when detecting the rotation number of the measuring object by one magnetic sensor.SOLUTION: An encoder ( absolute encoder 100) includes: an absolute position detection section 192 for detecting a rotation position of a measuring object during one rotation using a light receiving element 156; and a multi-rotation detection section 191 for detecting the rotation number of the measuring object using one Hall IC160 while determining a rotation direction of the measuring object on the basis of a change of the rotation position detected by the absolute position detection section 192.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明はエンコーダに関する。 The present invention relates to an encoder.

従来、一回転中の回転位置（回転角度）を検出する光学式のエンコーダと、回転数を検出する磁気式のエンコーダと、を含むエンコーダが知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, an encoder including an optical encoder that detects a rotation position (rotation angle) during one rotation and a magnetic encoder that detects a rotation speed is known (see, for example, Patent Document 1).

特開２０１１−４７７６５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-47765

しかしながら、特許文献１では、磁気式のエンコーダは、位相の異なる二つの信号を出力するため、複数の磁気センサを搭載する必要がある。そのため、複数の磁気センサの配置に起因して回路基板への電気・電子部品や配線等に制約が生じうる。 However, in Patent Document 1, since the magnetic encoder outputs two signals having different phases, it is necessary to mount a plurality of magnetic sensors. Therefore, there may be restrictions on electrical / electronic components, wiring, and the like on the circuit board due to the arrangement of the plurality of magnetic sensors.

一方、磁気センサを一つにすると、一つの信号しか出力できないため、回転数の検出時に回転方向を検出することができない可能性がある。 On the other hand, if one magnetic sensor is used, only one signal can be output, so that the rotation direction may not be detected when the rotation speed is detected.

そこで、上記課題に鑑み、一つの磁気センサで測定対象の回転数を検出する際に、測定対象の回転方向を検出可能なエンコーダを提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, it is an object of the present invention to provide an encoder capable of detecting the rotation direction of the measurement target when detecting the rotation speed of the measurement target with one magnetic sensor.

上記目的を達成するため、本発明の一実施形態では、
光学センサを用いて、測定対象の一回転中の回転位置を検出する絶対位置検出部と、
前記絶対位置検出部により検出される回転位置の変化に基づき、測定対象の回転方向を判断しながら、一つの磁気センサを用いて、測定対象の回転数を検出する多回転検出部と、を備える、
エンコーダが提供される。 In order to achieve the above object, in one embodiment of the present invention,
An absolute position detector that detects the rotation position of the measurement target during one rotation using an optical sensor,
It is provided with a multi-rotation detection unit that detects the rotation speed of the measurement target by using one magnetic sensor while determining the rotation direction of the measurement target based on the change in the rotation position detected by the absolute position detection unit. ,
Encoders are provided.

また、本発明の他の実施形態では、
光学センサを用いて、測定対象の一回転中の回転位置を検出する絶対位置検出部と、
前記絶対位置検出部により検出される回転位置の変化に基づき、測定対象の回転方向を判断しながら、一つの磁気センサを用いて、測定対象の回転数を検出する多回転検出部と、を備え、
エンコーダの電源ＯＦＦ状態において、測定対象の回転に応じて、一時的に前記絶対位置検出部が作動する、
エンコーダが提供される。 Further, in other embodiments of the present invention,
An absolute position detector that detects the rotation position of the measurement target during one rotation using an optical sensor,
A multi-rotation detection unit that detects the rotation speed of the measurement target by using one magnetic sensor while determining the rotation direction of the measurement target based on the change in the rotation position detected by the absolute position detection unit. ,
In the power-off state of the encoder, the absolute position detection unit temporarily operates according to the rotation of the measurement target.
Encoders are provided.

上述の実施形態によれば、一つの磁気センサで測定対象の回転数を検出する際に、測定対象の回転方向を検出可能なエンコーダを提供することができる。 According to the above-described embodiment, it is possible to provide an encoder capable of detecting the rotation direction of the measurement target when detecting the rotation speed of the measurement target with one magnetic sensor.

一実施形態に係るアブソリュートエンコーダの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the absolute encoder which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るアブソリュートエンコーダの測定処理に関する構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the structure concerning the measurement process of the absolute encoder which concerns on one Embodiment. 制御回路の処理の一例を概略的に示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the processing of a control circuit schematicly.

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the invention will be described with reference to the drawings.

［アブソリュートエンコーダの構成及び構造］
まず、図１、図２を参照して、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ１００の構成及び構造等について説明する。 [Absolute encoder configuration and structure]
First, the configuration and structure of the absolute encoder 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

図１は、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ１００の一例を示す図である。具体的には、図１（Ａ）は、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ１００の一例を示す平面図であり、図１（Ｂ）は、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ１００の一例を示す側面断面図（図１（Ａ）のＡ−Ａ断面図）である。図２は、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ１００の測定処理に関する構成の一例を示すブロック図である。以下、アブソリュートエンコーダ１００の構造について、図中の三次元直交座標系（ＸＹＺ座標系）を適宜用いて説明を行い、便宜的に、Ｚ軸の正方向（以下、「Ｚ軸正方向」）を"上"、Ｚ軸の負方向（以下、「Ｚ軸負方向」）を"下"と称する場合がある。また、Ｘ軸の正方向及び負方向、Ｙ軸の正方向及び負方向、並びに、Ｚ軸の正方向及び負方向のそれぞれを、総括的に、"Ｘ軸方向"、"Ｙ軸方向"、及び、"Ｚ軸方向"と称する場合がある。 FIG. 1 is a diagram showing an example of an absolute encoder 100 according to the present embodiment. Specifically, FIG. 1A is a plan view showing an example of the absolute encoder 100 according to the present embodiment, and FIG. 1B is a side sectional view showing an example of the absolute encoder 100 according to the present embodiment. It is a figure (A cross-sectional view of FIG. 1A). FIG. 2 is a block diagram showing an example of a configuration related to measurement processing of the absolute encoder 100 according to the present embodiment. Hereinafter, the structure of the absolute encoder 100 will be described by appropriately using the three-dimensional Cartesian coordinate system (XYZ coordinate system) in the drawing, and for convenience, the Z-axis positive direction (hereinafter, “Z-axis positive direction”) will be described. The "up" and the negative direction of the Z axis (hereinafter, "the negative direction of the Z axis") may be referred to as "down". In addition, the positive and negative directions of the X-axis, the positive and negative directions of the Y-axis, and the positive and negative directions of the Z-axis are collectively referred to as "X-axis direction" and "Y-axis direction". And, it may be referred to as "Z-axis direction".

尚、図１（Ａ）において、基板１４０、並びに、基板１４０に搭載される光学モジュール１５０及びホールＩＣ（Integrated Circuit）１６０等は、ハブ１１０、スケール板１２０、及び磁石１３０等がＺ軸正方向、つまり、上から露出して見えるように一点鎖線で表されている。また、図１において、アブソリュートエンコーダ１００の構成要素を収容する筐体（ケース）は、省略されている。 In FIG. 1A, the substrate 140, the optical module 150 and the Hall IC (Integrated Circuit) 160 mounted on the substrate 140, have the hub 110, the scale plate 120, the magnet 130, and the like in the positive Z-axis direction. That is, it is represented by a dashed line so that it can be seen exposed from above. Further, in FIG. 1, the housing (case) for accommodating the components of the absolute encoder 100 is omitted.

本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ１００（エンコーダの一例）は、ハブ１１０と、スケール板１２０（スリット板）と、磁石１３０と、基板１４０と、光学モジュール１５０と、ホールＩＣ１６０を含む。また、アブソリュートエンコーダ１００は、測定処理に関する構成として、信号処理回路１７０と、ＡＤ変換回路（Analog-to-Digital Converter：ＡＤＣ）１７２，１７４と、信号処理回路１８０と、制御回路１９０と、インタフェース１９９を含む。 The absolute encoder 100 (an example of an encoder) according to the present embodiment includes a hub 110, a scale plate 120 (slit plate), a magnet 130, a substrate 140, an optical module 150, and a hall IC 160. Further, the absolute encoder 100 has a signal processing circuit 170, an AD conversion circuit (Analog-to-Digital Converter: ADC) 172, 174, a signal processing circuit 180, a control circuit 190, and an interface 199 as configurations related to measurement processing. including.

