JPH0259615A - High resolution absolute type encoder - Google Patents

High resolution absolute type encoder

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JPH0259615A
JPH0259615A JP21050988A JP21050988A JPH0259615A JP H0259615 A JPH0259615 A JP H0259615A JP 21050988 A JP21050988 A JP 21050988A JP 21050988 A JP21050988 A JP 21050988A JP H0259615 A JPH0259615 A JP H0259615A
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JP
Japan
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fixed
head
pulse
index
shaft
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JP21050988A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuo Matsumoto
光雄 松本
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To eliminate the need of fining a code pattern by taking a difference of storage data of a buffer register in a position detecting circuit of a movable head and a fixed head, and detecting absolutely a rotation angle of a shaft against a fixed case. CONSTITUTION:Both a movable magnetic head 3 fixed to a shaft 1 and held thereby and a fixed magnetic head 2 fixed to a fixed case face a magnetic disk 5. In such a state, signals (a), (b) from the fixed magnetic head 2, and signals (c), (d) from the movable magnetic head 3 are inputted to an input terminal 22 of a block 20, and an input terminal 23 of a block 21, respectively. Subsequently, a rotation angle theta of the movable head 3 against a zero point of the magnetic disk 5 is transferred to an output port 25 from a buffer register 36. Also, from an output port of the block 20, a position of the fixed head 2 against the zero point of the magnetic disk 5 is transferred. A microcomputer 28 detects absolutely the rotation angle theta of the movable head 3 against the fixed head 2.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は機械的回転角度を絶対値で検出する高分解能ア
ブソリュート形エンコーダに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a high-resolution absolute encoder that detects a mechanical rotation angle in absolute value.

(従来の技術) ロータリエンコーダは出力形式によりアブソリュート形
とインクリメンタル形に分類され、更に検出手段により
光学式と磁気式に分類される。
(Prior Art) Rotary encoders are classified into absolute type and incremental type depending on the output format, and further classified into optical type and magnetic type depending on the detection means.

従来の光学式アブソリュート形エンコーダは回転コード
円板上に複数トラックの記録面を有し、各回転角度に対
応した符号コードパターンのスリットをこの複数トラッ
ク上にリングラフィによるオートエツチング技術で記録
され、トラック毎にコードパターンを検出する光学ヘッ
ドが設けられ、これらの複数のヘッドによりトラックコ
ードパターンを並列に読み出す方式がとられている。
A conventional optical absolute encoder has a recording surface of multiple tracks on a rotary code disk, and slits of code code patterns corresponding to each rotation angle are recorded on these multiple tracks by auto-etching technology using phosphorography. An optical head for detecting a code pattern is provided for each track, and a system is adopted in which a plurality of these heads read out the track code pattern in parallel.

また従来の磁気式アブソリュート形エンコーダは回転コ
ード円板に磁化パターンを複数トラックに着磁し、複数
の磁気センサで並列に検出するものである。
Further, in a conventional magnetic absolute encoder, a rotating code disk is magnetized with a plurality of magnetization patterns in a plurality of tracks, and a plurality of magnetic sensors detect the pattern in parallel.

一方、インクリメンタル形は上記アブツリーニート形エ
ンコーダの複数トラックを1トラツクのみ設けたもので
ある。
On the other hand, the incremental type encoder has only one track instead of the plurality of tracks of the above-mentioned absolute neat type encoder.

(発明が解決しようとする課題) 上記アブソリュート形エンコーダに於いて、磁気式は静
止している回転コード円板の磁化パターンを検出する必
要があるため、誘導形磁気ヘッドは使えず、磁束応答形
磁気ヘッドを使わなければならない。磁束応答形ヘッド
としては磁気抵抗形。
(Problems to be Solved by the Invention) In the above-mentioned absolute type encoder, since the magnetic type requires detecting the magnetization pattern of a stationary rotating code disk, an inductive magnetic head cannot be used, and a magnetic flux responsive type encoder cannot be used. Must use a magnetic head. The magnetic flux responsive head is a magnetoresistive type.

ホール効果形があるが、これらは高分解能を得るため、
磁化パターンを微細化すると、信号レベルが小さくなり
、高分解能に関しては光学式の性能に及ばない。
There is a Hall effect type, but in order to obtain high resolution,
When the magnetization pattern is made finer, the signal level becomes smaller, and the performance of the optical method is not as high as that of the optical method in terms of high resolution.

光学式に於いてもより高分解能化を図るため、スリット
ピッチを小さくし、ピッチが光の波長に近づいて来ると
、光の回折現象の影響で信号のS/Nが低下し、検出不
可能となる。
Even in optical systems, in order to achieve higher resolution, the slit pitch is made smaller, and as the pitch approaches the wavelength of light, the S/N of the signal decreases due to the effect of light diffraction, making detection impossible. becomes.

アブソリュート形エンコーダの最も大きな問題点はコー
ド板上の複数トラックを並列に読み出すときトラック間
の読取りスキューのため読取り誤差を発生し、異常なコ
ードを誤まって出力する危険性があることである。この
ため交番2進コードを採用したり、或いは、読取りヘッ
ドが隣接コードの境界近くに来たとき、ヘッドをコード
の中央に移すような対策が必要であった。
The biggest problem with absolute encoders is that when multiple tracks on a code plate are read in parallel, reading skew between tracks can cause reading errors, and there is a risk of erroneously outputting an abnormal code. Therefore, it was necessary to adopt an alternating binary code or to move the reading head to the center of the code when it came near the boundary between adjacent codes.

このため、アブソリュートエンコーダの分解能を上げる
ことは困難であった。
For this reason, it has been difficult to increase the resolution of the absolute encoder.

また、従来のアブソリュートエンコーダは多数桁のデー
タを伝送する必要があった6 一方、近年、マイクロコンピュータを位置制御装置に応
用するようになり位置検出器としてはディジタル形式で
出力するエンコーダが専ら、使用されるようになった。
In addition, conventional absolute encoders needed to transmit multiple digits of data.6 However, in recent years, microcomputers have been applied to position control devices, and encoders that output in digital format are now being used exclusively as position detectors. It started to be done.

また、制御技術上、速度検出器が必要なとき、この位置
検出エンコーダの一定時間毎の位置変化量を速度情報と
することが必要であるため、高分解能のエンコーダが望
まれる。
Further, when a speed detector is required in terms of control technology, it is necessary to use the amount of change in position of the position detection encoder every fixed time as speed information, so a high-resolution encoder is desired.

また停電しても機械の位置を正しく検出できるアブソリ
ュート形エンコーダがインクリメンタル形に比し大きな
利点を持つ6 本発明は上記の事情に鑑み、コードパターンを極端に微
細化する必要がなく、またエンコーダよりの出力信号は
2系統でよく、その伝送周波数帯域もそれ程高くする必
要がなく、また故障診断が容易に可能な高信頼性超高分
解能のアブソリュート形エンコーダを提供することを目
的とする。
In addition, an absolute type encoder that can accurately detect the position of a machine even in the event of a power outage has a great advantage over an incremental type. It is an object of the present invention to provide a highly reliable, ultra-high resolution absolute encoder that requires only two systems of output signals, does not require its transmission frequency band to be so high, and allows for easy failure diagnosis.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段) 本発明は上記目的を達成するために1次のような手段か
ら構成されている。
(Means for Solving the Problems) The present invention includes the following means to achieve the above object.

エンコーダの固定ケースと、前記固定ケースの軸心を中
心に回転自在に保持され、機械的回転角度を検出するシ
ャフトと、前記固定ケースの軸心を中心に一定速度で回
転され、円周上に一定ピッチのインデクスパターンが等
間隔に記録され、且つその複数個のインデク大パターン
中の1ケを特定する零点パターンが記録された回転コー
ド円板と、前記シャフトの軸に固定され、前記回転コー
ド円板のインデクスパターン、零点パターンを読み出し
、これらを第1のインデクスバル入信号。
a fixed case of the encoder; a shaft that is rotatably held around the axis of the fixed case and detects the mechanical rotation angle; and a shaft that is rotated at a constant speed around the axis of the fixed case and that is a rotary code disk on which index patterns of a constant pitch are recorded at equal intervals and a zero point pattern for specifying one of the plurality of large index patterns; The index pattern and zero point pattern of the disk are read out, and these are used as the first index input signal.

