JP2916291B2 - アブソリュートエンコーダ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、検出位置をアブソリュ
ートデータとして出力するアブソリュートエンコーダを
含むアブソリュートエンコーダ装置に係り、特に、スケ
ールやロータが移動又は回転している間は、ある誤差を
持った検出しかできないアブソリュードエンコーダを用
いた場合でも、数値制御（ＮＣ）装置等の外部の装置に
仮のデータを送って、その動作を開始させることが可能
なアブリュートエンコーダ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】工作機械の工具やテーブル等の機械可動
部の位置を認識する方法としては、インクリメンタル方
式とアブソリュート方式の２つの方法がある。

【０００３】インクリメンタル方式は、モータや機械可
動部が所定量移動又は所定角度回転する毎に１個のパル
スを発生するパルス発生器を設け、該パルス発生器から
発生するパルスを移動方向に応じて現在位置カウンタに
カウントアップあるいはダウンせしめ、該現在位置カウ
ンタの計数値を機械可動部の現在位置とする方式であ
る。

【０００４】一方、アブソリュート方式は、アブソリュ
ートコードパターンを用いて、機械可動部の位置を一義
的な符号により表示する方式である。

【０００５】ところが、前者のインクリメンタル方式に
おいては、電源を切断すると機械可動部の現在位置が消
失する。このため、電源投入後、機械可動部を原点復帰
させると共に、現在位置カウンタの内容を零にクリアし
て、該機械可動部の現在位置と現在位置カウンタの内容
を一致させ、しかる後、位置制御を行うようにしてい
た。

【０００６】しかしながら、このように電源投入後、そ
の都度原点復帰させる方式は、操作が繁雑になり、好ま
しくなかった。

【０００７】これに対して、後者のアブソリュート方式
によれば、電源が切断されても機械可動部の現在位置が
消失することがなく、電源投入後の原点復帰動作が不要
であり、直ちに位置制御が可能となるという利点を有す
る。

【０００８】しかしながら、アブソリュート方式におい
ては、エンコーダとして例えば２４ビットのコードパタ
ーンを用いるとすると、該コードパターンが形成された
スケールが大型化するだけでなく、該コードパターンを
読み取るための検出器の数や信号線の数も膨大なものと
なるという問題点を有していた。

【０００９】このような問題点を解決するために、出願
人は、既に特願平２−１３２４３４や、特願平２−１６
９４５４で、光学式エンコーダのような多数のコードパ
ターンを用いることなく、少ないトラック数で、広い測
長範囲に亘ってアブソリュートデータを得ることが可能
な静電容量式エンコーダを提案している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この静
電容量式エンコーダは、複数のトラックを時分割で検出
している等の理由により、データの更新に時間が掛り、
スケールやロータが移動又は回転していると、正確にア
ブソリュート位置又は回転角を検出できない場合があ
る。

【００１１】従って、このようなエンコーダを、例えば
ＮＣ装置に取付けた場合、重力等が原因で、スケールや
ロータに移動や回転が生じると、アブソリュート位置を
検出することができず、ＮＣ装置の動作が開始されない
ことがあるという問題点を有していた。

【００１２】このような問題点を解消するべく、電源投
入時、移動する恐れのあるスケールやロータが取付けて
ある被測定部材には、ブレーキ等の落下防止装置を取付
けて、その移動を停止させることが考えられるが、落下
防止装置を別途取付ける必要があり、構成が複雑になる
と共に、コストが高くなるという問題点を有する。

【００１３】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、スケールやロータが移動又は回転し
ている間は、正確にアブソリュート位置又は回転角を検
出できないアブソリュートエンコーダを用いた場合であ
っても、仮のデータを出力して、ＮＣ装置等の外部装置
の動作を開始することが可能なアブソリュートエンコー
ダ装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、検出位置をア
ブソリュートデータとして出力するアブソリュートエン
コーダを含むアブソリュートエンコーダ装置において、
アブソリュートデータの誤差の有無を判定する誤差判定
手段と、アブソリュートデータが誤差を含んでいると判
定された時に、仮のデータであることを示す仮データ信
号をセットし、アブソリュートデータが、誤差を含んで
いない真のデータに戻ったと判定された時に、該仮デー
タ信号をクリアする手段と、アブソリュートデータが誤
差を含んでいると判定された時は、その時のアブソリュ
ートデータを仮のデータとして前記仮データ信号と共に
出力し、アブソリュートデータが真のデータに戻ったと
判定された時は、その時のアブソリュートデータを真の
データとして、該真のデータや真のデータと仮のデータ
の差分を出力する手段とを備え、仮のデータを、真のデ
ータと置換、又は、真のデータと仮のデータの差分に基
づいて補正することにより、正しいアブソリュートデー
タが得られるようにして、前記目的を達成したものであ
る。

