JPH04248401A - 絶対位置決定用のエンコーダ及びこれを用いたサーボモータ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、絶対位置決定用のエン
コーダ及びそれを用いたサーボモータに係り、特に、ピ
ッチの異なる２つのインクリメンタル相からの出力間に
生ずる位相差に基づいて絶対位置を検出するエンコーダ
及びそれを用いたサーボモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ファクトリーオートメーション
、オフィースオートメーション、その他の分野で使用さ
れるサーボモータ、ロータリーエンコーダ等の自動機器
にあっては、この駆動を制御して各部材の位置決めを制
御するために、内蔵されたモータ等の速度、回転数、移
動量或いは停止位置などを計測する手段が必要であり、
この計測手段としてエンコーダと呼ばれる装置が存在す
ることは、すでに知られている。このエンコーダは、例
えばモータ等の軸変位に伴いパルスを出力する装置であ
り、検出方式としては、発光ダイオードとホトダイオー
ド等を用いた光学式と、モータ等の軸と共に回転する小
磁石を多数つけたドラムと磁気抵抗素子を用いて位置を
知る磁気式とがある。これらエンコーダには、いわゆる
相対位置を検出することから構造が簡単で安価なインク
リメント形と、絶対位置を検出することから構造が複雑
になって高価なアブソリュート形とがある。

【０００３】ここで図２に基づいて従来の磁気式のエン
コーダを説明する。このエンコーダのドラム１０は図示
しないモータ等の回転軸２に取り付けられている。そし
て、このドラム１０の周方向に沿ってインクリメンタル
相３を形成する。このインクリメンタル相３は、その長
手方向を回転軸２の軸方向に設定した多数の矩形状の磁
石４をドラム１０の周方向に沿ってＳ極とＮ極とを交互
に着磁ピッチλ（電気角では３６０度）にて着磁して構
成されている。一方、磁気センサ５としての磁気抵抗素
子としては、例えばＦｅＮｉ等によりストライプ状に形
成された８本の強磁性体磁気抵抗素子６が使用され、こ
れらをλ／４（電気角では９０度）だけ順次ずらして配
置すると共に、１つ置きの素子を選択して２組のブリッ
ジ回路を構成する。したがって、２つのブリッジ回路か
らは、位相が９０度ずれた２つの実質的な正弦波が出力
されることになり、これら２つの正弦波を整形してパル
ス波に変換し、これを処理することにより回転軸２の移
動量などの相対位置を知ることが可能となる。また、ア
ブソリュート相７は、基準点信号を出力するＺ相８を挟
んで設けられている。このアブソリュート相７は、上記
磁石４よりもはるかに長い多数の矩形状の磁石９のＮ極
、Ｓ極を、その長手方向をドラム１０の周方向に向けて
交互に配置してなる第１の相７ａと、これに隣接され、
第１の相７ａとはＳ極とＮ極とが交互に配置されてなる
第２の相７ｂとにより主に構成されている。そして、こ
のアブソリュート相の信号を検出する磁気センサ（図示
せず）としては、ドラム１０の周方向に沿って長く延在
された磁気抵抗素子が使用されることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したア
ブソリュート相の場合、通常ドラム１０の円周を例えば
１２分割するように１磁極が設定されており、従って、
この分解能は３０度（３６０度／１２）となり、角度分
解能が比較的低い。従って、もう少し分解能の高い中程
度の分解能を有すアブソリュート相を必要とする場合に
は、１磁極の長さを短くすることも考えられるが、この