第1の零点パルス信号とする可動ヘッドと、前記固定ケ
ースに固定され前記回転コード円板のインデクスパター
ン、零点パターンを読み出し、これらを第2のインデク
スバルス信号、第2の零点パルス信号とする固定ヘッド
とより構成されるエンコーダ本体と、前記エンコーダ本
体の第1のインデクスパルス信号の周波数を逓倍し、こ
の逓倍周波数でインクリメントする第1のカウンタを有
し、該第1のカウンタのオーバーフローパルスを前記第
1のインデクスバル入信号に同期させるフェーズロック
ドループ(P L L)回路と、前記第1のカウンタの
オーバーフローパルスでインクリメントされ、且つ前記
第1の零点パルス信号でリセットされ、且つ前記回転コ
ード円板の1周のインデクスパターンの数に等しい容量
を持つ第2のカウンタと、サンプル指令で前記第1のカ
ウンタ、第2のカウンタの内容が記憶されるバッファレ
ジスタとから構成される可動ヘッドの位置検出回路と。
A movable head that produces a first zero-point pulse signal, and a fixed device that is fixed to the fixed case and reads out the index pattern and zero-point pattern of the rotary code disk and makes these a second index pulse signal and a second zero-point pulse signal. and a first counter that multiplies the frequency of the first index pulse signal of the encoder main body and increments at this multiplied frequency, and the overflow pulse of the first counter is a phase-locked loop (PLL) circuit synchronized with a first index input signal; a phase-locked loop (PLL) circuit that is incremented by the overflow pulse of the first counter and reset by the first zero point pulse signal; the position of a movable head consisting of a second counter having a capacity equal to the number of index patterns in one rotation of the plate; and a buffer register in which the contents of the first counter and the second counter are stored in response to a sample command; with detection circuit.

前記可動ヘッドの位置検出回路と同様な構成で、前記第
2のインデクスパルス信号と第2の零点パルス信号を入
力する固定ヘッドの位置検出回路とから構成される。
The fixed head position detection circuit has the same configuration as the movable head position detection circuit, and includes a fixed head position detection circuit which inputs the second index pulse signal and the second zero point pulse signal.

(作 用) 上記構成に於いて、シャフト軸に固定された可動ヘッド
が回転コード円板上のインデクスパターンを読む毎に第
1のインデクスパルス信号を発生する。また、コード円
板が1回転する毎に零点パターンを読み出し、第1の零
点パルス信号を発生する。
(Function) In the above configuration, the movable head fixed to the shaft generates a first index pulse signal every time it reads the index pattern on the rotary code disk. Further, each time the code disk rotates once, the zero point pattern is read out and a first zero point pulse signal is generated.

可動ヘッドがインデクスパルスを発生する瞬間の回転コ
ード円板の零点に対する可動ヘッドの回転位置は前記零
点パルスより何個口のインデクス位置かを正確にアブソ
リュートで検出できる。このインデクスバルスが発生す
る瞬間だけでなく任意の時刻での可動ヘッドの回転位置
を検出するため、可動ヘッドの位置検出回路は繰り返え
し発生する。可動ヘッドからの第1のインデクスパルス
信号の周波数を逓倍し、この逓倍周波数でインクリメン
トする第1のカウンタを有し、該カウンタのオーバフロ
ーパルスが第1のインデクスパルス信号に同期するよう
なフェーズロックドループを作用させる。また第2のカ
ウンタは第1のカウンタがオーバフローする毎にインク
リメントし、前記第1の零点パルス信号によりリセット
する。
The rotational position of the movable head with respect to the zero point of the rotary code disk at the moment when the movable head generates the index pulse can accurately and absolutely detect how many index positions it is from the zero point pulse. In order to detect the rotational position of the movable head not only at the moment when this index pulse occurs but also at any arbitrary time, the position detection circuit of the movable head repeatedly generates the index pulse. A phase-locked loop having a first counter that multiplies the frequency of a first index pulse signal from the movable head and increments at the multiplied frequency, and the overflow pulse of the counter is synchronized with the first index pulse signal. to act. Further, the second counter is incremented every time the first counter overflows, and is reset by the first zero point pulse signal.

かくして、時々刻々変化する回転コード円板の零点に対
する可動ヘッドの回転位置を表わすディジタルデータの
中回転コード円板のインデクス間を内挿した位置データ
は第1のカウンタに、どのインデクスの位置にあるかを
示す位置データはアブソリュート値で第2のカウンタに
入っている。
In this way, the position data obtained by interpolating between the indexes of the intermediate rotating code disk of the digital data representing the rotational position of the movable head with respect to the zero point of the rotating code disk that changes from moment to moment is stored in the first counter at which index position. The position data indicating the position is stored in the second counter as an absolute value.

この時々刻々変化する第1.第2のカウンタの内容はサ
ンプル指令により、可動ヘッドの位置検出回路内のバッ
ファレジスタに記憶され、サンプル指令発生時の回転コ
ード円板の零点に対する可動ヘッドの位置、すなわち、
シャフトの回転角度がバッファレジスタに記憶される。
The first thing that changes from moment to moment. The contents of the second counter are stored in a buffer register in the position detection circuit of the movable head by the sample command, and are determined by the position of the movable head relative to the zero point of the rotating code disk at the time of the sample command, that is,
The rotation angle of the shaft is stored in a buffer register.

一方、第2のインデクスバル入信号、第2の零点パルス
信号を入力する固定ヘッドの位置検出回路のバッファレ
ジスタにはサンプル指令発生時の回転コード円板の零点
に対する固定ヘッドの位置、すなわち、固定ケースの回
転角度がアブソリュートで記憶されている。
On the other hand, the buffer register of the fixed head position detection circuit that inputs the second index input signal and the second zero point pulse signal contains the position of the fixed head relative to the zero point of the rotating code disk when the sample command is generated, that is, the fixed head position. The rotation angle of the case is stored in absolute form.

この可動ヘッド、固定ヘッドの位置検出回路内のバッフ
ァレジスタの記憶データの差をとれば、固定ケースに対
するシャフトの回転角度がアブソリュートで検出される
By taking the difference between the data stored in the buffer registers in the position detection circuits of the movable head and the fixed head, the rotation angle of the shaft with respect to the fixed case can be detected in absolute terms.

(実施例) く構 成〉 以下図面を参照して1本発明の詳細な説明する。(Example) structure The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は本発明の分解能262144 P/R(パルス
/回転)の高分解能磁気式アブソリュート形エンコーダ
の断面図を示し、第2図は第1図に示したエンコーダの
主要部の斜視図である。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a high-resolution magnetic absolute encoder with a resolution of 262,144 P/R (pulses/rotation) according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of the main parts of the encoder shown in FIG. .

第1図に於いて、符号1は検出回転角度θを入力するシ
ャフトで、このシャト1はベアリング7を介して、固定
ケース6に保持され1回転軸を2−2として自由に回転
できる。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a shaft for inputting the detected rotation angle θ, and this shaft 1 is held in a fixed case 6 via a bearing 7 and can freely rotate about one rotation axis 2-2.

このシャフト1は第2のベアリング8を介して、リング
9を回転自在に保持し、このリング9は磁気ディスク5
と多極着磁フェライトマグネット10を固定保持する。
This shaft 1 rotatably holds a ring 9 via a second bearing 8, and this ring 9 supports a magnetic disk 5.
and a multipolar magnetized ferrite magnet 10 is fixedly held.

またシャフト1は可動磁気ヘッド3を固定保持し、この
磁気ヘッド3は磁気ディスク5の磁気記録面に対面する
。シャフト1は回転トランス4の回転子側を固定保持す
る。前記可動磁気ヘッド3の検出コイル巻線出力をこの
回転トランス4の回転子側コイル巻線に接続する。そし
てこの回転トランス4の固定子側は固定ケース6により
保持されたプリント板13上に固定される。
Further, the shaft 1 fixedly holds a movable magnetic head 3, and this magnetic head 3 faces the magnetic recording surface of the magnetic disk 5. The shaft 1 fixes and holds the rotor side of the rotary transformer 4. The detection coil winding output of the movable magnetic head 3 is connected to the rotor side coil winding of the rotary transformer 4. The stator side of this rotary transformer 4 is fixed onto a printed board 13 held by a stationary case 6.

