JPS60218027A - Encoder - Google Patents

Encoder

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JPS60218027A
JPS60218027A JP7387184A JP7387184A JPS60218027A JP S60218027 A JPS60218027 A JP S60218027A JP 7387184 A JP7387184 A JP 7387184A JP 7387184 A JP7387184 A JP 7387184A JP S60218027 A JPS60218027 A JP S60218027A
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JP
Japan
Prior art keywords
signal
encoder
circuit
magnetic sensor
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP7387184A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Ishida
宏 石田
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Publication of JPS60218027A publication Critical patent/JPS60218027A/en
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  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

PURPOSE:To perform total position detection by providing a pulse generating circuit which has a period shorter than the time when two magnetic sensors cross a magnet and a signal processing circuit which receives a sensor signal and detects the rotation position, etc., of a rotary disk in response to the sensor signal. CONSTITUTION:An A-phase signal SA is inputted to the set input of a flip-flop FF1, which is set to generate an ON output SA1. The output SA1 is applied to a terminal A0 of a decoder DECDR and also inputted to the set input of a trailing FF2, and a following clock CLK1 shorter than the operation period of a magnetic sensor is applied to an FF2, which is set and generates an ON output SA2. The output SA2 is also applied to a terminal A1 of DECDR. The FF1 is reset with the next CLK1 after the signal SA is ceased and the FF2 is reset with the next CLK1. Signals SB1 and SB2 are obtained through FF3 and FF4 similarly as to a B-phase signal SB and applied to terminals A2 and A4 of DECDR. The decoder performs conversion to an up/down signal SUD the signals SA1 and SA2, and SB1 and SB2, but the output is counted up by an up/down counter 87 when the rotary disk rotates forward or counted down when reversing.

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はエンコーダに関するものであり、より特定的に
は磁気式インクリメンタル形エンコーダを用いてエンコ
ーダに接続された回転軸の回転方向、回転回数及び回転
位置をアブソリュート形式で算出し得るエンコーダに関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field The present invention relates to an encoder, and more specifically to a magnetic incremental encoder that uses a magnetic incremental encoder to determine the rotational direction, number of rotations, and rotational position of a rotating shaft connected to the encoder in an absolute format. This paper relates to an encoder that can be calculated using .

従来技術 エンコーダはNC等の移動する作業機械の精密な位置検
出等に広く用いられている。
Prior art encoders are widely used for precise position detection of moving working machines such as NCs.

エンコーダには一般にインクリメンタル形のものとアブ
ソリュート形のものがある。前者は作業機械の移動を検
出するための回転軸に固定された回転板に、回転板の円
周に沿って等間隔で磁石を設け、また回転板に対向して
磁気センサを設け、回転軸の回転と共に回転する回転板
の磁石の回転を検出するようにしたもので、回転板が正
回転である場合にはインクリメンタルな信号、逆回転で
ある場合はデクリメンタルな信号を出力し、回転軸の位
置を検出するようKしたものである。一方後者は、回転
板の半径方向にそれぞれ所定の/4’ター°ンの磁気チ
ャネルを複数列、円周に沿って設け、該チャネルの磁気
ノリーンを複数の磁気センサで検出し、回転軸の位置を
一義的(アブソリュート)に検出できるようにしたもの
である。インクリメンタル形エンコーダは回転板が簡単
かつ検出回路も簡単ですむという利点を有する一方、検
出回路用の電源が通常作業機械側の電源から供給されて
おシ、その電源が−Hオフになると電源再投入時に回転
軸の位置がすぐに判らず、再度基準位置からの信号(イ
ンクリメンタル/デクリメンタル)を計数しなければな
らないという問題がある。一方、アブソリ、−ト形エン
コーダは電源が−Hオフになっても電源再投入時に回転
軸の位置が即座に判るが、回転板の構造及び検出回路が
複雑になるという問題がある。
There are generally two types of encoders: incremental type and absolute type. The former is a rotating plate fixed to a rotating shaft for detecting the movement of a working machine, and magnets are provided at equal intervals along the circumference of the rotating plate, and magnetic sensors are also provided opposite the rotating plate. It is designed to detect the rotation of the magnet of the rotating plate that rotates with the rotation of the rotating plate.If the rotating plate is rotating in the forward direction, an incremental signal is output, and if it is rotating in the reverse direction, an incremental signal is output. It is designed to detect the position of the axis. On the other hand, in the latter case, multiple rows of magnetic channels each having a predetermined /4' turn are provided along the circumference in the radial direction of the rotary plate, and the magnetic nolin of the channels is detected by multiple magnetic sensors. This allows the position to be detected uniquely (absolutely). Incremental encoders have the advantage of having a simple rotary plate and a simple detection circuit, but the power for the detection circuit is usually supplied from the power supply on the work machine side, and when that power goes -H off, the power is restarted. There is a problem in that the position of the rotating shaft cannot be immediately determined when the device is turned on, and the signals (incremental/decremental) from the reference position must be counted again. On the other hand, in the absolute type encoder, even if the power is turned off by -H, the position of the rotary shaft can be immediately determined when the power is turned on again, but there is a problem in that the structure of the rotary plate and the detection circuit become complicated.

