JPH0635932B2 - アブソリュート回転位置検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、広範囲にわたってア
ブソリュート回転位置を検出位置を検出することのでき
るアブソリュート回転位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のアブソリュートエンコーダは１回
転内の絶対位置しか検出することができず、多回転にわ
たる絶対位置を検出するには、別途に回転数検出手段を
設け、これによって検出した回転数と１回転内の絶対位
置とを組合せるようにしている。従来の回転数検出手段
は、回転数をアブソリュートで検出するためにはかなり
大きな減速比の歯車を必要としている。例えば主軸の３
２回転までをアブソリュートで検出し得るようにギアダ
ウン機構を構成する場合、主軸に３２歯の歯車を設け、
減速出力軸に１０２４歯の歯車を設けることが考えられ
るが、その場合、回転数の切り換わり点の応答精度は１
回転を３２分割した精度つまり角度にして約１１度の精
度しか期待できない。このように、かなり高精度な歯車
機構が要求される反面、検出精度はそれほど期待できな
い、という欠点がある。このような困難を避けるため
に、インクリメンタルパルスをカウントすることによっ
て回転数を得ることも行われているが、その場合は停電
等によって回転数がわからなくなってしまう等の問題が
あった。

【０００３】また、特公昭５０−２３６１８号公報にお
いては、逆方向の磁化が交互になされた磁気格子（いわ
ば永久磁石の格子）を多数設けた磁気トラックからなる
磁気スケールを使用したリニア位置検出装置が示されて
おり、磁気格子の波長が異なる２個の磁気トラックを設
け、各磁気トラックの位相変調出力信号を位相比較する
ことにより、アブソリュート位置検出範囲を拡大した出
力信号を得ることが示されている。

【０００４】更に、特開昭５２−７６９５２号公報にお
いては、２つの回転位置トランスジューサを２５５：２
５６のギア比で結合し、両トランスジューサの出力差を
求めることにより一方のトランスジューサの回転数情報
を求めることが開示されている。ここでは求めた出力差
をそのままシャフト回転数データとして用いる。つま
り、２５５：２５６のギヤ比により、第１のシャフトが
１回転したとき出力差が丁度１となり、これにより第１
のシャフトの２５６回転まで検出できるようにしてい
る。このような構成の場合、アブソリュート検出可能範
囲を拡大するには、その分ギヤを大型化しなければなら
ない、という問題があった。例えば、１０２４回転まで
検出できるようにするには、ギヤ比を１０２３：１０２
４にしなければならず、ギヤが大型化し、加工精度に厳
密性が要求される。

【０００５】しかも、この従来技術においては、ギヤ歯
数が増すに従って、アブソリュート検出範囲が拡大する
に反比例して検出精度は低下してしまう、という問題点
が生じる。つまり、ギヤ歯数が増すと、１回転に対する
２検出器間の出力値の差が小さくなり、検出器出力デー
タの誤差が回転数検出に誤差をもたらす比率が大きくな
り、そのために検出精度が低下するのである。例えば、
１回転につき１０２４分解能のエンコーダを検出器とし
て使用した場合、ギヤ比が１０２３：１０２４の場合
は、２エンコーダ間の出力差の「１」が１回転に対応す
るので、エンコーダ出力誤差が±１であっても１回転分
の検出誤差となってしまう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の特公昭５０−２
３６１８号公報に示されたものは、リニア位置検出器で
あり、回転位置検出装置においてこれを如何に適用する
かが全く示されていない。また、仮りにこれを回転位置
検出装置にそのまま適用することを考えてみても、磁気
トラックとして、逆方向の磁化が交互になされた磁気格
子いわば永久磁石の格子を設けねばならないため、製造
・加工が面倒であり、コスト高になるという問題点があ
った。また、使用環境も自ずと限定されるものであっ
た。また、２個以上例えば３個の磁気トラックを設けた
場合に具体的にどのような構成で検出範囲を拡大した出
力信号を得るのか、不明であるため、効率的に検出範囲
を拡大することのできる回転位置検出装置を推考するの
は容易ではなかった。

【０００７】上述の特開昭５２−７６９５２号公報に示
されたものは回転位置検出型ではあるが、複数の回転位
置検出器を如何にコンパクトにまとめて１つのアブソリ
ュート回転位置検出器として提供するのか、という視点
が全く欠けているため、そのＦＩＧ．１を参照してみれ
ば判るように、装置として組み上げた場合に嵩張る大掛
かりなものとなってしまう。また、２つの回転位置トラ
ンスジューサを組合せることは示されているが、３個以
上設けて検出可能範囲を更に拡大使用とする場合にどの
ような工夫をなすべきか、という視点が全くなく、その
意味で検出可能範囲に限界があった。

【０００８】この発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、検出対象回転変位に応じてそれぞれ異なる周期から
なる周期的な回転位置検出信号をそれぞれ発生する複数
の回転検出部を使用し、その出力信号を演算することに
より、アブソリュート位置検出範囲を拡大した回転位置
検出信号を得ることができるようにしたアブソリュート
回転位置検出装置において、回転検出部の構成を簡単化
し、コストがかからないようにすると共に、全体として
コンパクトな装置に組み上げて、装置の小型化や使い易
さを実現し、かつ、過大な減速比が要求されることな
く、かつ、従来に比べて機械的に簡単な構成によって、
極めて広い範囲にわたるアブソリュート回転位置を、精
度良く検出できるようにしたアブソリュート回転位置検
出装置を提供することを目的とする。また、３個の回転
位置検出部を組合せて効果的に拡大された範囲での検出
を行うことがてきるようにしたアブソリュート回転位置
検出装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係るアブソ
リュート回転位置検出装置は、回転入力軸に与えられる
回転運動を検出部に与えるための回転伝達手段と、この
回転伝達手段により前記回転入力軸の回転変位に対応し
た運動がそれぞれ与えられ、該入力軸の回転変位に応じ
て周期的な回転位置検出信号をそれぞれ発生するもので
あり、それぞれの１周期に対応する該入力軸の回転変位
量には差がある第１及び第２の回転検出部と、前記第１
の回転検出部で発生した第１の回転位置検出信号と前記
第２の回転検出部で発生した第２の回転位置検出信号と
の差を求め、更にこの差に基づき前記第１の回転検出部
に関する原点からの周期数を決定する演算を行い、決定
した周期数を示す周期数信号を出力する演算手段とを具
え、前記各回転検出部が、円周方向に所定の角度間隔で
配置された複数相のコイル手段を具えたステータと、与
えられた回転変位に応じて回転変位し、前記ステータの
各相コイル手段の磁気回路に対して回転位置に応じた磁
気抵抗変化を与えるロータとを有すると共に、前記コイ
ル手段が、互いに逆相関係の磁気抵抗変化を示すように
配置された１対の相を少なくとも２対含んでなり、更
に、前記各回転検出部が、前記各相のコイル手段を位相
のずれた複数の基準交流信号によって個別に励磁する共
に前記対をなす２相間では同相又は逆相励磁によって差
動加算出力が得られるようにしてなり、かつ各対の差動
加算出力を合成することにより前記基準交流信号を前記
ロータの回転位置に応じて位相シフトした出力交流信号
を前記コイル手段に生ぜしめる回路と、この出力交流信
号と前記基準交流信号との位相ずれを測定することによ
り前記回転位置検出信号を得る回路とを有しており、前
記第１及び第２の回転検出部のステータ及びロータの部
分と前記回転伝達手段を一体的に収納してなることを特
徴とするものである。