この回転トランス4の固定子側コイル巻線出力をプリン
ト板上のアンプ15に入力する。またこのアンプの出力
は端子17に接続しである。
The stator side coil winding output of this rotary transformer 4 is input to an amplifier 15 on a printed board. The output of this amplifier is also connected to terminal 17.

また、固定ケース6はプリント板12を保持し、このプ
リント板12上にモータ・コイル11を固定保持する。
Further, the fixed case 6 holds a printed board 12, and the motor coil 11 is fixedly held on this printed board 12.

このモータ・コイル11は前記フェライトマグネットl
Oと相対向するように配置する。
This motor coil 11 is connected to the ferrite magnet l.
Place it opposite to O.

また、固定ケース6は固定磁気ヘッド2を保持し、この
磁気ヘッド2は磁気ディスク5の磁気記録面に対面する
。そしてこの固定磁気ヘッド2の検出コイル巻線出力は
プリント板13上のアンプ14に入力する。そしてこの
アンプ14の出力は端子16に接続しである。
Further, the fixed case 6 holds a fixed magnetic head 2, and this magnetic head 2 faces the magnetic recording surface of the magnetic disk 5. The detection coil winding output of this fixed magnetic head 2 is input to an amplifier 14 on a printed board 13. The output of this amplifier 14 is connected to a terminal 16.

く作 用〉 上記多極着磁フェライトマグネット10とモータ・コイ
ル11はブラシレスモータを構成し、固定子コイル11
は回転子マグネット10に回転力を与え、リング9.磁
気ディスク5を固定ケース6に対し3600rpmの一
定回転数でシャフト1の回りを回転させる。尚上記ブラ
シレスモータはフロッピーディスク装置、ハードディス
ク装置に現在広く使用されている方式を用いて容易に実
施することができる。
Function> The multi-pole magnetized ferrite magnet 10 and the motor coil 11 constitute a brushless motor, and the stator coil 11
applies rotational force to the rotor magnet 10, and the ring 9. A magnetic disk 5 is rotated around a shaft 1 at a constant rotation speed of 3600 rpm relative to a fixed case 6. The brushless motor described above can be easily implemented using a method currently widely used in floppy disk drives and hard disk drives.

今、シャフト1の最大許容回転数を80Orpm以下と
すれば、磁気ヘッド2,3と磁気ディスク記録面間に高
速の相対速度が得られこの間に空気層が発生し、エアベ
アリング作用で記録面とヘットは無接触で対向する。
Now, if the maximum permissible rotation speed of the shaft 1 is set to 80 Orpm or less, a high relative speed is obtained between the magnetic heads 2 and 3 and the magnetic disk recording surface, and an air layer is generated between them, and the air bearing action causes the recording surface to Heads face each other without contact.

次に第2図により本実施例の作用を説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained with reference to FIG.

磁気ディスク5の磁気記録面上のトラック18は固定磁
気ヘッド2に対向し、トラック19は可動磁気ヘッド3
に対面していて、このトラックta、 19には各々1
周を正確に2048等分したピッチでN/Sの磁化が変
化するインデクスパターンが記録しである。
Tracks 18 on the magnetic recording surface of the magnetic disk 5 face the fixed magnetic head 2, and tracks 19 face the movable magnetic head 3.
This truck ta, 19 has 1 each.
An index pattern in which the N/S magnetization changes at a pitch that accurately divides the circumference into 2048 equal parts is recorded.

ここで、第1図のエンコーダの作用を説明するため第3
図のタイミング図を用いて説明する。尚。
Here, in order to explain the action of the encoder shown in FIG.
This will be explained using the timing diagram shown in the figure. still.

第3図はシャフト1が一定回転角度θで停止している時
のタイミング図である。
FIG. 3 is a timing diagram when the shaft 1 is stopped at a constant rotation angle θ.

今、磁気ディスク5が360Orpmで回転していると
き、ディスク5が1/2048回転する毎に固定磁気ヘ
ッド2からは第3図aに示すインデクスパルス電圧を、
可動磁気ヘッド3からはCに示すインデクスパルス電圧
を誘起する。このインデクスパルスa、aのパルス周波
数は2048 X 3600/60 =122.88K
Hzである。磁気ディスク5のトラック18゜19に記
録されている1周2048個のインデクスパルス中の特
定の1個を特定できるようにするため、第3図す、dに
示す零点パルスをトラック1周中、1箇所だけ記録しで
ある。この零点パルスb、dはトラック1周中の特定の
1つのインデクスパルス発生後約1/8192 (1/
4インデクス)回転後に発生するように記録する。
Now, when the magnetic disk 5 is rotating at 360 rpm, the fixed magnetic head 2 outputs the index pulse voltage shown in FIG. 3a every 1/2048 rotation of the disk 5.
An index pulse voltage shown at C is induced from the movable magnetic head 3. The pulse frequency of these index pulses a and a is 2048 x 3600/60 = 122.88K
It is Hz. In order to be able to identify a specific index pulse among the 2048 index pulses recorded in tracks 18 and 19 of the magnetic disk 5, the zero point pulse shown in d in FIG. Only one place was recorded. These zero point pulses b and d are approximately 1/8192 (1/
4 index) recorded as occurring after rotation.

さて、エンコーダのシャフト1の回転角度がθのとき、
固定磁気ヘッド2から発生する零点パルスbと可動磁気
ヘッド3から発生する零点パルスdどの時間位相差は第
3図に示すようにθとなる。
Now, when the rotation angle of encoder shaft 1 is θ,
The time phase difference between the zero point pulse b generated from the fixed magnetic head 2 and the zero point pulse d generated from the movable magnetic head 3 is θ as shown in FIG.

さて、磁気ディスク5に記録される1周2048個のイ
ンデクス磁化パターンの精度は本発明のエンコーダの精
度を決めるので、次のマスター磁気ディスク複写装置で
磁気ディスク5を製作する。
Now, since the accuracy of the 2048 index magnetization patterns recorded in one rotation on the magnetic disk 5 determines the accuracy of the encoder of the present invention, the magnetic disk 5 is manufactured using the next master magnetic disk copying device.

すなわち262,144個のクロックパルスがトラック
1周上に等ピッチで記録されている高精度のマスター磁
気ディスクと本実施例に用いる磁気ディスク5を360
Orpmで回転する複写装置のシャフトに同軸で固定し
、マスター磁気ディスクのクロックをマスター用磁気ヘ
ッドで読み取り、このクロックが128パルス出る毎に
インデクスパルスを複写専用の磁気ヘッドで磁気ディス
ク5に書込む。かくしてトラック1周当り2048個の
インデクスパルスが、高精度で書込まれる。また1周中
1個の零点パターンも同時に書込む。このようなマスタ
ー磁気ディスク複写装置で磁気ディスク5が、マスター
磁気ディスクの精度で複写され、短時間に大量の磁気デ
ィスク5を製作することができる。
In other words, a high-precision master magnetic disk on which 262,144 clock pulses are recorded at equal pitches on one track and a magnetic disk 5 used in this embodiment are combined into 360 disks.
It is coaxially fixed to the shaft of a copying machine that rotates with an Orpm, reads the clock of the master magnetic disk with a master magnetic head, and writes an index pulse to the magnetic disk 5 with a magnetic head dedicated to copying every time this clock generates 128 pulses. . Thus, 2048 index pulses are written with high precision per track revolution. Also, one zero point pattern is written at the same time during one round. With such a master magnetic disk copying device, the magnetic disk 5 is copied with the precision of the master magnetic disk, and a large number of magnetic disks 5 can be manufactured in a short time.

今、第2図のトラック18.19の1周の長さを150
mとすると、この1周を262,144等分に分解する
ためには 1ピッチ=150m/ 262,144=0
.6m程度の波長で記録面に記録しなければならないが
、これは現在の実用化されているフロッピディスク装置
、ハードディスク装置の記録波長が0.5−であるので
、十分達成できる。
Now, the length of one lap of track 18.19 in Figure 2 is 150.
If m, to divide this one rotation into 262,144 equal parts, 1 pitch = 150 m/262,144 = 0
.. Although it is necessary to record on the recording surface at a wavelength of about 6 m, this can be sufficiently achieved since the recording wavelength of the floppy disk devices and hard disk devices currently in practical use is 0.5-.

固定磁気ヘッド2から出力信号a、bはアンプ14に入
り、ここで電力増幅されて端子16に出力され、図示し
ないケーブルを通って、次に説明する位置制御装置へ伝
送される。
Output signals a and b from the fixed magnetic head 2 enter an amplifier 14, where the power is amplified and outputted to a terminal 16, and transmitted to a position control device to be described next through a cable (not shown).

一方、可動磁気ヘッド3からの出力信号c、dは回転ト
ランス4を通ってアンプ15に入り、ここで電力増幅さ
れて端子17に出力され、同様に位置制御装置へ伝送さ
れる。
On the other hand, the output signals c and d from the movable magnetic head 3 pass through the rotary transformer 4 and enter the amplifier 15, where the power is amplified and outputted to the terminal 17, and similarly transmitted to the position control device.

上記位置制御装置の内部には位置検出回路が設けられて
おり、信号a、b、及び信号c、dのパルス列を処理し
て、シャフト1の回転角度Oをアブソリュートのディジ
タル量に変換する。
A position detection circuit is provided inside the position control device, and processes the pulse trains of signals a, b, and signals c, d to convert the rotation angle O of the shaft 1 into an absolute digital quantity.

第4図はこの位置検出回路の動作を説明するためのブロ
ック図である。
FIG. 4 is a block diagram for explaining the operation of this position detection circuit.

第4図に於いて、破線で示した2つのブロック20、2
1は全く同一の回路構成をしていて、ブロック20の入
力端子22は前記エンコーダの出力端子16に接続され
固定磁気ヘッド2からの信号a、bが入力される。そし
てそのブロック20の出力ポート24をマイクロコンピ
ュータ28の入力に接続する。
In FIG. 4, two blocks 20, 2 indicated by broken lines
1 has exactly the same circuit configuration, and the input terminal 22 of the block 20 is connected to the output terminal 16 of the encoder, and signals a and b from the fixed magnetic head 2 are input thereto. The output port 24 of the block 20 is then connected to the input of the microcomputer 28.

またブロック21の入力端子23は前記エンコーダの出
力端子17に接続され、可動磁気ヘッド3からの信号c
、dが入力される。そして、そのブロック21の出力ポ
ート25をマイクロコンピュータ28の入力に接続する
。またマイクロコンピュータ28からのサンプル指令出
力はブロック20.21の各々入力端子26.27に接
続されている。
Further, the input terminal 23 of the block 21 is connected to the output terminal 17 of the encoder, and the input terminal 23 of the block 21 is connected to the output terminal 17 of the encoder, and receives the signal c from the movable magnetic head 3.
, d are input. Then, the output port 25 of the block 21 is connected to the input of the microcomputer 28. The sample command outputs from the microcomputer 28 are also connected to input terminals 26, 27 of blocks 20, 21, respectively.

ブロック20.21の動作は全く同じであるので、ブロ
ック21についてのみ、その動作を第3図のタイミング
図と共に説明する。
Since the operations of blocks 20 and 21 are exactly the same, only block 21 will be described in conjunction with the timing diagram of FIG.

可動磁気ヘッド3からの出力信号c、dは入力端子23
を通って、MM (モノステプルマルチ)29、AND
回路30.INH(インピット)回路31に入力される
。このインデクスパルスがMM29をトリガーすると、
MM29の出力は信号eに示すようにトリガー後約50
%デユティの期間1(11#の状態となる。このMM2
9の出力は零点パルスdに対するウィンドウの役目をし
ていて、AND回路30の出力からは信号fに示すよう
に零点パルスdだけを抽出する。一方INH回路31は
零点パルスdだけを阻止し、インデクスパルスのみが、
その出力に現れる。該回路31からの出力は位相比較器
32の基準位相入力端子(R)に入る。この位相比較器
32とその出力電圧で周波数が制御されるVCO33と
このVCO33の周波数を1/12gに分周する2進7
桁の分周カウンタ34はPLL (フェーズロックドル
ープ)を構成し、分周カウンタ34の内容が127から
0に変化するとき発生するOVF (オーバーフロー)
パルスを位相比較器32のフィードバック位相入力端子
(FB)に入れる。
Output signals c and d from the movable magnetic head 3 are input to the input terminal 23.
through MM (mono step multi) 29, AND
Circuit 30. The signal is input to an INH (in pit) circuit 31. When this index pulse triggers MM29,
The output of MM29 is approximately 50% after the trigger as shown in signal e.
%Duty period 1 (state of 11#.This MM2
The output of the AND circuit 30 serves as a window for the zero point pulse d, and only the zero point pulse d is extracted from the output of the AND circuit 30 as shown in the signal f. On the other hand, the INH circuit 31 blocks only the zero point pulse d, and only the index pulse
appears in its output. The output from the circuit 31 enters the reference phase input terminal (R) of the phase comparator 32. This phase comparator 32, a VCO 33 whose frequency is controlled by its output voltage, and a binary 7 that divides the frequency of this VCO 33 into 1/12g.
The digit frequency division counter 34 constitutes a PLL (phase locked loop), and an OVF (overflow) occurs when the content of the frequency division counter 34 changes from 127 to 0.
The pulse is input to the feedback phase input terminal (FB) of the phase comparator 32.

このPLLにより、インデクスパルスとovFパルスの
周波数は勿論、その位相差もOにするようにPLLによ
り、VCO33の出力周波数は第3図信号gに示すよう
に128 X 122.88に七=15.728.64
に& となり、 この周波数でインクリメントする分周
カウンタ34の内容は第3図信号りに示すように変化し
、インデクスバルスが現れる時、ちょうどカウンタ34
の内容が127より0に変化するように同期する。
By this PLL, not only the frequency of the index pulse and the ovF pulse but also the phase difference between them is set to 0.The output frequency of the VCO 33 is adjusted to 128 x 122.88 (7=15. 728.64
The contents of the frequency division counter 34, which increments at this frequency, change as shown in the signal diagram in Fig.
Synchronize so that the content changes from 127 to 0.

尚、エンコーダのシャフト1の回転角度θが変化すると
き、インデクスバルスの位相も変るので、この変化に追
従してVCO33の周波数を追従させることが必要であ
るが、このPLLの位相比較サンプリング周波数が12
2.88KIIzと非常に高く、通常のエンコーダのシ
ャフトlの最大久方周波数が高々、1に七程度であるの
で、十分精度良く、PLLを追従させることができる。
Note that when the rotation angle θ of the encoder shaft 1 changes, the phase of the index pulse also changes, so it is necessary to make the frequency of the VCO 33 follow this change, but the phase comparison sampling frequency of this PLL is 12
It is extremely high at 2.88 KIIz, and the maximum long frequency of the shaft l of a normal encoder is at most about 7 in 1, so the PLL can be followed with sufficient accuracy.

このPLLにより分周カウンタ34の内容は信号りに示
すように1つのインデクスパルスの期間中Oから127
に変化し、インデクスパルス期間を128等分に内挿す
る。
With this PLL, the contents of the frequency division counter 34 are changed from 0 to 127 during one index pulse as shown in the signal.
The index pulse period is interpolated into 128 equal parts.

分周カウンタ34からの○VFパルスは2進11桁のカ
ウンタ35のクロック入力に接続され、OVFパルスが
発生する毎にカウンタ35の内容を第3図jに示すよう
にインクリメントする。そして、2048個目のOVF
パルスにより零クリアされ再びインクリメント動作を繰
り返す。
The OVF pulse from the frequency divider counter 34 is connected to the clock input of an 11-digit binary counter 35, and each time an OVF pulse occurs, the contents of the counter 35 are incremented as shown in FIG. 3j. And the 2048th OVF
It is cleared to zero by a pulse and the increment operation is repeated again.

また、AND回路30の出力が該カウンタ35のリセッ
ト端子Rに接続されていて、零点パルスdは該カウンタ
35をリセットし、その内容を0にする。
Further, the output of the AND circuit 30 is connected to the reset terminal R of the counter 35, and the zero point pulse d resets the counter 35 and makes its contents zero.

この動作はイニシャライズおよびバックアップとして行
われる。
This operation is performed as initialization and backup.

カウンタ34,35は下位桁と上位桁に対応し、その内
容を連結した2進18桁のディジタル量は可動ヘッド3
と回転している磁気ディスク5の零点間の相対回転位置
を2”=262,144の高分解能で時々刻々示してい
ることになる。
The counters 34 and 35 correspond to lower digits and upper digits, and the 18 binary digit digital amount that is the concatenation of the contents is the movable head 3.
This means that the relative rotational position between the zero point and the rotating magnetic disk 5 is shown moment by moment with a high resolution of 2''=262,144.

同様にして固定磁気ヘッド2と回転している磁気ディス
ク5の零点間の回転位置がブロック20の回路で検出さ
れる。
Similarly, the rotational position between the zero points of the fixed magnetic head 2 and the rotating magnetic disk 5 is detected by the circuit of block 20.

さて、位置制御装置内のマイクロコンピュータ28がエ
ンコーダの回転位置を読み込むとき、そのサンプル指令
出力よりサンプルパルスを発生し、端子27を介して、
2進18桁のバッファレジスタ36のLD(ロード)端
子を活性化し、カウンタ34゜35の内容をバッファレ
ジスタ36に記憶する。かくしてサンプル指令時の磁気
ディスク5の零点に対する可動ヘッド3の回転角度θが
211の分解能でバッファレジスタ36から出力されて
、出力ポート25に転送される6 前記サンプル指令出力からのパルスはブロック20の端
子26も同時に活性化し、該ブロック20の出力ポート
24からはサンプル指令時の磁気ディスク5の零点に対
する固定ヘッド2の位置が転送される。
Now, when the microcomputer 28 in the position control device reads the rotational position of the encoder, it generates a sample pulse from the sample command output and sends it via the terminal 27.
The LD (load) terminal of the 18-digit binary buffer register 36 is activated, and the contents of the counters 34 and 35 are stored in the buffer register 36. Thus, the rotation angle θ of the movable head 3 with respect to the zero point of the magnetic disk 5 at the time of the sample command is outputted from the buffer register 36 with a resolution of 211 and transferred to the output port 25. The terminal 26 is also activated at the same time, and the position of the fixed head 2 relative to the zero point of the magnetic disk 5 at the time of the sample command is transferred from the output port 24 of the block 20.

マイクロコンピュータ28は出力ポート25と24から
の各18ビツトのデータを読み込み、前者のデータから
後者のデータを減算すると、その結果は固定ヘッド2に
対する可動ヘッド3の回転角θをアブソリュートで21
0の分解能で割り出し検出することになる。これは固定
ケース6に対するシャフト1の検出すべき回転角θのア
ブソリュートデータである。
The microcomputer 28 reads each 18-bit data from the output ports 25 and 24, and subtracts the latter data from the former data, and the result is the rotation angle θ of the movable head 3 with respect to the fixed head 2, which is 21 in absolute terms.
This results in indexing and detection with a resolution of 0. This is absolute data of the rotation angle θ of the shaft 1 relative to the fixed case 6 to be detected.

〈効 果〉 本実施例に於いて、エンコーダのシャフトの最大許容回
転数を80(lrp−以下とすれば、磁気ディスク5と
可動磁気ヘッド3.固定磁気ヘッド2間には高速の相対
速度が生じ容易にエアベアリング空気層が得られ、この
間を無接触化でき、磁気記録面を傷つけない。また電源
off時にエアベアリング空気層が得られないときの対
策として、磁気ヘッドの両側面エアベアリング面をヘッ
ド中央の磁化検出ギャップのエアベアリング面より高く
して、ヘッド中央が磁気記録トラックに接触しないよう
にして記録トラックを保護することができる。
<Effects> In this embodiment, if the maximum allowable rotation speed of the encoder shaft is 80 (lrp- or less), a high relative speed is generated between the magnetic disk 5 and the movable magnetic head 3 and the fixed magnetic head 2. An air bearing air layer can be easily obtained, and the space between them can be made non-contact, and the magnetic recording surface will not be damaged.Also, as a countermeasure when an air bearing air layer cannot be obtained when the power is turned off, air bearing surfaces on both sides of the magnetic head can be used. The recording track can be protected by making it higher than the air bearing surface of the magnetization detection gap at the center of the head to prevent the center of the head from contacting the magnetic recording track.

実施例によれば、高精度の磁気ディスク5を短時間でマ
スター磁気ディスクから複写により製作可能である。こ
の複写に用いられるマスター磁気ディスク複写装置も簡
単な機構で容易に製作できる。従来のエンコーダで使用
された符号コード円板は光学的リングラフィ等の方法で
作られていたが、この製法で用いられる製造設備は非常
に高価。
According to the embodiment, a highly accurate magnetic disk 5 can be manufactured by copying from a master magnetic disk in a short time. The master magnetic disk copying device used for this copying can also be easily manufactured with a simple mechanism. The code disks used in conventional encoders were manufactured using methods such as optical phosphorography, but the manufacturing equipment used in this manufacturing method was extremely expensive.

大規模となり、従来このコード円板の製作に多大の費用
がかかっていた。
Due to the large scale, production of this code disk conventionally required a large amount of cost.

本実施例に於いて、磁気ディスク5の回転むら。In this embodiment, rotation unevenness of the magnetic disk 5.

ワウ、フラッタ−はインデクスバルスの位相にジッタを
もたらし、PLLループの位相誤差を発生させる原因と
なるが、PLLループのサンプリング周波数が122.
88KHzの高速のためループの応答速度も高くできる
Wow and flutter cause jitter in the phase of the index pulse and cause a phase error in the PLL loop, but when the sampling frequency of the PLL loop is 122.
Because of the high speed of 88KHz, the response speed of the loop can also be increased.

一方、磁気ディスク5の慣性によりこのような高周波の
ワウ、フラッタ−をなくするようにすることは容易に可
能である。また第4図のブロック20、ブロック2■の
両方のPLLループはワウ、フラッタ−に対し完全に同
じ位相誤差特性を示すのでディスク回転むらの影響はキ
ャンセルされて位置検出の精度は低下することがない。
On the other hand, it is easily possible to eliminate such high frequency wow and flutter due to the inertia of the magnetic disk 5. Furthermore, since both the PLL loops in block 20 and block 2■ in Fig. 4 exhibit completely the same phase error characteristics with respect to wow and flutter, the influence of disk rotation unevenness is canceled and the accuracy of position detection is reduced. do not have.

また、磁気ディスク5の回転数が変動してもPLLがそ
れに追従するので、位置検出の精度は低下しない。
Further, even if the rotational speed of the magnetic disk 5 changes, the PLL follows it, so the accuracy of position detection does not deteriorate.

また、本実施例によれば回転磁気ディスク5と磁気ヘッ
ド2,3間には高速の相対速度が発生するので、誘導形
磁気ヘッドが使える利点がある。
Further, according to this embodiment, since a high relative speed is generated between the rotating magnetic disk 5 and the magnetic heads 2 and 3, there is an advantage that an inductive magnetic head can be used.

(他の実施例) く構 成〉 本発明の他の実施例として分解能262,144パルス
/Rの光学式アブソリュート型エンコーダを次に説明す
る。第5図は本発明の光学式エンコーダの断面図を示し
、第6図は第5図に示したエンコーダの主要部の斜視図
である。
(Other Embodiments) Configuration As another embodiment of the present invention, an optical absolute encoder with a resolution of 262,144 pulses/R will be described next. FIG. 5 shows a sectional view of the optical encoder of the present invention, and FIG. 6 is a perspective view of the main parts of the encoder shown in FIG.

第5図に於いて、符号37は検出回転角度θを入力する
シャフトで、このシャフト37はベアリング56を介し
て、固定ケース38に保持され、回転軸Z−Zの回りを
回転する。
In FIG. 5, reference numeral 37 denotes a shaft for inputting the detected rotation angle θ, and this shaft 37 is held in a fixed case 38 via a bearing 56 and rotates around a rotation axis Z-Z.

このシャフト37は円板58.59.プリント板60を
固定保持する。またシャフト37は第2のベアリング5
7を介してリング61を回転自在に保持し、このリング
61はコード板39を固定保持し、該コード板39は磁
石48と多極着磁フェライトマグネット49を保持する
This shaft 37 has discs 58, 59. The printed board 60 is held fixed. Further, the shaft 37 is connected to the second bearing 5
7, a ring 61 is rotatably held, and this ring 61 fixedly holds a code plate 39, and the code plate 39 holds a magnet 48 and a multipolar magnetized ferrite magnet 49.

円板58はLED (発光ダイオード)43とホール素
子47を保持し、円板59はスリット板41とPD(ホ
トダイオード)45を保持する。そして、LED43か
らの光はコード板39.スリット板41を透過して、P
D45に入射するように配置する。またホール素子47
は磁石48の磁束を検出するように配置する。
A disk 58 holds an LED (light emitting diode) 43 and a Hall element 47, and a disk 59 holds a slit plate 41 and a PD (photodiode) 45. The light from the LED 43 is transmitted to the code plate 39. Through the slit plate 41, P
Arrange it so that it is incident on D45. In addition, the Hall element 47
is arranged so as to detect the magnetic flux of the magnet 48.

プリント板60は電子回路51と回転トランス52の回
転子側を固定保持する0回転トランス52は2個のチャ
ンネルを有し、その回転子側コイル端は2個とも電子回
路51に配線する。
The printed board 60 fixedly holds the electronic circuit 51 and the rotor side of the rotary transformer 52. The 0-rotation transformer 52 has two channels, and both of its rotor side coil ends are wired to the electronic circuit 51.

またLED43.ホール素子47. PD45の各リー
ド端子は各々電子回路51に接続する0円板58.59
、プリント板60はシャフト37と共に回転するのでこ
れらの上に塔載されたLED43.ホール素子47゜ス
リット板41. PD45.電子回路512回転トラン
ス52の回転子の各部品もシャフトと共に回転する。
Also LED43. Hall element 47. Each lead terminal of the PD45 is connected to an electronic circuit 51 by a zero disk 58.59.
, the printed board 60 rotates together with the shaft 37, so the LEDs 43. Hall element 47° slit plate 41. PD45. Each component of the rotor of the electronic circuit 512 rotating transformer 52 also rotates together with the shaft.

固定ケース38に保持されたプリント板62は回転トラ
ンス52の固定子側と第2の電子回路53を保持する。
A printed board 62 held in the fixed case 38 holds the stator side of the rotary transformer 52 and the second electronic circuit 53.

この回転トランス52の2個の固定子側コイル端は電子
回路53に配線する。
The two stator side coil ends of this rotary transformer 52 are wired to an electronic circuit 53.

固定ケース38はL E D42.ホール素子46.ス
リット板40. PD44.モータ・コイル50を固定
保持する。そしてLED42からの光はコード板39.
スリット板40を透過して、PD44に入射するように
配置する。またホール素子46は磁石48の磁束を検出
するように配置する。またモータ・コイル50は。
The fixed case 38 is L E D42. Hall element 46. Slit plate 40. PD44. The motor coil 50 is held fixed. The light from the LED 42 is transmitted to the code plate 39.
The light is arranged so that it passes through the slit plate 40 and enters the PD 44. Further, the Hall element 46 is arranged to detect the magnetic flux of the magnet 48. Also, the motor coil 50.

コード板39上のフェライトマグネット49と相対向す
るように配置する。そしてL E D42.ホール素子
46. PD44の各リード端子は各々第2の電子回路
53に配線する。該電子回路は出力端子54.55と電
源端子63を持つ。
It is arranged so as to face the ferrite magnet 49 on the code plate 39. And L E D42. Hall element 46. Each lead terminal of the PD 44 is wired to a second electronic circuit 53, respectively. The electronic circuit has output terminals 54,55 and power terminals 63.

〈作 用〉 第5図で多極着磁フェライトマグネット49とモータ・
コイル50はブラシレスモータを構成し、コード板39
を固定ケース38に対し、 3600rp■の一定回転
数でシャフト37の回りを回転させる。
<Function> Figure 5 shows the multi-pole magnetized ferrite magnet 49 and the motor.
The coil 50 constitutes a brushless motor, and the code plate 39
is rotated around the shaft 37 at a constant rotation speed of 3600 rpm with respect to the fixed case 38.

第6図の斜視図に示すように、コード板39は2048
個の等ピッチのスリットを有し、スリット板40、41
にはこれと等ピッチのスリットが切っである。コード板
39が3600rp+sで回転すると、LED42、4
3からPD44,45に入射する光の量がコード板39
とスリット板40.41の作用により変調を受け。
As shown in the perspective view of FIG.
The slit plates 40, 41 have slits of equal pitch.
A slit with the same pitch as this is cut. When the code plate 39 rotates at 3600 rpm+s, the LEDs 42 and 4
The amount of light incident on PD44, 45 from code plate 39
It is modulated by the action of the slit plates 40 and 41.

第7図に示す波形の信号a+JがP D44.45より
現れる。
A signal a+J having a waveform shown in FIG. 7 appears from PD44.45.

第7図はシャフト37が一定回転角度θで停止している
時のタイミング図で、aはPD44からの出力信号、j
はPd45の出力信号を示す、これらの出力信号はコー
ド板39が1/2048回転する毎に同じ波形を繰返し
、その周波数は2048 X 3600/60 =12
2.88に七である。
FIG. 7 is a timing diagram when the shaft 37 is stopped at a constant rotation angle θ, where a is the output signal from the PD 44, and j
indicates the output signals of Pd45. These output signals repeat the same waveform every 1/2048 rotation of the code plate 39, and the frequency is 2048 x 3600/60 = 12
2.88 to seven.

一方、第6図に示すように360Orpmで回転するコ
ード板39上に磁石48が取り付けであるので、該磁石
がホール素子46.47に接近する毎にホール素子46
からはdに示す波形が、ホール素子47からはmに示す
波形の信号が現れる。これらの出力はコード板39が1
回転する毎に1回だけ現れる。
On the other hand, as shown in FIG. 6, since the magnet 48 is attached to the code plate 39 rotating at 360 rpm, each time the magnet approaches the Hall element 46, 47, the Hall element 46
A signal with a waveform shown in d appears from the Hall element 47, and a signal with a waveform shown in m appears from the Hall element 47. These outputs are output when the code plate 39
Appears only once per rotation.

第8図は第5図に示した電子回路51.53の機能ブロ
ック図である。
FIG. 8 is a functional block diagram of the electronic circuit 51, 53 shown in FIG.

電子回路53の電源端子63を通して、本実施例のエン
コーダの直流電源電圧が供給される。この直流電圧は端
子64を介してLED42を発光させる。
The DC power supply voltage of the encoder of this embodiment is supplied through the power supply terminal 63 of the electronic circuit 53. This DC voltage causes the LED 42 to emit light via the terminal 64.

またこの直流電源電圧はインバータ72により交流電圧
に変換される。この交流電圧を回転トランス52の第1
のチャンネルを介して電子回路51内の整流器73へ供
給する。該整流器73は直流電圧に再変換し、電子回路
51で必要な直流電源を作る。この直流電圧は端子62
を介してLED43を発光させる。
Further, this DC power supply voltage is converted into an AC voltage by an inverter 72. This AC voltage is applied to the first
is supplied to the rectifier 73 in the electronic circuit 51 through the channel. The rectifier 73 reconverts the DC voltage to create the necessary DC power for the electronic circuit 51. This DC voltage is applied to terminal 62.
The LED 43 is made to emit light via the .

次に第7図のタイミング図を援用して電子回路の動作を
説明する。
Next, the operation of the electronic circuit will be explained with reference to the timing diagram of FIG.

PD44の出力は第8図の入力端子66に入り、COM
P (コンパレータ)74により矩形波すに変換され次
にMM (モノステプルマルチ)76でパルスCに変換
される。
The output of PD44 enters the input terminal 66 in FIG.
It is converted into a rectangular wave by a P (comparator) 74 and then converted into a pulse C by an MM (mono-stepple multi) 76.

このパルスCはFF(フリップフロップ)78のクロッ
ク入力とOR回路84に加えられる。一方ホール素子4
6の出力dは入力端子68を介して前記FF78のD端
子へ入力され、FF78のQ出力からeに示す波形の信
号が現れる。該信号eの立上りでMM80がトリガーさ
れ、その出力は信号fに示すように変化する。該信号f
の立下りでトリガーされるMM82の出力波形はgで示
すパルスに変換される。OR回路84はQtgのパルス
が入力されhに示すパルスを出力し、このパルスはアン
プ86で電力増幅されてエンコーダ出力端子54に出力
される。
This pulse C is applied to a clock input of an FF (flip-flop) 78 and an OR circuit 84. On the other hand, Hall element 4
The output d of 6 is inputted to the D terminal of the FF 78 via the input terminal 68, and a signal having the waveform shown in e appears from the Q output of the FF 78. The MM80 is triggered by the rising edge of the signal e, and its output changes as shown by the signal f. The signal f
The output waveform of MM82 triggered by the falling edge of is converted into a pulse indicated by g. The OR circuit 84 receives the Qtg pulse and outputs a pulse indicated by h, and this pulse is power amplified by the amplifier 86 and output to the encoder output terminal 54.

PD45の出力jは入力端子67に入りGOMP75に
よりkの短形波に変換され、MM77でパルスΩに変換
される。このパルスαはFF79のクロック入力とOR
回路85に加えられる。一方、ホール素子47の出力m
は入力端子69を経て、FF79のD端子へ入力され、
該FF79のQ出力からnに示す波形の信号が得られる
。該信号nの立上りでMM81がトリガされ、その出力
は信号pに示すように変化する。該信号pの立下りでト
リガーされるMM83の出力よりqに示す波形の信号が
発生する。OR回路85はα、qに示すパルスが入力さ
れrに示すパルスを出力する。このパルスrは回転トラ
ンス52の第2のチャンネルを通って、電子回路53の
アンプ87の入力へ伝送され、該アンプで電力増幅した
後エンコーダ出力端子55に出力される。
The output j of the PD 45 enters the input terminal 67 and is converted into a rectangular wave of k by the GOMP 75, and converted into a pulse Ω by the MM 77. This pulse α is ORed with the clock input of FF79.
added to circuit 85. On the other hand, the output m of the Hall element 47
is input to the D terminal of FF 79 via input terminal 69,
A signal having a waveform shown in n is obtained from the Q output of the FF 79. The MM81 is triggered by the rise of the signal n, and its output changes as shown by the signal p. A signal having a waveform shown in q is generated from the output of the MM83 triggered by the fall of the signal p. The OR circuit 85 receives pulses α and q as input and outputs a pulse shown as r. This pulse r is transmitted through the second channel of the rotary transformer 52 to the input of the amplifier 87 of the electronic circuit 53, power-amplified by the amplifier, and then output to the encoder output terminal 55.

今、シャフト37の回転角をθとすれば、FF78の出
力信号eの立上りとFF79の出力信号nの立上りの時
間位相差は第7図に示すようにθとなる。
Now, if the rotation angle of the shaft 37 is θ, the time phase difference between the rise of the output signal e of the FF 78 and the rise of the output signal n of the FF 79 is θ as shown in FIG.

さて、第7図と第3図の両タイミング図を比較すると、
第7図りに示したパルス波形と第3図a。
Now, if we compare the timing diagrams in Figure 7 and Figure 3, we get
The pulse waveform shown in Figure 7 and Figure 3a.

bで示されたパルス波形とは同一の関係で、また第7図
rに示したパルス波形と第3図c、dで示されたパルス
波形とは同一の関係である。
The relationship is the same with the pulse waveform shown in b, and the pulse waveform shown in FIG. 7r and the pulse waveform shown in FIGS. 3c and d are the same.

したがって、第1図の実施例で用いた第4図の位置検出
回路と全く同一のものが第5図の本実施例の光学式エン
コーダにも使用でき、本実施例のエンコーダの出力端子
54.55を各々第4図の入力端子22.23に接続す
れば第4図のマイクロコンピュータ28シヤフト37の
回転角θをアブソリュートで2111の分解能で割り出
し検出することができる。
Therefore, the same position detection circuit shown in FIG. 4 used in the embodiment shown in FIG. 1 can also be used in the optical encoder of this embodiment shown in FIG. 55 to the input terminals 22 and 23 in FIG. 4, the rotation angle θ of the shaft 37 of the microcomputer 28 in FIG. 4 can be determined and detected in absolute terms with a resolution of 2111.

く効 果〉 本実施例に於いて、コード板39のスリットの精度はエ
ンコーダの位置検出精度を決めるので、正確に作る必要
があるが、同一スリットを2048個等ピッチで焼付け
れば良ので、リソグラフィ等の方法で高精度に作り得る
Effect> In this embodiment, the accuracy of the slits in the code plate 39 determines the position detection accuracy of the encoder, so it is necessary to make them accurately, but it is sufficient to print 2048 identical slits at an equal pitch. It can be manufactured with high precision using methods such as lithography.

またコード板39は他の部品要求と無接触で回転するの
で高信頼となる。
Furthermore, since the code plate 39 rotates without contacting other parts, it is highly reliable.

またホール素子46に要求される検出タイミング精度は
第7図dに示すようにホール素子46の出力の立上り時
期が、MM76のパルス出力信号Cの間で変動しても、
FF78の出力信号eの立上り時期は変動しないので、
ホール素子46の検出タイミング精度はコード板の1/
2048回転以下であれば良い。同様なことはホール素
子27についても云える。
Furthermore, the detection timing precision required for the Hall element 46 is such that even if the rise timing of the output of the Hall element 46 varies between the pulse output signals C of the MM76, as shown in FIG.
Since the rise timing of the output signal e of FF78 does not change,
The detection timing accuracy of the Hall element 46 is 1/1 of the code plate.
It is sufficient as long as it is 2048 rotations or less. The same can be said about the Hall element 27.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によればエンコーダと位置側、御装置間の信号伝
送用のケーブルは2系統の信号が送れれば良い。これは
従来のアブソリュート形エンコーダで本発明の如く、2
 ” = 2621.44パルス/Rの分解能のもので
は18本の信号線を必要としたものに比し、大幅にケー
ブルインタフェースが簡単化されることを意味する。
According to the present invention, the signal transmission cable between the encoder, the position side, and the control device only needs to be capable of transmitting two systems of signals. This is a conventional absolute type encoder, and as in the present invention, 2
” = 2621.44 pulses/R resolution means that the cable interface is significantly simplified compared to the one that required 18 signal lines.

尚、現在広く使用されている零点付インクリメンタル形
エンコーダでもA相、B相、Z相の三本の信号を送らな
ければならないがこれよりも有利である。
Incidentally, even with the currently widely used incremental encoder with a zero point, it is necessary to send three signals of A phase, B phase, and Z phase, but this is more advantageous than this.

本発明の2系統の信号線を伝わる信号の周波数は122
.88KHzであり、特に高周波数でもないので安価な
ケーブルで伝送できる。また信号はほぼ−定周波数で伝
送されるのでノイズ低減用フィルタ等により容易に耐ノ
イズ性を高めることができる。
The frequency of the signal transmitted through the two signal lines of the present invention is 122
.. The frequency is 88KHz, which is not a particularly high frequency, so it can be transmitted using inexpensive cables. Further, since the signal is transmitted at a substantially constant frequency, the noise resistance can be easily improved by using a noise reduction filter or the like.

また1本発明によれば、インデクスパルスはほぼ一定周
波数の122.88KHz、零点パルスはほぼ一定周波
数の60七となるので、この周波数付近で2系統の信号
が入って来ないときエンコーダの故障と判断することが
できエンコーダの故障検出を容易に行うことが可能とな
る。
Furthermore, according to the present invention, the index pulse has a substantially constant frequency of 122.88 KHz, and the zero point pulse has a substantially constant frequency of 607, so if the two systems of signals do not come in around these frequencies, it is likely that the encoder is malfunctioning. This makes it possible to easily detect encoder failures.

また、本発明の位置検出回路のPLLにより、高周波ノ
イズはフィルトアウトし、滑めらかな検出、がなされる
In addition, the PLL of the position detection circuit of the present invention filters out high frequency noise and performs smooth detection.

また、本発明によれば、従来のアブソリュート形エンコ
ーダのように複数のトラックを設けたコード板の如く、
複雑なコード板は不要となり、複数トラックのスキュー
の問題はなくなる。
Further, according to the present invention, like a code plate provided with a plurality of tracks like a conventional absolute encoder,
Complex code boards are no longer required, and multi-track skew problems are eliminated.

また、磁気ディスク、光学式コード円板にそれ程多くな
い2048個/Rのパターンを記録すれば、2 L9の
分解能が容易に得られ、従来の高分解能エンコーダの如
く、高分解能化のために光の回折現象が問題になる程ス
リットピッチを小さくする必要はなくなる。
Furthermore, if 2048/R patterns, which are not so many, are recorded on a magnetic disk or an optical code disk, a resolution of 2 L9 can be easily obtained. It is no longer necessary to make the slit pitch so small that the diffraction phenomenon becomes a problem.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例の磁気式エンコーダを示す断
面図、第2図は第1図に示されたエンコーダの主要構成
要素の斜視図、第3図は本発明による実施例のタイミン
グ図、第4図は本発明による位置検出回路の一実施例を
示すブロック図、第5図は本発明の他の実施例の光学式
エンコーダを示す断面図、第6図は第5図に示したエン
コーダの主要構成要素の斜視図、第7図は第5図に示し
たエンコーダのタイミング図、第8図は第5図に示した
エンコーダ用の電子回路の機能ブロック図である。 1・・・シャフト、     2・・・固定磁気ヘッド
3・・・可動磁気ヘッド、 4・・・回転トランス5・
・・磁気ディスク、  6・・・固定ケース10・・・
フェライトマグネット 11・・・モータ・コイル 28・・・マイクロコンピュータ 29・・・MM、       30・・・AND回路
31・・・INH回路、   32・・・位相比較器3
3・・・VCO34,35・・・カウンタ36・・・バ
ッファレジスタ、37・・・シャフト38・・・固定ケ
ース、   39・・・コード板40、41・・・スリ
ット板、 42.43・・・LED44、45・・・P
D、    46.47・・・ホール素子48・・・磁
石 49・・・フェライトマグネット 50・・・モータ・コイル、 51.53・・・電子回
路52・・・回転トランス、  72・・・インバータ
73・・・整流器、     74.75−GOMP7
6、77、80.81.82.83・・・MM78、7
9・・・FF、    84.85・・・OR回路86
、87・・・アンプ 代理人 弁理士  則 近 憲 佑 同     第子丸   健 第1図 第 図 第 図 □時間 第 図 第 図 時 間
FIG. 1 is a sectional view showing a magnetic encoder according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of the main components of the encoder shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a timing diagram of an embodiment of the present invention. 4 is a block diagram showing one embodiment of a position detection circuit according to the present invention, FIG. 5 is a sectional view showing an optical encoder according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a timing diagram of the encoder shown in FIG. 5, and FIG. 8 is a functional block diagram of an electronic circuit for the encoder shown in FIG. 5. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Shaft, 2...Fixed magnetic head 3...Movable magnetic head, 4...Rotating transformer 5.
...Magnetic disk, 6...Fixed case 10...
Ferrite magnet 11...Motor coil 28...Microcomputer 29...MM, 30...AND circuit 31...INH circuit, 32...Phase comparator 3
3...VCO34, 35...Counter 36...Buffer register, 37...Shaft 38...Fixed case, 39...Code plate 40, 41...Slit plate, 42.43...・LED44, 45...P
D, 46.47... Hall element 48... Magnet 49... Ferrite magnet 50... Motor coil, 51.53... Electronic circuit 52... Rotating transformer, 72... Inverter 73 ... Rectifier, 74.75-GOMP7
6, 77, 80.81.82.83...MM78, 7
9...FF, 84.85...OR circuit 86
, 87... Amplifier agent Patent attorney Nori Ken Chika Yudo Ken Daishimaru Figure 1 Figure Figure □ Time Figure Figure Time

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)固定ケースと、固定ケースの軸を中心に回転自在
に保持され機械的回転角度を検出するシャフトと、前記
固定ケースの軸を中心に一定速度で回転され、円周上に
一定ピッチのインデクスパターンが等間隔に記録され、
且つその複数個のインデクスパターン中の1個を特定す
る零点パターンが記録された回転コード円板と、前記シ
ャフトの軸に固定され前記回転コード円板のインデクス
パターン、零点パターンを読み出す可動ヘッドと、前記
固定ケースに固定され、前記回転コード円板のインデク
スパターン、零点パターンを読み出す固定ヘッドを設け
たことを特徴とする高分解能アブソリュート形エンコー
ダ。
(1) A fixed case, a shaft that is rotatably held around the axis of the fixed case and detects the mechanical rotation angle, and a shaft that is rotated at a constant speed around the axis of the fixed case and arranged at a constant pitch on the circumference. Index patterns are recorded at equal intervals,
a rotary code disk on which a zero point pattern for specifying one of the plurality of index patterns is recorded; a movable head fixed to the axis of the shaft for reading out the index pattern and zero point pattern of the rotary code disk; A high-resolution absolute type encoder, characterized in that a fixed head is fixed to the fixed case and reads out an index pattern and a zero point pattern of the rotary code disk.
(2)前記可動ヘッド及び固定ヘッドで読み出されたイ
ンデクスパルスと零点パルスがそれぞれ入力され、イン
デクスパルスの周波数を逓倍し、この逓倍周波数でイン
クリメントする第1のカウンタを備え、該第1のカウン
タのオーバーフローパルスを前記インデクスパルスに同
期させるフェーズロックドループ(PLL)回路と、前
記オーバーフローパルスでインクリメントされ、前記零
点パルスでリセットされ、かつ前記回転コード円板の1
周のインデクスパターンと等しいパルス数でオーバーフ
ローする第2のカウンタと、サンプル指令により前記第
1のカウンタと第2のカウンタの内容を記憶するバッフ
ァレジスタとから成る可動ヘッド検出回路および固定ヘ
ッド検出回路を設けサンプル指令時点における前記シャ
フトの回転角度を検出することを特徴とする高分解能ア
ブソリュート形エンコーダ。
(2) A first counter to which the index pulse and zero point pulse read by the movable head and the fixed head are respectively input, multiplies the frequency of the index pulse, and increments at the multiplied frequency; a phase-locked loop (PLL) circuit that synchronizes an overflow pulse of the rotary code disk to the index pulse;
A movable head detection circuit and a fixed head detection circuit each comprising a second counter that overflows at a number of pulses equal to the index pattern of the circumference, and a buffer register that stores the contents of the first counter and the second counter according to a sample command. A high-resolution absolute type encoder, characterized in that it detects the rotation angle of the shaft at the time of a sample command.
JP21050988A 1988-08-26 1988-08-26 High resolution absolute type encoder Pending JPH0259615A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009015038B4 (en) * 2008-03-31 2019-07-11 Harmonic Drive Systems Inc. Multiple rotation absolute encoder

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102009015038B4 (en) * 2008-03-31 2019-07-11 Harmonic Drive Systems Inc. Multiple rotation absolute encoder

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