JPH0754260B2 - Absolute encoder - Google Patents

Absolute encoder

Info

Publication number
JPH0754260B2
JPH0754260B2 JP6790291A JP6790291A JPH0754260B2 JP H0754260 B2 JPH0754260 B2 JP H0754260B2 JP 6790291 A JP6790291 A JP 6790291A JP 6790291 A JP6790291 A JP 6790291A JP H0754260 B2 JPH0754260 B2 JP H0754260B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
absolute
data
photoelectric
incremental
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP6790291A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH04279817A (en
Inventor
哲郎 桐山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitutoyo Corp
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitutoyo Corp filed Critical Mitutoyo Corp
Priority to JP6790291A priority Critical patent/JPH0754260B2/en
Publication of JPH04279817A publication Critical patent/JPH04279817A/en
Publication of JPH0754260B2 publication Critical patent/JPH0754260B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、検出位置をアブソリュ
ートデータとして出力するアブソリュートエンコーダに
係り、特に、静電容量式エンコーダと光電式エンコーダ
の検出値を合成することによって、広い測長範囲に亘っ
て高分解能のアブソリュートデータを得ることが可能な
アブソリュートエンコーダに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an absolute encoder for outputting a detection position as absolute data, and particularly, by combining detection values of a capacitance type encoder and a photoelectric type encoder, a wide measuring range can be obtained. The present invention relates to an absolute encoder capable of obtaining high resolution absolute data.

【0002】[0002]

【従来の技術】工作機械の工具やテーブル等の機械可動
部の位置を認識する方法としては、インクリメンタル方
式とアブソリュート方式の2つの方法がある。
2. Description of the Related Art There are two methods of recognizing the position of a machine movable part such as a tool or a table of a machine tool, an incremental method and an absolute method.

【0003】インクリメンタル方式は、モータや機械可
動部が所定量移動又は所定角度回転する毎に1個のパル
スを発生するパルス発生器を設け、該パルス発生器から
発生するパルスを移動方向に応じて現在位置カウンタに
カウントアップあるいはダウンせしめ、該現在位置カウ
ンタの計数値を機械可動部の現在位置とする方式であ
る。
The incremental system is provided with a pulse generator that generates one pulse each time the motor or the movable part of the machine moves by a predetermined amount or rotates by a predetermined angle, and the pulse generated by the pulse generator depends on the moving direction. This is a method in which the current position counter is counted up or down and the count value of the current position counter is used as the current position of the mechanical moving part.

【0004】一方、アブソリュート方式は、アブソリュ
ートコードパターンを用いて、機械可動部の位置を一義
的な符号により表示する方式である。
On the other hand, the absolute method is a method of displaying the position of the machine movable portion by a unique code by using an absolute code pattern.

【0005】ところが、前者のインクリメンタル方式に
おいては、電源を切断すると機械可動部の現在位置が消
失する。このため、電源投入後、機械可動部を原点復帰
させると共に、現在位置カウンタの内容を零にクリアし
て、該機械可動部の現在位置と現在位置カウンタの内容
を一致させ、しかる後、位置制御を行うようにしてい
た。
However, in the former incremental method, the current position of the mechanical movable portion disappears when the power is turned off. For this reason, after the power is turned on, the machine moving part is returned to the origin, and the contents of the current position counter are cleared to zero so that the current position of the machine moving part matches the contents of the current position counter. Was going to do.

【0006】しかしながら、このように電源投入後、そ
の都度原点復帰させる方式は、操作が繁雑になり、好ま
しくなかった。
However, the method of returning to the origin each time the power is turned on is not preferable because the operation becomes complicated.

【0007】これに対して、後者のアブソリュート方式
によれば、電源が切断されても機械可動部の現在位置が
消失することがなく、電源投入後の原点復帰動作が不要
であり、直ちに位置制御が可能となるという利点を有す
る。
On the other hand, according to the latter absolute method, the current position of the movable part of the machine does not disappear even if the power is cut off, the home-return operation after the power is turned on is unnecessary, and the position control is performed immediately. Has the advantage that

【0008】しかしながら、アブソリュート方式におい
ては、エンコーダとして例えば24ビットのコードパタ
ーンを用いるとすると、該コードパターンが形成された
スケールが大型化するだけでなく、該コードパターンを
読み取るための検出器の数や信号線の数も膨大なものと
なるという問題点を有していた。
However, in the absolute method, if a code pattern of, for example, 24 bits is used as an encoder, not only the scale on which the code pattern is formed becomes large, but also the number of detectors for reading the code pattern is increased. There was a problem that the number of signal lines and signal lines would be enormous.

【0009】このような問題点を解決するために、出願
人は、既に特願平2−132434や、特願平2−16
9454で、光学式エンコーダのような多数のコードパ
ターンを用いることなく、少ないトラック数で、広い測
長範囲に亘ってアブソリュートデータを得ることが可能
な静電容量式エンコーダを提案している。
In order to solve such problems, the applicant has already filed Japanese Patent Application No. 2-132434 and Japanese Patent Application No. 2-16.
9454 proposes a capacitance type encoder capable of obtaining absolute data over a wide measuring range with a small number of tracks without using a large number of code patterns such as an optical encoder.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この静
電容量式エンコーダは、データの更新時間が遅いため、
高速移動には追従し切れない場合があり、更に、この静
電容量式エンコーダだけでアブソリュートデータを得る
ようにした場合には、やはり測長範囲やダイナミックレ
ンジに限界があった。
However, in this capacitance type encoder, since the data update time is slow,
In some cases, it may not be able to follow high-speed movements, and when absolute data is obtained only with this capacitance type encoder, the measuring range and dynamic range are still limited.

【0011】このような問題点を解決するべく、レゾル
バと光電式検出器を組合せたアブソリュートロータリー
エンコーダのように、同一シャフトに異なる検出器を設
けることが考えられる。
In order to solve such a problem, it is conceivable to provide different detectors on the same shaft, such as an absolute rotary encoder combining a resolver and a photoelectric detector.

【0012】しかしながら、従来は、各検出器のデータ
をそれぞれ独立に出力し、通信相手側で合成を行ってい
たため、通信相手側の負荷が大となっていた。
However, conventionally, the data of each detector is independently output and the data is synthesized by the communication partner side, so that the load on the communication partner side becomes large.

【0013】一方、アブソリュートデータとインクリメ
ンタルデータを組合せる方法として、特開平1−116
409には、光電式のアブソリュートコードパターンか
らの光電式アブソリュート位置データをプリセットし、
同じく光電式のインクリメンタルコードパターンからの
光電式インクリメンタルパルスをカウントして、該カウ
ント値をアブソリュートデータとして出力することが記
載されている。
On the other hand, as a method of combining absolute data and incremental data, Japanese Patent Laid-Open No. 1-116 has been proposed.
The photoelectric absolute position data from the photoelectric absolute code pattern is preset in 409,
Similarly, it is described that photoelectric incremental pulses from the photoelectric incremental code pattern are counted and the count value is output as absolute data.

【0014】しかしながら、アブソリュートエンコーダ
とインクリメンタルエンコーダの両者が共に光電式とさ
れていたため、光電式アブソリュートエンコーダを単独
で用いる場合と同様に、光電式コードパターンのトラッ
クが幅方向に多数形成されるスケールの大型化が避けら
れないという問題点を有していた。
However, since both the absolute encoder and the incremental encoder are both photoelectric, as in the case where the photoelectric absolute encoder is used alone, a large number of tracks of the photoelectric code pattern are formed in the width direction. There was a problem that it was inevitable to increase the size.

【0015】又、応答速度が異なる静電容量式検出器と
光電式検出器を組合せた場合、特に特願平2−1324
34や特願平2−169454で提案したような、応答
速度が遅く、スケールが静止しているか、ほぼ静止状態
でないと正しい位置の検出が困難な静電容量式検出器
を、応答速度が早い光電式検出器と組合せた場合には、
特開平1−116409のように、両者の応答速度の違
いを考慮することなく、単純にデータを合成してしまう
と、スケール移動中は、データ検出所要時間の違いによ
るデータ格納時刻のずれにより検出位置が変化してしま
い、正確な校正ができないという問題点を有していた。
When a capacitance type detector and a photoelectric type detector having different response speeds are combined, especially Japanese Patent Application No. 2-1324.
34 and Japanese Patent Application No. Hei 2-169454, the response speed is slow, and the response speed is slow and the capacitance type detector is difficult to detect the correct position unless the scale is stationary or almost stationary. When combined with a photoelectric detector,
If data are simply combined without considering the difference in response speed between the two, as in Japanese Patent Laid-Open No. 116409/1989, when the scale is moved, it is detected by a difference in data storage time due to a difference in data detection required time. There is a problem in that the position changes and accurate calibration cannot be performed.