【００１０】また、この出願の第２の発明によれば、第
３の回転検出部が設けられ、各回転検出部の１周期に対
応する前記入力軸の回転変位量に関する相互の差は、第
１の回転検出部と第２の回転検出部との間の差（第１の
差）が第１の回転検出部と第３の回転検出部との間の差
（第２の差）よりも大であるようになっている。そし
て、第１の回転検出部で発生した第１の回転位置検出信
号と第２の回転検出部で発生した第２の回転位置検出信
号との差である第１の差を求め、この第１の差に基づき
第１の回転検出部に関する原点からの周期数を決定する
演算を行い、決定した周期数を示す第１の周期数信号を
出力する第１の演算手段と、第１の回転検出部で発生し
た第１の回転位置検出信号と第３の回転検出部で発生し
た第３の回転位置検出信号との差を第２の差として求
め、この第２の差に基づき前記第１の周期数信号の周期
数を決定する演算を行い、決定した周期数を示す第２の
周期数信号を出力する第２の演算手段とを具えており、
第１、第２及び第３の回転検出部のステータ及びロータ
の部分と前記回転伝達手段を一体的に収納してなること
を特徴としている。

【００１１】

【作用】各回転検出部の１周期に対応する回転入力軸の
回転変位量には差があるため、例えば、第１の回転検出
部から発生する第１の回転位置検出信号が丁度１周期分
変化したとき、第２の回転検出部の回転位置検出信号は
丁度１周期分の変化を示していず、各位置検出信号の間
には差が生じている。この差は原点からの回転変位が増
すに従って次第に広がっていくものであり、この差がど
れだけあるかによって、第１の回転検出部が原点から何
周期目であるかが判明する。そこで、演算手段におい
て、第１の回転位置検出信号と第２の回転位置検出信号
との差を求め、この差に基づき第１の回転検出部に関す
る原点からの周期数を決定する演算を行う。こうして決
定した周期数を示す周期数信号と第１の回転位置検出信
号との組合せにより、原点からの絶対回転位置を特定す
ることができる。

【００１２】回転検出部の構造は、ロータがステータの
磁気回路に対して回転位置に応じた磁気抵抗変化を与え
るようにしたものであり、格段の磁化（永久磁石化）の
必要性がなく、従って、製造・加工が簡単であり、かつ
低コストでもある。また、使用環境の制限も受けない。 また、第１及び第２の回転検出部のステータ及びロータ
の部分と回転伝達手段を一体的に収納してなるものであ
るから、１つの前記回転入力軸を具えた１個の回転検出
器の外観を装置にもたせることができ、全体としてコン
パクトな装置に組み上げて、装置の小型化や使い易さを
実現することができる。更に、本発明では、前記各回転検出部のステータのコイ
ル手段が、互いに逆相関係の磁気抵抗変化を示すように
配置された１対の相を少なくとも２対含んでなるもので
あり、各相のコイル手段を位相のずれた複数の基準交流
信号によって個別に励磁する共に前記対をなす２相間で
は同相又は逆相励磁によって差動加算出力が得られるよ
うにしてなり、かつ各対の差動加算出力を合成すること
により前記基準交流信号を前記ロータの回転位置に応じ
て位相シフトした出力交流信号を前記コイル手段に生ぜ
しめるようにしたので、前記ロータ回転に応じた磁気抵
抗変化の１周期全体にわたって３６０度の位相変化を生
じさせることができるようになり、極めて有効である。

【００１３】第２の発明によれば、第１の回転検出部と
第２の回転検出部との間の位置検出信号の差（第１の
差）の方が第１の回転検出部と第３の回転検出部との間
の位置検出信号の差（第２の差）よりも大である。ま
た、これらの差は原点からの変位が増すに従って次第に
広がっていくものであり、これらの差がどれだけあるか
によって、第１の回転点検出部が原点から何周期目であ
るかが判明する。しかも、これらの差はいずれも周期性
を示す。つまり、差は原点からの変位が増すに従って次
第に広がっていくが、位置検出信号それ自体が周期性を
持つが故に、これらの差も周期性を持つ。第１の差の方
が第２の差よりも変化率が大であるが故に、データとし
ての精度は良好であり、第１の回転検出部が原点から何
周期目であるかを検出するのに適している。しかし、第
１の差の周期は第２の差の周期よりも早く到来するが故
に、検出可能範囲を拡大するには、より遅い周期を持つ
第２の差を利用することが望ましい。

【００１４】そこで、第２の演算手段により、第２の差
を求める。ここで、第２の差に基づき、第１の回転検出
部に関する原点からの周期数を直接求めたのでは、その
変化率が小さいが故に、第１の差に基づきこれを求めた
場合に比べてはるかに精度が悪くなってしまう。そこ
で、精度良く、しかも検出可能範囲を拡大するために、
どうするかと言うと、この第２の演算手段では、この第
２の差に基づき、第１の周期数信号の周期数を決定する
演算を行うのである。もとより、各回転検出部の出力信
号の周期に相関性があり、第１の差と第２の差との間に
も相関性があるので、第２の差に基づき、第１の周期数
信号の周期数つまりは第１の差の周期数を決定すること
ができるのである。こうして決定した第１の周期数信号
の周期数を示す信号を第２の周期数信号として出力す
る。つまり、第１の周期数信号の周期自体が第１の位置
検出信号の周期に比べてはるかに長いものであるので、
変化率の小さな第２の差に基づく第１の周期数信号の周
期数の決定は、この第２の差に基づき第１の検出部に関
する検出対象の原点からの周期数を直接求める場合に比
べて、はるかに精度良く行なえるのである。

【００１５】こうして、求められた第１の周期数信号
は、第１の回転位置検出信号の周期数を示しており、ま
た、第２の周期数信号は、第１の周期数信号の周期数を
示しているが故に、これら第１の回転位置検出信号、第
１の周期数信号及び第２の周期数信号の３者の組合せ
は、検出対象の原点からの絶対位置を広範囲にわたって
且つ精密に特定するものである。

【００１６】このように、第２の発明では、第２の演算
手段により決定するものが、第１の回転検出部に関する
原点からの周期数ではなく、第１の周期数信号の周期数
を決定するものであるが故に、伝達手段に例えばギヤ列
を用いた場合にあってはそのギヤ歯数を増すことなく、
アブソリュート回転位置検出範囲を拡大することがで
き、また、機械的構造も簡単化かつ小型で済み、かつ精
度も良くなるのである。

【００１７】つまり、第１，第２の回転検出部の関係に
おいては、アブソリュート位置検出範囲は比較的狭くて
もよく、これに伴い、上述の理由により、機械的構造を
簡単化すると共に精度を良くすることができ、アブソリ
ュート位置検出範囲の更なる拡大は第３の回転検出部を
設けると共に第２の演算手段を設けたことにより達成し
ているのである。ここで、第２の周期数信号は、第１の
周期数信号の周期数を示すものであるが故に、その精度
は粗いもので十分であり、このことは逆に検出器の多少
のエラーは第１の周期数信号の周期数の計算精度に全く
影響を与えないことを意味し、それ故に検出精度が良く
なるのである。

