JP3446537B2 - アブソリュートエンコーダ - Google Patents
アブソリュートエンコーダInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は回転体の絶対回転位
置を検出するためのアブソリュートエンコーダに関する
ものである。 【０００２】 【従来の技術】各種機械の駆動用に使われるサーボモー
タにはブラシ付きのＤＣサーボモータとブラシのないＡ
Ｃサーボモータ（ＤＣブラシレスサーボモータ）があ
り、近年モータ保守の容易さからＡＣサーボモータの需
要が増している。 【０００３】サーボ系の位置検出器にはさまざまな種類
があり、近年、サーボモータに組み込まれて使用される
ロータリーエンコーダが普及している。このロータリー
エンコーダは、インクリメンタルエンコーダとアブソリ
ュートエンコーダに大別される。インクリメンタルエン
コーダは各種機械のＡＣサーボモータに取付けられ広く
使用されており、ＡＣサーボ用エンコーダとして主流を
占めている。 【０００４】インクリメンタルエンコーダの出力信号は
図８に示すように、回転方向が判別できるように互いに
電気角で９０度位相差を有するＡ，Ｂ２相の信号と、１
回転１パルスの基準Ｚ信号と、ＡＣサーボモータの通電
相切り替えのためのコミュテーション信号ＣＳ１，ＣＳ
２，ＣＳ３を備えたものが一般的である。 【０００５】また、アブソリュートエンコーダは１回転
内の絶対位置が判別できるエンコーダで、原点復帰動作
が不要なことから多関節ロボットをはじめとする大型の
ロボット用サーボモータなどに普及しており、その多く
はモータの回転回数をカウントする機能をつけた多回転
式アブソリュートエンコーダである。 【０００６】以下に従来の多回転式アブソリュートエン
コーダについて説明する。図９において、９１はインク
リメンタル信号とアブソリュート信号を検出する信号検
出部、９２は多回転カウント部、９３はパラレル・シリ
アル変換部、９４は出力回路部、９５は電源回路部であ
る。 【０００７】図１０は、図９の信号検出部の構成を示し
た図であり、発光素子１０１，回転スリット板１０２，
受光素子１０３，波形整形回路１０４より構成され、受
光素子で受けた信号をパルス波形に変換をする。 【０００８】図１１は、図１０の回転スリット板に形成
される信号パターンであり、１回転アブソリュート信号
を検出するためのパターンであり、１回転の分解能を３
２，Ｋ＝５の場合のパターン例である。 【０００９】以上のように構成された多回転式アブソリ
ュートエンコーダについて、図９を用いてその動作を説
明する。 【００１０】まず、主電源がＯＮしているときエンコー
ダの回転位置に合わせ信号検出部９１からは９０度位相
差を有するＡ，Ｂ相信号と、１回転に１回発生するＺ相
信号と１回転の分解能に対応した２０〜２K-1のＫビッ
トの１回転アブソリュート信号を出力する。また、多回
転カウント部９２はアブソリュート信号出力の上位２ビ
ットの２K-1と２K-2とを用いて回転回数を計数する。パ
ラレル・シリアル変換部９３はパラレルデータである１
回転アブソリュートデータと多回転カウントデータとを
シリアルデータに変換しドライバやＮＣシステムに送信
する。 【００１１】一方、主電源がＯＦＦした場合には、電源
回路部９５からのバックアップ電源によりアブソリュー
ト信号出力の上位２ビットの２K-1と２K-2信号の検出と
多回転カウント部９２とを常に動作させている。これに
より再度主電源を投入したときにも回転回数をリセット
することなくデータ保持し、しかも主電源ＯＦＦ時に変
化した回転回数も検出することができる。 【００１２】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、図１１のように１回転アブソリュート信号
を検出するため、分解能２Kに対応するＫ本の信号パタ
ーンが必要であり、この信号パターンを回転スリット板
上に形成するためには、径方向にＫ列の信号パターンを
並べることになり回転スリット板の外径形状が大きくな
る。その結果、エンコーダ形状が大きくなるという問題
点を有していた。 【００１３】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、少ない信号パターンで１回転アブソリュート信号を
検出してアブソリュートエンコーダを小型化することを
目的とする。 【００１４】 【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明のアブソリュートエンコーダは、ｍビットのデ
ータコードからなる同じシリアルコード列２つを１ビッ
トずらし交互に挟み環状に配列した１本の複合シリアル
コードパターンと、前記複合シリアルコードパターンを
判別する同心円上に設けた複数のパルス列パターンとを
回転スリット板上に備えたものである。また、前記回転
スリット板上に複数のパルス列パターンをＡ，Ｂ相のパ