場合には、感度が減少して磁気検出精度が極端に落ちて
しまう。また、アブソリュート相の磁気トラックの数を
増大することも考えられるが、この場合にはドラム１０
自体の寸法が増大するばかりか、インクリメンタル相の
磁気センサ５に比較して構造の複雑なアブソリュート相
７の磁気センサが更に複雑になるという問題があった。 一方、前述したインクリメンタル相を用いて、１磁極内
における絶対位置を検出する手段が特開昭６２−６９１
２１号公報、特開昭６２−１４２２１９号公報に示す如
く開発されている。これらの方法は、１磁極内における
変位量を、２つの出力信号に加えたｓｉｎ及びｃｏｓ変
調信号と得られた信号との位相差として表し、この位相
差を測定することにより、１磁極内の絶対位置を求める
ようにしたものである。しかしながら、この場合には確
かに１磁極内の絶対位置に関しては高精度で求めること
ができるが、このような高い高分解能よりもやや低めの
中程度の分解能、すなわち、数１０〜数１０００磁極に
わたってその間の絶対位置を求める必要がある場合には
、上記した装置にあっては対応することができない。 一方、移動量、変位量等を正確に制御するための駆動源
としてはサーボモータが知られているが、このモータに
は、簡単に変位を測るセンサとして、例えばホール素子
と磁石とを組み合わせたセンサが使用されている。しか
しながら、このセンサは比較的高価であるという問題が
あった。本発明は、以上のような問題点に着目し、これ
を有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目
的は、構造が簡単で小型化できる中程度の絶対値分解能
を有したエンコーダ及びそれを用いたサーボモータを提
供するにある。本発明は、相対移動量を求めるときに使
用されるインクリメント相を少なくとも２つ用いて、両
相間の着磁ピッチをわずかに変えておくことにより、２
つの相の出力間に生ずる位相差に絶対位置に関する情報
を乗せることができる、ということを見出すことにより
なされたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した問題
点を解決するために、所定の軌道に磁石のＳ極、Ｎ極を
或は光学的性質の異なる状態を第１の所定のピッチでも
って交互に配置してなる第１のインクリメンタル相と、
前記所定の軌道に、磁石のＳ極、Ｎ極を或は光学的性質
の異なる状態を上記第１の所定のピッチよりも僅かに異
なる第２の所定のピッチでもって交互に配置してなる第
２のインクリメンタル相と、前記軌道に対して相対移動
自在になされると共に、前記第１のインクリメンタル相
の前記磁石の作用により或は前記光学的性質の作用によ
り相互に位相が９０度ずれた２つの実質的な正弦波を検
出する第１のセンサ群と、前記軌道に対して相対移動自
在になされと共に、前記第２のインクリメンタル相の前
記磁石の作用により或は前記光学的性質の作用により相
互に位相が９０度ずれた２つの実質的な正弦波を検出す
る第２のセンサ群と、前記第１のセンサ群から出力され
る正弦波と、前記第２のセンサ群から出力される正弦波
との間に生ずる位相差に基づいて、前記軌道と、前記第
１及び前記だい２のセンサ群との間の絶対位置を決定す
る絶対位置決定手段とを備え、数１０から数１０００磁
極間の絶対位置或は数１０から数１０００の光学的性質
の異なる状態の間の絶対位置、すなわち中程度の位置分
解能を得るようにしたものである。また、本発明は、上
述した問題点を解決するために、上記した磁気エンコー
ダ或は光学式エンコーダをサーボモータに用いるように
したものである。

