JPH074990A - エンコーダにおける絶対位置検出方法及びエンコーダ装置 - Google Patents
エンコーダにおける絶対位置検出方法及びエンコーダ装置Info
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- JPH074990A JPH074990A JP5167527A JP16752793A JPH074990A JP H074990 A JPH074990 A JP H074990A JP 5167527 A JP5167527 A JP 5167527A JP 16752793 A JP16752793 A JP 16752793A JP H074990 A JPH074990 A JP H074990A
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- H03M1/24—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
- G01D5/245—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
- G01D5/2454—Encoders incorporating incremental and absolute signals
- G01D5/2455—Encoders incorporating incremental and absolute signals with incremental and absolute tracks on the same encoder
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- G01D5/2455—Encoders incorporating incremental and absolute signals with incremental and absolute tracks on the same encoder
- G01D5/2457—Incremental encoders having reference marks
Abstract
(57)【要約】
【目的】 エンコーダにおける絶対位置検出を簡便で正
確なものとする事。 【構成】 コード板１が回転を開始すると、整形回路１
２、ＡＢ／Ｄ+ Ｄ- 変換回路１３を介してＤ+ ／Ｄ- 信
号が位置カクンタ１５に入力され、インクリメンタル計
数が開始される。一方、最初の特定側エッジ検出時には
整形回路１２を介して特定側エッジ検出回路１４から、
ＺＥＧ信号がＯＲ回路１８とＡＮＤ回路１９に送られ
る。この時、Ｄフリップフロップ１７のＱ’が１状態に
ある為、位置カウンタ１５にクリア信号ＣＬＲ２が送ら
れ、絶対位置検出が開始される。また、フリップフロッ
プ１７の出力は、次のクロックパルスのＴ端子入力を待
って、Ｑ＝１；Ｑ’＝０に反転する。２回目以降の特定
側エッジ検出時には、ＡＮＤ回路１９の一方入力は０状
態保持であり、クリア信号が位置カウンタ１５に送られ
ることはなく、バイナリ信号ＡＢＳで絶対位置を出力し
続ける。位置カウンタの計数値を２n とすれば、１回転
内絶対位置と回転数単位の絶対位置を桁分離出来る。
確なものとする事。 【構成】 コード板１が回転を開始すると、整形回路１
２、ＡＢ／Ｄ+ Ｄ- 変換回路１３を介してＤ+ ／Ｄ- 信
号が位置カクンタ１５に入力され、インクリメンタル計
数が開始される。一方、最初の特定側エッジ検出時には
整形回路１２を介して特定側エッジ検出回路１４から、
ＺＥＧ信号がＯＲ回路１８とＡＮＤ回路１９に送られ
る。この時、Ｄフリップフロップ１７のＱ’が１状態に
ある為、位置カウンタ１５にクリア信号ＣＬＲ２が送ら
れ、絶対位置検出が開始される。また、フリップフロッ
プ１７の出力は、次のクロックパルスのＴ端子入力を待
って、Ｑ＝１；Ｑ’＝０に反転する。２回目以降の特定
側エッジ検出時には、ＡＮＤ回路１９の一方入力は０状
態保持であり、クリア信号が位置カウンタ１５に送られ
ることはなく、バイナリ信号ＡＢＳで絶対位置を出力し
続ける。位置カウンタの計数値を２n とすれば、１回転
内絶対位置と回転数単位の絶対位置を桁分離出来る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、モータの回転位置あ
るいは工作機械のテーブルの位置等を検出する為に用い
られるエンコーダにおける絶対位置検出方法、及び該方
法を実行する手段を備えたエンコーダ装置に関する。
るいは工作機械のテーブルの位置等を検出する為に用い
られるエンコーダにおける絶対位置検出方法、及び該方
法を実行する手段を備えたエンコーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】モータのロータ軸等に取り付けられ、位
置信号として位相差のある複数組の多数矩形パルス信号
を発生するエンコーダは、既に公知である。このような
エンコーダは、インクリメンタル型のものとアブソリュ
ート型のものに大別されるが、回転軸の１回転内におけ
る回転位置（絶対位置）を正確に知る必要がある場合に
は、通常、後者が使用される。
置信号として位相差のある複数組の多数矩形パルス信号
を発生するエンコーダは、既に公知である。このような
エンコーダは、インクリメンタル型のものとアブソリュ
ート型のものに大別されるが、回転軸の１回転内におけ
る回転位置（絶対位置）を正確に知る必要がある場合に
は、通常、後者が使用される。