ルス数に対して１／４および１／２のパルス数で構成し
たパルス列Ａ０およびＡ１パターンを備え、固定スリッ
ト板上に前記パルス列Ａ１パターン信号の周期に対応し
たＡ１パターンと、このＡ１パターンを基準にして電気
的に位相を順次４５度遅らせたＢ１，Ｃ１，Ｄ１パター
ンを備えたものである。 【００１５】 【００１６】 【発明の実施の形態】この課題を解決するために本発明
は、ｍビットのデータコードからなる同じシリアルコー
ド列２つを１ビットずらし交互に挟み環状に配列した１
本の複合シリアルコードパターンと、前記複合シリアル
コードパターンを判別する同心円上に設けた複数のパル
ス列パターンとを回転スリット板上に備えている。 【００１７】また、回転スリット板と固定スリット板と
を具備し、前記回転スリット板上に複数のパルス列パタ
ーンをＡ，Ｂ相のパルス数に対して１／４および１／２
のパルス数で構成したパルス列Ａ０およびＡ１パターン
を備え、固定スリット板上に前記パルス列Ａ１パターン
信号の周期に対応したＡ１パターンと、このＡ１パター
ンを基準にして電気的に位相を順次４５度遅らせたＢ
１，Ｃ１，Ｄ１パターンを備えている。 【００１８】 【００１９】 【００２０】このように請求項１記載の発明は、複合シ
リアルコードパターンと複数のパルス列パターンとを回
転スリット板上に備え、複数のパルス列パターンをパル
ス数違いおよび位相違いの信号で構成することにより、
粗い分解能・少ない信号パターン（シリアルコード）で
絶対位置の検出ができる作用がある。 【００２１】 【００２２】 【００２３】 【００２４】 【実施例】次に、本発明の実施例について、図を用いて
説明する。 【００２５】図１（ａ）において、１は３ビット（ｍ＝
３）のデータコードからなる同じシリアルコード列を１
ビットずらし交互に挟んだ複合シリアルコードパター
ン、２はＡ０信号をつくるパルス列パターン、３はＡ１
信号をつくるパルス列パターンで、それぞれ回転スリッ
ト板４上に明暗格子（スリットパターン）で構成してい
る。 【００２６】ここで、光を遮光するエリアを“０”、光
を透過するエリアを“１”で表すと、３ビットのデータ
コードからなるシリアルコード列“０００１０１１１”
２つをそれぞれ１ビットずらして交互に挟み環状に配列
した複合シリアルコードパターン１は、“００００００
１１００１１１１１１”で表される。８パルス（Ｐ／
Ｒ）のＡ０信号をつくるパルス列パターン２と、１６パ
ルスのＡ１信号をつくるパルス列パターン３は、後述す
る固定スリット板上の明暗格子と組合せることにより、
複合シリアルコードパターン１から３ビット読み取りパ
ターンで、元の３ビットのデータコードを読み取り、Ａ
０，Ａ１信号とから絶対位置（アブソ代表値）を判別す
る。 【００２７】図１（ｂ）において、１１は複合シリアル
コードパターン１に対応した３ビット読み取りパターン
で、１つ飛びに光を透過する透過エリア１１ａを３ヵ所
設けたもので、複合シリアルコードパターン１から１ビ
ット飛びに元の３ビットのデータコードを順次読み取る
ことができる。１２はパルス列パターン２に対応してお
り、１ビット分のみ光を透過する透過エリア１２ａを備
えたＡ０パターンで、３ビット読み取りパターン１１の
透過エリア１１ａと同期させて配置している。１３はパ
ルス列パターン３に対応する複数のパルス列パターン
で、同じ円周上に、Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１パターンを
順次並べて構成して、固定スリット板１４となる。この
複数のパルス列パターン１３の中のＡ１パターンは、本
来の明暗格子１組を電気角３６０度で表すとき、光を透
過する透過エリア１３ａを１８０度、光を遮光する遮光
エリア１３ｂを２２５度（１８０度＋４５度）にしてお
り、Ｂ１パターンの位相を電気角で４５度ずらし、パル
ス列Ａ１信号に対して４５度ずれたパルス列Ｂ１信号を
得る。同様にＣ１パターンはＡ１パターンを基準にする
と９０度ずれ、Ｄ１パターンは１３５度ずれたパルス列
信号を得るように配置しており、組合せにより分解能を
上げることができる。（図４にて説明） そして、３ビット読み取りパターン１１を、“光の透
過”、“光の遮光”と交互に構成しているので、隣のシ
リアルコードとの信号Ｓ／Ｎ比を上げることができる。 【００２８】図２において、回転スリット板上の３ビッ
トの複合シリアルコード“００００００１１００１１１
１１１”を、固定スリット板上の３ビット読み取りパタ
ーンで検出すると、回転スリット板の回転に応じて
（１），（２），（３）の順に、“０００”，“００
０”，“００１”と順次変化する。このとき、Ａ１信号
の変化点（矢印）のタイミングでＡ０信号（“Ｈ”レベ
ルと“Ｌ”レベル）の読み取りを行うと、図３に示すよ
うな３ビットの読み取りコードになり、この読み取りコ
ードとＡ０信号の“０”，“１”との組合せで、アブソ
代表値（０から１５）を割り当て、絶対位置の判別がで