【００１５】

【作用】本発明においては、アブソリュートデータの誤
差の有無を判定し、アブソリュートデータが誤差を含ん
でいると判定されたときには、その時のアブソリュート
データを仮のデータとして、そのことを示す仮データ信
号と共に出力する。一方、アブソリュートデータが、誤
差を含んでいない真のデータに戻ったと判定されたとき
は、その時のアブソリュートデータを真のデータとし
て、該真のデータや真のデータと仮のデータの差分を出
力すると共に、前記信号をクリアするようにしている。

【００１６】従って、例えばスケールやロータが低速で
移動しており、例えば静電容量式アブソリュート信号の
下位桁のデータの検出は不可能であるが、上位桁は正確
なアブソリュートデータが検出可能である場合等、真の
データに十分近い仮のデータが検出が可能な場合には、
この仮のデータに基づいて、ＮＣ装置等の外部装置の動
作を開始することができる。この際、仮データ信号も出
力されているので、真のデータと間違えることはない。

【００１７】又、例えばスケールやロータが静止し、例
えば静電容量式アブソリュート信号の最下位桁のデータ
も検出可能となった場合のように、真のデータが検出で
きるようになった場合には、該真のデータ及び／又は真
のデータと仮のデータの差分を出力するようにしている
ので、仮のデータをこれらのデータに基づいて例えば外
部装置側で真のデータと置換、又は、真のデータと仮の
データの差分に基づいて補正することによって、正しい
アブソリュートデータを得ることができる。

【００１８】特に、前記アブソリュートエンコーダが、
低分解能で長波長の静電容量式アブソリュート信号を低
速で発生する静電容量式検出器と、高分解能で短波長の
光電式インクリメンタル信号を高速で発生する光電式検
出器とを含み、前記誤差判定手段が、前記アブソリュー
ト信号に基づくデータと前記インクリメンタル信号に基
づくデータを比較して、アブソリュートデータの誤差の
有無を判定するようにした場合には、静電容量式検出器
と光電式検出器の特徴を有効に活かすことができる。

【００１９】更に、前記仮データ信号がセットされた時
は、該仮データ信号がクリアされる迄、エンコーダが取
付けられた部材の移動を停止する手段を含む場合には、
アブソリュートデータが誤差を含む場合であっても、迅
速に真のデータを得ることができる。

【００２０】

【実施例】以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００２１】本実施例によるアブソリュートエンコーダ
装置は、図１に示す如く、ベース２００にスライダが取
付けられ、該ベース２００に対して例えば鉛直軸方向に
移動する移動テーブル２１０にスケールが取付けられ、
ベース２００に対する移動テーブル２１０の鉛直軸方向
位置を検出して、アブソリュートデータＳの全ビット及
び仮データであることを示すフラグ（以下、仮データフ
ラグと称する）Ｆで構成されるシリアルデータＳＯ及び
前記アブソリュートデータの下位２ビットから作られた
インクリメンタル信号である２相方形波信号Ａ、Ｂを出
力するアブソリュート・リニヤエンコーダ３００と、該
リニアエンコーダ３００から前記シリアルデータＳＯ及
び２相方形波信号Ａ、Ｂを受取って必要な処理（例えば
フィードバック処理）を行い、前記移動テーブル２１０
を駆動するためのモータ２２０に制御信号を出力するＮ
Ｃ装置４００と、から主に構成されている。

