JPH10274548A - エンコーダの原点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンコーダ信号の作り込みを困難にすること
なく、Ａ，Ｂ相信号に対するＺ相信号のタイミングのず
れをより広範囲に許容し得て、耐ノイズ性も向上させる
ことが可能となるエンコーダの原点検出装置を提供す
る。 【解決手段】 エンコーダ２のＺ相信号のパルス幅をＡ
相及びＢ相信号の周期Ｔに等しくすると共に、そのパル
ス幅の中心位相がＡ相信号の立下がりエッジに位置する
ようにして、エンコーダ２のＺ相信号及びＢ相信号が出
力されている間に、Ａ相信号の立下がりエッジの出力に
基づいて原点検出信号が出力された時点におけるカウン
タ３のカウント値を原点として検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変位体の直線変位
若しくは回転変位に伴って、互いに９０度位相の異なる
パルス信号をＡ相信号及びＢ相信号として出力すると共
に、変位体の変位位置が基準点に達するとパルス信号を
Ｚ相信号として出力するエンコーダの原点検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】例えば光学式のロータリエンコーダ（以
下、エンコーダと称す）は、変位体たる例えば電動機の
回転軸に、外周部に複数のスリットを有する円盤状のス
ケールを設け、そのスケールを挟んでＡ，Ｂ及びＺ相に
対応する発光素子と受光素子とを配置してなるものであ
る。

【０００３】そして、電動機の回転に伴ってスケールが
回転すると、発光素子による投光を受光素子がスリット
を介して受光することにより、互いに位相が９０度異な
るＡ相及びＢ相信号、並びに電動機が一回転する毎に一
回だけ出力されるＺ相信号（原点信号）が出力される。
これらのＡ，Ｂ及びＺ相信号を得ることにより回転子の
回転位置及び回転方向を検出して、電動機に関する各種
の制御が行われる。

【０００４】この場合、制御系に電源が投入された後
に、電動機（回転子）の回転位置の原点を確定する必要
がある。電動機による負荷の駆動がダイレクトドライブ
方式である場合には、原点検出用の機械的スイッチなど
は設けずに、エンコーダのＡ，Ｂ及びＺ相信号のみに基
づいて原点検出が行われる。その一例を図６に示す。

【０００５】回転子の回転位置検出は、例えば、Ａ相及
びＢ相信号の立上がり及び立下がりエッジをアップダウ
ンカウンタによりカウントし、そのカウント値を以て回
転位置とする（図６（ａ），（ｂ），（ｅ）参照）。
尚、図６においては回転子が正転してアップカウントさ
れている場合を示しているが、回転子が逆転する場合
は、Ａ相及びＢ相信号の立上がり，立下がりエッジの入
力タイミングが変化することにより、ダウンカウントが
行われる。そして、Ｚ相信号の立上がりエッジが入力さ
れた時点のカウント値が、原点として検出されるように
なっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光学式
エンコーダの場合、Ａ，Ｂ及びＺの各相に対応する受光
素子の温度特性を全く同一とすることは不可能であり、
温度変化による受光特性の変化によってＡ，Ｂ相信号に
対するＺ相信号の立上がりエッジの入力タイミングが変
化することが良く知られている。

【０００７】また、発光素子には通常ＬＥＤが用いられ
るが、そのＬＥＤについても経時変化により輝度が次第
に減少して行くため、やはり上記の入力タイミング変化
の要因となっている。更に、回転子の回転等に伴う振動
によって、発光素子と受光素子との位置関係が変化する
場合もある。

【０００８】加えて、電源投入時における復帰速度（電
動機の原点位置を、制御系が最初に検出するまでの速
度）に関しても同様であり、復帰速度を高速化して行く
と、Ａ，Ｂ相の素子とＺ相の素子との応答速度の差によ
って前者と後者との信号の発生タイミングが次第にずれ
て行く場合がある。

【０００９】以上のような問題を解決するために、例え
ばＺ相信号の立上がりエッジが、Ａ相及びＢ相信号の立
下がりエッジの丁度中間に位置するように設定すれば、
例えば図６の場合においてカウント値“４”を原点位置
とするためには、±１／８周期幅までのＺ相のずれは許
容できる（図６（ｃ），（ｄ）参照）。