きる。 【００２９】図４は、図２と図３で説明したアブソ代表
値の分解能を上げるためのパルス列信号Ａ０，Ａ１，Ｂ
１，Ｃ１，Ｄ１との関係を示すもので、図４において、
アブソ代表値が０から１５（１６分割）に対して、Ａ０
信号は８パルス、Ａ１信号は１６パルスである。Ｂ１，
Ｃ１，Ｄ１信号は図１（ｂ）で説明した固定板の複数パ
ルス列パターンとの組合せで、Ａ１信号に対して位相が
それぞれ１／８λ（１周期をλ）ずれた１６パルスの信
号で合成される（すなわち、Ａ１信号に対して位相が順
次電気角で４５度ずれた１６パルスの信号を得る）。Ｅ
Ｎ信号はＢ１，Ｄ１信号の論理的ＮＯＲ（Ｂ１，Ｄ１が
共に“Ｌ”）により生成されＥＮ信号が“Ｈ”のとき、
Ａ１信号の変化エッジ（矢印）が有効であることを示し
ている。 【００３０】つまり、Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１信号を用
いれば、分解能を２m+4にでき、この信号を利用して、
分解能を２m+1から２m+4まで合成設定できる。 【００３１】図５において、２１はパルス列信号検出
部、２２は１回転データ検出部、２３は多回転データ検
出部、２４はインクリ信号生成部、２５はデータロード
信号検出部、２６は下位データ生成部、２７はデコーダ
部、２８は方向弁別部、２９はアップダウンカウント
部、３０は０番地検出部、３１はパラレル・シリアル変
換部、３２は出力回路部、３３は電源回路部である。 【００３２】上記パルス列信号検出部２１，１回転デー
タ検出部２２，多回転データ検出部２３での信号検出構
成は図１０に示す発光素子１０１，回転スリット板１０
２，受光素子１０３，波形整形回路１０４と同様の構成
である。 【００３３】図６は、図５における実施例の動作説明図
であり、図５，図６を用いて、以下動作の詳細な説明を
する。 【００３４】エンコーダの電源が図６中の（ｉ）点でＯ
Ｎされると、１回転データ検出部２２では、図２に示す
３ビット読み取りパターンによるパターン判別が行わ
れ、さらにデコード部２７で図３に示すデータ変換が行
われ、アブソ代表値“０”が決まる。また、パルス列信
号検出部２１で検出されたＡ０，Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ
１信号はインクリ生成部２４、データロード信号検出部
２５、下位データ生成部２６に入力され、以下の動作が
行われる。 【００３５】インクリ生成部２４では、図６に示すＡ
１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１信号の“Ｈ”，“Ｌ”によりＡ，
Ｂ相信号が生成される。 【００３６】下位データ生成部２６では、図６に示すＡ
１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１信号の“Ｈ”，“Ｌ”によりアブ
ソ代表値がさらに分割され、デコード部２７の出力と併
せて１回転データとしてアップダウンカウント部２９に
ロードされる。アップダウンカウント部にロードされた
１回転データと多回転データ検出部２３のデータはパラ
レル・シリアル変換部３１でデータ変換され出力回路部
３２を介して上位システム側にデータ伝送され、モータ
が駆動可能な状態となる。 【００３７】ところで、回転スリット板上に配置した複
合シリアルコードパターン，パルス列Ａ０パターンおよ
びＡ１パターンは、それぞれ同一トラックでないため、
図６のアブソ代表値の変化点付近ｘ，ｙではデータ不定
点となり、データロード信号検出部２５でデータ安定点
の検出を行う。データロード信号検出部２５では前述し
たように、Ｂ１，Ｄ１信号より生成したＥＮ信号とＡ１
信号の変化点とでデータ安定点を検出する。 【００３８】次に、モータが駆動され軸が回転して、図
６中の（ｊ）点になると前述のデータロード信号検出部
２５でデータ安定点が検出され、アップダウンカウント
部２９の動作はデータロード動作からカウント動作へ切
り替わる。以後、Ａ，Ｂ相信号の変化に応じて方向弁別
部２８にてアップパルスおよびダウンパルスが検出さ
れ、アップダウンカウント部のデータが変化し、これに
より１回転データが更新されていく。 【００３９】また、０番地検出部３０では１回転データ
の０番地をＺ相信号として出力し、Ａ，Ｂ相信号と併せ
て出力回路部３２を介して上位システム側に伝送され
る。 【００４０】ここで、デコード部２７でのデータ変換方
法について説明すると、デコード部２７では、読み取っ
たパターンからアブソデータへの変換を行うが、この変
換の代表例としてＲＯＭテーブルなどにより変換を行う
方法と、信号処理上でシリアルコードを発生させて読み
取ったパターンと照合し、一致するまでの処理回数など
で変換する方法がある。ところが、検出分解能が大きく
なるほどシリアルコードが大きくなるため、ＲＯＭテー
ブルが大きくなったり、パターン一致までの処理時間が
