JPH08166255A - 多回転アブソリュートエンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 バックアップ手段であるサブ電源の保持時間
が増大した多回転アブソリュートエンコーダの提供。 【構成】 回転軸の１回転内の絶対位置を示す第１パタ
ーンを有し、これを読み取って回転軸の１回転内絶対位
置情報を出力する絶対位置検出手段と、回転軸の回転数
検出用の第２パターンを有し、第２パターンを検出して
回転軸の回転数を得る回転数検出手段と、１回転内絶対
位置情報と回転数とに基づいて、回転軸の多回転情報を
出力するデータ出力手段と、クロック信号を発生するク
ロック発生手段と、絶対位置検出手段と回転数検出手段
とデータ出力手段とクロック発生手段とに電力を供給す
る主電源と、主電源からの電力供給がない状態でも、回
転数検出手段をバックアップするバックアップ手段を備
え、回転数検出手段は、クロック信号に同期しなくて
も、回転数が検出可能な非同期動作を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多回転アブソリュート
エンコーダに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来の多回転アブソリュートエ
ンコーダの構成を示すブロック図である。図３の多回転
アブソリュートエンコーダは、外部コントローラ（不図
示）の主電源オフ時にも内部電池またはエンコーダ内部
の大容量コンデンサ（以下、単に「サブ電源」という）
により駆動され、電力供給停止時にも動作するように構
成されたサブ電源動作部３１と、外部コントローラの主
電源により駆動され、電力供給停止時には動作を停止す
るように構成された主電源動作回路ブロック３６とから
なる。

【０００３】サブ電源動作部３１は、図３に示すよう
に、磁気式エンコーダ３２と、バックアップ系回転量計
数・保持回路３３と、データ転送回路３５と、サブ電源
である内部電池３４と、発振回路４２とからなる。バッ
クアップ系回転量計数・保持回路３３は、発振回路４２
からのクロック信号ｃ’に同期して、磁気式エンコーダ
３２が出力するインクリメンタル２相（Ａ相およびＢ
相）信号ｍおよびｎに基づいて求めた多回転計数値ａを
データ転送回路３５に出力する。また、データ転送回路
３５も、発振回路４２からのクロック信号ｃ’に同期し
て、多回転データ信号ｂを主電源動作回路ブロック３６
に送出する。

【０００４】このように、バックアップ系回転量計数・
保持回路３３およびデータ転送回路３５は、発振回路４
２からのクロック信号ｃ’に依存して同期動作を行うよ
うに構成されている。また、サブ電源動作部３１は、回
転軸に固定された符号板（不図示）に形成されたパター
ンから検出した信号に基づき多回転量データを求めて出
力する。なお、サブ電源動作部３１は、外部コントロー
ラの主電源オフ時にもたとえば内部電池３４（通常は＋
５ＶＤＣ）のようなサブ電源によりパックアップされ、
電力供給停止時にも動作するように構成されている。

【０００５】図４は、同期式回路であるバックアップ系
回転量計数・保持回路３３の一例として、４ビットバイ
ナリアップダウンカウンタの構成を示すブロック図であ
る。図４において、４ビットバイナリアップダウンカウ
ンタは、磁気式エンコーダ３２からのインクリメンタル
２相信号ｍおよびｎから回転方向を示す信号ｔを出力す
る第１パルス変換器４４と、２相信号ｍおよびｎから回
転軸の回転移動の有無を示す信号ｕを出力する第２パル
ス変換器４３とを備えている。

【０００６】第１パルス変換器４４からの回転方向を示
す信号ｔは、回路４７においてクロック発生器４５から
のクロック信号ｖと同期をとられ、カウント回路４８に
入力される。一方、第２パルス変換器４３からの移動の
有無を示す信号ｕは、回路４６においてクロック発生器
４５からのクロック信号ｖと同期をとられ、カウント回
路４８に入力される。カウント回路４８では、クロック
発生器４５からのクロック信号ｖに同期して、回転軸の
回転移動があったときに、アップダウン計数を行う。こ
のように、図示のアップダウンカウンタでは、共通のク
ロック信号に依存した同期動作によって、インクリメン
タル２相信号ｍおよびｎに基づいて多回転計数値ａを生
成することができる。

【０００７】一方、主電源動作回路ブロック３６は、図
３に示すように、主電源動作回路ブロック用のクロック
信号ｄを生成するための発振回路３７と、たとえばアブ
ソリュート用検出部およびインクリメンタル用検出部を
有する光学式エンコーダ３８と、データ変換回路３９
と、多回転データ受信回路４０と、データ外部送信回路
４１とからなる。