ハブ１１０は、アブソリュートエンコーダ１００による多回転量（即ち、回転数）や一回転中の回転位置（回転角度）等の測定対象（例えば、回転式のサーボモータ等）の回転軸２００の一端に取り付けられる。 The hub 110 is attached to one end of a rotation shaft 200 of a measurement target (for example, a rotary servomotor) such as a multi-rotation amount (that is, the number of rotations) and a rotation position (rotation angle) during one rotation by the absolute encoder 100. Be done.

例えば、ハブ１１０は、回転軸２００に沿う方向（Ｚ軸方向）から見て、つまり、平面視で、回転軸２００の外径よりも大きな外径を有する略円柱形状を有する。ハブ１１０のＺ軸負方向側の端面（つまり、下側の端面）の軸心位置付近の領域には、ハブ１１０と同軸で、且つ、回転軸２００の外径と略同じ（実際上は、回転軸２００の外径よりも若干大きい）内径を有する窪み部が設けられる。当該窪み部には、ハブ１１０の軸心と回転軸２００の軸心２００ＡＸとが一致する態様で、回転軸２００が嵌挿される。また、ハブ１１０の軸心位置には、両端面の間を貫通するねじ孔が設けられ、ハブ１１０のＺ軸正方向側の端面（つまり、上側の端面）から下側の端面の窪み部に嵌挿された回転軸２００に対して、雄ねじ１１５が螺合されることにより、ハブ１１０は、回転軸２００に取り付けられる。これにより、ハブ１１０は、測定対象の回転軸２００の回転に伴い、一体として回転する。 For example, the hub 110 has a substantially cylindrical shape having an outer diameter larger than the outer diameter of the rotating shaft 200 when viewed from the direction along the rotating shaft 200 (Z-axis direction), that is, in a plan view. In the region near the axial center position of the end face on the negative side of the Z axis (that is, the lower end face) of the hub 110, it is coaxial with the hub 110 and substantially the same as the outer diameter of the rotating shaft 200 (practically, A recess having an inner diameter (slightly larger than the outer diameter of the rotating shaft 200) is provided. The rotating shaft 200 is fitted into the recessed portion in such a manner that the axial center of the hub 110 and the axial center 200AX of the rotating shaft 200 coincide with each other. Further, at the axial center position of the hub 110, a screw hole penetrating between both end faces is provided, and the end face on the Z-axis positive direction side (that is, the upper end face) of the hub 110 is recessed on the lower end face. The hub 110 is attached to the rotary shaft 200 by screwing the male screw 115 into the fitted rotary shaft 200. As a result, the hub 110 rotates as a unit as the rotation shaft 200 to be measured rotates.

また、ハブ１１０の上側の端面の軸心位置付近の領域には、ハブ１１０と同軸（即ち、回転軸２００と同軸）で、且つ、後述する磁石１３０の円柱形状の外径と略同じ（実際上は、磁石１３０の外径よりも若干大きい）内径を有する窪み部が設けられる。つまり、上述のねじ孔は、窪み部１１１の底面と、回転軸２００が嵌挿される、上述したハブ１１０の下側の端面の窪み部の底面との間を貫通している。このとき、当該ねじ穴の内径は、磁石１３０の外径、つまり、窪み部の内径よりも小さい。また、雄ねじ１１５は、頭部の外径が窪み部の内径より小さく、且つ、平面状の頭頂部を有する。雄ねじ１１５は、例えば、平ねじであってよい。これにより、平面視で、雄ねじ１１５の頭部を窪み部に収めることができると共に、雄ねじ１１５の頭頂部と、窪み部の底面とを同一平面に揃える、つまり、面一の状態にし、後述の如く、雄ねじ１１５の頭頂部の上に磁石１３０を配置することができる。 Further, in the region near the axial center position of the upper end surface of the hub 110, the outer diameter is coaxial with the hub 110 (that is, coaxial with the rotating shaft 200) and substantially the same as the cylindrical outer diameter of the magnet 130 described later (actually). The upper part is provided with a recess having an inner diameter (slightly larger than the outer diameter of the magnet 130). That is, the screw hole described above penetrates between the bottom surface of the recessed portion 111 and the bottom surface of the recessed portion on the lower end surface of the hub 110 into which the rotating shaft 200 is fitted. At this time, the inner diameter of the screw hole is smaller than the outer diameter of the magnet 130, that is, the inner diameter of the recessed portion. Further, the male screw 115 has a flat top portion in which the outer diameter of the head is smaller than the inner diameter of the recessed portion. The male screw 115 may be, for example, a flat head screw. As a result, the head portion of the male screw 115 can be accommodated in the recessed portion in a plan view, and the crown portion of the male screw 115 and the bottom surface of the recessed portion are aligned on the same plane, that is, they are made flush with each other, which will be described later. As described above, the magnet 130 can be arranged on the crown of the male screw 115.

スケール板１２０は、例えば、嫌気性の接着材等を用いて、ハブ１１０の回転軸２００が取り付けられる側の端面とは反対側の端面、つまり、上側の端面に取り付けられる。スケール板１２０は、例えば、ガラス製である。また、スケール板１２０は、金属製であってもよい。具体的には、スケール板１２０は、円板形状を有し、その中央部が切り欠かれ、貫通孔１２１が設けられると共に、平面視で、その中心が回転軸２００の軸心２００ＡＸに一致するように、配置される。また、スケール板１２０のＺ軸正方向側の面（つまり、上面）には、その外周（外縁）付近における異なる半径位置の全周に亘って、インクリメンタルパターン１２２及びアブソリュートパターン１２３が設けられる。 The scale plate 120 is attached to the end face of the hub 110 on the side opposite to the end face on which the rotating shaft 200 is attached, that is, the upper end face, using, for example, an anaerobic adhesive. The scale plate 120 is made of glass, for example. Further, the scale plate 120 may be made of metal. Specifically, the scale plate 120 has a disk shape, a central portion thereof is cut out, a through hole 121 is provided, and the center thereof coincides with the axis 200AX of the rotating shaft 200 in a plan view. Is arranged so that. Further, an incremental pattern 122 and an absolute pattern 123 are provided on the surface (that is, the upper surface) on the Z-axis positive direction side of the scale plate 120 over the entire circumference of different radial positions near the outer circumference (outer edge) thereof.

インクリメンタルパターン１２２は、スケール板１２０の回転位置に応じて、光学モジュール１５０からの照射光を、任意の角度位置からの回転角度（つまり、相対角度）を表す所定のパターンで反射する。インクリメンタルパターン１２２は、例えば、照射光を反射する複数の反射部が周方向に等間隔に、且つ、それぞれの反射部の間に非反射部（或いは、反射部よりも反射率が低い低反射率部）が挟まれるように配置される。インクリメンタルパターン１２２の反射部、及び、非反射部或いは低反射率部は、例えば、既知のフォトエッチング加工により形成される。以下、アブソリュートパターン１２３の反射部、及び、非反射部或いは低反射率部についても同様である。 The incremental pattern 122 reflects the irradiation light from the optical module 150 in a predetermined pattern representing a rotation angle (that is, a relative angle) from an arbitrary angle position according to the rotation position of the scale plate 120. The incremental pattern 122 has, for example, a low reflectance having a plurality of reflecting portions that reflect the irradiation light at equal intervals in the circumferential direction and a non-reflective portion (or a lower reflectance than the reflecting portion) between the respective reflecting portions. Part) is arranged so as to be sandwiched. The reflective portion and the non-reflective portion or the low reflectance portion of the incremental pattern 122 are formed by, for example, a known photoetching process. Hereinafter, the same applies to the reflective portion of the absolute pattern 123 and the non-reflective portion or the low reflectance portion.

アブソリュートパターン１２３は、スケール板１２０の回転位置に応じて、光学モジュール１５０からの照射光を、一回転中の回転角度の絶対位置を表す所定のパターンで反射する。アブソリュートパターン１２３は、例えば、スケール板１２０の角度位置に応じて、所定のビット数（例えば、９ビット）のＭ系列コードを表す複数の反射部が周方向に配置される。このとき、アブソリュートパターン１２３の周方向における反射部同士の間には、非反射部或いは低反射率部が配置される。 The absolute pattern 123 reflects the irradiation light from the optical module 150 in a predetermined pattern representing the absolute position of the rotation angle during one rotation, depending on the rotation position of the scale plate 120. In the absolute pattern 123, for example, a plurality of reflecting portions representing an M-sequence code having a predetermined number of bits (for example, 9 bits) are arranged in the circumferential direction according to the angular position of the scale plate 120. At this time, a non-reflective portion or a low reflectance portion is arranged between the reflective portions in the circumferential direction of the absolute pattern 123.