【０００３】図１は、このアブソリュート型のエンコー
ダが備えている典型的なコード板のコード形成状態を拡
大描示したものである。この図からも判るように、アブ
ソリュート型のエンコーダにおいては、多数のチャンネ
ル（通常は８〜１２チャンネル）のコードを利用し、各
チャンネルのコード検出信号を組み合わせた処理を行な
ううこのによって絶対位置を表わす信号を得る手法が採
用されている。
ダが備えている典型的なコード板のコード形成状態を拡
大描示したものである。この図からも判るように、アブ
ソリュート型のエンコーダにおいては、多数のチャンネ
ル（通常は８〜１２チャンネル）のコードを利用し、各
チャンネルのコード検出信号を組み合わせた処理を行な
ううこのによって絶対位置を表わす信号を得る手法が採
用されている。
【０００４】従って、一般にアブソリュート型のエンコ
ーダはインクリメンタル型のエンコーダに比べ、コード
板自体の構造が複雑となるばかりでなく、その信号検出
／処理回路も簡便なでは済まないという問題点があっ
た。
ーダはインクリメンタル型のエンコーダに比べ、コード
板自体の構造が複雑となるばかりでなく、その信号検出
／処理回路も簡便なでは済まないという問題点があっ
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本願発明の１つの目的
は、上記の如き短所を有しているアブソリュート型のエ
ンコーダを利用することなく、比較的構造が簡単な従来
のインクリメンタル型のエンコーダにおいて採用されい
る信号処理方式を基礎にしつつ、これに簡潔な信号処理
プロセスを加えることによって、マルチターン（回転回
数）を含めた絶対位置検出を常時可能にしたエンコーダ
における絶対位置検出方法を提供することにある。ま
た、本願発明は、該方法に従って絶対位置検出を可能に
する手段を備えたエンコーダ装置を提供することをも企
図するものである。
は、上記の如き短所を有しているアブソリュート型のエ
ンコーダを利用することなく、比較的構造が簡単な従来
のインクリメンタル型のエンコーダにおいて採用されい
る信号処理方式を基礎にしつつ、これに簡潔な信号処理
プロセスを加えることによって、マルチターン（回転回
数）を含めた絶対位置検出を常時可能にしたエンコーダ
における絶対位置検出方法を提供することにある。ま
た、本願発明は、該方法に従って絶対位置検出を可能に
する手段を備えたエンコーダ装置を提供することをも企
図するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本願発明は、１回転パル
ス信号と１回転内位置パルス信号を生成する段階と、イ
ンクリメンタル位置カウンタによって１回転内位置パル
ス信号の計数を行なう段階とを含むエンコーダにおける
絶対位置検出方法において、エンコーダの検出動作開始
後の最初の前記１回転信号検出時に限って前記インクリ
メンタル位置カウンタの計数値をクリアする段階を加え
ることによって、前記問題点を解決する基本的な技術手
段を提供したものである（請求項１の構成）。
ス信号と１回転内位置パルス信号を生成する段階と、イ
ンクリメンタル位置カウンタによって１回転内位置パル
ス信号の計数を行なう段階とを含むエンコーダにおける
絶対位置検出方法において、エンコーダの検出動作開始
後の最初の前記１回転信号検出時に限って前記インクリ
メンタル位置カウンタの計数値をクリアする段階を加え
ることによって、前記問題点を解決する基本的な技術手
段を提供したものである（請求項１の構成）。
【０００７】また、本願発明は、上記方法における１回
転内位置パルス信号をＡ相及びＢ相のパルス信号に基づ
いて生成される時計周り（ＣＷ）回転パルス信号Ｄ+ と
反時計周り（ＣＣＷ）回転パルス信号Ｄ- とからなるも
のとし、１回転信号の検出をＺ相矩形パルス信号の特定
側エッジの検出によって行うように特定することによっ
て、最も一般的に使用されているインクリメンタル型の
エンコーダにおける検出方式との整合を取りながら、絶
対位置検出を可能にしたものである（請求項２の構
成）。
転内位置パルス信号をＡ相及びＢ相のパルス信号に基づ
いて生成される時計周り（ＣＷ）回転パルス信号Ｄ+ と
反時計周り（ＣＣＷ）回転パルス信号Ｄ- とからなるも
のとし、１回転信号の検出をＺ相矩形パルス信号の特定
側エッジの検出によって行うように特定することによっ
て、最も一般的に使用されているインクリメンタル型の
エンコーダにおける検出方式との整合を取りながら、絶
対位置検出を可能にしたものである（請求項２の構
成）。
【０００８】更に、本願発明は、これら方法における位
置カウンタの絶対位置検出出力を、絶対回転数と１回転
内絶対位置を桁分離された形で含むバイナリ信号とする
ことによって、絶対位置検出出力信号の伝送、処理等の
取扱上の利点をも確保したものである（請求項３の構
成）。
置カウンタの絶対位置検出出力を、絶対回転数と１回転
内絶対位置を桁分離された形で含むバイナリ信号とする
ことによって、絶対位置検出出力信号の伝送、処理等の
取扱上の利点をも確保したものである（請求項３の構
成）。
【０００９】そして本願発明は、上記各方法に含まれる
プロセスを実行する手段を備えたエンコーダ装置を併せ
て提案し、上記従来技術では考えられなかった簡潔な構
成を有するエンコーダ装置よるマルチターンの絶対位置
検出を可能にしたものである（請求項４〜請求項６の構
成）。
プロセスを実行する手段を備えたエンコーダ装置を併せ
て提案し、上記従来技術では考えられなかった簡潔な構
成を有するエンコーダ装置よるマルチターンの絶対位置
