JPH03296620A - Linear absolute encoder - Google Patents
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- JPH03296620A JPH03296620A JP2099604A JP9960490A JPH03296620A JP H03296620 A JPH03296620 A JP H03296620A JP 2099604 A JP2099604 A JP 2099604A JP 9960490 A JP9960490 A JP 9960490A JP H03296620 A JPH03296620 A JP H03296620A
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Landscapes
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、リニア式アブソリュートエンコーダに関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a linear absolute encoder.
従来のこの種のアブソリュートエンコーダとしては、例
えば「特開平1−152314号公報」に示すように、
符号板にアブソリュートパターンを一つのトラックパタ
ーンとして形成し、アブソリュートパターンの各読取領
域を読み取るための複数の検出器を、前記トラックの長
手方向に配列して、各検出器の出力の組合せコードによ
って絶対位置を検出するという光学式のアブソリュート
エンコーダが知られている。このエンコーダはロータリ
−式の実施例が示されているが、リニア式も適用できる
のはもちろんである。As a conventional absolute encoder of this kind, for example, as shown in "Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-152314",
The absolute pattern is formed as one track pattern on the code plate, and a plurality of detectors for reading each reading area of the absolute pattern are arranged in the longitudinal direction of the track. An optical absolute encoder that detects position is known. This encoder is shown as a rotary type encoder, but it goes without saying that a linear type encoder is also applicable.
前記公報のアブソリュートエンコーダに於いて、そのア
ブソリュートパターンの二進ビット0.1の読取りは前
記検出器で行なう必要があるが、特にエンコーダの分解
能を上げるために、符号板のアブソリュートパターンを
細かく形成すると、検出器の出力パルスの立ち上がり・
立ち下がりの時間が問題となり、これら立ち上がり・立
ち下がり部分での各検出出力の読み出し結果が正確な位
置コードにならず、エンコーダ出力に誤りが生じる恐れ
がある。In the absolute encoder of the above publication, it is necessary to read the binary bit 0.1 of the absolute pattern using the detector, but in order to increase the resolution of the encoder, it is necessary to form the absolute pattern of the code plate finely. , the rising edge of the detector output pulse
The falling time becomes a problem, and the readout results of the detection outputs at these rising and falling portions may not be accurate position codes, which may cause errors in the encoder output.
従って、本発明はこの問題点を解決し、光学式の他に磁
気式にも、エンコーダの出力に誤りの生じることがない
ようにしたリニア式のアブソリュートエンコーダを得る
ことを目的とする。Therefore, it is an object of the present invention to solve this problem and to obtain a linear absolute encoder which is not only an optical type but also a magnetic type, and which prevents errors from occurring in the output of the encoder.
〔課題を解決するための手段〕
前記問題点を解決するために、本発明は、2種の、互い
に反転する夫々の読取領域を直線方向に沿って多数配列
し、該多数の前記領域により直線状のアブソリュートパ
ターンを形成して、前記直線方向に移動自在に設けた符
号板と:この回転板に対して前記パターンの直線方向に
相対移動可能に設け、前記領域を読み取るための検出器
と;
を備えたリニア式アブソリュートエンコーダに於いて、
前記アブソリュートパターンは、直線方向に延びた一つ
のトラックパターンとして、その直線上の所定の範囲内
に前記各領域を配列した第1の領域群と、前記直線上の
別位置の範囲内に、前記領域群の各領域と反転する各領
域を配列した第2の領域群とから成り、
前記検出器として、前記第1の領域群に位置する一つの
領域を読み取る第1の検出器と、前記第2の領域群の、
前記−つの領域と反転する領域を読み取る第2の検出器
とを設け、
さらに、前記両検出器の各検出出力の差動をとるための
差動回路を備えたことを技術的要点としている。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned problems, the present invention arranges a large number of two types of mutually inverted reading areas along a straight line direction, and uses the large number of areas to a code plate that forms an absolute pattern and is movable in the linear direction; a detector that is movable relative to the rotary plate in the linear direction of the pattern and reads the area; In the linear absolute encoder, the absolute pattern is one track pattern extending in a linear direction, and includes a first region group in which each of the regions is arranged within a predetermined range on the straight line; a second region group in which each region of the region group and each region inverted are arranged within a range of a different position on a straight line, and one region located in the first region group serves as the detector. of the second region group;
The technical point is that a second detector is provided to read an area that is inverted from the two areas, and a differential circuit is further provided to take the difference between the detection outputs of both the detectors.
この発明によれば、直線方向に延びた一つのトラックパ
ターンとして前記符号板に設けたアブソリュートパター
ンは、前述の如く第1の領域群と、その各領域に反転す
る前記第2の領域群とからなり、前記第1の検出器が第
1の領域群に位置する一つの領域を読み取ると共に、前
記第2の検出器が第2の領域群の、前記−つの領域と反
転する領域を読み取ることになり、このために、両検出
器からは互いに相補的な振幅変化をする同期した検出信
号が出力される。これらの両検出器は差動回路によって
差動をとられ、差動回路の出力端に立ち上がり・立ち下
がりのシャープなほぼ矩形波状の信号が得られる。その
ために差動回路の出力信号はコンパレータなどで整形さ
れ、エンコーダ出力としての正確な矩形波信号を得るこ
とができる。According to this invention, the absolute pattern provided on the code plate as one track pattern extending in the linear direction is composed of the first region group and the second region group inverted to each region as described above. The first detector reads one area located in the first area group, and the second detector reads an area in the second area group that is opposite to the - two areas. Therefore, both detectors output synchronized detection signals whose amplitudes change complementary to each other. These two detectors are differentially operated by a differential circuit, and a nearly rectangular waveform signal with sharp rises and falls is obtained at the output end of the differential circuit. For this purpose, the output signal of the differential circuit is shaped by a comparator or the like, and an accurate rectangular wave signal can be obtained as the encoder output.
