JP2629833B2 - Composite rotary encoder - Google Patents

Composite rotary encoder

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JP2629833B2
JP2629833B2 JP63136094A JP13609488A JP2629833B2 JP 2629833 B2 JP2629833 B2 JP 2629833B2 JP 63136094 A JP63136094 A JP 63136094A JP 13609488 A JP13609488 A JP 13609488A JP 2629833 B2 JP2629833 B2 JP 2629833B2
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康己 川端
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、回転角度の検出に使用されるロータリエン
コーダに関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rotary encoder used for detecting a rotation angle.

[従来の技術] 従来より、軸の回転角度を検出するために用いられる
ロータリエンコーダとしては、インクリメンタル型およ
びアブソリュート型が一般的である。
[Prior Art] Conventionally, as a rotary encoder used for detecting a rotation angle of a shaft, an incremental type and an absolute type are generally used.

インクリメンタル型ロータリエンコーダとは、軸に結
合された回転円板上に等間隔の2値化符号パターンを形
成し、回転円板の回転にともなってこの2値化符号パタ
ーンをパルス信号として検出し、該パルス信号を積算す
ることによって、軸の回転角度を検出するものである。
An incremental type rotary encoder forms an equally spaced binary code pattern on a rotating disk coupled to a shaft, and detects this binary code pattern as a pulse signal with the rotation of the rotating disk. By integrating the pulse signals, the rotation angle of the shaft is detected.

このインクリメンタル型ロータリエンコーダは、回転
円板上のパターン形成が比較的容易であり、また、検出
されたパルス信号を逓倍すること等でより高分解能とす
ることができる。
In this incremental type rotary encoder, it is relatively easy to form a pattern on a rotating disk, and higher resolution can be achieved by multiplying a detected pulse signal.

しかし、軸の回転速度が低い場合には、パルス間隔が
長くなり正確な制御ができなくなったり、電気ノイズ等
により検出誤差がでやすいという欠点がある。
However, when the rotation speed of the shaft is low, there are disadvantages that the pulse interval becomes long and accurate control cannot be performed, and a detection error easily occurs due to electric noise or the like.

アブソリュート型エンコーダは、カウンタを用いるこ
となく、そのセンサから回転角度に相当する絶対位置を
瞬時に検出できるものとして知られている。
Absolute encoders are known as those capable of instantaneously detecting an absolute position corresponding to a rotation angle from a sensor without using a counter.

このアブソリュート型エンコーダの代表的な検出盤
は、回転円板の構成を採り、その表面において、同心状
に符号ビット数に応じた数の円環パターンが形成され、
この円環パターンによってバイナリー符号化された被検
出パターンを構成したものである。
A typical detection panel of this absolute encoder employs a rotating disk configuration, and on its surface, a ring pattern is formed concentrically with a number corresponding to the number of code bits,
The detected pattern binary-coded by the ring pattern is formed.

このようにすることによって、分割数は前記符号ビッ
ト数をnとすると2nとすることができ、たとえば、10個
のセンサを用いれば210=1024分割のロータリエンコー
ダを得ることができる。
By doing so, the number of divisions can be 2 n where n is the number of code bits. For example, if 10 sensors are used, a rotary encoder of 2 10 = 1024 divisions can be obtained.

しかし、分解能をあげようとすると、さらに、多数の
センサ,より微細な円環パターンを必要とするため、高
価なものとなってしまう。
However, increasing the resolution requires a large number of sensors and a finer annular pattern, which is expensive.

また、回転円板を小さくすると、円環パターンの直径
方向の幅が狭くなり、各円環パターンの情報を確実に検
出することが難しくなるので、小型化は難しい。
Also, when the rotating disk is made smaller, the diameter of the ring pattern in the diameter direction becomes narrower, and it becomes difficult to reliably detect information of each ring pattern, so that downsizing is difficult.

さらに、両者を組み合わせたものとして、回転円板上
にインクリメンタル用の符号パターンと、アブソリュー
ト用の符号パターンとの両者を設けたロータリエンコー
ダがある(特開昭60−100015等)。
Further, as a combination of both, there is a rotary encoder provided with both an incremental code pattern and an absolute code pattern on a rotating disk (Japanese Patent Laid-Open No. 60-15015).

