JPH05233064A - エンコーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】長時間のバックアップを可能にし、バックアッ
プ時に信号源が急速に動いたときはセンサー部の応答性
を高めることができるエンコーダ装置を提供する。 【構成】電源電圧が一定値以上になっている場合に主電
源電圧が供給される第１のセンサー部１３と、電源電圧
が一定値以下になった場合にバックアップ電源３２から
バックアップ電圧が供給される第２のセンサー部１４
と、電源電圧を監視して第１、第２のセンサー部への供
給電源電圧を切り換える電圧感応型電源切換手段２０と
を具備する。信号源１２の移動速度が一定値以上になっ
たかどうかで第１のセンサー部１３に主電源電圧を供給
し、または第２のセンサー部１４にバックアップ電圧を
供給する速度感応型電源切換手段２１を設けてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンコーダ装置に関
し、特にアブソリュートエンコーダのバックアップ電源
回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】検出対象の絶対位置を検出するアブソリ
ュートエンコーダでは、本来の使用状態ではない例えば
運搬時などでも常時検出対象の動きを検出するようにし
ておく必要がある。そこで、本来の使用状態ではない場
合はセンサー部にバックアップ電源から電源を供給し、
常時検出対象の位置を検出するようにしている。図５は
このような従来の磁気式エンコーダ装置の例を示す。

【０００３】図５において、モータ等の回転軸に結合さ
れる回転軸１１には、信号源としての磁気ドラム１２が
一体に設けられている。磁気ドラム１２は周方向に一定
間隔で異極着磁されることにより複数の記録が施されて
いる。磁気ドラム１２の周面に対向して磁気センサーで
ある磁気抵抗素子（以下「ＭＲ素子」という）６５が配
置され、磁気ドラム１２の磁極を検出するようになって
いる。ＭＲ素子６５からは２相の検出信号Ｖａ，Ｖｂが
出力され、この検出信号Ｖａ，Ｖｂは波形整形回路６６
で波形整形されて矩形波信号Ａ１，Ｂ１とされる。波形
整形回路６６はコンパレータで構成することができる。
ＭＲ素子６５と波形整形回路６６によってセンサー部６
４が構成されている。波形整形回路６６からの矩形波信
号Ａ１，Ｂ１は、ゲートアレイ６７を経てその出力信号
Ａ２，Ｂ２が信号伝送装置であるラインドライバ２８に
入力されると共に、ゲートアレイ６７内のカウンタ６８
でカウントされてアブソリュート信号Ａｂとして出力さ
れ、ラインドライバ２８に入力される。ラインドライバ
２８の出力信号はケーブルを介して上位装置に入力さ
れ、位置制御、速度制御、その他各種制御等に供され
る。

【０００４】上記センサー部６４、ゲートアレイ６７、
ラインドライバ２８には、次に述べるような電源回路か
ら電源が供給される。電源作成回路３１は商用交流電源
３０からたとえば５Ｖ程度の直流電源を作り、これを主
電源ラインを経て上記ラインドライバ２８に供給する。
また、本来の使用状態では、上記電源作成回路３１で作
成された直流電源を主電源として、上記主電源ラインと
ダイオード３４を経てセンサー部６４とゲートアレイ６
７に供給する。本来の使用状態以外の例えば運搬時など
に磁気ドラム１２の絶対位置を常時検出するために、上
位装置に設けたバックアップ電源３２からダイオード３
３とバックアップ電源ラインを経て上記センサー部６４
とゲートアレイ６７に電源を供給する。ダイオード３３
はバックアップ電源３２への主電源の流入防止用であ
る。主電源ラインとバックアップ電源ラインとの間に接
続された上記ダイオード３４は、バックアップ電源３２
のラインドライバ２８への流入防止用である。