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described based on the drawings.
第1図は、本発明の実施例に係るリニア式アブソリニー
トエンコーダの構成図で、光学式の実施例を示している
。FIG. 1 is a block diagram of a linear absolute encoder according to an embodiment of the present invention, and shows an optical embodiment.
同図に於いて、このアブソリュートエンコーダは、符号
板(スケール)1と、符号板1に記録されたアブソリュ
ート信号を読み取るための第1および第2の検出部2a
、2bと、両検出器2a、2bからの各検出出力を受け
る信号処理回路3とからなっている。尚、信号処理回路
3は両検出器ia、2bからの各検出出力差動を処理し
て、°絶対位置を表わす4ビツトの並列データに変換す
るために用いられている。In the figure, this absolute encoder includes a code plate (scale) 1, and first and second detection units 2a for reading absolute signals recorded on the code plate 1.
, 2b, and a signal processing circuit 3 which receives each detection output from both detectors 2a and 2b. The signal processing circuit 3 is used to process the differential detection outputs from the two detectors ia and 2b and convert them into 4-bit parallel data representing absolute position.
符号板1は透明基板からなり、その表面には、2種の、
互いに反転する夫々の読取領域として、金属の蒸着など
からなる遮光領域4a〜4hと透過領域5a−5hとが
、前記基板の長手方向値線方向)に沿って多数配列され
ており、この多数の遮光および透過領域により直線状の
アブソリュートパターンが形成される。The code plate 1 is made of a transparent substrate, and on its surface there are two types of
A large number of light-shielding areas 4a to 4h and transparent areas 5a to 5h made of vapor-deposited metal or the like are arranged along the longitudinal direction of the substrate (value line direction) as respective reading areas that are inverted with respect to each other. A linear absolute pattern is formed by the light blocking and transmitting regions.
このアブソリュートパターンは、図示の如く、左方の1
6ビツトからなる第1の領域群Aと、右方の16ビツト
からなる第2の領域群Bとからなっており、第1の領域
群Aは、同図中の左方から右方へ順に、4つの「0」ビ
ットからなる遮光領域4aと、単一の「1」ビットから
なる透過領域5aと、単一の「0」ビットからなる遮光
領域4bと、2つの「1」ビットからなる透過領域5b
と、2つの「0」ビットからなる遮光領域4cと、4つ
の「l」ビットからなる透過領域5cと、単一の「0」
ビットからなる遮光−領域4dと、単一の「l」ビット
からなる透過領域5dとを有し、この領域群Aのアブソ
リュートコードは、rooQOlolloollllo
l」となる。As shown in the diagram, this absolute pattern is
It consists of a first area group A consisting of 6 bits and a second area group B consisting of 16 bits on the right side, and the first area group A is arranged in order from left to right in the figure. , a light-shielding region 4a consisting of four "0" bits, a transmitting region 5a consisting of a single "1" bit, a light-shielding region 4b consisting of a single "0" bit, and two "1" bits. Transparent area 5b
, a light-shielding region 4c consisting of two "0" bits, a transmitting region 5c consisting of four "l" bits, and a single "0" bit.
It has a light blocking area 4d consisting of bits and a transparent area 5d consisting of a single "l" bit, and the absolute code of this area group A is rooQOlolloolllo
l".
また第2の領域群Bは、図中の右方へ順に、4つのrl
jビットからなる透過領域5eと、単一のrQJビット
からなる遮光領域4eと、単一の「lJビットからなる
透過領域5fと、2つの「0」ビットからなる遮光領域
4fと、2つの「1」ビットからなる透過領域5gと、
4つの「0」ビットからなる遮光領域4gと、単一の「
1」ビットからなる透過領域5hと、単一の「0」ビッ
トからなる遮光領域4hとを配列し、前記第1の領域群
Aの各領域との関係において、右方の透過領域5eは左
方の遮光領域4aに反転し、右方の遮光領域4eも左方
の透過領域5aに、また透過領域5fも遮光領域4bに
反転しており、夫々の領域群A、Bの各領域は、図中の
左方から右方に向けて夫々反転しているために、第2の
領域群Bのアブソリュートコードは、前記第1の領域群
Aのそれに反転して、
rllllOloolloooolo」となる。Further, the second region group B includes four rl regions in order from the right in the figure.
A transmission region 5e consisting of j bits, a light-shielding region 4e consisting of a single rQJ bit, a transmission region 5f consisting of a single "lJ" bit, a light-shielding region 4f consisting of two "0" bits, and two " a transparent region 5g consisting of 1” bit;
A light-shielding area 4g consisting of four “0” bits and a single “0” bit
Transmissive regions 5h consisting of a single "1" bit and light shielding regions 4h consisting of a single "0" bit are arranged, and in relation to each region of the first region group A, the right transmissive region 5e is arranged on the left. The right light shielding region 4e is also reversed to the left light transmitting region 5a, and the transmitting region 5f is also reversed to the left light shielding region 4b, and each region of the region groups A and B is as follows. Since the absolute code of the second area group B is inverted from that of the first area group A, it becomes ``rlllllOlooollooooolo'' because the absolute code is inverted from the left to the right in the figure.
