JPH0326326B2 - - Google Patents

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JPH0326326B2
JPH0326326B2 JP57052647A JP5264782A JPH0326326B2 JP H0326326 B2 JPH0326326 B2 JP H0326326B2 JP 57052647 A JP57052647 A JP 57052647A JP 5264782 A JP5264782 A JP 5264782A JP H0326326 B2 JPH0326326 B2 JP H0326326B2
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Tsuneo Sasaki
Fumio Ootomo
Takashi Yokokura
Fumitomo Kondo
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TOPUKON KK
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    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01D5/24476—Signal processing
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    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、変位測定装置に関するものであり、
更に詳細に述べるならば、被測定物に設けられ
て、検出素子に“０”及び“１”として弁別でき
る信号を発生させることができる符号化領域を有
するコード部材と、そのコード部材の符号化領域
を検出してコード部材の変位に応じて互に90゜位
相がずれた第１及び第２の検出信号をそれぞれ発
生するようになされた第１及び第２の検出手段と
を使用する型式の変位測定装置に関するものであ
る。
この種の変位測定装置においては、コード部材
の変位に応じて第１及び第２の検出手段は、第１
図に示す如く位相が90゜ずれた検出信号Ａ及びＢ
をそれぞれ出力する。そして、そのような検出信
号をカウントして変位量を求めるために、従来の
変位測定装置にあつては、コンデンサと抵抗等を
用いた微分回路に検出信号を印加して、検出信号
の立上り又は立下り又はその両方に対応するパル
スを得ていた。
しかしながら、微分回路に使用されるコンデン
サや抵抗は温度依存性が高く温度変化による影響
によつてスレツシユレベルの変動をきたし誤差の
原因となり信頼性が低下する。さらにエツジの検
出に相当分の微分回路の必要が生じ、構成部品点
数の増加を来し、これらの集積化も容易でないこ
とから変位測定装置の電子回路の構成が複雑化し
小型化の障害となる。
また、この種の変位測定装置に使用されている
コード部材の符号化領域に設けられている個々の
コードは、互に同一のものであり、個々に区別は
できない。従つて、その検出信号をカウントする
ことにより、前述の如く変位量を求めることがで
きる。すなわち、コードの型式は、いわゆるイン
クリメント式である。このインクリメント式コー
ドは、予じめ決めた絶対原点を基準として、コー
ド部材に個々に区別できるコードを順次設けてゆ
き、そのコードを読み取るだけで位置を知ること
ができるいわゆるアブソリユート式と対比される
ものである。アブソリユート式は、信頼性が高い
反面、構造が複雑であり高価である。そこで、ア
ブソリユート式に比べて構造が簡単で安価である
インクリメント式が広く利用されている。
このインクリメント式での変位測定において
は、検出信号のミスカウントがそのまま測定誤差
となり、これが、アブソリユート式に比べて信頼
性が低いといわれる主な原因である。そして、こ
のミスカウントは、検出手段の出力が低下した場
合や、正確に90゜位相がずれているべき２つの検
出信号の位相差が大幅に大きくなつたり反対に極
端に小さくなつたりした場合や、コード部材が検
出手段の応答速度以上の速度で変位した場合等
に、起きる。具体的にみるならば、コード部材の
変位速度が速過ぎることによつて生じるミスカウ
ントは、検出手段の応答速度という素子や回路の
特性によるものであり、避けることはできない。
また、位相差のずれによるミスカウントは、互に
90゜位相がずれているべき第１と第２の検出信号
の立上りまたは立下りまたは両方を示すパルスの
間隔が小さくなり、カウンタがそれらパルスを判
別できなくなり、ミスカウントするためと考えら
れる。そして、そのような位相ずれの原因は、光
学的検出の場合にはコード部材やインデツクスス