【００１０】しかしながら、斯様な方式においてエンコ
ーダの分解能を高くしようとすると、スケールに対する
スリット等の作り込みが困難となり高価なエンコーダと
なってしまう。また、Ｚ相信号にノイズがのった場合に
誤検出を生じる確率が高くなるという問題もある。

【００１１】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、作り込みを困難にすることなく、
Ａ，Ｂ相信号に対するＺ相信号のタイミングのずれをよ
り広範囲に許容し得えて、耐ノイズ性も向上させること
が可能となるエンコーダの原点検出装置を提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載のエンコーダの原点検出装置は、変位
体の直線変位若しくは回転変位に伴って、互いに９０度
位相の異なるパルス信号をＡ相信号及びＢ相信号として
出力するＡ相信号出力手段及びＢ相信号出力手段と、前
記変位体の変位位置が基準点に達すると、パルス信号を
Ｚ相信号として出力するＺ相信号出力手段と、前記Ａ相
及びＢ相信号出力手段が出力する前記Ａ相及びＢ相信号
をアップまたはダウンカウントすることにより前記変位
体の変位位置データを出力する位置データ出力手段と、
前記Ｚ相信号が出力された期間における前記Ａ相または
Ｂ相の一方の信号レベルと、他方の信号エッジの出力タ
イミングとに基づいて、前記位置データ出力手段により
出力される前記変位位置データを原点とする原点位置決
定手段とを備えたことを特徴とする。

【００１３】斯様に構成すれば、変位体の原点は、Ｚ相
信号が出力された期間においてＡ相またはＢ相の一方の
信号レベルと他方の信号エッジの出力タイミングとに基
き、Ａ相及びＢ相信号をアップまたはダウンカウントす
ることにより得られる変位位置データから決定される。

【００１４】従って、Ｚ相信号は、原点とすべき変位体
の変位位置において、その変位位置に対応するＡ相また
はＢ相の信号エッジが出力される時に有意であれば良
く、従来のように、上記変位位置においてＺ相信号のエ
ッジが必ず出力されるように設定しなければならないと
いう検出方式に比べて、エンコーダにおけるＺ相信号出
力手段の信号出力条件をより緩和することができ、エン
コーダの作り込みが容易となる。そして、経時変化によ
るＡ，Ｂ相及びＺ相信号の出力特性の変化や、変位体が
変位することによる機械的な振動による信号出力の変動
についても、より大きな許容範囲を持たせることが可能
となる。

【００１５】この場合、請求項２に記載したように、前
記位置データ出力手段を、前記Ａ相及びＢ相信号に基づ
き判別した前記変位体の変位方向に応じてカウント動作
のアップ，ダウンを決定すると共に、現在行っているカ
ウント動作のアップ，ダウンを示すアップダウン信号を
出力するように構成し、前記原点位置検出手段を、前記
アップダウン信号がアップカウント動作を示している場
合は、前記Ｚ相信号が出力された期間における前記Ａ相
またはＢ相の一方の信号レベルと、他方の信号エッジの
出力タイミングとに基づいて前記位置データ出力手段に
より出力される前記変位位置データを原点とし、前記ア
ップダウン信号がダウンカウント動作を示している場合
は、前記Ｚ相信号が出力された期間における前記Ａ相ま
たはＢ相の一方の信号レベルと、他方の信号エッジの出
力タイミングとに基づいて前記位置データ出力手段によ
り出力される前記変位位置データの一つ前の値を原点と
するように構成するのが好ましい。

【００１６】斯様に構成すれば、変位体の変位方向の変
化に伴って位置データ出力手段のカウント動作がダウン
カウントになると、原点位置検出手段はアップカウント
動作時に原点とされる変位位置データの一つ前の値を原
点として決定する。従って、変位体の変位方向が変化し
た場合に、原点として検出される変位位置のずれを補正
することができる。

【００１７】また、請求項３に記載したように、前記Ａ
相及びＢ相信号に基づき前記変位体の変位方向を判別す
る判別手段と、この判別手段により判別された前記変位
方向に応じて、前記信号エッジの出力タイミングを示す
タイミング信号と、前記出力タイミングを所定時間遅延
させた遅延タイミング信号とを選択的に出力するタイミ
ング信号出力手段とを備え、前記原点位置検出手段を、
前記信号レベルと前記タイミング信号出力手段の出力信
号とに基づいて、前記位置データ出力手段により出力さ
れる前記変位位置データを原点とするように構成するの
が好適である。

