JPH01276019A - ロータリエンコーダ - 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、例えば工作機やロボットの位置決めに用い
る回転角度計測用のロータリエンコーダであって、外部
診断あるいは自己診断の機能、特に回転板の偏心診断機
能を有するロータリエンコーダに関する。

（ロ）従来の技術 一般に、よく知られたロータリエンコーダは、回転軸に
例えばスリットの有無の配置等で構成される複数のトラ
ックのコード部を持つ回転板（円板）を取り付け、この
回転板のコードを、例えば発光素子と受光素子からなる
コード読取器で読取り、回転角を検出している。

（ハ）発明が解決しようとする課題 ロータリエンコーダにおいて、エンコーダのφ山にブー
りとベルトをかけて駆動する場合や、ギヤ等でラジアル
荷重が発生する場合、また、計測対象となる軸とエンコ
ーダの軸とが偏心したままの剛性の高い固定方法で固定
された場合に、エンコーダの軸に荷重が印加され、内部
の角度検出用の回転板が偏心することがある。回転板が
偏心すると、角度検出精度が劣化する。しかし、従来の
ロータリエンコーダは、角度検出精度の劣化を定量的に
示す機能を備えていす、使用者は現在使用中のロータリ
エンコーダが実際に正しい精度で動作しているか、どう
かを確認することができないとう問題があった。

この発明は、上記問題点に着目してなされたものであっ
て、エンコーダの軸あるいは回転板の偏心量を内部で計
測し、一定量以上の偏心量が発生したとき、その旨を示
す信号を出力するようにし、偏心が発生すれば、使用者
が直ちにこれを知り得るロータリエンコーダを提供する
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ロ
ータリエンコーダは、回転板にコードを設け、このコー
ドを検出器で読取り、回転角度を検出するものにおいて
、前記回転板のコード部の外周と内周に、互いに同相の
回転板偏心検出用のコードトラックを設け、このコード
トラックの読取り出力を差動導出する差動増幅回路と、
この差動増幅回路の出力が所定レベル以上の場合に、回
転板偏心を示す信号を出力する偏心報知出力回路とを特
徴的に備えている。

このロータリエンコーダでは、回転板に偏心がないと、
外周と内周に設けたコードトラックが同相なので、どの
回転角度位置でも、両トラックの読取り出力はほぼ同レ
ベルであり、したがって、差動増幅回路の出力はＯであ
り、偏心報知出力回路は偏心を示す信号を出力しない、
しかし、回転板に偏心があると、外周と内周のコードト
ラックの読取り出力に相差が生じ、コードの０Ｎ１０Ｆ
Ｆの変化点で、差動増幅回路は両トラックの読取出力の
差レベルに応じた信号を出力する。この出力が所定レベ
ル以上であると、偏心報知出力回路は偏心を示す信号を
出力する。

（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、この発明が実施されるロータリエンコーダの
、コード読取り部の概略図である。同図において、軸１
に回転板２が取付けられている。

回転板２には、分解能の異なる複数のトラックが設けら
れている。

３は、投光素子としてのレーザダイオードであり、この
レーザダイオード３よりの光はシリンドリカルレンズ４
により、回転板２の半径方向に幅方向が一致する帯状の
ビームａとし、このビームａを固定スリット５及び回転
板２のトラックを透過させて、ホトダイオードアレー６
で受光するようになっている。

この回転板２の光学読取り部は、回転板２のコードトラ
ックを除いて、従来のものと特に異なるものではない。

回転板２のトラック構造は第３図Ｇζ示すように、それ
ぞれ分解能の異なるＡｏ、Ａ、　ＳＡ、　、Ａ、の４ト
ラツクよりなるコード列と、このコード列の外周と内周
にそれぞれ設けられる偏心検出用のトラックＭ、　、Ｍ
、とから構成されている。トラックＡ０、・・・、Ａ、
は、従来のアブソリュートエンコーダに設けられる通常
のものである。これに対し、Ｍ＋　ＳＭ２は本願特有の
コードトラックであり、トラックＡ０のＯＮ１０ＦＦの
周期に対し２倍の周期で、しかも、両トラックは同相に
構成されている。