前記雨検出部2a、2bの左方2aには、アブソリュー
ト信号用検出器としての受光素子のアレイを構成する4
個の受光素子2a+〜2a4が備えられており、同様に
右方の検出部2bにも4個の受光素子2b+〜2b4が
備えられている。On the left side 2a of the rain detection sections 2a and 2b, there is a 4-piece array constituting an array of light-receiving elements as an absolute signal detector.
Similarly, the right detection section 2b is also provided with four light receiving elements 2b+ to 2b4.
これらの受光素子は、実際には透明基板1の下方(紙面
の下方)に配置されており、夫々の位置について、図中
の受光素子2a+と2b+とが一対の組として、また2
a2と2bz、2asと2bzおよび2a4と2b<と
がそれぞれ一対の組として、各組の両受光素子に対向さ
れる夫々の前記領域が互いに反転するように、例えば−
組の両受光素子の一方が透過領域に対向するときは、そ
れに反転して前記−組の他方の受光素子が遮光領域に対
向するように、夫々の受光素子が位置されている。These light-receiving elements are actually arranged below the transparent substrate 1 (below the plane of the paper), and the light-receiving elements 2a+ and 2b+ in the figure are arranged as a pair, and 2
For example, -
When one of the two light-receiving elements of a set faces the transmission area, the light-receiving elements of the set are reversed so that the other light-receiving element of the set faces the light-blocking area.
この紙面の上方には、前記基板1の各領域を介して、前
記夫々の受光素子と対向する不図示の8個の光源が配設
されている。Above the plane of the paper, eight light sources (not shown) are arranged, which face each of the light receiving elements via each region of the substrate 1.
以上のような構造であるから、8つの光源と8つの受光
素子2a+〜2a4.2tl〜2b<に対して符号板1
をその長手方向(直線方向)に移動させると、受光素子
2 a+〜2 a4s 2 bs〜2 b4からは、対
応する光源との間にアブソリュートパターンの透過領域
があるか、遮光領域があるかによってレベルの異なる信
号が得られ、これらの信号は夫々の受光受光素子により
、信号処理回路3に出力される。With the above structure, the code plate 1 for eight light sources and eight light receiving elements 2a+~2a4.2tl~2b<
When moving in the longitudinal direction (linear direction), the light receiving elements 2 a+ to 2 a4s 2 bs to 2 b4 will have different light depending on whether there is an absolute pattern transmitting area or a light blocking area between the corresponding light source. Signals with different levels are obtained, and these signals are output to the signal processing circuit 3 by the respective light receiving and receiving elements.
信号処理回路3の内部構造を第2図に示し、第1図中の
受光素子2a+と2b+とは、第2図中のオペアンプ$
a、9bの夫々の反転入力端子に接続されている。また
、第1図中の夫々の受光素子2a2と2bt、2asと
2bsおよび2a4と2b4の各組についても同様であ
るので、ここでは受光素子2a+と2b+の組について
のみ説明する。The internal structure of the signal processing circuit 3 is shown in FIG. 2, and the light receiving elements 2a+ and 2b+ in FIG. 1 are the operational amplifier $ in FIG.
It is connected to the respective inverting input terminals of a and 9b. The same applies to each set of light receiving elements 2a2 and 2bt, 2as and 2bs, and 2a4 and 2b4 in FIG. 1, so only the set of light receiving elements 2a+ and 2b+ will be described here.
受光素子2a+と2btは、その受光素子に対向する夫
々の前記領域が反転しているから、得られる検出出力は
相補的である。第1図示の符号板1の直線方向の移動に
伴って受光素子2a+の検8信号は第3図(a)の通り
であり、他方の受光素子2b+の検出信号は第3図(b
)の通りである。これらの検出信号を、第2図中の夫々
のオペアンプ$a、Jbで各々増幅しく一方のオペアン
プ6aの出力端子には、第3図(e)に示すような信号
が現れ、もう−方のオペアンプ6bの出力端子には第3
図(d)に示すような信号が現れる。両出力端子に現れ
る信号を第2図中の差動アンプ7に入力して差動増幅す
ると、差動アンプフの出力端子には、第3図(e)に示
す通りのほぼ矩形波状の信号が得られる。この信号のパ
ルス立上がりと立下がりは、パルス幅に関係なく一定の
急峻なものとなるので、この信号をコンパレータ8によ
っである一定の比較レベルで矩形波に変換し、信号処理
回路3の出力端子9aには、第3図げ)に示すような矩
形波信号が得られる。同様にして、第1図中の受光素子
2azと2b、の組、2aaと2baO組および2a4
と2b+の組の夫々からの検出信号による矩形波信号も
第2図中のそれぞれの出力端子9b、9c、9dに得ら
れ、これによって4つの出力端子9a〜9dから符号板
1の1ビツト毎に「0.1」の組合せの異なる4桁の2
進コ一ド信号を得ることかできる。Since the regions of the light receiving elements 2a+ and 2bt facing the light receiving elements are reversed, the detection outputs obtained are complementary. As the code plate 1 shown in FIG. 1 moves in the linear direction, the detection signal of the light receiving element 2a+ is as shown in FIG.