検出を可能にしたものである（請求項４〜請求項６の構
成）。
【００１０】
【作用】本願発明における信号処理のシーケンスについ
て、電源オン時点から、図２を参照しつつ順を追って説
明する。図２には、エンコーダ内部で生成されるＺ相信
号（一般には１回転信号、以下同様。）の検出タイミン
グ及び位置カウンタによる計数値の推移がタイムチャー
トの形で示されている。また、実施例で述べるエンコー
ダ装置の動作を説明する為のタイムチャートが併記され
ている。
て、電源オン時点から、図２を参照しつつ順を追って説
明する。図２には、エンコーダ内部で生成されるＺ相信
号（一般には１回転信号、以下同様。）の検出タイミン
グ及び位置カウンタによる計数値の推移がタイムチャー
トの形で示されている。また、実施例で述べるエンコー
ダ装置の動作を説明する為のタイムチャートが併記され
ている。
【００１１】ここでは便宜上、エンコーダはＣＷ方向の
回転を開始するものとして説明を行なうが、ＣＣＷ方向
に回転を開始する場合でも基本的な内容に変更は無い。
回転を開始するものとして説明を行なうが、ＣＣＷ方向
に回転を開始する場合でも基本的な内容に変更は無い。
【００１２】［１］電源オンから最初の１回転信号（Ｚ
相信号）検出まで １回転内の位置検出に関してインクリメンタルカウント
方式の機構部を有するエンコーダにおいては、最初の電
源オン時点（図２中符号ＳＴで表示）では、絶対位置は
確定されていない。位置カウンタの計数値はエンコーダ
が移動を開始すると共に変化するが（ＳＴ〜）、この値
は単にインクリメンタル量を積算した値に過ぎない。こ
の間（電源オンから最初の１回転信号検出まで；ＳＴ〜
Ｐ１）にはエンコーダの絶対位置は未検出のままであ
る。
相信号）検出まで １回転内の位置検出に関してインクリメンタルカウント
方式の機構部を有するエンコーダにおいては、最初の電
源オン時点（図２中符号ＳＴで表示）では、絶対位置は
確定されていない。位置カウンタの計数値はエンコーダ
が移動を開始すると共に変化するが（ＳＴ〜）、この値
は単にインクリメンタル量を積算した値に過ぎない。こ
の間（電源オンから最初の１回転信号検出まで；ＳＴ〜
Ｐ１）にはエンコーダの絶対位置は未検出のままであ
る。
【００１３】［２］最初のＺ相信号検出 最初のＺ相信号の特定側エッジＥＧ１を検出したら、こ
れに同期させて（Ｐ１）、位置カウンタの計数値をクリ
アする。この時点から、絶対位置検出が開始される。
れに同期させて（Ｐ１）、位置カウンタの計数値をクリ
アする。この時点から、絶対位置検出が開始される。
【００１４】［３］２回目以降のＺ相信号検出 ２回目以降のＺ相信号の特定側エッジＥＧ２，ＥＧ３・
・・の検出時には、位置カウンタのクリアは行なわな
い。従って、エンコーダがＣＷ方向に回転を続行した場
合、図中ｂに示したように、位置カウンタの計数値は、
Ｐ１〜Ｐ２，Ｐ２〜Ｐ３，Ｐ３〜・・・の各期間につい
て単調増加する。以上が、本願発明における信号処理の
シーケンスであるが、ここで、位置カウンタの１回転当
りのインクリメンタル計数量が２n となるようにエンコ
ーダを構成した場合の利点について、説明する。位置カ
ウンタの１回転当りのインクリメンタル計数量が２n で
あるとすると、ｉ回転目（最初のＺ相検出時は０回転目
とする。）のＺ相信号検出時の位置カウンタ計数値は、
Ｎ（ｉ）＝ｉ×２n となる。例えば、ｎ＝１０とすれ
ば、Ｎ（１）＝１０２４，Ｎ（２）＝２０４８，Ｎ
（３）＝３０７２・・・Ｎ（ｉ）＝ｉ×１０２４とな
る。これを２進法ＮB で表記すれば、次のようになる。 ＮB （ｉ）＝ １００００００００００×ｉ(B) ；ｉ
(B) は、ｉの２進法表示。
・・の検出時には、位置カウンタのクリアは行なわな
い。従って、エンコーダがＣＷ方向に回転を続行した場
合、図中ｂに示したように、位置カウンタの計数値は、
Ｐ１〜Ｐ２，Ｐ２〜Ｐ３，Ｐ３〜・・・の各期間につい
て単調増加する。以上が、本願発明における信号処理の
シーケンスであるが、ここで、位置カウンタの１回転当
りのインクリメンタル計数量が２n となるようにエンコ
ーダを構成した場合の利点について、説明する。位置カ
ウンタの１回転当りのインクリメンタル計数量が２n で
あるとすると、ｉ回転目（最初のＺ相検出時は０回転目
とする。）のＺ相信号検出時の位置カウンタ計数値は、
Ｎ（ｉ）＝ｉ×２n となる。例えば、ｎ＝１０とすれ
ば、Ｎ（１）＝１０２４，Ｎ（２）＝２０４８，Ｎ
（３）＝３０７２・・・Ｎ（ｉ）＝ｉ×１０２４とな
る。これを２進法ＮB で表記すれば、次のようになる。 ＮB （ｉ）＝ １００００００００００×ｉ(B) ；ｉ
(B) は、ｉの２進法表示。
【００１５】この例から判るように、位置カウンタの１
回転当りのインクリメンタル計数量を２n とし、計数を
通常のバイナリカウント方式で実行すれば、下ｎ桁で１
回転内の絶対位置を表わし、ｎ＋１桁目以降で回転数単
位の絶対位置を表わすことが可能になる。このような方
式によれば、１回転内の絶対位置と回転数単位の絶対位
置がバイナリ計数値の桁で完全に分離出来るから、位置
信号を経時パルス信号で伝送し、また、伝送された位置
信号を種々の形で利用する上で極めて有利となる。
回転当りのインクリメンタル計数量を２n とし、計数を
通常のバイナリカウント方式で実行すれば、下ｎ桁で１
回転内の絶対位置を表わし、ｎ＋１桁目以降で回転数単
位の絶対位置を表わすことが可能になる。このような方
式によれば、１回転内の絶対位置と回転数単位の絶対位
置がバイナリ計数値の桁で完全に分離出来るから、位置