磁石１３０は、回転軸２００の軸心２００ＡＸ、つまり、Ｚ軸に垂直な方向（図１では、Ｙ軸方向）で異なる磁極、つまり、Ｓ極及びＮ極が着磁されている。具体的には、磁石１３０は、Ｚ軸方向、つまり、上下方向に延設される略円柱形状を有し、Ｙ軸正方向側及びＹ軸負方向側に区分される半円柱形状のＳ極部１３０Ａ及びＮ極部１３０Ｂを含む。 The magnet 130 is magnetized with different magnetic poles, that is, S pole and N pole in the axis 200AX of the rotating shaft 200, that is, the direction perpendicular to the Z axis (Y-axis direction in FIG. 1). Specifically, the magnet 130 has a substantially cylindrical shape extending in the Z-axis direction, that is, in the vertical direction, and has a semi-cylindrical S pole that is divided into a Y-axis positive direction side and a Y-axis negative direction side. The part 130A and the north pole part 130B are included.

例えば、磁石１３０は、ハブ１１０の上側の端面の窪み部に嵌挿される態様で配置され、接着剤により固定される。 For example, the magnet 130 is arranged so as to be fitted and inserted into the recessed portion of the upper end surface of the hub 110, and is fixed by an adhesive.

尚、磁石１３０は、Ｚ軸に垂直な方向で異なる磁極を有する限り、円柱形状以外の形状であってもよい。 The magnet 130 may have a shape other than a cylindrical shape as long as it has different magnetic poles in the direction perpendicular to the Z axis.

基板１４０は、例えば、円板形状を有し、ハブ１１０（スケール板１２０及び磁石１３０等）からＺ軸正方向、つまり、上方向に所定の距離だけ離れた位置において、回転軸２００の軸心２００ＡＸと垂直に、即ち、スケール板１２０と平行に配置される。また、基板１４０は、円板形状の軸心が回転軸２００の軸心２００ＡＸと一致するように配置される。具体的には、基板１４０は、アブソリュートエンコーダ１００の構成要素を収容する図示しないケースに固定される。つまり、基板１４０は、回転軸２００と共に回転しないため、基板１４０に実装される各種センサ（例えば、光学モジュール１５０やホールＩＣ１６０等）は、回転軸２００と共に回転するスケール板１２０や磁石１３０の回転状態を観測できる。基板１４０は、例えば、ＦＲ−４（Flame Retardant type 4）規格の配線基板である。基板１４０には、例えば、測定処理に関する構成、つまり、光学モジュール１５０、ホールＩＣ１６０、信号処理回路１７０、ＡＤＣ１７２，１７４、信号処理回路１８０、及び制御回路１９０、インタフェース１９９等の電子部品（電子回路）や、電子部品を駆動する電源ＩＣ等の電気部品が実装される。 The substrate 140 has, for example, a disk shape, and is located at a position separated from the hub 110 (scale plate 120, magnet 130, etc.) in the Z-axis positive direction, that is, upward by a predetermined distance, and is the axial center of the rotating shaft 200. It is arranged perpendicular to 200AX, that is, parallel to the scale plate 120. Further, the substrate 140 is arranged so that the axis of the disk shape coincides with the axis 200AX of the rotating shaft 200. Specifically, the substrate 140 is fixed to a case (not shown) that houses the components of the absolute encoder 100. That is, since the substrate 140 does not rotate together with the rotating shaft 200, various sensors mounted on the substrate 140 (for example, the optical module 150, the hall IC 160, etc.) are in a rotating state of the scale plate 120 and the magnet 130 rotating together with the rotating shaft 200. Can be observed. The substrate 140 is, for example, a FR-4 (Flame Retardant type 4) standard wiring board. The substrate 140 has, for example, a configuration related to measurement processing, that is, electronic components (electronic circuits) such as an optical module 150, a hall IC 160, a signal processing circuit 170, an ADC 172, 174, a signal processing circuit 180, a control circuit 190, and an interface 199. Also, electrical components such as power supply ICs that drive electronic components are mounted.

光学モジュール１５０は、基板１４０のＺ軸負方向側の面、つまり、下面において、スケール板１２０のインクリメンタルパターン１２２及びアブソリュートパターン１２３に対応するように、回転軸２００の軸心２００ＡＸを中心とする半径位置に設けられる。光学モジュール１５０は、発光素子１５２と、受光素子１５４，１５６を含む。 The optical module 150 has a radius centered on the axis 200AX of the rotating shaft 200 so as to correspond to the incremental pattern 122 and the absolute pattern 123 of the scale plate 120 on the Z-axis negative side surface of the substrate 140, that is, the lower surface. It is provided at the position. The optical module 150 includes a light emitting element 152 and light receiving elements 154 and 156.

発光素子１５２は、スケール板１２０に向けて光を照射する。発光素子は、例えば、ランバート型のＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。 The light emitting element 152 irradiates light toward the scale plate 120. The light emitting element is, for example, a Lambert type LED (Light Emitting Diode).

受光素子１５４は、インクリメンタルパターン１２２の反射部で反射された反射光を受光する。受光素子１５４は、例えば、フォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）を周方向に複数並べたＰＤアレイである。受光素子１５４は、インクリメンタルパターン１２２の反射部及び非反射部の繰り返しに対応する正弦波信号を電流信号（光電流）として出力する。このとき、受光素子１５４は、回転軸２００の１回転中で、２^Ｎ周期分に相当する、少なくとも二つ（つまり、二以上）の相互に位相の異なる正弦波信号を出力する。受光素子１５４から出力される二以上の正弦波信号は、信号処理回路１７０に入力される。 The light receiving element 154 receives the reflected light reflected by the reflecting portion of the incremental pattern 122. The light receiving element 154 is, for example, a PD array in which a plurality of photodiodes (PDs) are arranged in the circumferential direction. The light receiving element 154 outputs a sinusoidal signal corresponding to the repetition of the reflective portion and the non-reflective portion of the incremental pattern 122 as a current signal (photocurrent). At this time, the light receiving element 154 outputs at least two (that is, two or more) sine wave signals having different phases, which correspond to 2 ^N cycles in one rotation of the rotating shaft 200. Two or more sinusoidal signals output from the light receiving element 154 are input to the signal processing circuit 170.

例えば、受光素子１５４は、インクリメンタルパターン１２２の反射部及び非反射部の繰り返しに対応する四相の正弦波信号する。この場合、四相の正弦波信号は、同一の周期を有し、且つ、９０度の等間隔の位相差を有する。つまり、第１相の正弦波信号と第２相の正弦波信号との位相差は、９０度であり、第１相の正弦波信号と第３相の正弦波信号との位相差は、１８０度であり、第１相の正弦波信号と第４相の正弦波信号との位相差は、２７０度である。 For example, the light receiving element 154 receives a four-phase sinusoidal signal corresponding to the repetition of the reflective portion and the non-reflective portion of the incremental pattern 122. In this case, the four-phase sinusoidal signals have the same period and have a phase difference of 90 degrees at equal intervals. That is, the phase difference between the first phase sine wave signal and the second phase sine wave signal is 90 degrees, and the phase difference between the first phase sine wave signal and the third phase sine wave signal is 180 degrees. The phase difference between the first phase sinusoidal signal and the fourth phase sinusoidal signal is 270 degrees.