しかし、このロータリエンコーダは、インクリメンタ
ル用の符号パターンを用いて軸の回転速度を検出し、ア
ブソリュート用のパターンを利用して軸の回転角度を検
出するものである。
However, this rotary encoder detects the rotational speed of the shaft using an incremental code pattern, and detects the rotational angle of the shaft using an absolute pattern.

そのため、インクリメンタル用のパターンから検出さ
れた信号と、アブソリュート用のパターンから検出され
た信号とは、別々に処理されている。
Therefore, the signal detected from the incremental pattern and the signal detected from the absolute pattern are separately processed.

したがって、軸の回転角度を高分解能で検出するため
には、アブソリュート用の円環パターンの本数を多くす
る必要がある。また、各信号の検出誤差、パルスの取り
こぼし等が重なって、回転角度の検出結果がこれらの信
号の間で異なる場合もある。
Therefore, in order to detect the rotation angle of the shaft with high resolution, it is necessary to increase the number of absolute annular patterns. In addition, the detection error of each signal, the missing pulse, etc. may overlap and the detection result of the rotation angle may differ between these signals.

[発明が解決しようとする課題] 近年、技術の進歩に伴って、より小型で、かつ高分解
能、高精度を有するロータリエンコーダが要求されてい
る。
[Problems to be Solved by the Invention] In recent years, with the advance of technology, a rotary encoder having a smaller size, high resolution, and high accuracy has been required.

本発明はそのような条件を満たすロータリエンコーダ
の提供を課題とする。
An object of the present invention is to provide a rotary encoder satisfying such a condition.

[課題を解決するための手段] このような課題を解決する本発明の要旨は、 軸の回転角度をnビットのディジタル信号として検出
するロータリエンコーダにおいて、 回転円板に回転角度信号のmビット(ただし、1<m
<n)であるアブソリュート信号となるアブソリュート
符号パターンを設けると共に、固定板に該アブソリュー
ト信号を検出する検出部を備えたアブソリュート信号検
出手段と、 上記回転円板上に1回転に対して2mパルス以上の複数
個のタイミングパルス信号を与えるタイミングパルス符
号パターンを設けると共に、上記固定板に該タイミング
パルス信号の検出部を備えたタイミングパルス信号検出
手段と、 上記タイミングパルス信号検出手段の検出するタイミ
ングパルス信号に同期して上記アブソリュート信号検出
手段により検出されたアブソリュート信号を確定するア
ブソリュート信号確定手段と、 上記回転角度信号のlビット(ただし、l=n−m)
を検出するために用いるインクリメンタル信号を出力す
るように、上記回転円板にインクリメンタル符号パター
ンを設けると共に、該インクリメンタル符号パターンか
ら位相のずれた2相の信号を検出するための検出部を上
記固定板に備えたインクリメンタル信号検出手段と、 該インクリメンタル信号検出手段の検出する2層のイ
ンクリメンタル信号に基づいて回転円板が正転している
か逆転しているかを判定する回転方向判定手段と、 該回転方向判定手段によって正転と判定されたときは
上記タイミングパルス信号に同期して上記lビットの信
号を全て0にセットした上で上記インクリメンタル信号
の検出タイミングに同期して該lビットの信号をインク
リメントし、上記回転方向判定手段によって逆転と判定
されたときは上記タイミングパルス信号に同期して上記
lビットの信号を全て1にセットした上で上記インクリ
メンタル信号の検出タイミングに同期して該lビットの
信号をデクリメントすることによって、上記lビットの
インクリメンタル信号を確定するインクリメンタル信号
確定手段と、 上記アブソリュート信号確定手段によって確定された
mビットのアブソリュート信号を上位ビットとし、上記
インクリメンタル信号確定手段によって確定されたlビ
ットのインクリメンタル信号を下位ビットするnビット
のディジタル信号を形成するnビット信号形成手段と を備えたことを特徴とする複合型ロータリエンコーダに
ある。
[Means for Solving the Problems] The gist of the present invention for solving such problems is as follows. In a rotary encoder that detects the rotation angle of a shaft as an n-bit digital signal, a rotary disk has m bits ( However, 1 <m
<N) an absolute code pattern to be an absolute signal is provided, and an absolute signal detecting means having a detecting portion for detecting the absolute signal on a fixed plate; and 2 m pulses per rotation on the rotating disk. A timing pulse code pattern for providing the plurality of timing pulse signals, a timing pulse signal detecting means provided with the timing pulse signal detecting section on the fixed plate, and a timing pulse detected by the timing pulse signal detecting means. Absolute signal determining means for determining the absolute signal detected by the absolute signal detecting means in synchronization with the signal; l bits of the rotation angle signal (where l = nm)
The rotating disk is provided with an incremental code pattern so as to output an incremental signal used to detect the phase difference, and a detection unit for detecting a two-phase signal having a phase shifted from the incremental code pattern is provided on the fixed plate. Incremental signal detection means provided in the above, Rotation direction determination means for determining whether the rotating disk is rotating forward or reverse based on the two layers of incremental signals detected by the incremental signal detection means, The rotation direction If the determination means determines that the rotation is normal, the l-bit signal is all set to 0 in synchronization with the timing pulse signal, and then the l-bit signal is incremented in synchronization with the detection timing of the incremental signal. When it is determined that the rotation direction is reversed by the rotation direction determination means, Incremental to determine the l-bit incremental signal by setting all the l-bit signals to 1 in synchronization with the pulse signal and then decrementing the l-bit signal in synchronization with the detection timing of the incremental signal A signal determination unit, and an n-bit digital signal that sets the m-bit absolute signal determined by the absolute signal determination unit as upper bits and the l-bit incremental signal determined by the incremental signal determination unit as lower bits and n-bit signal forming means.