信号を経時パルス信号で伝送し、また、伝送された位置
信号を種々の形で利用する上で極めて有利となる。
【００１６】
【実施例】図３は、本願発明に従った絶対位置検出方法
を実施する手段を備えたエンコーダ装置の例を要部ブロ
ック図で示したものである。エンコーダのセンサ部は、
通常のエンコーダの場合と同様に、１回転信号（Ｚ相信
号）発生用コードと共にＡ相、Ｂ相の各信号を発生する
為のコード形成部を備えたコード板１で構成されてい
る。このコード形成部には、コード板１が１回転した
時、丁度２10＝１０２４個のＤ+ パルスあるいはＤ- パ
ルスが後述するインクリメンタル位置カウンタ１５に入
力されるような密度でコードが形成されている。コード
板１の回転に従って生成されるコード信号は、光学的あ
るいは磁気的な検出器手段を備えた検出回路１１によっ
て検出される。検出回路１１の出力はＡ相、Ｂ相及びＺ
相の正弦波信号からなるものである。
を実施する手段を備えたエンコーダ装置の例を要部ブロ
ック図で示したものである。エンコーダのセンサ部は、
通常のエンコーダの場合と同様に、１回転信号（Ｚ相信
号）発生用コードと共にＡ相、Ｂ相の各信号を発生する
為のコード形成部を備えたコード板１で構成されてい
る。このコード形成部には、コード板１が１回転した
時、丁度２10＝１０２４個のＤ+ パルスあるいはＤ- パ
ルスが後述するインクリメンタル位置カウンタ１５に入
力されるような密度でコードが形成されている。コード
板１の回転に従って生成されるコード信号は、光学的あ
るいは磁気的な検出器手段を備えた検出回路１１によっ
て検出される。検出回路１１の出力はＡ相、Ｂ相及びＺ
相の正弦波信号からなるものである。
【００１７】整形回路１２は、各相の信号を矩形パルス
に変換し、Ａ相、Ｂ相の矩形パルス信号をＡＢ／Ｄ+ Ｄ
- 変換回路１３へ出力し、また、Ｚ相信号を特定側エッ
ジ検出回路１４へ出力する。ＡＢ／Ｄ+ Ｄ- 変換回路１
３では、エンコーダの回転方向に従ってＤ+ パルス信号
（ＣＷ方向回転時）あるいはＤ- パルス信号（ＣＣＷ方
向回転）が生成される。この変換回路は、Ｄフリップフ
ロップ、クロックパルスジェネレータ等を組み込んだ通
常の型のもので良い。
に変換し、Ａ相、Ｂ相の矩形パルス信号をＡＢ／Ｄ+ Ｄ
- 変換回路１３へ出力し、また、Ｚ相信号を特定側エッ
ジ検出回路１４へ出力する。ＡＢ／Ｄ+ Ｄ- 変換回路１
３では、エンコーダの回転方向に従ってＤ+ パルス信号
（ＣＷ方向回転時）あるいはＤ- パルス信号（ＣＣＷ方
向回転）が生成される。この変換回路は、Ｄフリップフ
ロップ、クロックパルスジェネレータ等を組み込んだ通
常の型のもので良い。
【００１８】Ｄ+ パルス信号とＤ- パルス信号は、イン
クリメンタル計数を行なう位置カウンタ１５に入力され
る。位置カウンタ１５は、Ｄ+ −Ｄ- をインクリメンタ
ル計数し、後述するようにクリア信号ＣＬＲ２が入力さ
れた時点から、絶対位置を表わすバイナリ信号ＡＢＳを
出力する。
クリメンタル計数を行なう位置カウンタ１５に入力され
る。位置カウンタ１５は、Ｄ+ −Ｄ- をインクリメンタ
ル計数し、後述するようにクリア信号ＣＬＲ２が入力さ
れた時点から、絶対位置を表わすバイナリ信号ＡＢＳを
出力する。
【００１９】特定側エッジ検出回路１４は、Ｚ相信号を
検出する毎に１個のパルス信号ＺＥＧを出力する。パル
ス信号ＺＥＧは、ラッチ回路を構成するＤフリップフロ
ップ１７の入力側及び出力側に各々配置されたＯＲ回路
１８とＡＮＤ回路１９に入力される。Ｄフリップフロッ
プ１７のＤ入力端子には、ＯＲ回路１８の出力が接続さ
れる一方、Ｑ出力がＯＲ回路１８の残り一方の入力端子
に接続されている。また、Ｄフリップフロップ１７の反
転出力Ｑ’は、ＡＮＤ回路１９の残りの一方の入力端子
に接続されている。
検出する毎に１個のパルス信号ＺＥＧを出力する。パル
ス信号ＺＥＧは、ラッチ回路を構成するＤフリップフロ
ップ１７の入力側及び出力側に各々配置されたＯＲ回路
１８とＡＮＤ回路１９に入力される。Ｄフリップフロッ
プ１７のＤ入力端子には、ＯＲ回路１８の出力が接続さ
れる一方、Ｑ出力がＯＲ回路１８の残り一方の入力端子
に接続されている。また、Ｄフリップフロップ１７の反
転出力Ｑ’は、ＡＮＤ回路１９の残りの一方の入力端子
に接続されている。
【００２０】クロックパルス発生回路１６は、Ｄフリッ
プフロップ１７のＴ入力端子にクロックパルスを入力す
るものであり、また、必要に応じて他の部分の制御クロ
ックの役割を果たすものである。
プフロップ１７のＴ入力端子にクロックパルスを入力す
るものであり、また、必要に応じて他の部分の制御クロ
ックの役割を果たすものである。
【００２１】以上の構成と各部機能を有するエンコーダ
装置の動作を、図２のタイムチャートを参照して更に説
明する。ここでは、前回運転時終了時にフリップフロッ
プ１７のクリア端子にクリア信号ＣＬＲ１が入力され、
Ｑ＝０、Ｑ’＝１の状態で電源が新たにオンさたものと
する。（クリア信号ＣＬＲ１が未入力であれば、電源Ｏ
Ｎ時に改めてリセットを行なえば良い。）さて、この状
態で電源をオンすると、先ずクロックパルス発生回路１
６がＤフリップフロップ１７のＴ入力端子に向けて所定
周期のクロックパルス送出を開始する。そして、コード
板１が回転を開始すると（説明の便宜上、回転方向はＣ
Ｗ方向とする。）、Ａ相、Ｂ相及びＺ相の正弦波信号が
整形回路１２へ送られ、整形回路１２により矩形パルス
に変換される。Ａ相、Ｂ相の矩形パルス信号は、ＡＢ／
Ｄ+ Ｄ- 変換回路１３へ送られ、Ｄ+ パルス信号（ＣＣ