【００１８】従って、この第２の発明によれば、例えば
伝達手段にギヤ列等の減速機構を用いた場合でも従来の
ように過大な減速比が要求されることなく、かつ、従来
に比べて機械的に簡単な構成によって、極めて広い範囲
にわたるアブソリュート位置を、精度良く検出すること
ができるのである。

【００１９】第１の発明と以下で説明する実施例との対
応関係を示すと、第１及び第２の回転検出部に対応する
ものは第１及び第２のロータリエンコーダＲＥ１，ＲＥ
２、回転伝達手段に対応するものはギア１，２、演算手
段に対応するものは引算器５及び割算器７、である。ま
た、第２の発明と以下で説明する実施例との対応関係を
示すと、第１乃至第３の回転検出部に対応するものは第
１乃至第３のロータリエンコーダＲＥ１〜ＲＥ３、回転
伝達手段に対応するものはギア１〜４、第１の演算手段
に対応するものは引算器５及び割算器７、第２の演算手
段に対応するものは引算器６及び割算器８、である。

【００２０】以下添付図面を参照してこの発明の実施例
につき詳細に説明しよう。まず図１を参照してこの発明
を原理的に説明する。図１に示されたアブソリュート回
転位置検出装置は、３つのアブソリュートロータリエン
コーダＲＥ１，ＲＥ２，ＲＥ３によって構成される。各
エンコーダＲＥ１〜ＲＥ３は１回転Ｎ分割（ただしＮは
任意の整数）であり、各々のロータ（図示せず）の回転
位置を１回転内に絶対番地にて指示する回転位置検出信
号を夫々出力する。第１のロータリエンコーダＲＥ１は
主軸に連結され、この主軸の回転を検出するようになっ
ている。検出対象である回転はこの主軸に与えられる。
第１のロータリエンコーダＲＥ１の回転軸に歯数ｎ−１
（ただしｎは任意の整数）のギア１が設けられており、
このギア１が第２のロータリエンコーダＲＥ２の回転軸
に設けられた歯数ｎのギア２に噛合っている。更に第２
のエンコーダＲＥ２には歯数ｎ＋１のギア３が設けられ
ており、このギア３が第３のエンコーダＲＥ３の回転軸
に設けられた歯数ｎのギア４に噛合っている。

【００２１】従って、主軸が１回転すると、ＲＥ１は１
回転、ＲＥ２は（ｎ−１）／ｎ回転、ＲＥ３は｛（ｎ−
１）（ｎ＋１）｝／ｎ²回転する。ここで、各エンコー
ダＲＥ１，ＲＥ２，ＲＥ３によって検出した回転位置
（１回転内の絶対番地）を夫々Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3とする
と、主軸が１回転したときのＤ1の値はＮ（ただし、最
大回転位置を示す値Ｎは０と等価値である）であり、Ｄ
2，Ｄ3は次のようになる。 Ｄ1＝Ｎ Ｄ2＝｛Ｎ（ｎ−１）｝／ｎ Ｄ3＝｛Ｎ（ｎ−１）（ｎ＋１）｝／ｎ²
…(1)

【００２２】換言すれば、各エンコーダＲＥ１〜ＲＥ３
の出力Ｄ1〜Ｄ3は、主軸の機械的変位（原点からの多回
転にわたる回転変位）に従って夫々所定の周期で変化
し、かつ、各周期に対応する主軸の機械的変位量（１回
転未満もしくはそれ以上の回転角度）は各エンコーダＲ
Ｅ１〜ＲＥ３間で夫々異なっている。つまり、第１のエ
ンコーダＲＥ１の１周期に対応する主軸の機械的変位量
Ｐ１すなわち回転角度は２πラジアン（つまり１回転）
であるが、第２のエンコーダＲＥ２の１周期に対応する
主軸の機械的変位量Ｐ２すなわち回転角度は｛ｎ／（ｎ
−１）｝・２πラジアン（つまり（ｎ−１）／ｎ回
転）、第３のエンコーダＲＥ３の１周期に対応する主軸
の機械的変位量Ｐ３すなわち回転角度はｎ²／｛（ｎ−
１）（ｎ＋１）｝・２πラジアン（つまり｛（ｎ−１）
（ｎ＋１）｝／ｎ²回転）、である。

【００２３】主軸の機械的位置すなわち原点からの多回
転にわたる絶対回転角度を横軸にとり、各出力信号Ｄ
1，Ｄ2，Ｄ3の値をたて軸にとり、各エンコーダＲＥ１
〜ＲＥ３の出力信号Ｄ1〜Ｄ3の周期的な変化状態を図７
（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。主軸が或る機械的絶対
位置（すなわち絶対回転角度）で静止したとき、その位
置に対応する出力信号Ｄ1〜Ｄ3が各エンコーダＲＥ１〜
ＲＥ３で得られる。図７から明らかなように各出力信号
Ｄ1〜Ｄ3は常に１周期未満の値を示す。しかし、各出力
信号Ｄ1〜Ｄ3の１周期に対応する主軸の機械的変位量
（回転角度）が夫々異なっているので、図７横軸に示さ
れた主軸の個々の絶対位置に対応して各出力信号Ｄ1〜
Ｄ3の値は夫々固有の組合せを示す。具体的には、主軸
の回転に１：１で対応している第１のエンコーダＲＥ１
の出力信号Ｄ1の周期数（つまり原点から数えた主軸の
絶対的回転数）が、各出力信号Ｄ1〜Ｄ3の値の固有の組
合せによって一意に決定される。この決定にあたって
は、勿論、単に信号Ｄ1〜Ｄ3の現在値のみならず、これ
らの各信号Ｄ1〜Ｄ3に差異を生ぜしめる要因となったと
ころの各信号Ｄ1〜Ｄ3の１周期に夫々対応する主軸の機
械的変位量（もしくはそれらの差異）に関連する情報も
関与する。こうして決定した第１のエンコーダＲＥ１の
出力信号Ｄ1の周期数と該信号Ｄ1の現在値との組合せに
より主軸の絶対位置が特定できる。

