JPH0989591A - 多回転アブソリュートエンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】配線の本数が少ない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。 【解決手段】主電源の端子２１とバックアップ電源の端
子２２とに接続されると共に、第１の電子回路２５と第
２の電子回路２６とに接続される電源線３３と、電源線
３３の電圧を検出する電圧検出器２３と、電圧検出器２
３の検出結果に基づき、第１の電子回路と第２の電子回
路との少なくとも一方に電源を供給するように、切り換
える切り換え器２４とを有する構成にしたので、配線の
本数が少ないアブソリュートエンコーダを提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主電源がオフの時
にも、回転数を検出できるバックアップ電源を備える多
回転アブソソリュートエンコーダに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、多回転アブソリュートエンコーダ
として、特開平３−２８７０１４号公報に記載されたも
のが知られている。この従来の多回転アブソリュートエ
ンコーダは、複数のパターンが形成され、回転軸に取り
付けられる符号板と、符号板に対して相対移動する検出
器とから構成される。

【０００３】符号板は、１トラックアブソリュートパタ
ーンを有するアブソリュート第１トラックと、インクリ
メンタルパターンを有するインクリメンタル用第２トラ
ックと、回転数検出用の磁気パターンを有する第３トラ
ックとを備え、検出部は、アブソリュートパターンを読
み取り、アブソリュート信号を出力するアブソリュート
用第１検出器と、インクリメンタルパターンを読み取
り、インクリメンタル信号を出力するインクリメンタル
第２検出器と、磁気パターンの磁界の変化を検出し、符
号板が１回転した時に１パルスを出力するＭＲセンサを
有する第３検出器とを備える。

【０００４】第１検出器及び第２検出器は、主電源がオ
ンの時に駆動され、第３検出器は、主電源がオン、オフ
にかかわらず駆動される。即ち、第３検出器は、ＭＲセ
ンサから出力されるパルス数をカウントするカウンタを
備え、そして、主電源とは別の電源電池（以下、バック
アップ電源とする）によりバックアップされており、常
時回転軸の回転数を計数するように構成される。

【０００５】このように構成されたエンコーダの電源系
統図を図７に示す。アブソリュート信号とインクリメン
タル信号とは、第１の電子回路１０３に出力され、回転
数は、第２の電子回路１０４に出力される。ＤＣ５Ｖ電
源を供給する主電源の端子１０１には、第１の電子回路
１０３が電源線１１０により接続されている。

【０００６】また、電源線１１０には、ダイオード１０
５を介してコンデンサ１０６が接続されている。ＤＣ
３．６Ｖ電源を供給するバックアップ電源の端子１０２
には、バッテリ線１１１が接続されており、このバッテ
リ線１１１には、ダイオード１０７及びレギュレータ１
０８を介して第２の電子回路１０４が接続されている。

【０００７】ダイオード１０５とコンデンサ１０６との
間は、ダイオード１０９を介してダイオード１０７とレ
ギュレータ１０８との間に接続されている。このような
構成において、主電源がオンの時、第１の電子回路１０
３にＤＣ５Ｖ電源が供給されると共に、ダイオート１０
５を介してコンデンサ１０６にＤＣ５Ｖ電源が供給さ
れ、さらにダイオード１０９を介してレギュレータ１０
８にＤＣ５Ｖ電源が供給される。レギュレータ１０８
は、予め設定された一定の電源（例えばＤＣ２．８Ｖ電
源）を第２の電子回路１０４に供給する。コンデンサ１
０６には、主電源がオンの間、電荷が蓄えられる。コン
デンサ１０６に蓄えられた電荷は、主電源がオフで、か
つバックアップ電源が取り外された時等、レギュレータ
１０８に供給される。