[作用及び効果] 本発明によれば、1回転に対して2mパルス以上発生す
るタイミングパルス信号に同期してアブソリュート信号
が確定されるので、アブソリュート信号波形の立ち上が
り立ち下がりエッジによる影響やノイズの影響を受ける
ことなく、等角度間隔で値の変化するアブソリュート信
号を確定することができる。また、インクリメンタル信
号として位相のずれた2相の信号を検出するので、これ
ら2相の信号の変化の仕方から回転方向を判定すること
ができる。そして、回転方向に応じて下位lビットを00
・・・0からインクリメントするカウント方法と、11・
・・1からデクリメントするカウント方法を切り換える
構成となっているので、下位lビット信号も精度よく確
定することができる。
[Operation and Effect] According to the present invention, the absolute signal is determined in synchronization with the timing pulse signal generated at least 2 m pulses per rotation, so that the influence of the rising and falling edges of the absolute signal waveform and the noise Absolute signals whose values change at equal angular intervals can be determined without being affected. In addition, since the two-phase signals having different phases are detected as the incremental signals, the rotation direction can be determined from the manner in which these two-phase signals change. Then, the lower l bits are set to 00 according to the rotation direction.
... Counting method incrementing from 0, 11 ・
.. Since the counting method for decrementing from 1 is switched, the lower 1-bit signal can be determined with high accuracy.

従って、アブソリュート信号だけでnビット全てを表
現する必要がないばかりか、アブソリュート信号自体の
検出精度がラフであっても、タイミングパルスを利用し
てアブソリュート信号を確定することで十分な精度を保
証することができる。また、インクリメンタル信号につ
いてもタイミングパルスに同期して初期化しつつ回転方
向に応じてインクリメントかデクリメントかを切り換え
る構成としたので、アブソリュート信号とインクリメン
タル信号との同期も正確にとることができる。
Therefore, it is not necessary to represent all n bits only with the absolute signal, and even if the detection accuracy of the absolute signal itself is rough, sufficient accuracy is assured by determining the absolute signal using the timing pulse. be able to. In addition, since the incremental signal is switched between increment and decrement according to the rotation direction while being initialized in synchronization with the timing pulse, the absolute signal and the incremental signal can be accurately synchronized.

以上の結果、本発明によれば、単に小型で高分解能に
なったというだけでなく、小型でありながら、精度よく
nビットの角度信号を得ることができる。
As a result, according to the present invention, it is possible to obtain not only a small size and high resolution but also an n-bit angle signal with high accuracy while being small.