受光素子１５６（光学センサの一例）は、アブソリュートパターン１２３の反射部で反射された反射光を受光する。受光素子１５６は、受光素子１５４と同様、例えば、フォトダイオードを周方向に複数並べたＰＤアレイである。受光素子１５６は、アブソリュートパターン１２３の反射部及び非反射部の配列、つまり、Ｍ系列コードに対応する電流信号（光電流）を出力する。受光素子１５６から出力される電流信号は、信号処理回路１８０に入力される。 The light receiving element 156 (an example of an optical sensor) receives the reflected light reflected by the reflecting portion of the absolute pattern 123. Similar to the light receiving element 154, the light receiving element 156 is, for example, a PD array in which a plurality of photodiodes are arranged in the circumferential direction. The light receiving element 156 outputs an array of reflective and non-reflective portions of the absolute pattern 123, that is, a current signal (photocurrent) corresponding to the M-sequence code. The current signal output from the light receiving element 156 is input to the signal processing circuit 180.

ホールＩＣ１６０（磁気センサの一例）は、基板１４０の下面において、Ｚ軸方向で磁石１３０と対向する位置、つまり、平面視で、回転軸２００の軸心２００ＡＸを含む領域に実装され、磁石１３０のＳ極及びＮ極の間で生成される磁場を検出する。例えば、ホールＩＣ１６０は、複数（例えば、４個）のホール素子を含み、それぞれのホール素子が、回転軸２００の一回転中に磁石１３０のＳ極及びＮ極の間で生成される、異なる方向の磁場を検出可能に構成される。これにより、ホールＩＣ１６０は、回転軸２００の回転に伴う磁石１３０のＳ極及びＮ極の間の磁場の変化に応じた検出信号を複数のホール素子から出力することができる。そのため、後段の制御回路１９０（後述の多回転検出部１９１）は、回転軸２００の回転数等を検出することができる。 The Hall IC 160 (an example of a magnetic sensor) is mounted on the lower surface of the substrate 140 at a position facing the magnet 130 in the Z-axis direction, that is, in a plan view, in a region including the axis 200AX of the rotating shaft 200, and is mounted on the magnet 130. The magnetic field generated between the S pole and the N pole is detected. For example, the Hall IC 160 includes a plurality of (eg, 4) Hall elements, each of which has a different direction in which it is generated between the south and north poles of the magnet 130 during one rotation of the rotating shaft 200. It is configured to be able to detect the magnetic field of. As a result, the Hall IC 160 can output a detection signal from the plurality of Hall elements according to the change in the magnetic field between the S pole and the N pole of the magnet 130 due to the rotation of the rotating shaft 200. Therefore, the control circuit 190 (multi-rotation detection unit 191 described later) in the subsequent stage can detect the rotation speed of the rotation shaft 200 and the like.

尚、回転軸２００の回転に伴う磁石１３０のＳ極及びＮ極の間の磁場（磁界の向き）の変化を検出可能であれば、ホールＩＣ１６０に代えて、他の種類の磁気センサが採用されてもよい。 If it is possible to detect a change in the magnetic field (direction of the magnetic field) between the S pole and the N pole of the magnet 130 due to the rotation of the rotating shaft 200, another type of magnetic sensor is adopted instead of the Hall IC 160. You may.

信号処理回路１７０は、測定対象の回転に応じて、９０度の位相差を有する二つの正弦波信号をアナログ電圧信号として出力する。 The signal processing circuit 170 outputs two sinusoidal signals having a phase difference of 90 degrees as analog voltage signals according to the rotation of the measurement target.

例えば、信号処理回路１７０は、受光素子１５４から入力される二以上の電流信号（正弦波信号）を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、電圧信号に変換された二以上の正弦波信号を増幅する増幅回路を含む。例えば、増幅回路は、四相の正弦波信号のうちの位相差が１８０度の二つの組み合わせを差動増幅させ、９０度の位相差を有する二つの正弦波信号をアナログ電圧信号として出力する。信号処理回路１７０から出力される、電圧信号としての二つの正弦波信号は、制御回路１９０（後述の上位処理部１９３）に入力される。また、信号処理回路１７０から出力される、電圧信号としての二つの正弦波信号は、それぞれ、ＡＤＣ１７２，１７４に入力される。 For example, the signal processing circuit 170 converts a current-voltage conversion circuit that converts two or more current signals (sine wave signals) input from the light receiving element 154 into a voltage signal, and two or more sinusoidal signals converted into voltage signals. Includes an amplifier circuit to amplify. For example, the amplifier circuit differentially amplifies two combinations of four-phase sine wave signals having a phase difference of 180 degrees, and outputs two sine wave signals having a phase difference of 90 degrees as analog voltage signals. The two sinusoidal signals as voltage signals output from the signal processing circuit 170 are input to the control circuit 190 (upper processing unit 193 described later). Further, the two sine wave signals as voltage signals output from the signal processing circuit 170 are input to the ADCs 172 and 174, respectively.

尚、信号処理回路１７０は、周期的に繰り返されるパターン情報としてのインクリメンタルパターン１２２の周期に対応する周期信号として、正弦波信号以外の電圧信号を出力してもよい。また、信号処理回路１７０から出力される二つの周期信号の位相差は、後述の如く、二つの周期信号の値の除算値に基づき、内挿値が演算可能であれば、９０度以外であってもよい。 The signal processing circuit 170 may output a voltage signal other than a sinusoidal signal as a periodic signal corresponding to the period of the incremental pattern 122 as pattern information that is periodically repeated. Further, the phase difference between the two periodic signals output from the signal processing circuit 170 is other than 90 degrees if the interpolated value can be calculated based on the division value of the values of the two periodic signals, as described later. You may.

ＡＤＣ１７２は、受光素子１５４から出力される二つの正弦波信号のうちの第１の正弦波信号（以下、便宜的に「ｓｉｎθ信号」）をデジタル信号に変換する。ＡＤＣ１７２は、例えば、Ｌ１ビット（Ｌ１は、２以上の整数。例えば、Ｌ１＝１４）の分解能を有し、Ｌ１ビットのデータ長を有するデジタル信号に変換し、出力する。ＡＤＣ１７２によりデジタル信号に変換されたｓｉｎθ信号は、制御回路１９０（後述の下位処理部１９４）に入力される。 The ADC 172 converts the first sine wave signal (hereinafter, “sinθ signal” for convenience) of the two sine wave signals output from the light receiving element 154 into a digital signal. The ADC 172 converts and outputs a digital signal having a resolution of, for example, L1 bits (L1 is an integer of 2 or more, for example, L1 = 14) and having a data length of L1 bits. The sine θ signal converted into a digital signal by the ADC 172 is input to the control circuit 190 (lower processing unit 194 described later).

ＡＤＣ１７４は、受光素子１５４から出力される二つの正弦波信号のうちの第２の正弦波信号（以下、便宜的に「ｃｏｓθ信号」）をデジタル信号に変換する。ＡＤＣ１７４は、例えば、Ｌ２ビットの分解能を有し、Ｌ２ビットのデータ長を有するデジタル信号に変換し、出力する。ＡＤＣ１７４によりデジタル信号に変換されたｃｏｓθ信号は、制御回路１９０（下位処理部１９４）に入力される。 The ADC 174 converts the second sine wave signal (hereinafter, “cosθ signal” for convenience) of the two sine wave signals output from the light receiving element 154 into a digital signal. The ADC 174 converts, for example, into a digital signal having a resolution of L2 bits and a data length of L2 bits, and outputs the digital signal. The cosθ signal converted into a digital signal by the ADC 174 is input to the control circuit 190 (lower processing unit 194).

信号処理回路１８０は、受光素子１５６から入力される、アブソリュートパターン１２３のＭ系列コードに対応する電流信号（光電流）に基づき、Ｍ系列コードのデータを生成する。信号処理回路１８０により生成されるＭ系列コードのデータは、制御回路１９０（後述の絶対位置検出部１９２）に入力される。 The signal processing circuit 180 generates data of the M-sequence code based on the current signal (photocurrent) corresponding to the M-sequence code of the absolute pattern 123 input from the light receiving element 156. The M-sequence code data generated by the signal processing circuit 180 is input to the control circuit 190 (absolute position detection unit 192 described later).

制御回路１９０は、測定処理に関する各種制御を行う。制御回路１９０は、その機能が任意のハードウェア、或いは、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせにより実現されうる。制御回路１９０は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等により実現されてよい。制御回路１９０は、多回転検出部１９１と、絶対位置検出部１９２と、上位処理部１９３と、下位処理部１９４と、相対位置検出部１９５と、エラー判定部１９６を含む。 The control circuit 190 performs various controls related to the measurement process. The function of the control circuit 190 can be realized by any hardware or a combination of hardware and software. The control circuit 190 may be realized by, for example, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or the like. The control circuit 190 includes a multi-rotation detection unit 191, an absolute position detection unit 192, an upper processing unit 193, a lower processing unit 194, a relative position detection unit 195, and an error determination unit 196.