【００２４】第１のエンコーダＲＥ１の出力信号Ｄ1の
周期数は、各信号Ｄ1〜Ｄ3の現在値と、各信号Ｄ1〜Ｄ3
の１周期に夫々対応する主軸の機械的変位量に関連する
情報（すなわち主軸の機械的運動の各エンコーダＲＥ１
〜ＲＥ３への伝達度に関連する情報）とを用いて、代数
的もしくは数学的手法によって決定することができる。
そのための演算手法は種々考えられるが、その中でも、
演算時間及び演算回路構成の点で最も効率的な手法を次
に示す。それは、第１のエンコーダＲＥ１の１周期と他
のエンコーダＲＥ２，ＲＥ３の１周期との差異に関連す
る定数と、第１のエンコーダＲＥ１の出力信号Ｄ1の現
在値と他の出力信号Ｄ2，Ｄ3の現在値との差異とを用い
る方法である。一例として、上述の定数は、第１のエン
コーダＲＥ１の１周期を基準に考え、該エンコーダＲＥ
１の出力信号Ｄ1に１周期分の変化を生ぜしめる主軸の
変位量（つまり１回転）に対応する他のエンコーダＲＥ
２，ＲＥ３の出力信号Ｄ2，Ｄ3の変化分を考慮すること
により確立される。つまり、第１のエンコーダＲＥ１の
出力信号Ｄ1の１周期分の変位（主軸の１回転）に対応
する他のエンコーダＲＥ２，ＲＥ３の出力信号Ｄ2，Ｄ3
の値は予め判明しており、そのときの第１のエンコーダ
出力Ｄ1に対する他のエンコーダ出力Ｄ2，Ｄ3の差「Ｄ1
−Ｄ2」，「Ｄ1−Ｄ3」を上記定数として確立すること
ができる。

【００２５】こうして、主軸が１回転したときのつまり
第１のロータリエンコーダＲＥ１の１周期当りの該エン
コーダＲＥ１と第２のロータリエンコーダＲＥ２の出力
Ｄ1，Ｄ2の差「Ｄ12＝Ｄ1−Ｄ2」は上記(1)式から次の
ように表わせる。主軸１回転（ＲＥ１の１周期）当りの
Ｄ12の変化分＝Ｎ／ｎ …(2)

【００２６】従って、両エンコーダＲＥ１，ＲＥ２の現
出力Ｄ1，Ｄ2の差Ｄ12を１回転当りの該差Ｄ12を示す上
記定数Ｎ／ｎによって下記のように割算すれば、原点か
ら数えた主軸の回転数（これを絶対回転数ということに
する）Ｒxを求めることができる。このＲxは第１のエン
コーダＲＥ１の出力Ｄ1の周期数に対応している。尚、
原点とは全エンコーダＲＥ１，ＲＥ２，ＲＥ３の出力Ｄ
1，Ｄ2，Ｄ3が共に零の点である。

【００２７】 Ｒx＝Ｄ12÷（Ｎ／ｎ） …(3) 上記(3)式で、 Ｄ12＝Ｄ1−Ｄ2 …(4) であるが、Ｄ1及びＤ2が共に回転に伴ってモジュロＮで
変化する値であり、かつその変化レートはＤ2の方がＤ1
よりも（ｎ−１）／ｎの比率で遅いので、単純な差「Ｄ
1−Ｄ2」は負の数になることがある。この単純差「Ｄ1
−Ｄ2」が負の数になったときはその単純差にＮを加算
したものをＤ12とし、Ｄ12が常にＤ1とＤ2の実効的な差
を示すようにする。実際演算上では、特別のＮ加算は不
要であり、「−Ｄ2」を補数で表わし、Ｎを桁上り値と
する補数演算によって「Ｄ1−Ｄ2」を実行し、そのサイ
ンビットを無視すれば、Ｎ加算を行なったのと等価の実
効的な差Ｄ12を求めることができる。主軸の絶対位置に
対する実効的な差Ｄ12の状態が図７（ｄ）に示されてい
る。

【００２８】上記(3)式によって求めた絶対回転数Ｒxの
整数部と第１のロータリエンコーダＲＥ１の回転位置検
出出力Ｄ1とを組合せる（すなわち(3)式によって求めた
Ｒxの少数部を切捨て、Ｄ1を少数部として用いる）こと
により、多回転型の絶対回転位置検出値が得られる。

【００２９】ところで、主軸の絶対回転数Ｒxがｎにな
ったとき、差Ｄ12はＮ（すなわち０）となり、それ以上
の絶対回転数の検出は不可能となる。従って、第１及び
第２のロータリエンコーダＲＥ１，ＲＥ２を用いただけ
では、ｎ回転までの絶対回転位置しか検出することがで
きない。第３のロータリエンコーダＲＥ３は絶対回転位
置検出範囲を拡大するために設けられたものである。換
言すれば、第１及び第２のエンコーダＲＥ１，ＲＥ２の
現在値の差Ｄ12にもとづき求めた回転数（つまりＲＥ１
の周期数）Ｒxは、所定値ｎを１周期とする周期的信号
であり、この周期的信号の周期数を更に求め、これによ
って絶対位置検出範囲を更に拡大するために第３のエン
コーダＲＥ３が設けられる。

【００３０】主軸１回転当りの第１の及び第３のエンコ
ーダＲＥ１，ＲＥ３の出力Ｄ1，Ｄ3の差「Ｄ13＝Ｄ1−
Ｄ3」は前記(1)式から次のように表わせる。 主軸１回転当りのＤ13の変化分＝Ｎ／ｎ²…(5) 前記(2)式と(5)式から、主軸１回転当りのＤ12の変化分
とＤ13の変化分の関係は次のように表わせる。

【００３１】 Ｄ13＝Ｄ12／ｎ …(6) つまり、差Ｄ13は差Ｄ12の１／ｎのレートで、主軸の回
転に伴って変化する。また、上記(5)式から、第１，第
３のエンコーダＲＥ１，ＲＥ３の現出力Ｄ1，Ｄ3の差Ｄ
13を１回転当りの該差Ｄ13を示す上記定数Ｎ／ｎ²によ
って下記のように割算すれば、絶対回転数Ｒ'xが求まる
ことが判かる。 Ｒ'x＝Ｄ13÷（Ｎ／ｎ²） …(7)

【００３２】しかし、上記(7)式の演算は前記(3)式に比
べて除数が１／ｎになっているので、分解度が粗くな
り、Ｄ13の誤差がＲ'xに比較的大きな影響を及ぼす。そ
こで、上記(6)式からＤ12が最大値Ｎ（すなわち０）に
なったときのＤ13の値Ｎ／ｎを求め、これによって差Ｄ
13を割算すれば、 Ｄ13÷（Ｎ／ｎ）＝Ｒy …(8) となり、Ｒyの演算精度は(3)式のＲxの演算精度と同じ
になる。ここで、(7)式と(8)式から、次の関係が導かれ
る。

【００３３】 Ｒ'x＝Ｒy・ｎ …(9)すなわち、
(8)式によって求めた値Ｒyは絶対回転数Ｒ'xの１／ｎの
値であり、いわば、主軸が原点から数えてｎ回転する毎
に１増加する値である。一方、前記(3)式によって差Ｄ1
2にもとづき求めた値Ｒxは前述の通りｎ回転までの絶対
回転数しか示さず、ｎ回転以上の絶対回転数に対しては
０からｎ（ただしｎは０と等価値であるため、厳密には
「ｎ−１」）までの値を繰返す。従って、(8)式によっ
て求めたＲyの整数部を絶対回転数のｎ回転を１単位と
する上位の絶対回転数とし、(3)式によって求めたＲxの
整数部を絶対回転数１回転を１単位とする下位の絶対回
転数とし、両者を組合せれば、広範囲で絶対回転数を検
出することができる。この組合せによって求めた絶対回
転数Ｒ'xは次のように表わせる。

