JP2546323B2

JP2546323B2 - 多回転アブソリュートエンコーダ

Info

Publication number: JP2546323B2
Application number: JP63051859A
Authority: JP
Inventors: 新中村; 保男内田; 有正安部; 哲也赤木
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1988-03-04
Filing date: 1988-03-04
Publication date: 1996-10-23
Anticipated expiration: 2011-10-23
Also published as: JPH01224622A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は、多回転に亘り、絶対位置を検出し得る多
回転アブソリュートエンコーダに関する。

（ロ）従来の技術多回転に亘り、絶対位置を検出し得るエンコーダとし
ては、従来、検出対象の機械的変位に関して、夫々異な
る機械的変位量に対応する所定の周期で電気信号を発生
する複数の検出部と、検出対象の機械的変位に対応した
運動を前記各検出部に与える手段と、検出対象の現位置
に対応して夫々１周期未満の任意の値を示す前記各検出
部の前記電気信号と前記各検出部の前記所定の周期に関
連する予め準備された情報とに基づき、前記検出部の中
の所定の１つに関して、前記検出対象の所定の原点から
前記現位置までの周期数を求める演算手段とを具え、求
めた周期数の整数部と前記１周期未満の値とによって検
出対象の現位置をアブソリュートで特定するようにした
ものが提案されている（特開昭58−106691号）。

（ハ）発明が解決しようとする課題上記従来の多回転アブソリュートエンコーダでは、高
精度のアブソリュートエンコーダ装置が、複数の検出部
として、つまり２個乃至３個が必要であり、大型とな
り、かつ高価なものとなるとういう問題がある。そのほ
か、回転数検出範囲を拡大しようとすると、歯車の歯数
を多くしていかねばならず、この面からも大型かつ高価
となる。回転数の切換わる境目付近では、補正演算を行
っているが、分割単位の誤差が発生し、この誤差を小さ
くしようとすると、ギヤの加工精度を上げ、バックラッ
シュを減らす必要があり、高価となるのを免れ得ない。
ギヤの摩耗によって機能的寿命の制約がある等の問題が
ある。

この発明は、上記問題点に着目してなされたもので、
比較的簡易な構成で回転数と１回転以内の絶対位置を検
出し得るようになし、小型・安価で、それでいて正確な
多回転位置情報を出力し得る多回転アブソリュートエン
コーダを提供することを目的としている。

（ニ）課題を解決するための手段及び作用この発明の多回転アブソリュートエンコーダは、１回
転内の絶対角度を検出し、２進コード信号で導出する検
出手段（１）と、電池（12）によってバックアップされ
低消費電力で、互いに位相がずらされて回転数を検出す
る第１と第２の回転数検出手段（9a、9b）と、電池によ
ってバックアップされ、前記第１及び第２の回転数検出
手段の検出出力を、カウントする第１及び第２のアップ
ダウンカウンタ（11a、11b）と、前記検出された絶対角
度の２進コード信号のMSBが“1"である場合には、前記
第１のアップダウンカウンタの出力を、MSBが“0"であ
る場合には、前記第２のアップダウンカウンタの出力を
導出する手段（13a、13b、14）と、前記導出手段の出力
を上位桁、前記絶対角度検出手段の出力を下位桁として
加算する手段（15）とから構成されている。

この多回転アブソリュートエンコーダでは、第１と第
２の回転数検出手段による検出回転数が相違する境界付
近でも、絶対角度の２進コード信号のMSBが“1"である
か“0"かにより、確実に回転数が特定される。また、停
電が生じても、回転数検出手段及びアップダウンカウン
タが電池でバックアップされているので、検出データは
消失しない。

（ホ）実施例以下実施例により、この発明をさらに詳細に説明す
る。

第２図は、この発明の一実施例を示す多回転アブソリ
ュートエンコーダの側面図である。同図において、１回
転内の絶対角度検出は、すでによく知られている光学式
のアブソリュートエンコーダ１によって行われる。この
アブソリュートエンコーダ１は、投光素子２と、集束レ
ンズ３と、アブソリュートコードが付せられたエンコー
ダディスク４と、アブソリュートコードのトラック数に
対応する受光部を有する受光素子アレイ部５とから構成
されている。エンコーダディスク４は、回転軸６に固設
され、回転軸６とともに、回転するようになっている。

この実施例多回転アブソリュートエンコーダは、アブ
ソリュートエンコーダ１のほかに、さらに回転数検出器
７を備えている。この回転数検出器７は、回転軸６に一
体的に固設され、回転軸６とともに回転するディスク８
と、２個のリードスイッチ9a、9bとから構成されてい
る。