【０００５】本来の使用状態では、上記のように主電源
電圧が主電源ラインを介し、さらにダイオード３４を介
してセンサー部６５、ゲートアレイ６７、ラインドライ
バ２８に供給される。本来の使用状態以外の例えば運搬
中であって商用交流電源３２を使用することができない
場合とか、商用交流電源３０が停電した場合など、主電
源電圧が一定値以下（図５の例ではバックアップ電源電
圧以下）になると、バックアップ電源３２からセンサー
部６４とゲートアレイ６７に電源が供給されて磁気ドラ
ム１２の回転位置検出が継続して行われ、磁気ドラム１
２の絶対位置が検出される。バックアップ時はダイオー
ド３４によってラインドライバ２８へのバックアップ電
源３２の供給が阻止される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】エンコーダ装置でバッ
クアップを必要とする状況は様々であることを考える
と、できるだけ長時間にわたってバックアップできるこ
とが望ましい。しかるに、上記従来のエンコーダ装置に
よれば、本来の使用状態でも、バックアップ時でも、一
つのセンサー部６４に電源を供給するようになってお
り、長時間にわたってバックアップすることはできな
い。何故なら、センサー部６４は、応答性をよくしよう
とすれば電流を多く流す必要があり、電流を少なくすれ
ば応答性が悪くなるという特性があるのであるが、本来
の使用状態において検出対象である磁気ドラム１２が急
速に回転する場合にも確実に磁気ドラム１２の位置を検
出することができるように、センサー部６４に電流を多
く流して応答性を高めてあり、バックアップ電源の消費
が早くなるからである。

【０００７】本発明はこのような従来の問題点を解消す
るためになされたもので、その第１の目的は、バックア
ップ時は一般に検出対象の動きが緩慢であることに着目
し、本来の使用状態ではセンサー部に主電源から充分な
電流を供給して充分な応答性が得られるようにし、一
方、バックアップ時はバックアップ電源からバックアッ
プ用センサー部に小さな電流を供給することにより、長
時間にわたってバックアップすることを可能にしたエン
コーダ装置を提供することにある。

【０００８】本発明の第２の目的は、長時間にわたって
バックアップすることを可能にしながらも、バックアッ
プ時に大きな衝撃力等が加わって検出対象が急速に動い
たとしても、そのときはセンサー部の応答性を高め、検
出対象の急速な動きに追随してその位置を検出すること
ができるようにしたエンコーダ装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
電源電圧が一定値以上になっている場合に主電源電圧が
供給される第１のセンサー部と、電源電圧が一定値以下
になった場合にバックアップ電源からバックアップ電圧
が供給される第２のセンサー部と、電源電圧を監視して
上記第１のセンサー部と第２のセンサー部への供給電源
電圧を切り換える電圧感応型電源切換手段と、上記二つ
のセンサー部からの出力信号を選択して切換出力する出
力切換手段とを具備していることを特徴とする。

【００１０】請求項２記載の発明は、信号源の移動速度
が一定値以上になった場合に主電源電圧が供給される第
１のセンサー部と、信号源の移動速度が一定値以下にな
った場合にバックアップ電源からバックアップ電圧が供
給される第２のセンサー部と、信号源の移動速度を監視
して第１のセンサー部と第２のセンサー部への供給電源
電圧を切り換える速度感応型電源切換手段を具備してい
ることを特徴とする。

【００１１】

【作用】請求項１記載の発明によれば、電源電圧が一定
値以上の本来の動作態様では、電圧感応型電源切換手段
が第１のセンサー部に電源電圧を供給し、第１のセンサ
ー部が充分な応答性をもって信号源の位置を検出する。
電源電圧が一定値以下になると、電圧感応型電源切換手
段が第２のセンサー部にバックアップ電源からバックア
ップ電圧を供給する。第２のセンサー部での消費電流が
少なくなるように設計しておくことにより、長時間にわ
たってバックアップすることができる。

【００１２】請求項２記載の発明によれば、バックアッ
プ時は一般にセンサー部の動きが緩慢なため、速度感応
型電源切換手段が第２のセンサー部にバックアップ電源
からバックアップ電圧を供給する。バックアップ時に何
らかの原因で信号源が急速に動くと、速度感応型電源切
換手段が第１のセンサー部に電源電圧を供給し、充分な
応答性をもって第１のセンサー部が信号源の位置を検出
する。