【０００８】また、主電源がオフになった時、バックア
ップ電源からダイオード１０７を介してレギュレータ１
０８にＤＣ３．６Ｖ電源が供給される。レギュレータ１
０８は、バックアップ電源から供給されるＤＣ３．６Ｖ
電源により、主電源がオフの状態でも、ＤＣ２．８Ｖ電
源を第２の電子回路１０４に供給できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述のように構成され
た多回転アブソリュートエンコーダの電源系統には、前
述したように、主電源の端子１０１とバックアップ電源
１０２とにそれぞれ接続される電源線１１０（０Ｖ用配
線と５Ｖ用配線との２本）と、バッテリ線１１１（０Ｖ
用配線と３．６Ｖ用配線との２本）とが必要であった。

【００１０】さらに、第１の電子回路１０３には、アブ
ソリュート信号、インクリメンタル信号及び回転数から
求められた回転軸の多回転情報を出力するデータ出力線
が２本必要であった。そして、これら、電源線１１０、
バッテリ線１１１及びデータ出力線は束ねられ、一本に
纏められる。しかしながら、主電源がオンの時は、第１
の電子回路１０３とレギュレータ１０８とに、電源線１
１０を介してＤＣ５Ｖ電源が供給されるので、バックア
ップ電源及びバッテリ線１１１は不必要になる。

【００１１】また、主電源がオフの時、レギュレータ１
０８に、バッテリ線１１１を介してＤＣ３．６Ｖ電源が
供給されるので、主電源及び電源線１１０は不必要にな
る。従って、電源線１１０とバッテリ線１１１との両方
を用意することは、エンコーダの配線本数を増やすこと
になり、束ねられた際の総配線の太さが太くなり、配線
スペースを大きく必要とし、効率的ではなかった。

【００１２】そこで、本発明は、上述した従来の技術が
有する問題点に鑑みてなされたものであり、配線の本数
が少ない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。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した目的
を達成するためのものであり、以下に実施の形態に示し
た各図面を用いて説明する。請求項１のロータリエンコ
ーダは、一回転内位置情報検出用第１パターン（１、
２）と回転数検出用第２パターン（３）とが形成された
符号板（４）と、前記符号板（４）に対して相対移動
し、第１の電源（２１）により前記一回転内位置情報検
出用第１パターン（１、２）を検出する第１検出手段
（５、６、８、２５）と、前記符号板（４）に対して相
対移動し、前記第１の電源（２１）により前記回転数検
出用第２パターン（３）を検出する第２検出手段（７、
２６）と、前記第１の電源（２１）がオフになった時、
前記第２検出手段（７、２６）が前記回転数検出用第２
パターン（３）を検出するように、前記第２検出手段
（７、２６）をバックアップする第２の電源（２２）
と、を備える多回転アブソリュートエンコーダにおい
て、前記第１の電源（２１）と前記第２の電源（２２）
とに接続されると共に、前記第１検出手段（５、６、
８、２５）と前記第２検出手段（７、２６）とに接続さ
れる電源線（３３）と、前記第１の電源（２１）がオン
かオフかを検出するオンオフ検出手段（２３）と、前記
電源線（３３）に接続され、前記オンオフ検出手段（２
３）の検出結果に基づき、前記第１の電源（２１）がオ
ンの時、前記第１の電源（２１）から前記第１検出手段
（５、６、８、２５）と前記第２検出手段（７、２６）
とに電気を供給し、前記第１の電源（２１）がオフの
時、前記第２の電源（２２）から前記第２検出手段
（７、２６）に電気を供給するように、前記第１の電源
（２１）と前記第２の電源（２２）とを切り換える切り
換え手段（２４）と、を有することを特徴とする。

【００１４】請求項１に記載の多回転アブソリュートエ
ンコーダによれば、配線の本数が少ないアブソリュート
エンコーダを提供することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１から図６は、本発明の実施の
形態の一例を示すものである。図１は、エンコーダの平
面図、図２は図１に示したエンコーダの側面図、図３は
エンコーダの電源系統図、図４は主電源からＤＣ５Ｖ電
源が供給された時の電源系統図、図５はバックアップ電
源からＤＣ３．６Ｖ電源が供給された時の電源系統図、
図６は主電源及びバックアップ電源から電源供給されて
いない時の電源系統図を示す。