【００１８】斯様に構成すれば、原点位置検出手段は、
前記信号レベルと、変位体の変位方向に応じて、前記信
号エッジの出力タイミングを変化させて選択的に出力す
るタイミング信号出力手段の出力信号とに基づいて、前
記変位位置データから原点を決定する。従って、変位体
の変位方向が変化した場合に、原点として検出される変
位位置にずれが生じるのを防止することができる。

【００１９】以上の場合において、請求項４に記載した
ように、前記Ｚ相信号出力手段が出力する前記Ｚ相信号
のパルス幅を、前記Ａ相及びＢ相信号の出力周期と略等
しくなるように設定するのが好適であり、斯様に構成す
れば、上述したエンコーダにおけるＺ相信号出力手段の
信号出力条件や、経時変化による各相信号の出力特性の
変化並びに機械的な振動による信号出力の変動に対する
許容範囲を最大にすることが可能となる。

【００２０】また、請求項５に記載したように、前記Ｚ
相信号の中心位相と前記信号エッジの出力タイミングと
が略一致するように構成するのが好ましく、斯様に構成
すれば、信号エッジの出力タイミングに対する遅れまた
は進み方向についてのＺ相信号出力手段の出力条件や変
動の許容範囲を、略同等にすることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例につい
て、図１乃至図５を参照して説明する。図１は、エンコ
ーダの原点検出装置の電気的構成を示す機能ブロック図
である。電動機（変位体）１の回転子には、光学式のエ
ンコーダ２が取付けられている。具体的には図示しない
が、電動機１の回転軸には、エンコーダ２のＡ相，Ｂ相
及びＺ相信号に夫々対応するスリットを同心配置状に有
する円盤状のスケールが取付け固定されている。

【００２２】各相信号に対応する例えばＬＥＤからなる
発光素子（図示せず）、及び例えばフォトダイオードか
らなる受光素子２Ａ，２Ｂ及び２Ｚ（Ａ相，Ｂ相及びＺ
相信号出力手段）は、前記スケールのスリットを挟んで
対向するように配設されている。尚、一般的なエンコー
ダと同様に、Ａ相及びＢ相信号はデューティ比５０％で
互いに９０度の位相差をもって出力されるパルス信号で
あり、Ｚ相信号は電動機１の回転軸が一回転する毎に、
回転変位の基準点に達する時点で一回だけ出力されるパ
ルス信号である。

【００２３】ここで、Ｚ相信号として出力されるパルス
信号のパルス幅は、Ａ相及びＢ相信号の周期Ｔと略等し
くなるように、スケールに設けられているスリットの形
状及び配置が調整されている（図４参照）。加えて、Ｚ
相信号のパルスは、そのパルス幅の略中心位相にＡ相信
号パルスの立下がりエッジが位置するように調整されて
いる。

【００２４】受光素子２Ａ及び２Ｂの出力端子は、位置
データ出力手段及び判別手段たるアップダウンカウンタ
（以下、カウンタと称す）３の異なる入力端子に夫々接
続されている。カウンタ３のクロック入力端子には、ク
ロック回路４からクロック信号ＣＬＫが与えられてお
り、カウンタ３は、受光素子２Ａ及び２Ｂから出力され
るＡ相及びＢ相信号の立上がり，立下がりエッジの入力
状態が変化した時に、クロック信号ＣＬＫに同期して、
アップ／ダウンカウント動作を行うようになっている。

【００２５】そのアップ／ダウンカウント動作の切替え
は、前記立上がり，立下がりエッジの入力順で決定され
る。例えば、Ａ相及びＢ相信号の立上がりエッジ
（↑），立下がりエッジ（↓）の入力順が、Ａ（↑），
Ｂ（↑），Ａ（↓），Ｂ（↓），…である場合は、電動
機１の回転が正転であると判別してアップカウント動作
を行い、入力順がＡ（↑），Ｂ（↓），Ａ（↓），Ｂ
（↑），…である場合は、電動機１の回転が逆転である
と判別してダウンカウント動作を行うようになってい
る。