【０００８】データ変換回路３９は、光学式エンコーダ
３８のアブソリュート用検出部が出力するアブソリュー
ト信号ｏと、インクリメンタル用検出部が出力する１回
転内インクリメンタル２相信号（Ａ相およびＢ相）ｐお
よびｑとに基づいて求めた１回転内絶対番地データＳを
１回転内絶対番地データバスを介してデータ外部送信回
路４１に出力する。このように、光学式エンコーダ８お
よびデータ変換回路９は、符号板（不図示）に形成され
た別のパターンから検出した信号に基づき１回転内絶対
番地データＳを求めて出力する。

【０００９】一方、多回転データ受信回路４０はサブ電
源動作部３１からの多回転データ信号ｂを受け、多回転
量データＲを多回転量データバスを介してデータ外部送
信回路４１に出力する。データ外部送信回路４１は、多
回転量データＲおよび１回転内絶対番地データＳに基づ
き、検出した絶対位置に対応する信号ｅを外部コントロ
ーラに送出する。なお、主電源動作回路ブロック３６
は、外部コントローラからの電源供給ラインＦを介して
駆動される。また、データ変換回路３９、多回転データ
受信回路４０およびデータ外部送信回路４１は、発振回
路７からのクロック信号ｄに同期してそれぞれ動作する
ように構成されている。

【００１０】このように、従来の多回転アブソリュート
エンコーダでは、サブ電源動作部３１および主電源動作
回路ブロック３６がそれぞれクロック信号生成用の発振
回路４２および３７を備え、サブ電源動作部３６は主電
源のオン／オフにかかわらず常にクロック信号を必要と
する「同期動作」を行っている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前述のような従来の多
回転アブソリュートエンコーダでは、サブ電源動作部が
クロック生成用の発振回路を備えている。このサブ電源
動作部用の発振回路は処理回路が動作していないときに
も常時クロックを生成するので、その消費電流は大き
い。このため、サブ電源（内部電池または大容量コンデ
ンサ）の保持時間が短いという不都合があった。本発明
は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、バックア
ップ手段であるサブ電源の保持時間が増大した多回転ア
ブソリュートエンコーダを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、回転軸の１回転内の絶対位置を
示す第１パターンを有し、前記第１パターンを読み取っ
て前記回転軸の１回転内絶対位置情報を出力する絶対位
置検出手段と、前記回転軸の回転数検出用の第２パター
ンを有し、前記第２パターンを検出して前記回転軸の回
転数を得る回転数検出手段と、前記１回転内絶対位置情
報と前記回転数とに基づいて、前記回転軸の多回転情報
を出力するデータ出力手段と、前記絶対位置検出手段と
前記データ出力手段とに、クロック信号を発生するクロ
ック発生手段と、前記絶対位置検出手段と前記回転数検
出手段と前記データ出力手段と前記クロック発生手段と
に電力を供給する主電源と、前記主電源からの電力供給
がない状態でも、常時、前記回転軸の回転数が得られる
ように、前記回転数検出手段をバックアップするバック
アップ手段とを備え、前記回転数検出手段は、前記クロ
ック信号に同期しなくても、前記回転数が検出可能な非
同期動作を行うことを特徴とする多回転アブソリュート
エンコーダを提供する。

【００１３】好ましい態様によれば、前記クロック発生
手段からの前記クロック信号に同期し、前記クロック信
号が発生した時、前記回転数検出手段で検出した前記回
転数を前記データ出力手段に転送する転送手段を有す
る。

【００１４】

【作用】多回転アブソリュートエンコーダでは、回転数
検出手段（たとえば磁気式エンコーダおよびバックアッ
プ系回転量計数・保持回路）は、主電源のオン／オフに
かかわらず常に動作し、主電源がオフの間の履歴を正確
に記録して保持する必要がある。そして、回転数検出手
段の出力データは、主電源がオンのときだけデータ出力
手段に転送されればよい。

【００１５】したがって、本発明では、従来備えていた
クロック発生手段をサブ電源動作系に設けることなく、
サブ電源動作系の処理回路である回転数検出手段ではク
ロック信号を用いない「非同期動作」を行う。そして、
クロック発生手段を主電源動作系のみに設け、主電源が
オンのときだけ、主電源動作系からのクロック信号に同
期して、回転数をサブ電源動作系から主電源動作系に転
送する。