) is as follows. These detection signals are amplified by the respective operational amplifiers $a and Jb in FIG. 2, and a signal as shown in FIG. 3(e) appears at the output terminal of one operational amplifier 6a, and The output terminal of the operational amplifier 6b has a third
A signal as shown in figure (d) appears. When the signals appearing at both output terminals are input to the differential amplifier 7 in Fig. 2 and differentially amplified, the output terminal of the differential amplifier produces a substantially rectangular waveform signal as shown in Fig. 3(e). can get. Since the pulse rise and fall of this signal have a certain steepness regardless of the pulse width, this signal is converted into a rectangular wave at a certain comparison level by the comparator 8, and the signal is outputted from the signal processing circuit 3. A rectangular wave signal as shown in Fig. 3 is obtained at the terminal 9a. Similarly, the set of light receiving elements 2az and 2b, the set of 2aa and 2baO, and the set of 2a4 in FIG.
A rectangular wave signal based on the detection signal from each of the sets 2b+ and 2b+ is also obtained at the respective output terminals 9b, 9c, and 9d in FIG. 4-digit 2 with different combinations of "0.1"
It is possible to get a forward code signal.
前記4組の各受光素子からの検出信号によって信号処理
回路3の出力端子9a〜9dの夫々に現れる矩形波信号
を、第1図に対応させて図示すると、第4図の通りであ
る。この場合、夫々の受光素子に対して符号板1が第1
図中の左方向に移動しているものとする。この実施例で
は、4組の受光素子Eat 2b+、 2a22bz
、2as 2biおよび2a42b+の各検出信号に
よって、出力端子9a〜9dから同じ「0、l」の組合
せのコード信号が生じないように、トラック2上のアブ
ソリュートパターンの配列(アブソリュートコード功(
定められ、このコードは
rlllloloolloooolo」となる。The rectangular wave signals appearing at the output terminals 9a to 9d of the signal processing circuit 3 due to the detection signals from each of the four sets of light receiving elements are illustrated in FIG. 4 in correspondence with FIG. 1. In this case, the code plate 1 is connected to the first
It is assumed that the object is moving to the left in the figure. In this example, four sets of light receiving elements Eat 2b+, 2a22bz
, 2as 2bi and 2a42b+, the absolute pattern arrangement (absolute code function) on track 2 is arranged so that code signals of the same combination of "0, l" are not generated from the output terminals 9a to 9d.
and the code is ``rllllolooloolloooolo''.
従って出力端子9aをr2″j 、9bを「21」、9
Cをr22J 、9dを「28Jに割り当てると、1ビ
ツト毎の相対移動に異なる内容の4ビツトのアブソリュ
ート信号が得られ、第4図には夫々のアブソリュート信
号に対応する子穴進数が下部に添え書きされている。こ
れから解るように、第4図の矩形波信号をそのまま数値
化すれば、16の子穴進数となり、またこれは符号板1
を16ビツトの変位に移動した場合に一箇所として同じ
数値となっておらず、従ってアブソリュートエンコーダ
が構成されていることが解る。Therefore, the output terminal 9a is r2''j, 9b is "21", 9
By assigning C to r22J and 9d to "28J, a 4-bit absolute signal with different contents for relative movement of each bit is obtained. In Figure 4, the child hole number corresponding to each absolute signal is appended at the bottom. As you can see, if the rectangular wave signal in Fig. 4 is digitized as it is, it will be a numeric value of 16, which is also the code plate 1.
When shifted to a 16-bit displacement, the values are not the same at any one location, which indicates that an absolute encoder is configured.
以上は光学式の実施例であるが、これに限らず、磁気式
の実施例も適用できるので、第5図ないし第7図により
磁気式の実施例を説明する。Although the above is an optical embodiment, it is not limited to this, and a magnetic embodiment can also be applied, so the magnetic embodiment will be explained with reference to FIGS. 5 to 7.
第5r!gJは、磁気式の実施例を示すリニア式アブソ
リュートエンコーダの概略構成図である。この第5図に
於いて、長手状の符号板11には、その長手方向に一つ
のトラックとしてアブソリュートパターンが形成されて
おり、このアブソリュートパターンは、前記光学式の実
施例と同様に、図中左方の16ビツトからなる第1の領
域群Aと、右方の16ビツトからなる第2の領域群Bと
により成っている。5th r! gJ is a schematic configuration diagram of a linear absolute encoder showing a magnetic type embodiment. In FIG. 5, an absolute pattern is formed as one track in the longitudinal direction of the longitudinal code plate 11, and this absolute pattern is similar to the optical embodiment described above. It consists of a first area group A consisting of 16 bits on the left side and a second area group B consisting of 16 bits on the right side.
前記第1の領域群Aには、同図中の左方から右方へ順に
、4つのrlJ ビットからなる着磁ビット12aと、
単一のrOJ ビットからなる未着磁ビット13aと、
単一の「1」ビットからなる着磁ビット12bと、2つ
の「0」ビットからなる未着磁ビット13bと、2つの
「1」ビットからなる着磁ビット12Cと、4つの「0
」ビットからなる未着磁ビット13Cと、単一の「1」
ビットからなる着磁ビット12dと、単一の「0」ビッ
トからなる未着磁ビット13dとを配列しており、この
領域群Aのアブソリュートコードは、
rlllloloollooooloJとなる。In the first region group A, from the left to the right in the figure, there are magnetized bits 12a consisting of four rlJ bits,
an unmagnetized bit 13a consisting of a single rOJ bit;
A magnetized bit 12b consisting of a single "1" bit, an unmagnetized bit 13b consisting of two "0" bits, a magnetized bit 12C consisting of two "1" bits, and four "0" bits.