【００２６】そして、カウンタ３は、現在行っているカ
ウント動作がアップ／ダウンのいずれであるか（即ち、
電動機１の回転方向が正転／逆転のいずれであるか）を
示すＵ／Ｄ信号（アップダウン信号）を、後述するエッ
ジ検出器８に出力するようになっている。このＵ／Ｄ信
号は、ハイレベルの時が々アップカウント動作，ロウレ
ベルの時がダウンカウント動作であることを示すもので
ある。

【００２７】また、カウンタ３のカウント値は、電動機
１が一回転すると最大値から零に戻る（正転の場合）よ
うになっている。尚、クロック回路４が出力するクロッ
ク信号ＣＬＫの周期は、電動機１の回転速度が最大にな
った場合のＡ相及びＢ相信号の出力周期よりも十分短い
ものに設定されている。

【００２８】カウンタ３のカウント値が出力される出力
データバスは、原点位置ラッチ回路（以下、ラッチ回路
と称す）５の入力端子及びマイクロコンピュータなどか
らなる制御装置６の入力ポートに接続されている。ま
た、ラッチ回路５の出力データバスは、制御装置６の異
なる入力ポートに接続されている。

【００２９】受光素子２Ｂ及び２Ｚの出力端子は、３入
力のＡＮＤゲート７の入力端子に夫々接続されており、
また、受光素子２Ａの出力端子は、エッジ検出器（タイ
ミング信号出力手段）８を介して、ＡＮＤゲート７の残
りの入力端子に接続されている。

【００３０】エッジ検出器８のクロック入力端子には、
クロック回路４からクロック信号ＣＬＫが与えられてい
る。エッジ検出器８は、後述するように、フリップフロ
ップや論理ゲート回路などから構成されており、Ａ相信
号の立下がり及び立下がりエッジを検出すると、一定幅
のパルス信号をワンショットで出力するようになってい
る。そして、ＡＮＤゲート７の出力端子は、ラッチ回路
５のクロック入力端子及び制御装置６の入力ポートに接
続されている。

【００３１】図２は、エッジ検出器８の詳細な電気的構
成を示すものであり、図３は、エッジ検出器８各部にお
ける信号波形を示すものである。シリアルに接続されて
いる３つのＤフリップフロップ９，１０及び１１のクロ
ック入力端子ＣＫには、クロック回路４のクロック信号
ＣＬＫが与えられるようになっている。そして、初段の
Ｄフリップフロップ９のＤ入力端子に与えられるＡ相信
号は、Ｄフリップフロップ９，１０，１１のＱ出力端子
において、夫々クロック信号ＣＬＫ１個分ずつシフトさ
れた信号，，として出力される（図３（ｃ）〜
（ｅ）参照）。

【００３２】ＥＸＯＲゲート１２は、信号及びの排
他的論理和をとって信号を出力する（図３（ｇ）参
照）。即ち、信号は、図３（ａ）に示すＡ相信号の立
上がり及び立下がりエッジの出力に応じて出力される、
クロック信号ＣＬＫの１パルス分のパルス幅を有する信
号である。また、ＥＸＯＲゲート１３は、信号及び
の排他的論理和をとって信号を出力する（図３（ｆ）
参照）ので、信号は、信号に対してクロック信号Ｃ
ＬＫの１パルス分だけ遅延された信号となっている。

【００３３】これらのＥＸＯＲゲート１２及び１３が出
力する信号及びは、ＡＮＤゲート１４及び１５の一
方の入力端子に与えられており、そのＡＮＤゲート１４
及び１５の他方の入力端子（ＡＮＤゲート１５側は負論
理）には、Ｕ／Ｄ信号が与えられている。そして、ＡＮ
Ｄゲート１４及び１５の出力端子は、ＯＲゲート１６の
入力端子に夫々接続されており、ＯＲゲート１６の出力
信号がエッジ検出信号として出力されるようになって
いる。

【００３４】即ち、図３（ｈ）及び（ｉ）に示すよう
に、Ｕ／Ｄ信号がハイレベル（アップ）の時には、ＡＮ
Ｄゲート１４及びＯＲゲート１６を介して信号がエッ
ジ検出信号（遅延タイミング信号）として出力され、Ｕ
／Ｄ信号がロウレベル（ダウン）の時には、ＡＮＤゲー
ト１５及びＯＲゲート１６を介して信号がエッジ検出
信号（タイミング信号）として選択的に出力されるよう
になっている。尚、ラッチ回路５，ＡＮＤゲート７及び
エッジ検出器８は、原点位置検出手段に対応する。