【００１６】このように、本発明では、サブ電源動作系
がクロック発生手段を必要としない構成を採用している
ので、サブ電源動作系のデジタル回路の消費電力が低減
され、サブ電源の保持時間が増大する。また、サブ電源
動作系においてクロック発生手段が不要になったため、
サブ電源動作系回路の回路規模の低減が、ひいてはエン
コーダ全体の小型化が可能になる。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の実施例にかかる多回転アブソリ
ュートエンコーダの構成を示すブロック図である。図１
に示す多回転アブソリュートエンコーダは、外部コント
ローラ（不図示）の主電源オフ時にもバックアップ手段
であるサブ電源により駆動され、電力供給停止時にも動
作するように構成されたサブ電源動作部１と、外部コン
トローラの主電源により駆動され、電力供給停止時には
動作を停止するように構成された主電源動作回路ブロッ
ク６とからなる。

【００１８】サブ電源動作部１は、図１に示すように、
たとえばＭＲセンサ（磁気抵抗センサ）を用いた磁気式
エンコーダ２と、バックアップ系回転量計数・保持回路
３と、データ転送回路５と、サブ電源である内部電池４
とからなる。バックアップ系回転量計数・保持回路３
は、磁気式エンコーダ２が出力するインクリメンタル２
相（Ａ相およびＢ相）信号ｍおよびｎに基づいて求めた
多回転計数値ａをデータ転送回路５に出力する。データ
転送回路５は、後述する主電源動作回路ブロック６中の
発振回路７からのクロック信号ｃに同期して、多回転デ
ータ信号ｂを主電源動作回路ブロック６に送出する。

【００１９】このように、サブ電源動作部１は、回転軸
に固定された符号板（不図示）に形成された回転数検出
用パターンから検出した信号に基づき回転軸の回転数を
表す多回転量データを求めて出力するための回転数検出
手段を構成している。なお、サブ電源動作部１は、外部
コントローラ（不図示）の主電源オフ時にもたとえば内
部電池４（通常は＋５ＶＤＣ）のようなサブ電源により
パックアップされ、電力供給停止時にも動作するように
構成されている。

【００２０】上述したように、磁気式エンコーダ２およ
びバックアップ系回転量計数・保持回路３は、主電源の
オン／オフにかかわらず常に動作し、主電源がオフの間
の履歴を正確に記録して保持する必要がある。一方、デ
ータ転送回路５は、磁気式エンコーダ２およびバックア
ップ系回転量計数・保持回路３によって保持されたデー
タを、主電源がオンのときだけ主電源動作回路ブロック
６に転送するだけでよい。すなわち、主電源がオンのと
きだけ動作すればよい。

【００２１】したがって、本実施例では、磁気式エンコ
ーダ２およびバックアップ系回転量計数・保持回路３は
クロック信号に依存しない非同期動作を行い、データ転
送回路５は主電源動作回路ブロック６からのクロック信
号に依存して同期動作を行うように構成されている。図
２は、非同期式回路であるバックアップ系回転量計数・
保持回路３の一例として、４ビットバイナリアップダウ
ンカウンタの構成を示すブロック図である。

【００２２】図２において、４ビットバイナリアップダ
ウンカウンタは、磁気式エンコーダ２からのインクリメ
ンタル２相（Ａ相およびＢ相）信号ｍおよびｎをパルス
変換してダウン信号ｒまたはアップ信号ｓを出力するパ
ルス変換器２１と、パルス変換器２１からのダウン信号
またはアップ信号に基づいてカウントを行うカウント回
路２２とからなる。このように、図示のアップダウンカ
ウンタでは、クロック信号に依存することなく非同期動
作によって、インクリメンタル２相信号ｍおよびｎに基
づいて多回転計数値ａを生成することができる。

【００２３】一方、主電源動作回路ブロック６は、図１
に示すように、主電源動作回路ブロック用のクロック信
号ｄを生成するための発振回路７と、たとえばアブソリ
ュート用検出部およびインクリメンタル用検出部を有す
る光学式エンコーダ８と、データ変換回路９と、多回転
データ受信回路１０と、データ外部送信回路１１とから
なる。

【００２４】データ変換回路９は、光学式エンコーダ８
のアブソリュート用検出部が出力するアブソリュート信
号ｏと、インクリメンタル用検出部が出力する１回転内
インクリメンタル２相信号（Ａ相およびＢ相）ｐおよび
ｑとに基づいて求めた１回転内絶対番地データＳを１回
転内絶対番地データバスを介してデータ外部送信回路１
１に出力する。このように、光学式エンコーダ８および
データ変換回路９は、符号板（不図示）に形成された別
のパターンから検出した信号に基づき回転軸の１回転内
絶対位置情報である１回転内絶対番地データＳを求めて
出力するための絶対位置検出手段を構成している。

