JPH0244172Y2

JPH0244172Y2 -

Info

Publication number: JPH0244172Y2
Application number: JP1983045751U
Authority: JP
Priority date: 1983-03-31
Filing date: 1983-03-31
Publication date: 1990-11-22
Also published as: JPS59152411U

Description

【考案の詳細な説明】この考案は移動体の絶対位置をアブソリユート
形エンコーダで検出するようにしたものにおい
て、比較的低分解能のエンコーダを使用して高精
度の位置検出ができるようにした、位置検出装置
に関するものである。

各種用途に用いられる移動体のうち、駆動力が
回転力であり移動体の移動方向が往復方向である
ときには、駆動力でねじ棒を回転させ、移動体に
はこのねじ棒に螺合するねじ孔を設けて、移動体
の回転を規制することにより、回転力である駆動
力から往復方向の移動体移動力を得ることが普通
に行なわれている。この場合、移動体の位置検出
手段としては、駆動軸の回転に連動して軸を回転
駆動されるアブソリユート形エンコーダを設け、
このエンコーダの出力信号から移動体の絶対位置
を検出することも多く実施されている。

第１図はその一例を示すもので、１は駆動軸で
あつて、モータ２（必要に応じて減速機を内蔵し
たもの）により回転駆動されるものである。駆動
軸１はボールねじで形成されており、この駆動軸
１に移動体３が螺合されている。移動体３は図示
しない機構により回転を規制するようになつてお
り、これによつて駆動軸１が回転したとき、図に
矢印で示すように往復運動することになる。駆動
軸１の一端にはギヤ４，５を介してアブソリユー
ト形エンコーダ（以下、単にエンコーダと言う）
６の入力軸７が結合している。

このような構成の従来の位置検出装置は、モー
タ２によつて駆動軸１を回転駆動したとき、その
回転数に比例した関係で移動体３を移動させるこ
とができ、またその現在位置をエンコーダ６で直
接検出することができる。この場合、移動体３の
移動量ａの全域にわたつてその絶対位置を検出し
ようとすれば、移動体３が移動量ａの距離を移動
したとき、エンコーダ６が１回転するようにセツ
トすることになる。

上述した従来の位置検出装置では、移動体３の
移動量ａが小さいときには充分な精度でその位置
検出を行なうことができるが、エンコーダ６が１
回転の範囲で位置信号を出力することから、移動
量ａが大きくなると分解能が著しく低下すること
になる欠点がある。そこでギヤ４，５の歯数比を
変え、移動体３の移動量ａの移動に対し、エンコ
ーダ６が多回転するようにセツトすることも考え
られるが、このような多回転の絶対位置を検出す
る場合には、エンコーダ６が現在何回転目にある
かを検出する必要があり、これを回転の変位点に
おいて正確に検知することが技術的に難かしく、
これまで実現できなかつた。

この考案はこの点に鑑みて成されたものであ
り、移動体の所定ストロークの移動に対し、エン
コーダを多回転させるようにすると共に、別途設
けるスリツト円板とスリツト円板のスリツトを光
電的に検出するセンサおよび論理回路によつて、
エンコーダが現在何回転目にあるかを正確に検知
できるようにしたものである。

次にこの考案の一実施例を図について説明する
と、まず第２図はその概要を示すものであり、第
１図のものと異なりギヤ４，５の歯数比を変え
て、エンコーダ６が駆動軸１とほぼ同数回転する
ようにしてある。そしてエンコーダ６の入力軸７
は延長され、その先端にはギヤ８が取り付けられ
て、ギヤ９と噛合つている。ギヤ９を支持する軸
１０にはスリツト円板１１が取り付けられてお
り、このスリツト円板１１は、発光体１２と受光
体１３とからなる光センサ１４に臨んでいる。そ
して、スリツト円板１１はギヤ８，９により、移
動体３の全移動量に対し、１回転するようにして
ある。

このように構成されたこの装置では、エンコー
ダ６は多回転するので、その回転数に比例した分
だけ分解能が向上することになる。そしてエンコ
ーダ６が、現在何回転目であるかの検出は光セン
サ１４の出力信号とエンコーダ６のMSB信号と
を次に説明する論理回路で演算処理して検出する
ことになる。