【００３４】 Ｒ'x＝Ｒy・ｎ＋Ｒx …(10) 尚、上記(8)式で、 Ｄ13＝Ｄ1−Ｄ3 …(11) であるが、上述の(4)式のＤ12と同様に、単純差「Ｄ1−
Ｄ3」は負の数になることがある。その場合、上述のＤ1
2と同様に、単純差「Ｄ1−Ｄ3」が負数のときはＮを加
算したものを実効的な差Ｄ13として用いるものとし、か
つ実際演算上では特別のＮ加算操作が不要なことも上述
の通りである。ところで、上記(5)式から、主軸の絶対
回転数Ｒ'xがｎ²になったとき、差Ｄ13はＮ（すなわち
０）となり、それ以上の絶対回転数の検出は不可能とな
る。従って、第３のロータリエンコーダＲＥ３を追加し
た場合は、絶対回転数検出範囲はｎ²回転まで拡大され
る。図７（ｅ）には、主軸の絶対位置に対する実効的な
差Ｄ13の状態が示されている。同図から明らかなように
Ｄ12の１周期はＤ1のｎ（例えば３２）周期に相当し、
Ｄ13の１周期はＤ1のｎ²（例えば１０２４）周期に相当
する。

【００３５】上述のとおり、３つのロータリエンコーダ
ＲＥ１，ＲＥ２，ＲＥ３から出力される１回転内の絶対
回転位置検出信号Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3にもとづき、前記(3)式
及び(8)式の演算を実行すれば、原点からｎ²回転までの
多回転型絶対回転位置を求めることができる。その場合
の多回転型絶対回転位置信号のフォーマットはＤ1，Ｒ
x，Ｒyから成り、かつ、第１のエンコーダＲＥ１出力Ｄ
1を最下位の重みとし、前記(3)式で求めたＲxをＤ1の上
位の重みとし、前記(8)式で求めたＲyをＲxの上位の重
みとするものである。従って、これら３種のデータＤ
1，Ｒx，Ｒyの組合せによる絶対回転位置検出信号は、
１回転をＮ分割した精度で、ｎ²回転までの絶対回転位
置を表現することができるものである。図２は前記(3)
及び(8)式の演算を実行する基本的な回路構成ブロック
図で示したもので、５及び６は引算器、７及び８は割算
器、である。

【００３６】尚、定数Ｎ及びｎは適宜定めることができ
るが、精度を上げるためにＮは比較的大きな値であるの
が普通であり、検出範囲を広げるにはｎも比較的大きな
値であることが望ましい。しかし、ｎをＮにあまり近づ
けると前記(3)及び(8)式の除数Ｎ／ｎが小さくなり、Ｒ
x，Ｒyの精度が悪くなる。また、演算の都合上、ｎはＮ
の約数であれば好ましい。以上のような点を考慮し、好
ましい一例としてＮ＝ｎ²となるように各定数Ｎ，ｎを
定めるとよい。例えば、Ｎ＝１０２４のときｎ＝３２と
すれば、１回転当り１０２４分割の精度で、１０２４回
転の範囲で絶対回転位置を検出することが可能となる。

【００３７】上述では、第１と第２のロータリエンコー
ダＲＥ１，ＲＥ２の間では「ｎ−１対ｎ」の比率で減速
し、ＲＥ２とＲＥ３の間では「ｎ＋１対ｎ」の比率で増
速しているが、逆に、ＲＥ１とＲＥ２の間では「ｎ対ｎ
−１」の比率で増速し、ＲＥ２とＲＥ３の間では「ｎ対
ｎ＋１」の比率で減速するようにしてもよい。その場合
の演算式は前記(1)乃至(11)式と全く同一ではないにし
てもこれらの類推によって容易に導くことができるが、
ここでは特に示さない。また、各エンコーダＲＥ１，Ｒ
Ｅ２，ＲＥ３の間の増減比を「ｎ−１対ｎ」あるいは
「ｎ＋１対ｎ」とせずに、「ｎ−ａ対ｎ」あるいは「ｎ
＋ａ対ｎ」としてもよい。但し、ａはｎよりも十分小さ
く、かつｎの約数であるとすれば、演算の都合上好まし
い。その場合、前記(3)式及び(8)式の除数はａＮ／ｎと
する。

【００３８】ところで、単に前記(3)式、(8)式だけで絶
対回転数Ｒx，Ｒyを求めると、それとエンコーダ出力Ｄ
1とを組合せたとき次のような誤りが生ずることがあ
る。例えばＮ＝１０２４，ｎ＝３２とし、主軸の回転が
１回転目から２回転目に切換わる部分の各エンコーダ出
力Ｄ1，Ｄ2の状態を図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に夫々
示す。同図（ａ）は各エンコーダ出力Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3に
誤差が生じていない場合を示し、同図（ｂ）はエンコー
ダ出力Ｄ2に進み方向に誤差が生じている場合を示し、
同図（ｃ）はエンコーダ出力Ｄ2に遅れ方向に誤差が生
じている場合を示す。（ａ）に示すように、正常な場合
でも回転数の切換わり直前の或る範囲では「Ｄ1−Ｄ2」
が「３２すなわちｎ」となる部分が一部に生じ、この部
分では前記(3)式によって求めた回転数Ｒxが「１」とな
ってしまう。これは、理論上「Ｄ1−Ｄ2」はＤ1，Ｄ2の
変化に伴って連続的に変化する数ではあるが、「Ｄ1−
Ｄ2」の変化ステップはＤ1のｎステップにつき１ステッ
プであり、かつＤ1とＤ2の変化ステップは一致している
わけではなく徐々にずれてゆくため、「Ｄ1−Ｄ2」の理
論上の１変化ステップ（つまりＤ1のｎステップ）の
間、実際の「Ｄ1−Ｄ2」は一定値を維持するわけでな
く、理論上の値とその値に１プラスした値とを交互に繰
返し、次第に１プラスした値の方が現われる比率が高く
なり、やがて理論上の変化ステップが切換わるとき実際
の「Ｄ1−Ｄ2」も理論値（前ステップの理論値に１プラ
スした値）に切換わる、ということに起因する。従っ
て、Ｄ12の理論値が３１から３２に切換わる範囲つまり
「９９２≦Ｄ1≦１０２３（一般的にはＮ−ｎ≦Ｄ1≦Ｎ
−１）」の範囲では、図３（ａ）のようにＤ12＝ｎ＝３
２となることもある。そのため、例えば、Ｄ1＝１０２
３，Ｄ2＝９９１の位置は本当は１回転目（Ｒx＝０）の
１０２３番地目であるが、単純に前記(3)式を適用する
と、Ｄ12＝３２によってＲx＝１となり、２回転目の１
０２３番地目となってしまう。また、同図(b)に示すよ
うな誤差が生じている場合は、Ｄ1＝０，Ｄ2＝９９２の
位置では単純に前記(3)式を適用してもＲx＝１となり、
２回転目の０番地目という正しい絶対回転位置が求まる
が、Ｄ1＝０，Ｄ2＝９９３の位置では単純に(3)式を適
用するとＲx＝０となり、１回転目の０番地目つまり原
点という誤った位置が求められてしまう。また、同図
（ｃ）に示すような誤差が生じている場合は、Ｄ1＝１
０２３，Ｄ2＝９９０の位置では１回転目の１０２３番
地目であるにもかかわらず、単純に(3)式を適用すると
Ｒx＝１となり、２回転目の１０２３番地目になってし
まう。

