JPH03274414A - 異常事態を検出可能な１トラック型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】 ［産業上の利用分計］ 本発明は、センサが１］・ラック型アブソリュートパタ
ーン・トラックの符号を読み誤った際に警告信号を発生
ずる「異常事態を検出可能な１１−ラック型アブソリュ
ートエンコーダ」に関する。

「従来の技術］ エン−ダは、８動量や、これを基に得られる移動角度や
速度を検出するもので、■移動範囲内での絶対位置が検
出できるアブソリュートエンコーダと、■車に移動量、
または移動角度しか検出できないインクリメンタルエン
コーダとに分類される。

いずれにせよ、エンコーダは、その構成として（１）物
理的性質、例えば反射率、透過率、偏光状態、磁気的性
質、磁化の向き等の異なる２つの微小領域（最小読取単
位と呼ばれる）を数字の０．１の二値符号で表わすとき
、０．１の数列からなる所定パターンを１トラック上に
並べてなる符号板と、（２）０．１を区別して検出する
検出部とに分割される。

その他、実際には、符号板と検出部とを相対的に平行移
動する機械的駆動機構が必要である。

符号板は、長尺の板状（直線に沿）てトラックがある・
・・リニアエンコーダ）、円盤状（円周に沿ってトラッ
クがある・・・ロータリーエンコーダ）、円筒状（円筒
の外周面に沿ってトラックがある・・・ロータリーエン
コーダ）等がある。

最近、１トラックだけで絶対位置が知れるアブソリュー
トエンコーダが提案された（特開昭５７−１７５２１１
号、実開昭６０−１５２９１６号および特開平１−１５
２３１４号参照）。

この１トラック型アブソリュートエンコーダの符号板で
は、０．１の数列からなるパターンが特別なパターンを
有している。例えば、インクリメンタルエンコーダでは
、１トラック上に車に０゜１が交互に並んでおれば良い
が、特別なパターンでは特別な順列をしている。

このような１トラック型符号板に使用される特別なパタ
ーンを、「１トラック型アブソリユートパターン」と呼
んでいる。

例えば、０１と符号を２個（全符号数２ｎ個：ｎ＝１次
）並べた場合には、検出部が０を検知すれば、検圧部は
今０のポジション（位置）にあることが知れ、１を検出
すれば、検出部は今１のポジションにあることが知れ、
絶対位置が検出される。従って、０１が最低の「１トラ
ック型アブソリユートパターンＪである。

同様にｎ＝２次（全符号数２ｎ＝４個）の場合に、００
１１が「１トラック型アブソリユート・パターン」の−
例である。

このことを以下に説明する。リニアエンコーダの場合に
は、ｎ＝２個のセンサのうちの左側のセンサが右端（後
尾）の位置に来たときに、右側のセンサに信号が検出さ
れなくなることを防止するため、左端（先頭）から１個
の符号を付加する必要があるので、 ０１１０ のパターンを考える。

ただし、ロータリーエンコーダの場合は、このように０
を付加する必要はない。

ｎ＝２次の場合には、ｎ＝２個の連続した符号をそれぞ
れ検知できるｎ＝２個のセンサを移動方向に並べた検出
部を用い、これを左から１符号ずつ移動させて、次の枠
内に示すように、ｎ＝２個の符号を同時に読むと、 ００．０１，１１．１０と順に検出され、これらの４個
の符号対はいずれも異なるので、４カ所のいずれのポジ
ションに検出部があるのか絶対位置が検出される。　従
って、００１１０は、「１トラック型アブソリユートパ
ターン」の−例であることが理解されよう。

このような「１トラック型アブソリユートパターン」の
中には、全周期系列（全符号数が２ｎで示される）と呼
ばれる１群と、Ｍ系列と呼ばれる１群と、Ｍ系列の前に
「Ｏ」を１個加えた拡張Ｍ系列と呼ばれる１群が含まれ
る。

なお、仮に短くてもよければ、実際には、全周期系列の
一部を使用することもできる。

また、実際の検出部では、検出部がｎ＝２個のセンサを
有する必要は必ずしもない。所定数ｎより少ない数（典
型的には１個）のセンサでも、符号を順に検知して記憶
させておき、必要な符号列を同時に読むようにすれば、
差し支えない。例えば、特開昭６１−５０２５１２号公
報にある検出部がそれである。このような検出部はｎｌ
のセンサに相当する機能を有していると言える。