【００２２】前記リニヤエンコーダ３００は、例えば図
２及び図３に示す如く、低分解能で長波長の静電容量式
アブソリュートコードパターン１１〜１３、１５、１６
及び高分解能で短波長の光電式インクリメンタルコード
パターン１４が位置検出方向に形成されたスケール１０
と、前記静電容量式アブソリュートコードを低速で読み
取るための静電容量式検出器２０と、該静電容量式検出
器２０の出力を処理して、低分解能で長波長の静電容量
式アブソリュート信号を発生する静電容量式検出回路３
０と、該静電容量式検出回路３０からトラック毎に時分
割で出力される静電容量式アブソリュート信号をまとめ
て静電容量式アブソリュートデータＣＡＰＤＡＴＡ（パ
ラレル信号）を低速で作成するためのレジスタ４０と、
前記光電式インクリメンタルコードを高速で読み取るた
めの光電式検出器５０と、該光電式検出器５０の出力を
処理して、高分解能で短波長の光電式インクリメンタル
信号を高速で発生する光電式検出回路６０と、該光電式
インクリメンタル信号を内挿して、高分解能で短波長の
光電式アブソリュート信号（パラレル信号）b3〜b0を発
生する内挿回路７０と、該内挿回路７０出力の光電式ア
ブソリュート信号の最上位桁に基づいて、前記静電容量
式アブソリュート信号の最下位桁への桁上げ信号を発生
する桁上げ発生器８０と、前記静電容量式アブソリュー
ト信号と桁上げ信号を計数して、出力アブソリュート信
号（シリアル信号）ＳＯの上位桁を作成するプリセット
入力付アップダウン（ＵＰ／ＤＮ）カウンタ９０と、ス
ケール移動中等、正確なアブソリュート信号が得られな
い時は、前記仮データフラグＦをセットし、スケール停
止等により正確なアブソリュート信号が得られる時は、
該仮データフラグＦをリセットすると共に、前記レジス
タ４０出力の静電容量式アブソリュート信号と前記アッ
プダウンカウンタ９０の出力を比較し、差が大である時
にエラー信号ＮＧを発生して、該カウンタ９０をプリセ
ットする比較回路１００と、前記アップダウンカウンタ
９０出力（パラレル信号）を上位桁信号とし、前記光電
式アブソリュート信号を下位桁信号として外部にシリア
ル信号ＳＯで出力するパラレルイン−シリアルアウトの
シフトレジスタ１１０と、前記比較回路１００のエラー
信号ＮＧは直ちに０に戻ってしまうため、ＯＲゲート１
１５を介して入力される前記仮データフラグＦのセット
又は外部からのリセット信号ＲＥＳＥＴによってリセッ
トされるまで、前記エラー信号ＮＧをラッチしてエラー
フラグＥＲＲを作るためのＲ−Ｓフリップフロップ（Ｆ
／Ｆ）１２０と、前記内挿回路７０出力の光電式アブソ
リュート信号b0、b1から２相方形波信号Ａ、Ｂを作成し
て外部に出力するためのエクスクルーシブＯＲゲート１
３０とから構成されている。

【００２３】前記スケール１０上には、図４に詳細に示
す如く、波長が長い順に静電容量式の粗精度測定用第１
トラック１１、中間精度測定用第２トラック１２、微細
精度測定用第３トラック１３が形成され、該第３トラッ
ク１３は、更にその内部で位置検出方向に細かく分割さ
れて、光電式の第４トラック（光電式のメインスケー
ル）１４とされている。

【００２４】このように、静電容量式の第３トラックと
光電式の第４トラックが、物理的には同一のトラックを
共用するようにして、全体のスケール１０の幅を縮小す
ることができる。なお、静電容量式の第３トラックと光
電式の第４トラックを独立させることも可能である。

【００２５】図４において、１５は第１トラック用の伝
達電極、１６は第２トラック用の伝達電極である。

【００２６】前記静電容量式検出器２０は、図３に示さ
れる如く、前記メインスケール１０と対向して位置検出
方向に相対移動するようにされたピックアップ（スライ
ダ）２２と、該ピックアップ２２上に形成された、例え
ば８相交流信号が順次印加される送信（駆動）電極２４
と、前記第１トラック１１用の受信電極２５と、前記第
２トラック１２用の受信電極２６とを備えている。な
お、前記第３トラック１３からの信号を受信する際に
は、前記受信電極２５、２６が共に用いられる。

【００２７】ここで、光電式検出器５０を静電容量式検
出器２０が挟み込むような構造としているのは、静電容
量式による上位３トラック１１〜１３の検出値が、温度
変動等による外乱により、光電式による最下位トラック
１４の検出値とずれないようにするためである。

【００２８】以下、静電容量式検出器２０の検出原理を
簡単に説明する。

【００２９】図５は、説明の簡略化のため、１トラック
（図では第３トラック１３）分の測長範囲をもった静電
容量式アブソリュートエンコーダの電極パターンを模式
的に描いたものである。

【００３０】この静電容量式アブソリュートエンコーダ
は、前記スケール１０と、該スケールに沿って一定の間
隔を維持して移動する前記ピックアップ２２で構成され
ている。