【0016】このような問題点を解決するべく、静電容
量式検出器自体に、例えばスケール移動中の誤った測定
値であることを示すエラー検出機能を付加することをも
考えられるが、スケールの速度変化、即ち加速度が大き
い場合、例えば第18図に示す如く、光電式検出時間と
静電容量式検出時間の間でスケール位置は変化している
が、それぞれの検出時間ではスケール位置が安定してい
るような場合には、正確なエラー検出ができない。
In order to solve such a problem, it is conceivable to add an error detecting function to the capacitance type detector itself, which indicates an erroneous measurement value during movement of the scale. When the speed change, that is, the acceleration is large, the scale position changes between the photoelectric detection time and the capacitance detection time, for example, as shown in FIG. 18, but the scale position is stable at each detection time. In such a case, accurate error detection cannot be performed.

【0017】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、静電容量式検出器と光電式検出器を
組合せることにより、少ないトラック数で、高分解能且
つ測長範囲が広く、更に、静電容量式検出器と光電式検
出器の応答速度の違いに拘らず、出力データの信頼性を
高めることが可能なアブソリュートエンコーダを提供す
ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems. By combining an electrostatic capacity type detector and a photoelectric type detector, a high resolution and a long measuring range can be achieved with a small number of tracks. It is also an object of the present invention to provide an absolute encoder that is broad and that can improve the reliability of output data regardless of the difference in response speed between the capacitance type detector and the photoelectric type detector.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明は、検出位置をア
ブソリュートデータとして出力するアブソリュートエン
コーダにおいて、低分解能で長波長の静電容量式アブソ
リュートコードパターン及び高分解能で短波長の光電式
インクリメンタルコードパターンが位置検出方向に形成
されたスケールと、前記静電容量式アブソリュートコー
ドを読み取って静電容量式アブソリュート信号を発生す
る静電容量式検出手段と、前記光電式インクリメンタル
コードを読み取って光電式インクリメンタル信号を発生
する光電式検出手段と、前記光電式インクリメンタル信
号から得たインクリメンタルデータを前記静電容量式ア
ブソリュート信号から得たアブソリュートデータで校正
して出力アブソリュートデータとする出力手段と、前記
インクリメンタルデータとアブソリュートデータを比較
して、その差が許容範囲を超える時にエラー信号を発生
する比較手段とを備えることにより、前記目的を達成し
たものである。
According to the present invention, in an absolute encoder for outputting a detected position as absolute data, a low-resolution long-wavelength capacitive absolute code pattern and a high-resolution short-wavelength photoelectric incremental code pattern are provided. And a scale formed in the position detection direction, a capacitance type detecting means for reading the capacitance type absolute code to generate a capacitance type absolute signal, and a photoelectric type incremental signal for reading the photoelectric type incremental code. A photoelectric detection means for generating, an output means for calibrating the incremental data obtained from the photoelectric incremental signal with absolute data obtained from the electrostatic capacity absolute signal to obtain output absolute data, and the incremental Compared with over data and absolute data, by providing a comparing means for generating an error signal when the difference exceeds the allowable range, it is obtained by achieving the above object.

【0019】[0019]

【作用】本発明は、スケールに、低分解能で長波長の静
電容量式アブソリュートコードパターン及び高分解能で
短波長の光電式インクリメンタルコードパターンを形成
し、前記静電容量式アブソリュードコードを読み取って
静電容量式アブソリュート信号を発生する静電容量式検
出手段と、前記光電式インクリメンタルコードを読み取
って光電式インクリメンタル信号を発生する光電式検出
手段とを設ける。前記光電式インクリメンタル信号から
得たインクリメンタルデータを前記静電容量式アブソリ
ュート信号から得たアブソリュートデータで校正して出
力アブソリュートデータとするようにしている。
The present invention forms a low-resolution long-wavelength electrostatic capacitance type absolute code pattern and a high-resolution short-wavelength photoelectric incremental code pattern on a scale, and reads the capacitance type absolute code. An electrostatic capacitance type detection unit for generating an electrostatic capacitance type absolute signal and a photoelectric type detection unit for reading the photoelectric type incremental code and generating a photoelectric type incremental signal are provided. The incremental data obtained from the photoelectric incremental signal is calibrated with the absolute data obtained from the electrostatic capacitance absolute signal to obtain output absolute data.

【0020】従って、高分解能のインクリメンタルデー
タは、光電式検出器の出力により作るので、高速で作成
することができる。一方、低分解能のアブソリュートデ
ータは遅くてもよいため、静電容量式検出器を用いるこ
とによって、少ないトラック数で広い測長範囲を持たせ
ることができる。静電容量式アブソリュート信号は低速
ではあるが、例えば電源投入時及びその後、適当な時間
間隔で光電式アブソリュート信号と比較し、必要に応じ
て補正することで、高分解能で、且つ広い測長範囲を持
つ出力アブソリュートデータを得ることができる。
Therefore, since the high resolution incremental data is created by the output of the photoelectric detector, it can be created at high speed. On the other hand, since low-resolution absolute data may be slow, it is possible to provide a wide measuring range with a small number of tracks by using a capacitance type detector. Although the capacitance type absolute signal is low speed, for example, when the power is turned on and after that, it is compared with the photoelectric type absolute signal at appropriate time intervals, and is corrected if necessary to achieve high resolution and a wide measuring range. Output absolute data with can be obtained.

【0021】この際、インクリメンタルデータとアブソ
リュートデータを比較して、その差が許容範囲を超える
時にエラー信号を発生するようにしているので、例えば
応答速度の違いによりインクリメンタルデータ格納時刻
とアブソリュートデータ格納時刻がずれて、その間のス
ケール移動により検出位置が変化してしまったことを知
ることができ、比較結果の誤りを防止して、出力データ
の信頼性を高めることができる。従って、スケールが大
きな加速度を持っていても判定結果に誤ることはない。
At this time, since the incremental data is compared with the absolute data and an error signal is generated when the difference exceeds the allowable range, for example, the incremental data storage time and the absolute data storage time depend on the difference in response speed. It is possible to know that the detection position has changed due to the shift of the scale and the scale movement during that time, and it is possible to prevent an error in the comparison result and improve the reliability of the output data. Therefore, even if the scale has a large acceleration, the determination result will not be erroneous.

【0022】特に、前記静電容量式アブソリュートデー
タ読み込み直後の光電式インクリメンタルデータとアブ
ソリュートデータを比較するようにした場合には、イン
クリメンタルデータの方が検出所要時間が短いので、両
データの格納時刻のずれを小さくして、エラー検出の可
能性を小さくすることができる。
In particular, when the photoelectric incremental data immediately after the capacitance absolute data is read and the absolute data are compared, the incremental data requires a shorter detection time, and therefore the storage time of both data is The deviation can be reduced to reduce the possibility of error detection.

【0023】又、前記静電容量式アブソリュートデータ
読み込み前後の光電式インクリメンタルデータの平均値
とアブソリュートデータを比較するようにした場合に
は、エラー検出の可能性を一層小さくすることができ
る。
Further, when the average value of the photoelectric incremental data before and after reading the electrostatic capacitance absolute data is compared with the absolute data, the possibility of error detection can be further reduced.

【0024】又、前記エラー信号発生の判定を、前記ア
ブソリュートデータ読み込み直前のインクリメンタルデ
ータの変化速度が所定値以下である時、及び/又は、ア
ブソリュートデータ読み込み前と後のインクリメンタル
データの変化量が所定値以下である時に行うようにした
場合には、エラー判定の精度を高めることができる。
Further, the determination of the error signal generation is performed when the changing speed of the incremental data immediately before reading the absolute data is less than or equal to a predetermined value and / or the changing amount of the incremental data before and after reading the absolute data is predetermined. If it is performed when the value is less than or equal to the value, the accuracy of error determination can be improved.