【００１３】

【実施例】以下、図１ないし図４を参照しながら本発明
にかかるエンコーダ装置の実施例について説明する。た
だし、図５に示す従来例と共通の構成部分には共通の符
号を付し、説明の重複をできるだけ避けることにする。

【００１４】図１において、信号源としての磁気ドラム
１２の周面に対向させて高速用ＭＲ素子１５と低速用Ｍ
Ｒ素子１７が配設されている。各ＭＲ素子１５は図２に
示すように二つの磁気抵抗パターン１５ａ，１５ｂを有
し、各パターン１５ａ，１５ｂは定電流源に接続されて
それぞれの中点から検出信号Ｖａｈ，Ｖｂｈが出力され
るようになっている。同様に各パターン１７ａ，１７ｂ
も定電流源に接続されてそれぞれの中点から検出信号Ｖ
ａｌ，Ｖｂｌが出力されるようになっている。ＭＲ素子
１５の出力Ｖａｈ，Ｖｂｈは高速用波形整形回路１６で
波形整形されて矩形波信号Ａｈ，Ｂｈとなる。ＭＲ素子
１７の出力Ｖａｌ，Ｖｂｌは低速用波形整形回路１８で
波形整形されて矩形波信号Ａｌ，Ｂｌとなる。高速用Ｍ
Ｒ素子１５と高速用波形整形回路１６によって高速用の
第１のセンサー部１３が構成されている。第１のセンサ
ー部１３は応答性が高く、消費電流Ｉａは大きい。低速
用ＭＲ素子１７と低速用波形整形回路１８によって低速
用の第２のセンサー部１４が構成されている。第２のセ
ンサー部１４は消費電流Ｉｂが小さく、応答性は低い。
波形整形回路１６，１８はコンパレータその他適宜の回
路で構成することができる。

【００１５】波形整形回路１６，１８からの矩形波信号
Ａｈ，ＢｈとＡｌ，Ｂｌは、ゲートアレイ２５内の切換
出力手段２６に入力され、矩形波信号Ａｈ，Ｂｈ又はＡ
ｌ，Ｂｌが選択され、選択信号Ａ２，Ｂ２として出力さ
れる。この選択信号Ａ２，Ｂ２は信号伝送装置であるラ
インドライバ２８に入力されると共に、ゲートアレイ２
５内のカウンタ２７でカウントされてアブソリュート信
号Ａｂとして出力され、ラインドライバ２８に入力され
る。ラインドライバ２８の出力信号はケーブルを介して
上位装置に入力され、前述の従来例と同様に、位置制
御、速度制御、その他各種制御等に供される。

【００１６】上記センサー部１３，１４、ゲートアレイ
２５、ラインドライバ２８には、次に述べるような電源
回路から電源が供給される。電源作成回路３１は商用交
流電源３０からたとえば５Ｖ程度の直流電源を作り、こ
れを主電源ラインを経て上記ラインドライバ２８に供給
する。また、本来の使用状態では、電源作成回路３１で
作成された直流電源を主電源として、上記主電源ライン
とダイオード３４を経てゲートアレイ２５に供給し、ま
た、スイッチ２４に入力する。本来の使用状態以外の例
えば運搬時は商用交流電源３０を使うことができないた
め、磁気ドラム１２の絶対位置を常時検出するために、
上位装置に設けたバックアップ電源３２からダイオード
３３とバックアップ電源ラインを経て上記ゲートアレイ
２５に電源を供給し、また、上記スイッチ２４に入力す
るようになっている。ダイオード３３はバックアップ電
源３２への主電源の流入防止用である。主電源ラインと
バックアップ電源ラインとの間に接続された上記ダイオ
ード３４は、バックアップ電源３２のラインドライバ２
８への流入防止用である。

【００１７】上記スイッチ２４は、主電源監視部２２と
低速・高速検出部２３の検出出力に応じて次のような切
換動作をする。主電源監視部２２は主電源ラインの電圧
を常時監視し、主電源ラインの電圧が一定値以上になっ
ている場合はスイッチ２４が図２に示すスイッチ接点２
４ａを選択してこれをオンし、高速用の第１のセンサー
部１３に主電源電圧を供給する。逆に、主電源ラインの
電圧が一定値以下になっている場合はスイッチ２４が図
２に示すスイッチ接点２４ｂを選択してこれをオンし、
低速用の第２のセンサー部１４にバックアップ電源３２
から電圧を供給する。主電源監視部１２とスイッチ２４
とによって電圧感応型切換手段２０を構成している。