" unmagnetized bit 13C consisting of a single "1" bit
A magnetized bit 12d consisting of bits and an unmagnetized bit 13d consisting of a single "0" bit are arranged, and the absolute code of this area group A is rllllolooloollooooloJ.
また前記第2の領域群Bには、図中の右方に向けて4つ
の「0」ビットからなる未着磁ビット13eと、単一の
「1」ビットからなる着磁ビット12eと、単一の「0
」ビットからなる未着磁ビット13fと、2つの「l」
ビットからなる着磁ビット12fと、2つの「0」ビッ
トからなる未着磁ビット13gと、4つの「1」ビット
からなる着磁ビット12gと、単一のrlJビットから
なる未着磁ビット13hと、単一の「0」ビットからな
る着磁ビット12hとを順次配列しており、第1の領域
群Aの着磁ビットおよび未着磁ビットとの関係に於いて
、右方の未着磁ピッ)13eは左方の着磁ビット12a
に反転し、同様に右方の着磁ビット12eも左方の未着
磁ピッ)13aに、また右方の未着磁ビット13fも左
方の着磁ビット12bに反転しており、左右の各領域群
ASBの未着磁および着磁ビットは図中左方から右方に
向けてそれぞれ反転しているために、第2の領域群Bの
アブソリュートコードは、前述した第1の領域群Aの前
記コードに反転して、
rOooololloollllol」となる。Further, in the second region group B, toward the right in the figure, there are an unmagnetized bit 13e consisting of four "0" bits, a magnetized bit 12e consisting of a single "1" bit, and a magnetized bit 12e consisting of a single "1" bit. One “0”
” bit, and two “l” bits.
A magnetized bit 12f consisting of a bit, an unmagnetized bit 13g consisting of two "0" bits, a magnetized bit 12g consisting of four "1" bits, and an unmagnetized bit 13h consisting of a single rlJ bit. and magnetized bits 12h consisting of a single "0" bit are arranged in sequence, and in relation to the magnetized bits and non-magnetized bits of the first region group A, the non-magnetized bits on the right Magnetic bit) 13e is the left magnetized bit 12a
Similarly, the right magnetized bit 12e is also reversed to the left unmagnetized bit 13a, and the right unmagnetized bit 13f is also reversed to the left magnetized bit 12b. Since the unmagnetized and magnetized bits of each area group ASB are inverted from the left to the right in the figure, the absolute code of the second area group B is the same as that of the first area group A described above. Inverted to the above code, it becomes "rOooololloolllol".
前記夫々の着磁ビット12a〜12hは、1ビツトの長
さ寸法をλ、着磁ビットのビット数をnとするとき、長
手方向に(2n+1)個の交互に極性の異なる着磁区画
(S、N)を隣接配列して構成されており、しかも磁場
分布を対称的にするために、着磁ビットの始端と終端の
着磁区画の長手方向長さ寸法をλ/4に実質的に等しく
、これらの間に挟まれた中間の着磁区画のトラック長手
方向の長さをλ/2に実質的に等しくしである。例えば
、図中左方の着磁ビット12aはビット数が4個(n
= 4 )であるから合計9個の着磁区画(NSMSN
SNSN)が−列に並び、始端と終端の二つの着磁区画
(N、N)はトラック長手方向に夫々λ/4の長さを、
また中間の7個の着磁区画(SNSNSNS)は夫々λ
/2の長さを有している。Each of the magnetized bits 12a to 12h has (2n+1) magnetized sections (S . , the length of the intermediate magnetized section sandwiched between them in the track longitudinal direction is substantially equal to λ/2. For example, the magnetized bit 12a on the left side of the figure has four bits (n
= 4), so there are a total of 9 magnetized sections (NSMSN
SNSN) are arranged in a row, and the two magnetized sections (N, N) at the starting end and the ending end each have a length of λ/4 in the longitudinal direction of the track,
In addition, the middle seven magnetized sections (SNSSNS) are each λ
/2.
同図中の検出部14は、実際には、この紙面の下方に沿
って符号板11の下方に同符号板11と相対移動可能に
配設され、この検出部14には4個ずつの左右各組から
なるMR素子センサ15a〜18aとISb〜tabが
設けられている。これらのセンサは第1図中の受光素子
2a+〜2a、と2b+〜2b、の夫々に相当し、MR
素子センサISaとISbとが一対の組として、またt
6aと16b、17aと17bおよび1Baと18bと
がそれぞれ一対の組として、各組の画素子センサに対向
される夫々の前記ビットが互いに反転するように、例え
ば−組の両センサの一方が未着磁ビットに対向するとき
は、それに反転して他方のセンサが着磁ビットに対向す
るように、夫々のセンサが位置されている。The detection unit 14 in the figure is actually disposed below the code plate 11 along the lower side of the page so as to be movable relative to the code plate 11. Each set of MR element sensors 15a to 18a and ISb to tab are provided. These sensors correspond to the light receiving elements 2a+ to 2a and 2b+ to 2b in FIG. 1, respectively, and the MR
The element sensors ISa and ISb are used as a pair, and
6a and 16b, 17a and 17b, and 1Ba and 18b each form a pair, and one of the two sensors of the pair is set, for example, so that the respective bits facing the pixel sensor of each pair are inverted with respect to each other. Each sensor is positioned so that when facing the magnetized bit, the other sensor is reversed and faces the magnetized bit.