第３図に示すものはスリツト円板１１である。
このスリツト円板１１は金属板などの非透明体か
ら成つており、前記エンコーダ６の最大回転数に
対応した分割数のスリツト１５，１６，１７，１
８を有している。スリツト１５，１６，１７，１
８はスリツト円板１１の回転中心１９を中心とす
る円弧状に形成され、回転中心１９からの半径を
相互に異ならせ、また相互に端部を若干重複させ
てある。またこのスリツト円板１１は、回転の原
点がエンコーダ６の原点に一致するようにしてあ
る。スリツト１５，１６，…の数は、第３図のよ
うに４個設けた場合にはエンコーダ６が４回転す
るのに対応し、精度が４倍向上することになる。
もしエンコーダ６が２回転であり、精度向上を２
倍とするなら、第４図のようにスリツト１５，１
６を２個にすればよい。

第２図に示すように、光センサ１４は発光体１
２と受光体１３とがスリツト円板１１をはさむよ
うに設けられるが、その位置は第３図に示すよう
に、スリツト円板１１の原点位置（この場合第３
図に光センサ１４として示す位置とする）に４個
縦方向に並べられるようにする。それぞれの光セ
ンサ１４の間隔はスリツト１５〜１８のうちの隣
接するものと同間隔に設定してある。

第５図は第３図のスリツト円板に対応する論理
回路２０であつて、移動体３の移動量ａに対し、
エンコーダ６が４回転する場合のものである。そ
れぞれ３個ずつのアンド回路２１，２２，２３
と、オア回路２４とが図示するように組合わされ
接続されているもので、エンコーダ６の最大回転
数に対応した数の出力回路を有している。なお、
第４図に示すようなスリツトの数が２個のもので
は、アンド回路２１，２２，２３とオア回路２４
を２組にすればよく、第３図のものよりスリツト
数の多いものなら同一組合せを更に増してスリツ
トの数と同じ組数にすればよい。

論理回路２０には入力端子２５，２６，２７，
２８，２９と出力端子３０，３１，３２，３３と
が設けられている。入力端子２５はエンコーダ６
のMSB信号を入力するものである。なお、MSB
（Most Significant Bit）とは、２進数のデータ
で最も大きい桁のビツトをいう。エンコーダ６の
MSB信号は第６図に示すように、エンコーダ６
の１回転の前半分がデジタル信号の「０」を、ま
た後半分はデジタル信号の「１」を出力する波形
となる。

入力端子２６，２７，２８，２９には、それぞ
れスリツト１５，１６，１７，１８に対応する光
センサ１４の受光体１３の出力信号P₁，P₂，P₃，
P₄が入力されることになる。これら出力信号P₁，
P₂，P₃，P₄は、第７図に示すように、スリツト
円板１１が０〜1/4，1/4〜2/4，2/4〜3/4，3/4〜
４／４回転したときにそれぞれ出力されるデジタル
波形となる。この第７図に示す出力信号P₁，P₂，
P₃，P₄が相互に若干重複（オーバラツプ）して
いるのは、スリツト円板１１のスリツト１５〜１
８がそれぞれ隣接したスリツトに若干重複してい
ることに基づくものである。なお、スリツトを重
複させるのは、スリツト円板１１の回転機構のガ
タ、および光センサ１４の検出精度の影響を吸収
させるためである。

次にこのように構成されたこの位置検出装置の
作動を説明する。第２図においてモータ２を作動
させ駆動軸１を矢印方向に回転させると移動体３
は右方に進行する（これは駆動軸１のねじ方向で
決まる）。

駆動軸１が回転すると、これに連動してエンコ
ーダ６も回転し、エンコーダ６は位置信号を出力
する。この位置信号には、第６図に示した波形の
MSB信号が含まれる。また、スリツト円板１１
も同時に回転（なお、スリツト円板１１は前述の
ように移動体３の全移動量に対し１回転）し、光
センサ１４が第７図に示す信号を出力する。これ
らの出力信号を入力端子２５〜２９に受ける論理
回路２０は、これらの信号を演算処理して、第８
図に示すような出力信号〜を発することにな
る。この出力信号〜はエンコーダ６の回転数
と対応するので、エンコーダ６が現在何回転目で
あるかが判明する。したがつて、この出力信号
〜とエンコーダ６の位置信号とにより、移動体
３の絶体位置を正確に検出することができる。

