JPH04143620A - 位置検出装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は絶対位置を検出することが可能な位置検出装置
に関するものである。

従来の技術 従来、回転位置等をアブソリュートに検出するエンコー
ダとしては、磁気式や光学式のエンコーダが汎用されて
おり、特にバイナリ−コード（２進化コード）を用いた
光学エンコーダは応答性良くかつ高い信軌性をもって絶
対位置の検出が可能である。

ところが、従来のアブソリュート式エンコーダは、特開
昭５９−１７６０５号公報に１例が示されるように、１
つの測定位置においてパラレルに複数ビットのバイナリ
−コードを検出する必要があり高分解能のエンコーダを
得るには、それに必要なビット数分のコード列、これに
対応する数のコード検出手段や増幅回路等が必要となり
、コード板の構造が複雑になると共に、部品点数が多く
なり、調整に手間がかかり、コスト高になるという問題
があった。

このような問題点を解消するため、本発明者等は位置デ
ータをバイナリ−コードによりシリアルに記録したアブ
ソリュートコード列を備えたエンコーダ（位置検出装置
）を開発し、これを特許出願した（特願平２−１１４３
８３号、平成２年４月２８日出願）。

発明が解決しようとする課題 上記特許出願に係る先行発明は、シリアルに検出した必
要ビット数のアブソリュートコード（バイナリ−コード
）を、信号処理部においてパラレルコードに変換して絶
対位置を検出するものであり、１列のアブソリュートコ
ード列と、タイミング信号等をとるために必要な１列の
インクリメンタルコード列とを備えるだけでよいので、
従来のアブソリュート式エンコーダに比較して、コード
板の構造の簡単化及び部品点数の削減が可能となる位置
検出装置を提供することができた。

ところでアブソリュート式エンコーダは、インクリメン
タル式エンコーダに比較して構造が複雑になる等の短所
を有する反面、動作開始時の初期位置を、インクリメン
タル式エンコーダにおける原点復帰動を必要とせず、即
時にアブソリュートに検出できるという長所を有してお
り、この長所のために広く使用されているものである。

しかし上記先行発明では、動作開始の初期位置を求める
ために、必要ビット数のアブソリュートコードをシリア
ルに検出しなければならず、このため必要ビット数分コ
ード板が移動する必要があり、原則としてコード板が移
動しなくても初期位置を検出できる従来のアブソリュー
ト式エンコーダに比較し、検出エラーがでやすいという
問題がある。

本発明は上記問題点に鑑み、上記先行発明に改良を加え
、アブソリュートコードの検出エラーを判断できて、正
確な初期位置等を求めることができる位置検出装置を提
供することを第１の目的とする。又本発明は前記検出エ
ラーを判断するに必要なコード板の移動量をできるだけ
少なくすることを第２の目的とする。

課題を解決するための手段 本願の第１発明は上記第１の目的を達成するため、位置
データをバイナリ−コードにより移動方向に沿ってシリ
アルに記録したアブソリュートコード列を有すると共に
、各アブソリュートコードに対応して規則的にコードを
記録したインクリメンタルコード列のインクリメンタル
コードを検出するインクリメンタルコード検出手段と、
前記アブソリュートコード列のバイナリ−コードを検出
するアブソリュートコード検出手段と、インクリメンタ
ルコード列の検出信号に基いて、アブソリュートコード
列のシリアルなバイナリ−コードを、所定ビット数のパ
ラレルなバイナリ−コードに変換する手段と、所定ピン
ト数のパラレルなバイナリ−コードから、絶対位置デー
タを得る手段と、連続して得られた複数の前記パラレル
なバイナリ−コード又は複数の絶対位置データを比較し
て、アブソリュートコード検出の正否を判断する検出エ
ラー判定手段とを備えたことを特徴とする。

上記検出エラー判定手段は、コード板を一方向に移動さ
せたときに連続して得られた複数の絶対位置データを比
較し、その絶対位置データが連続していれば正常とし、
連続していなければ異常と判断するように構成すると好
適である。