Ｗ方向回転時にはＤ- パルス信号）が生成される。Ｄ+
パルス信号とＤ- パルス信号は、インクリメンタル計数
を行なう位置カウンタ１５に入力され、Ｄ+ −Ｄ- がカ
ウントされる。この時点では位置カウンタ１５の出力
は、前述した通り単なるインクリメンタル量に相当する
から、絶対位置検出値として有効なものではない。
装置の動作を、図２のタイムチャートを参照して更に説
明する。ここでは、前回運転時終了時にフリップフロッ
プ１７のクリア端子にクリア信号ＣＬＲ１が入力され、
Ｑ＝０、Ｑ’＝１の状態で電源が新たにオンさたものと
する。（クリア信号ＣＬＲ１が未入力であれば、電源Ｏ
Ｎ時に改めてリセットを行なえば良い。）さて、この状
態で電源をオンすると、先ずクロックパルス発生回路１
６がＤフリップフロップ１７のＴ入力端子に向けて所定
周期のクロックパルス送出を開始する。そして、コード
板１が回転を開始すると（説明の便宜上、回転方向はＣ
Ｗ方向とする。）、Ａ相、Ｂ相及びＺ相の正弦波信号が
整形回路１２へ送られ、整形回路１２により矩形パルス
に変換される。Ａ相、Ｂ相の矩形パルス信号は、ＡＢ／
Ｄ+ Ｄ- 変換回路１３へ送られ、Ｄ+ パルス信号（ＣＣ
Ｗ方向回転時にはＤ- パルス信号）が生成される。Ｄ+
パルス信号とＤ- パルス信号は、インクリメンタル計数
を行なう位置カウンタ１５に入力され、Ｄ+ −Ｄ- がカ
ウントされる。この時点では位置カウンタ１５の出力
は、前述した通り単なるインクリメンタル量に相当する
から、絶対位置検出値として有効なものではない。
【００２２】電源オン後、最初のＺ相信号が特定側エッ
ジ検出回路１４に送られると、特定側エッジＥＧ１が検
出される。このパルス信号ＺＥＧは、ＯＲ回路１８とＡ
ＮＤ回路１９に同時に入力される。パルス信号ＺＥＧは
適宜設定された有限の幅を有しているから、その間ＡＮ
Ｄ回路１９の一方の入力端子は１状態に保たれる。
ジ検出回路１４に送られると、特定側エッジＥＧ１が検
出される。このパルス信号ＺＥＧは、ＯＲ回路１８とＡ
ＮＤ回路１９に同時に入力される。パルス信号ＺＥＧは
適宜設定された有限の幅を有しているから、その間ＡＮ
Ｄ回路１９の一方の入力端子は１状態に保たれる。
【００２３】一方、ＯＲ回路１８にパルス信号ＺＥＧが
入力されると、直ちにＤフリップフロップ１７のＤ入力
端子は１状態となる。そして、Ｔ入力端子に新たなクロ
ックパルスが入力されるのを待って、Ｄフリップフロッ
プ１７の出力Ｑが０状態から１状態に反転すると同時
に、それまで１状態を保持していたＤフリップフロップ
１７のＱ’出力が０に反転する。そして、Ｄフリップフ
ロップ１７の出力ＱはＯＲ回路１８の一方の入力端子に
戻されるように回路が構成されているから、以後クリア
信号ＣＲＬ１が入力されない限り、Ｑ＝１、Ｑ’＝０の
状態が保持されることになる。
入力されると、直ちにＤフリップフロップ１７のＤ入力
端子は１状態となる。そして、Ｔ入力端子に新たなクロ
ックパルスが入力されるのを待って、Ｄフリップフロッ
プ１７の出力Ｑが０状態から１状態に反転すると同時
に、それまで１状態を保持していたＤフリップフロップ
１７のＱ’出力が０に反転する。そして、Ｄフリップフ
ロップ１７の出力ＱはＯＲ回路１８の一方の入力端子に
戻されるように回路が構成されているから、以後クリア
信号ＣＲＬ１が入力されない限り、Ｑ＝１、Ｑ’＝０の
状態が保持されることになる。
【００２４】結局、図２のタイムチャートに示したよう
に、ＺＥＧ信号がＯＲ回路１８及びＡＮＤ回路１９に送
り出されてから、クロック周期Ｔ以下の小さな有限時間
δの遅れを以て、Ｄフリップフロップ１７の出力Ｑ，
Ｑ’が、Ｑ＝０；Ｑ’＝１の状態から、Ｑ＝１；Ｑ’＝
０の状態に変化することになる。
に、ＺＥＧ信号がＯＲ回路１８及びＡＮＤ回路１９に送
り出されてから、クロック周期Ｔ以下の小さな有限時間
δの遅れを以て、Ｄフリップフロップ１７の出力Ｑ，
Ｑ’が、Ｑ＝０；Ｑ’＝１の状態から、Ｑ＝１；Ｑ’＝
０の状態に変化することになる。
【００２５】従って、ＡＮＤ回路１９の２つの入力端子
に、最初のＺＥＧ信号が入力された時点においては、Ｄ
フリップフロップ１７のＱ’出力は未反転（１状態）で
あるから、ＡＮＤ回路１９の出力は１状態となる。そし
て、上記小時間δの経過後にはＤフリップフロップ１７
の出力Ｑ’が０の状態に変転し、ＡＮＤ回路１９の出力
は直ちに０に戻る。
に、最初のＺＥＧ信号が入力された時点においては、Ｄ
フリップフロップ１７のＱ’出力は未反転（１状態）で
あるから、ＡＮＤ回路１９の出力は１状態となる。そし
て、上記小時間δの経過後にはＤフリップフロップ１７
の出力Ｑ’が０の状態に変転し、ＡＮＤ回路１９の出力
は直ちに０に戻る。
【００２６】クリア信号ＣＬＲ２を受けた位置カウンタ
１５の計数値は、電源オン以来カウントアップ（または
ダウン）された計数値ＮB （１）から直ちに０にクリア
される。そして、その直後に改めてインクリメンタル計
数動作を再開する。この時点から位置カウンタ１５の出
力ＡＢＳは、第１回目の特定側エッジ検出時点（一般に
は、１回転信号基準位置検出時点）の位置を原点とする
絶対位置を正確に表わしたものとなる。
１５の計数値は、電源オン以来カウントアップ（または
ダウン）された計数値ＮB （１）から直ちに０にクリア
される。そして、その直後に改めてインクリメンタル計
数動作を再開する。この時点から位置カウンタ１５の出
力ＡＢＳは、第１回目の特定側エッジ検出時点（一般に
は、１回転信号基準位置検出時点）の位置を原点とする
絶対位置を正確に表わしたものとなる。