ディスク８の表裏には、第３図に示すように、周方向
の180゜に亘り、互いに90゜位相をずらして磁性体10a、
10bが貼着されている。なお、第３図において、Ａ点
は、磁性体10a、10bとの関係で示すアブソリュートエン
コーダ１のディスク４の０番地の位置であり、Ｂ点は、
リードスイッチ9a、9bに対するアブソリュートエンコー
ダ１の読取りヘッド、つまり受光素子アレイ部５の位置
を示している。また、第４図に示すように、リードスイ
ッチ9aは、磁性体10a側に配置され、リードスイッチ9b
は、磁性体10b側に配置されており、それぞれリードス
イッチ9aは、磁性体10aのみで、リードスイッチ9bは、
磁性体10bのみで動作するようになっている。

リードスイッチ9a、9bは、それぞれ磁性体10a、10bが
通過する時にONし、それらの信号は、第１図に示すよう
にアップダウンカウンタ11a、11bに入力されている。こ
のアップダウンカウンタ11a、11bは半導体素子回路で構
成され、リードスイッチ9a、9bとともに、電池12でバッ
クアップされ、停電時でも正確に動作する。アップダウ
ンカウンタ11a、11bのカウント値は、それぞれゲート13
a、13bに入力されている。

アップダウンカウンタ11a、11bは、それぞれリードス
イッチ9a、9bの位相関係によって、アップカウントある
いはダウンカウントを行う。アップダウンカウンタ11a
は、リードスイッチ9aがリードスイッチ9bに先行して、
ONする場合に、リードスイッチ9aのON立上がり毎にアッ
プカウントし、逆にリードスイッチ9bのOFFに対し、リ
ードスイッチ9aのOFFが後行する場合に、リードスイッ
チ9aのOFF立下がりで、ダウンカウントする。これに対
し、アップダウンカウンタ11bは、リードスイッチ9bのO
FFが、リードスイッチ9aのOFFに後行する場合に、リー
ドスイッチ9bのOFF立下がりに応答して、アップカウン
トし、リードスイッチ9bのONが、リードスイッチ9aのON
に先行する場合に、リードスイッチ9bのON立上がりに応
答してダウンカウントするようになっている。従って、
これらアップダウンカウンタ11a、11bには、インクリメ
ンタルエンコーダで使用するカウンタをそのまま使用す
ることができる。

一方、アブソリュートエンコーダ１よりのアブソリュ
ート信号ｎが、MSB値判別回路14に入力されるととも
に、加算回路15に下位桁として入力されている。MSB値
判別回路14は、アブソリュート信号ｎのMSB（最上位ビ
ット）が“1"か“0"かを判別する。ゲート13aは、MSB値
判別回路14の出力がMSB＝１の時開かれ、またゲート13b
は、MSB値判別回路14の出力がMSB＝０の時開かれ、ゲー
ト回路13a、13bの出力は、選択的に加算回路15に上位桁
として入力されている。加算回路15は、上位桁の回転数
と下位桁の絶対角度を加算して出力する。

一般的には、多回転アブソリュートエンコーダでは、
回転数をカウントするアップダウンカウンタと、アブソ
リュートエンコーダにより、アップダウンカウンタのカ
ウント値Ｉを上位桁とし、アブソリュートエンコーダの
絶対角度値ｎを下位桁として加算し、出力すればよい。
しかしながら、回転数検出にリードスイッチを用いると
位置精度が悪い。従って、回転数の境目付近、例えば６
回転目と７回転目の境目付近で、ｎ＝５という絶対角度
が出力されているとき、６回転目のｎ＝５なのか、７回
転目のｎ＝５なのか判別できない。そのため、この実施
例アブソリュートエンコーダ１の分解能をＮとして、すなわち、絶対角度ｎのMSB＝０の時、アップダウンカ
ウンタ11bのカウント値を上位桁として用いている。

すなわち、絶対角度ｎのMSB＝１の時、アップダウンカ
ウンタ11aのカウント値を上位桁として用いるようにし
ている。

次に、上記実施例回路の動作を、第５図に示すタイム
チャートを参照して説明する。

先ず、ディスク８が時計（CW）方向に回転していると
すると、リードスイッチ9aがONして、90゜遅れてリード
スイッチ9bがONする。したがって、リードスイッチ9aの
ON立上がり毎に、アップダウンカウンタ11aがカウント
アップする。そして、アップダウンカウンタ11aのカウ
ントアップ時よりも90゜先行するリードスイッチ9bのOF
F立下がりで、アップダウンカウンタ11bがカウントアッ
プしている。

今、例えばアブソリュートエンコーダ１の読取り値が
ｎ＝５で、回転が６回転目と７回転目の境界であると、
アップダウンカウンタ11aは、まだ回転数が６であるに
対し、アップダウンカウンタ11bは回転数７である。こ
の場合、なので、MSB値判別回路14は、MSB＝０を出力し、ゲート
13bが開かれ、アップダウンカウンタ11bの回転数７が出
力される。そして、加算回路15から、７回転とｎ＝５が
出力される。

次にｎ＝500で、７回転目の中央付近を想定すると、なので、やはりMSB値判別回路14は、MSB＝０を出力し、
したがって、アップダウンカウンタ11bより回転数がゲ
ート13bを経て出力される。