【０００６】

【作用】本発明は、上述したように構成されるので、第
１のインクリメンタル相と第２のインクリメンタル相の
着磁ピッチ或は光学的性質の異なる状態のピッチが僅か
に異なり、軌道を設けたドラムが回転してセンサ群との
間の絶対位置が増加するに従って、第１のインクリメン
タル相と第２のインクリメンタル相とからそれぞれ第１
のセンサ群及び第２のセンサ群を介して得られる出力間
に生ずる位相差が次第に増加する。この位相差の増加量
は、第１のインクリメンタル相と第２のインクリメンタ
ル相との間の着磁ピッチの差或は光学的性質の異なる状
態のピッチの差に比例し、この差を大きくすれば位相差
の増加量は大きくなり、逆にこの差を小さくすれば位相
差の増加量は小さくなる。従って、着磁ピッチの差或は
光学的性質の異なる状態のピッチの差を変化することに
より、所望の中程度に分解能を得ることができる。ここ
で得られた両出力間の位相差は、絶対位置決定手段にお
ける電気的処理によって絶対位置へ変換され、上記目的
を達成することができる。

【０００７】

【実施例】以下に、本発明に係るエンコーダの一実施例
を添付図面に基づいて詳述する。図１は、本発明の実施
例に用いるインクリメンタル相を示す平面図、図３は図
１のセンサ群の拡大図、図４は、図１のセンサ群の結線
状態を示す平面図、図５は、図４のセンサ群によって得
られる出力波形を示す波形図である。本実施例において
は、エンコーダとして磁気エンコーダを例にとって説明
する。図示するごとく、この絶対位置決定用のエンコー
ダは、モータの回転軸に取り付けたドラム１０上の軌道
１１に取り付けた第１のインクリメンタル相１２と、こ
れにわずかに離間させて形成された第２のインクリメン
タル相１３と、上記第１のインクリメンタル相１２から
の磁界の作用により出力を得る第１のセンサ群１４と、
上記第２のインクリメンタル相１３からの磁界の作用に
より出力を得る第２のセンサ群１５と、これら各センサ
群１４、１５からの出力を処理して絶対位置を決定する
絶対位置決定手段（図６）により主に構成されている。 上記第１のインクリメンタル相１２は、基準点Ｏより磁
石１６のＳ極、Ｎ極を第１の所定のピッチすなわち着磁
ピッチλ１でもってドラム１０の周方向に沿って交互に
配置されている。一方、上記第２のインクリメンタル相
１３は、同様に基準点Ｏより磁石１７のＳ極、Ｎ極を上
記第１の所定のピッチλ１より僅かな値（Δθ）だけ小
さな第２の所定のピッチすなわち着磁ピッチλ２でもっ
てドラム１０の周方向に沿って交互に配置されている。 従って、両着磁ピッチλ１、λ２の関係は、以下のよう
に示される。λ１＝λ２＋Δθ図示例にあっては説明を
簡単化するために第１のインクリメンタル相１２の磁極
が２００個目のときに、第２のインクリメンタル相１３
の磁極が２０２個目（Ｓ極とＮ極で一対）に一致するも
のとする。従って、第１のインクリメンタル相１２の磁
極が１００個目のときに、第２のインクリメンタル相１
３の磁極１０１個目の相当し、且つその磁性は反対にな
っている。故に、後述するごとく両インクリメンタル相
１２、１３からの出力は、第１のインクリメンタル相１
２の磁極２００個に対応する長さ乃至変位量に対して１
周期（３６０度）のずれが発生することになる。

【０００８】一方、上記第１及び第２のセンサ群１４、
１５は、可動体であるドラム１０に対して固定されてい
る。第１のセンサ群１４は、例えばＦｅＮｉ薄膜等をス
トライプ状に形成してなる８本の磁気抵抗素子ａ１、ａ
２、ａ３、ａ４、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４よりなり、そ
らぞれを電気角でλ１／４（９０度）ずつ順次ずらして
配置されている。そして、４つの磁気抵抗素子ａ１、ａ
２、ａ３、ａ４と他の４つの磁気抵抗素子ｂ１、ｂ２、
ｂ３、ｂ４ごとにフルブリッジを構成し、各ブリッジか
ら位相差９０度の２つの実質的な正弦波信号ａ、ｂを出
力するようになている。また、同様に第２のセンサ群１
５も、例えばＦｅＮｉ薄膜等をストライプ状に形成して
なる８本の磁気抵抗素子ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｄ１
、ｄ２、ｄ３、ｄ４よりなり、それぞれを電気角でλ２
／４（９０度）ずつ順次ずらして配置されている。そし
て、４つの磁気抵抗素子ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４と他の
４つの素子ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４毎にフルブリッジを
構成し、各ブリッジから位相差９０度の２つの実質的な
正弦波信号ｃ、ｄを出力するようになっている。これら
各正弦波信号ａ、ｂ、ｃ、ｄは図５に示されており、図
示するごとく第１のセンサ群１４からの正弦波信号ａの
１周期ごとに、それに対応する第２のセンサ群１５から
の正弦波信号ｃとの間において位相差Δθが生じる。 この現象は、信号ｂと信号ｄとの間においても同様であ
る。従って、正弦波信号ａのｎ周期目（ｎ＜２００）に
おいては、信号ｃとの間においてｎΔθの位相差が生じ
ることになる。前述の如くこの位相差ｎΔθは、第１の
インクリメント相の磁極２００個に対応する長さの範囲
内の絶対位置に対応することから、この位相差ｎΔθを
求めることにより、上記絶対位置を決定することができ
る。尚、上記各信号ａ、ｂ、ｃ、ｄは、整形されてパル
ス波となる。