【００２７】エンコーダがＣＷ方向回転を続け、２度目
のＺ相信号特定側エッジＥＧ２が特定側エッジ検出回路
１４によって検出されると、再びＺＥＧ信号がＯＲ回路
１８とＡＮＤ回路１９に同時入力される。すると、ＡＮ
Ｄ回路１９の一方の入力端子は再び１状態となる。とこ
ろが、Ｄフリップフロップ１７の出力側は前回の１回転
信号検出時からＱ＝１、Ｑ’＝０の状態が保持されたま
ま（ラッチ状態）であり、この状態はＯＲ回路１８に２
度目のＺＥＧ信号が入力されても変化することはないか
ら、ＡＮＤ回路１９の一方の入力は０状態のままであ
り、従って、クリア信号ＣＲＬ２が位置カウンタ１５に
送られることはない。
のＺ相信号特定側エッジＥＧ２が特定側エッジ検出回路
１４によって検出されると、再びＺＥＧ信号がＯＲ回路
１８とＡＮＤ回路１９に同時入力される。すると、ＡＮ
Ｄ回路１９の一方の入力端子は再び１状態となる。とこ
ろが、Ｄフリップフロップ１７の出力側は前回の１回転
信号検出時からＱ＝１、Ｑ’＝０の状態が保持されたま
ま（ラッチ状態）であり、この状態はＯＲ回路１８に２
度目のＺＥＧ信号が入力されても変化することはないか
ら、ＡＮＤ回路１９の一方の入力は０状態のままであ
り、従って、クリア信号ＣＲＬ２が位置カウンタ１５に
送られることはない。
【００２８】以後、３回目，４回目，５回目・・・の１
回転信号が検出されても全く同様の動作が行われるか
ら、位置カウンタ１５は、１回転信号基準位置検出時点
の位置を原点とする絶対位置を正確に表わしたバイナリ
信号ＡＢＳを出力し続けることが出来る。
回転信号が検出されても全く同様の動作が行われるか
ら、位置カウンタ１５は、１回転信号基準位置検出時点
の位置を原点とする絶対位置を正確に表わしたバイナリ
信号ＡＢＳを出力し続けることが出来る。
【００２９】コード板１のコード形成部には、コード板
１が１回転した時、丁度２10＝１０２４個のＤ+ パルス
あるいはＤ- パルスが位置カウンタ１５に入力されるか
ら、クリア信号ＣＲＬ２入力後の１回目，２回目・・・
・ｉ回目の基準位置到来点Ｐ２，Ｐ３・・・における計
数値は、作用の説明の欄でも述べた通り、Ｎ（１）＝１
０２４，Ｎ（２）＝２０４８，Ｎ（３）＝３０７２・・
・Ｎ（ｉ）＝ｉ×１０２４となる。
１が１回転した時、丁度２10＝１０２４個のＤ+ パルス
あるいはＤ- パルスが位置カウンタ１５に入力されるか
ら、クリア信号ＣＲＬ２入力後の１回目，２回目・・・
・ｉ回目の基準位置到来点Ｐ２，Ｐ３・・・における計
数値は、作用の説明の欄でも述べた通り、Ｎ（１）＝１
０２４，Ｎ（２）＝２０４８，Ｎ（３）＝３０７２・・
・Ｎ（ｉ）＝ｉ×１０２４となる。
【００３０】従って、位置カウンタのバイナリ出力ＡＢ
Ｓを１０桁目で区切って２０桁表示で表わせば、次のよ
うになる。 即ち、下１０桁で１回転内の絶対位置を表わし、１１１
桁目以降で回転数単位（マルチターン）の絶対位置を表
わすことが可能になる。このように、１回転内絶対位置
と回転数単位の絶対位置が明確に桁分離された形のバイ
ナリ信号は、経時パルス列による伝送が容易であるだけ
でなく、エンコーダ装置の絶対位置検出信号を利用する
デジタルサーボ回路内での取り扱いにも極めて適合性が
高い。
Ｓを１０桁目で区切って２０桁表示で表わせば、次のよ
うになる。 即ち、下１０桁で１回転内の絶対位置を表わし、１１１
桁目以降で回転数単位（マルチターン）の絶対位置を表
わすことが可能になる。このように、１回転内絶対位置
と回転数単位の絶対位置が明確に桁分離された形のバイ
ナリ信号は、経時パルス列による伝送が容易であるだけ
でなく、エンコーダ装置の絶対位置検出信号を利用する
デジタルサーボ回路内での取り扱いにも極めて適合性が
高い。
【００３１】
【発明の効果】本願発明によれば、コード板構造が複雑
で高度な処理回路を要するアブソリュート型のエンコー
ダを使用することなく、エンコーダの絶対位置を正確に
検出することが出来る。
で高度な処理回路を要するアブソリュート型のエンコー
ダを使用することなく、エンコーダの絶対位置を正確に
検出することが出来る。
【００３２】即ち、比較的構造が簡単な従来のインクリ
メンタル型のエンコーダにおける信号処理方式を基礎に
しつつ、これに簡潔な信号処理プロセスを加えた簡単な
方法によって、マルチターンを含めた絶対位置検出が常
時可能となった。
メンタル型のエンコーダにおける信号処理方式を基礎に
しつつ、これに簡潔な信号処理プロセスを加えた簡単な
方法によって、マルチターンを含めた絶対位置検出が常
時可能となった。
【００３３】また本願発明のエンコーダ装置は、従来の
インクリメンタル型のエンコーダに簡潔な回路手段を付
加するだけで、マルチターンを含めた絶対位置検出を可
能としたものであるから、従来の複雑な構造のアブソリ
ュート型のエンコーダ装置と比べて、計測誤差が生じに
くく、経済的にも有利である。また、構造が簡潔な為に
工作機械、ロボット等の制御系に組み込む上でも有利で
ある。
インクリメンタル型のエンコーダに簡潔な回路手段を付
加するだけで、マルチターンを含めた絶対位置検出を可
能としたものであるから、従来の複雑な構造のアブソリ
ュート型のエンコーダ装置と比べて、計測誤差が生じに
くく、経済的にも有利である。また、構造が簡潔な為に
工作機械、ロボット等の制御系に組み込む上でも有利で
ある。
【００３４】更に、位置カウンタの出力を、１回転内の
絶対位置と回転数単位の絶対位置が明確に桁分離された
バイナリ出力とすることにより、位置信号の経時パルス
信号伝送等の取扱が簡単となる利点がある。
絶対位置と回転数単位の絶対位置が明確に桁分離された