長くなるという課題がある。 【００４１】図７は、一実施例のｍビットのデータコー
ドからなる複合シリアルコード、Ａ０，Ａ１信号のパル
ス数、１回転データ分解能、Ａ，Ｂ相のパルス数の関係
をまとめたものであり、Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１信号か
らアブソ代表値を分割する組合せを変えて、信号処理上
だけで１回転データの分解能を容易に変えることができ
る。 【００４２】また、従来の回転スリット板上にはＡ，
Ｂ，Ｚ相のための専用トラックが別々に配置されていた
が、本実施例ではアブソデータ検出用のトラックパター
ンからＡ，Ｂ相を生成するため、回転スリット板上に構
成するトラックパターンの数を２本減少させることがで
きる。 【００４３】以上をまとめると、回転スリット板上の信
号数とトラックパターン数を削減できるので、回転スリ
ット板の外径を小さくできるので、エンコーダを小型化
ができる。 【００４４】また、固定スリット板との組合せにより、
粗い分解能と少ない信号パターンでも、高分解能の信号
を生成できる。 【００４５】また、ｍビットのデータコードからなる複
合シリアルコードパターンと、複数のパルス列パターン
からなるＡ０，Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１信号と、データ
処理の組合せにより、１回転内の検出分解能を２m+1か
ら２m+4まで設定できる。 【００４６】また、Ａ，Ｂ相のインクリメンタル信号の
生成ができるため、回転スリット板上には、Ａ，Ｂ相の
インクリメンタル専用トラックが不要となる。 【００４７】さらに、シリアルコードのデコード処理回
路の削減ができるため、上記内容と併せて、エンコーダ
の小型化，低価格化，信頼性の向上が実現できる。 【００４８】 【発明の効果】上記の実施例から明らかなように請求項
１記載の発明によれば、粗い分解能・少ない信号パター
ンで高分解能の絶対位置検出ができ、回転スリット板上
の信号トラック数を少なくできるので、小型で量産性の
向上したアブソリュートエンコーダを提供できる。 【００４９】 【００５０】
置を検出するためのアブソリュートエンコーダに関する
ものである。 【０００２】 【従来の技術】各種機械の駆動用に使われるサーボモー
タにはブラシ付きのＤＣサーボモータとブラシのないＡ
Ｃサーボモータ（ＤＣブラシレスサーボモータ）があ
り、近年モータ保守の容易さからＡＣサーボモータの需
要が増している。 【０００３】サーボ系の位置検出器にはさまざまな種類
があり、近年、サーボモータに組み込まれて使用される
ロータリーエンコーダが普及している。このロータリー
エンコーダは、インクリメンタルエンコーダとアブソリ
ュートエンコーダに大別される。インクリメンタルエン
コーダは各種機械のＡＣサーボモータに取付けられ広く
使用されており、ＡＣサーボ用エンコーダとして主流を
占めている。 【０００４】インクリメンタルエンコーダの出力信号は
図８に示すように、回転方向が判別できるように互いに
電気角で９０度位相差を有するＡ，Ｂ２相の信号と、１
回転１パルスの基準Ｚ信号と、ＡＣサーボモータの通電
相切り替えのためのコミュテーション信号ＣＳ１，ＣＳ
２，ＣＳ３を備えたものが一般的である。 【０００５】また、アブソリュートエンコーダは１回転
内の絶対位置が判別できるエンコーダで、原点復帰動作
が不要なことから多関節ロボットをはじめとする大型の
ロボット用サーボモータなどに普及しており、その多く
はモータの回転回数をカウントする機能をつけた多回転
式アブソリュートエンコーダである。 【０００６】以下に従来の多回転式アブソリュートエン
コーダについて説明する。図９において、９１はインク
リメンタル信号とアブソリュート信号を検出する信号検
出部、９２は多回転カウント部、９３はパラレル・シリ
アル変換部、９４は出力回路部、９５は電源回路部であ
る。 【０００７】図１０は、図９の信号検出部の構成を示し
た図であり、発光素子１０１，回転スリット板１０２，
受光素子１０３，波形整形回路１０４より構成され、受
光素子で受けた信号をパルス波形に変換をする。 【０００８】図１１は、図１０の回転スリット板に形成
される信号パターンであり、１回転アブソリュート信号
を検出するためのパターンであり、１回転の分解能を３
２，Ｋ＝５の場合のパターン例である。 【０００９】以上のように構成された多回転式アブソリ
ュートエンコーダについて、図９を用いてその動作を説
明する。 【００１０】まず、主電源がＯＮしているときエンコー
ダの回転位置に合わせ信号検出部９１からは９０度位相
差を有するＡ，Ｂ相信号と、１回転に１回発生するＺ相
信号と１回転の分解能に対応した２０〜２K-1のＫビッ
トの１回転アブソリュート信号を出力する。また、多回
転カウント部９２はアブソリュート信号出力の上位２ビ
ットの２K-1と２K-2とを用いて回転回数を計数する。パ
