JPH03293521A - 高精度エンコーダ - Google Patents

高精度エンコーダ

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JPH03293521A
JPH03293521A JP9511690A JP9511690A JPH03293521A JP H03293521 A JPH03293521 A JP H03293521A JP 9511690 A JP9511690 A JP 9511690A JP 9511690 A JP9511690 A JP 9511690A JP H03293521 A JPH03293521 A JP H03293521A
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JP
Japan
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signal
phase difference
signals
degrees
encoder
Prior art date
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Pending
Application number
JP9511690A
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English (en)
Inventor
Mitsuyuki Taniguchi
満幸 谷口
Hirofumi Kikuchi
弘文 菊地
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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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 本発明は回転軸や移動テーブル等の移動体の移動量や移
動速度を検出するエンコーダに関する。
従来の技術 回転軸や移動テーブル等の移動体の移動量や移動速度を
検出するエンコーダは、移動体に取り付けられたセンサ
から略90度の位相差のあるa相。
b相の信号を得て、a相、b相のディジタルデータを得
ている。
一般にセンサから第3図(イ)に示すようなa=s i
nO+Vd a=sin(θ+180)十Vd b=sin(θ十(Z) +Vd 1i=sin(θ+a+180)+Vdのa相と該a相
より180度位相差があるi相の信号と、a相とα(通
常このαは9・0度になるように調整される)位相差の
あるb相、該す相と180度位相差のある5相の信号が
出力されるようになっている。なお、vdは信号に含ま
れる直流成分であり、この信号Vdは各信号とも等しく
なるように調整される。
そして、コンパレータ等でa、  a相、b、’5相を
それぞれ比較して第3図(ロ)、(ハ)に示すようなデ
ィジタル出力Da (a≧a)、Db(b≧H)を得て
いる。
また、α(略90度)位相差のあるa、  b相の信号
をセンサから出力するエンコーダも公知である。
発明が解決しようとする課題 上述した従来のエンコーダにおいては、ディジタル出力
Da、Dbの位相差はαとなり、この位相差αを90度
になるようにセンサ部の調整1組み立てを行なうか、複
雑な位相差補正を行なう必要がある。とくに位相差が正
確に90度でないと、出力Da、Db内の内挿データを
得る場合、正確な内挿データが得られないという欠点が
ある。
そこで本発明の目的は、簡単な方法で正確に90度位相
差のある信号を得ることのできる高精度エンコータを提
供することにある。
課題を解決するための手段 本発明は、移動体に取り付けられたセンサから、180
度位相差がある第1.第2の信号と、上記第1の信号よ
り略90度位相差のある第3の信号と、該第3の信号よ
り180度位相差のある第4の信号を出力するエンコー
ダにおいては、上記第1の信号から第2の信号を減じて
第5の信号を作る手段と、上記第2の信号から第1の信
号を減じて第6の信号を作る手段と、上記第3の信号か
ら第4の信号を減じて第7の信号を作る手段と、上記第
5の信号と第7の信号を加算して第8の信号を作る手段
と、上記第6の信号と第7の信号を加算して第9の信号
を作る手段とを備え、正確に90度位相差のある上記第
8と第9の信号を得るようにする。
また、移動体に取り付けられたセンサから、180度位
相差かある第1.第2の信号と、少なくとも上記第1の
信号より略90度位相差のある第3の信号を出力するエ
ンコーダにおいては、上記第1の信号と第3の信号を加
算して第4の信号を作る手段と、上記第2の信号と第3
の信号を加算して第5の信号を作る手段とを備え、正確
に90度位相差のある上記第4と第5の信号を得るよう
にする。
さらに、移動体に取り付けられたセンサから、略90度
位相差のある第1.第2の信号のみを出力するエンコー
ダにおいては、上記第1の信号と180度位相差のある
第3の信号を作る手段と、上記第1と第2の信号を加算
