JPH01182721A

JPH01182721A - インクリメンタル形エンコーダ

Info

Publication number: JPH01182721A
Application number: JP63006150A
Authority: JP
Inventors: Arimasa Abe; 安部　有正; Arata Nakamura; 新中村; Tetsuya Akagi; 哲也赤木
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1988-01-14
Filing date: 1988-01-14
Publication date: 1989-07-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は、高速時の耐ノイズ性を向上させ、低速時の
分解能を確保できるインクリメンタル形エンコーダに関
する。

（ロ）従来の技術従来のインクリメンタル形エンコーダ、例えばロータリ
ーエンコーダとしては、第７図に示すものが知られてい
る。３２は、回転軸に取付けられた回転板である。この
回転板３２上には、パルス信号パターンＰが周設されて
いるが、このパルス信号パターンＰは、等ピッチをおい
て設けられる黒白のパターンより構成される。

回転板３２に隣接して、固定スリット３４が設けられて
いる。固定スリット３４には、光を透過するスリットＳ
ａ、Ｓｂ、Ｓｚが設けられている。

さらに、発光ダイオード（ＬＥＤ）３５ａ、３５ｂ、３
’５ｚとホトダイオード３６ａ、３６ｂ、３６Ｚが回転
板３２及び固定スリット３４を挟んで、それぞれ対向す
るように配設されている。

ホトダイオード・３６ａ、３６ｂ、３６ｚの受光信号は
、増幅された後、図示しないコンパレータに入力され、
それぞれＡ相、Ｂ相、Ｚ相パルス信号にされ出力される
。第８図は、これらパルス信号を示すタイムチャートで
ある。Ａ相とＢ相は、９０°位相がずれており、またＺ
相は回転板３２の１回転につき１回だけパルスが発生し
、座標原点として使用される。

第９図は、上記ロータリーエンコーダＲＥを、モータＭ
の制御に適用した例を示している。ロータリーエンコー
ダＲＥの出力パルスは、カウンタ４１でカウントされる
。カウンタ４１の出力は、さらに角度算出手段４２及び
差分計算手段４４に入力される。差分計算手段４４は、
所定のサンプリング間隔てカウンタ４１の出力の差分を
計算し、その結果を速度算出手段４３へ出力する。角度
算出手段４２よりの角度信号、及び速度算出手段４３よ
りの速度信号は、それぞれ制御信号にフィードバックさ
れる。制御信号は、増幅器４５で増幅されて、モータＭ
が駆動される。

（ハ）発明が解決しようとする問題点上記従来のインクリメンタル形エンコーダにおいては、
パルス信号パターンの運動速度により、分解能が変化す
る。パルス信号パターンの低速運動時の分解能を上げる
ため、パルス信号パターンのピッチを小さくすると、パ
ルス信号の周波数が高くなる。よって、コンパレータ、
カウンタに高速応答のものが必要となり、また、ノイズ
に対して弱くなる問題点があった。これを防ぐため、パ
ルス信号パターンのピッチを太き（すると、逆にパルス
信号パターン低速運動時の分解能が低下して速度測定誤
差が生じ、極端な場合には、速度信号が全く得られない
問題点があった。

第７図に示すロータリーエンコーダの場合、例えば１回
転あたりの分解能を２　”　（８１９２）パルスとした
場合３６００ｒｐｍで使用した時には、パルス信号の周
波数は４９１ＫＩｒｚとなる。速度信号を得るために、
差分計算手段４４のサンプリング間隔を２ｍｓとすると
、９８３パルスとなり、サンプリング可詣ではある。し
かし、４９１ＫＨｚは、非常に高速であり、コンパレー
タやカウンタに高速応答のものが必要となり、またノイ
ズにも弱いものとなってしまう。

一方、３Ｏｒｐｍ程崩の低回転で使用した時には、出力
パルス１　、３７ＫＩＩｚとなり、ノイズの問題は生じ
ない。速度信号をサンプリング間隔２ｍｓでサンプリン
グすると、８．２パルスとなり、８乃至９パルスと判定
され、速度信号として１２．５％の誤差を含むこととな
る。誤差が１２．５％ならば、それほど支障はない値で
あるが、高速回転時の耐ノイズ性を改善するため低分解
能とすると、この誤差がさらに大きくなり、極端な時に
は、低速で全く速度信号が得られない場合が生じる。

