JPH0571986A - 多回転アブソリユートエンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンコーダの出力を受信する受信装置に２系
統の入力回路を形成することなく、エンコーダの出力情
報（回転数、絶対位置、絶対位置からの移動量）を受信
できる多回転アブソリュートエンコーダを得ること。 【構成】 回転数をインクリメンタル信号に変換する変
換部２０と（絶対位置、絶対位置からの移動量をインク
リメンタル信号にするものは公知）、３つの出力情報を
選択して出力するデータセレクタ３５と、前記データセ
レクタから出力される出力情報の種類を判別する判別信
号を出力する判別信号出力手段（２２、２３、２４、３
２、３３、３４、３６）とを有する多回転アブソリュー
トエンコーダとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多回転アブソリュート
エンコーダに関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来、多回転アブソリュートエンコーダと
して、特開昭６４−６５４１５号に公報に示されたもの
が知られている。このエンコーダは、複数のトラックが
形成された符号板と、前記符号板に対して相対移動可能
な検出部とからなり、回転数は、回転数用トラックから
読取ってアスキーコードとし、絶対位置情報は、複数を
トラックからなるアブソリュートトラックから読取って
インクリメンタル信号に変換し、前記絶対位置からの移
動量は、インクリメンタルトラックから読取ってインク
リメンタル信号とし、同一の信号線を用いて、これらの
情報を出力している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなエンコーダ
は、前記したように出力される情報の信号形態が異なる
ため、前記情報を受取る受信装置は、信号形態に合わせ
て異なった入力回路を形成することが必要となり、装置
の大幅な偏向が必要となる。本発明はこのような問題に
鑑み、本発明の目的は、受信装置側にて、異なる入力回
路を形成することなく、回転数、絶対位置、絶対位置か
らの移動量、の情報を受取れるように、同一形態で情報
を出力する多回転アブソリュートエンコーダを提供する
ものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に請求項１記載の発明の多回転アブソリュートエンコー
ダは、アブソリュート用第１トラック（１）とインクリ
メンタル用第２トラック（２）と回転数計数用第３トラ
ック（３）とが形成された符号板（４）と、前記第３ト
ラックの回転数に基づき前記符号板の回転数に相当する
パルス数を発生する第３検出器（７）と、前記第３検出
器からのパルス数から前記符号板の回転数を計数し記憶
する第１カウンタ（１３）と、要求信号を入力した時に
前記第１トラックのアブソリュート信号を読込み前記ア
ブソリュート信号をインクリメンタル信号のパルス数に
変換して出力する第１検出器（５）と、前記第２トラッ
クのインクリメンタル信号を読込み、前記インクリメン
タル信号を出力する第２検出器（６）と、を備えた検出
部とからなる多回転アブソリュートエンコーダにおい
て、前記検出部は、さらに、前記第１カウンタに記憶さ
れた回転数をインクリメンタル信号に変換する変換部
（２０）と、前記変換部の出力、前記第１検出器の出
力、及び前記第２検出器の出力を順次きりかかて出力す
るデータセレクタ（３５）と、前記データセレクタの出
力の種類を判別する判別信号出力手段（２２、２３、２
４、３２、３３、３４、３６）とを備えたものである。

【０００５】また、請求項２記載の発明の多回転アブソ
リュートエンコーダは、請求項１記載の多回転アブソリ
ュートエンコーダにおいて、エンコーダ内部異常を検出
し警告信号を出力する警告検出部（３８）を有し、前記
判別信号出力手段は、前記蛍光検出部からの警告信号を
前記判別信号に重畳させて出力するものである。

【０００６】

【作用】本発明の多回転アブソリュートエンコーダによ
れば、変換部が前記第１カウンタに記憶された回転数を
インクリメンタル信号に変換することによって、検出部
で検出した符号板の回転数、絶対位置、前記絶対位置か
らの移動量の情報を同一の形態の（インクリメンタル）
信号に変換し、さらに、前記同一形態の信号は、データ
セレクタで同一の信号線に切換えて出力される。この際
に、前記判別信号出力手段は、前記信号線で出力される
前記同一形態の信号が、前記３つの情報のいづれの信号
であるかを示す判別信号を出力する。

【０００７】

【実施例】図１は、本実施例にかかる実施例のエンコー
ダの概略平面図であり、図２は、同じく概略側面図であ
る。実施例のエンコーダは、大きく分けて符号板４と検
出部と符号板４を回転させる回転軸１１とからなる。符
号板４は、同心円状に、アブソリュート・パターンを有
する第１トラック１、インクリメンタルパターンを有す
る第２トラック２、及び１回転に１パルスを発生させる
回転数計数用第３トラック３がそれぞれ独立に形成され
ている。前記トラック１、２は光学式の白黒パターンで
あり、トラック３は磁気式のＳＮパターンである。

【０００８】検出部は、第３トラック３に沿って検出す
ることにより１回転に１パルスを発生させるＭＲセンサ
からなる回転数計数用第３検出器７と、第２トラック２
に沿ってインクリメンタル信号（移動量）を検出する第
２検出器６と、第１トラック１に沿って検出することに
より、電源投入時又は要求信号入力時に１回転内の絶対
位置を検出する第１検出器５とを含んでいる。

【０００９】図２には、第１検出器５、第２検出器６、
第３検出器７の各端子８、９Ａ、９Ｂ、１０を示した
が、実際は、これらの端子は、図３の端子８、９Ａ、９
Ｂ、１０につながっている。第３検出器７で検出された
パルス（回転数に相当）は、端子１０を経て、第１カウ
ンタ１３に入力し、カウンタ１３はそれまでの回転数が
２進法数信号として記憶されている。第１カウンタ１３
は、別の電源電池（不図示）で駆動されており、主電源
がオフされても回転数を記憶している。

【００１０】第１カウンタに保持される回転数の値は、
１回転内位置が２０４７→０（２０４８パルスの場合）
の時、第１カウンタがインクリメンタルされ、０→２０
４７の時、第１カウンタがデクリメントされなければな
らない。しかし、１回転内位置が２０４７→０に変化す
るのと同時に第１カウンタがインクリメンタルされるよ
うに第１トラックと第３トラックとを製造時に一致させ
ることは不可能に近い。

【００１１】そのため、本実施例においては、次のよう
な工夫をこらしている。第３検出器７からの出力は図４
のタイミングチャート図に示すＲＡとＲＢの２本があ
り、１回転内絶対位置の０の位置がＲＡがＨ、ＲＢがＬ
の範囲に調整されている。ＣＷ時にはＲＢの立ち上がり
で、第１カウンタ１３がカウントされ、ＣＣＷ時にはＲ
Ｂの立ち下がりでカウントされる。このような動作をす
ると、ＣＷ時とＣＣＷ時で第１カウンタ１３の値が異な
る。これは、ＲＢの立ち下がりの部分で、エンコーダが
振動した時、ミスカウントしないようにするためであ
る。

【００１２】第１カウンタ１３がインクリメンタルされ
る時は、ＲＡでＨがＲＢが立ち上がった後、ＲＡがＬで
ＲＢが立ち下がった時であり、第１カウンタ１３がデク
リメントされる時は、ＲＡがＬでＲＢが立ち上がった
後、ＲＡがＨでＲＢが立ち下がった時である。このよう
にすることで、多回転カウンタの動作にヒステリシスを
持たせたことになる。

【００１３】ＣＷ時とＣＣＷ時の第１カウンタ１３のず
れは、ＲＢがＨの時、ＣＣＷ時の第１カウンタ１３の値
から１を引くことで、ＣＷ時とＣＣＷ時の第１カウンタ
１３の値を一致させてある。尚、ＣＷ時とＣＣＷ時の判
定はＲＢの立ち上がりの時に行われる。次に回転内絶対
位置と多回転数変化の位置とを合致させる方法について
説明する。

【００１４】

【表１】

【００１５】表１に示した多回転出力のための補正値を
回転方向による補正をした第１カウンタ１３の出力に表
１の補正値を加えると、１回転内絶対位置に同期した多
回転数出力が第１カウンタに入れられることになる。リ
セットする時の動作は、１回転内データの最上位ビット
とＲＢの反転した値のアンドが多回転出力カウンタにロ
ードされる。

【００１６】図３は、検出部の主要部を示す信号処理回
路図であって、端子１２は、コントローラからの要求信
号入力端子である。データセレクタ３５は、Ｓ０：Ｌ、
Ｓ１：Ｌのとき１Ａ、１Ｂを選択してＱＡ、ＱＢに出力
し、Ｓ０：Ｈ、Ｓ１：Ｌのとき２Ａ、２Ｂを選択してＱ
Ａ、ＱＢに出力し、Ｓ０：Ｈ、Ｓ１：Ｈのとき３Ａ、３
Ｂを選択してＱＡ、ＱＢに出力するものである。

【００１７】以下順を追って動作の説明をする。要求信
号入力部２１は端子１２に要求信号が入力されると、出
力がＬ→Ｈになり、第１カウンタ１３の値と、ＲＯＭ２
５によりバイナリーデータに変換された絶対位置の最上
位ビットとが、ラッチ１４に保持され、データ整合部１
５は、ラッチ１４に保持されたデータから前述の回転内
絶対位置と、多回転数変化の位置との合致がなされる。
データ整合部１５の出力は、比較器１６の１方の入力と
して入力される。また、要求信号入力部２１の出力によ
ってカウンタ１７及び２bit カウンタ１８のクリアが解
除されると、カウンタ１７の出力は、比較器１６の他方
の入力として入力される。

【００１８】２bit カウンタ１８の出力は、ゼロ検出１
９と回転数インクリメンタル信号発生部２０に入力され
ている。２bit カウンタ１８の値は、クリア解除時点で
はゼロになっており、その時のゼロ検出１９の出力はＨ
である。この時、カウンタ１７の値とデータ整合部１５
の値とが異なると、比較器１６の出力はＬになり、アン
ドゲート２２の入力はＬ、Ｈとなり、出力はＬになる。
２bit カウンタ１８はアンドゲート２２の出力であるイ
ネーブルがＬの時にカウント可能となり、カウントを開
始する。またカウンタ１７は、２bit カウンタ１８のキ
ャリーでカウント可能状態となり、２bitカウンタ１８
の上位ビットとして動作する。比較器は、カウンタ１７
のカウント値とデータ整合部１５の出力とが一致すると
出力がＨになる。また、２bitカウンタ１８の出力がゼ
ロになると、ゼロ検出１９の出力がＨになり、アンドゲ
ート２２の入力は、Ｈ、Ｈとなって、出力はＨになる。
すると２bit カウンタ１８のイネーブルがＨになり、２
bit カウンタ１８のカウント動作が停止する。

【００１９】ここで、回転数インクリメンタル信号発生
部２０では、２bitカウンタ１８の出力が０１→１０→
１１→００と変化するとインクリメンタル信号１周期が
出力されるようになっている。したがって、比較器１６
においてカウンタ１７の値とデータ整合部１５の出力と
一致するまで、２bit カウンタ１８がカウント動作を行
うことにより回点数インクリメンタル信号発生部２０
は、回転数と同じ周期数のインクリメンタル信号を発生
する。

【００２０】アンドゲート２３の出力がＨになるとタイ
マー２４の入力がＨになり、一定時間後にタイマー２４
の出力がＬ→Ｈになる。したがってタイマー２４の出力
かＨになるとここまでＬが入力されていたデータセレク
タ３５のＳ０にはＨが入力され、タイマー３３の入力が
Ｈになり、一定時間後にタイマー３３の出力がＨにな
る。したがってアンドゲート３２は、ここまで一方の入
力はＬであり、出力もＬであった。ラッチ３４は、電源
投入時、入力、出力ともＬであり、一度Ｈが入力される
と出力がＨになり、その状態を保持する。したがって、
ラッチ３４の出力がＨになるまで、データセレクタ３５
のＳ１の入力はＬである。データセレクタ３５は、タイ
マー２４がＨになるまでＳ０：Ｌ、Ｓ１：Ｌであるの
で、この間は１Ａ、１Ｂが選択されてＱＡ、ＱＢに出力
されている。よって、ここまでの間に、回転数を示すイ
ンクリメンタル信号が外部に出力される。

【００２１】また、タイマー２４の出力はエクスクルー
シブオアゲート３６を通じて判別信号出力１となる。こ
の時、異常検出部３８は、異常が検出されていなけれ
ば、出力はＬであり、したがって、タイマー２４の出力
がＬの時、判別信号出力１はＬであり、また、ラッチ３
４の出力は、そのまま判別信号出力２として外部に出力
されるため、ラッチ３４の出力がＬの時、判別信号出力
２はＬである。

【００２２】したがって、ここまで、判別信号出力１及
び判別信号出力２はともにＬである。外部の装置は判別
信号はともにＬである。この状態から現在出力されてい
る情報が回転数であることを知ることができる。次に、
タイマー３３の出力がＨになると、ゲート３２の一方の
入力がＨになるとともにＵ／Ｄカウンタ３０のクリアが
解除される。Ｕ／Ｄカウンタ３０の出力は大小比較器２
９のＢ入力として入力されている。

【００２３】ここで、大小比較器入力のＡ入力側につい
て説明する。ＲＯＭ２５は、端子８に入力されている絶
対位置をバイナリーデータに変換する。また、インクリ
メンタル・バイナリー変換回路は、端子９Ａ、９Ｂから
の移動量インクリメンタル信号を２bit のバイナリーデ
ータに変換する。ここで、移動量インクリメンタル信号
と絶対位置の変化点とは完全に同期がとれているので、
インクリメンタル・バイナリー変換２８の出力はそのま
ま絶対位置の下位２bit として扱うことができる。

【００２４】方向弁別回路パルス発生回路２６は、エン
コーダの絶対位置が変化している時、ＲＯＭ２５の出力
のバイナリーデータをモニターし、ＲＯＭ２５の出力が
オールＬからオールＨへ変化した時にＵ／Ｄカウンタ２
７にダウンカウントの信号と、クロックを出力する。ま
た、ＲＯＭ２５は、出力がオールＨからオールＬに変化
した時にＵ／Ｄカウンタ２７にアップカウントの信号と
クロックを出力する。したがって、Ｕ／Ｄカウンタ２７
は、ＲＯＭ２５の出力が、オールＬからオールＨに変化
した時１カウントダウンし、オールＨからオールＬに変
化した時１カウントアップする。このＵ／Ｄカウンタ２
７の出力は、バイナリー変換された絶対位置の上位ビッ
トとして扱うことができる。

【００２５】これらは、要求信号入力時から、絶対位置
が移動した時の、補正をするための回路である。なぜな
ら、絶対位置のバイナリーデータがオールＨ→オールＬ
またはオールＬからオールＨに変化した時、回転数も１
変化するが、回転数は要求信号入力時にラッチ１４に保
持されてしまうので、この変化分は回転数データとして
出力されない。したがってＵ／Ｄカウンタ２７がない場
合、回転数を含む絶対位置情報が１回転分ずれてしまう
という不具合が生じる。したがって、Ｕ／Ｄカウンタ２
７を付加し、回転数データ出力中の回転数情報を計数
し、これを１回転内絶対位置のデータを出力する際に同
時に出力することにより、不具合をふせぐことができ
る。この場合、回転数１回転分のデータは、絶対位置の
１回転分のインクリメンタル信号で出力されることにな
る。Ｕ／Ｄカウンタ３０がクリア解除され、大小比較器
のＡ＝Ｂ出力がＬの時、Ｕ／Ｄカウンタ３０はイネーブ
ルがＬになりカウント動作をはじめる。Ｕ／Ｄカウンタ
３０のビット数は、インクリメンタル・バイナリー変換
の出力２bit と、絶対位置のビット数と、Ｕ／Ｄカウン
タ２７のビット数をたしたbit 数以上である。

【００２６】大小比較器２９の入力Ａ、Ｂが、Ａ＞Ｂの
ときＵ／Ｄカウンタ３０はアップカウントし、Ａ＜Ｂの
ときダウンカウントする。Ｕ／Ｄカウンタ３０の出力は
１回転内絶対位置インクリメンタル信号発生部３１に入
力され、ＲＯＭ２５の最下位ビットつまり、大小比較器
２９のＡ入力の下位３bit 目に対応するＵ／Ｄカウンタ
３０のビット位置の出力が、Ｈ→ＬまたはＬ→Ｈに変化
する間に１周期分のインクリメンタル信号が出力される
ようになっている。

【００２７】Ｕ／Ｄカウンタ３０がカウント動作を行な
い、大小比較器２９のＡＢ入力の位が一致すると、Ａ＝
Ｂの出力がＨになりアンドゲート３２の他方の入力がＨ
になるとともに、Ｕ／Ｄカウンタ３０は、イネーブルが
Ｈになりカウント不能状態にする。アンドゲート３２の
出力がＨになるとラッチ３４の出力はＨになり、その後
Ｈを保持する。

【００２８】ここまでの間、データセレクタ３５のＳ０
入力はＨ、Ｓ１入力はＬであり、この時２Ａ、２Ｂが選
択されてＱＡ、ＱＢに出力されインクリメンタル信号１
及び２として出力されている。したがってここまでの間
に、絶対位置に相当する周期数のインクリメンタル信号
が、移動補正を含んだ形で出される。また大小比較器２
９のＡ＝ＢがＨになった時、移動量９Ａ、９Ｂに入力さ
れている論理レベルと１回転内絶対位置インクリメンタ
ル信号発生部３１から出力されているインクリメンタル
信号の論理レベルは一致している。

【００２９】また、判別信号出力１及び出力２はそれぞ
れＨ、Ｌとなっており外部では、この状態を判別して、
現在出力されている信号が絶対位置であることを知るこ
とができる。ラッチ３４の出力がＨになると、データセ
レクタ３５のＳ１入力がＨになり、Ｓ０はＨになってい
るのて、３Ａ、３Ｂが選択されてＱＡ、ＱＢに出力され
る。この場合、移動量インクリメンタル信号が選択され
出力されるので今後は、絶対位置からの相対的な移動量
をカウントすることにより、現在の絶対位置を知ること
ができる。また、判別信号出力１及び出力２は、今後
Ｈ、Ｈを保つことになる。外部ではこの状態を判別し
て、現在出力されている信号が移動量であることを知る
ことができる。

【００３０】以上の一連の動作により、現在の絶対位置
を外部に知らせることができる。また、異常検出部３８
は異常を検出すると、出力がＨになりエクスクルーシブ
オアゲート３６の一方の入力がＬ→Ｈになるので、判別
信号出力１は通常と反転した出力になる。したがって、
通常動作に対して反転した動作をした場合、（例えば、
タイマー２４の出力がＨのになった後は通常は必ずＨで
あるはずのエクスクルージブオアゲート３６がＬとなっ
た時など）エンコーダ内部で異常が発生したことを外部
に知らせることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上の様に、本発明（請求項第１項）に
よれば、第１カウンタに記憶された回転数をインクリメ
ンタル信号の変換して出力するパルス変換部を付加した
ので、エンコーダ（回転数、１回転内の絶対位置及び移
動量の情報）をインクリメンタル信号として出力するこ
とができ、また、判別信号出力手段を付加したことによ
りデータセレクタによりそれぞれの出力を同一の信号線
を使って出力した際、情報の種類を外部で知ることがで
きる。したがってエンコーダの出力を受け取る応用装置
側では、従来のエンコーダ信号入力回路に、判別信号の
入力回路を付加するだけで、本エンコーダを使用するこ
とができる。

【００３２】また請求項２項の発明によれば、異常を外
部に知らせる手段を、判別信号に重畳させたので、特に
信号線を付加することなく異常を外部に知らせることが
でき、信頼性も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のエンコーダの概略平面図である

【図２】実施例のエンコーダの概略側面図である

【図３】実施例のエンコーダの概略ブロック図である

【図４】実施例のエンコーダの検出部のタイミングチャ
ート図である

【主要部分の符号の説明】

１…アブソリュート用第１トラック ２…インクリメンタル用第２トラック ３…回転数計測用第３トラック ４…符号板 ５…第１検出器 ６…第２検出器 ７…第３検出器 ８〜１０…端子 １１…回転軸 １２…端子 １３…第１カウンタ ３５…データセレクタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アブソリュート用第１トラックとインクリ
   メンタル用第２トラックと回転数計数用第３トラックと
   が形成された符号板と、 前記第３トラックの回転数に基づき前記符号板の回転数
   に相当するパルス数を発生する第３検出器と、前記第３
   検出器からのパルス数から前記符号板の回転数を計数し
   記憶する第１カウンタと、要求信号を入力した時に前記
   第１トラックのアブソリュート信号を読み込み、前記ア
   ブソリュート信号をインクリメンタル信号のパルス数に
   変換して出力する第１検出器と、前記第２トラックのイ
   ンクリメンタル信号を読込み、前記インクリメンタル信
   号を出力する第２検出器とを備えた、前記符号板に対し
   て相対移動可能な検出部と、からなる多回転アブソリュ
   ートエンコーダにおいて、 前記検出部は、さらに、 前記第１カウンタに記憶された回転数をインクリメンタ
   ル信号に変換する変換部と、 前記変換部の出力、前記第１検出器の出力、及び前記第
   ２検出器の出力を順次切換えて出力するデータセレクタ
   と、 前記データセレクタの出力を種類を判別する判別信号を
   出力する判別信号出力手段とを備えたことを特徴とする
   多回転アブソリュートエンコーダ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の多回転アブソリュートエ
   ンコーダにおいて、 エンコーダ内部異常を検出し、警告信号を出力する警告
   検出部を有し、 前記判別信号出力手段は、前記蛍光検出部からの警告信
   号を前記判別信号に重畳させて出力することを特徴とす
   る多回転アブソリュートエンコーダ。