さらに上述のインクリメンタル形エンコーダ及びアブソ
リュート形エンコーダのいずれも一般に、回転軸の1回
転内の回転位置のみを検出するよう罠なっておシ、エン
コーダ自体において、回転軸の回転回数そのものが検出
できない。従って、エンコーダの外部回路において1回
転内の回転位置信号を用いて回転軸の回転回数及び回転
位置を統合化する、すなわち作業機械のトータルの移動
距離を算出する、ことを行なわなければならない。
Furthermore, both the above-mentioned incremental encoder and absolute encoder are generally configured to detect only the rotational position of the rotating shaft within one rotation, and cannot detect the number of rotations of the rotating shaft itself in the encoder itself. Therefore, it is necessary to integrate the number of rotations and the rotational position of the rotary shaft using the rotational position signal within one rotation in an external circuit of the encoder, that is, to calculate the total moving distance of the working machine.

上述の問題を解決するものとして、本発明の発明者によ
シ発明された「回転体の回転検出用/4ルスエンコーダ
(特願昭59−017103号及び特願昭59−017
104号)」、及びrノ臂ルスエンコーダ(昭和59年
3月10日出願)」がある。これらの出願はいずれも回
転体の回転回数及び回転の向きが検出できるようになっ
ているが、いずれもアブソリュート形エンコーダを用い
ていて回転コード板がやや複雑である。また「回転体ノ
回転検出用ノ4ルスエンコーダ」の両出願は、回転体の
回転回数及び回転方向を検出するため回転コード板に付
加的発(i素子と固定部に検出素子を設けねばならず、
また後者の「パルスエンコーダ」においても付加的な検
出素子を設けておシ、構造的に若干複雑となっている。
In order to solve the above-mentioned problems, the inventor of the present invention invented a "/4 Luz encoder for detecting the rotation of a rotating body" (Japanese Patent Application No. 59-017103 and Japanese Patent Application No. 59-017).
No. 104), and r-arm encoder (filed March 10, 1988). All of these applications are capable of detecting the number of rotations and the direction of rotation of a rotating body, but all of them use an absolute encoder and the rotary code plate is somewhat complicated. In addition, both applications for ``No. 4 pulse encoder for detecting the rotation of a rotating body'' require an additional sensor (i-element and a detection element to be provided on the fixed part) to the rotating code plate in order to detect the number of rotations and the direction of rotation of the rotating body. figure,
Furthermore, the latter "pulse encoder" also has an additional detection element, making the structure somewhat complicated.

さらに上述のいずれも回路の電力の消費を低減するため
にサンブリング的に電源を印加するという手法を用いて
いるが、電力消費の低減が必ずしも充分でないというこ
とが見出された。
Furthermore, although all of the above methods use a method of applying power in a sampling manner in order to reduce the power consumption of the circuit, it has been found that the reduction in power consumption is not necessarily sufficient.

発明の目的 本発明の目的は、簡単な構造且つ比較的簡単な回路によ
シ、エンコーダで検出すべき回転軸の回転回数及び回転
方向、並びに1回転内の回転位置をアブソリュート形式
で検出でき、且つ、電力消費の少ないエンコーダを提供
することにある。
OBJECTS OF THE INVENTION It is an object of the present invention to detect in absolute format the number of rotations and direction of rotation of a rotating shaft to be detected by an encoder, as well as the rotational position within one rotation, using a simple structure and a relatively simple circuit. Another object of the present invention is to provide an encoder with low power consumption.