この発明は、上記に鑑みなされたもので、高速時の耐ノ
イズ性を向上させる一方、低速時の分解能も確保できる
インクリメンタル形エンコーダの捷供を目的としている
。

（ニ）問題点を解決するための手段及び作用上記問題点
を解決するため、この発明のインクリメンタル形エンコ
ーダは、固定スリットと、この固定スリットに対して運
動するパルス信号用パターンと、投光素子と、この投光
素子より前記固定スリット及びパルス信号用パターンを
透過してきた光を受ける受光素子と、この受光素子の受
光信号に基づいてパルス信号を出力するパルス信号出力
手段とを備えてなるものにおいて、前記パルス信号用パ
ターンの高速運動時に分解能を低くし、前記パルス信号
用パターンの低速運動時に分解能を高くする分解能切換
手段を備えたことを特徴としている。従って、高速運動
時には、分解能を低くし、耐ノイズ性を向上させると共
に、パルス信号出力手段やカウンタに高速応答性が要求
されない。また、低速運動時には分解能を高くし、速度
の測定誤差の増大を防止する。

（ホ）実施例〈実施例１〉この発明の第１の実施例を、第１図乃至第”４図に基づ
いて以下に説明する。

この実施例は、ロータリーエンコーダにこの発明を適用
したものであり、第２図は、回転板２の要部平面図であ
る。回転板２は、透明な材質よりなり、その表面に複数
のトラックＴ−１ｓ　ｔＺ、・・・、ｔ、のパルス信号
パターンが同心状に設けられる。

なお、パルス信号パターンのトラック数は２以上であれ
ばよく適宜設計変更可能である。

最も外側のトラックｔ１が一番分解能が高く回転板２の
中心にいくに従い、分解能が２ずつ減少する。なお、分
解能は任意の整数分の１あるいは任意の値で減少させて
もよく、適宜設計変更可能である。

回転板２は、回転軸３に取付けられる。回転板２には、
固定スリット４が隣接して設けられる。

固定スリット４には、回転板２の各トラックｊｌｓＬ’
、・・・、ｔ、にそれぞれ対応するスリットＳ１、Ｓ２
、・・・、Ｓ、が設けられている。

回転板２と固定スリット４を挟むようにして、ＬＥＤ　
（投光素子）５１、・・・、５．とホトダイオード（受
光素子）６１、・・・、６．とが、それぞれ対向するよ
うにして配置される。例えば、ＬＥＤ５、よりの光は、
スリットＳｌ、トラックｔｌ　を通過して、ホトダイオ
ード６Ｉに受光される。

第１図は、この実施例ロータリーエンコーダの回路構成
を説明するブロック図である。

ＬＥＤ５．、・・・、５．は、Ｌ巳り％［動回路７によ
り発光駆動される。各ホトダイオード６１、・・・、６
、の受光信号は、増幅器８１、・・・、８．で増幅され
て、コンパレータ（パルス信号出力手段）９１・・・、
９．によりそれぞれパルス信号に変換される。

コンパレータ９１、・・・、９．よりのパルス信号は、
出力選択回路１０で選択されて一つが出力される。

この選択は、ハンドシェイク入力により行われる。

次に、この実施例ロータリーエンコーダの動作を説明す
る。回転軸３が低速回転の場合には、もっとも分解能が
高いトラックｔｌに対応するパルス信号が選択されてい
る。図示しない速度及び角度制御用システムコントロー
ラは、このパルス信号をカウントし、速度信号を算出す
る。

回転軸３の回転速度が大きくなり、コントローラで算出
される速度信号が大きくなれば、コントローラより信号
が出力され、出力選択回路ｌＯがトラック１．の分解能
の２のトラックｔ２のパルス信号が選択される。回転速
度が大きくなれば、さらに分解能の低いトラックＬ３、
・・・に対応するパルス信号が選択される。

一方、回転軸３の回転速度が小さくなれば、順次分解能
の高いトラックのパルス信号が選択される。

このように構成すれば、コンパレータ９やコントローラ
のカウンタに高速応答のものを使用しなくてもよく、ま
たパルス信号の周波数を比較的低くできるため、耐ノイ
ズ性を向上させることができる。さらに低速回転時にお
いては、高分解能が確保される。

第４図は、この第１の実施例の変形を示している。回転
板１２には、分解能の異なる複数の分解能を有するトラ
ック（図示せず）が設けられている。この変形では、投
光素子として、レーザダイオード１５を用い、このレー
ザダイオード１５よりの光を、シリンドリカルレンズ１
７により、回転板１２の半径方向に幅方向が一致する帯
状のビームｂとし、このビームｂを固定スリット１４及
び回転円板トラックを透過させて、ホトダイオードアレ
イ１６で受光するものである。