【００１８】一方、前記切換出力手段２６による選択信
号Ａ２，Ｂ２は、低速・高速検出部２３に入力される。
低速・高速検出部２３はセンサー部１３又はセンサー部
１４によって検出される磁気ドラム１２の移動速度を常
時監視し、磁気ドラム１２の移動速度が一定値以上にな
っている場合はスイッチ２４が図２に示すスイッチ接点
２４ａを選択してこれをオンし、高速用の第１のセンサ
ー部１３に主電源電圧を供給する。逆に、磁気ドラム１
２の移動速度が一定値以下になっている場合はスイッチ
２４が図２に示すスイッチ接点２４ｂを選択してこれを
オンし、低速用の第２のセンサー部１４にバックアップ
電源３２から電圧を供給する。低速・高速検出部２３と
スイッチ２４とよって速度感応型切換手段２１を構成し
ている。

【００１９】上記スイッチ２４はまた、その切り換え態
様に応じた信号を前記ゲートアレイ２５中の切換出力手
段２６に入力し、この切換出力手段２６は、スイッチ２
４を含む電圧感応型切換手段２０又は速度感応型切換手
段２１が第１のセンサー部１３を選択しているときは第
１のセンサー部１３からの出力信号を選択して切換出力
し、上記電圧感応型切換手段２０又は速度感応型切換手
段２１が第２のセンサー部１４を選択しているときは第
２のセンサー部１４からの出力信号を選択して切換出力
する。

【００２０】なお、低速用の第２のセンサー部１４へ
は、図１において実線で示すように、スイッチ２４を経
ることなくバックアップ電源ラインおよび主電源ライン
から直接電源を供給するように接続して、図２に示すス
イッチ２４ｂが常にオンとなっているのと同じ状態にし
てもよいし、破線で示すようにスイッチ２４を介して接
続することにより、上記のようにバックアップ電源ライ
ンから選択的に電源を供給するようにしてもよい。

【００２１】上記実施例において、いま、主電源ライン
から主電源電圧が正常に供給されているものとすると、
主電源ラインの電圧は一定値以上になっているため、電
圧感応型切換手段２０が高速用の第１のセンサー部１３
を選択してこれに主電源電圧を供給すると共に、切換出
力手段２６が第１のセンサー部１３からの出力信号を選
択して切換出力する。第１のセンサー部１３は応答性が
高く消費電流は大きいが、主電源ラインから充分な電流
が供給される。この状態で信号源としての磁気ドラムが
急速に回転しても、第１のセンサー部１３は充分に高い
応答性をもっているため、磁気ドラム１２の回転位置を
的確に検出することができる。

【００２２】エンコーダ装置が本来の使用状態ではない
例えば運搬時など商用交流電源３０を使用することがで
きない場合とか、商用交流電源３０の停電した場合など
は、主電源ラインの電圧は一定値以下になっているた
め、電圧感応型切換手段２０が低速用の第２のセンサー
部１４を選択してこれにバックアップ電源３２からバッ
クアップ電源電圧を供給すると共に、切換出力手段２６
が第２のセンサー部１４からの出力信号を選択して切換
出力する。バックアップ時は一般に磁気ドラム１２は緩
慢に回転する場合が多いため、第２のセンサー部１４は
応答性を低くして消費電流を小さくしてある。従って、
バックアップ電源３２により、長時間にわたってバック
アップすることが可能になる。