また、充分直径方向に広い幅のアブソリュート符号パ
ターンとすることができるので、アブソリュート信号の
出力が大きくなり、安定した出力が得られる。
Further, since an absolute code pattern having a sufficiently large width in the diameter direction can be obtained, the output of the absolute signal increases, and a stable output can be obtained.

[実施例] 以下、図面を用いて本発明の実施例である光学式の複
合型ロータリエンコーダについて説明する。
[Embodiment] An optical composite rotary encoder according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本ロータリエンコーダは、回転角度を15ビットのディ
ジタル信号(215=32768分割)として検出するものであ
り、回転角度の上位8ビットをアブソリュート符号パタ
ーンにより検出し、下位7ビットをインクリメンタル符
号パターンによって検出する。
This rotary encoder detects the rotation angle as a 15-bit digital signal (2 15 = 32768 divisions). The upper 8 bits of the rotation angle are detected by an absolute code pattern, and the lower 7 bits are detected by an incremental code pattern. I do.

第3図は本実施例の複合型ロータリエンコーダ2の断
面を示す図である。
FIG. 3 is a view showing a cross section of the composite type rotary encoder 2 of the present embodiment.

本エンコーダ2は、基体4、カバー6からなる筐体8
内に収納されている。
The encoder 2 includes a housing 8 including a base 4 and a cover 6.
Is housed inside.

基体4からはロータ軸10が突出しており、このロータ
軸10は基体4に取り付けられたベアリング12によって支
軸されている。
A rotor shaft 10 projects from the base 4, and the rotor shaft 10 is supported by a bearing 12 attached to the base 4.

このロータ軸10には回転円板14が取り付けられ、この
回転円板14はロータ軸10と共に回転するようになってい
る。
A rotating disk 14 is attached to the rotor shaft 10, and the rotating disk 14 rotates with the rotor shaft 10.

回転円板14には、後述するように、アブソリュート符
号パターンとインクリメンタル符号パターンとが形成さ
れている。
As will be described later, an absolute code pattern and an incremental code pattern are formed on the rotating disk 14.

回転円板14の背面(図中上側)には発光素子16が配置
され、この発光素子16は波形整形回路基板18に搭載され
ている。なお、波形整形回路基板18は筐体8に支持さ
れ、回転円板14に対して固定されて配置されたものであ
る。
A light emitting element 16 is arranged on the back surface (upper side in the figure) of the rotating disk 14, and the light emitting element 16 is mounted on a waveform shaping circuit board 18. Note that the waveform shaping circuit board 18 is supported by the housing 8 and fixed to the rotating disk 14.

また、波形整形回路基板18は回転円板14の外周部を股
がって回転円板14の表面にまで延在されて形成され、固
定スリット板20が固定されている。
Further, the waveform shaping circuit board 18 is formed so as to extend to the surface of the rotating disk 14 with the outer peripheral portion of the rotating disk 14 crotch, and the fixed slit plate 20 is fixed.

この固定スリット板20は回転円板14の表面(図中下
側)において回転円板14と対向して配置され、後述する
ように、その面には複数のスリットが形成されている。
The fixed slit plate 20 is disposed on the surface (lower side in the figure) of the rotating disk 14 so as to face the rotating disk 14, and a plurality of slits are formed on the surface as described later.

さらに固定スリット板20の回転円板14と対向する側と
反対側の面には各スリット毎に受光素子22が配置されて
いる。
Further, a light receiving element 22 is arranged for each slit on the surface of the fixed slit plate 20 opposite to the side facing the rotating disk 14.

そして、固定スリット板20の各スリットとそれに対応
する受光素子22とが組み合わされた検出部により、アブ
ソリュート信号、インクリメンタル信号が検出される。
Then, an absolute signal and an incremental signal are detected by a detection unit in which each slit of the fixed slit plate 20 and the corresponding light receiving element 22 are combined.

受光素子22の出力は波形整形回路基板18に入力される
ようになっており、さらに波形整形回路基板18の出力は
リード線24を介して筐体8外へ取り出されるようになっ
ている。
The output of the light receiving element 22 is input to the waveform shaping circuit board 18, and the output of the waveform shaping circuit board 18 is taken out of the housing 8 via the lead wire 24.