【００１６】図１に示すように、多回転アブソリュート
エンコーダは、符号板４と、符号板４に対して相対移動
する検出部と、符号板４が取り付けられる回転軸９とか
ら大きく構成される。符号板４は、透明なガラスに、１
トラックアブソリュートパターン１を有するアブソリュ
ート第１トラックと、その内側にインクリメンタルパタ
ーン２を有するインクリメンタル第２トラックとが同心
円上にクロムパターンにより形成され、さらに、インク
リメンタルパターン２の内側に１回転に１パルスを発生
する磁気パターン３を有する第３トラックが設けられて
いる。

【００１７】検出部は、磁気パターン３に対向し、磁気
パターン３の磁界の変化を検出し、回転軸が１回転する
毎に１パルスのインクリメンタル信号を出力する２個の
ＭＲセンサ（磁気抵抗効果素子）７が配置される。ＭＲ
センサ７から出力されたインクリメンタル信号は、第２
の電子回路２６に出力される。第２の電子回路２６は、
インクリメンタル信号を計数する計数回路と、計数回路
で計数された回転数を保持する保持回路とを備える。

【００１８】ＭＲセンサ７と第２の電子回路２６とは、
図２に示すようにバックアップ範囲１３内に属し、後述
する主電源とは別の電源電池（以下バックアップ電源と
する）により、主電源がオフの時でも、回転軸９の回転
数を常時カウントし、保持している。バックアップ電源
としては、通常、リチウム電池が使用される。そして、
第２の電子回路２６は、ＭＲセンサ７から出力される回
転数と、回転に関するステータスデータ（オーバーフロ
ー等を含むエラー情報）とを第１の電子回路２５に出力
する。

【００１９】検出部は、１トラックアブソリュートパタ
ーン１とインクリメンタルパターン２とを挟むように、
符号板４の一方の面に対向して発光素子８が配置される
と共に、符号板４の他方の面のアブソリュートパターン
１に対向してアブソリュート用検出器５が、インクリメ
ンタルパターン２に対向してインクリメンタル用検出器
６が配置される。

【００２０】アブソリュート用検出器５は、アブソリュ
ートパターン１を読み取ってアブソリュート信号を出力
し、インクリメンタル用検出器６は、インクリメンタル
パターン２を読み取ってインクリメンタル信号を出力す
る。アブソリュート信号及びインクリメンタル信号は、
第１の電子回路２５に出力される。第１の電子回路２５
は、アブソリュート信号とインクリメンタル信号とから
回転軸９の一回転内絶対位置情報を求め、その一回転内
絶対位置情報と、第２の電子回路２６から出力される回
転数及びステータスデータとから、多回転情報として多
回転数を含んだ絶対位置を表すシリアル通信データを算
出する。

【００２１】シリアル通信データは、２本のデータ出力
線を備えるシリアル出力端子１０から出力される。多回
転アブソリュートエンコーダの電源系統を図３に示す。
図３に示すように、エンコーダ本体２０には、電源線３
３が配設されている。この電源線３３は、主電源に接続
される電源線と、バックアップ電源に接続されるバッテ
リ線とを共用する。

【００２２】即ち、電源線３３は、エンコーダ本体２０
の外部で、ＤＣ５Ｖ電源を供給する主電源の端子２１
と、ダイオード３２を介してＤＣ３．６Ｖ電源を供給す
るバックアップ電源の端子２２とが接続されたコネクタ
３４に接続される。また、エンコーダ本体２０の内部に
おける電源線３３には、トランジスタから構成される切
り換え器２４を介して第１の電子回路２５が接続される
と共に、ダイオード３１を介してレギュレータ２９が接
続され、このレギュレータ２９に第２の電子回路２６が
接続されている。