【００２５】一方、多回転データ受信回路１０はサブ電
源動作部１からの多回転データ信号ｂを受け、多回転量
データＲを多回転量データバスを介してデータ外部送信
回路１１に出力する。データ外部送信回路１１は、多回
転量データＲおよび１回転内絶対番地データＳに基づ
き、検出した絶対位置に対応する信号ｅを外部コントロ
ーラに送出する。なお、主電源動作回路ブロック６は、
外部コントローラからの電源供給ラインＦを介して駆動
される。また、データ変換回路９、多回転データ受信回
路１０およびデータ外部送信回路１１は、発振回路７か
らのクロック信号ｄに同期してそれぞれ動作するように
構成されている。

【００２６】このように、本実施例の多回転アブソリュ
ートエンコーダでは、サブ電源動作系の磁気式エンコー
ダおよびバックアップ系回転量計数・保持回路がクロッ
ク信号を用いない「非同期動作」を行う。そして、主電
源がオンのときだけ主電源動作回路ブロックからのクロ
ック信号ｄに同期してデータ転送回路が多回転量データ
信号を転送する。したがって、サブ電源動作系において
クロック生成用発振回路が不要になり、サブ電源の保持
時間が著しく増大する。

【００２７】なお、上述の実施例では、多回転検出部と
して磁気式エンコーダを、アブソリュート用検出部およ
びインクリメンタル用検出部として光学式エンコーダを
備えたアブソリュートエンコーダについて本発明を説明
したが、これらのエンコーダに限定されないことはいう
までもない。

【００２８】

【効果】以上説明したように、本発明の多回転アブソリ
ュートエンコーダによれば、サブ電源動作系がクロック
生成用の発振回路を備える必要のない構成を採用してい
るので、サブ電源の保持時間が著しく増大するととも
に、サブ電源動作系回路の回路規模が低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる多回転アブソリュート
エンコーダの構成を示すブロック構成図である。

【図２】図１の非同期式回路であるバックアップ系回転
量計数・保持回路３の一例として、４ビットバイナリア
ップダウンカウンタの構成を示すブロック図である。

【図３】従来の多回転アブソリュートエンコーダの構成
を示すブロック構成図である。

【図４】図３の同期式回路であるバックアップ系回転量
計数・保持回路３３の一例として、４ビットバイナリア
ップダウンカウンタの構成を示すブロック図である。

【符号の説明】 １ サブ電源動作部 ２ 磁気式エンコーダ ３ バックアップ系回転量計数・保持回路 ４ 内部電池 ５ データ転送回路 ６ 主電源動作回路ブロック ７ 発振回路 ８ 光学式エンコーダ ９ データ変換回路 １０ 多回転データ受信回路 １１ データ外部送信回路 ａ 多回転計数値 ｂ 多回転データ信号 ｃ、ｄ クロック信号 ｅ 外部出力信号 Ｆ 電源供給ライン ｍ、ｎ 多回転量インクリメンタル２相信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大野 康 神奈川県横浜市栄区長尾台町471番地 株 式会社ニコン横浜製作所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸の１回転内の絶対位置を示す第１
   パターンを有し、前記第１パターンを読み取って前記回
   転軸の１回転内絶対位置情報を出力する絶対位置検出手
   段と、 前記回転軸の回転数検出用の第２パターンを有し、前記
   第２パターンを検出して前記回転軸の回転数を得る回転
   数検出手段と、 前記１回転内絶対位置情報と前記回転数とに基づいて、
   前記回転軸の多回転情報を出力するデータ出力手段と、 前記絶対位置検出手段と前記データ出力手段とに、クロ
   ック信号を発生するクロック発生手段と、 前記絶対位置検出手段と前記回転数検出手段と前記デー
   タ出力手段と前記クロック発生手段とに電力を供給する
   主電源と、 前記主電源からの電力供給がない状態でも、常時、前記
   回転軸の回転数が得られるように、前記回転数検出手段
   をバックアップするバックアップ手段とを備え、 前記回転数検出手段は、前記クロック信号に同期しなく
   ても、前記回転数が検出可能な非同期動作を行うことを
   特徴とする多回転アブソリュートエンコーダ。
2. 【請求項２】 前記クロック発生手段からの前記クロッ
   ク信号に同期し、前記クロック信号が発生した時、前記
   回転数検出手段で検出した前記回転数を前記データ出力
   手段に転送する転送手段を有することを特徴とする請求
   項１に記載の多回転アブソリュートエンコーダ。