ホトダイオードアレー６は、第１図に示すように、回転
板２の各コードトラックに対応して、受光部６Ｍ＋　−
６Ａｏ　、６Ａ＋　、６Ａｚ　、６Ａ３．６Ｍｇがそれ
ぞれ形成されている。第１図は、この発明の一実施例ロ
ータリエンコーダの信号処理回路を示すブロック図であ
る。

同図において、投光回路７により駆動されるレーザダイ
オード３の光は上記したように、シリンドリカルレンズ
４、固定スリット５、回転板２のスリットを介して、ホ
トダイオードアレー６に入光され、ホトダイオードアレ
ー６の各受光素子６Ｍ、　、６Ａ、　、・・・、６Ｍ、
は、それぞれ受光量に応じた電流を流し、これら各受光
素子を流れる電流はそれぞれＩ／Ｖ変換回路８Ｍｌ　、
８Ａｏ　、・・・、８Ｍｇを介して、個別に電圧信号に
変換されて出力される。この中、Ｉ／Ｖ変換回路８Ａ、
、８Ａ１、・・・、８Ａ３の出力電圧は波形整形回路９
Ａ、　、９Ａ、、９Ａｚ　、９Ａ３で、それぞれ波形整
形され、各読取りコード信号Ａ、　、Ａ、、Ａ、、Ａ、
として出力される。一方、Ｉ／Ｖ変換回路８Ｍ、と８Ｍ
、の再出力は、差動増幅回路１０に入力され、差動増幅
回路１０はこれらの２人力の差に相当する信号を出力し
、ウィンドウコンパレーク１１で、その出力電圧が所定
のしきい値±Ｖｔｈを越える信号が存する場すのみ、ハ
イレベル信号をＤ−Ｆ／Ｆ　（Ｄ形−フリップ／フロッ
プ）回路１２に入力する。Ｄ−Ｆ／Ｆ回路１２は、波形
整形回路９Ａ、より出力される信号毎にＤ端子に入力さ
れる信号を読取り、波形整形回路９Ａ、の周期分だけ入
力信号を保持し、出力端子Ｅよりその信号を出力するよ
うに構成されている。

上記実施例ロータリエンコーダにおいて、今、回転板２
が回転し、ある位置で停止したとすると、レーザダイオ
ード３からの光がそれぞれ停止位置のコードトラックＭ
　Ｉ　、Ａｏ　、・・・、Ａ、　、Ｍ、のＯＮ１０　Ｆ
　Ｆの状況に応じ、ダイオード６Ｍｌ、６Ａ０、・・・
、６Ａ、、６Ｍ、に受光され、受光電流が流れ、この受
光レベルに応じた信号が、■／Ｖ変換回路８Ｍ１．８Ａ
０、・・・、８　Ａｓ　、８　Ｍｚから出力され、波形
整形回路９Ａ０、・・・、９Ａ３より、それぞれ停止位
置に対応する角度信号へ〇、Ａ＋　、Ａｔ　、Ａｓを出
力する。この状況において、今、回転板２に何ら偏心が
生じていない場合を想定すると、この場合、回転板２の
回転により、最外周のトラックＭｌと最内周のトラック
Ｍ２には、それぞれ配置されたコードによって、受光素
子６Ｍ、、６Ｍ、に受光電流が流れ、その受光電流に応
じた信号電圧がＩ／Ｖ変換回路８Ｍ、と８Ｍ２から出力
される。偏心がない場合、これらは、第４図に示す波形
のようにいずれも同相で、波形にずれがな（、従って、
差動増幅回路１０には、全く同一の波形が入力されるた
め、その出力は０であり、ウィンドウコンパレータ１１
からなんら出力信号が出力されず、Ｄ−Ｆ／Ｆ回路１２
からも出力信号が出されない。つまり、偏心を示す信号
が出力されない。これに対し、もし、回転２に偏心が生
じると、その偏心により、受光素子６Ｍ、、６Ｍ、に入
力される光信号は、位相差を生じ、従って、Ｉ／Ｖ変換
回路８Ｍ、と８Ｍ、から出力される波形も第５図に示す
ように位相差を生じ、従って、これらの位相差を生じた
両信号が差動増幅回路１０に入力されると、差動増幅回
路１０は位相差の生じた部分において、その差にｔｌ’
Ｊする電圧を出力する。この差に相当する電圧がウィン
ドウコンバレー１夕１１において、所定のしきい埴土ｖ
ｔｈ、−ｖｔｈよりも越えていると、その部分において
、ハイレベルの信号をＤ−Ｆ／Ｆ回路１２に入力し、Ｄ
−Ｆ／Ｆ回路１２は、その信号を所定の期間保持し、出
力する。ウィンドウコンパレータ１１の出力はそのまま
でも、偏心を示す信号を出力可能であるが、その出力は
ワンシジット的に比較的パルス幅の短い信号なので、Ｄ
−Ｆ／Ｆ回路工２で、一定の期間保持し、安定な偏心報
知信号をＥ端子より出力するように構成している。