本願の第２発明は上記第２の目的を達成するため、第１
発明の構成に加えて、アブソリュートコード列をＭ系列
符号に基いて構成したことを特徴とする。

作用 本願の第１発明によると、位置データをシリアルに記録
したアブソリュートコード列のバイナリ−コードがシリ
アルに検出され、このシリアルなバイナリ−コードがイ
ンクリメンタルコード列の検出信号に基いてパラレルな
バイナリ−コードに変換され、このパラレルなバイナリ
−コードから絶対位置データを得ることができるので、
コード板にアブソリュートコード列とインクリメンタル
コード列の２列のコード列を設けるだけで、絶対位置の
検出が可能となる。

そして本願の第１発明によると、連続して得られた複数
のパラレルなバイナリ−コード又は複数の絶対位置デー
タを比較して、アブソリュートコード検出の正否を判断
することができるので、検出エラーがあるとの判定に基
いて、検出動作を繰り返えさせたり、データ修正を行な
わせたりすることができ、正確な初期位置等を求めるこ
とができる。

そして検出エラー判定手段を、コード板を一方向移動さ
せたときに連続して得られた複数の絶対位置データを比
較し、その絶対位置データが連続していれば正常とし、
連続していなければ異常と判断するように構成すれば、
もっとも合理的に検出エラーの判定を行うことができる
。

本願の第２発明によると、アブソリュートコード列がＭ
系列符号に基いて構成されているので、その配列順に位
置コードを読み取る場合に、それ以前に読み取った複数
のコードと、新たに読み取ったコードとを合成すること
により、新たに読み取ったコードに対応する絶対位置を
知ることができ、その後位置コードを読み取るごとにそ
の絶対位置を知ることができる。従って例えば初期位置
を求める際に、アブソリュートコード列の必要ビット数
のコードをシリアルに読み取って得られた第１の絶対位
置データ（又はパラレルなバイナリ−コード）を次ビッ
トのコードを読み取って作成された第２の絶対位置デー
タ（又はパラレルなバイナリ−コード）とを比較するこ
とで、アブソリュートコードの検出エラーを判定できる
。このように初期位置等を求める際の検出エラーを判定
するに要するコード板の移動量は、元来絶対位置を求め
るのに必要なビット数分に１ビツト数分を加えただけで
よく、その増加量を最小限に抑えることができる。

実施例 本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第２図はロータリーエンコーダ式位置検出装置を示して
いる。円形のコード板ｌは、被測定回転体に中心が一致
するように固定され、外周側に円周方向のインクリメン
タルコード列２が、内周側に円周方向のアブソリュート
コード列３が夫々設けられている。

図示する実施例は、説明を簡単にするため、４ビツトの
バイナリ−コードによって絶対位置が検出される場合を
示している。インクリメンタルコード列２には、１６個
のスリット開口が規則的に設けられており、スリット形
成部と非形成部とが同一幅で交互にあられれるように形
成されている。アブソリュートコード列３はスリットコ
ードで構成された１６個のバイナリ−コードを円周に沿
ってシリアルに配して成立している（第４図参照）。す
なわち、アブソリュートコード列３は、円周方向に１６
等分され、夫々のエリアにおいてスリット開口がある場
合を「１」、スリット開口がない場合を［ｏＪと定め、
これらにより位置データをシリアルに記録しているので
ある。アブソリュートコード列３のバイナリ−コードと
インクリメンタルコード列２のインクリメンタルコード
（スリット形成部と非形成部）とは、第２図に示すよう
に、対応する位置に同一ピッチで設けられている。　コ
ード板１を間に挟んでその両側には、第２図及び第３図
に示すように、インクリメンタルコード列２に対向して
、第１のインクリメンタルコード検出手段４の発光部４
ａと受光部４ｂ、及び第２のインクリメンタルコード検
出手段５の発光部５ａと受光部５ｂが配設されている。