多回転検出部１９１は、ホールＩＣ１６０から入力される、測定対象の回転に応じた電圧信号に基づき、測定対象の多回転量、つまり、回転数等を検出する。そして、多回転検出部１９１は、検出結果に基づき、制御回路１９０の内部メモリ等に保持される、回転軸２００（即ち、測定対象）の回転数等の多回転量に関する情報（以下、「多回転量情報」）を更新していく。 The multi-rotation detection unit 191 detects the multi-rotation amount of the measurement target, that is, the number of rotations, etc., based on the voltage signal input from the Hall IC 160 according to the rotation of the measurement target. Then, based on the detection result, the multi-rotation detection unit 191 provides information on the multi-rotation amount such as the rotation speed of the rotation shaft 200 (that is, the measurement target) held in the internal memory of the control circuit 190 (hereinafter, “multi-rotation”). Rotation amount information ") will be updated.

多回転検出部１９１は、例えば、ホールＩＣ１６０から入力される電圧信号に表れる、回転軸２００（即ち、測定対象）の一回転に対応するパルスをカウントすることにより、回転軸の回転数（即ち、基準位置から何回転したか）を検出する。具体的には、多回転検出部１９１は、回転軸２００が予め規定された正転方向に回転する場合に、回転数をカウントアップし、回転軸２００が正転方向とは逆の逆転方向に回転する場合に、回転数をカウントダウンしてよい。このとき、多回転検出部１９１は、後述する絶対位置検出部１９２により検出される、回転軸２００の一回転中における回転位置（絶対位置）の変化に基づき、回転軸２００の回転方向（即ち、正転方向であるのか、逆転方向であるのか）を判断する。つまり、多回転検出部１９１は、絶対位置検出部１９２により検出される、回転軸２００の一回転中における回転位置の変化に基づき、回転軸２００の回転方向を判断しながら、回転軸２００の回転数等を検出する。 The multi-rotation detection unit 191 counts, for example, a pulse corresponding to one rotation of the rotation shaft 200 (that is, the measurement target) appearing in the voltage signal input from the Hall IC 160, so that the rotation speed of the rotation shaft (that is, that is, the measurement target) is counted. How many rotations from the reference position) is detected. Specifically, the multi-rotation detection unit 191 counts up the number of rotations when the rotation shaft 200 rotates in a predetermined forward rotation direction, and the rotation shaft 200 moves in the reverse direction opposite to the normal rotation direction. When rotating, the number of rotations may be counted down. At this time, the multi-rotation detection unit 191 is based on the change in the rotation position (absolute position) during one rotation of the rotation shaft 200 detected by the absolute position detection unit 192 described later, and the rotation direction of the rotation shaft 200 (that is, that is, Whether it is the forward rotation direction or the reverse rotation direction) is determined. That is, the multi-rotation detection unit 191 rotates the rotation shaft 200 while determining the rotation direction of the rotation shaft 200 based on the change in the rotation position during one rotation of the rotation shaft 200 detected by the absolute position detection unit 192. Detect numbers, etc.

ホールＩＣ１６０及び多回転検出部１９１（以下、「多回転検出部１９１等」）は、アブソリュートエンコーダ１００が電源ＯＮされている状態（以下、「アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＮ状態」）において、電源から供給される電力で作動する。また、ホールＩＣ１６０及び多回転検出部１９１は、アブソリュートエンコーダ１００が電源ＯＦＦされている状態（以下、「アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＦＦ状態」）において、バッテリから供給される電力で作動する。つまり、多回転検出部１９１は、アブソリュートエンコーダ１００が電源ＯＮ状態であるか、電源ＯＦＦ状態であるかに依らず、ホールＩＣ１６０を用いて、回転軸２００の多回転量（回転数等）を検出することができる。そのため、例えば、測定対象のサーボモータが内蔵されるロボットアームが、電源ＯＦＦ状態で、人為的に動かされた場合であっても、多回転検出部１９１は、測定対象のサーボモータの回転数を検出し、多回転量情報を更新することができる。よって、制御回路１９０は、電源ＯＦＦ時における多回転量情報の更新によって、毎回のアブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＮ時に、測定対象の絶対位置を適切に把握することができる。 The hall IC 160 and the multi-rotation detection unit 191 (hereinafter, "multi-rotation detection unit 191 and the like") are supplied from a power source when the absolute encoder 100 is powered on (hereinafter, "power-on state of the absolute encoder 100"). Operates on the power that is used. Further, the hall IC 160 and the multi-rotation detection unit 191 operate with the electric power supplied from the battery in a state where the absolute encoder 100 is turned off (hereinafter, “the power off state of the absolute encoder 100”). That is, the multi-rotation detection unit 191 detects the multi-rotation amount (rotation speed, etc.) of the rotation shaft 200 by using the hall IC 160 regardless of whether the absolute encoder 100 is in the power ON state or the power OFF state. can do. Therefore, for example, even when the robot arm in which the servomotor to be measured is built is artificially moved while the power is off, the multi-rotation detection unit 191 determines the rotation speed of the servomotor to be measured. It can be detected and the multi-rotation amount information can be updated. Therefore, the control circuit 190 can appropriately grasp the absolute position of the measurement target each time the absolute encoder 100 is turned on by updating the multi-rotation amount information when the power is turned off.

尚、バッテリは、アブソリュートエンコーダ１００に搭載されていてもよいし、アブソリュートエンコーダ１００の外部（例えば、アブソリュートエンコーダ１００の測定対象としてのサーボモータを制御するサーボアンプ等）に設置され、アブソリュートエンコーダ１００と電力供給可能に接続される態様であってもよい。 The battery may be mounted on the absolute encoder 100, or may be installed outside the absolute encoder 100 (for example, a servo amplifier that controls a servomotor as a measurement target of the absolute encoder 100), and may be mounted on the absolute encoder 100. It may be connected so that power can be supplied.

絶対位置検出部１９２は、信号処理回路１８０から入力される、Ｍ系列コードのデータに基づき、回転軸２００（即ち、測定対象）の一回転中における回転位置（絶対位置）を検出する。 The absolute position detection unit 192 detects the rotation position (absolute position) during one rotation of the rotation shaft 200 (that is, the measurement target) based on the data of the M-sequence code input from the signal processing circuit 180.

光学モジュール１５０、信号処理回路１８０、及び絶対位置検出部１９２（以下、絶対位置検出部１９２等）は、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＮ状態において、電源から供給される電力で作動する。絶対位置検出部１９２は、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＮ状態において、回転軸２００（即ち、測定対象）の一回転中における回転位置（絶対位置）を検出し、検出結果に基づき、制御回路１９０の内部メモリ等に保持される、回転軸２００（即ち、測定対象）の一回転中における回転位置（絶対位置）に関する情報（以下、「一回転情報」）を更新する。 The optical module 150, the signal processing circuit 180, and the absolute position detection unit 192 (hereinafter, absolute position detection unit 192 and the like) operate with the electric power supplied from the power supply in the power-on state of the absolute encoder 100. The absolute position detection unit 192 detects the rotation position (absolute position) during one rotation of the rotation shaft 200 (that is, the measurement target) in the power-on state of the absolute encoder 100, and based on the detection result, the inside of the control circuit 190. Information (hereinafter, "one rotation information") regarding the rotation position (absolute position) during one rotation of the rotation shaft 200 (that is, the measurement target) held in the memory or the like is updated.

尚、一回転情報は、多回転情報と異なり、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＮ状態でのみ有効であり、アブソリュートエンコーダ１００が電源ＯＦＦされると、その内容が消去される。 Unlike the multi-rotation information, the one-rotation information is valid only when the power of the absolute encoder 100 is turned on, and its contents are erased when the power of the absolute encoder 100 is turned off.