【０００９】また、図５においては、正弦波信号ａ、ｂ
と信号ｃ、ｄが同相となるように結線した場合を示した
が、信号ｃ、ｄが逆相になるように結線してもよい。次
に、図６に基づいて上記位相差ｎΔθから絶対位置を求
めるための絶対位置決定手段２０について説明する。ま
ず、上記位相差ｎΔθを求めるための数学的考察を行な
う。図中、第１のインクリメンタル相１２からの正弦波
信号ａ、ｂ及び第２のインクリメンタル相１３からの正
弦波信号ｃ、ｄは、それぞれ以下のように表される。 　　ａ＝ｓｉｎ　　ｍφ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）　　
ｂ＝ｃｏｓ　　ｍφ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２）　　ｃ＝
ｓｉｎ　　（ｍφ＋θ（φ））　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　（３）　　ｄ＝ｃｏｓ　　（ｍφ＋
θ（φ））　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（４）ここでｍ＝パルス数／ｒｅｖ、φはラジアン表示
による角度、θ（φ）は角度φの関数であり、信号ａ、
ｃ間及び信号ｂ、ｄ間の位相差ｎΔθである。上記信号
ａ、ｃをｃｏｓ　　ωｔの信号で、信号ｂ、ｄをｓｉｎ
　　ωｔの信号で変調を行ない合成すると以下のように
なる。 　　ｋ１＝ｓｉｎｍφ・ｃｏｓωｔ＋ｓｉｎ（ｍφ＋θ
（φ））・ｃｏｓωｔ＝　　　　　　　　ｓｉｎ（ｍφ
＋ωｔ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　（５）　　ｋ２＝ｃｏｓｍφ・ｓｉｎω
ｔ＋ｃｏｓ（ｍφ＋θ（φ））・ｓｉｎωｔ＝　　　　
　　　　ｓｉｎ（ｍφ＋θ（φ）＋ωｔ）　　　　　　
　　　　　　　　　　　　（６）従ってｋ１とｋ２との
位相差を測定すればθ（φ）を求めることができる。こ
こで、θ（φ）＝２ｎφ（ｎは整数）のようにθ（φ）
がφに比例すれば、ドラムの回転角に対して絶対位置を
検出することが可能となる。以上のような数学的考察を
もとに、図６を説明すると、この絶対位置決定手段２０
は、４つの乗算型Ｄ／Ａコンバータ２１、２２、２３、
２４を有しており、これら４つのコンバータには第１及
び第２のセンサ群１４、１５からの信号ｂ、ａ、ｄ、ｃ
がそれぞれ入力される。

【００１０】上記コンバータ２１、２３の他の入力には
、正弦関数発生ＲＯＭ２５が接続されると共に、他のコ
ンバータ２２、２４の他の入力には、余弦関数発生ＲＯ
Ｍ２６が接続されている。そして、上記各ＲＯＭ２５、
２６は、クロックとしての発振器２７により駆動するｓ
ビットのカウンタ２８に接続されている。上記ＲＯＭ２
５、２６には、それぞれカウンタ２８のカウント値に対
応する正弦データ及び余弦データが記憶されており、こ
の記憶されているデータが上記カウント値に応じてｓｉ
ｎωｔ及びｃｏｓωｔのデジタル値を順次読み出すよう
になっている。このとき、発振器２７の角速度ωＯＳＣ
を２Ｓωと高く設定する。一方、上記コンバータ２１、
２２の各出力は加えられ、コンパレータ２９の＋極に接
続されると共に、他のコンバータ２３、２４の各出力は
加えられ、他のコンパレータ３０の＋極に接続されてい
る。そして、各コンパレータ２９、３０の−極は接地さ
れている。そして、コンパレータ２９の出力は、フリッ
プフロップ（ＦＦ回路）３１のリセット端子Ｒに接続さ
れると共に、他のコンパレータ３０からの出力は、ＦＦ
回路３１のセット端子Ｓに入力されている。そして、こ
のＦＦ回路３１の出力端子Ｑは、ＡＮＤ回路３２に入力
されている。また、このＡＮＤ回路３２の他方の入力に
は、前記発振器２７からのクロック信号が入力されてい
る。そして、このＡＮＤ回路３２の出力は、カウンタ３
３へ接続されており、このカウンタ３３にはＳビットの
ラッチ回路３４が接続されており、必要時にカウンタの
値をラッチするようになっている。また、上記カウンタ
３３及びラッチ３４は制御回路３５に接続されており、
この制御回路３５は、上記ＦＦ回路３１のセット端子Ｓ
に入力されるコンパレータ３０の出力を受け、上記カウ
ンタ３３内のカウント値をラッチ回路３４によりラッチ
すると共に、ラッチ後、このカウンタ３３をリセットす
るようになっている。従って、このラッチ回路３４にお
いては、位相差θ（φ）の値に比例した値がラッチされ
ることになる。