第１のインクリメンタルコード検出手段４と第２のイン
クリメンタルコード検出手段５とは、円周方向に互いに
９０°位相の異なった状態（インクリメンタルコード列
２のスリット開口間の１ピツチを１周期、３６０°とし
ている。）で、スリット列を検出し、Ａ相とＢ相のイン
クリメンタル信号が得られるように配設されている。な
お、第３図において、４Ｃ（５ｃ）はマスク板８の固定
スリットである。

又コード板１を間に挟んでその両側には、第２図及び第
３図に示すように、アブソリュートコード列３に対向し
て、アブソリユート検出手段７０発光部７ａと受光部７
ｂが配設され、かつコード板１と前記受光部７ｂとの間
にマスク板８の固定スリット７Ｃが配されている。

アブソリュートコード列３にはＭ系列符号（喜安善市著
「アダマール行列とその応用」、昭和５５年３月２０日
初版、２３７〜２４２頁参照）にて位置データが記録さ
れている。このＭ系列符号を用いたアブソリュートコー
ド列３によれば、その配列順に位置コードを読み取る場
合に、それ以前に読み取った複数のコードと、新たに読
み取ったコードとを合成することにより、新たに読み取
ったコードに対応する絶対位置を知ることができ、その
後位置コードを読み取るごとにその絶対位置を知ること
ができるという利点がある。

第４図にはその具体例が示されている。アブソリュート
コード列３には、Ｍ系列符号に基きｒｏｏｏｏｌｏｏｌ
ｌｏｌｏｌｌｌｌ」のコードを記録しておくと、最初の
４ビツトを読み込んだときｒ　００００　Ｊの位置デー
タが得られ、以降１ビット読み込むごとに順次、ｒ　０
００１　Ｊ、ｒ　００１０　Ｊ、ｒ　０１００　Ｊ、ｒ
　１００１　Ｊ、ｒｏｏｌｌ」、ｒｏｌｌｏ、、「１１
０１」、「１０１０Ｊ、ｒｏｌｏｌ、、’　１０１１　
Ｊ、ｒｏｌｌｌ」、「１１ｉｌｌ、「１１１０」、ｒｌ
ｌｏｏＪ、ｒ　１０００　Ｊの位置データを得ることが
できる。これら１６種類の４ビツトの位置データはすべ
て異なった数値のものであり、これらを第４図に示す「
テーブル」のように整理し、絶対位置く１〉、く２〉、
〈１６〉と対応させることができる。従って、例えば「
１」、「０」、「０」、「１」とシリアルにコードを読
み込んだとき、これに基き［１００１Ｊという４ビツト
の位置データを作成することにより、絶対位置が〈５〉
であることを認知することができる。そして次に「１」
とコードを読み込んだとき、それ以前に読み込んだ３ビ
ツトのコードｒ００１　Ｊと合成してｒｏｏｌｌ、とい
う４ビツトの位置データを作成することにより、絶対位
置が〈６〉であることを認知することができる。このよ
うに、最初の絶対位置を知るためには、４ビツトのシリ
アルなコードが必要であるが、その後の絶対位置を知る
ためには１ビツトのコードが追加されるだけでよいとい
う利点を、Ｍ系列符号を用いたアブソリュートコード列
３は有している。

上記のような位置データを得て、絶対位置を検出するた
めの信号処理回路の構成は第１図に示されている。

各コード検出手段４．５．７の受光部４ｂ、５ｂ、７ｂ
から得られた検出信号はアブソリュート・インクリメン
タル信号生成手段１１に入力される。このアブソリュー
ト・インクリメンタル信号生成手段１工は一般的な増幅
回路及び波形整形回路１１ａ、ｌｌｂ、ｌｌｃで構成さ
れており、各コード検出手段４．５．７に対応して各回
路が設けられている。前記アブソリュートコード列３の
アブソリュート信号は、前記信号生成手段１１で増幅、
波形整形されて４ビツトのシフトレジスタ１６に入力さ
れる。第１のインクリメンタルコード検出手段４で検出
されたＡ相のインクリメンタル信号と、第２のインクリ
メンタルコード検出手段５で検出されたＢ相のインクリ
メンタル信号は、共に前記信号生成手段１１で増幅、波
形整形されて、タイミング信号作成・４逓倍回路１７に
入力される。