左右の各組センサにおいて、夫々のMR素子センサ間の
配置間隔はλまたはその整数倍であればよく、第5図で
はこの間隔は丁度λに設定している。夫々のMR素子セ
ンサについて、左方のMR素子センサ15aと右方のセ
ンサ15bとは、同図の如く夫々の接続の構成が示され
ている。尚、同図には略称されているが、他のMR素子
センサIEiaと16b、17aと1アbおよびlea
と18bの夫々も、上述の素子センサ15aと15bの
接続と同様に構成されており、ここでは便宜のために、
素子センサ15aとISbの接続の構成について説明す
る。In each set of left and right sensors, the arrangement interval between the respective MR element sensors may be λ or an integral multiple thereof, and in FIG. 5, this interval is set to exactly λ. Regarding the respective MR element sensors, the connection configuration of the left MR element sensor 15a and the right sensor 15b is shown as shown in the figure. Although abbreviated in the same figure, other MR element sensors IEia and 16b, 17a and 1ab, and lea
and 18b are also configured in the same manner as the connection of the element sensors 15a and 15b described above, and here, for convenience,
The configuration of the connection between the element sensor 15a and ISb will be explained.
左方のMR素子センサISaは、トラック長手方向にλ
/4の間隔をあけた二本の細かい並行なMR素子15a
+、15a、から成っており、右方のセンサ15bもト
ラック長手方向にλ/4の間隔をあけた二本の細かい並
行なMR素子ISb+、15b、から成っている。同図
に示すように、MR素子15a、と15b2との接続の
間およびMR素子15a、と15b1との接続の間には
、それぞれ接点(黒点)を経て電源端子19.20が設
けられ、またMR素子15a、と15b1との接続の間
およびMR素子15a、と15b、との接続の間には、
それぞれ接点(黒点)を経て出力端子1.22が設けら
れており、MR素子15a1と15b2およびMR素子
15a、と15blの両接続バイアスで電流の向きが互
いに逆になるように、電源端子1日、20間でブリッジ
回路を形成し、出力端子1.22間に検出出力を生じる
ように構成している。The left MR element sensor ISa is λ in the longitudinal direction of the track.
Two fine parallel MR elements 15a spaced apart by /4
The right sensor 15b also consists of two fine parallel MR elements ISb+, 15b spaced apart by λ/4 in the longitudinal direction of the track. As shown in the figure, power terminals 19 and 20 are provided through contacts (black dots) between the connections between the MR elements 15a and 15b2, and between the connections between the MR elements 15a and 15b1, respectively. Between the connections between the MR elements 15a and 15b1 and between the connections between the MR elements 15a and 15b,
Output terminals 1 and 22 are provided through the contacts (black dots), respectively, and the power supply terminals are connected so that the direction of current is opposite to each other due to the connection bias between MR elements 15a1 and 15b2 and MR elements 15a and 15bl. , 20 to form a bridge circuit, and a detection output is generated between the output terminals 1 and 22.
MR素子は、水平磁場がかかると磁界の極性にこだわら
ず、その強度に応じて自身の電気抵抗値を低下させる。When a horizontal magnetic field is applied to an MR element, its own electrical resistance value decreases in accordance with the strength of the magnetic field, regardless of the polarity of the magnetic field.
従って検出部14と符号板11との相対移動によって、
前記センサの出力端子4.22に生じる信号は次のよう
になる。Therefore, due to the relative movement between the detection unit 14 and the code plate 11,
The signal appearing at the output terminal 4.22 of said sensor is as follows.
図示のごとく符号板11の左方移動に伴って、MR素子
15a1のところに、符号板11の着磁ビットがかかる
と、MR素子15a1に磁場が生じると共に、右方のM
R素子15b1には未着磁ビットにより磁場がなくなっ
て、出力端子1の電位が上昇し、またMR素子15a、
のところに磁場が生じると、他方のMR素子15b、に
磁場がなくなって出力端子22の電位が低下する。As the code plate 11 moves leftward as shown in the figure, when the magnetized bit of the code plate 11 is applied to the MR element 15a1, a magnetic field is generated in the MR element 15a1, and the right M
The R element 15b1 loses the magnetic field due to the unmagnetized bit, and the potential of the output terminal 1 rises, and the MR elements 15a,
When a magnetic field is generated at the other MR element 15b, the magnetic field disappears at the other MR element 15b, and the potential at the output terminal 22 decreases.
さらに、MR素子15a、に着磁ビットの終端から未着
磁ビットがくると、その素子15a、に磁場がなくなる
と共に、他方のMR素子ISb+に着磁ビットにより磁
場が生じて出力端子4の電位が低下し、またMR素子1
5a、にも磁場がなくなると、他方のMR素子15b2
に磁場が生じて出力端子22の電位が上昇する。Furthermore, when an unmagnetized bit comes to the MR element 15a from the end of the magnetized bit, the magnetic field disappears in that element 15a, and a magnetic field is generated by the magnetized bit in the other MR element ISb+, so that the potential of the output terminal 4 decreases, and MR element 1
5a, when the magnetic field also disappears, the other MR element 15b2
A magnetic field is generated and the potential of the output terminal 22 increases.
また両センサISa、ISb共に一対のMR素子間の間
隔は前述よりλ/4であるので、出力端子1とnとでは
振幅波形が丁度上下対称となり、両出力間の位相のずれ
はλを360度とすると、90度の位相差になる。In addition, since the distance between the pair of MR elements for both sensors ISa and ISb is λ/4 as described above, the amplitude waveforms at output terminals 1 and n are exactly vertically symmetrical, and the phase shift between the two outputs is λ360. When expressed in degrees, the phase difference is 90 degrees.
