JPH102715A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動体の位置を検出する装置に関し、位置検
出誤差をなくし、正確な位置検出を行う。 【解決手段】 移動物体１には光センサ３，４、光源７
が設けられ、壁、等に固定されたエンコーダパターン２
の前面を移動する。光源７からの投射光５はパターン２
の明部１１では反射して反射光Ｌとなり光センサ３，４
で検出され、暗部１２では反射されない。検出されたパ
ルスは電圧値「１」、検出されない時「０」とし、カウ
ンタで読み取り、波形整形回路から出力する。光センサ
３，４は各々検出出力の位相が９０°ずれるように取付
けられ、パターン２のパルス列として検出し、どちらの
光センサが先に検出したかにより移動方向を知る。パタ
ーン２は高速，中速，低速域で明，暗部の幅ａ，ｂの比
を変え、速度に応じて検出可能な幅とし、幅／速度＝時
間＝一定としてデューティー比の差をなくし、パルスの
カウントを確実にし、検出誤差をなくすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエレベータ等の移動
体に適用され、移動量を検知するための位置検出装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の位置検出装置に用いられる
エンコーダパターンの図、図６は従来の位置検出装置の
全体の構成図、図７は従来の他の形式の位置検出装置の
構成図である。これらの図において１は移動物体で、光
センサ３，４と光源７が設けられている。２２はエンコ
ーダパターンであり、壁等に固定され白黒の縞、即ち、
明部１１と暗部１２とを備えている。

【０００３】これらの図に示すように移動物体１の移動
量を検知する方法として、エンコーダパターン２２の白
黒或いは明暗の変化を数えることによりその変化量から
移動量を検知する方法がある。この方法では、白黒或い
は明，暗部１１，１２の縞を有するエンコーダパターン
２２を用意する必要が有る。

【０００４】このエンコーダパターン２２の白黒或い
は、明暗を検出するために、エンコーダパターン２２に
対して光源７より投射光５をあてる。その時、エンコー
ダパターン２２の明部１１では光が反射し、暗部１２で
は光が反射しないことを利用し、その反射光６の変化を
光センサ３，４により捕らえ、光が反射してくる部分は
電圧が高く、光の反射が無い部分では電圧が低いといっ
た電気信号に変換され、さらに電気信号の高低変化を図
２の波形整形回路８により、例えば電圧が高いときを
１、低いときを０、となる様にデジタル信号とすること
によって、例えば１の時はカウンタ９でカウントし、０
の時はカウントしないといったことをカウンタ回路で行
い、その値により物体の移動量を検知するものである。

【０００５】物体が移動する方向を知るためには、エン
コーダパターン２２の検出出力の位相差を９０°とする
必要が有り、図５に示すようにエンコーダパターンの明
部１１と暗部１２の位相差が９０°となるように取付け
たり、図６に示すように光センサ３，４の出力が９０°
の位相差を持つようにエンコーダパターン２２を取付け
るといった方法が取られる。

【０００６】光センサの出力には２種類が考えられる。
２つの光センサのうち、一方を３、他方を４とすると
き、どちらの光センサの出力が先にでるかにより、移動
方向を知ることができる。例えば、光センサ３が先に出
力される場合のカウンタをカウントアップとし、４が先
に検出される場合のカウンタをカウントダウンとするこ
とにより、物体が移動した方向と場所を捕らえることが
できる。以上のような方法で、物体の移動量を検出して
いた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】白黒等の明暗のエンコ
ーダパターン２２において、エンコーダパターン２２の
明部１１と暗部１２の幅の比を図８（ａ）のようにａ：
ｂとする。ここで、従来の問題点として、ａ＝ｂの場
合、センサの反応遅れ等により、図８の（ｂ）に示すよ
うに検出レベルＬが設定されているとき、検出信号波形
の波形整形後、（ｃ）に示すように幅ｃ＜ｄとなる場合
がある。

【０００８】さらに、移動物体１のスピードがあまりに
早いと、ついにはｃが消滅し、カウントされないといっ
た問題があった。そこで、移動物体の速度を抑えるか、
エンコーダパターンの幅を大きくとるといったことが必
要であった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題点を
解決するために、明部と暗部の縞を交互に直線状に配置
し、その前面を通過する移動体の移動速度に応じてその
直線方向を段階的に区分した速度域を設け、各速度域に
おいては、前記明部と暗部の幅の比を所定の値に定め、
同所定値は低速域から高速域になるに従って段階的に変
更したエンコーダパターンと；前記移動体に取り付けら
れ、前記エンコーダパターンの明，暗部を読みとる光セ
ンサと；同光センサの信号をカウントし、波形整形して
検出する検出部とを具備してなることを特徴とする位置
検出装置を提供する。