前記アブソリュート信号がシフトレジスタ１６に入力さ
れるタイミングは、第５図に示すように、Ａ相のインク
リメンタル信号の立ち上がり時点に設定されている。す
なわちこのように設定されたタイミング信号がタイミン
グ信号作成・４逓倍回路１７より出力され、これに基き
シフトレジスタ１６がアブソリュート信号を読み込むよ
うになっている。

第５図のタイミングチャートにおいて、タイミングａの
時点から絶対位置検出を始めたとすると、Ａ相のインク
リメンタル信号の最初の立ち上がりでシフトレジスタ１
６には「０」が入力される。次いで同様にして”ＯＪ　
　「ＯＪ　　ｒｌ。

が順次入力され、シフトレジスタ１６にはｒｏｏｏｌ」
のパラレルな４ビツトの位置データ１３が得られる。こ
のように、シフトレジスタ１６及びタイミング信号作成
・４逓倍回路１７によって構成されるシリアル−パラレ
ル信号変換手段１２から４ビツトの位置データ１３が出
力され、同様にしてｒｏｏｏｌ」の次には’０ＯＩＯＪ
の、パラレルな位置データ１３が出力される。

前記パラレルな位置データ１３は、位置データ変換回路
１８に入力される。この位置データ変換回路１８は、次
頁の「表」に示すように、前記位置データ１３をアドレ
スとし、これに対応する絶対位置を示す２進数のデータ
が書き込まれたＲＯＭを備え、前記位置データｒ０００
ｂを絶対位置を示すデータｒ　０００１　Ｊに変換する
。同様に前記位置データｒ００１０」は絶対位置を示す
データｒｏｏ１０」に変換される。

このようにして得られた絶対位置を示すデータは前記タ
イミング信号に同期して順次エラー検出回路１９に送ら
れる。このエラー検出回路１９表 では最初の絶対位置を示すデータｒ０００１」をメモリ
に記憶し、次いで送られてきた絶対位置を示すデータｒ
　００１０　Ｊとを比較して、これが連続した値となっ
ているときは正常と判断し、連続していないときは異常
と判断する判断機能を備えている。

ｒｏｏｏｌ、とｒｏｏｌｏ」とは連続した値となってい
るので正常と判断される。そして正常と判断されたとき
、その判断をしたときの絶対位置を示すデータ、上記の
場合はｒｏｏｌｏＪが６ビツトのアップダウンカウンタ
２０に送られる。もし異常と判断した場合には、データ
をアップダウンカウンタ２０に送らず、次のデータに基
いて上記判断を繰返して行う。

上記のようにアップダウンカウンタ２０に送られた絶対
位置を示すデータ「００１０」は、アップダウンカウン
タ２０の上位４ビツトにプリセットされる。アップダウ
ンカウンタ２０の下位２ビツトは「００」をプリセット
する。

アップダウンカウンタ２０には、前記タイミング信号作
成・４逓倍回路１７で作成されたクロック信号及び方向
信号が入力される。クロック信号はＡ相、Ｂ相のインク
リメンタル信号を４週倍したもので、このクロック信号
でアップダウンカウンタ２０をカウントアツプ又はカウ
ントダウンする。方向信号は９０°位相のずれたＡ相、
Ｂ相のインクリメンタル信号の立ち上り、立ち下りを比
較することにより得られ、アップダウンカウンタ２０の
カウントアツプ又はカウントダウンを決定する。このよ
うにしてアップダウンカウンタ２０は最初ｒｏｏ１００
０」となり、次いでコード板１が同一方向にアブソリュ
ートコード列３の１／４ビット分回転したときｒ　００
１００１　Ｊとなる。アップダウンカウンタ２０の内容
は、クロック信号に基き順次出力され、これが６ビツト
の絶対位置を示すデータとなる。このデータは１／（１
６Ｘ４）円周、すなわち１／６４円周の分解能を有した
絶対位置データである。このようにして、位置データ変
換回路１８、エラー検出回路１９及びアップダウンカウ
ンタ２０を備えた位置データ変換手段１４から、１／６
４円周の分解能を有した絶対位置データが出力される。

