JPH04363625A - 絶対値式エンコーダ - 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】本発明は絶対値式エンコーダに関
し、分解能を高くするよう工夫したものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の絶対値式エンコーダの一例を、図
８に示す。図８に示す光学式の絶対値式ロータリエンコ
ーダ０１では、回転コード円板０２を挾んで、複数の発
光素子０３と複数の受光素子０４とが対向しつつ径方向
にならんで配置されている。発光素子０３と受光素子０
４の数は、それぞれ、分割数の２進桁数だけ備えている
。回転コード円板０２には、同心円状の多数の円周位置
に、周方向にならんで長短のスリットが形成されており
、回転コード円板０２が回転することにより、各発光素
子０３からの光が通過または遮断される。各受光素子０
４は、回転コード円板０２のスリットを通過してきた発
光素子０３の光を受けると出力１（ＯＮ）となり受光し
ないときには出力０（ＯＦＦ）となる。よって全ての受
光素子０４からの信号を受けることにより、回転角度に
対応した２進コードを得ることができる。

【０００３】回転につれてコードが変化する場合、各ビ
ットに対応する受光素子０４は、その内の１つしか変化
（ＯＮからＯＦＦまたはＯＦＦからＯＮ）をしないよう
に、回転コード円板０２のスリットが形成されているの
が一般である。このため、コードの変り目で誤ったコー
ドを発生することはない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで図８に示す従
来技術では、分割の桁数が多くなりビット数が多くなっ
てくると、直径の大きな回転コード円板が必要となって
くる。このため高分解能な絶対値式エンコーダは作りに
くい。

【０００５】コード板の幅を小さくするには、コードを
示すパターンをコード板に１列配列する手法をとればよ
い。しかしコードを一列配列したコード板の場合、コー
ドの変化する位置での不正コードの発生やコードの不確
実性は避けられない。また一列配列の場合では、繰返し
性の無いビットになるため、高分解能化しようとしてビ
ットの幅が小さくなるにつれて検出の信頼性が悪くなる
。

【０００６】本発明は、上記従来技術に鑑み、機械的に
ビット幅を狭めることなく分解能を高くした絶対値式エ
ンコーダを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、固定部に対し移動部が移動し、移動部の絶
対位置を示す信号を出力する絶対値式エンコーダであっ
て、移動部が移動すると、所定ピッチで同一の信号を繰
り返し出力し、この信号からピッチ内での移動部の位置
を検出する第１の検出装置と、前記ピッチを単位とした
ビットシーケンスを示すビットパターンが移動方向に沿
い一列に配置されるとともに、前記ビットパターンを検
出して移動部の絶対位置を検出する２つの検出器組を半
ピッチずらして備えた第２の検出装置と、第１の検出装
置の信号を基に前記２つの検出器組の出力を交互に選択
するとともに、選択した検出器組の信号と、第１の検出
装置の信号を組合せて移動部の絶対位置を求める手段と
、を備えたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】或るピッチでパターンが並んでいる位置検出装
置は、全体ストロークの中での絶対値を知ることはでき
ないが、ピッチ内のどの位置かを知ることのできる位置
検出装置は存在する。この様な検出装置に、全体ストロ
ーク中の何番目のピッチであるかを判断できる様にする
ために、ピッチを単位とする絶対値検出装置を追加した
。

【０００９】この絶対値検出装置は、従来の様な桁数分
だけの並行するビット列を同時並列的に読みとるのでは
なく、１列のみのビット列を、直列に並べられた検出器
組で読みとる様にした方式を採用している。この場合、
前者では同時には１ビットしか符号が変化しない様なグ
レイコードとなる方式が採用されていて、コードの変り
目における不確実性はないが、１列ビット列から発生す
るコードはその様にならない。

【００１０】よって、直列に読みとる検出器組をもう１
組設けて先の検出器組と半ピッチずらしておく様にする
と、片方の検出器組がコードの変り目にあるときはもう
一方の検出器組はコードの中心位置となることから、常
にどちらかは正しい確実なコードを検出することができ
る。従ってこれらを切換えて用いる様にした。

【００１１】切換の方法は、先のピッチ毎に繰返すパタ
ーンを持つ検出装置のピッチ内での位置と、上記２組の
検出器組のコードの変り目の位置とを対応させており、
このピッチ内位置の値を用いて２組の検出器組を切換え
る様にしている。

【００１２】この事によって或る任意の位置が、全スト
ロークの中のどのピッチにあるかを知り、また同時にピ
ッチ内の位置を知り、この両者の数値から現在の位置の
絶対値を細密に知ることができる様にした。