バイナリ出力とすることにより、位置信号の経時パルス
信号伝送等の取扱が簡単となる利点がある。
【図１】アブソリュート型のエンコーダが備えている典
型的なコード板のコード形成状態を拡大描示したもので
ある。
型的なコード板のコード形成状態を拡大描示したもので
ある。
【図２】本願発明に従ったエンコーダ装置の各部の動作
を説明する為のタイムチャートである。
を説明する為のタイムチャートである。
【図３】本願発明に従った絶対位置検出方法を実施する
手段を備えたエンコーダ装置の例を要部ブロック図で示
したものである。
手段を備えたエンコーダ装置の例を要部ブロック図で示
したものである。
１ コード板 １１ コード検出回路 １２ 波形整形回路 １３ ＡＢ／Ｄ+ Ｄ- 変換回路 １４ 特定側エッジ検出回路 １５ 位置カウンタ １６ クロックパルス発生回路 １７ Ｄフリップフロップ １８ ＯＲ回路 １９ ＡＮＤ回路
フロントページの続き (72)発明者 豊沢 雪雄 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内 (72)発明者 松原 俊介 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 １回転パルス信号と１回転内位置パルス
信号を生成する段階と、インクリメンタル位置カウンタ
によって前記１回転内位置パルス信号の計数を行なう段
階とを含むエンコーダにおける絶対位置検出方法におい
て、エンコーダの検出動作開始後の最初の前記１回転信
号検出時に限って前記インクリメンタル位置カウンタの
計数値をクリアする段階を更に含むことを特徴とする前
記エンコーダにおける絶対位置検出方法。 - 【請求項２】 前記１回転内位置パルス信号がＡ相及び
Ｂ相のパルス信号に基づいて生成される時計周り（Ｃ
Ｗ）回転パルス信号Ｄ+ と反時計周り（ＣＣＷ）回転パ
ルス信号Ｄ- とからなり、前記１回転信号の検出がＺ相
矩形パルス信号の特定側エッジの検出によって行なわれ
ることを特徴とする請求項１に記載されたエンコーダに
おける絶対位置検出方法。 - 【請求項３】 前記位置カウンタの絶対位置検出出力
が、絶対回転数と１回転内絶対位置を桁分離された形で
含むバイナリ信号からなることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載されたエンコーダにおける絶対位置
検出方法。 - 【請求項４】 被検出回転軸に取り付けられたコード板
と、該コード板に形成されたコードによって生成される
コード信号を検出して１回転パルス信号と多数の１回転
内位置パルス信号を生成する手段と、前記１回転内位置
パルス信号のインクリメンタル計数を行なう位置カウン
タ手段と、前記１回転パルス信号を検出する手段と、位
置検出動作開始後の最初の前記１回転信号検出時に限っ
て前記位置カウンタの計数値をクリアする手段を備えた
エンコーダ装置。 - 【請求項５】 前記１回転内位置パルス信号がＡ相及び
Ｂ相のパルス信号に基づいて生成される時計周り（Ｃ
Ｗ）回転パルス信号Ｄ+ と反時計周り（ＣＣＷ）回転パ
ルス信号Ｄ- とからなり、前記１回転パルス信号の検出
がＺ相矩形パルス信号の特定側エッジの検出によって行
なわれることを特徴とする請求項４に記載エンコーダ装
置。 - 【請求項６】 前記位置カウンタが、絶対回転数と１回
転内絶対位置を桁分離された形で含むバイナリ信号を生
成することを特徴とする請求項４または請求項５に記載
されたエンコーダ装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5167527A JPH074990A (ja) | 1993-06-14 | 1993-06-14 | エンコーダにおける絶対位置検出方法及びエンコーダ装置 |
| US08/381,985 US5572018A (en) | 1993-06-14 | 1994-06-09 | Method and apparatus to detect absolute position using encoder having a counter clear signal |
| PCT/JP1994/000939 WO1994029673A1 (fr) | 1993-06-14 | 1994-06-09 | Procede pour detecter une position absolue en utilisant un codeur, et codeur ainsi utilise |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5167527A JPH074990A (ja) | 1993-06-14 | 1993-06-14 | エンコーダにおける絶対位置検出方法及びエンコーダ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH074990A true JPH074990A (ja) | 1995-01-10 |
Family
ID=15851352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5167527A Pending JPH074990A (ja) | 1993-06-14 | 1993-06-14 | エンコーダにおける絶対位置検出方法及びエンコーダ装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5572018A (ja) |