【００２３】切り換え器２４と電源線３３とには、エン
コーダ本体２０の内部に印加される電源電圧を検出する
電圧検出器２３が接続されている。切り換え器２４は、
電圧検出器２３で検出された電源電圧が所定の電圧以上
印加されていると判断した時、切り換え器２４はオン状
態となり、電圧検出器２３で検出された電源電圧が所定
の電圧未満しか印加されていないと判断した時、切り換
え器２４はオフ状態となる。

【００２４】即ち、切り換え器２４は、電圧検出器２３
で検出したエンコーダ本体２０内に印加されている電圧
が約４Ｖ以上の時、主電源がオンになっていると判断
し、第１の電子回路２５、コンデンサ２８及びレギュレ
ータ２９にＤＣ５Ｖ電源を供給する。また、切り換え器
２４は、電圧検出器２３で検出したエンコーダ本体２０
内に印加されている電圧が約４Ｖ未満の時、主電源がオ
フになっていると判断し、第１の電子回路２５及びコン
デンサ２８にはＤＣ３．６Ｖ電源を供給せず、レギュレ
ータ２９にのみＤＣ３．６Ｖ電源を供給する。

【００２５】レギュレータ２９は、常に定められた電源
を第２の電子回路２６に供給するものであり、本実施の
態様では、常にＤＣ２．８Ｖ電源を供給するものであ
る。例えば、主電源がオンの時、レギュレータ２９にＤ
Ｃ５Ｖ電源が供給されても、第２の電子回路２６にはＤ
Ｃ２．８Ｖ電源が供給され、主電源がオフの時、ＤＣ
３．６Ｖ電源が供給されても、第２の電子回路２６には
ＤＣ２．８Ｖ電源が供給される。

【００２６】切り換え器２４と第１の電子回路２５との
間には、ダイオード２７を介して大容量コンデンサ
（０．１〜１Ｆ）２８が接続されている。大容量コンデ
ンサ２８には、切り換え器２４がオン状態の時、すなわ
ち主電源がオンの時、ＤＣ５Ｖ電源が供給されている
間、電荷を蓄える。ダイオード３１とレギュレータ２９
との間は、ダイオード３０を介して、ダイオード２７と
コンデンサ２８との間が接続されている。

【００２７】このように構成された多回転アブソリュー
トエンコーダの電源系統の動作を以下に説明する。主電
源がオンの時の電源系統を図４に示す。電源線３３にＤ
Ｃ５Ｖ電源が供給されていると、電圧検出器２３で検出
された電圧が５Ｖとなり、切り換え器２４がオン状態に
なる。切り換え器２４がオン状態になると、第１の電子
回路２５、及びダイオード２７を介して大容量コンデン
サ２８にＤＣ５Ｖ電源が供給されると共に、ダイオード
３１を介してレギュレータ２９にＤＣ５Ｖ電源が供給さ
れる。レギュレータ２９は、ＤＣ５Ｖ電源をうけ、ＤＣ
２．８Ｖ電源を第２の電子回路２６に供給する。

【００２８】従って、主電源がオンになると、アブソリ
ュート用検出器５がアブソリュートパターン１を検出
し、インクリメンタル用検出器６がインクリメンタルパ
ターン２を検出し、ＭＲセンサ７が磁気パターン３を検
出する。第２の電子回路２６では、ＭＲセンサ７から出
力されるインクリメンタル信号を計数し、計数された回
転数を第１の電子回路２５に出力する。

【００２９】第１の電子回路２５は、アブソリュート信
号とインクリメンタル信号とから回転軸９の一回転内絶
対位置情報を求め、その一回転内絶対位置情報と、第２
の電子回路２６から出力される回転数及びステータスデ
ータとから多回転数を含んだ絶対位置を表すシリアル通
信データを算出し、シリアル通信データをシリアル出力
端子１２から出力する。