回転円板14は、第1図に示すように、外周部に等間隔
のスリットからなるインクリメンタル符号パターン30、
内周部に同心状に配列された8本の円環パターン32A〜3
2Hからなるアブソリュート符号パターン32、インクリメ
ンタル符号パターン30とアブソリュート符号パターン32
との間にタイミング符号パターン34を有する。これらの
パターンはいずれも予め定められた規則にしたがって形
成されたスリット列であり、これらスリット列は、例え
ば、回転円板14となる透明円板面に遮光性の蒸着膜を形
成し、前記スリット形成領域に相当する前記蒸着膜を写
真蝕刻技術によって選択エッチングすること等によって
形成される。
As shown in FIG. 1, the rotating disk 14 has an incremental code pattern 30 composed of slits at equal intervals on the outer peripheral portion.
Eight annular patterns 32A to 3 concentrically arranged on the inner circumference
Absolute code pattern 32 consisting of 2H, incremental code pattern 30 and absolute code pattern 32
And the timing code pattern. Each of these patterns is a slit array formed in accordance with a predetermined rule, and these slit arrays are formed, for example, by forming a light-shielding vapor-deposited film on a transparent disk surface serving as a rotating disk 14, and forming the slits. The deposited film corresponding to the formation region is formed by selective etching by a photolithography technique or the like.

また、アブソリュート符号パターン32の円環パターン
32Dと32Eとの間と、円環パターン32Hとタイミング符号
パターン34との間には、光量補正トラック36A,36Bが設
けられている。
Also, the ring pattern of the absolute code pattern 32
Light amount correction tracks 36A and 36B are provided between 32D and 32E and between the ring pattern 32H and the timing code pattern 34.

アブソリュート符号パターン32は、前述のように同心
状に配列された8本の円環パターン32A〜32Hからなり、
これらは基準となる所定径から円周同方向へ例えばグレ
ー・コードからなる論理レベルを示す領域で構成されて
いる。
The absolute code pattern 32 includes eight ring patterns 32A to 32H concentrically arranged as described above,
These are constituted by areas indicating logical levels, for example, made of gray codes in the same direction as the circumference from a predetermined diameter serving as a reference.

ここで、例として4ビットのグレー・コードを以下に
示す。
Here, a 4-bit gray code is shown below as an example.

各円環パターン32A〜32Hは前述のように、論理レベル
はスリット列における明暗パターンで形成している。
As described above, each of the annular patterns 32A to 32H has a logical level formed by a light and dark pattern in a slit row.

一方、固定スリット板20は、第2図に示すように、イ
ンクリメンタル信号検出用スリット40A,40B、タイミン
グ信号検出用スリット42、アブソリュート信号検出用ス
リット44A〜44H、光量補正用スリット46A,46Bを有す
る。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the fixed slit plate 20 has incremental signal detection slits 40A and 40B, timing signal detection slit 42, absolute signal detection slits 44A to 44H, and light amount correction slits 46A and 46B. .

インクリメンタル信号検出用スリット40A,40Bは、回
転円板14のインクリメンタル符号パターン30と協働して
出力の位相が90度づれたインクリメンタル信号A相,B相
を発生する。
The slits 40A and 40B for detecting incremental signals cooperate with the incremental code pattern 30 of the rotating disk 14 to generate the incremental signals A and B whose output phases are shifted by 90 degrees.

また、タイミング信号検出用スリット42は、回転円板
14のタイミング符号パターン34と協働してタイミング信
号を発生する。このタイミング信号は、急峻な立上が
り、立下がりを必要とするので、スリット42の円周方向
の幅は30μmと非常に細く形成されている。そして、光
量を確保するために、5本のスリットから構成される。
The slit 42 for detecting the timing signal is a rotating disk.
A timing signal is generated in cooperation with the 14 timing code patterns 34. Since this timing signal requires a sharp rise and fall, the width of the slit 42 in the circumferential direction is as very small as 30 μm. Then, in order to secure the light amount, the light emitting device is constituted by five slits.

一方、アブソリュート信号検出用スリット44A〜44H
は、回転円板14のアブソリュート符号パターン32A〜32H
と協働してアブソリュート信号A〜Hを発生する。この
アブソリュート信号A〜Hは後述のようにタイミングパ
ルスによるので、スリット44A〜44Hの幅は、240μmと
広くでき、充分な光量を確保できる。
On the other hand, slits 44A-44H for detecting absolute signals
Are the absolute code patterns 32A to 32H of the rotating disk 14.
And generate absolute signals A to H. Since the absolute signals A to H are based on timing pulses as described later, the width of the slits 44A to 44H can be widened to 240 μm, and a sufficient light amount can be secured.