【００１０】本発明は、このような手段により、移動体
が通常その位置を通過する移動速度に応じて、白黒等の
明，暗部を有するエンコーダパターン２２の明部と暗部
の幅の比（ａ：ｂ）を段階的に変更したエンコーダパタ
ーンに対し、移動体に取り付けた光センサでこの明暗の
パターンを読みとり、その信号を検出部のカウンタによ
ってカウントし、カウントした信号を波形整形して検出
し、そのカウントにより移動量を検出する。移動体の移
動方向は例えば、光センサを２個配置し、どちらかの光
センサからの出力を先に検出するかにより知ることがで
きる。

【００１１】従来の方法では図８に示すように、１：１
の白黒あるいは明暗のエンコーダパターン２が、センサ
の反応遅れ等により移動物体１のスピードによってカウ
ントされないことも起こるが、本発明のエンコーダパタ
ーンでは、移動体のスピードに応じて、明暗部のパター
ン比を段階的に変えることによって、明部からの反射光
による信号の検出を確実にすると共に、実際にセンサに
よって検出された後、波形整形回路による出力信号のデ
ューティー比をほぼ５０％とすることができる。実際に
は、移動体のスピードは連続的に変化するのに対して、
エンコーダパターンは段階的（不連続）に変化する。そ
こで、エンコーダパターンの変化の段階をできるだけ増
やして、この不連続性を影響のない範囲に抑えることが
好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の
実施の一形態に係る位置検出装置の全体の構成図であ
る。図１において、１は移動物体、２はエンコーダパタ
ーン、３，４は光センサ、７は光源であり、５は投射
光、６は反射光である。１１はエンコーダパターン２の
白黒の縞のうち、明部、１２は暗部であり、その幅をそ
れぞれａ，ｂとしている。

【００１３】図１に示すように、エンコーダパターン２
は白黒或いは明暗の縞である。また光源７は可視光やレ
ーザ光等を使用して光を放射する。さらに、エンコーダ
パターン２は壁などの固定側に取り付ける。各エンコー
ダパターン位置に対して移動物体１はおおよその移動速
度の範囲が限定された動作をする。

【００１４】エンコーダパターン２は移動物体１の移動
速度に合わせて、図示のように高速域，中速域，低速域
に区分し、高速域では明部１１の幅ａ，暗部１２の幅ｂ
の比をａ：ｂ＝２：１，中速域ではａ：ｂ＝３：２，低
速域ではａ：ｂ＝１：１として段階的に変化させ、スピ
ードによる信号検出の反応遅れによる影響が起きないよ
うに構成している。又、後述するように波形整形回路に
よる出力信号のデューティー比をほぼ５０％にすること
ができる。

【００１５】上記のように図１の例ではエンコーダパタ
ーン２の速度区分を３段階にしているが、実際の移動物
体１の速度は連続的に変化するので、この移動物体１の
速度に沿うようにパターン２の段階をできるだけ多くし
て不連続性の影響のないようにすることが好ましい。

【００１６】図２は上記の実施の形態の位置検出装置の
回路構成図であり、この装置は光センサ３，４、波形整
形回路８、カウンタ９、値出力１０からなる。光センサ
３，４は移動物体中に取り付けるものとし、例えば光を
受けると電圧が高く、光を受けない時は電圧が低くなる
と言うものであり、これによって、エンコーダパターン
２を検出する。

【００１７】この信号を波形整形回路８により、例えば
電圧の高い時を１、電圧の低い時を０と言ったデジタル
信号とする。このデジタル信号をカウンタ９で読みとる
ことによって、移動物体１の位置を検出し、この位置を
値出力１０から出力する。

【００１８】図３は本実施の形態の位置検出装置におけ
る移動物体１の速度とエンコーダパターン２の関係を示
す図である。図３に示すように、各エンコーダパターン
２上を移動物体１が通過する速度をｖ_X (x＝1,2,3 …)
、各エンコーダパターンの長さをａ_x 、移動物体１が
各パターン上を通過する時間をｔ_x とする。