【００３５】次に、本実施例の作用について図４及び図
５をも参照して説明する。例えば、電動機１が正転して
いる場合は、Ａ相及びＢ相信号の立上がり，立下がりエ
ッジの出力に応じて、カウンタ３は任意の回転位置を零
としてアップカウント動作を行う（図４（ａ），
（ｂ），（ｅ）参照）。尚、カウンタ３はＡ相及びＢ相
信号の入力状態が変化してからクロック信号ＣＬＫ（図
４（ｄ）参照）の２クロック後にカウントアップ（ダウ
ン）を行うようになっている。この時、図４（ｈ）に示
すように、Ｕ／Ｄ信号はハイレベルであり、図４（ｆ）
に示すエッジ検出信号としては、図３（ｆ）の信号が
出力されている。

【００３６】そして、回転子の回転位置が基準点にさし
かかると、Ｚ相信号が出力される（図４（ｃ）参照）。
このＺ相信号が出力されている間にＡ相及びＢ相信号が
出力されると、Ｂ相及びＺ相の信号レベルが共にハイで
ある期間で、且つ、エッジ検出器８がＡ相信号の立下が
りエッジ（信号エッジ）の出力に基づいてエッジ検出信
号（信号）が出力される。すると、ＡＮＤゲート７の
入力が全てハイレベルとなって、原点検出信号が出力さ
れる（図４（ｇ）参照）。

【００３７】すると、ラッチ回路５は、その原点検出信
号の立上がりエッジにおいて、カウンタ３がデータバス
に出力しているカウント値（この場合“４”）をラッチ
して制御装置６に出力する。同時に、制御装置６にも原
点検出信号が与えられるので、制御装置６は、電動機１
の回転位置が原点に達したタイミングを知ることができ
る。

【００３８】ここで、図４においては、カウンタ３のカ
ウント値が変化するタイミングと原点検出信号が出力さ
れるタイミングとは等しいように図示されているが、原
点検出信号はエッジ検出器８のゲート１２〜１６及びＡ
ＮＤゲート７を経た後出力される信号であるため、実際
の原点検出信号の出力タイミングにはゲート遅延が生じ
ている。従って、カウンタ３のカウント値が変化してラ
ッチ回路５に出力された後に原点検出信号が立上がるの
で、その時出力されているカウンタ３のカウント値
“４”がラッチされるようになっている。

【００３９】次に、電動機１が逆転した場合を考える。
この場合、カウンタ３はダウンカウント動作を行ってお
り（図４（ｅ）参照）、図４（ｈ）に示すようにＵ／Ｄ
信号はロウレベルである。図４（ｆ）に示すエッジ検出
信号としては、図３（ｇ）の信号が出力されている。

【００４０】そして、回転子の回転位置が基準点にさし
かかると、Ｚ相信号が出力される（図４（ｃ）参照）
が、逆転の場合は、Ｂ相及びＺ相の信号レベルが共にハ
イである期間で、且つ、エッジ検出器８がＡ相信号の立
上がりエッジの出力に基づいてエッジ検出信号（信号
）が出力されると、原点検出信号が出力される（図４
（ｇ）参照）。

【００４１】すると、ラッチ回路５は、その原点検出信
号の立上がりエッジにおいて、カウンタ３がデータバス
に出力しているカウント値“４”を、正転の場合と同様
にラッチして、制御装置６に出力する。即ち、Ｕ／Ｄ信
号のレベルに応じてエッジ検出信号の出力タイミングを
変化させるのは、正転の場合と逆転の場合とで原点位置
として検出されるカウンタ３のカウント値が等しくなる
ようにするためである。

【００４２】ここで、発光素子及び受光素子２Ａ，２
Ｂ，２Ｚが有する光学的特性の経時変化や、電動機１の
駆動により生じる振動で発光素子及び受光素子２Ａ，２
Ｂ，２Ｚの取付け位置が変動するなどして、原点検出装
置において、電気信号として把握されるＡ相及びＢ相信
号に対するＺ相信号の出力タイミングが相対的に変化し
た場合について、図５をも参照して考察する。

