JPS58169060A - インクリメンタルエンコ−ダの回転方向判別方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は被計測体の回転変位を簡便で安価に計測するこ
とができるインクリメンタルエンコーダの回転方向判別
方法に関する。

一般的にインクリメンタルエンコーダは、第１図に示す
如く、円板ｌのパターンをコード化するもので、円板１
は絶縁体で成形されており、またこの円板ｌ上に金鵬箔
２，２・・・を絶縁体と同一平面となるように備えてい
るもので、この金Ｊ１１箔２，２・・・は３列が環状に
形成されている・また、この３列に形成さ扛たパターン
にはそれぞれ導体製ブラシ３，４．５が先端を接して設
けられて２す、最内パターンに接する導体製ブラシ３に
は電源６が設けられている。そのため、導体製ブラシ４
，５が金鵬箔２，２・・・に接しているか否かによって
電源６の負側と導体製ブラシ４．５の出力点に第２図に
示す如き２相のパルスが発生する。この第２図において
Ａ相出力は導体製ブラシ５の出力、Ｂ相出力は導体製ブ
ラシ４の出力を示している。

かかる構成のインクリメンタルエンコーダを使用して回
転変位の計測を行うには、直接的又は結果的に回転変位
に変換された回転変位の被計測体の回転軸とエンコーダ
の軸７とを適宜なカップリングわるいは減速慎構で結合
する。被計測体は時計方向の回転、反時計方向の回転を
ランダムに繰り返しながら回転し、求める計測値は計測
の開始状順で０点と定めた位置から計測時点で、いずれ
の方向でどの程度回転しているかでありｓ　ＩＸ　１図
に示す例では５ピツチのエンドレスパターンであるから
、いずれかの方向へＸ１５回転として計測値が求められ
ることになる。この計測を行うにはエンコーダの導体製
ブラシ３．４．５の各出力点をアップダウンカウンター
８に接続してなされ、このアップダウンカウンター８は
前記した人相、Ｂ相の出力状態をｄｉの如く判定してア
ップカウント、ダウンカウントを行うものとなっている
。

表　　ｌ この表１＃′ｉ、第２図に示すアップダウンｉ″を測点
を図において右方向に通過すればアップカウント、左方
向に通過すればダウンカラントラ行うことを示しており
、このアップダウンカウント点は原理的に回転方向にお
ける一点であって、ヒステリシスの暢を持たないことが
明白である。

この状ｍは第３図に示すとおりで、第３図囚は第２図に
おけるアップダウン計測点付近を拡大して示しており、
第３図（ハ）はこの近傍に於て円板１が被計測体のハン
チングにより回転方向にハンチングを行っている様子を
時間を横軸として示し、渠３図Ｃ）、のけこれに対する
人相、Ｂ相出力の時間に対する変化を、第３図（１、（
）１はアップダウンカウンタ−８内部で発生しているア
ップダウンカウントパルスの時間的な状態を示している
。

この第３図に示されるように、アップダウン！　１１１
４１１点付近でハンチングのある場合には、ノ・ンナン
グ振幅がアップダウンＰｒ′を測点を挾んで微少化して
いくにつれて、Ｂ相出力のＬ二Ｈレベル間の変化の回数
、即ちアップダウンカウントパルスの時間当シの発生率
は増大していく。そして、アップダウン計測点はＩＱ理
的に一点で幅をもたないので、ハンチング振幅を極限的
に微少化すると、ハンチングの連破がＯＫｍめて近く、
それでいてＢ相出力のＬ：）ｌの変化が無限大、即ち、
アップダウンカウントパルス発生の周波数も無限大とな
っていくことが判る。

ここで、このような状況下においては、いかなるアップ
ダウンカウンターを便用しても、カウントミスを生じる
ことは防ぎようもなく、またそれ以前の段階としてＢ相
出力がブラシとカウンタの間で滅良してしまい、カウン
ターに正確に伝達されなくなることもある。しかして、
針側中に一度でもこのようなカウントミスを生ずると、
そのンス分が以降の計＃ｊ値に加わることとなってしま
う。

即ち、現状の方法では、ハンチング尋によって計測値に
誤差が生じ易く、信頼性に乏しく。

またその誤差が計測値に加っているか否かの判定を行う
ことができず、計測値の正哄判定には横計醐体の回転位
置を０点まで強制的に移動して、計測値も０に戻ってい
るか否かを確認する必要性があつ九。特に、長時間にわ
たっての計測を要求される場合には玖命的な欠陥となっ
ていｌこ。