【００３９】上述のような誤動作を改善するために、前
記(3)式でＤ12をそのまま用いずに、主軸の回転位置す
なわちエンコーダＲＥ１の出力Ｄ1の範囲に応じて下記
のように変更して用いるものとする。 ０≦Ｄ1≦５１１（一般的には０≦Ｄ1≦(Ｎ／２)−１）のとき Ｒx＝（Ｄ12＋ｋ）÷（Ｎ／ｎ） …（3−1） ５１２≦Ｄ1≦１０２３（一般的にはＮ／２≦Ｄ1≦Ｎ−１）のとき Ｒx＝（Ｄ12−ｋ）÷（Ｎ／ｎ） …（3−2） 但し、ｋは許容誤差範囲に応じて任意に設定する整数で
ある。例えば、８分割単位までの誤差を許容する場合は
ｋ＝８に設定する。

【００４０】前記(3)式を上記（3−1）式または（3−
2）式のように変更することにより、上述の誤動作が次
のように改善される。まず、図３（ａ）の場合、回転数
の切換わり直前の回転角度範囲は「５１２≦Ｄ1≦１０
２３」に当てはまり、上記（３−２）式を適用して、
「Ｄ1−Ｄ2＝Ｄ12」から定数ｋ（例えば８）を引算した
ものを定数Ｎ／ｎで割算する。そうすると、例えばＤ1
＝１０２３，Ｄ2＝９９１の位置では、「Ｄ12−ｋ＝１
０２３−９９１−８＝２４」となるため、Ｒx＝０とな
り、１回転目の１０２３番地という正しい位置が求めら
れる。また、図３（ａ）の場合の「０≦Ｄ1≦５１１」
の範囲では上記（3−1）式を適用し、例えばＤ1＝０，
Ｄ2＝９９２の位置では「Ｄ12＋ｋ＝１０２４−９９２
＋８＝４０」となるためＲx＝１となり、問題なく正し
い回転位置が求まる。図３（ｂ）の場合、誤差の影響を
受ける回転数切換わり直後の範囲では上記（3−1）式が
適用され、例えばＤ1＝０，Ｄ2＝９９３の位置では「Ｄ
12＋ｋ＝１０２４−９９３＋８＝３９」となるためＲx
＝１となり、正しい位置が求まる。また、誤差の影響を
受けない領域で上記（3−1）または（3−2）式が適用さ
れても支障なく正しい位置が求まる。図３（ｃ）の場
合、誤差の影響を受ける回転数切換わり直前の範囲では
上記(3−2)式が適用され、例えばＤ1＝１０２３，Ｄ2＝
９９０の位置では「Ｄ12−ｋ＝１０２３−９９０−８＝
２５」となるためＲx＝０となり、正しい位置が求ま
る。また、誤差の影響を受けない領域で上記（3−1）ま
たは（3−2）式が適用されても支障なく正しい位置が求
まる。

【００４１】１回転毎の切換わり直前または直後に生ず
るおそれのあるＤ12に関連する上述の誤動作と同様の誤
動作がＤ13に関しても生じることがある。但し、Ｄ13の
場合は、Ｄ12の桁上り（すなわちＤ12がＮ−１からＮ＝
０に切換わるとき）の直前または直後にそのような誤動
作が生じるおそれがある。そこで、その誤動作を改善す
るために上述と同様に、前記(8)式でＤ13をそのまま用
いずに、Ｄ12の範囲に応じて下記のように変更して用い
るものとする。

【００４２】 ０≦Ｄ12≦５１１（一般的には０≦Ｄ12≦(Ｎ／２)−１）のとき Ｒy＝（Ｄ13＋ｋ）÷（Ｎ／ｎ） …（8−1） ５１２≦Ｄ12≦１０２３（一般的にはＮ／２≦Ｄ12≦Ｎ−１）のとき Ｒy＝（Ｄ13−ｋ）÷（Ｎ／ｎ） …（8−2） 前記（3−1），（3−2），（8−1），（8−2）式を実行
するようにするには図２を図４のように変更すればよ
い。引算器５，６と割算器７，８との間に加算器９，１
０を夫々設け、一方、比較器１１，３４でＤ1，Ｄ12が
どの範囲に属するかを判別し、その判別結果に応じてゲ
ート１２または１３，３５または３６を開放して「＋
ｋ」または「−ｋ」を加算器９，１０に与え、Ｄ12及び
Ｄ13にｋを加算もしくは減算する。尚、前記（3−1），
（3−2），（8−1），（8−2）式を適用するＤ1の範囲
を回転数切換わり直前、直後の比較的狭い範囲に限り、
それ以外の範囲では(3)式、(8)式を用いてもよいのは勿
論である。

【００４３】尚、エンコーダ出力Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3に全く
誤差がない場合は図３（ｂ），（ｃ）のような誤りは生
じず、その場合は図３（ａ）のような誤りのみを考慮す
ればよいことはいうまでもない。そのためには、Ｄ1が
「０≦Ｄ1＜Ｎ−ｎ」か「Ｎ−ｎ≦Ｄ1≦Ｎ−１」のどち
らに属するかを判別し、前者のときは前記(3)式をその
まま用い、後者のときは前記(3)式でＤ12の代わりに
「Ｄ12−１」を用いればよい。その場合、Ｄ13に関して
も同様に、「０≦Ｄ12＜Ｎ−ｎ」か「Ｎ−ｎ≦Ｄ12≦Ｎ
−１」かの判別を行ない、前記(8)式そのまま、または
同式でＤ13の代わりに「Ｄ13−１」を用いればよい。

【００４４】ロータリエンコーダＲＥ１，ＲＥ２，ＲＥ
３としては、特開昭５７−７０４０６号公報に示された
ような可変磁気抵抗型の位相シフト式回転角度検出装置
等、任意のアブソリュートエンコーダを用いることがで
きる。上記公報に示されたような可変磁気抵抗型位相シ
フト式回転角度検出装置を用いて本発明を実施した一例
を図５及び図６に示す。

【００４５】図５において、ＶＲＥ１，ＶＲＥ２，ＶＲ
Ｅ３は可変磁気抵抗型位相シフト式回転角度検出装置の
センサー部分（以下単にエンコーダという）を夫々示す
もので、図１のＲＥ１，ＲＥ２，ＲＥ３に相当するもの
である。図６（ａ）はこれら３つのエンコーダＶＲＥ
ｌ，ＶＲＥ２，ＶＲＥ３の構造を示す軸方向断面図であ
り、同図（ｂ）は１つのエンコーダＶＲＥ１の径方向断
面図である。図６（ａ）で、第１のエンコーダＶＲＥ１
は断面で示してあるが、第２，第３のエンコーダＶＲＥ
２，ＶＲＥ３は側面で示してある。ＶＲＥ２，ＶＲＥ３
の直径はＶＲＥ１のほぼ半分である。主軸１４にＶＲＥ
１のロータ１５が取付けられており、この主軸１４の一
端にギア１６が設けられている。このギア１６はＶＲＥ
２の回転軸２０に設けられたギア１７に噛合い、軸２０
に更に設けられたギア１８はＶＲＥ３の回転軸２１に設
けられたギア１９に噛合う。ギア１６，１７，１８，１
９の歯数は図１のギア１，２，３，４と同じく、ｎ，ｎ
−１，ｎ＋１，ｎである。