【００２３】上記のようなバックアップ時であっても、
磁気ドラムに大きな衝撃が加わった場合などには磁気ド
ラム１２が急速に回転することがありえる。そのような
場合に応答性の低い第２のセンサー部１４が動作してい
るとすれば、磁気ドラム１２の急速な回転に応答して検
出することができない場合があり、アブソリュートエン
コーダとしての機能を果たすことができないことにな
る。しかるに、図１に示す実施例では、磁気ドラム１２
の回転速度が一定値以上になったことを速度感応型電源
切換手段２１が検出して高速用の第１のセンサー部１３
を選択し、これにバックアップ電源を供給すると共に、
切換出力手段２６が第１のセンサー部１３からの出力信
号を選択して切換出力する。第１のセンサー部１３は充
分に高い応答性をもっているため、磁気ドラム１２の回
転位置を的確に検出することができる。磁気ドラム１２
の回転速度が一定値以下に低下すると、速度感応型電源
切換手段２１が低速用の第２のセンサー部１４を選択し
てバックアップ電源を供給する。

【００２４】このように、本発明にかかるエンコーダ装
置の実施例によれば、本来の使用状態ではないときなど
電源電圧が一定値以下になると、電圧感応型切換手段２
０が消費電流の小さい低速用の第２のセンサー部１４を
選択してこれにバックアップ電源電圧を供給するため、
長時間にわたってバックアップすることが可能になる。
また、バックアップ時であっても、何らかの原因で磁気
ドラム１２の回転速度が一定値以上になると、これを速
度感応型電源切換手段２１が検出して高速用の第１のセ
ンサー部１３を選択し、これにバックアップ電源電圧を
供給するため、磁気ドラム１２の回転位置を的確に検出
することができる。

【００２５】以上説明した実施例は磁気式エンコーダの
場合であったが、本発明は図３に示すような光学式エン
コーダ装置にも適用可能である。図３において、回転軸
４１に固着されたスリット板４２には、周方向に記録信
号としての多数のスリットが形成されている。スリット
は内周側と外周側に形成され、内周側のスリット４３と
外周側のスリット４４は半径線上に並んでいる。スリッ
ト４３，４４を挾んで高速用発光素子５１と高速用の第
１のセンサー部５２と、低速用発光素子５３と低速用の
第２のセンサー部５４とが配置されている。発光素子５
１，５３は赤外線発光ＬＥＤを用いることができる。第
１のセンサー部５２は、一般に応答性のよいフォトダイ
オードと高速用波形整形回路を含む。もっとも、フォト
トランジスタを用いてもよい。第２のセンサー部５４は
フォトトランジスタと波形整形回路を含む。各センサー
部５２，５４の検出出力はゲートアレイ３９内の出力切
換手段によって選択され、ラインドライバ４０を経て上
位装置に入力されると共に、速度検出手段３８に入力さ
れる。速度検出手段３８による検出信号と主電源電圧情
報は電源切換手段としてのスイッチ３６に入力される。

【００２６】スイッチ３６は、主電源電圧が一定値以上
のとき高速用の発光素子５１と第１のセンサー部５２を
選択してこれらに主電源電圧を供給し、主電源電圧が一
定値以下のとき低速用の発光素子５３と第２のセンサー
部５４を選択してこれらにバックアップ電源電圧を供給
する。また、バックアップ時であっても、スイッチ３６
は、信号源としてのスリット板４２の移動速度が一定値
以上になると検出信号を出力し、この検出信号に基づき
スイッチ３６が高速用の発光素子５１と第１のセンサー
部５２を選択してこれらにバックアップ電源電圧を供給
する。

【００２７】以上説明したような光学式エンコーダ装置
でも、前記実施例と同様の作用効果を奏する。

【００２８】本発明は、ロータリーエンコーダ装置のみ
でなく、図４に示すようなリニアエンコーダ装置にも適
用可能である。図４において、ステータ５６に対してム
ーバー５９がガイド５７に沿って移動可能に対向配置さ
れている。ムーバー５９は駆動用ムービングコイルを主
体としてなり、その側部にＭＲ素子等でなるセンサー部
６０が配置されている。ガイド５７には複数の記録が施
された信号源としてのリニアスケール５８が配置され、
このリニアスケール５８の磁極をセンサー部６０が検出
することによってムーバー５９の位置を検出するように
なっている。センサー部６０は高速用の第１のセンサー
部と低速用の第２のセンサー部からなり、前記実施例と
同様に電圧感応型電源切換手段と速度感応型電源切換手
段によって第１のセンサー部又は第２のセンサー部が選
択されて主電源又はバックアップ電源から電源電圧が供
給され、前述の実施例と同様の作用効果を奏するように
なっている。