発明の構成 本発明の上記目的を達成するため、下記に挙げるような
技術的思想に基づいて本発明のエンコーダが実現された
。すなわち、エンコーダの本体部分としては構造の簡単
なインクリメンタル形のものを用い、付加的な発信素子
、検出素子は用いない。一方、回転回数及び回転方向を
検出するため、在来のインクリメンタル形の検出素子の
作動条件を本発明に基づく信号処理技法によシ変え、こ
れによって得られる検出信号を信号処理する。さらにイ
ンクリメンタル形エンコーダの1回転位置信号が電源断
によシ喪失されることを防止するため、回路用電源は外
的条件によシミ源断とならない電池を用いる。但し、電
池の寿命がエンコーダ供用期間、又は保守期間充分であ
るように、電力消費が最小となるような回路設計をする
、等である。
Structure of the Invention In order to achieve the above object of the present invention, the encoder of the present invention was realized based on the technical ideas listed below. That is, the main body of the encoder is of an incremental type with a simple structure, and no additional transmitting elements or detecting elements are used. On the other hand, in order to detect the number of rotations and the direction of rotation, the operating conditions of the conventional incremental type detection element are changed to the signal processing technique according to the present invention, and the detection signals obtained thereby are processed. Further, in order to prevent the one-rotation position signal of the incremental encoder from being lost due to a power cut, a battery is used as the circuit power supply, which does not cause the power to be cut off due to external conditions. However, the circuit must be designed to minimize power consumption so that the battery life is sufficient for the encoder service period or maintenance period.

従って本発明においては基本的形態として、回転軸に固
定され、円周に沿って所定の間隔で複数の第1及び第2
の極性の磁石が交互に設けられた回転板、及び該回転板
の磁石に対向して設けられ、磁石の磁束に応答する第1
及び第2の磁気センサであって該第2の磁気センナは第
1の磁気センサより90度位相おくれの回転位置を検出
するもの、t−A備するエンコーダにおいて、前記第1
又抹第2の磁気センサを前記磁石の1つが横切る時間よ
り短かい周期の/4′ルスを発生する発振回路、及び第
1及び第2の磁気センサの信号を受け入れ、該信号に応
答して前記回転板の回転位置、及び前記受信信号の立上
夛及び立下りの少くとも一方を検出して前記回転板の回
転方向及び回転数を算出する信号処理を設け、前記磁気
センサ、信号処理回路を前記発振回路からのパルスに応
答して作動させるようにしたことを特徴とする、エンコ
ーダが提供される。
Therefore, in the present invention, as a basic form, the first and second
a rotating plate in which magnets with polarities of
and a second magnetic sensor, wherein the second magnetic sensor detects a rotational position that is 90 degrees behind the first magnetic sensor;
an oscillation circuit that generates a /4' pulse with a period shorter than the time it takes for one of the magnets to cross the second magnetic sensor; Signal processing is provided for detecting the rotational position of the rotary plate and at least one of rising and falling of the received signal to calculate the rotational direction and rotation speed of the rotary plate, the magnetic sensor and the signal processing circuit. An encoder is provided, characterized in that the encoder is activated in response to a pulse from the oscillation circuit.

実施例 本発明の一実施例について添付図面を参照して下記に述
べる。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

第1図線本発明のエンコーダ1の概略的な断面を示す図
である。第1図において当該エンコーダ1紘、NC等の
作業機械の位置を検出するため作業機械の移動に応じて
回転する回転軸2、該回転軸に固定され回転軸2の回転
と共に回転する回転板6、該回転板の一方の側に設けら
れた基板7に装着された後述する回路部10及び電池1
1が設けられている。一方、回転板7をはさんで基板8
と対向して回転軸2が貫通している穴が設けられている
基台3が設けられ、該基台には磁気センサ4.5が設け
られている。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic cross section of an encoder 1 of the present invention. In FIG. 1, the encoder 1 has a rotating shaft 2 that rotates according to the movement of the working machine in order to detect the position of a working machine such as an NC, and a rotating plate 6 that is fixed to the rotating shaft and rotates with the rotation of the rotating shaft 2. , a circuit section 10 and a battery 1, which will be described later, are mounted on a substrate 7 provided on one side of the rotary plate.
1 is provided. On the other hand, the board 8 is placed across the rotary plate 7.
A base 3 having a hole through which the rotating shaft 2 passes is provided opposite to the base 3, and a magnetic sensor 4.5 is provided on the base.

回転板6は第2図にその平面図を示すように円周に沿っ
て複数の磁石が連続して設けられている。
As shown in the plan view of FIG. 2, the rotary plate 6 is provided with a plurality of magnets successively disposed along its circumference.