【００３１】該スケール１０及びピックアップ２２は、
それぞれガラス板やガラスエポキシ板等の絶縁体上に、
導電パターンをエッチングで形成して電極としている。

【００３２】前記ピックアップ２２上の送信電極２４に
印加された電圧は、スケール１０上のトラック電極１３
に容量結合を介して伝達される。更に、スケール１０上
のトラック電極１３と伝達電極（例えば１５）は配線で
結合され、該伝達電極１７とピックアップ２２上の受信
電極（例えば２５）は、容量により結合されている。従
って、容量に応じた信号が受信電極２５により得られ
る。

【００３３】なお、スケール１０上の各トラックと伝達
電極１７のピッチは各々異なるので、相互を結ぶ配線の
傾きはスケール上の位置により違っている。

【００３４】前記送信電極２４は、例えば８本毎に接続
された電極群から構成されており、各電極要素間の電気
的接続は、回路基板で自由に選択できるようになってい
る。

【００３５】受信電極２５のピッチは、送信電極２４の
１組に相当する長さとされ、該受信電極２５の検出方向
長さは、送信電極２４の半波長分（４本分）の長さとさ
れている。

【００３６】今仮にピックアップ２２とスケール１０の
位置関係を固定して、送信電極２４の相互接続を、１番
目〜４番目、２番目〜５番目、３番目〜６番目・・・と
順次８種類変更してやり、各々の場合について送信電極
２４と受信電極２５間の静電容量を測定すると、１周期
の正弦波上で４５°ずつ位相のずれた各点に相当する容
量となる。逆に特定の接続を選んで、ピックアップ２２
とスケール１０の相対位置を動かすと、同じ正弦波上
を、ピックアップ２２の動きに応じて移動していくこと
が分かる。これが静電容量式エンコーダの検出原理であ
り、移動方向の判別は、送信電極２４の組合せを変え
て、位相変化の方向を確認することにより行う。

【００３７】このように送信電極の接続を変更すること
により、図６に示すような正弦（ＳＩＮ）波と余弦（Ｃ
ＯＳ）波の容量波形が得られるので、静電容量式検出回
路３０で tan ^-1（sin Ｘ／cos Ｘ） の演算を行うことにより、位置Ｘの値を求めることがで
きる。

【００３８】なお、静電容量式検出器の詳細な構成及び
作用は、出願人が先に提案した特願平２−１３２４３４
及び特願平２−１６９６５４に説明されているので、詳
細な説明は省略する。

【００３９】前記レジスタ４０は、静電容量式検出器２
０の３つのトラックから得られる信号を合成して出力す
る機能を有する。

【００４０】即ち、前記静電容量式検出回路３０で得ら
れた上位３トラック分のデータは、図７に示すように例
えば３ビットずつの重なり部分を持っている。これは、
各トラックの誤差と量子化誤差により、下位のトラック
を正確に指定できなくなることを避けるための余裕ビッ
トの重なりである。そこで、前記レジスタ４０は、各ト
ラックに対応するデータを時分割で受入れて、重なり部
分が互いに所定の差以内であることを確認し、合成して
出力する。

【００４１】なお、重なり部分のデータが異なる時は、
正しい値として例えば下位のデータを採用することがで
きる。この際、重なり部分のデータの差が規定値より大
きい場合には、異常の発生であると判定してエラー信号
を発生することができる。

【００４２】又、前記光電式検出器５０は、図８に詳細
に示す如く、前記静電容量式検出器のピックアップ２２
と一体的に移動するスリット板（スライダ）５２と、前
記ピックアップ２２の中央部に形成された開口２２Ａ
（図３参照）を介して、前記スケール１０上の第４トラ
ック１４（第３トラック１３と共通）に拡散光を照射す
るための、点光源に近い特性を有する発光ダイオード５
４と、スケール１０又は第４トラック１４の表面で反射
され、互いに位相が９０°ずつずれた、前記スリット板
５２上の４つのインデックススケール５３によって変調
された光をそれぞれ受光するための４つのフォトトラン
ジスタ５６と、から構成されている。

【００４３】本実施例においては、１光源４受光素子に
より、位相の異なる正弦波を得ているので、スリット板
５２とスケール１０間のギャップ変動や、温度変動に強
い安定した所定ピッチの正弦波が得られる。

【００４４】なお、この光電式検出器５０及び、その出
力を処理して位相が９０°ずれた２相の正弦波信号を発
生する光電式検出回路６０の詳細な構成及び作用は、特
開平１−１８７４１３等に開示されているので、説明は
省略する。