リツトや発光素子の位置ずれが考えられ、磁気的
検出の場合には、コード部材や磁気検出素子の位
置ずれが考えられる。更に、検出手段の出力の低
下は、検出信号を“０”と“１”の符号に符号化
しにくくなるために、ミスカウントを招くもので
ある。そして、この検出手段の出力の低下は、光
学的検出の場合には、発光部、コード部材、イン
デツクススリツト、受光素子等の汚れや、発光素
子への印加電圧の低下や、発光素素若しくは受光
素子の異常が考えられ、磁気的検出の場合には、
コード部材上の磁性材表面の汚れ、コード部材と
磁気検出素子との離間、磁気検出素子の異常等が
考えられる。
しかしながら、このようなミスカウントの問題
に対して従来何ら対策が構じられておらず、ただ
特公昭55−42324号公報が、検出手段の出力を常
時所定レベルと比較して、検出手段の出力が低し
たとき警報を発する回路を開示しているだけであ
る。しかし、この公報に示される警報回路は、検
出手段の出力に所定レベルを越えるノイズがある
場合、そのノイズが所定レベルを越えることによ
り、異常なしと判断し、レベル検出に十分な信頼
性がない。
そこで、本発明は、コンデンサや抵抗等からな
る微分回路を全く使用しない変位測定装置を提供
せんとするものである。
更に、本発明は、上述した如きミスカウントの
警報を発するようになされた変位測定装置を提供
せんとするものである。
更に具体的に述べるならば、本発明の第１の目
的は、微分回路を使用する代りに、クロツクパル
ス発生器を使用し、検出手段からの検出信号の零
クロス立上り又は立下りのような所定の状態とほ
ぼ時間的に一致するクロツクパルスを抽出して、
その抽出したクロツクパルスをカウントして変位
量を測定する変位測定装置を提供せんとするもの
である。
また、本発明の第２の目的は、被測定物の変位
速度が所定値以上になつたとき警報を発する変位
測定装置を提供せんとするものである。
更に、本発明の第３の目的は、互に90゜位相が
ずれているべき第１及び第２の検出手段の第１及
び第２の検出信号の位相差が所定値以下になつた
とき警報を発する変位測定装置を提供せんとする
ものである。
更にまた、本発明の第４の目的は、検出手段の
出力が所定値以上にあるるかどうか高精度で判別
するために、検出信号が最大値又は最小値となる
タイミングに検出信号を基準値と比較して警報を
発するようになした変位測定装置を提供せんとす
るものである。
すなわち、本発明によるならば、所定ピツチで
形成された符号化領域を有するコード部と、該コ
ード部と等しいピツチで且つ互いに90゜位相差を
有する第１及び第２のインデツクス部と、上記コ
ード部と上記インデツクス部とを照射する光源
と、上記コード部と上記インデツクス部とを介し
た光から上記コード部材と上記インデツクス部と
の相対変位に応じて、互いに90゜位相差を有する
第１及び第２の検出信号をそれぞれ発生するよう
になされた第１及び第２の検出手段と、上記第１
及び第２の検出信号をそれぞれ受けて上記コード
部材と上記インデツクス部との相対変位に応じ
て、互いに90゜位相差を有する第１及び第２の矩
形波信号を発生する第１及び第２の矩形波変換回
路と、第１及び第２の検出信号を受けて一方の信
号の立上がりまたは立下りの際に他方の信号の状
態から上記コード部材と上記インデツクス部との
変位方向を示す方向信号を発生する方向弁別器
と、第１及び第２の検出信号の繰返し周波数より
も十分高い周波数のクロツクパルスを発生するク
ロツクパルス発生器と、第１及び第２の矩形波信
号の一方とクロツクパルスとの論理積をとる
AND回路部、このAND回路部の出力を少なくと
も１パルス分シフトさせるシフトレジスタ部、及
びAND回路部の出力と該シフトレジスタ部の出
力の排他的論理和を行う排他的論理和部を有し、
上記クロツクパルスに同期しかつ上記矩形波信号
の立上がり又は立下りとほぼ一致する出力パルス
を形成するエツジ検出部と、上記方向弁別器から
の方向信号に従つてエツジ検出部からの出力パル
スを加減算するアツプダウンカウンタと、上記ア
ツプダウンカウンタのカウント値から変位量を表
示する表示器とを具備することを特徴とする変位
測定装置が提供される。
以上の如く、コンデンサや抵抗等からなる微分
回路を使用する代りに温度依存性の少ないデジタ
ル回路により構成し、温度変化の影響を減少させ
信頼性の向上を図り、さらに部品点数の減少によ
り変位測定装置の電子回路の構成が簡単になり且
つ小型化も図れる。
本発明による変位測定装置は、コード部材の選
択により、直線変位の測定にも、角度変位の測定
にも使用できる。例えば、トランシツトの仰角即
ち高度角や水平角を測定する場合には、円板状の
コード部材を回転軸に取付け、そのコード部材の
周囲に、符号化領域を設け、その符号化領域に相
対して２つの検出手段を配置すればよい。また、