| JP (1) | JPH074990A (ja) |
| WO (1) | WO1994029673A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6015168A (en) * | 1997-05-08 | 2000-01-18 | Dover Corp. | Pivotal lock for coupling cam arms |
| US6572172B1 (en) | 1998-09-10 | 2003-06-03 | Toyota Shatai Kabushiki Kaisha | Rotating vehicle seat |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19513692C1 (de) * | 1995-04-11 | 1996-07-18 | Stegmann Max Antriebstech | Drehwinkelmeßsystem |
| EP1056989B1 (de) | 1998-02-21 | 2002-12-18 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Verfahren zum betrieb eines positionsmesssystems und geeignetes positionsmesssystem hierzu |
| JP3067729B2 (ja) * | 1998-03-03 | 2000-07-24 | 日本電気株式会社 | エンコーダの信号処理方法及び装置 |
| JP2001298920A (ja) * | 2000-04-18 | 2001-10-26 | Tamagawa Seiki Co Ltd | 二軸同芯モータ |
| US6660996B1 (en) | 2001-07-03 | 2003-12-09 | Lexmark International, Inc. | System and method for examining relationship between intersecting encoder output signals |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2410826A1 (fr) * | 1977-12-02 | 1979-06-29 | Renault | Procede de reperage de la position angulaire d'une piece animee d'un mouvement de rotation et appareil en faisant application |
| JPS57188389A (en) * | 1981-05-15 | 1982-11-19 | Hitachi Koki Co Ltd | Time controller |
| JPS60107720A (ja) * | 1983-11-16 | 1985-06-13 | Hitachi Ltd | シリンダモ−タ |
| US4833664A (en) * | 1985-01-31 | 1989-05-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Servo system for scanning the same track circumference of a spiral track on a disc shaped recording medium |
| JPS63269016A (ja) * | 1987-04-25 | 1988-11-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 原点検出回路 |
| JPH02179046A (ja) * | 1988-12-28 | 1990-07-12 | Nec Corp | 信号符号化方式 |
-
1993
- 1993-06-14 JP JP5167527A patent/JPH074990A/ja active Pending
-
1994
- 1994-06-09 US US08/381,985 patent/US5572018A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-06-09 WO PCT/JP1994/000939 patent/WO1994029673A1/ja active Application Filing
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6015168A (en) * | 1997-05-08 | 2000-01-18 | Dover Corp. | Pivotal lock for coupling cam arms |
| US6572172B1 (en) | 1998-09-10 | 2003-06-03 | Toyota Shatai Kabushiki Kaisha | Rotating vehicle seat |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5572018A (en) | 1996-11-05 |
| WO1994029673A1 (fr) | 1994-12-22 |
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