【００４５】前記内挿回路７０の詳細な構成及び作用に
ついては、特開平１−２１２３１４に記載されているの
で、詳細な説明は省略する。

【００４６】この内挿回路７０は、例えば図９の上段に
示すような、光電式検出回路６０のアナログ出力波形を
波形成形して得られる、９０°位相差の２相方形波信号
から、抵抗分割により、最終的に図９の下段に示すよう
なバイナリ（ＢＩＮ）コードの信号b0〜b3を得る。この
バイナリコードの信号b3〜b0が、前記桁上げ発生器８０
に入力される。

【００４７】この桁上げ発生器８０は、例えば図１０に
示す如く構成されており、図１１に示すタイムチャート
の如く、共通の遅延素子８６を含む立上りエッジ検出回
路８２と立下りエッジ検出回路８４で最上位桁信号b3の
エッジを観測し、ＲＳ−Ｆ／Ｆ８８等を介して方向判別
信号ＵＰとカウントパルス信号ＣＰを出力する。

【００４８】該桁上げ発生器８０で作られた計数パルス
は、前記アップダウンカウンタ９０に入力され、光電式
検出回路６０で作れるアブソリュートデータを超える桁
のデータが作られる。この桁のデータは、図７に示した
如く、静電容量式検出部のレジスタ４０でも作られてい
るため、これと比較して、補正する。

【００４９】即ち、前記比較回路１００において、レジ
スタ４０の値（入力Ａ）とカウンタ９０の値（入力Ｂ）
が比較される。

【００５０】具体的には、まず図１２に示すように、初
期設定を行う。

【００５１】即ち、ステップ１０１０で、仮データフラ
グＦを１にセットすると共に、エラー信号ＮＧを０にク
リアする。

【００５２】次いでステップ１０２０で、カウンタ９０
の値（以下、光電式インクリメンタル値と称する）b ′
を読み込んで、レジスタＢ1 に格納する。

【００５３】次いでステップ１０３０に進み、レジスタ
４０の値（以下、静電容量式アブソリュート値と称す
る）a を読み込んで、レジスタＡに格納する。

【００５４】次いでステップ１０４０に進み、エラー信
号ＮＧを一度１にセットした後、再び０にクリアし、そ
の時のレジスタ４０の出力を読み込んで、ＵＰ／ＤＮカ
ウンタ９０をプリセットする。

【００５５】次いでステップ１０５０に進み、光電式イ
ンクリメンタル値b ′を再度読み込んで、レジスタＢ2
に格納する。

【００５６】次いでステップ１０６０に進み、レジスタ
Ｂ1 とＢ2 に格納された値の差の絶対値｜Ｂ2 −Ｂ1 ｜
が、所定値m を超えているか否かを判定する。ここで判
定基準m は、静電容量式検出器が検出できる応答速度に
応じて定める。

【００５７】ステップ１０６０の判定結果が正である
時、即ち、スケールが所定速度以上の速度で移動してい
ると判断される時には、ステップ１０１０に戻り、比較
回路１００におけるエラー検出は行わない。これによっ
て、静電容量式検出器が応答しきれない、スケール移動
中の誤ったエラー検出が防止される。

【００５８】一方、ステップ１０６０の判定結果が否で
あり、静電容量式アブソリュート値の信頼性も十分に高
いと判断される時には、ステップ１０７０に進み、仮デ
ータフラグＦを０にクリアして、初期設定を終了する。

【００５９】この初期設定により仮データフラグＦが０
にクリアされた後に、光学式検出値と静電容量式検出値
の比較を行い、光学式検出値が狂っていると判断される
時はエラー信号ＮＧを発生する。

【００６０】このエラー信号ＮＧは直ちに０に戻ってし
まうため、ＲＳ−Ｆ／Ｆ１２０でラッチして、エラーフ
ラグＥＲＲを作る。

【００６１】このエラーフラグＥＲＲは、初期化が完了
した時点で０にクリアされ、エラーが生じた時（即ちＮ
Ｇ＝１に変化した時）に１にセットされる。これと同時
に自動的にＵＰ／ＤＮカウンタ９０へのプリセットも行
われる。

【００６２】なお、初期化が完了した時点で、エラーフ
ラグＥＲＲが０を示していないと、ＮＣ装置側で「エン
コーダが動作不良」と誤った情報を伝えてしまうため、
仮データフラグＦ＝１の時は、これによりＯＲゲート１
１５を介してＲＳ−Ｆ／Ｆ１２０をリセットして、エラ
ーフラグＥＲＲを強制的に０にクリアするようにしてい
る。

