JPH02151722A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアブソリュートエンコーダに関する。

〔従来の技術〕

従来、アブソリュートエンコーダ以外にインクリメンタ
ルエンコーダがある。

第３図はインクリメンタルエンコーダの一例を示すブロ
ック図、第４図は第３図のインクリメンタルエンコーダ
の動作を示すタイミングチャートである。

このインクリメンタルエンコーダは、スライダー１ａと
、スケール２ａと、発光１３ａとから構成されている。

スケール２ａには、２相パルスを発生するために形成さ
れたスリットの列であるスリット列Ａ／Ｂと、絶対位置
を得るための基準となる原点を示すスリットＲとが設け
られている。

スケール２ａのスリット列Ａ／Ｂと並行して相対移動す
るスライダー１ａは、受光器１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｒと
、波形整形回路１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｒとから構成され
ている。受光器１１Ａ、１１Ｂは、スリット列Ａ／Ｂと
スライダー１ａとの相対移動により生じるモアレ縞を発
光器３ａから出力される光により読み出して、９０゛位
相差を有する２相パルスを出力し、受光器１１Ｒは、発
光器３ａから出力される光によりスリットＲを検出して
原点パルスを出力する。

次に、このインクリメンタルエンコーダの動作を第４図
のタイミングチャートを用いて説明する。

スケール２ａとスライダー１ａとが相対移動していると
き、波形整形回路１２△、１２Ｂから信号ａ、ｂがそれ
ぞれ出力されている。信号ａが信号すよりも、第４図に
示すように、位相が９０゜進／、でいるときは正方向、
位相が９０″理れているときは負方向の相対移動である
として、外部装置（不図示）はインクリメンタルな移［
１および移動ＩＪ向を得ている。信号ｒが出力されると
、このときスライダー１ａが読み出しているスリット列
Ａ／８の位置を原点として、外部装置は、信号ａ、ｂか
ら得られるインクリメンタル量を加減算し、絶対位置を
計算している。

しかしながら、上述したインクリメンタルエンコーダで
は、絶対位置を得るためにスライダー１ａをあらかじめ
定められた原点まで移動する必要がある。この欠点を解
決するものとして、スケールそのものが絶対位置を示す
ようにしたアブソリュートエンコーダが考え出された。

第５図はアブソリュートエンコーダの簡単な従来例のス
ケールを示す説明図である。

このアブソリュートエンコーダのスケールは、スリット
列Ｓ１　Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５からなる５列のスリッ
ト列を有し、スリット列ｓ３、＄４、Ｓ５の艮ざはスリ
ット列Ｓ１、Ｓ２のそれぞれ２倍、４倍、８倍となるよ
うに設けられている。

このアブソリュートエンコーダのスケールは、読み出さ
れる各位置でコード化されているので、スリットが読み
出されればその絶対位置が検出される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のアブソリュートエンコーダは、位置検出
の分解能を２倍にするごとに新たにスリット列を１列設
けねばならず、例えば、３００程度の分解精度を得るの
に９列のスリット列およびそれぞれの検出回路が必要と
なるので、経済的に不利であるという欠点がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のアブソリュートエンコーダは、２相パルスを発
生するために形成されたスリットの列である第１のスリ
ット列と、第１のスリット列を原点から等間隔のエリア
に区分するように、第１のスリット列の原点から所定個
数毎のスリットに対応して第１のスリット列と並行して
設けられたスリットの列である第２のスリット列と、第
２のスリット列で区分が示される第１のスリット列の各
エリアの原点からの並び順である番号を示すスリットと
して形成され、第１．第２のスリット列と並行して設け
られたスリットの列である第３のスリット列とを有する
スケールと、スケールの第１．第２．第３のスリット列
と並行して相対移動し、第１のスリット列から２相パル
スを、第２のスリット列から区分パルスを、第３のスリ
ット列からコードパルスをそれぞれ読み出す読取装置と
、 ２相パルスのそれぞれの立上りおよび立下りを微分して
得られる４倍パルスを出力する４倍回路と、 ２相パルスからスケールの進行方向を検出し、正方向ま
たは負方向を示す方向信号を出力する方向判別回路と、 方向信号と、４倍パルスと、コードパルスとを入力し、
４倍パルス入力時のコードパルスの論理レベルをシリア
ルに読み込み、方向信号が示す正方向または負方向に基
づいて、読み込んだデータの上位と下位を決定し、決定
に基づいて、読取装置が直前に読み取ったエリアの並び
順を示す番号として、読み込んだデータをパラレルに出
力する双方向シフトレジスタと、 方向信号と、区分パルスと、双方向シフトレジスタの出
力とを人力し、方向信号が変らず、かつ区分パルスを２
個連続して入力したとき、読取装置が現在スリットを読
み取っているエリアの並び順である番号を算出して、算
出した番号を出力する論理演算回路とを有している。