回転円板14と固定スリット板20とは、各信号用の円環
パターンとスリットとが対応するよう筐体8に取り付け
られる。
The rotating disk 14 and the fixed slit plate 20 are attached to the housing 8 such that the annular pattern for each signal corresponds to the slit.

そして、回転円板14のスリットと固定スリット板20の
スリットとが、一致すると、発光素子16からの透過光が
受光素子22に検出される。
Then, when the slits of the rotating disk 14 and the slits of the fixed slit plate 20 match, the transmitted light from the light emitting element 16 is detected by the light receiving element 22.

第4図は回転円板14の回転にともなう受光素子22の各
出力信号である。これらの出力信号は第5図に示す回路
により回転角度を表す15ビットのディジタル信号とな
る。
FIG. 4 shows each output signal of the light receiving element 22 as the rotating disk 14 rotates. These output signals are converted into 15-bit digital signals representing the rotation angle by the circuit shown in FIG.

すなわち、まずタイミング信号とゲートによって遅延
された該タイミング信号とを反一致回路(EX−OR)50に
入力して、タイミングパルスを得る。
That is, first, the timing signal and the timing signal delayed by the gate are input to the anti-coincidence circuit (EX-OR) 50 to obtain a timing pulse.

そして、アブソリュート信号A〜Hが入力されたD−
フリップフロップ回路52のクロック端子CKにこのタイミ
ングパルスが入力されると、回転角度信号の上位8ビッ
トb8〜b15が出力される。
Then, when the absolute signals A to H are input to D-
When this timing pulse is input to the clock terminal CK of the flip-flop circuit 52, the upper 8 bits b8 to b15 of the rotation angle signal are output.

一方、90度位相のずれたインクリメンタル信号のA
相,B相はアップダウン判別回路54で、回転円板14の回転
方向が正であるか、逆であるかを判別し、アップダウン
信号を出力する。このアップダウン信号は、正回転であ
れば“0"に、逆回転であれば“1"となる。
On the other hand, the A of the incremental signal 90 degrees out of phase
The up / down discrimination circuit 54 discriminates whether the rotation direction of the rotating disk 14 is positive or reverse, and outputs an up / down signal. The up-down signal is "0" for forward rotation and "1" for reverse rotation.

また、インクリメンタル信号のA相,B相はパルス4逓
倍回路56に入力され、4逓倍されたパルス信号を出力す
る。
The A-phase and B-phase of the incremental signal are input to the pulse quadrupler circuit 56, and a quadrupled pulse signal is output.

そして、アップダウン信号は、4ビットのアップダウ
ンカウンタ58,60のアップダウン端子D/およびプリセ
ット端子A1〜A4に入力され、パルス信号はアップダウン
カウンタ58のクロック端子CKに入力される。
The up / down signal is input to the up / down terminals D / and preset terminals A1 to A4 of the 4-bit up / down counters 58 and 60, and the pulse signal is input to the clock terminal CK of the up / down counter 58.

したがって、前述のタイミングパルスがアップダウン
カウンタ58,60のロード端子Lに入力されると、回転円
板14が正回転のときはカウンタ58,60の各ビットに“0"
がセットされ、逆回転のときは各ビットに“1"がセット
される。そして、パルス信号が1つ入力される毎に1ず
つインクリメントまたはデクリメントされていく。
Therefore, when the above-mentioned timing pulse is input to the load terminal L of the up / down counters 58 and 60, each bit of the counters 58 and 60 is set to "0" when the rotating disk 14 is rotating forward.
Is set, and in the case of reverse rotation, "1" is set in each bit. Each time one pulse signal is input, it is incremented or decremented by one.

その結果、カウンタ58の出力端子B1〜B4およびカウン
タ60の出力端子B1〜B3から回転角信号の下位7ビットb1
〜b7が出力される。
As a result, the lower 7 bits b1 of the rotation angle signal are output from the output terminals B1 to B4 of the counter 58 and the output terminals B1 to B3 of the counter 60.
To b7 are output.