して第4の信号を作る手段と、上記第2と第3の信号を
加算して第5の信号を作る手段とを設け、正確に90度
の位相差のある第4と第5の信号を得るようにした。
作   用 第1図は本発明の作用原理を説明する説明図で、信号を
ベクトルで示し、ある信号をベクトルAで示し、このベ
クトルAで示される信号より180度位相差のある信号
のベクトルは第1図にWと示される関係にある。一方、
ベクトルAに示される信号に対してα位相差のある信号
のベクトルは第1図Bで示されるベクトルとなる。そこ
でベクトルAとベクトルBを加算すると、ベクトルCと
なる。またベクトルWとベクトルBを加算すればベクト
ルDとなる。第1図に示すように、2 (x+y)=1
80 であるので、(x十y)は90度となり、ベクトルCと
Dは直行し、ベクトルC,Dで示される信号は位相差が
正確に90度となる。
実施例 第2図は本発明を適用した光学式エンコーダの一実施例
の回路図である。
第2図中S1〜S4はセンサとしての受光素子で、受光
素子S1は、 a=sinO+Vd のa相信号を受信し、受光素子S2は、a=sin(θ
+180)+Vd のi相信号を受信し、受光素子S3は、b=sin(θ
+a)+Vd のb相信号を受信し、受光素子S4は、K=sin(θ
+α+180)+Vd の5相信号を受信する。
符号1. 2. 3. 4は非反転増幅器でそれぞれ信
号a、  a、  b、 Eを増幅するものである。符
号5、 6. 7は差動増幅器で、差動増幅器5は非反
転増幅器1の出力から非反転増幅器2の出力を減じた差
を増幅し、差動増幅器6は非反転増幅器2の出力から非
反転増幅器1の出力を減じた差を増幅し、差動増幅器7
は非反転増幅器3の出力から非反転増幅器4の出力を減
じた差を増幅するものである。
また、可変抵抗vR1は信号a、  aの直流成分Vd
を同一にするためのオフセット調整用の可変抵抗である
。同様にVH2は信号す、 hの直流成分Vdを同一に
するためのオフセット調整用の可変抵抗である。さらに
、VH2,VH2はそれぞれ非反転増幅器1.2および
非反転増幅器3,4から出力される信号め振幅を同一と
するためのゲイン調整用の可変抵抗である。
符号8は差動増幅器5,6の出力を加算するアナログ加
算器、符号9は差動増幅器6.7の出力を加算するアナ
ログ加算器で、VF6はゲインを調整する可変抵抗であ
る。符号10.11はコンパレータでそれぞれアナログ
加算器8.9の出力を設定されたレファレンス電圧と比
較するものである。
次ぎにこの実施例の動作を説明する。
受光素子81〜S4で前述した信号a、  a、  b
■が受信されると、これらの信号はそれぞれ非反転増幅
器1〜4で増幅されるが、可変抵抗VR1゜VH2でオ
フセット調整され、可変抵抗VR3゜VH2でゲインが
調整されて非反転増幅器1.2から出力される信号の直
流成分Vd、および正弦波の振幅は同一に調整される。
また、非反転増幅器3.4から出力される信号の直流成
分Vd、および正弦波の振幅も同一に調整される。
そして、差動増幅器5.6で非反転増幅器1゜2の出力
の差が増幅されるので、差動増幅器5゜6の出力は直流
成分が打ち消され、直流成分のない信号が得られる。し
かも、差動増幅器5.6の増幅度を同一としておくこと
により、差動増幅器5.6から出力される正弦波の振幅
も同一となる。
直流成分がなく正弦波の振幅が同一であるので増幅度を
無視して差動増幅器5.6の出力を見ると、差動増幅器
5の出力は、−(a−a)=T。
(なおa−a=Aとする)差動増幅器6の出力は(a−
a)=Aとなる。なお、Aも正弦波信号である。
同様に、差動増幅器7からも直流成分のない正弦波のみ
の信号が得られ、この増幅器7の出力は、(b−E−)
=■となる。なお、信号AとBの大きさ、すなわち振幅
は異なってもよい。
アナログ加算器8からは、差動増幅器5,7の出力が加
算されその出力Cは、 C=−(T+T)= −(a−a+’5−b)=A+B 同様に、アナログ加算器9の出力りは、D=−(A+π
) = −(a−a+’bi−b)=T+ B その結果、アナログ加算器8,9の出力C,Dは第1図
にベクトル表示したように直行するものとなる。すなわ
ち、位相差90度の正弦波信号C2Dが得られる。
次ぎにこの正弦波信号C,Dと設定されたレファレンス
電圧をコンパレータ10,11でそれぞれ比較して、第
3図(ロ)、(ハ)に示すディジタル出力と同様なディ
ジタル出力E、  Fを得る。
しかも、このディジタル出力E、  Fは正確に90度
位相差のあるディジタル出力となる。
また、ディジタル出力E、  Fの内挿データを得る場
合には、信号C,Dを取aしこの信号に基づいて内挿デ
ータを作ればよい。この場合、第1図示すように、信号
C,Dの大きさ、すなわち正弦波信号の振幅が異なるの
で可変抵抗VR5を調節して、両信号の振幅が同一とな
るようにする。信号C,Dは正確に90度位相差がある
ので、内挿データも正確なものが得られる。
上記実施例では、受光素子からの信号a、  a。
b、5から1=a−a、A=a−a、T=に−bの3つ
の信号を作成したが、非反転増幅器1〜4の出力から直