〔作用〕

２相パルスを発生するための第１のスリット列を第２の
スリット列で各エリアに区分し、各エリアの並び順を第
３のスリット列で示すことにより、第３のスリット列か
ら各エリアの並び順を読み取れば、各エリアの原点から
の絶対位置を算出するためのデータを出力できる。

なお、各エリアの内部は、４倍パルスと方向信号を用い
てインクリメンタル量を加減算することによって、より
高ＩＩｍに位置を検出できる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明のアブソリュートエンコーダの一実施例
を示すブロック図、第２図は第１図のアブソリュートエ
ンコーダの動作を示すタイミングチャートである。

このアブソリュートエンコーダは、スライダー１と、ス
ケール２と、発光器３とから構成されている。

スケール２には、２相パルスを発生するために形成され
たスリットの列であるスリット列Ａ／Ｂと、スリット列
Ａ／Ｂを原点（不図示）から等間隔のエリアに区分する
ように、スリット列Ａ／Ｂの原点から６個毎のスリット
に対応してスリット列Ａ／Ｂと並行して設けられたスリ
ットの列であるスリット列りと、スリット列りで区分が
示されるスリット列Ａ／Ｂの各エリアの原点からの並び
順を示す番号（絶対位ｖｌ）を示すスリットとして形成
され、スリット列Ａ／Ｂ、Ｄと並行して設けられたスリ
ットの列であるスリット列Ｃとが設けられている。

スケール２のスリット列Ａ／Ｂ、Ｃ，Ｄと並行して相対
移動するスライダー１は、受光器１１Ａ、１１Ｂ、１１
Ｃ，１１Ｄと、波形整形回路１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｇ、
１２Ｄと、４倍回路１３と、方向判別回路１４と、双方
向シフトレジスタ１５と、ラッヂ回路１６と、加減算回
路１７と、ロジック回路１８．１９とから構成されてい
る。受光器１１Ａ、１１Ｂはスリット列Ａ／Ｂから２相
パルスを、受光５１１Ｃはスリット列Ｃからコードパル
スを、受光器１１Ｄはスリット列りから区分パルスを、
それぞれ読み出す。波形整形回路１２Ａ、１２Ｂ、１２
Ｃ，１２Ｄはそれぞれ受光器１１Ａ。

１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｄの出力を波形整形して信号ａ、
ｂ、ｃ、ｄをそれぞれ出力する。４倍回路１３は、２相
パルスである信号ａ、ｂのそれぞれの立上りおよび立下
りを微分して得られる４倍パルスである信＠ｅを出力す
る。方向判別回路１４は信号ａ、ｂからスケールの進行
方向を検出し、正ＩＪ向または負方向を示す方向信号（
正方向のときはロウレベル、負方向のときはハイレベル
）である信号ｆを出力する。双方向シフトレジスタ１５
は、入力端子ＤＩから信号Ｃを、入力端子ＣＫからクロ
ックパルスとして信号ｅを、入力端子ＤＩＲから信号ｆ
を、それぞれ入力し、信号ｅ入力時の信号Ｃの論理レベ
ルをシリアルに読み込み、信号ｆが示す正方向または負
方向に基づいて、読み込んだデータの上位と下位とを決
定し、決定に基づいて、受光器１１Ａ、ｉｌｓ、ｉｉｃ
。

