JPH04145326A - 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転性をもって絶
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、第７図に示すようにアブソリ
ュートコード検出手段５１が固定されているので動作開
始時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５２をシリアルに検出しなければならず
、このため必要ビア）数分コード板５３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、この点では劣るという問題がある。

本発明は上記問題点に鑑み、上記先行発明に改良を加え
、動作開始時の初期位置を求めるためのコード板の移動
を不要とし、起動時の取扱いが容易な位置検出装置を提
供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は上記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−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、所定ビット数のパラレルな
バイナリ−コードから、絶対位置データを得る手段と、
前記アブソリュートコード検出手段をアブソリュートコ
ード列に沿って移動させる手段とを、備えたことを特徴
とする。

作用 本発明によると、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、本発明によると、アブソリュートコード列のバ
イナリ−コードをシリアルに検出する手段が移動可能に
構成されているので、動作開始時の初期位置を求める際
に、コード板を停止させた状態で、アブソリュートコー
ド検出手段を所定ビット数移動させることで、その際の
絶対位置を求めることができる。

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１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、移動可
能な光学式アブソリュートコード検出手段７がある場合
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１
６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「０」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
４ａ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、アブソリュート検出手段７の発光部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６の固定スリット７ｃが配されている。前記
受光部７ｂとマスク板６は、第１図に示すように移動可
能に構成されて、動作開始時の初期位置を求める際に、
アブソリュートコード列３に沿って４ビツト分移動でき
るようになっている。具体的には、第１図に示すように
、可動枠３１に前記マスク板６が取付けられると共に、
可動枠３１上に前記受光部７ｂを固定し、その直上にマ
スク板６の固定スリット７ｃが位置するように構成され
ている。そして、前記可動枠３１は電磁ソレノイド３２
に連結されると共に、コイルスプリング３３及び１対の
板バネ３４ａ、３４ｂで支持されている。位置検出装置
が測定を開始するとき、電磁ソレノイド３２が動作して
第１図左方向に可動枠３１を移動させ、これによってコ
ード板１が静止した状態で、アブソリュートコード列３
の４ビツトのバイナリ−コードをシリアルに検出できる
ように構成されている。その後可動枠３１はその位置に
保たれたまま、コード板１が回転する。前記発光部７ａ
はアブソリュートコード列３に対し４ビツト分以上の光
を照射できるように構成され、それ放置定状態に配置さ
れている。しかしこの発光部７ａを受光部７ｂ及び固定
スリン）７ｃに連動するように構成することも可能であ
る。位置検出装置の測定が終了すると、電磁ソレノイド
３２が非動作状態となり、前記可動枠３１はコイルスプ
リング３３及び１対の板バネ３４ａ、３４ｂの復元力に
よって元の位置に復帰する。

アブソリュートコード検出装置７のコード検出タイミン
グは、信号処理回路において特別に生成するようにして
もよいが、前記第１、第２のインクリメンタルコード検
出手段４．５をアブソリュートコード検出装置７に連動
して移動する移動可能なタイプのものとしてもよい。こ
の場合には、前記可動枠３１に第１、第２のインクリメ
ンタルコード検出手段４．５の受光部４ｂ、５ｂ及び固
定スリン）４ｃ、５Ｃを取付ければよい（後の信号処理
回路の説明は、第１、第２のインクリメンタルコード検
出手段４．５がアブソリュートコード検出手段７に連動
するタイプの場合について述べている。）。

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図にはその具体列が示されている。アブソリュート
コード列３には、Ｍ系列符号に基きｒ　００００１００
１１０１０１１１１　Ｊ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
　０００１　Ｊ、ｒ　００１０　Ｊ、「０１００」、ｒ
ｌｏｏｂ、ｒｏｏｌｌ」、ｒｏｌｌｏ」、ｒ　１１０１
　Ｊ、「１０１０　Ｊ、ｒ　０１０１　Ｊ、ｒ　１０１
１　Ｊ、ｒｏｌｌｌＪ、「１１１１」、ｒｉｉｉｏ、、
、ｒｌｌｏ（１、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ｊのように整理し、絶対位置く１〉、〈
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［ｆｏｏｌ　Ｊ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「ＯＯｌ」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、
絶対位置がく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５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１１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検出手
段７で検出された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６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６図のタイミングチャートにおいて、アブソリュート
コード検出装置７及び第１、第２のインクリメンタルコ
ード検出装置４．５が移動して、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１６には
「０」が入力される。次いで同様にしてｒＯｊ　ｒＯＪ
　　ｒｌ」が順次入力され、シフトレジスタ１６にはｒ
ｏｏｏｌＪ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が出力される。その後は、コード板１の回転によ
る位置データが得られる。

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ｒ　０
００１　Ｊを絶対位置を示すデータｒ　０００１　Ｊに
変換する。この絶対位置を示すデータｒ　０００１　Ｊ
は６ビツトのアップダウンカウンタ１９に送られ、その
上位４ビツトにプリセットされる。アンプダウンカウン
タ１９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１９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。クロック信号は人相、Ｂ相のインク
リメンタル信号を４逓倍したもので、このクロック信号
でアップダウンカウンタ１９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１９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１９は最初ｒｏ００１０
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’０ＯＯ
ＩＯＩＪとなる。アップダウンカウンタ１９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／（１６Ｘ
４）円周、すなわちｌ／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及びアップダウンカウンタ１９を備えた位置デー
タ変換手段１４から、１／６４円周の分解能を有した絶
対位置データが出力されるが、前記位置データ変換回路
１８から直接４ピツ）（１／１６円周の分解能）の絶対
位置データが出力されるように構成することもできる。

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たが、Ｍ系列のより多いビ
ット数のコードを用いることもでき、又Ｍ系列符号に限
定する必要もない。更に上記実施例では、可動枠３１、
電磁ソレノイド３２等により、アブソリュートコード検
出手段７をアブソリュートコード列３に沿って移動させ
る手段を構成しているが、この側に限定されないことは
勿論である。

発明の効果 本発明によれば、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、動作
開始時の初期位置をコード板を移動させることなく求め
ることができ、起動時の取扱いを容易にすることができ
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アブソリュート信号
検出手段を示す斜視図、第２図はコード板を示す平面図
、第３図はコード検出装置の断面図、第４図はＭ系列符
号を説明する説明図、第５図は信号処理回路のブロック
図、第６図は信号処理に関するタイミング図、第７図は
本願に先行する発明のアブソリュート信号検出手段を示
す斜視図である。 １〜−〜−−・−−−一−コード板 ２・−−−−−−一・・−インクリメンタルコード列３
−−−−−−−一・−・アブソリュートコード列４．５
−−−−〜−−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３１・
・・−・−一−−−可動枠

Claims (1)

【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、 前記アブソリュートコード検出手段をアブソリュートコ
   ード列に沿って移動させる手段とを、 備えたことを特徴とする位置検出装置。