JPH06313719A - ロータリエンコーダ - Google Patents
ロータリエンコーダInfo
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- JPH06313719A JPH06313719A JP9109093A JP9109093A JPH06313719A JP H06313719 A JPH06313719 A JP H06313719A JP 9109093 A JP9109093 A JP 9109093A JP 9109093 A JP9109093 A JP 9109093A JP H06313719 A JPH06313719 A JP H06313719A
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Abstract
り、高精度のエンコーダを提供することを目的とする。 【構成】検出用のコードパターンと、そのコードパター
ンを読み取るための発光素子及び受光素子とを有するロ
ータリエンコーダにおいて、発光素子16、コードパタ
ーン14a〜14h及び受光素子20〜27からなる受
発光ユニットを少くとも複数組円周上に配置し、かつそ
れぞれのユニットは円周上をユニット数で分割された略
等間隔となる位置に配設されることを特徴とするロータ
リエンコーダ。
Description
度等を検出するために用いるインクリメンタル式のエン
コーダに関する。
インクリメンタル式に分類される。アブソリュート式は
信頼性が高い反面、構造が複雑で高価である。そこで、
構造が簡単で安価なインクリメンタル式のエンコーダが
広く利用されている。従来の光学式インクリメンタルロ
ータリエンコーダの構成を図6(a)(b)に示す。ロ
ータ1は回転軸2に取り付けられており、その表面上を
等間隔のピッチで放射状に明暗パターン1aが刻まれて
いる。このロータ1と平行にごくわずかの隙間をおい
て、ロータ1と等しいピッチの明暗パターン3aが刻ま
れたステータ3が配設されている。ロータ1とステータ
3とをはさむようにして、一方側に発光ダイオード(L
ED)等を用いた発光素子(光源)4と、発光素子4か
らの光束を平行光束にするコリメータレンズ5が、他方
側に受光素子6が、それぞれ配設されている。
ッチ回転するごとに生ずる周期的な明暗変化を受光素子
6によって電気信号に変え、正弦波信号として取り出
す。次に、取り出した信号を波形整形回路によって矩形
波信号7に整形する(図7)。そして、ロータ2の回転
角に対応した矩形波信号7を計数することにより回転角
を決定する。また、このようなエンコーダではロータ1
の回転軸2に対する偏心誤差成分(図8(a))を消去
するため、ステータ3に明暗パターンと同一のパターン
3bを180°対向位置に刻み、さらにそれぞれに前述
と同様な構成の発光素子4,コリメータレンズ5,受光
素子6が配設される。そして、これら2組の電気信号
(図8(b))の和をとることにより偏心誤差成分を消
去している(図8(c))。
はロータ1回転につき1周期の正弦波形(図7(a))
を示し、全体の誤差量の大部分を占める。しかし、高精
度のエンコーダを実現するにはスケール誤差や分度盤の
面振れなどにより発生する2周期以上の誤差成分を無視
できなくなってくる。そこで、本発明は上記の問題点に
鑑み、2周期以上の誤差成分をも取り除くことにより、
高精度のエンコーダを提供することを目的とする。
ーダは、上記課題を解決するために、検出用のコードパ
ターンと、そのコードパターンを読み取るための発光素
子及び受光素子とを有し、発光素子、コードパターン及
び受光素子からなる受発光ユニットを少くとも複数組円
周上に配置し、かつそれぞれのユニットは円周上をユニ
ット数で分割された略等間隔となる位置に配設される。
明する。図1は、本発明に係る光学式インクリメンタル
ロータリエンコーダの断面図を示している。エンコーダ
の回転軸11は軸受12に嵌合しており、軸方向に作用
するスラスト荷重は、回転軸11と軸受12との間に配
設されたボールベアリング13で受けている。回転軸1
1のフランジ部にはステータ14が取付けられており、
また、軸受12のフランジ部にはロータ15が取付けら
れている。ステータ14とロータ15の隙間は両者が接
触しない程度に小さくしてある。発光素子16,その発
光素子16からの光束を平行光にするコリメータレンズ
17はホルダ18の内部に取付けられている。ホルダ1
8の先端部は回転軸11のフランジ先端部に懸架されて
いる。各受光素子20はプリント基板19を介して回転
軸11上に取付けられている。
の受発光ユニットの配置を概略的に示す斜視図である。
ステータ14には45°間隔で等分に8個の明暗パター
ン14a〜14hが刻まれている。それぞれの明暗パタ
ーンに対応して、発光素子16、コリメータレンズ1
7、受光素子20〜27からなる受発光ユニットが8個
同心状に配置されている。したがって、互いに対向に位
置する2組の受発光ユニットを1対として、これが45
°間隔で4対設けられていることになる。なお、ステー
タ14に明暗パターンが等間隔に配置されているのは、