【００１９】仮に、ａ_x が一定であれば、通過時間ｔ_x
は各エンコーダパターン上での速度ｖ_X によって異な
り、これが、波形整形回路８でのデューティー比の差に
なる。そこで、予め、ａ_x ／ｖ_X ＝ｔ_x ＝一定となるよ
うなａ_x を設置すれば移動物体の移動速度によるデュー
ティー比の差をほとんど無くすことができる。さらに、
波形整形回路１でのデューティー比を５０％（ｃ＝ｄ）
となるようにａ_x を設定することも可能となる。

【００２０】図４は本実施の形態における位置検出装置
の光センサ信号出力を示した図である。光センサは検出
出力位相が９０°ずれるように取り付ける。つまり、光
センサ出力は（ａ），（ｂ）に示されるように２種類考
えられる。

【００２１】２つのセンサの内、一方を光センサ３、も
う一方を光センサ４としたとき、どちらの光センサが先
に検出されるかによって移動方向を知ることができる。
例えば、図４の（ａ）の場合は光センサ３が先に出力さ
れているので、カウンタ９をカウントアップとし、図２
（ｂ）の場合は光センサ４が先に検出されているのでカ
ウントダウンとし、移動した方向と場所を捉えることが
可能となる。

【００２２】本来高速で移動するべき領域で、移動物体
が低速で移動するといった場合、デューティー比を５０
％とすることはできないがエンコーダパターン２をカウ
ントミスすることはない。確実のため、このような非常
時には移動物体を低速で初期位置に戻し、カウンタ９を
クリアするものとする。

【００２３】

【発明の効果】以上、具体的に説明したように、本発明
は、明部と暗部とを交互に配置したエンコーダパターン
に段階的な速度域を設け、この速度域における明部と暗
部との幅の比を低速域から高速域になるに従って段階的
に変更し、この明部と暗部を読み取る光センサと、読み
とった信号を検出する検出部とを備えた構成を特徴とし
ているので、次のような効果を有する。

【００２４】従来の方法では、移動物体の速度が速くな
るとセンサの出力が明部（ｃ）＜暗部（ｄ）或いはｃ＝
０となることによって位置検出が不安定または誤差を含
むことがあった。しかし、本発明では、移動体の移動速
度に応じたエンコーダパターンを用いることから、波形
整形回路出力はほぼｃ＝ｄとすることが可能となり、カ
ウンタが確実にカウントできるようになる。これによっ
て位置検出誤差をなくすことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る位置検出装置の全
体構成図である。

【図２】本発明の実施の一形態に係る位置検出装置の回
路のブロック図である。

【図３】本発明の実施の一形態に係る位置検出装置の各
位置における移動物体の速度とエンコーダパターンとの
関係を示す図で、（ａ）はパターンと速度及び時間を、
（ｂ）は波形整形回路の波形を示す。

【図４】本発明の実施の一形態に係る位置検出装置の光
センサ信号出力の図で、（ａ），（ｂ）とで位置のずれ
た２種類の出力を示す。

【図５】従来の位置検出装置のエンコーダパターンを示
す図である。

【図６】従来の位置検出装置の一例の全体の構成図であ
る。

【図７】従来の位置検出装置の他の例を示す全体の構成
図である。

【図８】従来のエンコーダパターンとセンサの反応遅れ
の影響を示す図で、（ａ）はエンコーダパターン、
（ｂ）は光センサの出力、（ｃ）は波形整形回路の出力
をそれぞれ示す。

【符号の説明】

１ 移動物体 ２ エンコーダパターン ３ 光センサ ４ 光センサ ５ 投射光 ６ 反射光 ７ 光源 ８ 波形整形回路 ９ カウンタ １０ 値出力 １１ 明部 １２ 暗部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 明部と暗部の縞を交互に直線状に配置
   し、その前面を通過する移動体の移動速度に応じてその
   直線方向を段階的に区分した速度域を設け、各速度域に
   おいては、前記明部と暗部の幅の比を所定の値に定め、
   同所定値は低速域から高速域になるに従って段階的に変
   更したエンコーダパターンと；前記移動体に取り付けら
   れ、前記エンコーダパターンの明，暗部を読みとる光セ
   ンサと；同光センサの信号をカウントし、波形整形して
   検出する検出部とを具備してなることを特徴とする位置
   検出装置。