１１Ｄが直前に読み取ったエリアの並び順を示す番号と
して、読込んだデータをパラレルにした信号である信号
りを出ツノする。ロジック回路１９は、信号ｆが正方向
を示していて、かつ信号ｄを２個連続して入力したとぎ
は「＋１」を示す信号Ｑを、信号ｆが負方向を示してい
て、かつ信号ｄを２個連続して入力したときは「−１」
を示寸信号Ｑを、信号ｆが正方向から負方向または負方
向から正方向に変った後最初に信号ｄを入力したときは
ｒＯＪを示す信号Ｑを、それぞれ出力する。ロジック回
路１８は、「＋１」または「−１」のいずれかを示す信
号９を入力し、かつ信号ｄを入力したときのみ、入力し
た信号ｄを信号ｄ１として出力する。

ラッチ回路１６は、信号ｄ１と信号りとを入力し、入力
した信号りを信号ｄ１によりラッチし、ラッチした信号
りを信号ｉとして出力する。加減算器１７は、信号１と
、「＋１」、「０」、ｒ−１Ｊをそれぞれ示す信号Ｑと
を入力し、入力した信号Ｑによって、それぞれ「＋１」
、ｒＯＪ、ｒ−ＩＪを信号ｉに加算し、その結果を信号
ｊとして出力する。

次に、本実施例の動作を第２図のタイミングチャートを
用いて説明する。なお、信号ｄが出力されてから次の信
号ｄが出力されるまで、スライダー１がエリアを読み取
っている間をフレームと呼ぶこととする。

９０°位相差を有する２相信号である信号ａ、ｂより作
られた信号ｅのクロックパルスを用いて信ＭＣを双方向
シフトレジスタ１５が読み込む。

ラッチ回路１６は、信号ｄ１が入力されない限り、信号
ｉの今までのデータを保持するのでフレームＦ１のデー
タを正しく保存している。また、そのことは、一つ前の
フレームのデータを保持していることになる。

一方、スライダー１が逆方向に移動した場合には、不完
全なデータのラッチを防ぐために移動方向が切替った直
後の信号ｄは無視されるので、ロジック回路１８では信
号ｄ１を出力しない。また、加減謙器１７を付加し、［
１シック回路１９の出力である信号Ｑを正方向の移動の
ときは「＋１」を有効とし、負方向の移動のときはｒ−
１Ｊを有効とする。移動方向が切替ったフレームの直後
のフレームにおいては１゛ＯＪを有効とする。こうする
ことにより正方向のときはラッチデータに「＋１」し、
負方向のとぎはラッチデータにｒ−ＩＪすることによっ
て現在のフレームに対応したアブソリュートデータを加
減算器１７から出力することができる。

表１は各フレームにおける信１ｆ−Ｑ−Ｊの関係を示し
ている。

表　　　　　　　１ 正方向から負方向に切替った直漫の状態を見ると、表１
に示１ように、フレームＦ２からフレームＦ４まＣ同一
データがラッチ回路１６から出力され又いるが、［］シ
ック回路１９の作用によりその出力データは、 （１１０００１）→（１１０００Ｇ）→（１０１１１１
）→・・・の順に変化し、フレームに対応したデータが
正しく出力されている。

次に、フレーム数と絶対位置データのｆ−夕長について
述べる。いま、信号ａ、ｂの４倍の値をＮとする。絶対
位置のデータのデータ長をＬとし、フレーム数をＰとす
ると、 ｚＬ≧Ｐ　　　　　　　　　　　・・・（１）Ｎ−ＰＬ
　　　　　　　　　　・・・（２）でなければならない
。