セこで、本発明は斯かる点に層目してなされたもので、
インクリメンタルエンコーダを使用して、一定な角度を
回転する平均速度のある一定値以内であれば、カウント
ミスが絶対に生ずることがないインクリメンタルエンコ
ーダの回転方向判別方法を提供するもので、その要旨と
するところは、インクリメンタルエンコーダの２相の出
力から回転方向を判別してアップダウンのカウントを行
々わしめる場合の回転方向判別方法において、前記２相
の出方の組合せによる複数のパターンを検知し、かつ時
間的な複数パターンの配列をｄａして、そのデータに基
いて−ｒツプタ゛ウンの回転方向を判別することを特淑
とするインクリメンタルエンコーダの回転方向判別方法
に存ｒる。

次に、本発明の実施の一例を第４図乃至第６図を参照し
て説明する。

第４図に示すように、インクリメンタルエンコーグの人
相、Ｂ相２相の出力のレベルのＨｌＬの組み合せは、１
ピツチのパルスが図で示スｒＯＪ　、　ｒｌＪ　、ｒ　
２Ｊ　、　ｒ３Ｊの組み合せでろって。

これが数ピツチ（＠１図におけるインクリメンタルエン
コーダにあっては５ピツチ）エンドレスに並んでいると
いえる。

また％第５図においてＡ、Ｈの矢印はそれぞれインクリ
メンタルエンコーダの人相、Ｂ相の入力を示しており、
１０はデコーダである。

デコーダ１０において、パルスのｒＯＪ　、　ｒｌｊ　
。

ｒ２Ｊ　、　ｒ３Ｊの状態が判別され、エンコーダが反
時計方向へ回転すると、デコーダｌＯからは「０」から
「３」の順序で出力が現われ、時計方向へ回転すると逆
に「３」から「０」の１−序で穏われるもので１本貞施
例においては反時計方向への回転をアップカウント側と
して説明する。

デコーダＩＯＫおける出力「０」はモノマルチ１１で一
定幅のパルスを発生させ、このモノマルチ１１で発生し
たパルスとデコーダ１０における「０」の出力はＯＲゲ
ート１２で論理和となる。「０」の検出にモノマルチ１
１を加えているのは、この点がカウント点となり、ハン
チング等で倣少幅のパルスが発生し九場合、後続の種々
の回路素子が応答速度の砿妙なバラツキ等で駆動される
ものと、されないものができるのを防ぐため、「θ」が
検出され九場合には、そのファンアウトする回路がすべ
て正確に作動する丸めパルス幅をもたせるためである。

「０」の出力においてフリップフロップ回路１３がセッ
トされこのフリップフロップ回路１３がセットされると
、その出方はＡＮＤゲート１４に導かｎ、　　ｒｌＪの
信号を通過させ、次いでフリップフロップ回路１５がセ
ットされる。

同様にして、この出力でＡＮＤゲート１６が「２」の信
号を通過させて、フリップフロップ回路１７をセットす
る。

次に「３」の状態と・なると、「３」の出方信号により
モノマルチ１８で発生した一定幅のパルスがＡＮＤゲー
ト１９を通過することとなり、このＡＮＤゲート１９か
らの信号がアップカウントパルスとなって、カウンタは
アップカウントを行う。

このアップカウントパルスが通過するトハルスの後縁に
よって７リツプフロツプ回路１５　、１７はリセットさ
れるように設定されているもので、フリップフロップ回
路１３はモノマルチ１８の出方と「３」の信号を０托ゲ
ー）　２０で論理和した信号によってリセットされる。

この状態は８６図のタイムチャートによって示される。

「３」の検出によってアップカウントパルスを生ずる以
前にエンコーダが逆転すると、フリップフロップ回路１
３．１５．１７Ｆｉ票６図における無印線が示す動きと
なシ、更に「３」からｒＯＪへと逆転して場合には、仁
の７リツプフロツプ回路１３　、１５　、１７は「３」
以後ですべてりセットされ、アップカウントパルスを生
ずる動作はまったく行なわれることはな−。

「３」の検出をしてアップカウントパルスヲ化じ死後に
逆転し九場合には、矢印の経路を辿ってｒＯＪの状態に
達し、フリップフロップ回路１３をセットし、ここで正
回転すれば上述したアップカウントの動作を行っていく
。ｒＯＪより更に逆転して行けば「３」以後で７リツプ
フロツプ回路はすべてリセットされ、アップカウントパ
ルスを生ずる動作は行なわれない。