本実施例においては、磁石は1周2500個設けられて
いる。また磁石と磁気センサ4,5とO位置関係は第3
図に図示の如く、第2の磁気センサ5は回転板6が正回
転する方向について第1の磁気センサ4より90°位相
おくれKなるように設けられている。磁気センサ4,5
は磁石からの磁束によシその抵抗が変化するもの、例え
ば・や−マロイの薄膜センサを用いている。磁気センサ
はそれ自体、NS極性に社反応せず方向を検出すること
はできず、またN8極の中心icある場合反応しないこ
とから、上述の如く第1の磁気センサと第2の磁気セン
サとを90°位相おくれの位置におき、且つそれぞれが
一端がN8極の中心にあ′る場合他端が磁極の一番強い
位置にあるようにし、回転板の回転方向の検出を可能な
らしめるようにしている。
In this embodiment, 2,500 magnets are provided per circumference. Also, the positional relationship between the magnet, magnetic sensors 4 and 5, and O is the third.
As shown in the figure, the second magnetic sensor 5 is provided so as to be 90 degrees behind the first magnetic sensor 4 in the direction in which the rotary plate 6 rotates in the forward direction. Magnetic sensor 4, 5
The sensor uses a sensor whose resistance changes depending on the magnetic flux from the magnet, such as a thin film sensor made of Malloy. The magnetic sensor itself does not react to the NS polarity and cannot detect the direction, and it does not react if the center IC of the N8 pole is present. Therefore, as described above, the first magnetic sensor and the second magnetic sensor are placed 90 degrees out of phase, and when one end is at the center of the N8 pole, the other end is at the strongest position of the magnetic pole, so that the direction of rotation of the rotating plate can be detected. I have to.

第4図に第1図に図示の電気回路部100回路図を示す
。電気回路部10は、クロック・9ルスCLKo、 (
第5図(、))を発生させる発振回路8.0、該クロ、
り・母ルスCLKOの立下シに対応して回路駆動用クロ
、り・ぐルスCLKI (第5図(b))を発生させる
単安定マルチノ々イブレータ81、磁気センサ4.5の
抵抗変化を増幅するそれぞれトランジスタ及び抵抗器か
ら成る増幅回路82及び83、該増幅回路からの2つの
信号の立上シ及び立下りを検出する立上#)/立下シ検
出回路84、該立上シ又は立下シ検出信号を出力する際
オアをとるオアダート85及び86、該オアゲート85
又は86の出力信号により1増”又は1減”の計数を行
うアップ/ダウン(可逆)カウンタ87を備えている。
FIG. 4 shows a circuit diagram of the electric circuit section 100 shown in FIG. 1. The electric circuit section 10 has a clock/9rus CLKo, (
The oscillation circuit 8.0 which generates FIG. 5(,)),
The resistance changes of the monostable multi-nobbler 81 and the magnetic sensor 4.5, which generate the circuit driving clock signal CLKI (FIG. 5(b)) in response to the falling edge of the signal CLKO. Amplifying circuits 82 and 83 each consisting of a transistor and a resistor for amplification, a rising edge detection circuit 84 for detecting the rising edge and falling edge of two signals from the amplifier circuit, and a rising edge detection circuit 84 for detecting the rising edge and falling edge of the two signals from the amplifier circuit; OR darts 85 and 86 that take an OR when outputting a falling edge detection signal, and the OR gate 85
or 86, is provided with an up/down (reversible) counter 87 for counting "increase by 1" or "decrease by 1" according to the output signal of 86.

立上シ/立下シ検出回路84は、磁気センサ4側の信号
5A(A相信号)によシ作動するフリップフロップFF
I及びFF2 、磁気センサ5側の信号5B(B相信号
)により作動するフリップフロ。
The rise/fall detection circuit 84 is a flip-flop FF operated by the signal 5A (A phase signal) on the magnetic sensor 4 side.
I and FF2, a flip flow operated by signal 5B (B phase signal) on the magnetic sensor 5 side.

デFF3及びFF4、及び、これらの7リツプフロツデ
FFI〜FF4の信号を受け入れ、解読して立上シ又は
立下シ信号を出力する4ラインー16−)インデコーダ
DECDRから成る。すなわち、デコーダDliICD
Rは、フリップフロップFFI〜FF4の出力8A1 
、 SA2 、881 、812をそれぞれ「1」、「
2」、「4」。
It consists of FF3 and FF4, and a 4-line in-decoder DECDR which accepts the signals of these seven flip-flops FFI to FF4, decodes them, and outputs a rising or falling signal. That is, the decoder DliICD
R is the output 8A1 of flip-flops FFI to FF4
, SA2, 881, and 812 as “1” and “
2”, “4”.

「8」の信号として受け入れ、θ〜15010通信号と
して出力するものである。
It accepts it as a signal of "8" and outputs it as a θ~15010 communication signal.

上述の回路には電源として、電池9が接続されている。A battery 9 is connected to the above-mentioned circuit as a power source.