【００６３】以上でエラー判定のルーチンが完了する。
このルーチンは、適当な時間間隔で、静電容量式検出器
の各トラックを繰り返すようにされている。

【００６４】各トラックはスケールピッチがそれぞれ異
なるので、トラックに応じた判定基準をそれぞれ選ぶこ
とで、スケールが高速移動の時には粗いアブソリュート
データのみと比較し、スケールが低速移動の時には細か
いアブソリュートデータまで比較でき、比較時間を短縮
できる。

【００６５】なお、光電式検出器や静電容量式検出器に
は、それぞれ検出器自体にエラー検出機能が備わってい
る場合が多いので、Ｂ1 〜Ｂ2 、Ａ等のデータ格納を行
う前又は後で、これら検出器自体のエラー内容を確認
し、例えば、光電式検出器のエラーが発生した場合に
は、エラー判定を行わないようにしても良い。

【００６６】この比較回路１００のエラー信号ＮＧによ
り、カウンタ９０の値が上位の絶対値を検出する静電容
量式のアブソリュートデータとずれていた場合、自動的
に正しい絶対値に更新される。なお、スケール移動中等
で静電容量式アブソリュート値の信頼性が低い場合に
は、エラー信号ＮＧが発生されず、光電式インクリメン
タル値の校正も行われず、代りに仮データフラグＦがセ
ットされる。又、外部（通信相手側）で校正等を行う場
合には、自分で校正を行うことなく、外部にエラーフラ
グＥＲＲ及び仮データフラグＦを伝えるだけとしても良
い。

【００６７】なお、比較回路１００の機能は、ハードウ
ェアでも容易に実現できる。

【００６８】前記シフトレジスタ１１０は、パラレルデ
ータ信号をシリアルデータ信号に変換し、エラーフラグ
ＥＲＲや仮データフラグＦも合成してから通信相手側
（外部）にシリアル転送する。

【００６９】前記ＮＣ装置４００には、例えば図１に示
した如く、前記リニアエンコーダ３００にシリアルデー
タ要求信号（図示省略）を出力して、前記シリアルデー
タＳＯを受信し、該受信データ中のアブソリュートデー
タＳ及び仮データフラグＦを出力するシリアルデータ受
信回路４１０と、前記リニアエンコーダ３００から常時
出力されている前記２相方形波信号Ａ、Ｂを受信して計
数することにより、現在位置計数値Ｃを迅速に求めて出
力する現在位置カウンタ４２０と、移動テーブル２１０
の移動目標である指令位置が与えられて保持する指令位
置レジスタ４３０と、該指令位置レジスタ４３０の出力
の指令位置と前記現在位置カウンタ４２０出力の現在位
置との差を求める加算回路４４０と、該加算回路４４０
出力の指令位置と現在位置の差に応じて、前記モータ２
２０を駆動して、現在位置を指令位置と一致させるため
のモータ駆動回路４５０と、該モータ駆動回路４５０の
出力を、必要に応じて遮断するためのスイッチ４６０
と、必要な演算を行って、前記各構成機器に指令を与え
るための中央処理ユニット（ＣＰＵ）４７０と、前記各
構成機器間を接続して、データをやりとりするためのデ
ータバス４８０とが含まれている。

【００７０】ここで、モータ駆動回路４５０によるモー
タ２２０の制御を、アブソリュートデータＳではなく、
２相方形波信号Ａ、Ｂを現在位置カウンタ４２０で計数
した値Ｃに基づいて行っているのは、アブソリュートデ
ータＳの応答性が低く、特にスケール移動中は該アブソ
リュートデータＳに基づいてフィードバック制御を行っ
たのでは、適確な制御ができないからである。

【００７１】これに対して、２相方形波信号Ａ、Ｂは、
高速応答の光電式検出器５０の出力に基づくものであ
り、応答性が非常に速いため、適確なフィードバック制
御が可能である。

【００７２】しかしながら、本実施例のリニアエンコー
ダ３００の場合、電源投入時等の初期設定時に、例えば
重力によってテーブル２１０が移動すると、静電容量式
検出器２０が、３つのトラックを時分割で検出している
ため、正確に絶対位置を検出することができず、従って
従来と同様に正確な絶対位値の検出を前提としたので
は、ＮＣ動作が始まらない。

【００７３】そこで本実施例では、図１３に示すような
手順に従って、初期設定を行うようにしている。

【００７４】即ち、ステップ２０１０で電源を投入した
後、ステップ２０２０で、シリアルデータ受信回路４１
０からリニアエンコーダ３００にデータ要求信号を出力
して、シリアルデータＳＯを受信し、その中の絶対値デ
ータＳ及び仮データフラグＦ（１の時、仮データ）を得
る。同時に、前記絶対位置カウンタ４２０の計数値Ｃを
読取る。