第９図はエンコーダ６の最大回転数をＮ、エン
コーダ６の現在の回転数をｍ（１≦ｍ≦Ｎ）とし
たときのエンコーダ６のMSB信号Ａ、スリツト
円板１１のスリツトに対応した光センサ１４の出
力信号Ｂ、および論理回路２０の出力信号Ｃとの
対応関係を示すものである。

この場合、論理回路２０は前述したようにエン
コーダ６の最大回転数Ｎに対応した数の出力回路
を有し、エンコーダ６の現在の回転数ｍに対応す
る出力回路は第１０図に示すように、光センサ１
４の出力信号P_n-1，Pm，P_n+1およびエンコーダ
６のMSB信号の４信号より第９図Ｃの信号ｍを
出力する。すなわち、エンコーダ６のMSB信号
を反転させた信号と光センサ１４の出力信号
P_n-1およびPmとのアンド回路２１、光センサ１
４の出力信号P_n-1およびP_n+1をそれぞれ反転さ
せた信号と光センサ１４の出力信号Pmとのアン
ド回路２２、エンコーダ６のMSB信号と光セン
サ１４の出力信号PmおよびP_n+1とのアンド回路
２３をそれぞれ構成することにより、アンド回路
２１，２２，２３のいずれかに出力があれば、オ
ア回路２４から信号ｍが出力される。なお、これ
らアンド回路２１，２２，２３は、それぞれ第９
図に示すエンコーダ６の回転範囲イ，ロ，ハに対
応するものである。

この考案は上述のように構成したものであるか
ら、多回転するエンコーダが現在何回転目にある
かを回転の変移点においても正確に検知すること
ができる。したがつて、エンコーダを多回転させ
ることが可能となり、これにより移動ストローク
の大きい移動体の絶対位置を高精度に検出でき
る。また、エンコーダが現在何回転目にあるか
は、論理回路により、スリツト円板のスリツトを
光電的に検出するセンサの出力信号とエンコーダ
のMSB信号とから論理演算するため、スリツト
円板の機械的精度やセンサの検出精度を高くする
必要がないという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来における位置検出装置の概略構成
図、第２図はこの考案に係る位置検出装置の概略
構成図、第３図は第２図中のスリツト円板の正面
図、第４図はスリツト円板の他の例の正面図、第
５図は論理回路の回路図、第６図はエンコーダの
MSB信号の出力波形図、第７図は光センサの出
力波形図、第８図は論理回路の出力波形図、第９
図は各出力信号の対応関係を示す波形図、第１０
図は論理回路の一部の出力回路の構成を説明する
ための説明図である。１……駆動軸、３……移動体、６……エンコー
ダ、１１……スリツト円板、１２……発光体、１
３……受光体、１５，１６，１７，１８……スリ
ツト、２０……論理回路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

駆動軸の回転を往復運動に変換して所定のスト
ロークを移動させられる移動体の絶対位置を検出
する装置であつて、前記駆動軸に連動して前記ス
トローク当り多回転するように設けられ、回転角
度の絶対値に応じた信号を出力するアブソリユー
ト形エンコーダと、該エンコーダに連動して前記
ストローク当り１回転するように設けられ、前記
エンコーダの多回転にそれぞれ対応した複数のス
リツトを同心円上に有するスリツト円板と、該ス
リツト円板のスリツトを各々光電的に検出して信
号を出力する発光体および受光体からなる複数組
のセンサと、該センサの出力信号に基づいて前記
エンコーダが現在何回転目にあるかを論理演算す
る論理回路とを備え、前記スリツト円板の複数の
スリツトは、それぞれの両端が延長されて端部が
相互に重複しており、かつ前記論理回路は、スリ
ツトの重複部分において前記センサの出力信号と
前記エンコーダの出力信号中の２進数のデータで
最も大きい桁のビツトであるMSB信号とに基づ
いてエンコーダが現在何回転目にあるかを論理演
算するように構成されていることを特徴とする位
置検出装置。