また、絶対位置検出部１９２等は、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＦＦ状態において、基本的に、停止状態にある。光学式の絶対位置検出部１９２等は、磁気式の多回転検出部１９１等に比して、電力消費量が相対的に大きくなる。そのため、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＦＦ状態において、基本的に、光学式の絶対位置検出部１９２等が停止状態に維持されることにより、バッテリの消費を抑制することができる。一方、絶対位置検出部１９２等は、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＦＦ状態において、回転軸２００（即ち、測定対象）が回転する場合に、バッテリから供給される電力で一時的に作動する。具体的には、絶対位置検出部１９２等は、多回転検出部１９１により回転軸２００（即ち、測定対象）の回転が検出された（具体的には、回転軸２００の一回転に対応するパルスがカウントされた）場合に、起動し、一回転中の回転位置の変化を検出すると、再度停止する（図３参照）。これにより、バッテリの電力消費を抑制しつつ、多回転検出部１９１は、測定対象の回転方向を判断することができる。 Further, the absolute position detection unit 192 and the like are basically in a stopped state when the power of the absolute encoder 100 is turned off. The optical absolute position detection unit 192 and the like consume relatively a large amount of power as compared with the magnetic multi-rotation detection unit 191 and the like. Therefore, in the power-off state of the absolute encoder 100, basically, the optical absolute position detection unit 192 and the like are maintained in the stopped state, so that the battery consumption can be suppressed. On the other hand, the absolute position detection unit 192 and the like temporarily operate with the electric power supplied from the battery when the rotary shaft 200 (that is, the measurement target) rotates in the power-off state of the absolute encoder 100. Specifically, in the absolute position detection unit 192 and the like, the rotation of the rotation shaft 200 (that is, the measurement target) is detected by the multi-rotation detection unit 191 (specifically, the pulse corresponding to one rotation of the rotation shaft 200). Is counted), it starts, and when it detects a change in the rotation position during one rotation, it stops again (see FIG. 3). As a result, the multi-rotation detection unit 191 can determine the rotation direction of the measurement target while suppressing the power consumption of the battery.

以下、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＦＦ状態において、多回転検出部１９１等がバッテリからの電力で作動し、絶対位置検出部１９２等が停止している場合に対応するアブソリュートエンコーダ１００の動作モードを「ローパワーモード」（以下、「ＬＰモード」）と称する。また、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＦＦ状態において、多回転検出部１９１等に加えて、絶対位置検出部１９２等がバッテリの電源で作動している場合に対応するアブソリュートエンコーダ１００の動作モードを「ハイパワーモード」（以下、「ＨＰモード」）と称する。 Hereinafter, in the power-off state of the absolute encoder 100, the operation mode of the absolute encoder 100 corresponding to the case where the multi-rotation detection unit 191 and the like are operated by the electric power from the battery and the absolute position detection unit 192 and the like are stopped is set to "low". It is referred to as "power mode" (hereinafter, "LP mode"). Further, in the power-off state of the absolute encoder 100, the operation mode of the absolute encoder 100 corresponding to the case where the absolute position detection unit 192 and the like are operated by the power supply of the battery in addition to the multi-rotation detection unit 191 and the like is set to "high power". It is referred to as "mode" (hereinafter, "HP mode").

上位処理部１９３は、所定の回転位置を基準とする、回転軸２００（即ち、測定対象）の相対角度の上位データを生成する。具体的には、上位処理部１９３は、受光素子１５４から入力される二つの正弦波信号を２値化、つまり、矩形パルス信号への変換を行うと共に、矩形パルスをカウントし、所定の回転位置を基準とする、回転軸２００（測定対象）の相対角度の上位データを生成する。 The upper processing unit 193 generates upper data of the relative angle of the rotation axis 200 (that is, the measurement target) with reference to a predetermined rotation position. Specifically, the host processing unit 193 binarizes the two sine wave signals input from the light receiving element 154, that is, converts them into rectangular pulse signals, counts the rectangular pulses, and determines a predetermined rotation position. Generates higher-level data of the relative angle of the rotation axis 200 (measurement target) with reference to.

下位処理部１９４は、回転軸２００（即ち、測定対象）の所定の回転位置を基準とする相対角度の下位データを出力する。具体的には、下位処理部１９４は、ＡＤＣ１７２，１７４によりデジタル信号に変換されたｓｉｎθ信号及びｃｏｓθ信号に基づき、ｓｉｎθ信号及びｃｏｓθ信号の周期を内挿した位相角θの内挿値を演算する。つまり、下位処理部１９４は、ｓｉｎθ信号及びｃｏｓθ信号の周期に相当するインクリメンタルパターン１２２の反射部及び非反射部（或いは低反射率部）の繰り返しの周期を、更に細分化した位相角θの内挿値を演算する。より具体的には、下位処理部１９４は、ＡＤＣ１７２，１７４によりデジタル信号に変換されたｓｉｎθ信号及びｃｏｓθ信号の間の除算値、例えば、ｓｉｎθ信号の値をｃｏｓθ信号の値で除した除算値、つまり、正接関数の値から逆正接関数の値としての位相角θの内挿値を演算する。 The lower processing unit 194 outputs lower data of the relative angle with respect to a predetermined rotation position of the rotation axis 200 (that is, the measurement target). Specifically, the lower processing unit 194 calculates the interpolated value of the phase angle θ that interpolates the period of the sinθ signal and the cosθ signal based on the sinθ signal and the cosθ signal converted into digital signals by the ADCs 172 and 174. .. That is, the lower processing unit 194 further subdivides the repeating period of the reflective portion and the non-reflective portion (or the low reflectance portion) of the incremental pattern 122 corresponding to the period of the sin θ signal and the cos θ signal within the phase angle θ. Calculate the interpolated value. More specifically, the lower processing unit 194 performs a division value between the sinθ signal and the cosθ signal converted into digital signals by the ADCs 172 and 174, for example, a division value obtained by dividing the value of the sinθ signal by the value of the cosθ signal. That is, the interpolating value of the phase angle θ as the value of the inverse tangent function is calculated from the value of the tangent function.

相対位置検出部１９５は、上位処理部１９３及び下位処理部１９４のそれぞれから出力される相対角度の上位データ及び下位データに基づき、回転軸２００（即ち、測定対象）の所定の回転位置を基準とする相対位置（相対角度）を算出する。 The relative position detection unit 195 uses the predetermined rotation position of the rotation axis 200 (that is, the measurement target) as a reference based on the upper data and the lower data of the relative angles output from the upper processing unit 193 and the lower processing unit 194, respectively. Calculate the relative position (relative angle).

例えば、発光素子１５２、受光素子１５４、信号処理回路１７０、ＡＤＣ１７２，１７４、及び相対位置検出部１９５は、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＮ状態において、電源から供給される電力で作動する。相対位置検出部１９５は、アブソリュートエンコーダ１００が電源ＯＮされると、多回転検出部１９１から入力される多回転情報、及び絶対位置検出部１９２から入力される一回転情報に基づき、回転軸２００（即ち、測定対象）の初期の絶対位置（以下、「初期絶対位置」）を確定させる。回転軸２００（測定対象）の絶対位置は、回転数と一回転中の回転位置で表される。そして、相対位置検出部１９５は、確定させた初期絶対位置を基準として、回転軸２００の相対位置（相対角度）を検出し、制御回路１９０の内部メモリ等に保持される、回転軸２００の絶対位置に関する情報（以下、「絶対位置情報」）を更新していく。 For example, the light emitting element 152, the light receiving element 154, the signal processing circuit 170, the ADC 172, 174, and the relative position detection unit 195 operate with the electric power supplied from the power source in the power-on state of the absolute encoder 100. When the absolute encoder 100 is turned on, the relative position detection unit 195 is based on the multi-rotation information input from the multi-rotation detection unit 191 and the one-rotation information input from the absolute position detection unit 192. That is, the initial absolute position (hereinafter, "initial absolute position") of the measurement target) is determined. The absolute position of the rotation shaft 200 (measurement target) is represented by the number of rotations and the rotation position during one rotation. Then, the relative position detection unit 195 detects the relative position (relative angle) of the rotating shaft 200 with reference to the determined initial absolute position, and holds the absolute position of the rotating shaft 200 in the internal memory of the control circuit 190 or the like. Information about the position (hereinafter, "absolute position information") will be updated.