【００７５】次いでステップ２０３０に進み、仮データ
フラグＦがセットされているか否かを判定する。

【００７６】判定結果が正であり、正確な絶対値が検出
されておらず、アブソリュートデータＳが仮のデータで
あると判断される時には、ステップ２０４０に進み、ア
ブソリュートデータＳ及び現在位置計数値Ｃを、共に仮
のデータを示すレジスタＳe、Ｃe に入れる。

【００７７】次いでステップ２０５０に進み、前記指令
位置レジスタ４３０に仮のアブソリュートデータＳe を
セットし、ステップ２０６０で、前記スイッチ４６０を
オンとして、モータ駆動回路４５０を動作させ、現在位
置が指令位置（この場合は初期位置）と一致するよう
に、即ち、テーブル２１０が移動しないようにモータ２
２０を制御する。

【００７８】ステップ２０７０で所定時間待って、ステ
ップ２０８０で、シリアルデータＳＯを再び受信してア
ブソリュートデータＳ及び仮データフラグＦを得ると共
に、現在位置カウンタの計数値Ｃを得る。

【００７９】ステップ２０９０で仮データフラグＦの状
態を検出し、仮データフラクＦが未だセットされている
ときには、前記ステップ２０７０に戻り、再び所定時間
をおいた後に、データを取込む。

【００８０】ステップ２０９０の判定結果が否となった
時、即ち、仮データフラグＦがクリアされ、真のデータ
が得られるようになったと判断される時には、ステップ
２１００に進み、次式に示す如く、その時のアブソリュ
ートデータ（真のデータ）Ｓから初めの現在位置計数値
Ｃe （仮のデータ）を引いた値を補正値Ｃr として、初
期設定を終了する。

【００８１】Ｃr ＝Ｓ−Ｃe …（１）

【００８２】一方、前出ステップ２０３０の判定結果が
否であり、電源投入の初めから真のデータが得られてい
ると判断される時には、ステップ２２００に進み、次式
に示す如く、電源投入時のアブソリュートデータＳか
ら、その時の現在位置計数値Ｃを引いた値を補正値Ｃr
として、初期設定を終了する。

【００８３】Ｃr ＝Ｓ−Ｃ …（２）

【００８４】初期設定終了後のテーブル位置の制御は、
図１４に示すような手順で行う。

【００８５】即ち、テーブル２１０を真のシリアルデー
タ値の座標系で表わした指令位置Ｐに移動したい場合
は、ステップ３０１０で、指令位置レジスタ４３０に、
前記目標位置Ｐを補正値Ｃr で補正した値（Ｐ−Ｃr ）
をセットする。

【００８６】次いでステップ３０２０で所定時間待った
後、ステップ３０３０で現在位置カウンタ４２０の計数
値Ｃを読込む。

【００８７】次いでステップ３０４０に進み、現在位置
計数値Ｃが補正後の目標位置（Ｐ−Ｃr ）と一致したか
否かを判定する。

【００８８】判定結果が否である場合には、ステップ３
０２０に戻り、再び所定時間おいた後、計数値Ｃを読込
んで、ステップ３０４０の判定結果が正となるまで繰返
す。

【００８９】本実施例においては、ＮＣ装置４００側
は、ソフトウェアの変更のみで対応できる。又、リニア
エンコーダ３００側も、特別な回路や、大幅なソフトウ
ェアを追加することなく実現できる。

【００９０】本実施例においては、仮データフラグＦが
リニアエンコーダ３００側でセット及びクリアされてい
たが、シリアルデータ受信回路４１０等のシリアルデー
タ受信側で仮データフラグをセット、クリアすることも
可能である。

【００９１】なお前記実施例においては、アブソリュー
トエンコーダとして、静電容量式検出器と光電式検出器
を組合せたリニアエンコーダが用いられていたが、アブ
ソリュートエンコーダの種類はこれに限定されず、例え
ば静電容量式検出器のみを用いるものや、光電式検出器
のみを用いるものであってもよい。又、他の方式のアブ
ソリュートエンコーダであってもよい。更に、リニアエ
ンコーダでなく、ロータリーエンコーダであってもよ
い。

【００９２】又、前記実施例においては、アブソリュー
トエンコーダがＮＣ装置と組合されていたが、アブソリ
ュートエンコーダを含むアブソリュートエンコーダ装置
の構成はこれに限定されず、ＮＣ装置以外の他の外部装
置と組合せたり、あるいは、アブソリュートエンコーダ
単体に同様の機能を持たせることも可能である。