【0025】又、前記静電容量式アブソリュートコード
パターンが相互に異なる分解能及び波長で並設された複
数のトラックを含み、前記エラー信号発生の判定基準
を、各トラック毎に異なる値とした場合には、スケール
が高速移動の時には粗いアブソリュートデータのみと比
較し、スケールが低速移動の時には細かいアブソリュー
トデータまで比較でき、比較時間を短縮できる。
In the case where the capacitance type absolute code pattern includes a plurality of tracks arranged in parallel with different resolutions and wavelengths from each other and the error signal generation criterion is a different value for each track. Can compare only coarse absolute data when the scale is moving at high speed, and can compare fine absolute data when the scale is moving at low speed, thus shortening the comparison time.

【0026】[0026]

【実施例】以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0027】図1は、本発明に係るアブソリュートエコ
ンコーダの第1実施例の全体構成を示すブロック線図、
図2は、該アブソリュートエンコーダで用いられている
スケールと検出器の構成を示す斜視図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall construction of a first embodiment of an absolute econcoder according to the present invention,
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a scale and a detector used in the absolute encoder.

【0028】本実施例は、低分解能で長波長の静電容量
式アブソリュートコードパターン11〜13、15、1
6及び高分解能で短波長の光電式インクリメンタルコー
ドパターン14が位置検出方向に形成されたスケール1
0と、前記静電容量式アブソリュートコードを低速で読
み取るための静電容量式検出器20と、該静電容量式検
出器20の出力を処理して、低分解能で長波長の静電容
量式アブソリュート信号を発生する静電容量式検出回路
30と、該静電容量式検出回路30からトラック毎に時
分割で出力される静電容量式アブソリュート信号をまと
めて静電容量式アブソリュートデータCAPDATA
(パラレル信号)を作成するためのレジスタ40と、前
記光電式インクリメンタルコードを高速で読み取るため
の光電式検出器50と、該光電式検出器50の出力を処
理して、高分解能で短波長の光電式インクリメンタル信
号を発生する光電式検出回路60と、該光電式インクリ
メンタル信号を内挿して、高分解能で短波長の光電式ア
ブソリュート信号(パラレル信号)b3〜b0を発生する内
挿回路70と、該内挿回路70出力の光電式アブソリュ
ート信号の最上位桁に基づいて、前記静電容量式アブソ
リュート信号の最下位桁への桁上げ信号を発生する桁上
げ発生器80と、前記静電容量式アブソリュート信号と
桁上げ信号を計数して、出力アブソリュート信号(シリ
アル信号)SOの上位桁を作成するプリセット入力付ア
ップダウン(UP/DN)カウンタ90と、前記レジス
タ40出力の静電容量式アブソリュート信号と前記アッ
プダウンカウンタ90の出力を比較し、差が大である時
に本発明のエラー信号(NG信号)を発生して、該カウ
ンタ90の出力を補正する比較回路100と、前記アッ
プダウンカウンタ90出力(パラレル信号)を上位桁信
号とし、前記光電式アブソリュート信号を下位桁信号と
して外部にシリアル信号で出力するパラレルイン−シリ
アルアウトのシフトレジスタ110と、前記比較回路1
00のNG信号を保持するためのR−Sフリップフロッ
プ(F/F)120と、前記内挿回路70出力の光電式
アブソリュート信号b0、b1から2相方形波信号A、Bを
作成して外部に出力するためのエクスクルーシブORゲ
ート130とから構成されている。
In this embodiment, low resolution, long wavelength electrostatic capacitance type absolute code patterns 11 to 13, 15, 1 are used.
6 and a scale 1 having a high resolution and short wavelength photoelectric incremental code pattern 14 formed in the position detection direction.
0, a capacitance-type detector 20 for reading the capacitance-type absolute code at low speed, and an output of the capacitance-type detector 20 is processed to obtain a capacitance type of low resolution and long wavelength. An electrostatic capacitance type detection circuit 30 for generating an absolute signal, and an electrostatic capacitance type absolute signal CAPDATA which collectively outputs the electrostatic capacitance type absolute signals output from the electrostatic capacitance type detection circuit 30 for each track in a time division manner.
A register 40 for creating a (parallel signal), a photoelectric detector 50 for reading the photoelectric incremental code at high speed, and an output of the photoelectric detector 50 are processed to obtain a high resolution and a short wavelength. A photoelectric detection circuit 60 that generates a photoelectric incremental signal, and an interpolation circuit 70 that interpolates the photoelectric incremental signal to generate a high-resolution short-wavelength photoelectric absolute signal (parallel signal) b3 to b0. A carry generator 80 for generating a carry signal to the least significant digit of the capacitance type absolute signal based on the most significant digit of the photoelectric absolute signal output from the interpolation circuit 70, and the capacitance type. Up / down with a preset input (UP / UP) that counts the absolute signal and carry signal and creates the upper digit of the output absolute signal (serial signal) SO DN) counter 90, the capacitance type absolute signal of the output of the register 40 and the output of the up / down counter 90 are compared, and when the difference is large, the error signal (NG signal) of the present invention is generated, A comparator circuit 100 that corrects the output of the counter 90, and a parallel-in-serial-out that outputs the up-down counter 90 output (parallel signal) as a high-order digit signal and outputs the photoelectric absolute signal as a low-order digit signal as a serial signal to the outside. Shift register 110 and the comparison circuit 1
R-S flip-flop (F / F) 120 for holding the NG signal of 00, and two-phase square wave signals A and B from the photoelectric absolute signals b0 and b1 output from the interpolating circuit 70 to generate an external signal. And an exclusive OR gate 130 for outputting

【0029】前記スケール10上には、図3に詳細に示
す如く、波長が長い順に静電容量式の粗精度測定用第1
トラック11、中間精度測定用第2トラック12、微細
精度測定用第3トラック13が形成され、該第3トラッ
ク13は、更にその内部で位置検出方向に細かく分割さ
れて、光電式の第4トラック(光電式のメインスケー
ル)14とされている。
On the scale 10, as shown in detail in FIG. 3, a capacitance-type coarse accuracy measurement first unit is arranged in order of increasing wavelength.
A track 11, a second track 12 for measuring intermediate accuracy, and a third track 13 for measuring fine accuracy are formed, and the third track 13 is further finely divided in the position detection direction inside the fourth track of photoelectric type. (Photoelectric main scale) 14.

【0030】このように、静電容量式の第3トラックと
光電式の第4トラックが、物理的には同一のトラックを
共用するようにして、全体のスケール10の幅を縮小す
ることができる。なお、静電容量式の第3トラックと光
電式の第4トラックを独立させることも可能である。
As described above, the capacitance-type third track and the photoelectric-type fourth track physically share the same track, so that the width of the entire scale 10 can be reduced. . It is also possible to make the electrostatic capacitance type third track and the photoelectric type fourth track independent.

【0031】図3において、15は第1トラック用の伝
達電極、16は第2トラック用の伝達電極である。
In FIG. 3, 15 is a transmission electrode for the first track, and 16 is a transmission electrode for the second track.

【0032】前記静電容量式検出器20は、図2に示さ
れる如く、前記メインスケール10と対向して位置検出
方向に相対移動するようにされたピックアップ22と、
該ピックアップ22上に形成された、例えば8相交流信
号が順次印加される送信(駆動)電極24と、前記第1
トラック11用の受信電極25と、前記第2トラック1
2用の受信電極26とを備えている。なお、前記第3ト
ラック13からの信号を受信する際には、前記受信電極
25、26が共に用いられる。
As shown in FIG. 2, the capacitance type detector 20 faces the main scale 10 and a pickup 22 which is relatively movable in the position detecting direction.
A transmission (driving) electrode 24 formed on the pickup 22 and to which, for example, an 8-phase AC signal is sequentially applied,
The receiving electrode 25 for the track 11 and the second track 1
The receiving electrode 26 for 2 is provided. When receiving the signal from the third track 13, the receiving electrodes 25 and 26 are used together.

【0033】ここで、光電式検出器50を静電容量式検
出器20が挟み込むような構造としているのは、静電容
量式による上位3トラック11〜13の検出値が、温度
変動等による外乱により、光電式による最下位トラック
14の検出値とずれないようにするためである。
Here, the photoelectric detector 50 is structured such that the electrostatic capacitance detector 20 is sandwiched between the photoelectric detection device 50 and the electrostatic capacitance detection device 20. This is to prevent deviation from the detection value of the lowest track 14 by the photoelectric method.