【００１３】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。実施例として絶対値式ロータリエンコーダを
説明する。この絶対値式ロータリエンコーダは、図１に
示すロータ１ａと図２に示すステータ２ａが向い合った
状態に配置されて構成される。

【００１４】ロータ１ａの内側のパターン１ｂは銅でで
きており、電磁誘導コイルの役目をなす。本例では一例
として２４°ピッチのパターンとなっている。その外側
には、２４°を単位として或るビットシーケンスにもと
づく切欠き１０が設けてあり、光の通過できる部分（信
号として１を表す）と通過できない部分（信号として０
を表す）とからなっている。

【００１５】一方、ステータ２ａは内側に、図１に示す
パターン１ｂと向い合う形で２組の銅のパターン２ｂ，
２ｃがあり電磁誘導コイルの役をなし、銅パターン２ｂ
，２ｃは相互に１／４ピッチ位相のずれた位置になって
いる。又、この外側には４ケ１組として２組の光の通過
を検出できる第１検出器組２ｄと第２検出器組２ｅとが
あり、これが相互に半ピッチづれて配置されている。 この様に配置された内側の検出系（１ｂ，２ｂ，２ｃ）
と外側の検出系（１ｃ，２ｄ，２ｅ）との組合により高
分解能の絶対値式エンコーダとなっている。

【００１６】先ず、内側の検出系の検出方式から述べる
。今、ロータ１ａの方のパターン１ｂに交流信号を流す
と、ステータ２ａのパターン２ｂ，２ｃに電磁誘導電流
が発生する。その１つのパターン２ｂの振幅変化はステ
ータ２ａに対するロータ１ａの回転につれて、三角関数
的に変化する。又同時にパターン２ｃも同様であるがこ
の２つのパターン２ｂ，２ｃから発生する電圧の振幅の
変化の仕方は、１／４ピッチずれていることから、相互
にサインとコサインの関係となっている。この様子を図
３に示す。従っての２つのパターン２ｂ，２ｃの信号を
利用すれば、１ピッチ内での位置を一義的に測定できる
ことは、一般に市販されているレゾルバーの原理と同様
である。このことは本論でないので詳細は省略するが、
要は１ピッチ内でのリファレンス点又は格子点からの距
離を知ることが重要で、この値をオフセット値と言う。

【００１７】しかし、この電圧変化信号は、上記ピッチ
で繰返していくので、何番目のピッチであるか判定しな
ければ、全体での絶対値を知ることができない。それを
知るために外側の検出器があり、これについて次に述べ
る。

【００１８】ロータ１ａには切欠き１ｃができているが
、円周を、内側の検出器のピッチと同じ２４°づつで等
分割された単位となっている。光を通す単位部分を１、
通さない単位部分を０とし、この１と０のビットシーケ
ンスが最長シーケンスになっており、一例を図４に示す
。

【００１９】一方、ステータ２ａの方には、ロータ１ａ
の切欠き１ｃの光の通過・不通過を検出できる様に、２
組の検出器組２ｄ，２ｅが図２に示すように配置されて
いる。各検出器組２ｄ，２ｅの検出素子はこの例では４
個づつとなっているが、これは円周の１５区分を判別す
るために２４　＝１６＞１５から割出された数である。 先に述べたロータ１ａの最長シーケンスビットにもとづ
く、切欠き１ｃは、これを４個１組の検出器組で連続す
るビットを検出して、コードとして認識する場合、１回
転の中で２４°毎に変化するコードは同じものが繰返さ
ない性質のものである。そのコードを図５に示す。この
コードは同じものがないので、２４°毎のどの位置を検
出しているかを判定することができる。

【００２０】ただこの場合、コードの変り目に於いては
、不正コードを発生するおそれがある。例えば第１検出
器組２ｄの発生コードがコード１０００からコード００
０１に変化するきわどい位置では、各検出ビットが同時
に変化していくことは期待できず、コード００００やコ
ード１００１と言う不正コードが発生することはさけら
れない。しかしこのとき、もう一方の第２検出器組２ｅ
は半ピッチずらしてあるため、ビットの中央付近を検出
しており正しくコードが読みとれるはずである。従って
この様な場合では、第２検出器組２ｅのコードを正とし
て使用すれば良い。又、もう半ピッチ回転した位置では
、こんどは逆に第２検出器組２ｅが不安定領域に入り、
第１検出器組２ｄが安定検出位置に来る。すなわちこの
両者を回転につれて交互に切換えて用いれば良いことに
なる。