【００３０】尚、主電源がオンの時、バックアップ電源
は、電源線３３にＤＣ３．６Ｖ電源を供給しているが、
エンコーダ全体の電圧が高いのでパックアップ電源から
電流は供給されない。主電源がオフの時の電源系統を図
５に示す。主電源がオフの時、電源線３３にＤＣ５Ｖ電
源が供給されずに、バックアップ電源からＤＣ３．６Ｖ
電源が供給される。そして、電圧検出器２３で検出され
た電圧が３．６Ｖとなり、切り換え器２４がオフ状態に
なる。切り換え器２４がオフ状態になると第１電子回路
２５及びコンデンサ２８にはＤＣ３．６Ｖ電源が供給さ
れず、レギュレータ２９にのみＤＣ３．６Ｖ電源が供給
される。レギュレータ２９は、ＤＣ３．６Ｖ電源をう
け、ＤＣ２．８Ｖ電源を第２の電子回路２６に供給す
る。

【００３１】従って、主電源がオフになると、アブソリ
ュート用検出器５及びインクリメンタル用検出器６が動
作せず、ＭＲセンサ７だけが磁気パターン３を検出す
る。第２の電子回路２６では、ＭＲセンサ７から出力さ
れるインクリメンタル信号を計数し、計数された回転数
を保持する。第２の電子回路２６に保持された回転数
は、主電源がオンになった時、第１の電子回路２５に出
力される。

【００３２】主電源及びバックアップ電源から電源供給
されていない時の電源系統を図６に示す。主電源及びバ
ックアップ電源から電源供給されていない時とは、主電
源がオフの状態で、バックアップ電源が取り外される場
合である。電源線３３にＤＣ５Ｖ電源及びＤＣ３．６Ｖ
電源が供給されない場合、エンコーダ全体に電圧が印加
されない。

【００３３】その場合、大容量コンデンサ２８が内部電
源として機能し、大容量コンデンサ２８に蓄えられた電
荷をレギュレータ２９に供給する。レギュレータ２９
は、供給された電荷から、ＤＣ２．８Ｖ電源を第２の電
子回路２６に供給する。従って、主電源及びバックアッ
プ電源から電源供給されていない時は、主電源がオフの
時と同じように、アブソリュート用検出器５及びインク
リメンタル用検出器６が動作せず、ＭＲセンサ７だけが
磁気パターン３を検出する。第２の電子回路２６では、
ＭＲセンサ７から出力されるインクリメンタル信号を計
数し、計数された回転数を保持する。

【００３４】また、大容量コンデンサ２８は、主電源が
オフになった直後、すなわち、バックアップ電源がＤＣ
３．６Ｖ電源を供給できる状態になるまでの間にも同様
にレギュレータ２９に電荷を供給する。このように、電
源線とバッテリ線とを電源線３３で共通にし、電源線３
３に電圧検出器２３及び切り換え器２４を接続すること
により、主電源がオン、オフに係わらず、電源線３３を
使用することができる。

【００３５】従って、従来、電源線の総数が４本であっ
たの対し、本実施例ではその半分の２本に減らすことが
でき、配線スペースを大きくとれるようになる。また、
電源線とデータ出力線とを束ねて、一本に纏めたとして
も、電源線の本数が減ったので、総配線の太さが太くな
ることはない。従来と同じ配線スペースを利用できるな
らば、配線の太さを太くすることも可能となり、配線を
太くすることにより、配線の耐久性（断線しにくくな
る）を増すことができるだけでなく、配線の導体抵抗の
低減も期待できる。

【００３６】また、主電源がオン、オフ共に、常時電源
線が安定した電位にあるため、外乱ノイズに誘導されに
くく、耐ノイズ性の向上も期待できる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、第１の電
源がオンかオフかを検出するオンオフ検出手段と、電源
線に接続され、オンオフ検出手段の検出結果に基づき、
第１の電源がオンの時、第１の電源から第１検出器と第
２検出器とに電気を供給し、第１の電源がオフの時、第
２の電源から第２検出器に電気を供給するように、第１
の電源と第２の電源とを切り換える切り換え手段とを有
する構成にしたので、電源線を共通化でき、全体の配線
を削減した配線の少ないアブソリュートエンコーダを提
供できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】エンコーダの平面図