【0034】以下、静電容量式検出器20の検出原理を
簡単に説明する。
The detection principle of the capacitance type detector 20 will be briefly described below.

【0035】図4は、説明の簡略化のため、1トラック
(図では第3トラック13)分の測長範囲をもった静電
容量式アブソリュートエンコーダの電極パターンを模式
的に描いたものである。
FIG. 4 is a schematic drawing of an electrode pattern of a capacitance type absolute encoder having a length measuring range for one track (third track 13 in the figure) for simplification of description. .

【0036】この静電容量式アブソリュートエンコーダ
は、前記スケール10と、該スケールに沿って一定の間
隔を維持して移動する前記ピックアップ22で構成され
ている。
This capacitance type absolute encoder is composed of the scale 10 and the pickup 22 which moves along the scale at a constant interval.

【0037】該スケール10及びピックアップ22は、
それぞれガラス板やガラスエポキシ板等の絶縁体上に、
導電パターンをエッチングで形成して電極としている。
The scale 10 and the pickup 22 are
On an insulator such as glass plate or glass epoxy plate,
A conductive pattern is formed by etching and used as an electrode.

【0038】前記ピックアップ22上の送信電極24に
印加された電圧は、スケール10上のトラック電極13
に容量結合を介して伝達される。更に、スケール10上
のトラック電極13と伝達電極(例えば15)は配線で
結合され、該伝達電極17とピックアップ22上の受信
電極(例えば25)は、容量により結合されている。従
って、容量に応じた信号が受信電極25により得られ
る。
The voltage applied to the transmission electrode 24 on the pickup 22 is applied to the track electrode 13 on the scale 10.
Is transmitted via capacitive coupling. Furthermore, the track electrode 13 on the scale 10 and the transmission electrode (for example, 15) are connected by wiring, and the transmission electrode 17 and the reception electrode (for example, 25) on the pickup 22 are connected by capacitance. Therefore, a signal corresponding to the capacitance is obtained by the receiving electrode 25.

【0039】なお、スケール10上の各トラックと伝達
電極17のピッチは各々異なるので、相互を結ぶ配線の
傾きはスケール上の位置により違っている。
Since the pitches of the tracks on the scale 10 and the transmission electrodes 17 are different from each other, the inclination of the wiring connecting them is different depending on the position on the scale.

【0040】前記送信電極24は、例えば8本毎に接続
された電極群から構成されており、各電極要素間の電気
的接続は、回路基板で自由に選択できるようになってい
る。
The transmitting electrode 24 is composed of, for example, an electrode group connected every eight electrodes, and the electrical connection between the electrode elements can be freely selected by the circuit board.

【0041】受信電極25のピッチは、送信電極24の
1組に相当する長さとされ、該受信電極25の検出方向
長さは、送信電極24の半波長分(4本分)の長さとさ
れている。
The pitch of the receiving electrodes 25 is set to a length corresponding to one set of the transmitting electrodes 24, and the length of the receiving electrodes 25 in the detection direction is set to a length corresponding to a half wavelength (4 lines) of the transmitting electrodes 24. ing.

【0042】今仮にピックアップ22とスケール10の
位置関係を固定して、送信電極24の相互接続を、1番
目〜4番目、2番目〜5番目、3番目〜6番目・・・と
順次8種類変更してやり、各々の場合について送信電極
24と受信電極25間の静電容量を測定すると、1周期
の正弦波上で45°ずつ位相のずれた各点に相当する容
量となる。逆に特定の接続を選んで、ピックアップ22
とスケール10の相対位置を動かすと、同じ正弦波上
を、ピックアップ22の動きに応じて移動していくこと
が分かる。これが静電容量式エンコーダの検出原理であ
り、移動方向の判別は、送信電極24の組合せを変え
て、位相変化の方向を確認することにより行う。
Now, assuming that the positional relationship between the pickup 22 and the scale 10 is fixed, the interconnections of the transmission electrodes 24 are sequentially arranged in the first to fourth, second to fifth, third to sixth ... When the capacitance between the transmission electrode 24 and the reception electrode 25 is measured in each case by changing the capacitance, capacitances corresponding to respective points shifted by 45 ° on the sine wave of one cycle are obtained. On the contrary, select a specific connection and pick up 22
It can be seen that when the relative position of the scale 10 is moved, it moves on the same sine wave according to the movement of the pickup 22. This is the detection principle of the capacitance type encoder, and the movement direction is determined by changing the combination of the transmission electrodes 24 and confirming the direction of phase change.

【0043】このように送信電極の接続を変更すること
により、図5に示すような正弦(SIN)波と余弦(C
OS)波の容量波形が得られるので、静電容量式検出回
路30で tan -1(sin X/cos X) の演算を行うことにより、位置Xの値を求めることがで
きる。
By changing the connection of the transmitting electrodes in this way, a sine (SIN) wave and a cosine (C) as shown in FIG.
Since the capacitance waveform of the (OS) wave is obtained, the value of the position X can be obtained by calculating tan −1 (sin X / cos X) in the capacitance type detection circuit 30.

【0044】なお、静電容量式検出器の詳細な構成及び
作用は、出願人が先に提案した特願平2−132434
及び特願平2−169654に説明されているので、詳
細な説明は省略する。
The detailed structure and operation of the capacitance type detector are described in Japanese Patent Application No. Hei 2-132434 previously proposed by the applicant.
Since it is described in Japanese Patent Application No. 2-169654, detailed description will be omitted.

【0045】前記レジスタ40は、静電容量式検出器2
0の3つのトラックから得られる信号を合成して出力す
る機能を有する。
The register 40 is a capacitance type detector 2
It has a function of synthesizing and outputting signals obtained from three tracks of 0.

【0046】即ち、前記静電容量式検出回路30で得ら
れた上位3トラック分のデータは、図6に示すように例
えば3ビットずつの重なり部分を持っている。これは、
各トラックの誤差と量子化誤差により、下位のトラック
を正確に指定できなくなることを避けるための余裕ビッ
トの重なりである。そこで、前記レジスタ40は、各ト
ラックに対応するデータを時分割で受入れて、重なり部
分が互いに所定の差以内であることを確認し、合成して
出力する。
That is, the data of the upper 3 tracks obtained by the capacitance type detection circuit 30 has an overlapping portion of, for example, 3 bits each as shown in FIG. this is,
This is an overlap of margin bits for avoiding that the lower track cannot be accurately specified due to the error and the quantization error of each track. Therefore, the register 40 receives the data corresponding to each track in a time division manner, confirms that the overlapping portions are within a predetermined difference from each other, and synthesizes and outputs.

【0047】なお、重なり部分のデータが異なる時は、
例えば正しい値として下位のデータを採用することがで
きる。この際、重なり部分のデータの差が規定値より大
きい場合には、異常の発生であると解釈してエラー信号
を発生することができる。
When the data of the overlapping portion is different,
For example, lower data can be adopted as a correct value. At this time, if the data difference in the overlapping portion is larger than the specified value, it can be interpreted that an abnormality has occurred and an error signal can be generated.

【0048】又、前記光電式検出器50は、図7に詳細
に示す如く、前記静電容量式検出器のピックアップ22
と一体的に移動するスリット板52と、前記ピックアッ
プ22の中央部に形成された開口22A(図2参照)を
介して、前記スケール10上の第4トラック14(第3
トラック13と共通)に拡散光を照射するための、点光
源に近い特性を有する発光ダイオード54と、スケール
10又は第4トラック14の表面で反射され、互いに位
相が90°ずつずれた、前記スリット板52上の4つの
インデックススケール53によって変調された光をそれ
ぞれ受光するための4つのフォトトランジスタ56と、
から構成されている。
Further, the photoelectric detector 50 is, as shown in detail in FIG. 7, the pickup 22 of the capacitance type detector.
Through the slit plate 52 that moves integrally with the pickup 22 and the opening 22A (see FIG. 2) formed in the central portion of the pickup 22, the fourth track 14 (the third
The slit 54, which is reflected by the surface of the scale 10 or the fourth track 14 and has a phase difference of 90 ° from each other, for emitting diffused light to the track 13) and having a characteristic close to a point light source. Four phototransistors 56 for respectively receiving the light modulated by the four index scales 53 on the plate 52,
It consists of

【0049】本実施例においては、1光源4受光素子に
より、位相の異なる正弦波を得ているので、スリット板
52とスケール10間のギャップ変動や、温度変動に強
い安定した所定ピッチの正弦波が得られる。
In the present embodiment, since the sine waves having different phases are obtained by the one light source 4 and the light receiving element, the sine wave having a stable predetermined pitch which is strong against the gap fluctuation between the slit plate 52 and the scale 10 and the temperature fluctuation. Is obtained.