流成分を除去し、かつ、非反転増幅器1,2の出力の振
幅を同一とすれば、非反転増幅器1.2の出力と非反転
増幅器3または4の出力を加算することによって正確に
90度位相差のある正弦波信号を得ることができる。す
なわち、第1図において、Aがa、 Kがa、Bがbま
たはFとなり正確な正弦波信号が得られる。同様に信号
す、′5、信号aまたは百より正確な正弦波信号を得る
こともできる。この場合第1図において、AがbSWか
に、Bがaまたは百となる。
さらにエンコーダのセンサ、例えば受光素子がSL、S
3Lかなく、α位相差のある信号a、  bしか得られ
ない場合には、一方の信号aまたはbの180度位相差
のある信号aまたはbの信号を作りこの3つの信号(a
、  a、  bかa、  b、5の信号)より、前述
した方法と同様に正確に90度位相差のある正弦波信号
を得ることができる。
発明の効果 本発明は、センサから検出される信号が90度位相差が
なくとも、正確に90度位相差のある信号を作成するこ
とができるので、センサの組み立て精度を問題とせず、
面倒なセンサの調整をも必要とせず、簡単に正確に90
度位相差のある信号を得ることができる。
しかも正確に90度位相差があるので、内挿信号を得る
ときにも、正確な内挿信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の作用原理を説明する説明図、第2図
は、本発明の一実施例の回路図、第3図は、従来のエン
コーダにおける信号処理の説明図である。 1〜4・・・非反転増幅器、5〜7・・・差動増幅器、
8.9・・・アナログ加算器、10.11・・・コンパ
レータ、VRI〜VR5・・・可変抵抗、Sl−S4・
・・受光素子。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)移動体に取り付けられたセンサから、180度位
    相差がある第1,第2の信号と、上記第1の信号より略
    90度位相差のある第3の信号と、該第3の信号より1
    80度位相差のある第4の信号を出力し、これらの信号
    より上記移動体の移動量を検出するエンコーダにおいて
    、上記第1の信号から第2の信号を減じて第5の信号を
    作る手段と、上記第2の信号から第1の信号を減じて第
    6の信号を作る手段と、上記第3の信号から第4の信号
    を減じて第7の信号を作る手段と、上記第5の信号と第
    7の信号を加算して第8の信号を作る手段と、上記第6
    の信号と第7の信号を加算して第9の信号を作る手段と
    を備え、正確に90度位相差のある上記第8と第9の信
    号を得ることを特徴とする高精度エンコーダ。
  2. (2)移動体に取り付けられたセンサから、180度位
    相差がある第1、第2の信号と、少なくとも上記第1の
    信号より略90度位相差のある第3の信号を出力し、こ
    れらの信号より上記移動体の移動量を検出するエンコー
    ダにおいて、上記第1の信号と第3の信号を加算して第
    4の信号を作る手段と、上記第2の信号と第3の信号を
    加算して第5の信号を作る手段とを備え、正確に90度
    位相差のある上記第4と第5の信号を得ることを特徴と
    する高精度エンコーダ。
  3. (3)移動体に取り付けられたセンサから出力される略
    90度位相差のある第1,第2の信号から、上記移動体
    の移動量を検出するエンコーダにおいて、上記第1の信
    号と180度位相差のある第3の信号を作る手段と、上
    記第1と第2の信号を加算して第4の信号を作る手段と
    、上記第2と第3の信号を加算して第5の信号を作る手
    段を有し、正確に90度の位相差のある第4と第5の信
    号を得る高精度エンコーダ
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006153753A (ja) * 2004-11-30 2006-06-15 Olympus Corp エンコーダ
JP2008232705A (ja) * 2007-03-19 2008-10-02 Mitsutoyo Corp 光電式エンコーダ
JP2009503462A (ja) * 2005-07-26 2009-01-29 エーベーエム−パプスト ザンクト ゲオルゲン ゲーエムベーハー ウント コー.カーゲー 絶対値回転角センサを有する電気モータ、および回転角絶対値の形成方法
JP2009115596A (ja) * 2007-11-06 2009-05-28 Mitsutoyo Corp 干渉計
JP2010071830A (ja) * 2008-09-19 2010-04-02 Mitsutoyo Corp 光電式エンコーダ
JP2016161441A (ja) * 2015-03-03 2016-09-05 株式会社ミツトヨ 位相調整器及びエンコーダ

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