【００１１】次に、以上のように構成された実施例の動
作について説明する。まず、基準点Ｏと各センサ群１４
、１５とが最初一致していたものと仮定し、その後、ド
ラム１０がある角度だけ移動して停止したとする。この
移動している間においては、第１のセンサ群１４からは
、正弦波信号ａ、ｂが得られ、第２のセンサ群１５から
は、正弦波信号ｃ、ｄが得られる（図５）。そして、第
１のインクリメント相１２の磁石１６の着磁ピッチλ１
と第２のインクリメント相１３の磁石１７の着磁ピッチ
λ２が僅かな量Δθだけ異なることから、ドラム１０の
移動量が増加するに従って、２つの信号ａ、ｃ間及び２
つの信号ｂ、ｄ間において、それぞれ位相差が増加する
ことになる。そして、ドラム１０が第１のインクリメン
タル相１２の磁極ｎ個（ｎ＜２００）に相当する量だけ
移動して停止したとすると、上記位相差はｎΔθとなる
。この間、各センサ群１４、１５からの信号ａ、ｂ、ｃ
、ｄは図５に示すように乗算型Ｄ／Ａコンバータ２１、
２２、２３、２４へ入力される。ドラム１０が回転して
いる間は、ｍφ及びθ（φ）は変動するが、ドラム１０
の回転が停止すると上記ｍφ及びθ（φ）の値は一定と
なる。そして、この時の位相差θ（φ）は上記ｎΔθと
同じになる。

【００１２】一方、発振器２７から発生されたクロック
は２Ｓω、例えば２５６ωの角速度を有しており、カウ
ンタ２８に入力する。そして、このカウント値に基づい
て正弦関数発生ＲＯＭ２５からは、デジタル形態で正弦
波データ（ｓｉｎωｔ）が発生され、このデータは上記
コンバータ２１、２３へ入力される一方、余弦関数発生
ＲＯＭ２６からはデジタル形態で余弦データ（ｃｏｓω
ｔ）が発生され、このデータは上記他のコンバータ２２
、２４へ入力される。この結果、各コンバータ２１、２
２、２３、２４においては、信号の乗算が行なわれ、そ
れぞれ信号ｃｏｓｍφ・ｓｉｎωｔ、信号ｓｉｎｍφ・
ｃｏｓωｔ、信号ｃｏｓ（ｍφ＋θ（φ））・ｓｉｎω
ｔ、信号ｓｉｎ（ｍφ＋θ（φ））・ｃｏｓωｔを出力
する。そして、２つのコンバータ２１、２２の出力は相
互に加えられて信号ｓｉｎ（ｍφ＋ωｔ）を作り、１の
コンパレータ２９へ入力される一方、他の２つのコンバ
ータ２３、２４の出力は相互に加えられて信号ｓｉｎ（
ｍφ＋θ（φ）＋ωｔ）を作り、他のコンパレータ３０
へ入力される。そして、各コンパレータ２９、３０の出
力はそれぞれＦＦ回路３１のセット端子Ｓ及びリセット
端子Ｒに入力されていることから、位相差θ（φ）に対
応する期間だけ出力としてパルスが形成されることにな
る。このパルスは、出力端子ＱよりＡＮＤ回路３２に入
力されているので、ＡＮＤ回路３２からはパルスが立ち
上がっている期間に入力したクロックパルスが出力され
ることになる。このクロックパルスの数はカウンタ３３
によりカウントされる。

【００１３】一方、コンパレータ３０からは、位相差Δ
（θ）に対応する期間だけ遅れてパルスが出力され、こ
れはＦＦ回路３１に入力してこれをリセットすると同時
に制御回路３５にも入力され、ラッチ回路３４によりそ
の時のカウント値をラッチすると共に、カウンタ３３も
リセットする。そして、ラッチ回路３４にてラッチされ
た値に基づいてドラム１０の絶対位置乃至変位が出力さ
れることになる。

【００１４】このようにして、第１のインクリメンタル
相１２の磁極２００個の長さの範囲内において、ドラム
１０がどの位置に停止しようがその絶対位置を確実に決
定することができる。　　また、電源投入直後において
も、ドラム１０が停止している場所の絶対位置を、バッ
クアップ等の電源を用いることなく迅速に決定すること
が可能となる。また、上記実施例にあっては、説明の簡
単化のために磁極数が２００及び２０２個の場合につい
て説明をしたが、これに限定されず、数１０或いは数１
０００としてもよいことは勿論であり、また、取り付け
る磁極数を更に延在させて、数周期（２πｎ）の位相差
が発生するようにしてもよい。更に、上記実施例には第
１及び第２のインクリメンタル相１２、１３を回転ドラ
ム１０上の軌道１１に設けるようにしたが、これに限定
されず、リニアすなわち直線状に移動する可動体上の軌
道に設けるようにしてもよい。また更には、上記実施例
にあっては、着磁ピッチとしての第１の所定ピッチと第
２の所定ピッチとを固定としたが、これに限定されず、
着磁ピッチを磁石配列の途中で変化させてもよいことは
勿論である。この場合にも、所定数の磁極を配置したと
きには、それまでの間に、例えば１周期（２π）の位相
差が、両インクリメンタル相からの出力の間に生ずるよ
うに設定するのは勿論である。更には、インクリメンタ
ル相を３つ以上設けて、更に分解能を向上させたり、数
１０００磁極以上の範囲にわたり絶対位置を検出させる
構成にしてもよい。