【0050】なお、この光電式検出器50及び、その出
力を処理して位相が90°ずれた2相の正弦波信号を発
生する光電式検出回路60の詳細な構成及び作用は、特
開平1−187413等に開示されているので、説明は
省略する。
The detailed construction and operation of the photoelectric detector 50 and the photoelectric detector circuit 60 for processing the output thereof to generate a two-phase sine wave signal with a phase difference of 90 ° are described in Japanese Patent Laid-Open Publication No. HEI-1. Since it is disclosed in -187413 and the like, its explanation is omitted.

【0051】前記内挿回路70は、図8に示す如く、2
相信号A、Bがそれぞれ入力されるプリアンプ70A、
70Bと、A相入力を反転するための反転用アンプ71
と、抵抗R1〜R8からなる抵抗連鎖72と、該抵抗連
鎖72の隣接する節点を2個のコンパレータ74A、7
4Bに順次接続するためのアナログスイッチ群73と、
前記コンパレータ74A、74Bと、該コンパレータ7
4A、74Bの出力に応じて、計数パルスや計数方向を
示すパルスを発生するためのフリップフロップ75A、
75B、75Cと、該フリップフロップ75A〜75C
の出力に基づいて、データを発生すると共に、前記アナ
ログスイッチ群73をフィードバック制御する信号を発
生するコントローラ76と、該コントローラ76の出力
を計数するアップダウン(UP/DN)カウンタ77
と、該アップダウンカウンタ77の計数値をデコードす
るデコーダ78と、該デコーダ78の出力をラッチして
前記アナログスイッチ群73を制御するためのラッチ7
9とから構成されている。
The interpolating circuit 70, as shown in FIG.
The preamplifier 70A to which the phase signals A and B are input,
70B and an inverting amplifier 71 for inverting the A-phase input
And a resistor chain 72 made up of resistors R1 to R8, and two adjacent nodes of the resistor chain 72 having two comparators 74A and 7A.
Analog switch group 73 for sequentially connecting to 4B,
The comparators 74A and 74B and the comparator 7
A flip-flop 75A for generating a counting pulse and a pulse indicating a counting direction according to the outputs of 4A and 74B,
75B and 75C and the flip-flops 75A to 75C
Based on the output of the controller 76, the controller 76 generates a signal for feedback-controlling the analog switch group 73 and an up / down (UP / DN) counter 77 for counting the output of the controller 76.
And a decoder 78 for decoding the count value of the up / down counter 77, and a latch 7 for controlling the analog switch group 73 by latching the output of the decoder 78.
It is composed of 9 and 9.

【0052】従来一般に行われていた正弦波と余弦波を
電気的に内挿する技術は、両信号の間を所定の抵抗値を
持つ抵抗アレイで結び、結節点に現われる位相のシフト
した信号の零クロス点をコンパレータで読み取るもので
あった。この方法での問題点は、数多くのコンパレータ
のオフセット値のばらつきによる精度の悪化と、検出器
の高速移動時における位相重なりによる応答速度の限界
であった。
The technique of electrically interpolating a sine wave and a cosine wave, which has been generally used in the past, connects both signals with a resistor array having a predetermined resistance value, and the phase-shifted signals appearing at the nodes are connected. The zero cross point was read by the comparator. The problems with this method are the deterioration of accuracy due to variations in the offset values of many comparators, and the limit of the response speed due to phase overlap during high-speed movement of the detector.

【0053】そこで、本実施例では、従来の抵抗アレイ
を使用する方法と原理的には同等ながら、アナログスイ
ッチ73により1つのコンパレータ74A又は74Bの
入力を切換えることによって、オフセット電圧の影響を
軽減している。更に、零クロス点の結節点がコンパレー
タに順番に接続されるように、アップダウンカウンタ7
7、デコーダ78、ラッチ79によりフィードバックを
かけて、実質的な応答速度の向上も図っている。
Therefore, in the present embodiment, the effect of the offset voltage is reduced by switching the input of one comparator 74A or 74B by the analog switch 73, although the method is basically the same as the method using the conventional resistor array. ing. Further, the up / down counter 7 is connected so that the nodes at the zero cross points are sequentially connected to the comparator.
7, feedback is applied by the decoder 78 and the latch 79 to substantially improve the response speed.

【0054】なお、この内挿回路70の詳細な構成及び
作用については、特開平1−212314に記載されて
いるので、詳細な説明は省略する。
Since the detailed structure and operation of the interpolation circuit 70 are described in JP-A 1-212314, detailed description thereof will be omitted.

【0055】この内挿回路70は、例えば図9の上段に
示すような、光電式検出回路60のアナログ出力波形を
波形成形して得られる、90°位相差の2相方形波信号
から、抵抗分割により、最終的に図9の下段に示すよう
なバイナリ(BIN)コードの信号b0〜b3を得る。この
バイナリコードの信号b3〜b0が、前記桁上げ発生器80
に入力される。
The interpolating circuit 70 receives a resistance from a two-phase square wave signal having a 90 ° phase difference, which is obtained by waveform shaping the analog output waveform of the photoelectric detection circuit 60 as shown in the upper part of FIG. 9, for example. By the division, finally, signals (b0 to b3) of binary (BIN) code as shown in the lower part of FIG. 9 are obtained. The binary code signals b3 to b0 are the carry generator 80.
Entered in.

【0056】この桁上げ発生器80は、例えば図10に
示す如く構成されており、図11に示すタイムチャート
の如く、立上りエッジ検出回路82と立下りエッジ検出
回路84で最上位桁信号b3のエッジを観測し、RS−F
/F88等を介して方向判別信号UPとカウントパルス
信号CPを出力する。
The carry generator 80 is constructed, for example, as shown in FIG. 10, and the rising edge detection circuit 82 and the falling edge detection circuit 84 detect the most significant digit signal b3 as shown in the time chart of FIG. Observe the edge, RS-F
The direction determination signal UP and the count pulse signal CP are output via / F88 or the like.

【0057】なお、前記立上りエッジ検出回路82及び
立下りエッジ検出回路84に共通して含まれる遅延素子
86は、例えば、図12に示すように、抵抗R、コンデ
ンサC及びシュミットトリガ素子STから作ることもで
きる。
The delay element 86 commonly included in the rising edge detecting circuit 82 and the falling edge detecting circuit 84 is made up of a resistor R, a capacitor C and a Schmitt trigger element ST as shown in FIG. 12, for example. You can also

【0058】又、前記立上りエッジ検出回路82は、図
13に示すように、2つのD−フリップフロップ(F/
F)と、ANDゲートで構成することもできる。このA
NDゲートをNORゲートに変えて、立下りエッジ検出
回路84とすることもできる。
Further, the rising edge detection circuit 82 has two D-flip flops (F / F / F / F) as shown in FIG.
F) and an AND gate. This A
The ND gate may be replaced with a NOR gate to form the falling edge detection circuit 84.

【0059】該桁上げ発生器80で作られた計数パルス
は、前記アップダウンカウンタ90に入力され、光電式
検出回路60で作れるアブソリュートデータを超える桁
のデータが作られる。この桁のデータは、図6に示した
如く、静電容量式検出部のレジスタ40でも作られてい
るため、これと比較して、補正する。
The counting pulse generated by the carry generator 80 is input to the up / down counter 90, and digit data exceeding the absolute data generated by the photoelectric detection circuit 60 is generated. The data of this digit is also created in the register 40 of the capacitance type detection unit as shown in FIG.

【0060】即ち、前記比較回路100において、レジ
スタ40の値(入力A)とカウンタ90の値(入力B)
が比較される。
That is, in the comparison circuit 100, the value of the register 40 (input A) and the value of the counter 90 (input B).
Are compared.