［発明が解決しようとする課題〕 ところで、検出部のｎ個のセンサ、またはこれに相当す
るセンサで構成されるセンサ群の中に異常があったり、
途中の配線に断線があったり、あるいは、符号板のトラ
ックの上にゴミが付着したりして、異常事態が発生した
場合、従来のエンコーダは、そのまま誤った絶対位置信
号を出力してしまい、受は子側ではその信号が誤った信
号か否かを区別し得ないという問題があった。

誤った信号がどれ程深刻であるかを次に説明する。

ｎ＝４次の例で詳しく説明する。まず、０．１パターン
として、次に、全周期配列（リニアタイプｉΦえに全符
号数は２’＝１６個）・００００１００目ｉ　ｉ　Ｏｉ
　Ｏ目０００↑　↑　１　↑　　　　　　　　↑　ｉ　
↑　↑■■■■ を選択する。この場合には、ｎ＝４個の連続符号列を読
取るのであるが、仮に符号列１０１０の最初の符号だけ
を読み誤って００１０と読んだとすると、上記配列の左
側の矢印群に示されるように９ポジシヨンずわた絶対位
置としてコード出力が行われる。これは、全体が１６ボ
ジンヨンであることを考えれは致命的である。

従って、本発明は、異常事態が発生した場合には、その
事実を検出可能なアブソリュートエンコーダを提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明（請求項第１項）は、１トラック型アブソリユー
トパターンを設けた符号板（Ａ）　　と、トラック上の
ｎ個（ｎは２以上の自然数）の符号を同時検出可能なセ
ンサ群を設けた検圧部（Ｂ）　　とからなり、符号板（
Ａ）に対する検出部（Ｂ）の絶対位置を、コード出力す
る１１〜ラツク型アブソリュートエンコーダにおいて、 特定な位置関係にあるｍ個（ｍは２以上の自然数）のセ
ンナから検出されるｍ個の符号（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ５、・
・・×ゎ）が、どの絶対位置であっても、ｆ　（Ｘ１、
Ｘ２、×５、・・・Ｘｍ）一定数Ｃｆ　　関数なる方程
式を満足するような１トラック型アブソリユートパター
ンでトラックを構成し、前記ｍ個のセンサを、前記セン
サ群の少なくとも一部と兼用させて、または兼用させず
に検出部（Ｂ）　　に設け、 このｍ個のセンサの出力を用いて方程式ｆ　（ＸＩ。

×２、×３、・・・Ｘｍ、）の数値解を求める演算部と
、求められた数値解と定数Ｃとを比較し、これが異なる
場合には警告信号を出力する判断部とを備えたものであ
る。

また、請求項第２項の発明は、請求項第′１項の１ドラ
ツグ型アブソリュートエンコーダにおいて、その検出部
（Ｂ）に、ｍ個のセンサを複数組配置し、それにより前
記センサ群の全センサがいずねかの組のセンサと必ず兼
用するように配置したものである。

［作用］ 本発明の請求項第１項の１トラック型アブソリユートエ
ノコーダでは、従来例で説明したように符号板（Ａ）　
に設けられた１トラック型アブソリユートパターン・ｌ
・ラックを、検出部（Ｂ）に設けられたセンサ群により
検出し、符号板（八）に対する検圧部（Ｂ）の絶対位置
をコード信号として出力する。

しかし、ここで用いられる１トラック型アブソリユート
パターンは、従来同様に５符号板（Ａ）　と検出部（Ｂ
）の各位置関係において、それぞわ異なったコート信号
を与えるだけでなく、特定な位置関係にあるｍ個のセン
サから検出されるｍ個の符号（Ｘ１、Ｘ２．Ｘ３．・・
・×１）が、どの絶対位置であっても、 ｆ（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、−Ｘｍ）一定数Ｃｆ：関数なる
方程式を満足している。このような特別な性質を有する
パターンとしては、例えば、Ｍ系列パターンを挙げるこ
とができる。そして、この性質を利用して、本発明では
、センサ群の中の少なくともｍ個について、その中のセ
ンサが符号読取りを正しく行ったか否かを判定している
。

例えば、周期が７であるＭ系列パターン（ただしリニア
エンコーダを想定して、末尾に００を追加しである） ００１１１０１００ ↑１１ では、そのパターン上で隣接する３個の符号からなるコ
ード信号は、００１．０１１．１１１．１１０．１０１
．０１０．１００とすべて異なるから、これによる絶対
位置の判別が可能である。また、これに加えて、このパ
ターン： ００１１１０１００ ↑　↑１ では、↑で示す特別な位置関係（連続する４個ののうち
、左端１個と右２個）の符号について、その排他的論理
和（以下記号ｅで示す）が、どの位相位置においても０
である。従って、検出部（Ｂ）に設けた３個の絶対位置
検出用のセンサの両端２個と、新たに右隣に設けた第４
のセンサとについて出力の排他的論理和を監視すれは、
両端２個のセンサに関して、符号読み誤りの有無を確認
できる。