そして、アブソリュート信号から得られたb8〜b15と
インクリメンタル信号から得られたb1〜b7を加えること
によって、15ビットのディジタル信号b1〜b15が得られ
る。なお、本実施例では、カウンタ60の出力端子B4の出
力は使用していない。
Then, by adding b8 to b15 obtained from the absolute signal and b1 to b7 obtained from the incremental signal, a 15-bit digital signal b1 to b15 is obtained. In this embodiment, the output of the output terminal B4 of the counter 60 is not used.

すなわち、本実施例では、タイミングパルスが発生し
たときに、アブソリュート信号が取り込まれると共に、
インクリメンタル信号のカウントの初期化が行われる。
そのため、インクリメンタル信号を用いた回転角度の検
出も、高分解能であり、かつ高精度で行える。
That is, in this embodiment, when a timing pulse is generated, an absolute signal is captured,
Initialization of the incremental signal count is performed.
Therefore, rotation angle detection using an incremental signal can be performed with high resolution and high accuracy.

従来のアブソリュート型ロータリエンコーダでは、回
転角度を15ビットのディジタル信号として出力するため
に、少なくとも15本の円環パターンを必要とした。
In the conventional absolute type rotary encoder, at least 15 ring patterns are required to output a rotation angle as a 15-bit digital signal.

しかし、本実施例では、アブソリュート符号パターン
とインクリメンタル符号パターンとを組み合わせること
によって、非常に少ない円環パターンで回転角度を高精
度の15ビットのディジタル信号として出力できる。
However, in this embodiment, by combining the absolute code pattern and the incremental code pattern, the rotation angle can be output as a highly accurate 15-bit digital signal with a very small annular pattern.

このように円環パターンの本数が少なくなったため
に、本実施例のロータリエンコーダは小型とすることが
できる。また、円環パターンの本数が少ないために各円
環パターンの直径方向の幅を広く採ることができ、各信
号を安定して検出できる。
Since the number of ring patterns is reduced as described above, the rotary encoder of the present embodiment can be reduced in size. In addition, since the number of ring patterns is small, the width of each ring pattern in the diameter direction can be widened, and each signal can be detected stably.

なお、本実施例では、各信号の検出を光学的に行って
いるが、各符号パターンとして磁気記録パターンを用い
ると共に、各信号を磁気検出素子によって検出するよう
構成された磁気式としてもよい。また、一部の符号パタ
ーンを光学式とし、他を磁気式としてもよい。
In the present embodiment, each signal is detected optically. However, a magnetic recording pattern may be used as each code pattern, and a magnetic type configured to detect each signal by a magnetic detection element may be used. Also, some code patterns may be optical and others may be magnetic.