【0061】具体的には、図14及び図15に示す如
く、所定時間間隔をおいて、ステップ1010及び10
20で、カウンタ90の値(以下、光電式インクリメン
タル値と称する)b ′を読み込んで、それぞれレジスタ
B1 、B2 に格納する。
Specifically, as shown in FIGS. 14 and 15, steps 1010 and 10 are performed at predetermined time intervals.
At 20, the value of counter 90 (hereinafter referred to as photoelectric incremental value) b'is read and stored in registers B1 and B2, respectively.

【0062】次いでステップ1030に進み、レジスタ
B1 とB2 に格納された値の差の絶対値|B2 −B1 |
が、所定値m1を超えているか否かを判定する。ここで判
定基準m1は、例えば光電式検出器の最小分解能と同じ
か、それより数倍以下の値とすることができる。
Next, in step 1030, the absolute value of the difference between the values stored in the registers B1 and B2 | B2-B1 |
, It is determined whether or not exceeds a predetermined value m1. Here, the determination criterion m1 can be, for example, the same as the minimum resolution of the photoelectric detector or a value that is several times or less than that.

【0063】ステップ1030の判定結果が正である
時、即ち、スケールが所定速度以上の速度で移動してい
ると判断される時には、比較回路100におけるエラー
検出は行わない。これによって、静電容量式検出器が応
答しきれない、スケール移動中の誤ったエラー検出が防
止される。
When the determination result of step 1030 is positive, that is, when it is determined that the scale is moving at a speed equal to or higher than a predetermined speed, the comparison circuit 100 does not detect an error. This prevents false error detection during scale movement, where the capacitive detector does not respond.

【0064】一方、ステップ1030の判定結果が否で
あり、静電容量式検出器のデータを格納しても差支えな
いと判断される時は、ステップ1040に進み、レジス
タ40の値(以下、静電容量式アブソリュート値と称す
る)a を読み込んで、レジスタAに格納する。
On the other hand, when the result of the determination in step 1030 is negative and it is determined that the data of the capacitance type detector can be stored, the process proceeds to step 1040, and the value of the register 40 (hereinafter Read a) which is called capacitance absolute value and stores it in register A.

【0065】静電容量式アブソリュート値を格納した
後、ステップ1050に進み、光電式インクリメンタル
値b ′を再度読み込んでレジスタB3 に格納する。
After the capacitance type absolute value is stored, the routine proceeds to step 1050, where the photoelectric incremental value b'is read again and stored in the register B3.

【0066】次いで、ステップ1060に進み、レジス
タB2 とB3 に格納された値の差の絶対値|B3 −B2
|が、所定値m2を超えているか否かを判定する。ここで
判定基準m2は、m1と等しいか、やや大きな値とすること
ができる。
Next, in step 1060, the absolute value of the difference between the values stored in the registers B2 and B3 | B3-B2
It is determined whether or not | exceeds a predetermined value m2. Here, the criterion m2 may be equal to or slightly larger than m1.

【0067】ステップ1060の判定結果が正である
時、即ち、静電容量式検出器データを格納している間に
スケールが所定値以上移動してしまったと判断される時
は、比較回路100におけるエラー検出は行わない。こ
れによって、静電容量式データ格納中のスケール移動に
よる誤ったエラー検出が防止される。
When the determination result of step 1060 is positive, that is, when it is determined that the scale has moved by a predetermined value or more while storing the capacitance type detector data, the comparing circuit 100 No error detection is performed. This prevents erroneous error detection due to scale movement during capacitive data storage.

【0068】一方、ステップ1030、1060の判定
結果がいずれも否であり、静電容量式アブソリュート値
の信頼性も十分に高いと判断される時には、ステップ1
070に進み、レジスタAとB3 に格納された値の差の
絶対値|A−B3 |が、所定値d を超えているか否かを
判定する。ここで判定基準d は、光電式インクリメンタ
ル値と静電容量式アブソリュート値の許容できる差の値
とすることができる。
On the other hand, when the determination results of steps 1030 and 1060 are negative and it is determined that the reliability of the capacitance type absolute value is sufficiently high, step 1
In step 070, it is determined whether or not the absolute value | A-B3 | of the difference between the values stored in the registers A and B3 exceeds the predetermined value d. Here, the criterion d can be a value of an allowable difference between the photoelectric incremental value and the capacitance absolute value.

【0069】ここでは、レジスタAとB3に格納された
値を直接比較しているので、処理が単純である。又、静
電容量式データの方が検出時間が長くかかるので、その
前に格納された値(B1 やB2 )と比較するよりも、B
3と比較した方が正確な比較が行える。
Here, since the values stored in the registers A and B3 are directly compared, the processing is simple. In addition, since the capacitance type data takes longer time to detect, it is necessary to compare the value of B with the value (B1 or B2) stored before that.
An accurate comparison can be made by comparing with 3.

【0070】なお、静電容量式データ格納前後に格納さ
れた値(例えばB2 とB3 )の平均値(B2 +B3 )/
2との比較を行えば、より正確な比較が可能となる。
The average value (B2 + B3) / of the values (for example, B2 and B3) stored before and after the capacitance type data is stored.
If the comparison with 2 is made, a more accurate comparison becomes possible.

【0071】ステップ1070の判定結果が正であり、
光電式インクリメンタル値がカウントミス等により狂っ
ていると判断される時には、ステップ1080でエラー
フラグERRを1にセットして、NG信号を発生する。
If the result of the determination in step 1070 is positive,
When it is determined that the photoelectric incremental value is incorrect due to a count error or the like, the error flag ERR is set to 1 in step 1080 and an NG signal is generated.

【0072】一方、ステップ1070の判定結果が否で
あり、光電式インクリメンタル値と静電容量式アブソリ
ュート値の差が許容範囲内にあると判断される時は、ス
テップ1090でエラーフラグERRを0に降ろす。
On the other hand, when the result of the determination in step 1070 is negative and it is determined that the difference between the photoelectric incremental value and the electrostatic capacitance absolute value is within the allowable range, the error flag ERR is set to 0 in step 1090. take down.

【0073】以上でエラー判定のルーチンが完了する。
このルーチンは、適当な時間間隔で、静電容量式検出器
の各トラックを繰り返すようにされている。
Thus, the error judgment routine is completed.
The routine is adapted to repeat each track of the capacitive detector at appropriate time intervals.

【0074】各トラックはスケールピッチがそれぞれ異
なるので、トラックに応じて判定基準m1、m2、d の値を
変えた方が、より効果的である。即ち、各トラックに応
じた判定基準を選ぶことで、スケールが高速移動の時に
は粗いアブソリュートデータのみと比較し、スケールが
低速移動の時には細かいアブソリュートデータまで比較
でき、比較時間を短縮できる。
Since each track has a different scale pitch, it is more effective to change the values of the judgment criteria m1, m2, and d depending on the track. That is, by selecting a judgment criterion according to each track, it is possible to compare only coarse absolute data when the scale is moving at high speed and fine absolute data when the scale is moving at low speed, so that the comparison time can be shortened.

【0075】なお、光電式検出器や静電容量式検出器に
は、それぞれ検出器自体にエラー検出機能が備わってい
る場合が多いので、B1 〜B3 、A等のデータ格納を行
う前又は後で、これら検出器自体のエラー内容を確認
し、例えば、光電式検出器のエラーが発生した場合に
は、ステップ1070の比較を行わないようにしても良
い。
In many cases, photoelectric detectors and electrostatic capacitance detectors each have an error detecting function, and therefore, before or after storing data such as B1 to B3 and A. Then, the error contents of these detectors themselves are confirmed, and for example, when an error of the photoelectric detector occurs, the comparison in step 1070 may not be performed.

【0076】又、ステップ1010〜1070のルーチ
ンを複数回繰り返し、ステップ1070の判定結果が常
に正である場合に、はじめてERRフラグをセットする
ようにして、確実性を一層高めることもできる。
It is also possible to further increase the certainty by repeating the routine of steps 1010 to 1070 a plurality of times and setting the ERR flag for the first time when the determination result of step 1070 is always positive.

