JPH01229912A

JPH01229912A - インクリメンタル形エンコーダ

Info

Publication number: JPH01229912A
Application number: JP5694588A
Authority: JP
Inventors: Arimasa Abe; 安部　有正; Tetsuya Akagi; 哲也赤木; Arata Nakamura; 新中村
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1988-03-10
Filing date: 1988-03-10
Publication date: 1989-09-13

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ヒさせ、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４図に示すものが知られてい
る６同図において、３２は、回転軸３３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、３５
ｚとホトダイオード３６ａ、３６ｂ、３６ｚが回転板３
２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５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６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課顕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連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大きくすると、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４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）パルスとして
、３６００ｒｐｍで使用した時には、パルス信号の周波
数は４９１にＩｒｚ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、サンプリング可能ではある。しか
し、４９１　Ｋ　Ｈｚ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、３０ｒｐｍ程度の低回転で使用した時には、出力
パルス１．３７　ＫＨｚとなり、ノイズの間顕は生じな
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！１供を目的としてい
る。

（ニ）課題を解決するための手段及び作用この発明のイ
ンクリメンタル形エンコーダは、高分解能のコード列を
持つ第１トラックと、低分解能のコード列を持つ第２ト
ラックを並設してなるコード板と、このコード板の第１
トラックと第２トラックのコード列を検出し、パルス信
号を出力する第１及び第２のパルス信号発生手段と、こ
れら第１若しくは第２のパルス信号発生手段のパルス信
号を受けてコード板の移動迎慶を算出する速度演算手段
と、算出速度と設定速度とを比較する比較手段と、この
比較手段の比較結果に応じて、前記第１のパルス信号発
生手段あるいは第２のパルス信号発生手段の出力を選択
して出力する出力選択手段とから構成されている。

このインクリメンタル形エンコーダでは、コード板が運
動すると、その速度に応じて、コード板の第１及び第２
のコード列が読取られ、第１及び第２のパルス信号発生
手段は、それぞれ速度に応じたパルス信号を出力する。

そして、これらのパルス信号から速度が算出され、設定
速度と比較される。算出速度が設定値より大きい場合は
、出力選択手段が低分解能のパルス列、つまり第２のパ
ルス信号発生手段の出力を選択し、逆に算出速度が設定
速度より小さい場合は、高分解能のパルス列、つまり第
１のパルス信号発生手段の出力を選択する。

（ボ）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１図は、この発明の一実施例を示すロータリーエンコ
ーダの回路ブロック図である。同図において、工は回転
板（コード板）であって、′７Ａ２図に示すように、最
外周の第１トラックｔ１　と、これよりも内周に設けら
れる第２トランクｔ２が設けられている。これらのトラ
ックｔｌ　、１２　のコード列は切欠き部と非切欠き部
（白と男）とが、円周方向に順次、列状に配列されてお
り、その分解能は、トラックｔ、の方が高（、さらにト
ランクｔ２は、トラックｔ１に対して分解能が１０分の
１になるように設定されている。また、この回転（反１
は、第３図に示すように、回転ｉ［１１２に同定されて
おり、回転軸２が回転すると、これに応じて回転する。

回転板１のトラックし＋、ｆ−Ｚには、それぞれ対応し
て、発光素子（発光ダイオード）４ａと受光素子（ホト
ダイオード）５ａ〜発光素子４ｂと受光素子５ｂが配列
されており、回転板１が回転すると、回転板１のトラッ
クＬ１とｔ２のコード列によって、それぞれ発光素子４
ａ、４ｂからの光が○Ｎ１０　Ｆ　Ｆされるため、受光
素子５ａ、５ｂからパルス信号が出力される。このパル
ス信号のパルス数は、それぞれその分解能に応じ、所定
時間内に受光素子５ａから出力されるパルス数に対して
、受光素子５ｂから出力されるパルス数は１０分の１、
つまり低分解能となるように構成されている。

発光素子４（４ａ、４ｂ）は、発光素子駆動回路３によ
って駆動され、さらに受光素子５ａで受光される信号は
、増幅回路６ａで増幅されて、対応するパルス信号が出
力され、また、受光素子５ｂの受光信号は、増幅回路６
ｂで増幅されて、対応するパルス信号を出力される。増
幅回路６ａのパルス信号は、さらに回転数演算回路７に
出力され、回転数演算回路７は、一定時間内に入力され
るパルス数をカウント演算し、回転板Ｉの回転速度を演
算する。そして、その回転数を回転数比較回路９に入力
している。一方、回転数設定回路８は、所定の回転数値
を設定し、これを回転数比較回路９に入力している。回
転数比較回路９は、回転数演１γ回路７で演算された回
転板１の回転速度と、回転数設定回路８で設定された設
定速度とを比較し、その比較出力を出力選択回路１０に
入力している。出力選択回路１０は、その回転数比較回
路９の比較結果に応じて、算出演算速度が設定速度より
も大なる場合、つまり高速の場合には、低分解能の増幅
回路６ｂの出力を端子１２より選択出力し、逆に、設定
速度の方が、算出速度よりも大きい場合には、高分解能
の、つまり増幅回路６ａの出力を選択して、出力端子１
２から出力するようになっている。なお、１１は、選択
トラックを示す表示端子、１３は、電源電圧を供給する
端子である。