ｒＯＪ状緒まで運してから正回転に戻れば、アップカウ
ント動作をするが、逆転でｒＯＪに達した時がターラン
カウント点であるから、ここから正回転して「３」のア
ップカウント点にｉすれば、アップカウントパルスを確
実に生せしめるための回路セット点となっている。

ここでダウンカウントパルスの発生について仇明スルと
、「３」の信号とそれによってモノマルチ１８で発生さ
れた一定幅のパルスの論理和出力によって７リツプフロ
ツプ回路２１をセットし。

このフリップフロップ回路２１がセットされると、「２
」の信号で７リツプフロツプ回路ｎがセットされるよう
にＡＮＤゲート２３が制御し、史に、フリップフロップ
回路２２がセットされると「１」の１ｉＩ号で７リツプ
７ａツブ回路２４カセットされるようにＡＮＤゲートδ
が制御して、ｒｌＪ　−ｒＯＪになつ走時にＡＮＤゲー
ト銘からダウンカウントパルスが出力されてカウンタは
このパルスによってダウンカウントを行う、フリップフ
ロップ回路２２．２４はそのパルスの後縁でリセットさ
れるように設定してあり、フリップフロップ回路２１も
「０」でリセットされる。ダウンカウントパルス発生以
前に回転方向が変化した場合はアップカウントパルスの
場合と祠様であり、第６図のタイムチャートに示される
とおりである。

このように、Ａ、Ｂ二相のエンコーダ出力をｒＯＪ　、
　ｒｌｊ　、　ｒ２Ｊ　、　ｒ３Ｊの西パターンに分割
して、そのパターンの並び方を判別してアップ、ダウン
のいずれに回転し友かを判定し、アップダウンのカウン
ト点においてはカウントをすれば、必ずその逆方向の回
転を認識するシーケンスがセットされている。ま九７ツ
プ、ダウンのカウント点では１ピツチのｌ／２のヒステ
リシス幅を持たせである。

この九め、ｇ繊のシーケンスが誤動作を生じるのはｌ／
４ヒツチの状賭を検出し得ない連成でエンコーダが回転
した場合のみであり、回路の最高↓【１、谷可能なパル
スの入力ｍをＴＯとすれば第１図に示すエンコーダにお
いてｌ／４ヒツチ間の平均回転陣度が、 ｒ：ＩＪ路の歳末応答速度 ５：１周のピッチ ４：１ピツチのパターン μ：エンコーダの回転数 ２０：　１周ピッチと１ピツチのパターンと関係による
区分数 上記の（２）式で示される以下であれば、カウントミス
は皆無となる。これは原理的に零以外のいかなる速度を
取ってもアップダウンカウント　　。

点を通過するハンチングの振幅が零に近づいていけば、
カウントパルス発生の周波数が無限に増大しＣい〈従来
の方法と比して大きな長所となっている。この丸め、カ
ウントきスがなくなることはもとより、誤動作の確認を
計測中になし侍なかったことを克服しえもので１％に長
時間にわたる計測を賛求される場合等に効果を発揮する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

ｍ１図はインクリメンタルエンコーダの概略図、第２図
は二相の出力パルス波形図、第３図は従来方法における
発生パルスの相関図、第４図は二相出力を複数パターン
に分割する説明図、ａＸ５図は論理回路図、爾６図はフ
リップフロップ回路のタイムチャート図である。 図中、 １０・・・ｆコータ１１，１８・・・モノマルチ１０．
２０・・・ＯＲゲート １３　、１５　、１？　、　２１　、２２　、２４・・
・フリツプフ」ツブ回路１４　、１６　、１９　、２３
　、２５　、２６・・・ＡＮＤゲート特許出願人　東京
ｔｉ装株式会社 代理人　弁理士　前　１）清　失 第１図 第２図 １ネベＣ八抵Ｓ嵯

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（／クリメンタルエンコーダの２相の出力から回
   転方向を判別してアップダウンのカウントを行なわしめ
   る場合の回転方向判別方法において、前記２相の出力の
   組合せによる複数のパターンを検知し、かつ時間的な複
   数パターンの配列を認識して、そのデータに基いてアッ
   プダウンの回転方向を判別することを特徴とするインク
   リメンタルエンコーダの回転方向判別方法。