【００４３】前述のように、初期状態での調整におい
て、Ｚ相信号は、そのパルス幅の略中心位相がＡ相信号
の立下がりエッジに位置するように調整されている。そ
こから、Ｚ相信号の出力タイミングが変化した場合で
も、図４に示す場合と同様に、カウント値“４”を原点
位置として検出するためには、少なくともＡ相信号の立
下がりエッジに基づく原点検出信号が出力されている間
にＺ相信号が有意（ハイレベル）となれば良い。従っ
て、中心位相のずれの許容範囲は、図５（ｃ）及び
（ｄ）に示すように、略±Ｔ／２となる。従って、従来
に比して、ずれの許容範囲は略４倍となっている。

【００４４】以上のように本実施例によれば、エンコー
ダ２のＺ相信号及びＢ相信号が共にハイレベルである間
に、Ａ相信号のエッジの出力に基づいて原点検出信号が
出力された時点におけるカウンタ３のカウント値を、電
動機１における回転変位の原点として検出するようにし
た。

【００４５】従って、従来のようにＺ相信号のエッジの
入力によって原点位置を検出する方式に比べて、エンコ
ーダ２におけるＺ相信号の発光素子または受光素子２Ｚ
の信号出力条件をより緩和することができるので、エン
コーダ２の作り込みを容易にし得て、且つ、経時変化に
より発光素子及び受光素子２Ａ，２Ｂ，２Ｚの電気的特
性が変化してＡ，Ｂ相及びＺ相信号の出力特性が変化し
た場合や、電動機１が回転駆動することなどに伴う機械
的な振動による各相信号出力の変動についても、より大
きな許容範囲を持たせることが可能となる。加えて、耐
ノイズ性も向上させることができる。

【００４６】また、本実施例によれば、エンコーダ２の
Ｚ相信号のパルス幅をＡ相及びＢ相信号の周期Ｔに等し
くすると共に、そのパルス幅の中心位相がＡ相信号の立
下がりエッジに位置するようにした。従って、上記許容
範囲を最大にすることができると共に、Ｚ相信号の中心
位相とエッジ検出信号の出力タイミングとが略一致する
ようになり、原点検出信号の出力タイミングに対する遅
れまたは進み方向についてのＺ相信号の出力条件や変動
の許容範囲を、略同等に±Ｔ／２とすることができる。

【００４７】更に、本実施例によれば、エッジ検出回路
８は、電動機１の正，逆転に応じてエッジ検出信号の出
力タイミングを変化させ、選択的に出力するようにした
ので、電動機１の回転方向が変化した場合でも、原点位
置として検出されるカウンタ３のカウント値を等しくす
ることができる。

【００４８】本発明は上記し且つ図面に記載した実施例
にのみ限定されるものではなく、次のような変形または
拡張が可能である。Ｚ相信号のパルス幅（ここで、Ｗと
する）は、Ａ相及びＢ相信号の周期Ｔに必ずしも等しく
する必要はなく、Ｔ／８＜Ｗ≦Ｔの範囲で適宜変更して
良い。斯様な範囲で設定すれば、パルス幅を狭くした分
だけ許容範囲は狭くなるが、従来技術のものよりは広く
することができる。また、Ｚ相信号の中心位相とエッジ
検出信号の出力タイミングとは必ずしも略一致させる必
要はなく、実際の各個別の原点検出装置におけるずれや
変動の特性に応じて適宜変更すれば良い。基準点の選択
に応じて、Ｚ相信号が出力されている期間において、Ｂ
相信号がロウレベルでありＡ相信号のエッジ（正転の場
合は立上がりエッジ）の入力タイミングに基づいて原点
検出信号が出力されるように構成しても良い。また、Ａ
相信号とＢ相信号とを入れ替えて、Ａ相信号のレベルと
Ｂ相信号のエッジとに基づいて原点検出信号を出力する
ように構成しても良い。