【００２９】なお、図１における高速用ＭＲ素子１７と
低速用ＭＲ素子１７は、異なる素子として描かれている
が、同一チップ状に形成してもよい。また、波形整形回
路は高速用波形整形回路１６と低速用波形整形回路１８
に区別しているが、これらは１個にまとめてＭＲ素子の
みを２個設けてもよい。磁気式エンコーダ装置の場合の
センサーとしてホール素子を用いることも可能である。

【００３０】

【発明の効果】請求項１記載の本発明によれば、本来の
使用状態ではない例えば運搬時などに電源電圧が一定値
以下になると、電圧感応型切換手段が消費電流の小さい
低速用の第２のセンサー部を選択してこれにバックアッ
プ電源電圧を供給するため、長時間にわたってバックア
ップすることが可能になる。

【００３１】請求項２記載の本発明によれば、バックア
ップ時であっても、何らかの原因で信号源の移動速度が
一定値以上になると、これを速度感応型電源切換手段が
検出して高速用の第１のセンサー部を選択し、これに電
源電圧を供給するため、信号源の位置を的確に検出する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるエンコーダ装置の一実施例を示
すブロック図。

【図２】同上実施例中のＭＲ素子部分の回路図。

【図３】本発明にかかるエンコーダ装置の別の実施例の
要部を示すブロック図。

【図４】本発明にかかるエンコーダ装置のさらに別の実
施例の概要を示す斜視図。

【図５】従来のエンコーダ装置の例を示すブロック図。

【符号の説明】

１２ 信号源としての磁気ドラム １３ 第１のセンサー部 １４ 第２のセンサー部 １５，１７ センサーとしてのＭＲ素子 １６，１８ 波形整形回路 ２０ 電圧感応型電源切換手段 ２１ 速度感応型電源切換手段 ２６ 出力切換手段 ３２ バックアップ電源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の記録が施された信号源と、この信
   号源に対向して信号源の記録を検出するセンサーと、こ
   のセンサーからの信号を波形整形して出力する波形整形
   回路と、上記センサーおよび波形整形回路を含むセンサ
   ー部に供給される電源電圧が一定値以下になった場合に
   主電源ラインを遮断してバックアップ電源から上記セン
   サー部に電源を供給する電源供給手段とを具備したエン
   コーダ装置において、電源電圧が一定値以上になってい
   る場合に上記主電源電圧が供給される第１のセンサー部
   と、電源電圧が一定値以下になった場合に上記バックア
   ップ電源からバックアップ電圧が供給される第２のセン
   サー部と、電源電圧を監視して上記第１のセンサー部と
   第２のセンサー部への供給電源電圧を切り換える電圧感
   応型電源切換手段と、上記二つのセンサー部からの出力
   信号を選択して切換出力する出力切換手段とを具備して
   いることを特徴とするエンコーダ装置。
2. 【請求項２】 複数の記録が施された信号源と、この信
   号源に対向して信号源の記録を検出するセンサーと、こ
   のセンサーからの信号を波形整形して出力する波形整形
   回路と、上記センサーおよび波形整形回路を含むセンサ
   ー部に供給される電源電圧が一定値以下になった場合に
   主電源ラインを遮断してバックアップ電源から上記セン
   サー部に電源を供給する電源供給手段とを具備したエン
   コーダ装置において、信号源の移動速度が一定値以上に
   なった場合に上記主電源電圧が供給される第１のセンサ
   ー部と、上記信号源の移動速度が一定値以下になった場
   合に上記バックアップ電源からバックアップ電圧が供給
   される第２のセンサー部と、信号源の移動速度を監視し
   て上記第１のセンサー部と第２のセンサー部への供給電
   源電圧を切り換える速度感応型電源切換手段と、上記二
   つのセンサー部からの出力信号を選択して切換出力する
   出力切換手段とを具備していることを特徴とするエンコ
   ーダ装置。