【００４６】２２はＶＲＥ１のケーシング、２３，２４
は軸受である。２５はＶＲＥ１のステータ鉄心である。
図６(b)に示すように、エンコーダＶＲＥ１は、ステー
タ２５に複数の極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを具えており、各極Ａ
〜Ｄに１次コイル２Ａ〜２Ｄと２次コイル３Ａ〜３Ｄと
を巻回している。ロータ１５は、一例として偏心ロータ
であり、回転角度に応じて各極のリラクタンスを変化さ
せる形状である。半径方向で対を成している極Ａ，Ｃ及
びＢ，Ｄの一方の１次コイル２Ａ，２Ｃを正弦波信号で
励磁し、他方の１次コイル２Ｂ，２Ｄを余弦波信号で励
磁すると、２次コイル３Ａ〜３Ｄの合成出力Ｙ1として
下記の信号が得られる。他のエンコーダＶＲＥ２，ＶＲ
Ｅ３も同様の構造であり、２次出力Ｙ2，Ｙ3として下記
の信号が得られる。

【００４７】Ｙ1＝sin（ωｔ−θ1） Ｙ2＝sin（ωｔ−θ2） Ｙ3＝sin（ωｔ−θ3） …(12) θ1，θ2，θ3は各エンコーダＶＲＥ１〜ＶＲＥ３の回
転軸１４，２０，２１の回転角度であり、各々の回転角
度に対応する位相角だけ基準交流信号sinωｔを位相シ
フトした出力Ｙ1，Ｙ2，Ｙ3が夫々得られる。従って、
これらの出力信号Ｙ1，Ｙ2，Ｙ3における位相ずれθ1，
θ2，θ3を夫々測定することにより１回転内の回転位置
を示す絶対値データＤ1，Ｄ2，Ｄ3が夫々求まる。

【００４８】図５において、カウンタ２７はクロック発
振器２６の出力クロックパルスをカウントする。そのカ
ウント出力の一部が正弦波発生器２８と余弦波発生器２
９に与えられ、カウント出力にもとづきそのカウント出
力に同期した正弦波信号sinωｔと余弦波信号cosωｔが
発生される。これらの信号は前述の通り、各エンコーダ
ＶＲＥ１〜ＶＲＥ３の１次側に供給される。その２次側
出力信号Ｙ1，Ｙ2，Ｙ3はゲート回路３０に与えられ
る。ゲート回路３０はタイミング信号Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3に
従って各信号Ｙ1，Ｙ2，Ｙ3を時分割的に選択し、多重
化してラッチ回路３１のロード制御入力に与える。ラッ
チ回路３１はカウンタ２７のカウント値をゲート回路３
０から与えられる信号Ｙ1またはＹ2またはＹ3の立上り
タイミングに同期してラッチする。実行回路３２は中央
処理ユニット（ＣＰＵ）３３に制御されて各種機能を実
行するものである。各エンコーダＶＲＥ１，ＶＲＥ２，
ＶＲＥ３の出力Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3をストアするためのレジ
スタＲ１，Ｒ２，Ｒ３を含んでおり、ラッチ回路３１に
ラッチされたディジタルデータをゲート回路３０で選択
した信号（Ｙ1またはＹ2，Ｙ3のうち１つで、これはタ
イミング信号Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3によってわかる）に対応す
るレジスタＲ１またはＲ２，Ｒ３にストアする。実行回
路３２では、各レジスタＲ１，Ｒ２，Ｒ３にストアされ
た各エンコーダ出力Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3並びに所定の演算定
数Ｎ，ｎ，Ｎ／ｎ，ｋ等にもとづき前記(4)式及び(11)
式及び（３−１）式または（３−２）式及び（８−１）
式または（８−２）式の演算及びそれに附随するＤ1の
範囲の比較判断等を実行し、ｎ²回転の範囲の絶対回転
位置を示すデータＤ1，Ｒx，Ｒyを出力する。

【００４９】上記実施例では各エンコーダＲＥ１〜ＲＥ
３の出力信号Ｄ1〜Ｄ3の１周期が各々のロータの１回転
に一致しているが、これに限らず、各々のロータの１回
転につき複数周期で出力信号Ｄ1〜Ｄ3を発生するものを
エンコーダＲＥ１〜ＲＥ３として用いてもよいことは本
発明の原理から明白であろう。例えば、各々のロータの
１回転につき９周期で出力信号Ｄ1〜Ｄ3を発生するエン
コーダＲＥ１〜ＲＥ３（つまり４０度の回転範囲内での
絶対位置検出が可能なもの）を使用した場合、図７(a)
の１周期が２πラジアンではなく２π／９ラジアンすな
わち４０度に対応し、ｎ²周期分のアブソリュート検出
可能範囲は「(１０２４／９)・２π」となる。１回転に
つき複数周期の出力を生じるエンコーダとしては、特開
昭５７−８８３１７号公報で本出願人が開示したものを
用いることができる。

【００５０】

【発明の効果】以上の通りこの発明によれば、検出対象
回転変位に応じてそれぞれ異なる周期からなる周期的な
回転位置検出信号をそれぞれ発生する複数の回転検出部
を使用し、その出力信号を演算することにより、アブソ
リュート位置検出範囲を拡大した回転位置検出信号を得
ることができるようにしたアブソリュート回転位置検出
装置において、回転検出部の構造は、ステータの磁気回
路に対して回転位置に応じた磁気抵抗変化をロータによ
って与えるようにしたものであるから、格段の磁化（永
久磁石化）の必要性がなく、従って、製造・加工が簡単
であり、かつ低コストでもあり、また、使用環境の制限
も受けない、という効果を奏する。更に、この発明によれば、前記各回転検出部のステータ
のコイル手段が、互いに逆相関係の磁気抵抗変化を示す
ように配置された１対の相を少なくとも２対含んでなる
ものであり、各相のコイル手段を位相のずれた複数の基
準交流信号によって個別に励磁する共に前記対をなす２
相間では同相又は逆相励磁によって差動加算出力が得ら
れるようにしてなり、かつ各対の差動加算出力を合成す
ることにより前記基準交流信号を前記ロータの回転位置
に応じて位相シフトした出力交流信号を前記コイル手段
に生ぜしめるようにしたので、前記ロータ回転に応じた
磁気抵抗変化の１周期全体にわたって３６０度の位相変
化を生じさせることができるようになり、これにより位
相測定方式によって精度の良い回転位置検出信号を得る
ことを実現することができるので、極めて有効である。 また、第１及び第２の回転検出部（さらには第３の回転
検出部）のステータ及びロータの部分と回転伝達手段を
一体的に収納してなるものであるから、１つの前記回転
入力軸を具えた１個の回転検出器の外観を装置にもたせ
ることができ、全体としてコンパクトな装置に組み上げ
て、装置の小型化や使い易さを実現することができる、
という効果を奏する。また、３個の回転検出部を設ける
ことにより、第１の周期数信号の周期数を更に求めるよ
うにしたため、伝達手段に例えばギヤ列を用いた場合に
あってはそのギヤ歯数を増すことなく、アブソリュート
回転位置検出範囲を拡大することができ、また、機械的
構造も簡単化かつ小型で済み、従来に比べて機械的に簡
単な構成によって、極めて広い範囲にわたるアブソリュ
ート位置を、精度良く検出することができるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を原理的に示す概略構成
図。