【００１５】上記実施例における絶対位置決定手段２０
はデジタル方式による回路構成であったが、次に、図７
に基づいて半デジタル方式による回路構成を説明する。 この半デジタル方式による絶対位置決定手段２０は、正
弦波信号ｂ、ａ、ｄ、ｃをそれぞれ受ける４つのアナロ
グスイッチ４１、４２、４３、４４を有している。一方
、周波数２ｆを持つクロックを出力する発振器４５の出
力は、インバータ４６及び１／２分周器４７を介して周
波数ｆの信号となり、上記２つのアナログスイッチ４１
、４３へ入力されてこれらスイッチ４１、４３を開閉駆
動する。また、発振器４５の出力の一部は分岐され、こ
の信号は他の１／２分周器４８を介して周波数ｆの信号
となり、上記他の２つのアナログスイッチ４２、４４へ
入力されてこれらスイッチ４２、４４を開閉駆動する。 そして、２つのアナログスイッチ４１、４２の出力は、
それぞれ抵抗ｒ、ｒを介して相互に加えられて角速度２
πｆのフィルタ４９へ接続される。このフィルタ４９の
出力は波形整形器５０を介してＦＦ回路５１のリセット
端子Ｒへ入力される。一方、他の２つのアナログスイッ
チ４３、４４の出力は、それぞれ他の抵抗ｒ、ｒを介し
て相互に加えられ角速度２πｆの他のフィルタ５２へ接
続される。このフィルタ５２の出力は他の波形整形器５
３を介して上記ＦＦ回路５１のセット端子Ｓへ入力され
る。そして、このＦＦ回路５１の出力端子Ｑには抵抗Ｒ
及びコンデンサＣよりなる平滑回路が接続され、最終的
に位相差ないし変位量に対応する直流値を出力するよう
になっている。

【００１６】このように構成された回路構成においては
、各正弦波信号ｂ、ａ、ｄ、ｃはそれぞれ、アナログス
イッチ４１、４２、４３、４４によりデジタル化される
。そして、２つのアナログスイッチ４１、４２の出力の
相互間はλ１／４（９０度）位相がずれていることにな
り、これら両出力は相互に加えられてフィルタ４７を通
過した後、波形整形器５０に導入される。この波形整形
器５０の出力はＦＦ回路５１のリセット端子Ｒへ入力さ
れる。一方、他の２つのアナログスイッチ４３、４４の
出力の相互間はλ２／４（９０度）位相がずれているこ
とになり、これら両出力は相互に加えられてフィルタ５
２を通過した後、波形整形器５３へ導入される。この波
形整形器５３の出力は上記ＦＦ回路５１のセット端子Ｓ
へ入力される。ここで、ＦＦ回路５１がリセットされた
後セットされるまでの期間は、発生した位相差の大きさ
に対応する。故に、ＦＦ回路５１の出力端子Ｑからの出
力パルスを抵抗ＲとコンデンサＣとにより平滑化するこ
とにより、位相差に対応した電圧値を得ることができる
。この電圧値によりドラムが停止している際でも絶対位
置を決定することができる。以上の実施例においては、
センサからの４つの信号をｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔの信
号で変調したが、これに限定されず、磁気抵抗素子に印
加する直流電源のかわりに直接ｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔ
で変化する交流電源を用いても上記（５）、（６）式を
得ることができる。また、光学式エンコーダにおいても
、発光素子の発光強度を変調することにより（５）、（
６）式が得られることは勿論である。即ち、本実施例に
あっては、磁気エンコーダを例にとって説明したが、こ
の磁気エンコーダの磁石のＳ極、Ｎ極の代わりに光学的
性質が交互に異なる状態及びこの光学的性質の異なる状
態を検出するセンサを用いることにより、光学式エンコ
ーダについてもそのまま適用できるのは勿論である。