ラレル・シリアル変換部９３はパラレルデータである１
回転アブソリュートデータと多回転カウントデータとを
シリアルデータに変換しドライバやＮＣシステムに送信
する。 【００１１】一方、主電源がＯＦＦした場合には、電源
回路部９５からのバックアップ電源によりアブソリュー
ト信号出力の上位２ビットの２K-1と２K-2信号の検出と
多回転カウント部９２とを常に動作させている。これに
より再度主電源を投入したときにも回転回数をリセット
することなくデータ保持し、しかも主電源ＯＦＦ時に変
化した回転回数も検出することができる。 【００１２】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、図１１のように１回転アブソリュート信号
を検出するため、分解能２Kに対応するＫ本の信号パタ
ーンが必要であり、この信号パターンを回転スリット板
上に形成するためには、径方向にＫ列の信号パターンを
並べることになり回転スリット板の外径形状が大きくな
る。その結果、エンコーダ形状が大きくなるという問題
点を有していた。 【００１３】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、少ない信号パターンで１回転アブソリュート信号を
検出してアブソリュートエンコーダを小型化することを
目的とする。 【００１４】 【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明のアブソリュートエンコーダは、ｍビットのデ
ータコードからなる同じシリアルコード列２つを１ビッ
トずらし交互に挟み環状に配列した１本の複合シリアル
コードパターンと、前記複合シリアルコードパターンを
判別する同心円上に設けた複数のパルス列パターンとを
回転スリット板上に備えたものである。また、前記回転
スリット板上に複数のパルス列パターンをＡ，Ｂ相のパ
ルス数に対して１／４および１／２のパルス数で構成し
たパルス列Ａ０およびＡ１パターンを備え、固定スリッ
ト板上に前記パルス列Ａ１パターン信号の周期に対応し
たＡ１パターンと、このＡ１パターンを基準にして電気
的に位相を順次４５度遅らせたＢ１，Ｃ１，Ｄ１パター
ンを備えたものである。 【００１５】 【００１６】 【発明の実施の形態】この課題を解決するために本発明
は、ｍビットのデータコードからなる同じシリアルコー
ド列２つを１ビットずらし交互に挟み環状に配列した１
本の複合シリアルコードパターンと、前記複合シリアル
コードパターンを判別する同心円上に設けた複数のパル
ス列パターンとを回転スリット板上に備えている。 【００１７】また、回転スリット板と固定スリット板と
を具備し、前記回転スリット板上に複数のパルス列パタ
ーンをＡ，Ｂ相のパルス数に対して１／４および１／２
のパルス数で構成したパルス列Ａ０およびＡ１パターン
を備え、固定スリット板上に前記パルス列Ａ１パターン
信号の周期に対応したＡ１パターンと、このＡ１パター
ンを基準にして電気的に位相を順次４５度遅らせたＢ
１，Ｃ１，Ｄ１パターンを備えている。 【００１８】 【００１９】 【００２０】このように請求項１記載の発明は、複合シ
リアルコードパターンと複数のパルス列パターンとを回
転スリット板上に備え、複数のパルス列パターンをパル
ス数違いおよび位相違いの信号で構成することにより、
粗い分解能・少ない信号パターン（シリアルコード）で
絶対位置の検出ができる作用がある。 【００２１】 【００２２】 【００２３】 【００２４】 【実施例】次に、本発明の実施例について、図を用いて
説明する。 【００２５】図１（ａ）において、１は３ビット（ｍ＝
３）のデータコードからなる同じシリアルコード列を１
ビットずらし交互に挟んだ複合シリアルコードパター
ン、２はＡ０信号をつくるパルス列パターン、３はＡ１
信号をつくるパルス列パターンで、それぞれ回転スリッ
ト板４上に明暗格子（スリットパターン）で構成してい
る。 【００２６】ここで、光を遮光するエリアを“０”、光
を透過するエリアを“１”で表すと、３ビットのデータ
コードからなるシリアルコード列“０００１０１１１”
２つをそれぞれ１ビットずらして交互に挟み環状に配列
した複合シリアルコードパターン１は、“００００００
１１００１１１１１１”で表される。８パルス（Ｐ／
Ｒ）のＡ０信号をつくるパルス列パターン２と、１６パ
ルスのＡ１信号をつくるパルス列パターン３は、後述す
る固定スリット板上の明暗格子と組合せることにより、
複合シリアルコードパターン１から３ビット読み取りパ
ターンで、元の３ビットのデータコードを読み取り、Ａ
０，Ａ１信号とから絶対位置（アブソ代表値）を判別す
る。 【００２７】図１（ｂ）において、１１は複合シリアル
コードパターン１に対応した３ビット読み取りパターン
で、１つ飛びに光を透過する透過エリア１１ａを３ヵ所
設けたもので、複合シリアルコードパターン１から１ビ
ット飛びに元の３ビットのデータコードを順次読み取る