工作機械の直線運動部材の変位量を測定する場合
には、例えば、符号化領域が一直線に配置された
コード部材をその直線運動部材に設け、その符号
化領域に相対して２つの検出手段を配置すればよ
い。
また、本発明による変位測定装置で使用するコ
ード部材は、光学式でも磁気式でもよい。磁気式
の場合には、コード部材の符号化領域を例えば磁
気格子で形成し、検出手段として磁気ヘツドを用
いることができる。一方、光学式には、透過式と
反射式とがあるが、透過式の場合には、コード部
材の符号化領域にスリツトのような透明部を一定
の間隔で形成し、そのコード部材の符号化領域を
挾むように一方の側に発光素子のような光源を置
き、他方の側に検出手段として受光素子を置けば
よい。反射式の場合には、コード部材の符号化領
域に、反射部と不反射部とを交互に設け、その符
号化領域を照明するように発光素子のような光源
を配置し、そして、反射部からの反射光を受ける
位置に検出手段として受光素子を配置すればよ
い。
また、本発明による変位測定装置の一実施例で
は、クロツクパルス発生器は、互にハイレベルで
ある瞬間が一致しないように位相が異なる同一周
波数の第１及び第２のクロツクパルスを発生すよ
うに構成され、そして、エツジ検出器は、第１及
び第２の矩形波信号の両方と第１及び第２のクロ
ツクパルスの両方を受けて、第１の矩形波信号の
立上り及び立りとほぼ一致する第１のクロツクパ
ルスと、第２の矩形波信号の立上及び立下りとほ
ぼ一致する第２のクロツクパルスとを出力パルス
として出力するように構成する。このように構成
すれば、第１の矩形波信号の立上りと立りとほぼ
一致するクロツクパルスと、第２の矩形波信号の
立上りと立下りとほぼ一致するクロツクパルスと
が、時間的に重なり合うことはなく、被測定物の
変位速度が高くても正確な測定をすることができ
る。
更に本発明によるならば、所定ピツチで形成さ
れた符号化領域を有するコード部と、該コード部
と等しいピツチで且つ互いに90゜位相差を有する
第１及び第２のインデツクス部と、上記コード部
と上記インデツクス部とを照射する光源と、上記
コード部と上記インデツクス部とを介した光から
上記コード部材と上記インデツクス部との相対変
位に応じて、互いに90゜位相差を有する第１及び
第２の検出信号をそれぞれ発生するようになされ
た第１及び第２の検出手段と、第１及び第２の検
出信号をそれぞれ受けて上記コード部材と上記イ
ンデツクス部との相対変位に応じて、互いに90゜
位相差を有する第１及び第２の矩形波信号を発生
する第１及び第２の矩形波変換回路と、第１及び
第２の検出信号を受けて一方の信号の立上がりま
たは立下りの際に他方の信号の状態から上記コー
ド部材と上記インデツクス部との変位方向を示す
方向信号を発生する方向弁別器と、第１及び第２
の検出信号の繰返し周波数よりも十分高い周波数
のクロツクパルスを発生するクロツクパルス発生
器と、第１及び第２の矩形波信号の一方とクロツ
クパルスとの論理積をとるAND回路部、この
AND回路部の出力を少なくとも１パルス分シフ
トさせるシフトレジスタ部、及びAND回路部の
出力と該シフトレジスタ部の出力の排他的論理和
を行う排他的論理和部を有し、上記クロツクパル
スに同期しかつ上記矩形波信号の立上がり又は立
下りとほぼ一致する出力パルスを形成するエツジ
検出部と、方向弁別器からの方向信号に従つてエ
ツジ検出部からの出力パルスを加減算するアツプ
ダウンカウンタと、上記アツプダウンカウンタの
カウント値から変位量を表示する表示器と、上記
第１及び第２の検出信号を受けてその位相差を検
出する位相差検出部と、位相差検出部からの出力
を受取りその第１及び第２の検出信号の位相差が
予め設定された所定範囲内であるかを判別する判
別部と、上記位相差検出部により検出された位相
差が所定範囲外と判断したときの上記判別部の出
力に応じて表示を行う警告表示部とを具備するこ
とを特徴とする変位測定装置が構成される。この
ように構成すれば、互に90゜位相がずれているべ
き第１及び第２の検出信号ほぼ90゜位相がずれて
いないことにより生じる測定誤差の可能性をオペ
レータが知ることができる。従つて、オペレータ
は、必要な調整や保守を行つて再度測定を行うこ
とにより、正確な変位測定値を得ることができ
る。
更にまた、本発明によるならば、所定ピツチで
形成された符号化領域を有するコード部と、該コ
ード部と等しいピツチで且つ互いに90゜位相差を
有する第１及び第２のインデツクス部と、上記コ
ード部と上記インデツクス部とを照射する光源
と、上記コード部と上記インデツクス部とを介し
た光から上記コード部材と上記インデツクス部と
の相対変位に応じて、互いに90゜位相差を有する
第１及び第２の検出信号をそれぞれ発生するよう
になされた第１及び第２の検出手段と、第１及び