【図２】同実施例における演算処理を原理的に示すブロ
ック図。

【図３】回転数切換わり点付近における誤差の可能性を
説明するために第１及び第２のロータリエンコーダの出
力の一例を時間経過に伴って示す図。

【図４】図２の演算処理の改良例を原理的に示すブロッ
ク図。

【図５】ロータリエンコーダとして可変磁気抵抗型の回
転角度検出器を用いた場合のこの発明に係る一実施例の
電気的処理系統を略示するブロック図。

【図６】（ａ）は図５における３つのエンコーダの構造
例を示す軸方向断面図であり、 （ｂ）は１つのエンコーダの径方向断面図。

【図７】（ａ），（ｂ），（ｃ）は図１における３のエ
ンコーダの出力信号の状態を主軸の絶対位置を横軸に出
力信号の値をたて軸にとって示す図であり、（ｄ）は第
１のエンコーダと第２のエンコーダの出力信号の差の状
態を主軸の絶対位置を横軸に差の値をたて軸にとって示
す図、（ｅ）は第１のエンコーダと第３のエンコーダの
出力信号の差の状態を主軸の絶対位置を横軸に差の値を
たて軸にとって示す図。

【符号の説明】

ＲＥ１，ＲＥ２，ＲＥ３…ロータリエンコーダ、ＶＲＥ
１，ＶＲＥ２，ＶＲＥ３…可変磁気抵抗型回転角度検出
器、１，２，３，４，１６，１７，１８，２１…ギア、
５，６…引算器、７，８…割算器、Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3…各
エンコーダの出力。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転入力軸に与えられる回転運動を検出
   部に与えるための回転伝達手段と、 この回転伝達手段により前記回転入力軸の回転変位に対
   応した運動がそれぞれ与えられ、該入力軸の回転変位に
   応じて周期的な回転位置検出信号をそれぞれ発生するも
   のであり、それぞれの１周期に対応する該入力軸の回転
   変位量には差がある第１及び第２の回転検出部と、 前記第１の回転検出部で発生した第１の回転位置検出信
   号と前記第２の回転検出部で発生した第２の回転位置検
   出信号との差を求め、更にこの差に基づき前記第１の回
   転検出部に関する原点からの周期数を決定する演算を行
   い、決定した周期数を示す周期数信号を出力する演算手
   段とを具え、前記各回転検出部が、円周方向に所定の角度間隔で配置
   された複数相のコイル手段を具えたステータと、与えら
   れた回転変位に応じて回転変位し、前記ステータの各相
   コイル手段の磁気回路に対して回転位置に応じた磁気抵
   抗変化を与えるロータとを有すると共に、前記コイル手
   段が、互いに逆相関係の磁気抵抗変化を示すように配置
   された１対の相を少なくとも２対含んでなり、更に、前
   記各回転検出部が、前記各相のコイル手段を位相のずれ
   た複数の基準交流信号によって個別に励磁する共に前記
   対をなす２相間では同相又は逆相励磁によって差動加算
   出力が得られるようにしてなり、かつ各対の差動加算出
   力を合成することにより前記基準交流信号を前記ロータ
   の回転位置に応じて位相シフトした出力交流信号を前記
   コイル手段に生ぜしめる回路と、この出力交流信号と前
   記基準交流信号との位相ずれを測定することにより前記
   回転位置検出信号を得る回路とを有しており、 前記第１及び第２の回転検出部のステータ及びロータの
   部分と前記回転伝達手段を一体的に収納してなることを
   特徴とするアブソリュート回転位置検出装置。
2. 【請求項２】 回転入力軸に与えられる回転運動を検出
   部に与えるための回転伝達手段と、 この回転伝達手段により前記回転入力軸の回転変位に対
   応した運動がそれぞれ与えられ、該入力軸の回転変位に
   応じて周期的な回転位置検出信号をそれぞれ発生するも
   のであり、それぞれの１周期に対応する該入力軸の回転
   変位量には差があり、第１の回転検出部と第２の回転検
   出部との間の差は該第１の回転検出部と第３の回転検出
   部との間の差よりも大である第１、第２及び第３の回転
   検出部と、 前記第１の回転検出部で発生した第１の回転位置検出信
   号と前記第２の回転検出部で発生した第２の回転位置検
   出信号との差を第１の差として求め、この第１の差に基
   づき前記第１の回転検出部に関する原点からの周期数を
   決定する演算を行い、決定した周期数を示す第１の周期
   数信号を出力する第１の演算手段と、 前記第１の回転検出部で発生した第１の回転位置検出信
   号と前記第３の回転検出部で発生した第３の回転位置検
   出信号との差を第２の差として求め、この第２の差に基
   づき前記第１の周期数信号の周期数を決定する演算を行
   い、決定した周期数を示す第２の周期数信号を出力する
   第２の演算手段とを具え、前記各回転検出部が、円周方向に所定の角度間隔で配置
   された複数相のコイル手段を具えたステータと、与えら
   れた回転変位に応じて回転変位し、前記ステータの各相
   コイル手段の磁気回路に対して回転位置に応じた磁気抵
   抗変化を与えるロータとを有すると共に、前記コイル手
   段が、互いに逆相関係の磁気抵抗変化を示すように配置
   された１対の相を少なくとも２対含んでなり、更に、前
   記各回転検出部が、前記各相のコイル手段を位相のずれ
   た複数の基準交流信号によって個別に励磁する共に前記
   対をなす２相間では同相又は逆相励磁によって差動加算
   出力が得られるようにしてなり、かつ各対の差動加算出
   力を合成することにより前記基準交流信号を前記ロータ
   の回転位置に応じて位相シフトした出力交流信号を前記
   コイル手段に生ぜしめる回路と、この出力交流信号と前
   記基準交流信号との位相ずれを測定することにより前記
   回転位置検出信号を得る回路とを有しており、 前記第１、第２及び第３の回転検出部のステータ及びロ
   ータの部分と前記回転伝達手段を一体的に収納してなる
   ことを特徴とするアブソリュート回転位置検出装置。
3. 【請求項３】 前記第１の回転検出部のロータ回転軸が
   前記回転入力軸に直結されて伝達比が１であり、前記回
   転伝達手段はギア列を有し、このギア列を介して前記第
   １の回転検出部のロータ回転軸の回転を前記第２及び第
   ３の回転検出部のロータ回転軸にそれぞれ１未満の異な
   る伝達比で伝達するようにした請求項２に記載のアブソ
   リュート回転位置検出装置。