【００１７】次に、図８に基づいて、前記した図１、図
６及び図７に示すエンコーダをコミュテータの代わりに
用いたサーボモータについて説明する。図示する如くこ
のサーボモータ６０は三相巻線よりなるモータ部６１を
有し、このモータ部６１の回転軸に取り付けたドラム６
２に、図１に示される第１及び第２のインクリメンタル
相を取り付け、この近傍に第１及び第２センサ群６３を
固定して取り付けてある。そして、このセンサ群６３の
出力を図６乃至図７に示すと同様な構造になされた絶対
位置決定手段１９及び制御回路６５へ入力している。上
記制御回路６５及び位置決定手段１９はそれぞれ１２０
度ずつずれた各相電流を発生するための正弦波発生器６
６、６７、６８へ接続されている。そして、各発生器６
６、６７、６８は、それぞれ三相巻線へ接続されたトラ
ンジスタ等のスイッチ６９、７０、７１へ接続されてい
る。このような構成によれば、モータ部６１の回転子の
位置を第１及び第２センサ群６３および絶対位置検出手
段１９により決定し、これにより正弦波電流発生用のア
ドレスが確定する。そして、この値に応じて制御回路６
５より制御信号を各正弦波発生器６６、６７、６８に加
えれば、適正な電流を三相巻線に加えることができる。 尚、上記磁気エンコーダに代えて、上記光学式エンコー
ダをサーボモータに用いるようにしてもよいのは勿論で
ある。

【００１８】

【発明の効果】以上要するに、本発明のよれば、着磁ピ
ッチの異なる２つのインクリメンタル相或は光学的性質
の異なる状態のピッチの異なる２つのインクリメンタル
相からの出力間に生ずる位相差に移動体の絶対位置に関
する情報を乗せるようにしたので、所定数、例えば数１
０−数１０００の着磁ピッチの間或は数１０−数１００
０の光学的性質の異なる状態のピッチの間の絶対位置を
精度良く求めることができる。したがって、多数のアブ
ソリュート相を設ける必要がないので、従来の中程度の
分解能を有すエンコーダと比較して、部品点数が少なく
なり、装置および回路構成を簡単にでき、装置自体を大
幅に小型化できる。また、本発明のエンコーダをサーボ
モータに適用することにより、従来必要とされていたホ
ール素子等を用いた位置検出器を不要にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に用いるエンコーダのインクリ
メンタル相を示す平面図である。