すなわち、特定位置関係を持たせたｍ個のセンサが、ア
ブソリュートパターン読取用のセンサ群を兼用（重複）
している部分について、演算部と判断部を用いて、符号
読取りが正しく行われた否かを判定し、もし読み誤りが
あれば、警告信号を発する。

ここで、演算部は、ｍ個のセンサの出力を用いて方程式
ｆ　（Ｘ１、Ｘ２．Ｘ３、・・・ｘ、）の数値解を求め
、判断部は、この数値解と定数Ｃとを比較し、これが異
なる場合には警告信号を特徴する 請求項第２項の発明は、ｍ個のセンサ１組ではアブソリ
ュートパターン読取用のセンサ群の全センサついて符号
読取りが正しく行われた否かをチエツクすることができ
ないとき、検出部（Ｂ）　　にｍ個を１組として複数組
配置するものである。そして、複数組配置されたセンサ
のそれぞれの組に対して、演算部と判断部が設けられ、
それぞれ上述の演算を行い、それぞれ数値解と定数Ｃと
を比較し、異なる場合に警告信号を出力する。従って、
絶対位置検出用のセンサ群のうちのどのセンサが読み誤
りを起こした場合でも、アブソリュートパターン・トラ
ックの読み誤りが起きたと判断される。

［発明の実施例］ 本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の実施例の異常事態を検圧可能な１ト
ラック型アブソリュートエンコーダの構成を示す。本実
施例は、１トラック型アブソリユートパターンとして７
ビツトのＭ系列パターンを採用したものである。このパ
ターンは、連続する８個の符号のうち、特定位置間係に
ある５個（左端１個と、これから３つとばした右側４個
）について、その排他的論理和がどの絶対位置において
も０であるという性質を有し、この性質を利用して、絶
対位置検出用のセンサによる符号読取りが正しく行われ
た否かを判定している。

すなわち、ここで採用されているＭ系列パターンは、生
成多項式： ％式％ から発生されるＭ系列パターンで、全周１２７個の符号
で構成され、連続した７個の符号で組立てたコード信号
は、パターン上の各位相位置てすへて異なる。また、１
回に同時検出される連続した１１個の符号を右回りに、
ａｏ、ａｉ、ａ２、ａ３．・・・ａ。としたとき、 ａｏ　ｅａ４■ａ５θａａｅａｔ＝０ ａ３θａ７Φａ　ａ　ｅＥ）　ａ　９■ａ　、０＝　０
が成立する。

第１図において、符号板Ａには、上述の１２７個の符号
配列になるＭ系列パターンＡ１が形成されている。また
、検出部Ｂには、このＭ系列パターンＡ１を検出するた
めの１１個のセンサＳｏ〜Ｓ　＋ｏ　（センサ番号は端
子Ｔ上の番号で示す）からなるセンサアレーＢ１が設け
られている。

ここで、センサアレーＢ１のセンサＳ０〜ＳＩＯのうち
、センサＳ３〜Ｓ９が絶対位置検出に用いられる。また
、座標変換メモリＲは、センサｓ３〜Ｓ、の出力から得
られるコード信号を、二進数序数コードに１対１変損す
るもので、このアブフリュー１−エンコーダの７ビツト
コード出力ｄ。シｄ６を作成する。

一方、演算器Ｐ１は、センサ５Ｏ１ｓ４、Ｓ３、Ｓ６、
Ｓ７の出力により演算： Ｓｏ　（！１）Ｓ４ｅｓｓ■Ｓ　６ｅＳ　ｙを行い、演
算器Ｐ２は、センサＳ５、Ｓ２、Ｓ、、Ｓ８、Ｓｌ。の
出力により演算： Ｓ、ｅＳ　７　ｅＳ　ａΦＳ９Φ３１０を行う。また、
判定器Ｑは、演算器Ｐ、、Ｐ２の少なくとも一方が１、
すなわち読み誤り発生時には警告信号（ローレベル）を
出力ｑに発する。

このように構成された本実施例のアブソリュートエンコ
ーダにおいて、符号板Ａが矢印のように回転し、検ｄ部
Ｂに対する相対移動を行うと、センサアレーＢ１は、Ｍ
系列パターンＡ１上の隣接位置を順次検量し、座標変換
メモリＲは、符号板へに対する検出部Ｂの絶対位置を表
わす７ビツトコード出力ｄ０〜ｄ６を出力する。また、
このとき、演算器Ｐ０、Ｐ２の出力が一方でも１となっ
た場合には、Ｍ系列パターンＡｌ上の符号とその検出信
号との対応が崩れていると判断して、警告信号ｑを発し
、コード出力ｄ０〜ｄ、が間違フていることを知らせる
。