エラー判定部１９６（判定部の一例）は、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＮ状態における所定のタイミングで（例えば、所定周期ごとに）、相対位置検出部１９５により更新される、回転軸２００（即ち、測定対象）の絶対位置情報のエラー（誤り）の有無を判定する。検出エラーは、例えば、上位処理部１９３による矩形パルスのカウント忘れやカウント方向（カウントアップ或いはカウントダウン）の誤りによる絶対位置情報のエラー（誤り）である。具体的には、エラー判定部１９６は、相対位置検出部１９５により更新される絶対位置と、多回転検出部１９１及び絶対位置検出部１９２から入力される多回転情報及び一回転情報に基づく回転軸２００（測定対象）の絶対位置とを比較する。これにより、エラー判定部１９６は、相対位置検出部１９５により更新される、回転軸２００（即ち、測定対象）の絶対位置情報のエラーの有無を判定することができる。 The error determination unit 196 (an example of the determination unit) is updated by the relative position detection unit 195 at a predetermined timing (for example, every predetermined cycle) in the power ON state of the absolute encoder 100, and the rotation axis 200 (that is, measurement) is updated. Determine if there is an error (error) in the absolute position information of the target). The detection error is, for example, an error (error) in absolute position information due to forgetting to count the rectangular pulse by the upper processing unit 193 or an error in the counting direction (count up or count down). Specifically, the error determination unit 196 is a rotation axis based on the absolute position updated by the relative position detection unit 195 and the multi-rotation information and one-rotation information input from the multi-rotation detection unit 191 and the absolute position detection unit 192. Compare with the absolute position of 200 (measurement target). As a result, the error determination unit 196 can determine whether or not there is an error in the absolute position information of the rotating shaft 200 (that is, the measurement target) updated by the relative position detection unit 195.

インタフェース１９９は、外部装置（例えば、アブソリュートエンコーダ１００による回転位置等の測定対象であるサーボモータを制御するサーボアンプ等）に回転軸２００（即ち、測定対象）の絶対位置情報等を含む、制御回路１９０の処理結果を出力する。インタフェース１９９は、例えば、雌型のコネクタ端子であり、外部装置から延設されるケーブルの先端に接続される雄型のコネクタ端子と接続されることにより、外部装置に処理結果（測定結果）を出力する。これにより、例えば、サーボアンプ等は、アブソリュートエンコーダ１００の測定結果に基づき、制御対象の絶対位置（即ち、回転数や一回転中の回転位置等）を把握し、サーボモータを適切に制御することができる。 The interface 199 is a control circuit in which an external device (for example, a servo amplifier that controls a servomotor that is a measurement target such as a rotation position by an absolute encoder 100) includes absolute position information of a rotation shaft 200 (that is, a measurement target). Outputs the processing result of 190. The interface 199 is, for example, a female connector terminal, and by being connected to a male connector terminal connected to the tip of a cable extending from an external device, a processing result (measurement result) is transmitted to the external device. Output. Thereby, for example, the servo amplifier or the like grasps the absolute position of the control target (that is, the rotation speed, the rotation position during one rotation, etc.) based on the measurement result of the absolute encoder 100, and appropriately controls the servo motor. Can be done.

［制御回路による処理の具体例］
次に、図３を参照して、制御回路１９０による処理の具体例を説明する。 [Specific example of processing by the control circuit]
Next, a specific example of processing by the control circuit 190 will be described with reference to FIG.

図３は、制御回路１９０による処理の一例を概略的に示すフローチャートである。本フローチャートによる処理は、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＦＦ状態において、ホールＩＣ１６０を用いて、多回転検出部１９１が回転軸２００（測定対象）の回転を検出した場合に実行される。 FIG. 3 is a flowchart schematically showing an example of processing by the control circuit 190. The process according to this flowchart is executed when the multi-rotation detection unit 191 detects the rotation of the rotation shaft 200 (measurement target) by using the hall IC 160 in the power-off state of the absolute encoder 100.

ステップＳ１０２にて、制御回路１９０は、ＬＰモードからＨＰモードに移行する。 In step S102, the control circuit 190 shifts from the LP mode to the HP mode.

ステップＳ１０４にて、絶対位置検出部１９２は、ＨＰモードへの移行に伴い起動し、回転軸２００（測定対象）の一回転中における絶対位置を検出する。 In step S104, the absolute position detection unit 192 is activated with the transition to the HP mode, and detects the absolute position of the rotation shaft 200 (measurement target) during one rotation.

ステップＳ１０６にて、多回転検出部１９１は、絶対位置検出部１９２により検出された回転軸２００（測定対象）の一回転中における回転位置が変化したか否かを判定する。多回転検出部１９１は、変化していない場合、ステップＳ１０４に戻り、ステップＳ１０４，Ｓ１０６の処理を繰り返し、変化している場合、ステップＳ１０８に進む。 In step S106, the multi-rotation detection unit 191 determines whether or not the rotation position of the rotation shaft 200 (measurement target) detected by the absolute position detection unit 192 has changed during one rotation. The multi-rotation detection unit 191 returns to step S104 if it has not changed, repeats the processes of steps S104 and S106, and proceeds to step S108 if it has changed.

ステップＳ１０８にて、多回転検出部１９１は、絶対位置検出部１９２により検出された回転軸２００（測定対象）の一回転中における回転位置の変化に基づき、回転軸２００（測定対象）が正転方向に回転しているか否かを判定する。多回転検出部１９１は、回転軸２００（測定対象）が正転方向に回転している場合、ステップＳ１１０に進み、正転方向に回転していない、つまり、逆転方向に回転している場合、ステップＳ１１１に進む。 In step S108, the multi-rotation detection unit 191 rotates the rotation shaft 200 (measurement target) in the normal direction based on the change in the rotation position during one rotation of the rotation shaft 200 (measurement target) detected by the absolute position detection unit 192. Determine if it is rotating in the direction. The multi-rotation detection unit 191 proceeds to step S110 when the rotation shaft 200 (measurement target) is rotating in the forward rotation direction, and is not rotating in the forward rotation direction, that is, when it is rotating in the reverse rotation direction. The process proceeds to step S111.

ステップＳ１１０にて、多回転検出部１９１は、多回転情報における回転軸２００（測定対象）の回転数をカウントアップ（加算）することにより、多回転情報を更新し、ステップＳ１１２に進む。 In step S110, the multi-rotation detection unit 191 updates the multi-rotation information by counting up (adding) the number of rotations of the rotation shaft 200 (measurement target) in the multi-rotation information, and proceeds to step S112.

一方、ステップＳ１１１にて、多回転検出部１９１は、多回転情報における回転軸２００（測定対象）の回転数をカウントダウン（減算）することにより、多回転情報を更新し、ステップＳ１１２に進む。 On the other hand, in step S111, the multi-rotation detection unit 191 updates the multi-rotation information by counting down (subtracting) the rotation speed of the rotation axis 200 (measurement target) in the multi-rotation information, and proceeds to step S112.

ステップＳ１１２にて、制御回路１９０は、ＨＰモードからＬＰモードに移行し、今回の処理を終了する。 In step S112, the control circuit 190 shifts from the HP mode to the LP mode and ends the current process.

このように、本例では、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＦＦ状態において、絶対位置検出部１９２等は、基本的に、停止状態にされる一方、測定対象の回転に応じて、起動し一時的に動作する。これにより、アブソリュートエンコーダ１００は、その電源ＯＦＦ状態において、バッテリの消費を抑制しつつ、多回転情報の更新に必要な測定対象の回転方向の判断を行うことができる。 As described above, in this example, in the power-off state of the absolute encoder 100, the absolute position detection unit 192 and the like are basically stopped, while they are started and temporarily operated according to the rotation of the measurement target. To do. As a result, the absolute encoder 100 can determine the rotation direction of the measurement target necessary for updating the multi-rotation information while suppressing battery consumption in the power-off state.

［本実施形態の作用］
次に、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ１００の作用について説明する。 [Action of the present embodiment]
Next, the operation of the absolute encoder 100 according to the present embodiment will be described.