〈実施例２〉この発明の第２の実施例を第５図及び第６図に基づいて
以下に説明する。

二の実施例の回転板は図示しないが、１つのトラックを
有するものであり、ＬＥＤ２５よりの光は、回転板及び
図示しない固定スリットを透過して、ホトダイオード２
６に受光される。ホトダイオード２６の受光信号は、増
幅器２８で増幅されて、コンパレータ２９でパルス信号
とされる。なお、２７はＬＥＤ駆動回路である。

コンパレータ２９の出力は、パルス減算回路３０に入力
される。このパルス減算回路３０は、入力されたパルス
信号を、１回転のパルス数の指定された整数分の１のパ
ルスに減じて出力するものである。この整数の指定は、
ハンドシェイク入力端子よりの入力信号に基づいて行わ
れる。具体的には、フリップフロップを使用した２進カ
ウンタで構成される。

この第２実施例のロータリーエンコーダの動作を説明す
る。パルス減速回路３０は、低速回転時には、コンパレ
ータ２９よりのパルス信号をそのまま出力する。回転速
度が上昇し、図示しないコントローラで算出される速度
が大きくなれば、このコントローラが信号を出力し、こ
の信号がハンドシェイク入力端子よりパルス減算回路３
０に入力される。パルス減算回路３０は、入力パルスを
例えばηに減じて、これを出力する〔第６図（ロ）参照
〕。

さらに、回転速度が大きくなれば、コントローラの信号
に基づいてパルス減算回路３０は、２に減じたパルス信
号を出力する〔第６図（Ｃ）参照］。

回転速度が小さくなる場合は、上述の動作と逆の動作を
行う。

このように構成すれば、コントローラのカウンタは高速
応答性があまり高くないものでも使用でき、高速回転時
にパルス減算回路３０以降で混入するノイズの影響を排
除できる。また、低速回転での分解能も確保できる。

なお、上記第１及び第２の実施例では、ロータリーエン
コーダについて説明しているが、この発明はリニアエン
コーダについても適用可能である。

（へ）発明の詳細な説明したように、この発明のインクリメンタル形エン
コーダは、パルス信号用パターンが高速運動時に分解能
を低下させる分解能切換手段を備えたものであるから、
高速運動時におけるパルス信号の周波数が高くならず、
パルス信号出力手段及びカウンタが高速応答性のもので
なくてもよく、また、耐ノイズ性を向上できる利点を有
している。一方、低速運動時においては、分解能が確保
され、速度の測定誤差を防止できる利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の第一の実施例に係るロータリーエ
ンコーダの回路構成を説明するブロック図、第２図は、
同ロータリーエンコーグの回転板の要部平面図、第３図
は、同ロータリーエンコーグの光電変換部を示す分解斜
視図、第４図は、同光電変換部の変形を示す分解斜視図
、第５図は、この発明の第２の実施例に係るロータリー
エンコーダの回路構成を説明するブロック図、第６図は
、同ロータリーエンコーグの動作を説明するタイムチャ
ート、第７図は、従来のロータリーエンコーダの光電変
換部を示す分解斜視図、第８図は、同従来ロータリーエ
ンコーダの出力を説明する図、第９図は、同従来のロー
タリーエンコーダの使用例を説明するブロック図である
。２・１２：回転板、４・１４：固定スリット、５Ｉ・５
ｔ・５３・５．・５．・２５：ＬＥＤ。１５：レーザダイオード、６１・６．・６．・６４・６．・２６：ホトダイオード、１６：ホトダイオードアレイ、９１・９□・９３・９４・９．・２９：コンパレータ、１０：出力選択回路、３０：パルス減算回路。特許出願人　　　　　立石電機株式会社代理人　　弁理
士　　中　村　茂　信第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）固定スリットと、この固定スリットに対して運動
するパルス信号用パターンと、投光素子と、この投光素
子より前記固定スリット及びパルス信号用パターンを透
過してきた光を受ける受光素子と、この受光素子の受光
信号に基づいてパルス信号を出力するパルス信号出力手
段とを備えてなるインクリメンタル形エンコーダにおい
て、前記パルス信号用パターンの高速運動時に分解能を低く
し、前記パルス信号用パターンの低速運動時に分解能を
高くする分解能切換手段を備えたことを特徴とするイン
クリメンタル形エンコーダ。