第２図は、本発明の別の実施例の異富事態を検出可能な
１トラック型アブソリュートエンコーダの構成を示す。

本実施例は、１トラック型アブソリユートパターンとし
て７ビツトのＭ系列パターンのＯ符号が６個連続する部
分に、０符号を１個追加した拡張Ｍ系列パターンを採用
したものである。この拡張Ｍ系列パターンは、１２８個
の符号からなり、連続７個の符号を検出して一周１２８
個の絶対位置を判別できるアブソリュートパターンであ
る。しかし、０符号を追加した位相位置では、上記特定
位置関係の符号を用いた演算の数値解が０にならないの
で、ゼロ検出回路Ｚ１により０符号を追加した位相位置
を検出し、修正器Ｚ２によりこの部分での演算を補正し
て、正常な読み誤り判定を行わせるようにしている。

第２図において、符号板Ａには、１２８個の符号配列に
なる拡張Ｍ、？ｓ列パターンＡ２が形成されている。ま
た、検出部Ｂには、このＭ系列パターンＡ２を検出する
ための１２個のセンサＳ。〜Ｓ１、（センサ番号は端子
Ｔ上の番号で示す）からなるセンサアレーＢ２が設けら
れている。

ここで、センサアレーＢ２のセンサＳ。〜Ｓ１のうち、
センサＳ、〜Ｓ１□は、絶対位置積比に用いられる。ま
た、座標変換メモリＲは、センサＳ、〜Ｓ＋＋の出力か
ら得られるコード信号を、二進数序数コードに１対１変
換するもので、このアブソリュートエンコーダの７ビツ
トコード比力ｄ０〜ｄ６を作成する。

一方、ゼロ検出器Ｚ１は、センサＳ０〜Ｓｌｌの出力状
態を監視して、その中に連続７個の０個号がある場合に
は、出力端子２に、ゼロ信号（ローレベル）を出力して
、修正器Ｚ２を反転作動させる。また、修正器Ｚ２は、
ゼロ検出器Ｚ１の出力に応じて演算器Ｐ５、Ｐ４の入力
をそれぞれ１本ずつ切替える。すなわち、センサＳ。〜
Ｓｚの中に連続７個の０個号が無い場合には、演算器Ｐ
、に対しセンサＳＳｉ演算器Ｐ４に対しセンサＳ７を接
続するが、連続７個のＯ信号が有る場合は、これをそね
ぞれ、演算器Ｐ、に対しセンサＳ８ｘ演算器Ｐ４に対し
センサＳｌｌと切替える。

従って、演算器Ｐ、は、センサＳ。−３１１の中に連続
７個のＯ信号が無い場合には、先の従来例と同様な特定
位置関係における演算 Ｓ　ｏ　ｅＳ　４　（９Ｓ　＝、　　（％）　Ｓ　６　
（ｉ）　Ｓ　７を行い、連続７個の０個号が有る場合に
は、センサＳ５をセンサＳ８に置換えた演算： Ｓ０■Ｓ４■Ｓ６■Ｓ７θＳ８ を行う。また、演算器Ｐ４は、センサＳ０〜Ｓの中に連
続７個の０個号が無い場合には、先の従来例と同様な特
定位置関係における演算；Ｓ３Φ５７ｅｓａ■Ｓ　ｓ　
ｅ　Ｓ　ｒ。

を行い、連続７個のＯ信号が有る場合には、センサＳ、
をセンサＳ１１に置換えた演算：Ｓ３ΦＳ６■Ｓ９■Ｓ
ｈｏ■３目 を行う。つまり、ゼロ検出器Ｚ１と修正器Ｚ２を用いる
ことにより、センサＳ０〜３１１に連続７個のＯ信号が
有る、すなわち、センサＳ４〜Ｓ７が過剰な０符号を検
出している際に、その０符号の。

１つを読みとばして、外側のセンサＳ６、Ｓｌｌを選択
することにより、実買的に先の実施例と同様な特定位置
関係における演算を可能としている。

また、ここで、センサＳｏ〜ＳＬ＋に連続７個のＯ符号
が検出されている場合には、センサＳ、の出力に関して
演算器Ｐ３による読み誤り検出が行われないが、このと
きには必ず、センサＳ、の出力はＯ信号であるから、結
局、ゼロ検６器Ｚ１により読み誤り検出が行われている
ことになる。