さらに、本実施例のアブソリュート符号パターンは、
グレーコードに基づいたものであるが、必ずしもこれに
限定されることはなく他のコードに基づくものであって
もよい。
Further, the absolute code pattern of the present embodiment is:
Although it is based on the gray code, it is not necessarily limited to this and may be based on another code.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例である複合型ロータリエンコ
ーダの回転円板に形成される各符号パターンを説明する
平面図、第2図はその固定スリット板に形成されるスリ
ットの配列を説明する平面図、第3図はその全体構成を
示す断面図、第4図はその受光素子の出力信号の説明
図、第5図はその波形整形回路の説明図である。 14……回転円板、16……発光素子、20……固定スリット
板、22……受光素子、30……インクリメンタル符号パタ
ーン、32A〜32H……アブソリュート符号パターン、40A,
40B……インクリメンタル信号検出用スリット、44A〜44
H……アブソリュート信号検出用スリット。
FIG. 1 is a plan view illustrating each code pattern formed on a rotating disk of a composite rotary encoder according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 illustrates an arrangement of slits formed on a fixed slit plate thereof. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the overall configuration, FIG. 4 is an explanatory diagram of an output signal of the light receiving element, and FIG. 5 is an explanatory diagram of the waveform shaping circuit. 14 ... rotating disk, 16 ... light emitting element, 20 ... fixed slit plate, 22 ... light receiving element, 30 ... incremental code pattern, 32A to 32H ... absolute code pattern, 40A,
40B: Incremental signal detection slit, 44A-44
H: Absolute signal detection slit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】軸の回転角度をnビットのディジタル信号
として検出するロータリエンコーダにおいて、 回転円板に回転角度信号のmビット(ただし、1<m<
n)であるアブソリュート信号となるアブソリュート符
号パターンを設けると共に、固定板に該アブソリュート
信号を検出する検出部を備えたアブソリュート信号検出
手段と、 上記回転円板上に1回転に対して2mパルス以上の複数個
のタイミングパルス信号を与えるタイミングパルス符号
パターンを設けると共に、上記固定板に該タイミングパ
ルス信号の検出部を備えたタイミングパルス信号検出手
段と、 上記タイミングパルス信号検出手段の検出するタイミン
グパルス信号に同期して上記アブソリュート信号検出手
段により検出されたアブソリュート信号を確定するアブ
ソリュート信号確定手段と、 上記回転角度信号のlビット(ただし、l=n−m)を
検出するために用いるインクリメンタル信号を出力する
ように、上記回転円板にインクリメンタル符号パターン
を設けると共に、該インクリメンタル符号パターンから
位相のずれた2相の信号を検出するための検出部を上記
固定板に備えたインクリメンタル信号検出手段と、 該インクリメンタル信号検出手段の検出する2相のイン
クリメンタル信号に基づいて回転円板が正転しているか
逆転しているかを判定する回転方向判定手段と、 該回転方向判定手段によって正転と判定されたときは上
記タイミングパルス信号に同期して上記lビットの信号
を全て0にセットした上で上記インクリメンタル信号の
検出タイミングに同期して該lビットの信号をインクリ
メントし、上記回転方向判定手段によって逆転と判定さ
れたときは上記タイミングパルス信号に同期して上記l
ビットの信号を全て1にセットした上で上記インクリメ
ンタル信号の検出タイミングに同期して該lビットの信
号をデクリメントすることによって、上記lビットのイ
ンクリメンタル信号を確定するインクリメンタル信号確
定手段と、 上記アブソリュート信号確定手段によって確定されたm
ビットのアブソリュート信号を上位ビットとし、上記イ
ンクリメンタル信号確定手段によって確定されたlビッ
トのインクリメンタル信号を下位ビットするnビットの
ディジタル信号を形成するnビット信号形成手段と を備えたことを特徴とする複合型ロータリエンコーダ。
In a rotary encoder for detecting a rotation angle of a shaft as an n-bit digital signal, a rotating disk has m bits of a rotation angle signal (where 1 <m <
n) an absolute code pattern for forming an absolute signal, and an absolute signal detecting means provided on a fixed plate with a detecting section for detecting the absolute signal; and 2 m or more pulses per rotation on the rotating disk. A timing pulse code pattern for providing a plurality of timing pulse signals, a timing pulse signal detecting means provided with a timing pulse signal detecting section on the fixed plate; and a timing pulse signal detected by the timing pulse signal detecting means. An absolute signal determining means for determining the absolute signal detected by the absolute signal detecting means in synchronism with the above, and outputting an incremental signal used to detect 1 bit (l = nm) of the rotation angle signal To the rotating disk Incremental signal detection means provided with a fixed code plate and a detection unit for detecting a two-phase signal having a phase shifted from the incremental code pattern, and detecting the incremental signal pattern by the incremental signal detection means. Rotation direction determining means for determining whether the rotating disk is rotating forward or reverse based on the phase incremental signal; and when the rotating direction determining means determines that the rotating disk is rotating forward, the rotation direction is synchronized with the timing pulse signal. The l-bit signal is all set to 0, and then the l-bit signal is incremented in synchronization with the detection timing of the incremental signal. When the rotation direction determining means determines that the rotation is reverse, the timing pulse signal is used. In synchronization with
An incremental signal determining means for determining the l-bit incremental signal by setting all the bit signals to 1 and decrementing the l-bit signal in synchronization with the detection timing of the incremental signal; and the absolute signal M determined by the determination means
And n-bit signal forming means for forming an n-bit digital signal for lowering the l-bit incremental signal determined by the incremental signal determining means, wherein the absolute signal of the bit is set as an upper bit. Type rotary encoder.
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