【図２】図１に示したエンコーダの側面図

【図３】エンコーダの電源系統図

【図４】主電源からＤＣ５Ｖ電源が供給された時の電源
系統図

【図５】バックアップ電源からＤＣ３．６Ｖ電源が供給
された時の電源系統図

【図６】主電源及びバックアップ電源から電源供給され
ていない時の電源系統図

【図７】従来のエンコーダの電源系統図

【符号の説明】 符号板 ４ 第１の電子回路 ２５ 第２の電子回路 ２６ 切り換え器 ２４ 電圧検出器 ２３ 電源線 ３３

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 康彦 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 山内 茂樹 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一回転内位置情報検出用第１パターンと回
   転数検出用第２パターンとが形成された符号板と、 前記符号板に対して相対移動し、第１の電源により前記
   一回転内位置情報検出用第１パターンを検出する第１検
   出手段と、 前記符号板に対して相対移動し、前記第１の電源により
   前記回転数検出用第２パターンを検出する第２検出手段
   と、 前記第１の電源がオフになった時、前記第２検出手段が
   前記回転数検出用第２パターンを検出するように、前記
   第２検出手段をバックアップする第２の電源と、を備え
   る多回転アブソリュートエンコーダにおいて、 前記第１の電源と前記第２の電源とに接続されると共
   に、前記第１検出手段と前記第２検出手段とに接続され
   る電源線と、 前記第１の電源がオンかオフかを検出するオンオフ検出
   手段と、 前記電源線に接続され、前記オンオフ検出手段の検出結
   果に基づき、前記第１の電源がオンの時、前記第１の電
   源から前記第１検出手段と前記第２検出手段とに電気を
   供給し、前記第１の電源がオフの時、前記第２の電源か
   ら前記第２検出手段に電気を供給するように、前記第１
   の電源と前記第２の電源とを切り換える切り換え手段
   と、を有する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】一回転内位置情報検出用第１パターンと回
   転数検出用第２パターンとが形成された符号板と、 前記符号板に対して相対移動し、第１の電源から供給さ
   れる電気により動作し、前記一回転内位置情報検出用第
   １パターンを検出する第１検出手段と、 前記符号板に対して相対移動し、前記第１の電源から供
   給される電気により動作し、前記回転数検出用第２パタ
   ーンを検出する第２検出手段と、 前記第１の電源がオフになった時、前記第２検出手段が
   前記回転数検出用第２パターンを検出するように、前記
   第２検出手段に電気を供給する第２の電源と、を備える
   多回転アブソリュートエンコーダにおいて、 前記第１の電源と前記第２の電源との電圧を互いに異な
   らせ、 前記第１の電源と前記第２の電源とに接続されると共
   に、前記第１検出手段と前記第２検出手段とに接続され
   る電源線と、 前記電源線の電圧を検出する電圧検出手段と、 前記電圧検出手段の検出結果に基づき、前記第１検出手
   段と前記第２検出手段との少なくとも一方に電気を供給
   するように、前記第１の電源と前記第２の電源とを切り
   換える切り換え手段と、を有することを特徴とする多回
   転アブソリュートエンコーダ。
3. 【請求項３】前記第１の電源の電圧は、前記第２の電源
   の電圧より高い所定電圧以上に設定され、 前記電圧検出手段は、前記電源線に印加されている電圧
   が前記所定電圧以上か否かを検出し、 前記切り換え手段は、前記電圧検出手段が前記電源線に
   印加されている電圧が前記所定電圧以上と検出した時、
   前記第１の電源から前記第１検出手段及び前記第２検出
   手段に電気を供給し、前記電圧検出手段が前記電源線に
   印加されている電圧が前記所定電圧未満と検出した時、
   前記第２の電源から前記第２検出手段に電気を供給する
   ことを特徴とする多回転アブソリュートエンコーダ。