ことができる。１２はパルス列パターン２に対応してお
り、１ビット分のみ光を透過する透過エリア１２ａを備
えたＡ０パターンで、３ビット読み取りパターン１１の
透過エリア１１ａと同期させて配置している。１３はパ
ルス列パターン３に対応する複数のパルス列パターン
で、同じ円周上に、Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１パターンを
順次並べて構成して、固定スリット板１４となる。この
複数のパルス列パターン１３の中のＡ１パターンは、本
来の明暗格子１組を電気角３６０度で表すとき、光を透
過する透過エリア１３ａを１８０度、光を遮光する遮光
エリア１３ｂを２２５度（１８０度＋４５度）にしてお
り、Ｂ１パターンの位相を電気角で４５度ずらし、パル
ス列Ａ１信号に対して４５度ずれたパルス列Ｂ１信号を
得る。同様にＣ１パターンはＡ１パターンを基準にする
と９０度ずれ、Ｄ１パターンは１３５度ずれたパルス列
信号を得るように配置しており、組合せにより分解能を
上げることができる。（図４にて説明） そして、３ビット読み取りパターン１１を、“光の透
過”、“光の遮光”と交互に構成しているので、隣のシ
リアルコードとの信号Ｓ／Ｎ比を上げることができる。 【００２８】図２において、回転スリット板上の３ビッ
トの複合シリアルコード“００００００１１００１１１
１１１”を、固定スリット板上の３ビット読み取りパタ
ーンで検出すると、回転スリット板の回転に応じて
（１），（２），（３）の順に、“０００”，“００
０”，“００１”と順次変化する。このとき、Ａ１信号
の変化点（矢印）のタイミングでＡ０信号（“Ｈ”レベ
ルと“Ｌ”レベル）の読み取りを行うと、図３に示すよ
うな３ビットの読み取りコードになり、この読み取りコ
ードとＡ０信号の“０”，“１”との組合せで、アブソ
代表値（０から１５）を割り当て、絶対位置の判別がで
きる。 【００２９】図４は、図２と図３で説明したアブソ代表
値の分解能を上げるためのパルス列信号Ａ０，Ａ１，Ｂ
１，Ｃ１，Ｄ１との関係を示すもので、図４において、
アブソ代表値が０から１５（１６分割）に対して、Ａ０
信号は８パルス、Ａ１信号は１６パルスである。Ｂ１，
Ｃ１，Ｄ１信号は図１（ｂ）で説明した固定板の複数パ
ルス列パターンとの組合せで、Ａ１信号に対して位相が
それぞれ１／８λ（１周期をλ）ずれた１６パルスの信
号で合成される（すなわち、Ａ１信号に対して位相が順
次電気角で４５度ずれた１６パルスの信号を得る）。Ｅ
Ｎ信号はＢ１，Ｄ１信号の論理的ＮＯＲ（Ｂ１，Ｄ１が
共に“Ｌ”）により生成されＥＮ信号が“Ｈ”のとき、
Ａ１信号の変化エッジ（矢印）が有効であることを示し
ている。 【００３０】つまり、Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１信号を用
いれば、分解能を２m+4にでき、この信号を利用して、
分解能を２m+1から２m+4まで合成設定できる。 【００３１】図５において、２１はパルス列信号検出
部、２２は１回転データ検出部、２３は多回転データ検
出部、２４はインクリ信号生成部、２５はデータロード
信号検出部、２６は下位データ生成部、２７はデコーダ
部、２８は方向弁別部、２９はアップダウンカウント
部、３０は０番地検出部、３１はパラレル・シリアル変
換部、３２は出力回路部、３３は電源回路部である。 【００３２】上記パルス列信号検出部２１，１回転デー
タ検出部２２，多回転データ検出部２３での信号検出構
成は図１０に示す発光素子１０１，回転スリット板１０
２，受光素子１０３，波形整形回路１０４と同様の構成
である。 【００３３】図６は、図５における実施例の動作説明図
であり、図５，図６を用いて、以下動作の詳細な説明を
する。 【００３４】エンコーダの電源が図６中の（ｉ）点でＯ
Ｎされると、１回転データ検出部２２では、図２に示す
３ビット読み取りパターンによるパターン判別が行わ
れ、さらにデコード部２７で図３に示すデータ変換が行
われ、アブソ代表値“０”が決まる。また、パルス列信
号検出部２１で検出されたＡ０，Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ
１信号はインクリ生成部２４、データロード信号検出部
２５、下位データ生成部２６に入力され、以下の動作が
行われる。 【００３５】インクリ生成部２４では、図６に示すＡ
１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１信号の“Ｈ”，“Ｌ”によりＡ，
Ｂ相信号が生成される。 【００３６】下位データ生成部２６では、図６に示すＡ
１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１信号の“Ｈ”，“Ｌ”によりアブ
ソ代表値がさらに分割され、デコード部２７の出力と併
せて１回転データとしてアップダウンカウント部２９に
