JPH01224622A - 多回転アブソリュートエンコーダ - Google Patents

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、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
機械的変位計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
対応して大々ｌｒ′Ｍ期未満の任意の値を示す前記各検
出部の前記電気信暮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１−１・で特定するように
したものが堤写されている（特開昭５１１−１０６６９
１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・ｔｎ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
くシていかねばならず、この面からも大型かつ高価とな
る。回転数の切ｉ＆！ｌ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４トシ、この誤差を
小さくしようとすると、ギヤの加工精度をヒげ、バック
ラッシュを減らず必要があり、高価となるのを屯れ得な
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
ーダを稈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、２１１１コード信号で導出する絶対角度検出
手段（１）と、電池（１２）によってバックアップされ
低消ＧＭ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（Ｉｌａ、ｆｉｂ）と、前記検出さ
れた絶対角度の２　ｉｌｌ：コード信号のＭＳＢが°°
ｌ″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、ＭＳＩ３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２３Ｖコード信号のＭＳＢがｌ″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
のアブソリュートコードｌによって行われる。このアブ
ソリエートエンコーダ１は、投光素子２と、隼束レンズ
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グは、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とから構成されいて
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１
０ａ、１０ｂが貼着されている。

なお、第３図において、Δ点は、磁性体１０ａ１１０ｂ
との関係で示すアブソリュートエンコーダｌのディスク
４のθ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、基
〃性体ｌ。

ａ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１
０ｂ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、
Ｊｏｂが通過する時にＯＮＬ、、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ｌｌａ、ｌｌｂに
入力されている。このアップダウンカウンタｌｌａ、ｌ
ｌｂ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ｌｌａ、Ｉ
ｌｂのカウント値は、それぞれゲート１３ａ、１３ｂに
入力されている。

アップダウンカウンタＩｌａ、Ｉｌｂ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ｌｌａは、リードスイッチ９ａがリードスイッチ９
ｂ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ｚｂは、リードスイッチ９ｂのＯＦＦ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ＯＮＮヒ
ト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１１ａＳ　Ｉｌｂ
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Ｉよりのアブソリュー
ト信号ｎが、ＭＳＢイ１ｉ′７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（７Ｃ上位ビット）が“１”か“Ｏｎかを判別す
る。ゲート１３ａは、ＭＳＢ値判別回路１４の出力がＭ
ＳＢ＝１の時開かれ、またゲート１３ｂは、ＭＳ１３Ｍ
判別回路工４の出力がＭＳＢ−０の時間かれ、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。

−船釣には、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
、１−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、アブソリエートエンコーグの
絶対角度値ｎを上位桁として加算し、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’Ｍ　ｔｆｆ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
絶対角層（直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、 ■ｎ≦□、すなわち、絶対角度ｎのＭＳＢ−０の時、ア
ップダウンカウンターｌｂのカウント１１αを上位＃？
ｉとして用いている。

Ｏｎ〉−１すなわち、絶対角度ｎのＭＳＩ３−１の時、
アップダウンカウンターｌａのカウント値を−に位桁と
して用いるようにしている。

次に、」：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ＯＮＬ、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　ｆ７１：がり毎に、アップダウン
カウンターｌａがカウントアツプする。そして、アップ
ダウンカウンターｌａのカウントアツプ時よりも９０°
先行するリードスイッチ９ｂのＯＦＦ立下がりで、アッ
プダウンカウンター１ｂがカウントアツプしている。

今、例えばアブソリュートエンコーダ１の読取り値がｎ
ｗ５で、回転が６回転目と７回転目の境界であるとする
と、アップダウンカウンターｌａは、まだ回転数が６で
あるに対し、アップダウンカウンターｌｂは回転数７で
ある。この場合、ツブダウンカウンタｌｌｂ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。

アップダウンカウンタＩｌｂより回転数７がゲー。

ト１３ｂを経て出力される。

場合、ＭＳＢ値判別回路１４は、ＭＳｎ＝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Ｉｌａ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Ｉｌ
ａ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Ｉｌｂのカウント数ト１３ａが開かれ、アッ
プダウンカウンタｌｌａ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−１０２０が出力
される。

また、例えばｎ−５で、回転が７回転目と８回１３ｂが
開かれ、アップダウンカウンタＩｌｂのカウント値８が
出力される。そして、加算部１５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７ＩＣが
リードスイッチ９ａ、９ｂの位置まで達し、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９
ａ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０ＦＦＬ、、このＯＦＦに
応答してアップダウンカウンター１ａ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、これに応答して、アッ
プダウンカウンタＩｌｂがダウンカウントする。つまり
カウントｆ直が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ｌｌａはカ
ウント数が６であるに対し、アラ別回路１４は、ＭＳＢ
＝０を出力し、ゲート１３ｂが開かれ、アップダウンカ
ウンターｌｂのカウント値７が出力される。

１３ａが開かれ、アップダウンカウンターｌａのカウン
ト１１α６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。

（へ）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］〕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クリエンコーダの
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クリエンコーダの動
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。 ｌ：アブソリュートロークリエンコーダ、８：回転数検
出用のディスク、 ９ａ・９ｂｉリードスイツチ、 １０ａ・！Ｏｂ：磁性体、 １１ａ・１１ｂニアツブダウンカウンタ、１２：Ｔ！！
、池、　　１３ａ−１３ｂ：ゲート、１４：ＭＳｎ値判
別回路、１５：加算回路。 特許出願人　　　　　立石電機株式会社代理人　　弁理
士　　中　村　茂　信 第２図 ９ａ　　　　９ｔ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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。