【図２】従来のエンコーダを説明するための説明図であ
る。

【図３】図１のセンサ群を示す拡大図である。

【図４】図１のセンサ群の結線状態を示す平面図である
。

【図５】図４のセンサ群によって得られる出力波形を示
す波形図である。

【図６】本発明に係るエンコーダに使用する絶対位置決
定手段の回路図である。

【図７】本発明の絶対位置決定手段の変形例を示す回路
図である。

【図８】本発明に係るエンコーダを使用したサーボモー
タを示す構成図である。

【符号の説明】

１０　　ドラム １１　　軌道 １２　　第１のインクリメンタル相 １３　　第２のインクリメンタル相 １４　　第１のセンサ群 １５　　第２のセンサ群 １６、１７　　磁石 １９　　絶対位置決定手段 ２１、２２、２３、２４　　乗算型Ｄ／Ａコンバータ２
５　　正弦関数発生ＲＯＭ ２６　　余弦関数発生ＲＯＭ ６０　　サーボモータ ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４　　
磁気抵抗素子 λ１　　第１の所定のピッチ λ２　　第２の所定のピッチ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　所定の軌道に磁石のＳ極、Ｎ極を第１
   の所定のピッチでもって交互に配置してなる第１のイン
   クリメンタル相と、前記所定の軌道に、磁石のＳ極、Ｎ
   極を上記第１の所定のピッチよりも僅かに異なる第２の
   所定のピッチでもって交互に配置してなる第２のインク
   リメンタル相と、前記軌道に対して相対移動自在になさ
   れると共に、前記第１のインクリメンタル相の前記磁石
   の作用により相互に位相が９０度ずれた２つの実質的な
   正弦波を検出する第１のセンサ群と、上記軌道に対して
   相対移動自在になされと共に、前記第２のインクリメン
   タル相の前記磁石の作用により相互に位相が９０度ずれ
   た２つの実質的な正弦波を検出する第２のセンサ群と、
   前記第１のセンサ群から出力される正弦波と、前記第２
   のセンサ群から出力される正弦波との間に生ずる位相差
   に基づいて、前記軌道と、前記第１及び前記第２のセン
   サ群との間の絶対位置を決定する絶対位置決定手段とを
   備えたことを特徴とする絶対位置決定用のエンコーダ。
2. 【請求項２】　　前記第１の所定のピッチ及び第２の所
   定のピッチは、前記位相差が順次増加するように設定さ
   れていることを特徴とする請求項１記載のエンコーダ。
3. 【請求項３】　　前記第１の所定のピッチ及び第２の所
   定のピッチは、前記各磁石の配置方向に沿って一定に設
   定されていることを特徴とする請求項１または２記載の
   エンコーダ。
4. 【請求項４】　　所定の軌道に磁石のＳ極、Ｎ極を第１
   の所定のピッチでもって交互に配置してなる第１のイン
   クリメンタル相と、前記所定の軌道に、磁石のＳ極、Ｎ
   極を上記第１の所定のピッチよりも僅かに異なる第２の
   所定のピッチでもって交互に配置してなる第２のインク
   リメンタル相と、前記軌道に対して相対移動自在になさ
   れると共に、前記第１のインクリメンタル相の前記磁石
   の作用により相互に位相が９０度ずれた２つの実質的な
   正弦波を検出する第１のセンサ群と、前記軌道に対して
   相対移動自在になされと共に、前記第２のインクリメン
   タル相の前記磁石の作用により相互に位相が９０度ずれ
   た２つの実質的な正弦波を検出する第２のセンサ群と、
   前記第１のセンサ群から出力される正弦波と、前記第２
   のセンサ群から出力される正弦波との間に生ずる位相差
   に基づいて、前記軌道と、前記第１及び前記だい２のセ
   ンサ群との間の絶対位置を決定する絶対位置決定手段と
   を含むエンコーダと、該エンコーダの出力に基づいて駆
   動されるモータ部とを備えたことを特徴とするサーボモ
   ータ。
5. 【請求項５】　　所定の軌道に光学的性質の異なる状態
   を第１の所定のピッチでもって交互に配置してなる第１
   のインクリメンタル相と、前記所定の軌道に、光学的性
   質の異なる状態を上記第１の所定のピッチよりも僅かに
   異なる第２の所定のピッチでもって交互に配置してなる
   第２のインクリメンタル相と、前記軌道に対して相対移
   動自在になされると共に、前記第１のインクリメンタル
   相の前記光学的性質の作用により相互に位相が９０度ず
   れた２つの実質的な正弦波を検出する第１のセンサ群と
   、上記軌道に対して相対移動自在になされと共に、前記
   第２のインクリメンタル相の前記光学的性質の作用によ
   り相互に位相が９０度ずれた２つの実質的な正弦波を検
   出する第２のセンサ群と、前記第１のセンサ群から出力
   される正弦波と、前記第２のセンサ群から出力される正
   弦波との間に生ずる位相差に基づいて、前記軌道と、前
   記第１及び前記第２のセンサ群との間の絶対位置を決定
   する絶対位置決定手段とを備えたことを特徴とする絶対
   位置決定用のエンコーダ。
6. 【請求項６】　　前記第１の所定のピッチ及び第２の所
   定のピッチは、前記位相差が順次増加するように設定さ
   れていることを特徴とする請求項１記載のエンコーダ。
7. 【請求項７】　　前記第１の所定のピッチ及び第２の所
   定のピッチは、前記各光学的性質を有する状態の配置方
   向に沿って一定に設定されていることを特徴とする請求
   項１または２記載のエンコーダ。
8. 【請求項８】　　所定の軌道に光学的性質の異なる状態
   を第１の所定のピッチでもって交互に配置してなる第１
   のインクリメンタル相と、前記所定の軌道に、光学的性
   質の異なる状態を上記第１の所定のピッチよりも僅かに
   異なる第２の所定のピッチでもって交互に配置してなる
   第２のインクリメンタル相と、前記軌道に対して相対移
   動自在になされると共に、前記第１のインクリメンタル
   相の前記光学的性質の作用により相互に位相が９０度ず
   れた２つの実質的な正弦波を検出する第１のセンサ群と
   、前記軌道に対して相対移動自在になされと共に、前記
   第２のインクリメンタル相の前記光学的性質の作用によ
   り相互に位相が９０度ずれた２つの実質的な正弦波を検
   出する第２のセンサ群と、前記第１のセンサ群から出力
   される正弦波と、前記第２のセンサ群から出力される正
   弦波との間に生ずる位相差に基づいて、前記軌道と、前
   記第１及び前記だい２のセンサ群との間の絶対位置を決
   定する絶対位置決定手段とを含むエンコーダと、該エン
   コーダの出力に基づいて駆動されるモータ部とを備えた
   ことを特徴とするサーボモータ。