ロードされる。アップダウンカウント部にロードされた
１回転データと多回転データ検出部２３のデータはパラ
レル・シリアル変換部３１でデータ変換され出力回路部
３２を介して上位システム側にデータ伝送され、モータ
が駆動可能な状態となる。 【００３７】ところで、回転スリット板上に配置した複
合シリアルコードパターン，パルス列Ａ０パターンおよ
びＡ１パターンは、それぞれ同一トラックでないため、
図６のアブソ代表値の変化点付近ｘ，ｙではデータ不定
点となり、データロード信号検出部２５でデータ安定点
の検出を行う。データロード信号検出部２５では前述し
たように、Ｂ１，Ｄ１信号より生成したＥＮ信号とＡ１
信号の変化点とでデータ安定点を検出する。 【００３８】次に、モータが駆動され軸が回転して、図
６中の（ｊ）点になると前述のデータロード信号検出部
２５でデータ安定点が検出され、アップダウンカウント
部２９の動作はデータロード動作からカウント動作へ切
り替わる。以後、Ａ，Ｂ相信号の変化に応じて方向弁別
部２８にてアップパルスおよびダウンパルスが検出さ
れ、アップダウンカウント部のデータが変化し、これに
より１回転データが更新されていく。 【００３９】また、０番地検出部３０では１回転データ
の０番地をＺ相信号として出力し、Ａ，Ｂ相信号と併せ
て出力回路部３２を介して上位システム側に伝送され
る。 【００４０】ここで、デコード部２７でのデータ変換方
法について説明すると、デコード部２７では、読み取っ
たパターンからアブソデータへの変換を行うが、この変
換の代表例としてＲＯＭテーブルなどにより変換を行う
方法と、信号処理上でシリアルコードを発生させて読み
取ったパターンと照合し、一致するまでの処理回数など
で変換する方法がある。ところが、検出分解能が大きく
なるほどシリアルコードが大きくなるため、ＲＯＭテー
ブルが大きくなったり、パターン一致までの処理時間が
長くなるという課題がある。 【００４１】図７は、一実施例のｍビットのデータコー
ドからなる複合シリアルコード、Ａ０，Ａ１信号のパル
ス数、１回転データ分解能、Ａ，Ｂ相のパルス数の関係
をまとめたものであり、Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１信号か
らアブソ代表値を分割する組合せを変えて、信号処理上
だけで１回転データの分解能を容易に変えることができ
る。 【００４２】また、従来の回転スリット板上にはＡ，
Ｂ，Ｚ相のための専用トラックが別々に配置されていた
が、本実施例ではアブソデータ検出用のトラックパター
ンからＡ，Ｂ相を生成するため、回転スリット板上に構
成するトラックパターンの数を２本減少させることがで
きる。 【００４３】以上をまとめると、回転スリット板上の信
号数とトラックパターン数を削減できるので、回転スリ
ット板の外径を小さくできるので、エンコーダを小型化
ができる。 【００４４】また、固定スリット板との組合せにより、
粗い分解能と少ない信号パターンでも、高分解能の信号
を生成できる。 【００４５】また、ｍビットのデータコードからなる複
合シリアルコードパターンと、複数のパルス列パターン
からなるＡ０，Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１信号と、データ
処理の組合せにより、１回転内の検出分解能を２m+1か
ら２m+4まで設定できる。 【００４６】また、Ａ，Ｂ相のインクリメンタル信号の
生成ができるため、回転スリット板上には、Ａ，Ｂ相の
インクリメンタル専用トラックが不要となる。 【００４７】さらに、シリアルコードのデコード処理回
路の削減ができるため、上記内容と併せて、エンコーダ
の小型化，低価格化，信頼性の向上が実現できる。 【００４８】 【発明の効果】上記の実施例から明らかなように請求項
１記載の発明によれば、粗い分解能・少ない信号パター
ンで高分解能の絶対位置検出ができ、回転スリット板上
の信号トラック数を少なくできるので、小型で量産性の
向上したアブソリュートエンコーダを提供できる。 【００４９】 【００５０】
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の一実施例における回転スリット
板の構成図 （ｂ）本発明の一実施例における固定スリット板の構成
図 【図２】本発明の一実施例における信号処理の動作説明
図 【図３】本発明の一実施例におけるアブソ代表値の説明
図 【図４】本発明の一実施例における信号処理の動作説明
図 【図５】本発明の一実施例における信号処理のブロック
図 【図６】本発明の一実施例における動作波形図 【図７】本発明の一実施例における信号処理設定の説明
図 【図８】従来のインクリメンタルエンコーダの出力信号
図 【図９】従来のアブソリュートエンコーダの信号処理の
ブロック図 【図１０】従来のアブソリュートエンコーダの信号検出
部の構成図 【図１１】従来のアブソリュートエンコーダの信号パタ