上記実施例では、アブソリュートコード列３としてＭ系
列の４ビツトのコードを用い、初期位置を求めるための
コード板１を一方向に回転させ、これにより得られた連
続する２つの絶対位置データを比較し、その絶対位置デ
ータが連続していれば正常とし、連続していなければ異
常と判断し、異常の場合は検出動作を繰返し、これに暴
き再判断するように構成しているが、本発明は上記実施
例に限定されるものではない。例えばＭ系列のより多い
ビット数のコードでアブソリュートコード列３を構成す
ることもでき、又Ｍ系列符号に限定する必要もない。又
連続して得られた複数のパラレルなバイナリ−コードを
比較して、アブソリュートコード検出の正否を判断する
ように構成することができる。

更に、エラーと判断されたとき、絶対位置データを修正
するように構成することも可能である。

発明の効果 本願の第１発明によれば、コード板にアブソリュートコ
ード列とインクリメンタルコード列の２列のコード列を
設けるだけで、絶対位置の検出が可能になる構造簡単な
位置検出装置を提供することができ、それにもかかわら
ず、アブソリュートコードの検出エラーを判断できて正
確な初期位置等を求めることができるという効果を奏す
ることができる。

そして本願の第２発明によれば、第１発明の効果に加え
て、検出エラーを判断するに必要なコード板の移動量を
少な（することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における信号処理回路を示す
ブロック図、第２図はコード板を示す平面図、第３図コ
ード検出装置の断面図、第４図はＭ系列符号を説明する
図、第５図は信号処理に関するタイミング図である。 １−−−−−・−・−コード板 ２−−−−一・・−インクリメンタルコード列３−−−
−一・−−一−−アブソリュートコード列、５−−−−
−・−インクリメンタルコード検出手段７−−−−−・
−・−アブソリュートコード検出手段２−＝−−・−シ
リアル−パラレル信号変換手段４−・−−−一−−−位
置データ変換手段９−・・・−・−エラー検出回路 第 図 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）位置データをバイナリーコードにより移動方向に
   沿ってシリアルに記録したアブソリュートコード列を有
   すると共に、各アブソリュートコードに対応して規則的
   にコードを記録したインクリメンタルコード列を有する
   コード板と、 前記インクリメンタルコード列のインクリメンタルコー
   ドを検出するインクリメンタルコード検出手段と、 前記アブソリュートコード列のバイナリーコードを検出
   するアブソリュートコード検出手段と、 インクリメンタルコード列の検出信号に基いて、アブソ
   リュートコード列のシリアルなバイナリーコードを、所
   定ビット数のパラレルなバイナリーコードに変換する手
   段と、 所定ビット数のパラレルなバイナリーコードから、絶対
   位置データを得る手段と、 連続して得られた複数の前記パラレルなバイナリーコー
   ド又は複数の絶対位置データを比較して、アブソリュー
   トコード検出の正否を判断する検出エラー判定手段とを
   、 備えたことを特徴とする位置検出装置。
2. （２）検出エラー判定手段が、コード板を一方向に移動
   させたときに連続して得られた複数の絶対位置データを
   比較し、その絶対位置データが連続していれば正常とし
   、連続していなければ異常と判断するように構成された
   請求項１記載の位置検出装置。
3. （３）アブソリュートコード列がＭ系列符号に基いて構
   成されている請求項１又は２記載の位置検出装置。