そして、MR素子15aと15bとの組の一方の出力端
子1は第6図に示す信号処理回路の入力端子23に接続
され、他方の出力端子22は入力端子蹟に接続されてい
る。第6図は、前記検出部14の検出出力を処理するた
めの信号処理回路の一例を示しており、MR素子15a
と15bとの組について例示されているが、第5図中の
他のMR素子の組についても同様であるので、ここでは
、MR素子15aとISbとの組についてのみ説明する
。One output terminal 1 of the set of MR elements 15a and 15b is connected to the input terminal 23 of the signal processing circuit shown in FIG. 6, and the other output terminal 22 is connected to the input terminal. FIG. 6 shows an example of a signal processing circuit for processing the detection output of the detection section 14, in which the MR element 15a
Although the set of MR elements 15a and 15b is illustrated, the same applies to other sets of MR elements in FIG. 5, so only the set of MR elements 15a and ISb will be described here.
第5図中の左方のMR素子センサ15aのところに位置
する磁場パターンは第7図(a)に示す通りであり、他
方のMR素子センサ15bのところに位置する磁場パタ
ーンは第7図(b)に示す通りである。The magnetic field pattern located at the left MR element sensor 15a in FIG. 5 is as shown in FIG. 7(a), and the magnetic field pattern located at the other MR element sensor 15b is as shown in FIG. As shown in b).
これをそれぞれλ/4の間隔をあけた二本のMR素子か
らなるセンサISa、15bで相対走査すると、出力端
子1には第7図(C)に示すような脈流パルス状の信号
が現れ、もう一方の出力端子22には第7図(d)に示
すような相補的な脈流パルス状の信号が現れる。両出力
端子1.22に現れる信号を、第6図中の差動アンプ2
5に入力して差動増幅すると、差動アンプ25の出力端
子26には第7図(e)に示す通りのほぼ矩形波状の信
号が得られる。この信号のパルス立ち上がりと立ち下が
りは、パルス幅に関係なく一定の急峻なものとなる。そ
こでこの信号を第7図中のコンパレータ27によって成
る一定の比較レベルで矩形波状に変換すると、信号処理
回路の出力端子28aには第7図(f)に示すような矩
形波信号が得られる。When this is relatively scanned by the sensors ISa and 15b, each consisting of two MR elements spaced apart by λ/4, a pulsating current pulse-like signal as shown in FIG. 7(C) appears at the output terminal 1. , a complementary pulsating current pulse-like signal as shown in FIG. 7(d) appears at the other output terminal 22. The signals appearing at both output terminals 1 and 22 are sent to the differential amplifier 2 in Fig. 6.
5 and differentially amplified, a substantially rectangular waveform signal as shown in FIG. 7(e) is obtained at the output terminal 26 of the differential amplifier 25. The pulse rise and fall of this signal are constant and steep regardless of the pulse width. When this signal is converted into a rectangular waveform at a constant comparison level by the comparator 27 in FIG. 7, a rectangular wave signal as shown in FIG. 7(f) is obtained at the output terminal 28a of the signal processing circuit.
第5図に示す他のMR素子IGaとIGb、1アaと1
7bおよび18aと18bの各組にも、上述と同様に信
号処理を施し、第6図中の各出力端子2日a〜28dに
より、前述と同様に符号板11の1ビツト移動毎に「0
、l」の組合せの異なる4桁の2進コ一ド信号を得るこ
とができるのはいうまでもない。Other MR elements IGa and IGb, 1a and 1 shown in FIG.
Each set of 7b and 18a and 18b is also subjected to signal processing in the same manner as described above, and each output terminal 2nd a to 28d in FIG.
It goes without saying that it is possible to obtain four-digit binary code signals with different combinations of .
以上の本発明によれば、光学式および磁気式の実施例の
両方でも、前記符号板に設けたアブソリュートパターン
は、直線方向に延びた一つのトラックパターンとして前
記第1の領域群と、その各領域に反転する前記第2の領
域群とからなり、前記第1の検出器が第1の領域群に位
置する一つの領域を読み取ると共に、前記第2の検出器
が第2の領域群の、前記−つの領域と反転する領域を読
み取るために、両検出器からは互いに相補的な振幅変化
をする同期した検出信号が出力される。これらの両検出
器は差動回路によって差動をとられ、差動回路の出力端
に、個々の検出器の検出信号のほぼ2倍のS/N比で急
峻な立ち上がり・立ち下がりのシャープなほぼ矩形波状
の信号が得られ、その信号はコンパレータなどで整形さ
れてエンコーダ出力としての正確な矩形波信号を得るこ
とができる。According to the present invention, in both the optical type and magnetic type embodiments, the absolute pattern provided on the code plate is one track pattern extending in a linear direction that covers the first area group and each of the first area groups. the first detector reads one area located in the first area group, and the second detector reads one area located in the first area group; In order to read the region inverted from the above-mentioned two regions, both detectors output synchronized detection signals whose amplitudes change complementary to each other. These two detectors are differentially connected by a differential circuit, and the output terminal of the differential circuit receives a signal with sharp rises and falls with an S/N ratio that is approximately twice that of the detection signal of each individual detector. A substantially rectangular wave signal is obtained, and this signal is shaped by a comparator or the like to obtain an accurate rectangular wave signal as the encoder output.
従って、出力に誤りがない高分解能のアブソリュートエ
ンコーダを得ることができる。Therefore, a high-resolution absolute encoder with no error in output can be obtained.