なお、上記実施例においては、回転板のコード読取り部
をレーザダイオードとシリンドリカルレンズとホトダイ
オードアレー等で構成する場合を例に上げたが、これら
発光素子及び受光素子は、この素子に限定されるもので
ないことは言うまでもない。また、コード読取り手段も
光学的素子に限定されることなく、例えば、磁気的検出
器、超音波検出器、導体接触型の検出器等の、種々の検
出器を用いて、コードを読取るものであってもよい。

（へ）発明の効果 この発明によれば、回転板のコード部の外周と内周に、
互いに同相の回転板偏心検出用のコードトラックを設け
、このコードトラックの読取り出力を差動導出する差動
増幅回路と、この差動増幅回路の出力が所定レベル以上
の場合に、回転板偏心を示す信号を出力する偏心報知出
力回路とを備えたので、故に、ロータリエンコーダが良
好な制御動作しているか否かを常時、また必要に応じて
確認することができる。

また、エンコーダの回転板取付は固定時において、剛性
の高いカップリング方式と微小な位置調整機構を用いる
ことによって、確実に計測対象軸とエンコーダ軸との中
心を一致させることができる。さらに、エンコーダの軸
に印加されるラジアル荷重が適性がどうかを動作状態で
常時あるいは必要に応じ確認することができるなどの利
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ロータリエンコーダの信
号処理部を示す′回路ブロック図、第２図は、同実施例
ロータリエンコーダの回転板読取り部の概略を示す図、
第３図は、同読取り部の回転板のコードトラックのパタ
ーンを示す図、第４図及び第５図は、上記実施例ロータ
リエンコーダの偏心検出動作を説明するための図であっ
て、第４図は、偏心が生じない場合を示す波形図、第５
図は、偏心が生じた場合の動作を説明するための波形図
である。 １：軸、　　　　　　　　２：回転板、Ａｏ・・・・・
Ａ、：回転位置検出用コードトラック、Ｍｌ　’　Ｍｚ
　：偏心検出用トラック、ｌＯ：差動増幅回路、 １１：ウィンドウコンパレータ。 特許出願人　　　　　立石電機株式会社代理人　　弁理
士　　中　村　茂　信

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転板にコードを設け、このコードを検出器で読
   取り、回転角度を検出するロータリエンコーダにおいて
   、 前記回転板のコード部の外周と内周に、互い同相の回転
   板偏心検出用のコードトラックを設け、このコードトラ
   ックの読取り出力を差動導出する差動増幅回路と、この
   差動増幅回路の出力が所定レベル以上の場合に、回転板
   偏心を示す信号を出力する偏心報知出力回路とを備えた
   ことを特徴とするロータリエンコーダ。