また、例えばｎ＝520で、やはり、７回転目の中央付
近を想定すると、なので、この場合、MSB値判別回路14は、MSB＝１を出力
する。したがって、ゲート13aが開かれ、アップダウン
カウンタ11aの回転数７が出力される。

さらに、例えばｎ＝1020で、回転が７回転目と８回転
目の境界であるとすると、アップダウンカウンタ11a
は、カウント数が、まだ７であるに対し、アップダウン
カウンタ11bのカウント数が８である。この場合、なので、MSB値判別回路14は、MSB＝１を出力し、ゲート
13aが開かれ、アップダウンカウンタ11aのカウント値７
が出力される。そして、加算部15から回転数７とｎ＝10
20が出力される。

また、例えばｎ＝５で、回転が７回転と８回転目の境
界であるとすると、この場合は、なので、MSB値判別回路14は、MSB値判別回路14は、MSB
＝０を出力し、ゲート13bが開かれ、アップダウンカウ
ンタ11bのカウント値８が出力される。そして、加算部1
5から回転数８はｎ＝５が出力される。

次に、今度はディスク８が８回転し、さらに位置Ｃが
リードスイッチ9a、9bの位置までに達し、その後、今度
は反時計（CCW）方向に逆回転したとする。したがっ
て、Ｃの位置では、リードスイッチ9bがONのままであ
り、その後、さらに90゜回転すると、リードスイッチ9a
がONする。これより、さらに90゜回転すると、リードス
イッチ9aがOFFする。このリードスイッチ9bのOFFに続い
て、リードスイッチ9aがOFFし、このOFFに応答してアッ
プダウンカウンタ11aがダウンカウントする。つまり、
カウント値が８から７となる。次に、リードスイッチ9b
がONすると、これに対応して、アップダウンカウンタ11
bがダウンカウントする。つまりカウント値が８から７
となる。

ここで、例えばｎ＝５で、回転が７回転目と６回転目
の境界であるとすると、アップダウンカウンタ11aはカ
ウント数が６であるに対し、アップダウンカウンタ11b
のカウント数がまだ７である。この場合、なので、MSB値判別回路14は、MSB＝０を出力し、ゲート
13bが開かれ、アップダウンカウンタ11bのカウント値７
が出力される。

ｎ＝1020で、回転が７回転目と６回転目の境界である
と、この場合なので、MSB値判別回路14は、MSB＝１を出力し、ゲート
13aが開かれ、アップダウンカウンタ11aのカウント値６
が出力される。

なお、上記実施例において、リードスイッチ及び磁性
体の配置を、第３図に代えて第６図に示すようにしても
よい。同図では、ディスク８の片面の180゜の角度分だ
け、外周に磁性体10を配置し、リードスイッチ9a、9bを
90゜ずらして配置している。

（ヘ）発明の効果この発明によれば、アブソリュートエンコーダディス
クは１枚だけで、ギアを用いていないので、小型ローコ
ストの多回転アブソリュートエンコーダを得ることがで
きる。また、回転数のカウントは、半導体式カウンタを
用いているので、小型安価のまま、回転数検出範囲を拡
大できる。その上アブソリュートエンコーダのMSBの判
別によって、どんな位置においても回転数を含む正確な
位置情報を出力することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す多回転アブソリュ
ートロータリエンコーダの回路ブロック図、第２図は、
同多回転アブソリュートロータリエンコーダの側面図、
第３図は同多回転アブソリュートロータリエンコーダの
回転数検出用のディスクを示す図、第４図は、同ディス
クとリードスイッチの配置関係を示す側面図、第５図
は、実施例多回転アブソリュートロータリエンコーダの
動作を説明するためのタイムチャート、第６図は、回転
数検出用のディスクとリードスイッチの他の配置例を示
す図である。 1:アブソリュートロータリエンコーダ、 8:回転数検出用のディスク、 9a・9b:リードスイッチ、 10a・10b:磁性体、 11a・11b:アップダウンカウンタ、 12:電池、13a・13b:ゲート、 14:MSB値判別回路、15:加算回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者赤木哲也京都府京都市右京区花園土堂町10番地立石電機株式会社内 (56)参考文献特開昭62−261016（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（１）１回転内の絶対角度を検出し、２進
コード信号で導出する検出手段と、電池によってバックアップされ低消費電力で、互いに位
相がずらされて回転数を検出する第１と第２の回転数検
出手段と、電池によってバックアップされ、前記第１及び第２の回
転数検出手段の検出出力を、カウントする第１及び第２
のアップダウンカウンタと、前記検出された絶対角度の２進コード信号のMSBが“1"
である場合には、前記第１のアップダウンカウンタの出
力を、MSBが“0"である場合には、前記第２のアップダ
ウンカウンタの出力を導出する手段と、前記導出手段の出力を上位桁、前記絶対角度検出手段の
出力を下位桁として加算する手段とからなる多回転アブ
ソリュートエンコーダ。