第1図は、本発明の実施例(光学式)に係るリニア式ア
ブソリュートエンコーダの概路上面図である。
第2図は、第1図中の信号処理回路の内部構成を示す回
路図である。
第3図(a)ないし第3図(f)は、第1図中の符号板
1に形成されたアブソリュートパターンの透明領域を透
過した光電信号と、前記信号処理回路の各部波形を示す
線図である。
第4図は、第1図示の実施例に係るアブソリュートパタ
ーンの最終出力波形を示す線図である。
第5図は、本発明の別の実施例(磁気式)に係るリニア
式アブソリュートエンコーダの構成を示す概路上面図で
ある。
第6図は、第5図中のMR素子センサの検出出力を処理
するための信号処理回路の一例を示す回路図である。
第7図(a)ないし第7図げ)は、第5図示の符号板に
形成されたアブソリュートパターンの着磁ビットによる
磁場パターンと前記信号処理回路の各部波形を示す線図
である。
〔主要部分の符号の説明〕
1.11−・−一−−−−符号板
2a、2b、14−・−・−−−−一検出部2 a+〜
2 a4.2 b 1〜2 b 4−’−−−−受光素
子3−−−−−−一信号処理回路
4a〜4h・・・・−−−−−・・遮光領域5a−5h
・・・−−−−−・−・透明領域12a〜12h・・・
・−−−−〜着磁ビット13a〜13h−・−・・・・
・未着磁ビット15a〜1日a115b〜1日b −−
−−MR素素子セン出出願 人 株式会社 ニコン
代 理 人 渡辺 隆男
第5図
第7図FIG. 1 is a schematic top view of a linear absolute encoder according to an embodiment (optical type) of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram showing the internal configuration of the signal processing circuit in FIG. 1. 3(a) to 3(f) are diagrams showing the photoelectric signals transmitted through the transparent area of the absolute pattern formed on the code plate 1 in FIG. 1 and the waveforms of each part of the signal processing circuit. It is. FIG. 4 is a diagram showing the final output waveform of the absolute pattern according to the embodiment shown in the first figure. FIG. 5 is a schematic top view showing the configuration of a linear absolute encoder according to another embodiment (magnetic type) of the present invention. FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of a signal processing circuit for processing the detection output of the MR element sensor in FIG. FIGS. 7(a) to 7(g) are diagrams showing magnetic field patterns caused by the magnetized bits of the absolute pattern formed on the code plate shown in FIG. 5 and waveforms of various parts of the signal processing circuit. [Explanation of symbols of main parts] 1.11-.--1--code plates 2a, 2b, 14--.---1 detection section 2 a+~
2 a4.2 b 1 to 2 b 4-'------Light receiving element 3----- Signal processing circuit 4a to 4h...------ Light shielding area 5a to 5h
...-----Transparent areas 12a to 12h...
・-----Magnetized bits 13a to 13h-----
・Unmagnetized bit 15a to 1st a115b to 1st b --
--MR element sensor applicant Takao Watanabe, representative of Nikon Co., Ltd. Figure 5 Figure 7
Claims (1)
って多数配列し、該多数の前記領域により直線状のアブ
ソリュートパターンを形成して、前記直線方向に移動自
在に設けた符号板と;この符号板に対して前記パターン
の直線方向に相対移動可能に設け、前記領域を読み取る
ための検出器と; を備えたリニア式アブソリュートエンコーダに於いて、 前記アブソリュートパターンは、直線方向に延びた一つ
のトラックパターンとして、その直線上の所定の範囲内
に前記各領域を配列した第1の領域群と、前記直線上の
別位置の範囲内に、前記領域群の各領域と反転する各領
域を配列した第2の領域群とから成り、 前記検出器として、前記第1の領域群に位置する一つの
領域を読み取る第1の検出器と、前記第2の領域群の、
前記一つの領域と反転する領域を読み取る第2の検出器
とを設け、 さらに、前記両検出器の各検出出力の差動をとる差動回
路を備えたことを特徴とするリニア式アブソリュートエ
ンコーダ。[Scope of Claims] A large number of two types of mutually inverted reading areas are arranged along a linear direction, a linear absolute pattern is formed by the large number of areas, and the reading area is movable in the linear direction. In the linear absolute encoder, the absolute pattern includes: a code plate provided; and a detector provided movably relative to the code plate in a linear direction of the pattern and for reading the area; A first region group in which each of the regions is arranged within a predetermined range on the straight line as one track pattern extending in a linear direction, and each region in the region group is arranged within a range of another position on the straight line. and a second region group in which inverted regions are arranged, and the detector is a first detector that reads one region located in the first region group, and a second region group in which the second region group is arranged. ,
A linear absolute encoder comprising: a second detector that reads an area that is inverted from the one area; and a differential circuit that takes a difference between detection outputs of both the detectors.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2099604A JPH03296620A (en) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | Linear absolute encoder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2099604A JPH03296620A (en) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | Linear absolute encoder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03296620A true JPH03296620A (en) | 1991-12-27 |
Family
ID=14251697
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2099604A Pending JPH03296620A (en) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | Linear absolute encoder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03296620A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6760682B1 (en) | 1999-08-03 | 2004-07-06 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Position-measuring device |
-
1990
- 1990-04-16 JP JP2099604A patent/JPH03296620A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6760682B1 (en) | 1999-08-03 | 2004-07-06 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Position-measuring device |
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