上記実施例ロータリーエンコーダにおいて、今、回転板
１の回転速度が相対的に設定速度よりも、低速の場合に
は、回転数比較回路９の出力は、低速である旨を出力し
、この出力に応じて、出力選択回路１０は、高分解能の
パルス信号を出力する増幅回路６ａの出力を選択し、出
力端子１２から、そのパルス信号を出力するため、精度
の良い信号を出力することができる。この場合、第１ト
ラック、つまり増幅回路６ａの高分解能のパルス信号が
出力されたことを示す表示信号が表示端子１１から出力
される。一方、逆に回転板１の回転数が設定速度よりも
高速の時は、回転数比較回路９が、その旨を示す信号を
出力選択回路１０に出力するため、出力選択回路ｌＯは
、これに応答して、低分解能の増幅回路６ｂのパルス信
号を選択し、出力端子１２より出力する。この場合も第
２トラック、つまり増幅回路６ｂのパルス出力が選択さ
れたことを示す表示信号を、選択トラック表示端子１１
から出力する。

上記したロータリーエンコーダを速度及び角度制御シス
テム、つまり第６図に示すシステムにエンコーダとして
使用する場合、エンコーダの回転数が上がっても、低分
解能のパルスが出力され、システムのカウンタに高速応
答のものを使用する必要がなく、耐ノイズ性が向上し、
ノイズによる誤カウントがなくなる。逆にエンコーダの
回転数が低速では、１回転当たりの高分解能パルスが出
力されるので、高精度な速度制御が可能となる。

なお、上記実施例において、発光素子及び受光素子は、
それぞれ個別のものを用いたが、この発明は個別のもの
を採用することに限定されるものではなく、例えば、発
光素子を１個の半導体レーザーとし、この半導体レーザ
ーのレーザー光をシリンドリカルレンズを用いて拡散さ
せ、また、受光素子側は、フォトダイオードアレイを用
いて、個別に２トラック分の受光信号を導出するように
してもよい。

さらに、また上記実施例は、コード板を回転板とし、ロ
ータリーエンコーダに適用される場合について説明した
が、この発明はこれに瞑るものではなく、高分解能のコ
ード列と低分解能のコード列が直線−ヒに配列されたコ
ード板を使用し、単に、移動体の移動速度を検出する場
合にも、適用することができる。

さらに、また上記実施例において、回転板１のトラック
ｔ、のパルス列は、１個のみを示しているが、これは、
互いに９０６位相をずらしたＡ相、Ｂ相の２列を備えて
いるものであってもよいことは言うまでもない。

（へ）発明の効果この発明によれば、回転速度を検出し、高速の場合には
、低分解能のパルス出力を選択し、逆に低速の場合には
、高分解能のパルス信号を選択出力するようにしている
ので、高速の場合には、１回転当たりの低分解能のパル
ス出力が出るため、カウンタには、高速のカウンタを使
う必要がなく。

従って、エンコーダ全体を低コストに実現することがで
きる。また、エンコーダの速度が低速の時には、所定速
度当たり、高分解能のパルス出力が出るため、高精度な
速度制御が可能となる。その上、出力信号が高速な信号
でないので、耐ノイズ性が向上し、ノイズによる誤カウ
ントがなくなるという種々の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示すロータリーエンコ
ーダの回路ブロック図、第２図は、同ロータリーエンコ
ーダの回転板のコードパターンを示す図、第３図は、同
ロータリーエンコーダの回転板及び受・発光素子を示す
部分側面図、第４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５図は、同従来のロー
タリーエンコーダの出力を説明するための波形図、第６
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。４ａ・４ｂ：発光素子、５ａ−５ｂ：受光素子、６ａ・
６ｂ＝増幅回路、７：回転数演算回路、８：回転数設定
回路、　９：回転数比較回路、１０：出力選択回路、ｔｌ　：第１トラックのコード列、ｔｚ　：第２トラックのコード列。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）高分解能のコード列を持つ第１トラックと、低分
解能のコード列を持つ第２トラックを並設してなるコー
ド板と、このコード板の第１トラックと第２トラックの
コード列を検出し、パルス信号を出力する第１及び第２
のパルス信号発生手段と、これら第１若しくは第２のパ
ルス信号発生手段のパルス信号を受けてコード板の移動
速度を算出する速度演算手段と、算出速度と設定速度と
を比較する比較手段と、この比較手段の比較結果に応じ
て、前記第１のパルス信号発生手段あるいは第２のパル
ス信号発生手段の出力を選択して出力する出力選択手段
とからなることを特徴とするインクリメンタル形エンコ
ーダ。