【００２１】この切換方法について次に述べる。今、内
側の検出系（１ｂ，２ｃ，２ｄ）の内挿（細分化）は２
４等分しているものとすると、オフセット値は０〜２３
の数値のいずれかを示すはずである。今、オフセット値
０の近傍と、第１検出器組２ｄのコード変化点とが一致
しているものとする。その様子を図６に示す。一方、第
２検出器組２ｅのコード変化点はオフセット値１２の近
傍になる。この様な関係の場合、オフセット値が６〜１
８の区間は第１検出器組２ｄのコードを用い、１９〜２
３，０〜５の区間は第２検出器組２ｅのコードを用いる
様に、このオフセット値をみて切換えることにより、常
に安定したコード値を得ることができる。

【００２２】このコードは２進法などの昇順などになっ
ていないが、適当なコード変換器を用いれば、如何様に
も目的に応じて変換できる。この数値とオフセット値を
組合せて、全体回転の中での高分解能絶対値を得る。

【００２３】図７は実施例の全体構成を示すブロック図
である。発振器１０の信号は励振アンプ１１で増幅され
ロータ１ａのパターン１ｂを励振する。パターン１ｂの
励振により、ステータ２ａのパターン２ｂ，２ｃからは
電磁誘導により生じた出力信号Ａ，Ｂが出力され、出力
信号Ａ，Ｂは波形合成器１２にて合成され、位相検波器
１３にて出力信号Ａ，Ｂの振幅差が検出される。出力信
号Ａ，Ｂの振幅差は、１ピッチ内での位置を示すピッチ
内位置信号Ｃとなり、Ａ／Ｄ変換器１４にてデジタル信
号に変換される。

【００２４】ステータ２ａの検出器組２ｂ，２ｃからは
、ステータ２ａの絶対位置を、１ピッチを単位として示
す絶対位置データＤ，Ｅが出力される。図６のようにし
た例では、切換器１５により、オフセット値が６〜１８
のときに第１検出器組２ｄの位置データＤが選択されて
出力され、オフセット値が０〜５，１９〜２３のときに
第２検出器組２ｅの位置データＥが選択されて出力され
る。位置データＤ，Ｅはコード変換器１６にてコード変
換される。精粗データ組合せ器１７は、デジタル信号と
なったピッチ内位置信号Ｃと、コード交換された絶対位
置データＤ，Ｅとを組合せて、正確な位置データＦを出
力する。

【００２５】先に述べた実施例は一例であって、分割数
が増せば一組の検出器組の中の検出素子の数も増加する
し、１ピッチ内の内挿分割数が増しても本発明を適用す
ることができる。

【００２６】実施例では光学式と電磁誘導式の検出装置
を組合せているが、静電式，磁気式，接触式等の他の各
方式の検出器を組合せて本発明のエンコーダを構成する
こともできる。

【００２７】また本発明は、ロータリエンコーダのみな
らずリニヤエンコーダにも適用することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上実施例とともに具体的に説明したよ
うに本発明によれば、異なるタイプの検出装置を組み合
せることにより、高分解能な絶対値式エンコーダを実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る絶対値式エンコーダのロ
ータを示す構成図である。

【図２】本発明の実施例に係る絶対値式エンコーダのス
テータ示す構成図である。

【図３】実施例の内側の検出系から出力される出力信号
を示す波形図である。

【図４】切欠きにより表したビットシーケンスパターン
の一例を示す説明図である。

【図５】実施例の検出器組が出力するコードパターンを
示す説明図である。

【図６】検出器組の出力パターンとオフセット値との関
係を示す説明図である。

【図７】実施例の全体構成を示すブロック図である。

【図８】従来のエンコーダを示す構成図である。

【符号の説明】

１ａ　　ロータ １ｂ　　パターン １ｃ　　切欠き ２ａ　　ステータ ２ｂ，２ｃ　　パターン ２ｄ　　第１検出器組 ２ｅ　　第２検出器組 １０　　発振器 １１　　励振アンプ １２　　波形合成器 １３　　位相検波器 １４　　Ａ／Ｄ変換器 １５　　切換器 １６　　コード変換器 １７　　精粗データ組合せ器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　固定部に対し移動部が移動し、移動部
   の絶対位置を示す信号を出力する絶対値式エンコーダで
   あって、移動部が移動すると、所定ピッチで同一の信号
   を繰り返し出力し、この信号からピッチ内での移動部の
   位置を検出する第１の検出装置と、前記ピッチを単位と
   したビットシーケンスを示すビットパターンが移動方向
   に沿い一列に配置されるとともに、前記ビットパターン
   を検出して移動部の絶対位置を検出する２つの検出器組
   を半ピッチずらして備えた第２の検出装置と、第１の検
   出装置の信号を基に前記２つの検出器組の出力を交互に
   選択するとともに、選択した検出器組の信号と、第１の
   検出装置の信号を組合せて移動部の絶対位置を求める手
   段と、を備えたことを特徴とする絶対値式エンコーダ。