【００４９】電動機１の変位方向に応じてエッジ検出信
号の出力タイミングを遅延させるものに代えて、以下の
ように構成することも可能である。カウンタ３が出力す
るＵ／Ｄ信号をエッジ検出器８に与える代わりにラッチ
回路５に与え、そのラッチ回路５には、ラッチしたデー
タをデクリメントすることができる減算器を備える。そ
して、Ｕ／Ｄ信号がロウレベル、即ち電動機１が逆転し
ている場合には、ラッチ回路５は、ラッチしたデータを
デクリメントして制御装置６に出力するように構成す
る。斯様に構成した場合でも、電動機１の回転方向が変
化したことにより生じる原点位置のずれを補正すること
ができる。また、カウンタ３を、アップカウント動作時
には、Ａ相及びＢ相信号の入力状態が変化してからクロ
ック信号ＣＬＫの１クロック後にカウントアップさせ、
ダウンカウント動作時には、Ａ相及びＢ相信号の入力状
態が変化してから２クロック後にカウントダウンさせる
ように構成しても良い。即ち、アップカウント動作時に
対して、ダウンカウント動作時のカウントタイミングを
１クロック分遅延させるようにする。或いは、カウンタ
３が出力するＵ／Ｄ信号を制御装置６に与えて、その制
御装置６をも含めて原点位置決定手段としても良く、斯
様な場合は、制御装置６は、Ｕ／Ｄ信号がロウレベルの
場合は、入力ポートから読込んだ原点位置のデータをデ
クリメントして原点位置を得るように、ソフト的に処理
すれば良い。

【００５０】エッジ検出信号出力手段は、必ずしも変位
方向信号に応じてエッジ検出信号の出力タイミングを変
化させる必要はない。出力タイミングを変化させない場
合は、例えば図４においては電動機１が逆転した場合の
原点位値は“３”となるが、例えば、制御装置６は、電
源投入後において、最初に電動機１を正転させて原点検
出信号が入力された時にラッチ回路５から得た原点位値
を入力ポートから読み込んで内部のメモリに記憶させる
などして、以降、原点位値を得る必要がある場合には、
メモリから読み出すようにすれば良い。エンコーダは、
ロータリエンコーダに限らず、リニアエンコーダでも全
く同様に適用が可能である。また、エンコーダは、光学
式のものに限らず磁気式などでも良い。判別手段は、位
置データ出力手段と別体で構成しても良い。変位体は、
電動機１に限ることなく、回転変位若しくは直線変位す
るものであれば適用が可能である。

【００５１】

【発明の効果】本発明は以上説明した通りであるので、
以下の効果を奏する。請求項１記載のエンコーダの原点
検出装置によれば、原点位置決定手段は、変位体の原点
を、Ｚ相信号が出力された期間においてＡ相またはＢ相
の一方の信号レベルと他方の信号エッジの出力タイミン
グとに基いて、Ａ相及びＢ相信号をアップまたはダウン
カウントすることにより得られる変位位置データから決
定するので、従来のように上記変位位置においてＺ相信
号のエッジが必ず出力されるように設定しなければなら
ない検出方式に比べて、エンコーダにおけるＺ相信号出
力手段の信号出力条件をより緩和することができる。従
って、エンコーダの作り込みを容易にし得て、また、経
時変化によるＡ，Ｂ相及びＺ相信号の出力特性の変化や
変位体が変位することに伴う機械的な振動による信号出
力の変動についても、より大きな許容範囲を持たせるこ
とが可能となる。また、耐ノイズ性も向上させることが
できる。

【００５２】請求項２記載のエンコーダの原点検出装置
によれば、原点位置検出手段は、位置データ出力手段が
出力するアップダウン信号がダウンカウント動作を示し
ている場合は、アップカウント動作の場合に原点とされ
た前記変位位置データの一つ前の値を原点とするので、
変位体の変位方向が変化した場合に、原点として検出さ
れる変位位置のずれを補正することができる。

【００５３】請求項３記載のエンコーダの原点検出装置
によれば、原点位置検出手段は、前記信号レベルと変位
体の変位方向に応じて異なるタイミングで選択的に出力
されるタイミング信号出力手段の出力信号とに基づい
て、位置データ出力手段により出力される変位位置デー
タを原点とするので、変位体の変位方向が変化した場合
に、原点として検出される変位位置にずれが生じるのを
防止することができる。請求項４記載のエンコーダの原
点検出装置によれば、Ｚ相信号出力手段が出力するＺ相
信号のパルス幅を、Ａ相及びＢ相信号の出力周期と略等
しくなるように設定したので、エンコーダにおけるＺ相
信号出力手段の信号出力条件や、経時変化による各相信
号の出力特性の変化並びに機械的な振動による信号出力
の変動に対する許容範囲を最大にすることが可能とな
る。