第２の検出信号をそれぞれ受けて上記コード部材
と上記インデツクス部との相対変位に応じて、互
いに90゜位相差を有する第１及び第２の矩形波信
号を発生する第１及び第２の矩形波変換回路と、
第１及び第２の検出信号を受けて一方の信号の立
上がりまたは立下りの際に他方の信号の状態から
上記コード部材と上記インデツクス部との変位方
向を示す方向信号を発生する方向弁別器と、第１
及び第２の検出信号の繰返し周波数よりも十分高
い周波数のクロツクパルスを発生するクロツクパ
ルス発生器と、第１及び第２の矩形波信号の一方
とクロツクパルスとの論理積をとるAND回路部、
このAND回路部の出力を少なくとも１パルス分
シフトさせるシフトレジスタ部、及びAND回路
部の出力と該シフトレジスタ部の出力の排他的論
理和を行う排他的論理和部を有し、上記クロツク
パルスに同期しかつ上記矩形波信号の立上がり又
は立下りとほぼ一致する出力パルスを形成するエ
ツジ検出部と、方向弁別器からの方向信号に従つ
てエツジ検出部からの出力パルスを加減算するア
ツプダウンカウンタと、アツプダウンカウンタの
カウント値から変位量を表示する表示部と、上記
エツジ検出部の出力を受けてこれを計数し、所定
の時間ごとにクリアされるウンタ部と、上記カウ
ンタ部がクリアされる際のカウント値から上記コ
ード部材と上記インデツクス部との相対変位速度
を求める速度検出部と、警告のための速度を設定
しておく警告速度設定部と、上記速度検出部の検
出速度が上記警告速度設定部の設定速度を超える
場合に警告を表示する警告表示部とを具備するこ
とを特徴とする変位測定装置が構成される。この
ように構成することにより、変位が速過ぎること
による誤測定の可能性をオペレータは知ることが
でき、オペレータは、変位速度を低くして再度測
定することにより、正確な変位測定値を得ること
ができる。
以下添付図面を参照して本発明による変位測定
装置の実施例を説明する。
第２図は、本発明を実施した、光電式に回転角
を測定するための変位測定装置のブロツク図であ
る。被測定物である回転軸１に、第３図Ａに示す
如く、円周に等角度ピツチＰのラジアルスリツト
格子２Ａを有する回転コード円板２が略同心に固
定され、回転軸１と一緒に回転する。この回転コ
ード円板２と対向する如く且つこれと同心的にイ
ンデツクス円板３が回転しないように設けられて
いる。インデツクス円板３は、第３図Ｂに示すよ
うに2n＋１／４Ｐ（但し、ｎ：整数）の角度差即ち 90゜位相差を有するインデツクススリツト格子３
Ａ，３Ｂが配設されている。このインデツクス格
子３Ａ，３Ｂと回転コード円板２を挾んで光源４
と光電変換素子５Ａ，５Ｂとが配設されている。
回転軸１が回動すると、光電変換素子５Ａ，５Ｂ
から第４図の４Ａ及び４Ｂに示す如くそれぞれ、
90゜位相差の正弦波状の検出信号が出力される。
これらの検出信号４Ａ，４Ｂは、例えば増幅器６
Ａ，６Ｂで増幅され、シユミツト回路７Ａ，７Ｂ
で第４図の４Ｃ及び４Ｄに示す如く矩形波信号に
それぞれ変換される。これらの矩形波信号を受け
るエツジ検出器８は、クロツクパルス発生器９か
ら供給される各矩形波信号より高い周波数を有す
るクロツクパルスを更に受けて、各矩形波信号の
立上りと立下りに一致したパルスを出力する。こ
のエツジ検出器８は、例えば、第５図の回路よう
に構成される。90゜位相差の矩形波４Ａ，４Ｂは、
クロツクパルス発生器９からのクロツクパルス４
Ｅと共に、それぞれANDゲート３０，３１に供
給され、それらANDゲートは、第４図の４Ｆ，
４Ｇに示す波形の信号を出力する。これら信号４
Ｆ及び４Ｇを、クロツクパルス４Ｅに同期したシ
フト動作を行う１段のシフトレジスタ３２，３３
にそれぞれ送り、さらにこのシフトレジスタ３
２，３３の出力と信号４Ｆ及び４Ｇを各々排他的
論理和ゲート即ちEXORゲート３４，３５にそ
れぞれ印加する。その結果、ゲート３４，３５か
ら、90゜位相差の２つの矩形波４Ｃ，４Ｄの立上
り、立下りとほぼタイミングが一致したクロツク
パルスが、第４図の４Ｈ，４Ｉに示すような単一
パルスとして出力される。これをORゲート３６
に供給すると第４図の４Ｊの如き同一系列の単一
の出力パルスが得られる。
更に、シユミツト回路７Ａ，７Ｂの出力は、方
向弁別回路１０に送られる。この方弁別回路は、
例えば、信号４Ｄの立上りの瞬間に信号４Ｃがハ
イレベルにあるときは順方向と、そして、その瞬
間に信号４Ｃがローレベルにあるときは逆方向と
弁別し、方向信号をアツプダウンカウンタ１１に
出力する。
このカウンタ１１は、その方向信号の指示に従
つて、エツジ検出器８よりの出力パルス４Ｊをア
ツプダウンカウントする。そして、このカウンタ
１１のカウント値は、マイクロプロセツサ１２に
より、角度に変換され、表示器１３によつて表示
される。
出力パルス４Ｊとクロツクパルス４Ｅは、速度