第３図は、ゼロ検出回路ｚ１の回路構成の一例を示す。

これは、センサＳＯ〜Ｓ１１にそれぞれ接続される入力
端子■。〜ＩＩＩの人力状態を監視して、拡張Ｍ系列パ
ターンの０を加えた部分を含むパターンの周辺６バルス
分のパターンを検出する回路である。この部分はＰＬＤ
を利用すると容易に製作できる。

第３図において、入力端子Ｉ。〜Ｉ１１に連続７個の０
個号が検出されると、出力端子Ｚには、ゼロ信号（ロー
レベル）が出力される。

［発明の効果］ 本発明（請求項第１項）のエンコーダは、従来同様に、
符号板（Ａ）と検出部（Ｂ）の相対位置に応じたコード
信号が得られることに加えて、この絶対位置検出用のセ
ンサ群と、検出部ＣＢ）に特定な位置関係を持たせて設
けたｍ個のセンサとが兼用（重複）する部分において、
符号の読み誤りが無いことが確認されるから、アブソリ
ュートエンコーダ、およびこれを組込んだ装置の信頼性
が向上する。すなわち、例えば、警告信号が発せられた
時点で、装置運転を停止したり、警告信号をアブソリュ
ートエンコーダ交換、点検の目安とすることにより、装
置の不慮の事故を未然に防ぐことができる。

請求項第２項の発明のエンコーダは、アブソリュートパ
ターン読取用のセンサ群の全センサについて符号読取り
が正しく行われた否かが判定されるから、アブソリュー
トエンコーダ、およびこれを組込んだ装置の信頼性がさ
らに向上する。すなわち、例えば、警告信号が発せられ
た時点で、装置運転を停止したり、警告信号をアブソリ
ュートエンコーダ交換の目安とすることにより、装置の
不慮の事故を未然に防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る１トラック型アブソリ
ュートエンコーダの構成を示す模式図である。 第２図は、本発明の別の実施例に係る１トラック型アブ
ソリュートエンコーダの構成を示す模式第３図は、本発
明の別の実施例に係る１トラック型アブソリュートエン
コーダに用いられるゼロ検出器の回路構成の一例を示す
回路図である。 ［主要部分の符号の説明コ Ａ・・・符号板　　　　　Ａ１・・・Ｍ系列パターンＢ
・・・検出部　　　　　Ｂ１・・・センサアレーＱ・・
・判定器　　　　　Ｐｌ・・・演算器Ｒ・・・座標変換
メモリ　Ｐｌ・・・演算器Ｓ０〜Ｓ１゜・・・センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）１トラック型アブソリュートパターン・トラック
   を設けた符号板（Ａ）と、前記トラック上のｎ個（ｎは
   ２以上の自然数）の符号を同時検出可能なセンサ群を設
   けた検出部（Ｂ）とからなり、前記符号板（Ａ）に対す
   る前記検出部（Ｂ）の絶対位置を、前記符号のコードと
   して出力する１トラック型アブソリュートエンコーダに
   おいて、特定な位置関係にあるｍ個（ｍは２以上の自然
   数）のセンサから検出されるｍ個の符号（Ｘ＿１、Ｘ＿
   ２、Ｘ＿３、・・・Ｘ＿ｍ）が、どの前記絶対位置であ
   っても、ｆ（Ｘ＿１、Ｘ＿２、Ｘ＿３、・・・Ｘ＿ｍ）
   ＝定数Ｃｆ：関数なる方程式を満足するような１トラッ
   ク型アブソリュートパターンで前記トラックを構成し、
   前記ｍ個のセンサを、前記センサ群の少なくとも一部と
   兼用させて、または兼用させずに前記検出部（Ｂ）に設
   け、 前記ｍ個のセンサの出力を用いて前記方程式ｆ（Ｘ＿１
   、Ｘ＿２、Ｘ＿３、・・・Ｘ＿ｍ）の数値解を求める演
   算部と、該数値解と前記定数Ｃとを比較して、異なる場
   合に警告信号を出力する判断部と、 を備えたことを特徴とする異常事態を検出可能な１トラ
   ック型アブソリュートエンコーダ。
2. （２）前記検出部（Ｂ）に、前記ｍ個のセンサを複数組
   配置し、それにより前記センサ群の全部のセンサがいず
   れかの組のセンサと必ず兼用するように配置したことを
   特徴とする請求項第１項記載の１トラック型アブソリュ
   ートエンコーダ。