【００９３】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、ス
ケールやロータが移動又は回転していた場合に、ある誤
差を持った検出しかできないエンコーダを用いた場合で
あっても、外部装置に仮のデータを出力することができ
る。従って、例えばＮＣ装置等の外部装置の動作を開始
することができるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例の全体構成を示すブロ
ック線図である。

【図２】図２は、実施例で用いられているアブソリュー
トエンコーダの構成例を示すブロック線図である。

【図３】図３は、前記エンコーダのスケールと検出器の
構成を示す斜視図である。

【図４】図４は、前記エンコーダのスケールパターン
を、その一部を拡大して示す平面図である。

【図５】図５は、前記エンコーダで用いられている静電
容量式検出器の動作を説明するための斜視図である。

【図６】図６は、前記静電容量式検出器の出力波形の例
を示す線図である。

【図７】図７は、前記エンコーダで用いられているレジ
スタ及び比較回路の作用を説明するための、データ構成
を示す線図である。

【図８】図８は、前記エンコーダで用いられている光電
式検出器の構成を示す縦断面図である。

【図９】図９は、前記エンコーダで用いられている光電
式検出回路出力と内挿回路出力のバイナリコード信号の
関係の例を示すタイムチャートである。

【図１０】図１０は、前記エンコーダで用いられている
桁上げ発生器の構成例を示す回路図である。

【図１１】図１１は、前記桁上げ発生器の動作を示すタ
イムチャートである。

【図１２】図１２は、前記エンコーダで用いられている
比較回路の初期設定時の処理手順を示すフローチャート
である。

【図１３】図１３は、前記実施例における初期設定時の
処理手順を示すフローチャートである。

【図１４】図１４は、前記実施例における、初期設定終
了後のテーブル移動手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０…スケール、 １１〜１３…静電容量式トラック、 １４…光電式トラック、 ２０…静電容量式検出器、 ３０…静電容量式検出回路、 ４０…レジスタ、 ５０、３０１〜３０４…光電式検出器、 ６０、３１１〜３１４…光電式検出回路、 ９０…プリセット入力付アップダウンカウンタ、 １００…比較回路、 １１０…パラレルイン−シリアルアウト・シフトレジス
タ、 ２００…ベース、 ２１０…移動テーブル、 ２２０…モータ、 ３００…アブソリュート・リニヤエンコーダ、 ４００…ＮＣ装置、 ４１０…シリアルデータ受信回路、 ４２０…現在位置カウンタ、 ４３０…指令位置レジスタ、 ４４０…加算回路、 ４５０…モータ駆動回路、 ４７０…ＣＰＵ。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】検出位置をアブソリュートデータとして出
   力するアブソリュートエンコーダを含むアブソリュート
   エンコーダ装置において、 アブソリュートデータの誤差の有無を判定する誤差判定
   手段と、 アブソリュートデータが誤差を含んでいると判定された
   時に、仮のデータであることを示す仮データ信号をセッ
   トし、アブソリュートデータが、誤差を含んでいない真
   のデータに戻ったと判定された時に、該仮データ信号を
   クリアする手段と、 アブソリュートデータが誤差を含んでいると判定された
   時は、その時のアブソリュートデータを仮のデータとし
   て前記仮データ信号と共に出力し、アブソリュートデー
   タが真のデータに戻ったと判定された時は、その時のア
   ブソリュートデータを真のデータとして、該真のデータ
   や真のデータと仮のデータの差分を出力する手段とを備
   え、仮のデータを、真のデータと置換、又は、真のデータと
   仮のデータの差分に基づいて補正することにより、正し
   いアブソリュートデータが得られるようにし たことを特
   徴とするアブソリュートエンコーダ装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記アブソリュートエ
   ンコーダが、低分解能で長波長の静電容量式アブソリュ
   ート信号を低速で発生する静電容量式検出器と、高分解
   能で短波長の光電式インクリメンタル信号を高速で発生
   する光電式検出器とを含み、前記誤差判定手段が、前記
   アブソリュート信号に基づくデータと前記インクリメン
   タル信号に基づくデータを比較して、アブソリュートデ
   ータの誤差の有無を判定することを特徴とするアブソリ
   ュートエンコーダ装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、更に、前記仮デ
   ータ信号がセットされた時は、該仮データ信号がクリア
   される迄、エンコーダが取付けられた部材の移動を停止
   する手段を含むことを特徴とするアブソリュートエンコ
   ーダ装置。