【0077】この比較回路100のNG信号により、カ
ウンタ90の値が上位の絶対値を検出する静電容量式の
アブソリュートデータとずれていた場合、自動的に正し
い絶対値に更新される。なお、スケール移動中等で静電
容量式アブソリュート値の信頼性が低い場合には、NG
信号が発生されず、光電式インクリメンタル値の校正も
行われない。又、外部(通信相手側)で校正等を行う場
合には、自分で校正を行うことなく、外部にNG信号を
伝えるだけとしても良い。
When the value of the counter 90 is deviated from the capacitance type absolute data for detecting the upper absolute value by the NG signal of the comparison circuit 100, it is automatically updated to the correct absolute value. If the reliability of the capacitance type absolute value is low, such as when moving the scale, NG
No signal is generated and no photoelectric incremental value calibration is performed. Further, when performing calibration or the like on the outside (communication partner side), the NG signal may be transmitted to the outside without performing the calibration by itself.

【0078】なお、比較回路100の機能は、ハードウ
ェアでも容易に実現できる。
The function of the comparison circuit 100 can be easily realized by hardware.

【0079】又、比較回路100でNG信号が発生した
ことを外部の通信相手側に伝えたい場合には、一度RS
−F/F120にNG信号を格納し、シフトレジスタ1
10にデータを転送してから、通信相手側にシリアル転
送すればよい。
If it is desired to inform the external communication partner that the NG signal has been generated in the comparison circuit 100, once RS
-Store the NG signal in the F / F 120 and shift register 1
The data may be transferred to 10 and then serially transferred to the communication partner.

【0080】前記シフトレジスタ110は、パラレルデ
ータ信号をシリアルデータ信号に変換してから通信相手
側(外部)にシリアル転送する。
The shift register 110 converts a parallel data signal into a serial data signal and then serially transfers the serial data signal to the communication partner (external).

【0081】この第1実施例においては、インクリメン
タル方式の光電式検出器で得たインクリメンタルデータ
を内挿して光電式のアブソリュートデータを得るように
しているので、光電式エンコーダのスケールが簡略であ
る。
In the first embodiment, since the incremental data obtained by the incremental photoelectric detector is interpolated to obtain the photoelectric absolute data, the scale of the photoelectric encoder is simple.

【0082】次に、本発明の第2実施例を詳細に説明す
る。
Next, the second embodiment of the present invention will be described in detail.

【0083】この第2実施例は、図16に示す如く、前
記第1実施例の内挿回路70と桁上げ発生器80の代わ
りに、光電式検出回路60出力の2相方形波信号CA、
CBからカウントパルスを直接発生するカウントパルス
発生回路200を設け、該カウントパルス発生回路20
0の出力を、プリセット入力付アップダウンカウンタ9
0に直接入力するようにしたものである。
In the second embodiment, as shown in FIG. 16, instead of the interpolating circuit 70 and the carry generator 80 of the first embodiment, a two-phase square wave signal CA output from the photoelectric detection circuit 60,
A count pulse generation circuit 200 for directly generating a count pulse from the CB is provided, and the count pulse generation circuit 20
0 output is up / down counter 9 with preset input
The input is made directly to 0.

【0084】更に、外部出力用の2相信号A、Bも、桁
上げ発生器80の出力ではなく、前記カウンタ90の出
力から直接得るようにしている。
Further, the two-phase signals A and B for external output are also obtained directly from the output of the counter 90 instead of the output of the carry generator 80.

【0085】この第2実施例における光電式検出回路6
0の出力CA、CBからカウンタ90にかけてのタイム
チャートを図17に示す。
Photoelectric detection circuit 6 in the second embodiment
A time chart from the output CA, CB of 0 to the counter 90 is shown in FIG.

【0086】他の構成及び作用に関しては、前記第1実
施例と同様であるので、説明は省略する。
The other structure and operation are the same as those of the first embodiment, and the description thereof will be omitted.

【0087】本実施例において、外部通信用の2相方形
波信号A、Bを、前記光電式検出回路60から直接出力
することなく、カウンタ90の出力に基づいてエクスク
ルーシブORゲート130で新たに合成して発生するよ
うにしているのは、パラレルイン−シリアルアウトシフ
トレジスタ110のシリアル出力SOと同期をとるため
である。
In the present embodiment, the two-phase square wave signals A and B for external communication are newly combined by the exclusive OR gate 130 based on the output of the counter 90 without directly outputting from the photoelectric detection circuit 60. It is generated in order to synchronize with the serial output SO of the parallel-in-serial-out shift register 110.

【0088】本実施例においては、内挿回路が存在しな
いため、分解能は若干劣るが、構成が非常に簡略であ
る。
In the present embodiment, since the interpolation circuit does not exist, the resolution is slightly inferior, but the configuration is very simple.

【0089】[0089]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、少
ないトラック数で広い測長範囲を持つ静電容量式エンコ
ーダと、高速で分解能の高い光電式エンコーダのそれぞ
れの利点を活かして、高分解能又はダイナミックレンジ
の広い測定を、少ないトラック数で広い測長範囲に亘っ
て行うことが可能となる。更に、静電容量式検出器と光
電式検出器の応答速度の違いに拘らず、出力データの信
頼性を高めることができるいう優れた効果を有する。
As described above, according to the present invention, by utilizing the respective advantages of the electrostatic capacity type encoder having a wide measuring range with a small number of tracks and the photoelectric type encoder having high speed and high resolution, It is possible to perform a measurement with a wide resolution or a wide dynamic range over a wide measurement range with a small number of tracks. Further, it has an excellent effect that the reliability of the output data can be enhanced regardless of the difference in response speed between the capacitance type detector and the photoelectric type detector.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、本発明の第1実施例の全体構成を示す
ブロック線図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a first embodiment of the present invention.

【図2】図2は、第1実施例のスケールと検出器の構成
を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a scale and a detector according to the first embodiment.

【図3】図3は、第1実施例のスケールパターンを、そ
の一部を拡大して示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing a part of the scale pattern of the first embodiment in an enlarged manner.

【図4】図4は、静電容量式検出器の動作を説明するた
めの斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view for explaining the operation of the capacitance type detector.

【図5】図5は、静電容量式検出器の出力波形の例を示
す線図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of an output waveform of a capacitance type detector.

【図6】図6は、第1実施例のレジスタ及び比較回路の
作用を説明するための、データ構成を示す線図である。
FIG. 6 is a diagram showing a data configuration for explaining the operation of the register and the comparison circuit of the first embodiment.

【図7】図7は、第1実施例の光電式検出器の構成を示
す縦断面図である。
FIG. 7 is a vertical cross-sectional view showing the structure of the photoelectric detector of the first embodiment.

【図8】図8は、第1実施例で用いられている内挿回路
の構成例を示すブロック線図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of an interpolation circuit used in the first embodiment.

【図9】図9は、第1実施例における光電式検出回路出
力と内挿回路出力のバイナリコード信号の関係の例を示
すタイムチャートである。
FIG. 9 is a time chart showing an example of the relationship between the output of the photoelectric detection circuit and the binary code signal of the output of the interpolation circuit in the first embodiment.

【図10】図10は、第1実施例で用いられている桁上
げ発生器の構成例を示す回路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration example of a carry generator used in the first embodiment.

【図11】図11は、前記桁上げ発生器の動作を示すタ
イムチャートである。
FIG. 11 is a time chart showing the operation of the carry generator.

【図12】図12は、前記桁上げ発生器で用いられてい
る遅延素子の変形例を示す回路図である。
FIG. 12 is a circuit diagram showing a modification of the delay element used in the carry generator.

【図13】図13は、同じく桁上げ発生器で用いられて
いる立上がりエッジ検出回路の変形例を示す回路図であ
る。
FIG. 13 is a circuit diagram showing a modified example of the rising edge detection circuit also used in the carry generator.

【図14】図14は、第1実施例で用いられている比較
回路のエラー判定手順を示すフローチャートである。
FIG. 14 is a flowchart showing an error determination procedure of the comparison circuit used in the first embodiment.

【図15】図15は、前記比較回路のエラー判定手順の
処理状態を説明するための線図である。
FIG. 15 is a diagram for explaining a processing state of an error determination procedure of the comparison circuit.

【図16】図16は、本発明の第2実施例の全体構成を
示すブロック線図である。
FIG. 16 is a block diagram showing an overall configuration of a second embodiment of the present invention.

【図17】図17は、第2実施例における光電式検出器
からカウンタに至る動作を示すタイムチャートである。
FIG. 17 is a time chart showing the operation from the photoelectric detector to the counter in the second embodiment.