本実施形態では、絶対位置検出部１９２は、受光素子１５６を用いて、測定対象の一回転中の回転位置を検出する。そして、多回転検出部１９１は、絶対位置検出部１９２により検出される、測定対象の一回転中の回転位置の変化に基づき、測定対象の回転方向を判断しながら、一つのホールＩＣ１６０を用いて、測定対象の回転数を検出する。 In the present embodiment, the absolute position detection unit 192 detects the rotation position during one rotation of the measurement target by using the light receiving element 156. Then, the multi-rotation detection unit 191 uses one hall IC 160 while determining the rotation direction of the measurement target based on the change in the rotation position during one rotation of the measurement target detected by the absolute position detection unit 192. , Detects the number of rotations of the measurement target.

これにより、アブソリュートエンコーダ１００は、絶対位置検出部１９２を併用することで、一つの磁気センサ（ホールＩＣ１６０）で測定対象の回転数を検出する際に、測定対象の回転方向を検出することができる。 As a result, the absolute encoder 100 can detect the rotation direction of the measurement target when the rotation speed of the measurement target is detected by one magnetic sensor (Hall IC 160) by using the absolute position detection unit 192 together. ..

また、本実施形態では、絶対位置検出部１９２は、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＦＦ状態において、停止状態にある一方、測定対象が回転する場合に、バッテリの電源で一時的に作動する。そして、多回転検出部１９１は、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＦＦ状態において、バッテリの電源で作動すると共に、一時的に作動する絶対位置検出部１９２により検出される、測定対象の一回転中における回転位置の変化に基づき、測定対象の回転方向を判断しながら、測定対象の回転数を検出してよい。 Further, in the present embodiment, the absolute position detection unit 192 is in a stopped state in the power-off state of the absolute encoder 100, while is temporarily operated by the power supply of the battery when the measurement target rotates. Then, the multi-rotation detection unit 191 operates with the power supply of the battery in the power-off state of the absolute encoder 100, and is detected by the absolute position detection unit 192 that temporarily operates, and the rotation position during one rotation of the measurement target. The rotation speed of the measurement target may be detected while determining the rotation direction of the measurement target based on the change in.

これにより、アブソリュートエンコーダ１００は、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＦＦ状態において、バッテリの消費を抑制しつつ、測定対象の回転方向を検出（判断）しながら、測定対象の回転数を更新することができる。 As a result, the absolute encoder 100 can update the rotation speed of the measurement target while suppressing battery consumption and detecting (determining) the rotation direction of the measurement target in the power-off state of the absolute encoder 100.

また、本実施形態では、相対位置検出部１９５は、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＮ状態において、受光素子１５６を用いて、絶対位置検出部１９２及び多回転検出部１９１の検出結果に基づく測定対象の絶対位置を基準として、測定対象の相対位置を検出し測定対象の絶対位置を更新してよい。そして、エラー判定部１９６は、相対位置検出部１９５により更新される測定対象の絶対位置と、絶対位置検出部１９２及び多回転検出部１９１の検出結果に基づく測定対象の絶対位置とを比較し、相対位置検出部１９５による検出エラーの有無を判定してよい。 Further, in the present embodiment, the relative position detection unit 195 uses the light receiving element 156 in the power-on state of the absolute encoder 100 to measure the absolute position of the measurement target based on the detection results of the absolute position detection unit 192 and the multi-rotation detection unit 191. The relative position of the measurement target may be detected and the absolute position of the measurement target may be updated with reference to the position. Then, the error determination unit 196 compares the absolute position of the measurement target updated by the relative position detection unit 195 with the absolute position of the measurement target based on the detection results of the absolute position detection unit 192 and the multi-rotation detection unit 191. The presence or absence of a detection error by the relative position detection unit 195 may be determined.

これにより、アブソリュートエンコーダ１００は、絶対位置検出部１９２の検出結果を用いて測定対象の回転数を判断しながら、正確な多回転量情報（測定対象の回転数）を検出することができる。そのため、アブソリュートエンコーダ１００は、その多回転情報を用いることで、相対位置検出部１９５による絶対位置の検出エラーの有無を判定することができる。 As a result, the absolute encoder 100 can detect accurate multi-rotation amount information (rotational speed of the measurement target) while determining the rotation speed of the measurement target using the detection result of the absolute position detection unit 192. Therefore, the absolute encoder 100 can determine the presence or absence of an absolute position detection error by the relative position detection unit 195 by using the multi-rotation information.

［変形・変更］
以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 [Transform / Change]
Although the embodiments for carrying out the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various aspects are within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Can be transformed / changed.

例えば、上述した実施形態では、アブソリュートエンコーダ１００は、反射型であったが、透過型であってもよい。この場合、スケール板１２０のインクリメンタルパターン１２２及びアブソリュートパターン１２３は、反射部、及び、非反射部或いは低反射率部の代わりに、照射光を透過する透過部、及び、照射光を透過しない非透過部により構成される。また、スケール板１２０に光を照射する発光素子は、光学モジュール１５０とは別に、スケール板１２０から見て、光学モジュール１５０（受光素子）とは反対側、つまり、スケール板１２０からＺ軸負方向（つまり、下方）に所定距離だけ離れた位置に設けられる。 For example, in the above-described embodiment, the absolute encoder 100 is a reflective type, but may be a transmissive type. In this case, the incremental pattern 122 and the absolute pattern 123 of the scale plate 120 have a transmissive portion that transmits the irradiation light and a non-transmissive portion that does not transmit the irradiation light, instead of the reflective portion and the non-reflective portion or the low reflectance portion. It is composed of parts. In addition to the optical module 150, the light emitting element that irradiates the scale plate 120 with light is on the opposite side of the optical module 150 (light receiving element) when viewed from the scale plate 120, that is, in the negative direction of the Z axis from the scale plate 120. (That is, it is provided at a position separated by a predetermined distance (that is, downward).

１００アブソリュートエンコーダ（エンコーダ）
１１０ハブ
１２０スケール板
１３０磁石
１４０基板
１５０光学モジュール
１６０ホールＩＣ（磁気センサ）
１７０信号処理回路
１７２，１７４ＡＤ変換回路
１８０信号処理回路
１９０制御回路
１９１多回転検出部
１９２絶対位置検出部
１９５相対位置検出部
１９６エラー判定部（判定部）
２００回転軸 100 absolute encoder (encoder)
110 Hub 120 Scale plate 130 Magnet 140 Board 150 Optical module 160 Hall IC (magnetic sensor)
170 Signal processing circuit 172, 174 AD conversion circuit 180 Signal processing circuit 190 Control circuit 191 Multi-rotation detection unit 192 Absolute position detection unit 195 Relative position detection unit 196 Error judgment unit (judgment unit)
200 rotating shaft

Claims

An absolute position detector that detects the rotation position of the measurement target during one rotation using an optical sensor,
It is provided with a multi-rotation detection unit that detects the rotation speed of the measurement target by using one magnetic sensor while determining the rotation direction of the measurement target based on the change in the rotation position detected by the absolute position detection unit. ,
Encoder.

The absolute position detection unit is temporarily stopped by the power supply of the battery when the measurement target rotates while the power supply of the encoder is off.
The multi-rotation detection unit operates with the power supply of the battery in the power-off state of the encoder, and determines the rotation direction of the measurement target based on the change in the rotation position detected by the absolute position detection unit that operates temporarily. Detect the number of revolutions to be measured while making a judgment,
The encoder according to claim 1.

When the power of the encoder is ON, the optical sensor is used to detect the relative position of the measurement target based on the absolute position of the measurement target based on the detection results of the absolute position detection unit and the multi-rotation detection unit, and the absolute position of the measurement target is detected. Relative position detector that updates the position and
The absolute position of the measurement target updated by the relative position detection unit is compared with the absolute position of the measurement target based on the detection results of the absolute position detection unit and the multi-rotation detection unit, and a detection error by the relative position detection unit is performed. Further includes a determination unit for determining the presence or absence of
The encoder according to claim 1 or 2.

An absolute position detector that detects the rotation position of the measurement target during one rotation using an optical sensor,
A multi-rotation detection unit that detects the rotation speed of the measurement target by using one magnetic sensor while determining the rotation direction of the measurement target based on the change in the rotation position detected by the absolute position detection unit. ,
In the power-off state of the encoder, the absolute position detection unit temporarily operates according to the rotation of the measurement target.
Encoder.