ロータ15の回転に対する周期的な誤差成分を取り除く
のに最も効果が得られるからである。なお、受光素子2
0は、互いに90°の位相差を有した正弦波信号を得ら
れるように、2つの部分20a,20bから構成されて
いる(図5参照)。受光素子21〜27についても同様
な構成となっている。
図を示している。受光素子20a、20bより得られる
互いに90°の位相差を有した正弦波信号及び余弦波信
号は、増幅された後、矩形波変換回路30、31で、矩
形波に変換される。さらにパルス変換回路50、51で
パルスに変換された後、カウンタ36にて計数される。
また各々の矩形波は方向弁別回路34で回転方向を判定
し回転方向によりカウンタ36の増減のコントロールを
行っている。受光素子20a、20bと対向位置にある
受光素子21a、21bより得られる信号も全く同様に
処理されカウンタ37にて計数される。さらに受光素子
20a、20bにより得られる正弦波信号及び余弦波信
号は、内挿回路40にてパルス内を細分化される。この
内挿回路は各々の受光素子21〜27より得られる信号
に対しても同様に内挿回路41〜47で精測定が行なわ
れる。
するための正弦波信号(余弦波信号)の波形図である。
受光素子20a、20bより得られた正弦波信号A及び
余弦波信号Bより、正弦波Aに対しそれぞれ45°、1
35°、180°の位相差の波形C、D、Eを作る。さ
らに正弦波Aを8つの部分に分割し、各部分で、直線近
似と見なせる中心付近の波形を用いて中心からの距離の
比により内挿を行っている。図4の例においては、θの
位置にいる場合、8分割中の第3番目の位置にあり、正
弦波波形のBとDを用い、a:bの比により内挿を行っ
ている図3の内挿回路40〜47で得られた内挿値は、
マルチプレクサ48を通して、マイクロコンピュータ3
8に読み込まれ、平均化処理により精測定値とされカウ
ンタ36、37より得られた値とともに処理され、角度
変換された後表示器39に表示される。
のための発光素子の点滅をコントロールしている。図4
で説明したように、精測定は波形の比により行なわれる
ので、常に検知する必要がなく、パルス点灯による測定
またはエンコーダの回転が止った時のみパルス点灯によ
り測定することになる。本実施例において、精測定は内
挿値を求めた後マルチプレクサ48を通してマイクロコ
ンピュータ38に読み込まれているが、精測定のための
各信号をマルチプレクサを通して、1つの内挿回路に取
り込みそれぞれの内挿値を求めることもできる。また各
々の正弦波及び余弦波どうしを合成した後、内挿回路で
内挿値を求めることもできる。この場合、波形の合成が
平均化と同等であり、さらに信号合成により、得られる
信号が大きくなるという利点もある。
説明したが、ロータリエンコーダにおける誤差成分の主
要因は、偏心、スケール誤差分度盤の面振れ等、2周期
成分以下の要因が多く、これらを取り除くためには、4
組の受発光素子で、十分対応できる。
を発揮する。 (1)従来技術により取り除かれていた回転軸に対する
ロータの偏心誤差に加え、スケール誤差やロータの面振
れなどによる誤差が取り除かれるため、測角精度を向上
させ、高精度のエンコーダを得ることができる。 (2)従来、測量作業においてセオドライトなどを用い
る場合、鉛直軸のスケール誤差などを取り除くために2
対回以上の観察を行っているが、本発明を用いれば、こ
の対回観測が不要になる。例えば、前述の実施例で示し
た8組の受発光素子をロータに等分配置した場合、測量
作業の4対回観測に相当し、作業の省力化が図れる。
コーダの構成を示す断面図である。
コーダの構成を示す斜視図である。
ある。
リエンコーダの構成を示す斜視図、(b)は説明図であ
る。
形整形回路によって整形した矩形波信号を示す。
明するための波形図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 検出用のコードパターンと、そのコード
パターンを読み取るための発光素子及び受光素子とを有
するロータリエンコーダにおいて、 発光素子、コードパターン及び受光素子からなる受発光
ユニットを少くとも複数組円周上に配置し、かつそれぞ
れのユニットは円周上をユニット数で分割された略等間
隔となる位置に配設されることを特徴とするロータリエ
ンコーダ。 - 【請求項2】 前記受発光ユニットのうち1対の対向位
置に配置された2つの受発光ユニットは主測定すなわち
粗測定に用いられ、残りの受発光ユニットは精測定に用
いられ、精測定においてはパルス点灯による測定あるい
はパルス点灯による測定でかつロータリエンコーダの回
転が止まった時のみ測定を行うことを特徴とした請求項
1に記載のロータリエンコーダ。
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-
1993
- 1993-04-19 JP JP09109093A patent/JP3195117B2/ja not_active Expired - Lifetime
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