【図18】図18は、従来のエラー判定手順の処理状態
を説明するための線図である。
FIG. 18 is a diagram for explaining a processing state of a conventional error determination procedure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…スケール、 11〜13…静電容量式トラック、 14…光電式トラック、 20…静電容量式検出器、 30…静電容量式検出回路、 40…レジスタ、 50、301〜304…光電式検出器、 60、311〜314…光電式検出回路、 90…プリセット入力付アップダウンカウンタ、 100…比較回路、 110…パラレルイン−シリアルアウトシフトレジス
タ、 200…カウントパルス発生回路。
10 ... Scale, 11-13 ... Capacitance type track, 14 ... Photoelectric type track, 20 ... Capacitance type detector, 30 ... Capacitance type detection circuit, 40 ... Register, 50, 301-304 ... Photoelectric type Detector, 60, 311 to 314 ... Photoelectric detection circuit, 90 ... Up-down counter with preset input, 100 ... Comparison circuit, 110 ... Parallel-in-serial-out shift register, 200 ... Count pulse generation circuit.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】検出位置をアブソリュートデータとして出
力するアブソリュートエンコーダにおいて、低分解能で
長波長の静電容量式アブソリュートコードパターン及び
高分解能で短波長の光電式インクリメンタルコードパタ
ーンが位置検出方向に形成されたスケールと、前記静電
容量式アブソリュートコードを読み取って静電容量式ア
ブソリュート信号を発生する静電容量式検出手段と、前
記光電式インクリメンタルコードを読み取って光電式イ
ンクリメンタル信号を発生する光電式検出手段と、前記
光電式インクリメンタル信号から得たインクリメンタル
データを前記静電容量式アブソリュート信号から得たア
ブソリュートデータで校正して出力アブソリュートデー
タとする出力手段と、前記インクリメンタルデータとア
ブソリュートデータを比較して、その差が許容範囲を超
える時にエラー信号を発生する比較手段と、を備えたこ
とを特徴とするアブソリュートエンコーダ。
1. An absolute encoder for outputting a detected position as absolute data, wherein a low-resolution long-wavelength capacitive absolute code pattern and a high-resolution short-wavelength photoelectric incremental code pattern are formed in a position detection direction. A scale, a capacitance type detection unit that reads the capacitance type absolute code to generate a capacitance type absolute signal, and a photoelectric detection unit that reads the photoelectric type incremental code and generates a photoelectric type incremental signal. Output means for calibrating the incremental data obtained from the photoelectric incremental signal with absolute data obtained from the electrostatic capacitance absolute signal to obtain output absolute data, the incremental data and the absolute data, Compare, absolute encoder, characterized by comprising comparison means for generating an error signal, the when the difference exceeds the allowable range.
【請求項2】請求項1において、前記比較手段が、アブ
ソリュートデータ読み込み直後のインクリメンタルデー
タとアブソリュートデータを比較するようにしたことを
特徴とするアブソリュートエンコーダ。
2. The absolute encoder according to claim 1, wherein the comparing means compares the incremental data immediately after reading the absolute data with the absolute data.
【請求項3】請求項1において、前記比較手段が、アブ
ソリュートデータ読み込み前後のインクリメンタルデー
タの平均値とアブソリュートデータを比較するようにし
たことを特徴とするアブソリュートエンコーダ。
3. The absolute encoder according to claim 1, wherein the comparison means compares the absolute value of the incremental data before and after reading the absolute data with the absolute data.
【請求項4】請求項1乃至3のいずれか1項において、
前記比較手段によるエラー信号発生の判定を、前記アブ
ソリュートデータ読み込み直前のインクリメンタルデー
タの変化速度が所定値以下である時に行うようにしたこ
とを特徴とするアブソリュートエンコーダ。
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The absolute encoder is characterized in that the comparison unit determines whether an error signal is generated when the rate of change of the incremental data immediately before reading the absolute data is equal to or less than a predetermined value.
【請求項5】請求項1乃至4のいずれか1項において、
前記比較手段によるエラー信号発生の判定を、前記アブ
ソリュートデータ読み込み前と後のインクリメンタルデ
ータの変化量が所定値以下である時に行うようにしたこ
とを特徴とするアブソリュートエンコーダ。
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
An absolute encoder, wherein the comparison means determines whether an error signal is generated when an amount of change in incremental data before and after reading the absolute data is less than or equal to a predetermined value.
【請求項6】請求項1乃至5のいずれか1項において、
前記静電容量式アブソリュートコードパターンが、相互
に異なる分解能及び波長で並設された複数のトラックを
含み、前記エラー信号発生の判定基準が、各トラック毎
に異なる値とされていることを特徴とするアブソリュー
トエンコーダ。
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
The capacitance type absolute code pattern includes a plurality of tracks juxtaposed at different resolutions and wavelengths, and the error signal generation criterion is a different value for each track. Absolute encoder to do.
JP6790291A 1991-03-07 1991-03-07 Absolute encoder Expired - Fee Related JPH0754260B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6790291A JPH0754260B2 (en) 1991-03-07 1991-03-07 Absolute encoder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6790291A JPH0754260B2 (en) 1991-03-07 1991-03-07 Absolute encoder

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04279817A JPH04279817A (en) 1992-10-05
JPH0754260B2 true JPH0754260B2 (en) 1995-06-07

Family

ID=13358292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6790291A Expired - Fee Related JPH0754260B2 (en) 1991-03-07 1991-03-07 Absolute encoder

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0754260B2 (en)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6242906B1 (en) * 1999-05-10 2001-06-05 Mitutoyo Corporation Systems and methods for calibrating an absolute position encoder
JP2005345375A (en) * 2004-06-04 2005-12-15 Mitsutoyo Corp Electromagnetic induction type abs encoder
JP2011226987A (en) * 2010-04-22 2011-11-10 Nikon Corp Encoder
JP5948023B2 (en) * 2011-07-08 2016-07-06 オークマ株式会社 Absolute position detector with abnormality detection function
CN103703345B (en) * 2011-07-29 2016-06-08 三菱电机株式会社 Encoder
JP5833878B2 (en) * 2011-10-05 2015-12-16 株式会社ミツトヨ Absolute length encoder
JP5591295B2 (en) * 2012-10-04 2014-09-17 三菱電機株式会社 Encoder
JP6472166B2 (en) * 2014-01-20 2019-02-20 キヤノン株式会社 Position control apparatus and method
JP6544946B2 (en) * 2015-03-03 2019-07-17 キヤノン株式会社 Position detection device, device using the same, and position detection method
JP6555903B2 (en) * 2015-03-03 2019-08-07 キヤノン株式会社 Position detecting device and device using the same
JP6544945B2 (en) * 2015-03-03 2019-07-17 キヤノン株式会社 Position detection device, device using the same, and position detection method
JP6494330B2 (en) * 2015-03-03 2019-04-03 キヤノン株式会社 Position detecting device and device using the same
EP3270114B1 (en) * 2016-07-15 2021-04-14 Leuze electronic GmbH + Co KG Sensor assembly

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
特開平3−48723号公報
特開昭60−187813号公報

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04279817A (en) 1992-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7184914B2 (en) Sensor signal processor
US5121116A (en) Absolute position encoder
JPH0754260B2 (en) Absolute encoder
EP1600741A2 (en) Pulse width modulation based digital incremental encoder
JPS6331722B2 (en)
EP1236973B1 (en) Method and device for varying interpolation factors
JP2720642B2 (en) Multi-turn absolute value encoder
EP0213904B1 (en) Interpolation method and encoder
US5012238A (en) Absolute encoder
JPH08178700A (en) Incremental encoder
JP3137552B2 (en) Absolute encoder
JP2504881B2 (en) Data output encoder
JP2916291B2 (en) Absolute encoder device
US6070132A (en) Position detecting apparatus
JP2729113B2 (en) Absolute encoder
JP2754586B2 (en) Absolute encoder
JP2719480B2 (en) Multi-rotation position detection device
JPH11325972A (en) Method for improving accuracy of encoder device and high-accuracy encoder device
JP3130069B2 (en) Absolute encoder
JP3326658B2 (en) Absolute encoder
JP3345559B2 (en) High division encoder device
JPH0719849A (en) Apparatus and method for reading position
SU1204918A1 (en) Arrangement for displacement measurements
JPH02176417A (en) Absolute encoder
JPS6358213A (en) Optical rotary displacement detecting device

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees