JPH08271286A

JPH08271286A - 絶対位置検出機能を有する回転型インクリメンタルエンコーダ

Info

Publication number: JPH08271286A
Application number: JP7000895A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Kubota; 智晶久保田
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1995-03-28
Filing date: 1995-03-28
Publication date: 1996-10-18

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は絶対位置検出機能を有する回転型イ
ンクリメンタルエンコーダに関し、特に、互いに異なる
回転比で回転する１対の回転板を用いて絶対位置を検出
することを目的とする。【構成】本発明による絶対位置検出機能を有する回転
型インクリメンタルエンコーダは、互いに異なる回転比
で回転する主回転板(21)と副回転板(22)を用い、主回転
板(21)は位相が異なる第１、第２パルス及び１回転に１
個の第３パルスを発生させ、副回転板(22)は１回転に１
個の第４パルスを発生させ、前記各パルスを用いて絶対
値を検出する構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、絶対位置検出機能を有
する回転型インクリメンタルエンコーダに関し、特に、
互いに異なる回転比で回転する１対の回転板を用いて絶
対位置を検出するための新規な改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の回転型インクリメンタルエンコー
ダは、図２、図３及び図４に示すように入力軸２０に直
結した回転板２１と、回転板２１の回転角に比例した数
の第１パルス１を発生させる第１パルス発生手段３０
と、回転板２１の回転角に比例し、第１パルス１とは異
なる位相の第２パルス２を発生させる第２パルス発生手
段３１と、回転板２１の１回転毎の第３パルス３を発生
させる第３パルス発生手段３２により構成されている。
よく用いられている例としては、図３及び図４に示すよ
うに、回転板２１の円周に沿って設けられたスリット群
１０と円周の１ケ所に設けられたスリット１１を用い、
３組の発光ダイオードと受光センサ（図示せず）を用い
て、図２のように、スリット群１０の各スリットの通過
を互いに位相の異なる第１パルス１、第２パルス２とし
て、スリット１１の通過を第３パルス３として出力す
る。すなわち、この第１パルス１と第２パルス２は位相
が異なるように受光センサが設置されている。一般的に
第１〜第３パルス１、２、３をそれぞれＡ相、Ｂ相、Ｚ
相のパルスと呼んでいる。したがって、これらのパルス
を観測することにより、第１パルス１と第２パルス２か
ら回転板２１の回転角度と回転方向を、第３パルス３か
ら回転数を求めることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の回転型インクリ
メンタルエンコーダは、以上のように構成されていたた
め、次のような課題が存在していた。すなわち、回転型
インクリメンタルエンコーダは回転角度や回転数を容易
に検出できるので速度や位置検出に広く用いられてい
る。例えば、プリンタやプロッタのヘッド位置検出、モ
ータの回転速度検出、各種ロボットのアーム等の位置検
出である。しかしながら、速度検出の場合には問題はな
いが、位置検出に使用した場合、インクリメンタルエン
コーダには絶対位置を検出する能力が無いため、以下の
ような対策をとる必要が有った。（対策１）あらかじめ人手などにより絶対位置を設定
し、以後、電源を切る場合は現在位置を不揮発メモリな
どに記憶させ、電源投入時には記憶していた位置を読み
出してから動作開始する。この場合、電源が切れている
状態で位置を変化させてはならない。（対策２）基準位置にリミットスイッチなど補助的な位
置検出手段を設け、毎電源投入時に低速で基準位置まで
移動させて絶対位置を検出した後に通常の動作を開始す
る。（対策３）あらかじめ人手などにより絶対位置を設定
し、以後、インクリメンタルエンコーダとパルスカウン
タ回路を常時動作させ、位置情報を失わないようにす
る。しかしながら、これらの対策は以下のような欠点が
有る。対策１の場合は電源を切った状態で何等かの力に
より位置が変化してしまうと、以後誤った動作をしてし
まう。対策２の場合は毎電源投入時に基準位置まで移動
させる必要が有り、使用可能な状態になるまでに時間が
かかる。また、毎電源投入時に移動させることができな
い場合には採用できない。対策３の場合には常時電源を
入れておくか、電池などを付加してインクリメンタルエ
ンコーダとパルスカウンタ回路に常に電力を供給する必
要が有る。また、従来のインクリメンタルエンコーダを
アブソリュートエンコーダに変えるためには、回転板の
スリットパターンにアブソリュート型の複雑なパターン
を形成しなければならず、極めて高価で歩留まりの低い
状態となっていた。

【０００４】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、互いに異なる回転比で回転
する１対の回転板を用いて絶対位置を検出するようにし
た絶対位置検出機能を有する回転型インクリメンタルエ
ンコーダを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による絶対位置検
出機能を有する回転型インクリメンタルエンコーダは、
入力軸に直結した主回転板と、前記主回転板の回転角に
比例した数のパルスを発生させる第１、第２パルス発生
手段と、前記主回転板の１回転毎にパルスを発生させる
第３パルス発生手段と、前記主回転板に連結し前記主回
転板とは異なる回転比で回転する副回転板と、前記副回
転板の１回転毎にパルスを発生させる第４パルス発生手
段とからなる構成である。

【０００６】さらに詳細には、前記主回転板の外周に形
成された主ギヤ部と、前記副回転板の外周に形成され前
記主ギヤ部の歯数と異なる歯数の副ギヤ部とを備え、前
記主ギヤ部及び副ギヤ部は互いに直接ギヤ結合している
構成である。

【０００７】

【作用】本発明による絶対位置検出機能を有する回転型
インクリメンタルエンコーダにおいては、入力軸が回転
すると主回転板の回転角度に比例して互いに位相が異な
る第１、第２パルスが出力される。例えば主回転板が
３.６度回転する毎に第１パルス及び第２パルスが出力
されるものとする。また、回転板の初期状態として第３
パルス、第４パルスが同時に出力されている状態とす
る。入力軸が回転すると、第３パルスは第１パルスが１
００個出力される毎に出力される。副回転板は主回転板
と歯車がかみ合わさっており、主回転板が１００分の９
９回転する毎に１回転するため、第４パルスは第１パル
スが９９個出力される毎に出力される。このまま回転を
続けていくと、第３パルスと第４パルスの位置関係が順
次変化し、９９回転すると初期状態に戻る。従って、９
９回転以内に限定すれば、回転方向と、第３パルスが出
力されてから第４パルスが出力されるまでの第１パルス
の数により、何回転目であるかを求めることができる。
１回転内の角度は従来と同様に第３パルスが出力されて
からの第１パルスの数で求めることができる。従って、
電源投入後に第３パルスと第４パルスが少なくとも１回
づつ観測された時点で、絶対位置を決定することができ
る。ただし、９９回転以上の回転は判別できなくなるの
で、最大動作範囲が９９回転以内になるように対象装置
を設計する必要がある。

【０００８】

【実施例】以下、図面と共に本発明による絶対位置検出
機能を有する回転型インクリメンタルエンコーダの好適
な実施例について詳細に説明する。なお、従来例と同一
又は同等部分については同一符号を用いて説明する。図
１において回転板２１及び第１〜第３パルス発生手段３
０〜３２は図３，４の回転板２１と同一構成である。す
なわち、入力軸２０に直結した回転板２１には、複数
（スリット数１００個）のスリットからなるインクリメ
ンタル用のスリット群１０と、この回転板２１の１回転
を検出するスリット１１とが形成され、この回転板２１
の外周には１００個の歯数を有する主ギヤ部６０が形成
されている。前記スリット群１０に対応して、互いに位
相が異なる配置の第１、第２パルス発生手段３０、３１
が配設され、さらに、スリット１１に対応する第３パル
ス発生手段３２が配設されている。前記各パルス発生手
段３０、３１、３２からは前述の図４の構成と同様に、
図２に示す互いに位相が異なる第１、第２パルス１、２
と第３パルス３が出力される。

【０００９】前記主回転板２１の主ギヤ部６０には、副
回転板２２の外周に形成された副ギヤ部６１がギヤ結合
し、各回転板２１、２２は、互いに異なる回転比で回転
し、歯数１００個の主ギヤ部６０に対して副ギヤ部６１
は歯数が９９個に設定されている。前記副回転板２２に
は、副スリット１２が形成され、この副スリット１２に
対応する第４パルス発生手段３３からは図２で示す第４
パルス４が発生するように構成されている。なお、前述
の各パルス発生手段３０〜３３は、周知のＬＥＤと受光
素子で構成されている。

【００１０】次に、動作について説明する。入力軸２０
が回転すると主回転板２１の回転角度に比例して第１、
第２パルス１、２が出力される。本実施例では主回転板
２１が３.６度回転する毎に第１パルス１が出力され
る。また、主回転板２１の初期状態として第３パルス
３、第４パルス４が同時に出力されている状態とする。
入力軸２０が回転すると、第３パルス３は第１パルス１
が１００個出力される毎に１個出力される。副回転板２
２は主回転板２１と歯車がかみ合わさっており、主回転
板２１が１００分の９９回転する毎に１回転するため、
第４パルス４は第１パルス１が９９個出力される毎に出
力される。このまま回転を続けていくと第３パルス３と
第４パルス４の位置関係が順次変化し、９９回転すると
初期状態に戻る。従って、９９回転以内に限定すれば、
回転方向と、第３パルス３が出力されてから第４パルス
４が出力されるまでのパルス１の数により、何回転目で
あるかを求めることができる。１回転内の角度は従来と
同様に第３パルス３が出力されてからの第１パルス１の
数で求めることができる。従って、電源投入後に第３パ
ルス３と第４パルス４が少なくとも１回づつ観測された
時点で、絶対位置を決定することができる。ただし、９
９回転以上の回転は判別できなくなるので、最大動作範
囲が９９回転以内になるように対象装置を設計する必要
がある。なお、この各回転板２１、２２は直結に限ら
ず、ギヤを介して結合、あるいは、他の手段を介して結
合させることができると共に、さらに、スリット群１０
の数及び各ギヤ部６０、６１の歯数を増加させれば、よ
り多回転の絶対位置を検出することができる。

【００１１】

【発明の効果】本発明による絶対位置検出機能を有する
回転型インクリメンタルエンコーダは以上のように構成
されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、１対の回転板を用い、従来のインクリメンタ
ル用のスリットパターンと１スリットのスリットパター
ンのみで構成できるため、パターン形成が極めて容易
で、安価に絶対位置検出ができる。また、電源が切れて
いる状態で入力軸が回転しても絶対位置が検出でき、さ
らに、電源投入後に入力軸が１回転すれば絶対位置を求
めることができる。また、電池などで常時動作のための
バックアップ電力を供給する必要が無い。また、電源が
供給されてから入力軸が１回転するまでは絶対位置が求
められないという制約はあるが、多くの場合、電源投入
時にわずかに動くことは許容できるため応用範囲は広く
適用できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による絶対位置検出機能を有する回転型
インクリメンタルエンコーダを示す構成図である。

【図２】図１の各パルス発生手段からのパルスを示す波
形図である。

【図３】従来のインクリメンタルエンコーダを示す回転
板の構成図である。

【図４】図３の要部を示す拡大図である。

【符号の説明】

２０入力軸２１主回転板２２副回転板３０第１パルス発生手段３１第２パルス発生手段３２第３パルス発生手段３３第４パルス発生手段６０主ギヤ部６１副ギヤ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力軸(20)に直結した主回転板(21)と、
前記主回転板(21)の回転角に比例した数のパルスを発生
させる第１、第２パルス発生手段(30、31)と、前記主回
転板(21)の１回転毎にパルスを発生させる第３パルス発
生手段(32)と、前記主回転板(21)に連結し前記主回転板
(21)とは異なる回転比で回転する副回転板(22)と、前記
副回転板(22)の１回転毎にパルスを発生させる第４パル
ス発生手段(33)とからなることを特徴とする絶対位置検
出機能を有する回転型インクリメンタルエンコーダ。
【請求項２】前記主回転板(21)の外周に形成された主
ギヤ部(60)と、前記副回転板(22)の外周に形成され前記
主ギヤ部(60)の歯数と異なる歯数の副ギヤ部(61)とを備
え、前記主ギヤ部(60)及び副ギヤ部(61)は互いに直接ギ
ヤ結合していることを特徴とする請求項１記載の絶対位
置検出機能を有する回転型インクリメンタルエンコー
ダ。