検知装置１４と位相差検知装置１５に更に供給さ
れ、また、検出信号４Ａ，４Ｂと矩形波信号４
Ｃ，４Ｄと単一パルス４Ｈ，４Ｉは、出力検知装
置１６に供給される。速度検知装置１４は、例え
ば第６図に示す如く構成され、エツジ検出器８か
らのパルス４Ｊがカウンタ４０でカウントされ
る。一方クロツクパルス４Ｅは、分周器４１にて
分周され、所定の時間間隔のパルスとしカウンタ
４０にクリア信号として印加される。カウンタ４
０のカウント値は、常時比較器４２にて設定器４
３で設定された値と比較され、設定値より大きく
なつた時に“ハイ”の信号が出力される。この出
力は、マイクロプロセツサ１２でラツチされて、
第２図に示した表示器１３にて速度エラーの表示
がされる。なお、点線で示す如くカウンタ４０の
カウント値を分周器４１からのクリア信号ごとに
速度表示器４０Ａに読み込むことにより、変位速
度の表示ができる。
位相差検知装置１５は、例えば、第７図に示す
如く構成され、クロツクパルス発生器９で発生し
たクロツクパルス４Ｅがカウンタ４４にてカウン
トされる。一方、エツジ検出器８からの出力パル
ス４Ｊはカウンタ４４のクリア信号として供給さ
れる。カウンタのカウント値は、常時比較器４５
にて設定器４６で設定された値と比較され、設定
値より大きくなつた時に“ハイ”の信号が出力さ
れる。この出力はマイクロプロセツサ１２でラツ
チされ、第２図に示した表示器１３にて位相差エ
ラーの表示がされる。検出信号４Ａに対する検出
信号４Ｂの位相の遅れが90゜より大きくなれば、
それに応じて２つの矩形波信号４Ｃ，４Ｄの立上
りの位相差も90゜よ大きくなり、反対に検出信号
４Ａに対する検出信号４Ｂの位相差の遅れが90゜
より小さくなれば、その結果、２つの矩形波信号
４Ｃ，４Ｄの一方の立上りと他方の立下りの位相
差は90゜より大きくなる。従つて、出力パルス４
Ｊでクリアしながらクロツクパルス４Ｅをカウン
トして、カウント値を設定値と比較することによ
り、位相差が適正な範囲外に出てしまつているか
どうかを判別することができる。
出力検知装置１６は、例えば第８図に示すよう
な一対の出力検知器１６Ａ，１６Ｂによつて構成
される。出力検知器１６Ａと１６Ｂは、入力され
る信号が異なるだけで、構成動作は同一であるの
で、出力検知器１６Ａについてのみ説明する。
出力検知器１６Ａは、検出信号４Ａの出力レベ
ルを検出する。正弦波状の検出信号４Ａが比較器
４８，４９の一端にそれぞれ入力される。一方、
抵抗R1，R2，R3は所定電圧V1，V2を作り出して
いる。ここでV2は、第９図の４Ａに示す如く正
常な検出信号の最大値より多少低いM1の値がと
られ、V1は正常な検出信号の最小値より多少高
いM2の値がとられている。この電圧V1，V2は比
較器４８，４９の他端にそれぞれ入力される。比
較器４８は、所定値V2より正弦波状の検出信号
４Ａのレベルが大きいときに“ハイ”を出力し、
比較器４９は、所定値V1より正弦波状の検出信
号４Ａのレベルが小さいときに“ハイ”を出力す
る。
第９図から明らかなように、正弦波状検出信号
４Ａの最大値は、検出信号４Ｂから得られたシユ
ミツト回路７Ｂの出力信号即ち矩形波信号４Ｄの
立上りのタイミングであり、その最小値は、立下
りのタイミングとなる。
このタイミングのときの比較器４８及び４９の
出力状態を検知するために、フリツプフロツプ５
０のＤ端子には矩形波信号４Ｃが入力され、その
Ｔ端子には、エツジ検出器８のEXOR回路３５
から出力される単一パルス４Ｉが入力される。フ
リツプフロツプ５０のＱ出力はAND回路５１の
入力の一方に入力され、そのAND回路５１の入
力の他方には、EXOR回路３５の出力４Ｉが入
力される。フリツプフロツプ５０の出力は、
AND回路５２の入力の一方に入力され、その
AND回路５２の入力の他方には、EXOR回路３
５の出力が入力される。従つて、フリツプフロツ
プ５０は、Ｔ端子入力のパルス４Ｉの立上り時の
Ｄ端子入力のパルス４Ｃの状態をＱ端子から出力
し、その出力波形は、第９図の９Ｆのようにな
り、そして、端子の出力の波形はこれの反転の
第９図の９Ｇのようになる。
AND回路５１は、フリツプフロツプ５０のＱ
端子出力９ＦとEXOR回路３５の出力４Ｉとの
論理積をとり、第９図の９Ｈに示すような波形の
パルスを出力する。このパルス９Ｈのハイレベル
のタイミングは、正弦波状検出信号４Ａの最大値
の時に対応している。他方、AND回路５２は、
パルス４Ｉと９Ｇとを受けて、正弦波状検出信号
４Ａの最小値の時に対応した第９図の９Ｉのよう
なパルスを出力する。
AND回路５１の出力は、Ｄ端子に比較器４８
の出力が入力されているフリツプフロツプ５３の
Ｔ端子に入力され、フリツプフロツプ５３は、正
弦波状検出信号４Ａが最大値の時に、その出力が
所定値V2より大きいか否かの比較器４８の比較
結果をＱ端子から出力する。ここでは正弦波状検
出信号４Ａの最大値が所定値V2より大きい場合
に“ハイ”出力となる。一方、AND回路５２の
出力は、Ｄ端子に比較器４９の出力が入力されて
いるフリツプフロツプ５４のＴ端子に入力され、
フリツプフロツプ５４は、正弦波状検出信号４Ａ
の最小値が所定値V1より小さい場合に“ハイ”
出力を出力する。そして、フリツプフロツプ５
３，５４のＱ出力はそれぞれNAND回路５５に
入力され、正弦波状検出信号４Ａの最大値が所定
値より大きくかつ最小値が所定値より小さいとき
のみ“ロー”出力となり、そうでない場合いいか
えると何らかの原因によつて光電変換素子の出力
に異常が生じた場合“ハイ”となる。
このように出力検知器１６Ａにより正弦波状検
出信号４Ａのレベル検出がなされ、出力検出器１
６Ｂにより正弦波状検出信号４Ｂについても同様
の方法によつてレベル検出が行なわれ、その結果
は、それぞれOR回路５６に入力され、２つの信
号のいずれか一方に異常が生じてもその検出が行
える構成となつている。
OR回路５６はマイクロプロセツサ１２を介し
て表示器１３に接続されており、表示器１３にて
異常を検出した場合の表示が行われる。
以上、本発明による変位測定装置の一つの実施
例を説明したが、測定精度が余り高く要求されな
い場合には、エツジ検出器８は、２つの矩形波４
Ｃ，４Ｄのいずれか一方の立上り及び立下りに対
応するパルスのみをカウンタ１１及び速度検出装
置１４に出力してもよく、また更にはその立上り
と立下りのいずれか一方に対応するパルスのみを
出力してもよいことは、当業者には明らかであろ
う。
また、第２図の実施例においては、第１と第２
の矩形波信号４Ｃ，４Ｄの立上りと立下りに対応
するパルスを同一のクロツクパルスから得ている
が、回転軸１の回転速度が余りに速くなると、第
１と第２の矩形波信号４Ｃ，４Ｄの立上り又は立
りにそれぞれ対応するクロツクパルスが同一のも
のとなる可能性がある。もしこのようになると測
定結果に誤差が生じる。そこで、第１と第２の信
号の立上りと立下りに対応するパルスの位相が必
ず異なるようにすることもできる。
例えば、第１０図に示すような構成の回路によ
り、第１１図に示す如き単一周波数から、同一周
期で位相の異なる２つのパルス信号ａ，ｂを得
て、それぞれ第５図のANDゲート３０，３１に
入力させる。
この回路は、Ｄ形フリツプフロツプ６０と２つ
のAND回路６１，６２から構成される。Ｄ形フ
リツプフロツプ６０は、第２図のクロツクパルス
発生器が発生するようなクロツクパルスをＴ端子
に受け１／２分周を行い、第１１図に示すように
正転出力をＱ端子から反転出力を端子からそれ
ぞれ出力する。そして、Ｑ出力と出力は、それ
ぞれ２つのAND回路６１，６２の入力の一方に
入力され、出力はさらにＤ形フリツプフロツプ
のＤ端子に入力される。また、２つのAND回路
の他方の入力には、Ｃからのクロツクパルスが入
力される。かくして、ANDゲート６１，６２か
ら、ハイレベルの瞬間が一致しないように位相が
異つた所望の信号ａ，ｂが得られる。この場合、
第２図のクロツクパルス発生器と第１０図の回路
を合せて、１つのパルス発生器と考えることがで
きる。
この信号を、第５図のAND回路３０，３１に
それぞれ入力することによつて得られるEORゲ
ート３４，３５の出力パルスは、入力パルスの位
相が互いに異つていることから、たとえシユミツ
ト回路７Ａ，７Ｂからの矩形波が信号４Ｃ，４Ｄ
の立上り立下りが重なつたとしても、重なり合わ
ないので、カウンタ１１は常に判別可能にカウン
トできるので位相ばらつきの許容範囲が拡大す
る。
更に第２図の実施例においては、光電変換素子
の出力検出と位相検出を別々に行つたが、第９図
からもわかるように２つの正弦波状の検出信号が
90゜位相差からずれた場合は、そのずれ量に応じ
た分だけ矩形波信号の立上り、立下りは正弦波信
号の最大値、最小値よりもずれてしまう。したが
つて、位相差のずれの許容値を設定し、それに合
つた最大値、最小値を決定してやれば、光電変換
素子の出力検出と、位相検出を兼ねることもでき
る。
以上の如く、CR等を用いた微分回路を用いず
に、デイジタル回路によつて矩形波信号の立上り
及び／又は立下りを示すパルスを発生させること
ができるため、温度変化の影響が少なく信頼性の
高い変位測定を行うことが可能となる。
また、構成の複雑化をもたらす微分回路が不要
となり、構成が簡単となり、電子装置部分の小型
化が可能となる。
また、コード部材、インデツクススリツト、受
光素子の位置ずれ等により90゜の位相差があるべ
き２つの検出信号間の位相差が小さくなると、そ
れぞれの信号の立上り及び／又は立下りを示すパ
ルスの間隔が小さくなり、カウンタが個々のパル
スを判別できなくなるおそれが生じ、計数器の誤
計数の原因となるが、２つの信号間の位相差を検
出し、異常な位相差を検知したときに、表示器が
表示するので、適正な測定を確保している。
コード部材の変位速度が速過ぎる場合には、そ
の変化に電気回路等が応答しきれずに誤計数の原
因となるが、その速度を検知し、所定値以上の速
度のときには表示器が表示するので、同様に適正
な測定が確保できる。
発光部、コード部材、インデツクススリツト、
又は受光素子等が汚れることにより、発光素子へ
の入力電圧の低下により又は発光素子若しくは受
光素子の異常等の原因によつて受光素子出力の低
下又は出力変動幅の減少等が生ずると、コード部
材の“０”“１”符号化パターンの変化を検出し
にくくなり、誤計数の原因となるが、受光素子の
出力の最大値、最小値を所定の値と比較すること
により出力異常を検知し、異常出力の場合には表
示器に表示するので、誤測定の排除ができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、２つの検出素子の出力波形図、第２
図は、本発明による変位測定装置の実施例のブロ
ツク図、第３図は、第２図の回転コード円板とイ
ンデツクス円板の平面図、第４図は第２図の装置
と第５図の回路の各部の波形図、第５図は、第４
図のエツジ検出器の回路のブロツク図、第６図
は、第２図の速度検出装置の回路のブロツク図、
第７図は、第２図の位相差検出装置の回路のブロ
ツク図、第８図は、第２図の出力検出装置の回路
ブロツク図、第９図は、第８図の回路の各部の波
形図、第１０図は、第２図のクロツクパルス発生
器の変形例を示す回路のブロツク図、そして、第
１１図は、第１０図の回路の各部の波形図であ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 所定ピツチで形成された符号化領域を有する
    コード部と、 該コード部と等しいピツチで且つ互いに90゜位
    相差を有する第１及び第２のインデツクス部と、 上記コード部と上記インデツクス部とを照射す
    る光源と、 上記コード部と上記インデツクス部とを介した
    光から上記コード部材と上記インデツクス部との
    相対変位に応じて、互いに90゜位相差を有する第
    １及び第２の検出信号をそれぞれ発生するように
    なされた第１及び第２の検出手段と、 上記第１及び第２の検出信号をそれぞれ受けて
    上記コード部材と上記インデツクス部との相対変
    位に応じて、互いに90゜位相差を有する第１及び
    第２の矩形波信号を発生する第１及び第２の矩形
    波変換回路と、 第１及び第２の検出信号を受けて一方の信号の
    立上がりまたは立下りの際に他方の信号の状態か
    ら上記コード部材と上記インデツクス部との変位
    方向を示す方向信号を発生する方向弁別器と、 第１及び第２の検出信号の繰返し周波数よりも
    十分高い周波数のクロツクパルスを発生するクロ
    ツクパルス発生器と、 第１及び第２の矩形波信号の一方とクロツクパ
    ルスとの論理積をとるAND回路部、このAND回
    路部の出力を少なくとも１パルス分シフトさせる
    シフトレジスタ部、及びAND回路部の出力と該
    シフトレジスタ部の出力の排他的論理和を行う排
    他的論理和部を有し、上記クロツクパルスに同期
    しかつ上記矩形波信号の立上がり又は立下りとほ
    ぼ一致する出力パルスを形成するエツジ検出部
    と、 上記方向弁別器からの方向信号に従つてエツジ
    検出部からの出力パルスを加減算するアツプダウ
    ンカウンタと、 上記アツプダウンカウンタのカウント値から変
    位量を表示する表示器とを具備することを特徴と
    する変位測定装置。 ２ 上記クロツクパルス発生器は、互にハイレベ
    ルである瞬間が一致しないように位相が異なる同
    一周波数の第１及び第２のクロツクパルスを発生
    するようになされており、 上記エツジ発生器は、一対のAND回路部と、
    一対のシフトレジスタ部と、一つの排他的論理和
    部を有し、一方のAND回路部は、第１クロツク
    パルス及び第１矩形波信号が入力され、他方の
    AND回路部は、第２クロツクパルス及び第２矩
    形波信号が入力されるように構成され、上記排他
    的論理和部は上記第１及び第２クロツクパルスの
    位相差を有していて上記一対のシフトレジスタ部
    の出力を互いに重ならないように排他的論理和で
    きるように構成されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第１項記載の変位測定装置。 ３ 所定ピツチで形成された符号化領域を有する
    コード部と、 該コード部と等しいピツチで且つ互いに90゜位
    相差を有する第１及び第２のインデツクス部と、 上記コード部と上記インデツクス部とを照射す
    る光源と、 上記コード部と上記インデツクス部とを介した
    光から上記コード部材と上記インデツクス部との
    相対変位に応じて、互いに90゜位相差を有する第
    １及び第２の検出信号をそれぞれ発生するように
    なされた第１及び第２の検出手段と、 第１及び第２の検出信号をそれぞれ受けて上記
    コード部材と上記インデツクス部との相対変位に
    応じて、互いに90゜位相差を有する第１及び第２
    の矩形波信号を発生する第１及び第２の矩形波変
    換回路と、 第１及び第２の検出信号を受けて一方の信号の
    立上がりまたは立下りの際に他方の信号の状態か
    ら上記コード部材と上記インデツクス部との変位
    方向を示す方向信号を発生する方向弁別器と、 第１及び第２の検出信号の繰返し周波数よりも
    十分高い周波数のクロツクパルスを発生するクロ
    ツクパルス発生器と、 第１及び第２の矩形波信号の一方とクロツクパ
    ルスとの論理積をとるAND回路部、このAND回
    路部の出力を少なくとも１パルス分シフトさせる
    シフトレジスタ部、及びAND回路部の出力と該
    シフトレジスタ部の出力の排他的論理和を行う排
    他的論理和部を有し、上記クロツクパルスに同期
    しかつ上記矩形波信号の立上がり又は立下りとほ
    ぼ一致する出力パルスを形成するエツジ検出部
    と、 方向弁別器からの方向信号に従つてエツジ検出
    部からの出力パルスを加減算するアツプダウンカ
    ウンタと、 上記アツプダウンカウンタのカウント値から変
    位量を表示する表示器と、 上記第１及び第２の検出信号を受けてその位相
    差を検出する位相差検出部と、 位相差検出部からの出力を受取りその第１及び
    第２の検出信号の位相差が予め設定された所定範
    囲内であるかを判別する判別部と、 上記位相差検出部により検出された位相差が所
    定範囲外と判断したときの上記判別部の出力に応
    じて表示を行う警告表示部と を具備することを特徴とする変位測定装置。 ４ 所定ピツチで形成された符号化領域を有する
    コード部と、 該コード部と等しいピツチで且つ互いに90゜位
    相差を有する第１及び第２のインデツクス部と、 上記コード部と上記インデツクス部とを照射す
    る光源と、 上記コード部と上記インデツクス部とを介した
    光から上記コード部材と上記インデツクス部との
    相対変位に応じて、互いに90゜位相差を有する第
    １及び第２の検出信号をそれぞれ発生するように
    なされた第１及び第２の検出手段と、 第１及び第２の検出信号をそれぞれ受けて上記
    コード部材と上記インデツクス部との相対変位に
    応じて、互いに90゜位相差を有する第１及び第２
    の矩形波信号を発生する第１及び第２の矩形波変
    換回路と、 第１及び第２の検出信号を受けて一方の信号の
    立上がりまたは立下りの際に他方の信号の状態か
    ら上記コード部材と上記インデツクス部との変位
    方向を示す方向信号を発生する方向弁別器と、 第１及び第２の検出信号の繰返し周波数よりも
    十分高い周波数のクロツクパルスを発生するクロ
    ツクパルス発生器と、 第１及び第２の矩形波信号の一方とクロツクパ
    ルスとの論理積をとるAND回路部、このAND回
    路部の出力を少なくとも１パルス分シフトさせる
    シフトレジスタ部、及びAND回路部の出力と該
    シフトレジスタ部の出力の排他的論理和を行う排
    他的論理和部を有し、上記クロツクパルスに同期
    しかつ上記矩形波信号の立上がり又は立下りとほ
    ぼ一致する出力パルスを形成するエツジ検出部
    と、 方向弁別器からの方向信号に従つてエツジ検出
    部からの出力パルスを加減算するアツプダウンカ
    ウンタと、 アツプダウンカウンタのカウント値から変位量
    を表示する表示部と、 上記エツジ検出部の出力を受けてこれを計数
    し、所定の時間ごとにクリアされるカウンタ部
    と、 上記カウンタ部がクリアされる際のカウント値
    から上記コード部材と上記インデツクス部との相
    対変位速度を求める速度検出部と、 警告のための速度を設定しておく警告速度設定
    部と、 上記速度検出部の検出速度が上記警告速度設定
    部の設定速度を超える場合に警告を表示する警告
    表示部と を具備することを特徴とする変位測定装置。
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