ーン構成図 【符号の説明】 １ 複合シリアルコードパターン ２，３ パルス列パターン（Ａ０，Ａ１） ４ 回転スリット板 １２ Ａ０パターン １３ 複数のパルス列パターン（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ
１パターン） １４ 固定スリット板 ２１ パルス列信号検出部 ２２ １回転データ検出部 ２３ 多回転データ検出部 ２４ インクリ信号生成部 ２５ データロード信号検出部 ２７ デコード部 ２８ 方向弁別部 ２９ アップダウンカウント部
板の構成図 （ｂ）本発明の一実施例における固定スリット板の構成
図 【図２】本発明の一実施例における信号処理の動作説明
図 【図３】本発明の一実施例におけるアブソ代表値の説明
図 【図４】本発明の一実施例における信号処理の動作説明
図 【図５】本発明の一実施例における信号処理のブロック
図 【図６】本発明の一実施例における動作波形図 【図７】本発明の一実施例における信号処理設定の説明
図 【図８】従来のインクリメンタルエンコーダの出力信号
図 【図９】従来のアブソリュートエンコーダの信号処理の
ブロック図 【図１０】従来のアブソリュートエンコーダの信号検出
部の構成図 【図１１】従来のアブソリュートエンコーダの信号パタ
ーン構成図 【符号の説明】 １ 複合シリアルコードパターン ２，３ パルス列パターン（Ａ０，Ａ１） ４ 回転スリット板 １２ Ａ０パターン １３ 複数のパルス列パターン（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ
１パターン） １４ 固定スリット板 ２１ パルス列信号検出部 ２２ １回転データ検出部 ２３ 多回転データ検出部 ２４ インクリ信号生成部 ２５ データロード信号検出部 ２７ デコード部 ２８ 方向弁別部 ２９ アップダウンカウント部
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ｍビットのデータコードからなる同じシ
リアルコード列２つを１ビットずらし交互に挟み環状に
配列した１本の複合シリアルコードパターンと、前記複
合シリアルコードパターンを判別する同心円上に設けた
複数のパルス列パターンとを回転スリット板上に備え、
前記複数のパルス列パターンを、Ａ，Ｂ相のパルス数に
対して１／４および１／２のパルス数で構成したパルス
列Ａ０およびＡ１パターンで構成し、固定スリット板上
に前記パルス列Ａ１パターン信号の周期に対応したＡ１
パターンと、このＡ１パターンを基準にして電気的に位
相を順次４５度遅らせるＢ１，Ｃ１，Ｄ１パターンを設
けたアブソリュートエンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13329997A JP3446537B2 (ja) | 1997-05-23 | 1997-05-23 | アブソリュートエンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13329997A JP3446537B2 (ja) | 1997-05-23 | 1997-05-23 | アブソリュートエンコーダ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10325740A JPH10325740A (ja) | 1998-12-08 |
| JP3446537B2 true JP3446537B2 (ja) | 2003-09-16 |
Family
ID=15101420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13329997A Expired - Fee Related JP3446537B2 (ja) | 1997-05-23 | 1997-05-23 | アブソリュートエンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3446537B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4875889B2 (ja) | 2005-12-08 | 2012-02-15 | ハイデンハイン株式会社 | エンコーダのカウントミス検出回路およびエンコーダのカウントミス検出方法 |
| JP7258609B2 (ja) * | 2019-03-15 | 2023-04-17 | ミネベアミツミ株式会社 | 位置検出装置 |
-
1997
- 1997-05-23 JP JP13329997A patent/JP3446537B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10325740A (ja) | 1998-12-08 |
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