【００５４】請求項５記載のエンコーダの原点検出装置
によれば、Ｚ相信号の中心位相とエッジ検出信号の出力
タイミングとを略一致させたので、原点検出信号の出力
タイミングに対する遅れまたは進み方向についてのＺ相
信号出力手段の出力条件や変動の許容範囲を略同等にす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電気的構成を示す機能ブロ
ック図

【図２】エッジ検出器の詳細な電気的構成を示す図

【図３】エッジ検出器のタイミングチャート

【図４】原点検出装置のタイミングチャート

【図５】Ａ相及びＢ相信号に対してＺ相信号の出力タイ
ミングにずれが生じた場合の許容範囲を説明するタイミ
ングチャート

【図６】従来技術を示す図５相当図

【符号の説明】

１は電動機（変位体）、２はエンコーダ、２Ａ，２Ｂ及
び２Ｚは受光素子（Ａ相，Ｂ相及びＺ相信号出力手
段）、３はアップダウンカウンタ（位置データ出力手
段，判別手段）、５は原点位置ラッチ回路（原点位置決
定手段）、７はＡＮＤゲート（原点位置決定手段）、８
はエッジ検出器（原点位置決定手段，タイミング信号出
力手段）を示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変位体の直線変位若しくは回転変位に伴
   って、互いに９０度位相の異なるパルス信号をＡ相信号
   及びＢ相信号として出力するＡ相信号出力手段及びＢ相
   信号出力手段と、 前記変位体の変位位置が基準点に達すると、パルス信号
   をＺ相信号として出力するＺ相信号出力手段と、 前記Ａ相及びＢ相信号出力手段が出力する前記Ａ相及び
   Ｂ相信号をアップまたはダウンカウントすることにより
   前記変位体の変位位置データを出力する位置データ出力
   手段と、 前記Ｚ相信号が出力された期間における前記Ａ相または
   Ｂ相の一方の信号レベルと、他方の信号エッジの出力タ
   イミングとに基づいて、前記位置データ出力手段により
   出力される前記変位位置データを原点とする原点位置決
   定手段とを備えたことを特徴とするエンコーダの原点検
   出装置。
2. 【請求項２】 前記位置データ出力手段は、前記Ａ相及
   びＢ相信号に基づき判別した前記変位体の変位方向に応
   じてカウント動作のアップ，ダウンを決定すると共に、
   現在行っているカウント動作のアップ，ダウンを示すア
   ップダウン信号を出力し、 前記原点位置検出手段は、前記アップダウン信号がアッ
   プカウント動作を示している場合は、前記Ｚ相信号が出
   力された期間における前記Ａ相またはＢ相の一方の信号
   レベルと、他方の信号エッジの出力タイミングとに基づ
   いて前記位置データ出力手段により出力される前記変位
   位置データを原点とし、前記アップダウン信号がダウン
   カウント動作を示している場合は、前記Ｚ相信号が出力
   された期間における前記Ａ相またはＢ相の一方の信号レ
   ベルと、他方の信号エッジの出力タイミングとに基づい
   て前記位置データ出力手段により出力される前記変位位
   置データの一つ前の値を原点とすることを特徴とする請
   求項１記載のエンコーダの原点検出装置。
3. 【請求項３】 前記Ａ相及びＢ相信号に基づき前記変位
   体の変位方向を判別する判別手段と、 この判別手段により判別された前記変位方向に応じて、
   前記信号エッジの出力タイミングを示すタイミング信号
   と、前記出力タイミングを所定時間遅延させた遅延タイ
   ミング信号とを選択的に出力するタイミング信号出力手
   段とを備え、 前記原点位置検出手段は、前記信号レベルと前記タイミ
   ング信号出力手段の出力信号とに基づいて、前記位置デ
   ータ出力手段により出力される前記変位位置データを原
   点とすることを特徴とする請求項１記載のエンコーダの
   原点検出装置。
4. 【請求項４】 前記Ｚ相信号出力手段が出力する前記Ｚ
   相信号のパルス幅は、前記Ａ相及びＢ相信号の出力周期
   と略等しくなるように設定されていることを特徴とする
   請求項１乃至３の何れかに記載のエンコーダの原点検出
   装置。
5. 【請求項５】 前記Ｚ相信号の中心位相と前記信号エッ
   ジの出力タイミングとが略一致するように構成されてい
   ることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のエ
   ンコーダの原点検出装置。