例えば、フレーム数Ｐが５０フレームのアブソリ１−ト
エンコーダを考えると、式（１）により、ｚＬ≧５０　
　　　　　　　　　・・・（３）ゆえに、式（３）を満
足する最小のデータ長しはＬ＝６となる。また式（２）
よりＮ−５０Ｘ６−３００を（９る。

なお、信号ｅおよび信号ではアブソリュート信号で示さ
れる１フレーム内の信号をインクリメンタルに分割して
分解能向上に使用される。

また、本実施例では光学式のアブソリュートエンコーダ
を基に説明したが磁気式のアブソリ１−トエンコーダに
ついても適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、２相パルスを発生するた
めの第１のスリット列を第２スリット列で各エリアに区
分し、各エリアの並び順を第３のスリット列で示すこと
により、第３のスリット列から各１リアの並び順を読み
取れば、各エリアの原点からの絶対位置を算出するため
のデータを容易に出力することができ、かつスリット列
は３列で済むので装置の構成を簡単にすることができる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のアブソリ１−トエンコーダの一実施例
を示すブロック図、第２図は第１図のアブソリ１−トエ
ンコーダの動作を示すタイミンググ・ヤード、第３図は
インクリメンタルエンコーダの−・例を示すブロック図
、第４図は第３図のインクリメンタルエンコーダの動作
を示すタイミングチャート、第５図はアブソリュートエ
ンコーダの従来例のスケールを示す説明図である。 １・・・スライダー　　　２・・・スケール、３・・・
発光器、 １１Ａ、１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｄ・・・受光器、１２Ａ
、１２Ｂ、１２Ｃ，１２Ｄ・・・波形整形回路、 １３・・・４倍回路、　　１４・・・方向判別回路、１
５・・・双方向シフトレジスタ、 １６・・・ラッチ回路、　１７・・・加減算器、１８．
１９・・・【１シック回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ２相パルスを発生するために形成されたスリットの列で
   ある第１のスリット列と、第１のスリット列を原点から
   等間隔のエリアに区分するように、第１のスリット列の
   原点から所定個数毎のスリットに対応して第１のスリッ
   ト列と並行して設けられたスリットの列である第２のス
   リット列と、第２のスリット列で区分が示される第１の
   スリット列の各エリアの原点からの並び順である番号を
   示すスリットとして形成され、第１、第２のスリット列
   と並行して設けられたスリットの列である第３のスリッ
   ト列とを有するスケールと、 スケールの第１、第２、第３のスリット列と並行して相
   対移動し、第１のスリット列から２相パルスを、第２の
   スリット列から区分パルスを、第３のスリット列からコ
   ードパルスをそれぞれ読み出す読取装置と、 ２相パルスのそれぞれの立上りおよび立下りを微分して
   得られる４倍パルスを出力する４倍回路と、 ２相パルスからスケールの進行方向を検出し、正方向ま
   たは負方向を示す方向信号を出力する方向判別回路と、 方向信号と、４倍パルスと、コードパルスとを入力し、
   ４倍パルス入力時のコードパルスの論理レベルをシリア
   ルに読み込み、方向信号が示す正方向または負方向に基
   づいて、読み込んだデータの上位と下位を決定し、決定
   に基づいて、読取装置が直前に読み取ったエリアの並び
   順を示す番号として、読み込んだデータをパラレルに出
   力する双方向シフトレジスタと、 方向信号と、区分パルスと、双方向シフトレジスタの出
   力とを入力し、方向信号が変らず、かつ区分パルスを２
   個連続して入力したとき、読取装置が現在スリットを読
   み取つているエリアの並び順である番号を算出して、算
   出した番号を出力する論理演算回路とを有するアブソリ
   ュートエンコーダ。