電池9は磁気センサ4,5の抵抗変化を検出するために
も用いられる。
The battery 9 is also used to detect changes in resistance of the magnetic sensors 4 and 5.

第5図のタイミングチャートを参照して、第1図〜第4
図に図示の本発明のエンコーダの動作を説明する。
Referring to the timing chart in Figure 5,
The operation of the encoder of the present invention shown in the figure will be explained.

回転軸2は位置を測定すべき作業機械の移動速度に応じ
て回転速度が変化するが、ここでは、最大1200 r
pmで回転するものとする。前述の如く、回転板6の磁
石が1周で2500個あるから、最大速度で正回転(例
えば右回転)した場合、その周波数は50 kHzとな
る。従って、最大50 kHz 。
The rotating speed of the rotating shaft 2 changes depending on the moving speed of the working machine whose position is to be measured, but here, the rotating speed is 1200 r at a maximum.
Assume that it rotates at pm. As mentioned above, since there are 2,500 magnets in one rotation of the rotary plate 6, when the rotary plate 6 rotates in the normal direction (for example, clockwise) at the maximum speed, the frequency is 50 kHz. Therefore, up to 50 kHz.

1周期τ=20μ(6)の磁気センサの信号が得られる
A magnetic sensor signal with one period τ=20μ (6) is obtained.

しかしながら本発明においては、電池9.!D電力消費
を最小にする、及び回転軸の回転方向及び回転回数を算
出するという観点から、回路の作動を短時間銀行なわせ
るようにしている。
However, in the present invention, battery 9. ! D. From the viewpoint of minimizing power consumption and calculating the rotation direction and number of rotations of the rotating shaft, the circuit is operated for a short period of time.

磁気センサ4,5の検出時間及び増幅回路82゜83を
最小にした励起/fルスCLKoを発振回路80によシ
発生させる。/fルスCLKoの周期tは(第5図(b
) ) 、第5図(a)に図示の周期τよシ短かくなけ
ればならない。第5図(a)K図示の磁石の1個1個の
通過を検出するKは、少(ともt−τでなければいけな
いが、さらに立上シ及び立下シを検出するためである。
The oscillation circuit 80 generates an excitation/f pulse CLKo that minimizes the detection time of the magnetic sensors 4 and 5 and the amplifier circuits 82 and 83. The period t of the /f pulse CLKo is (Fig. 5(b)
)) must be shorter than the period τ shown in FIG. 5(a). FIG. 5(a) K, which detects the passage of each of the magnets shown in the diagram, must be small (both t-τ), and is also used to detect rising and falling.

一方、周期を内の−ぐルスをオン時間t1とオフ時間t
3とに分けると、オン時間t1は磁気センサ4,5で安
定に検出でき、且つ、回路10が安定に作動可能な時間
であって、電力消費を最小にするという観点からはでき
るだけ短かい方がよい。以上の条件に鑑み、この実施例
においては、を子5μ(6)+*1−2μ戴 e jl
■3μ(6)、すなわち・臂ルスCLK、の周波数を2
00 kHzとしている。従って、マルチバイブレータ
81の出力クロ、り・臂ルスCLK1も(第5図(C)
)も200 kHzである。
On the other hand, within the cycle, the on time t1 and the off time t
3, the on time t1 is the time that can be detected stably by the magnetic sensors 4 and 5, and the circuit 10 can operate stably, whichever is as short as possible from the viewpoint of minimizing power consumption. Good. In view of the above conditions, in this example, 5μ (6) + * 1-2μ
■3μ(6), that is, the frequency of the arm clock CLK, is 2
00 kHz. Therefore, the output clock signal CLK1 of the multivibrator 81 (Fig. 5 (C)
) is also 200 kHz.

回転軸2が最高速度で回転した場合、磁気センサ4の抵
抗変化は、りIl+、りCLKoのオン時間に応じた時
間幅で1ピッチ尚シ4回変化し、この変化が増幅回路8
2によシ増幅されて人相出力8Aを得る(第5図(d)
)。磁気センサ5も同様に4回変化するが、この変化は
磁気センサ4の変化よシ位相が90°おくれておシ、増
幅回路83で増幅されてB相出力8Bを得る(第5図(
・))。
When the rotary shaft 2 rotates at the maximum speed, the resistance change of the magnetic sensor 4 changes four times by one pitch with a time width corresponding to the ON time of RI Il + and RI CLKo, and this change causes the change in the resistance of the magnetic sensor 4 to change 4 times.
2 to obtain a physiognomic output of 8A (Fig. 5(d))
). The magnetic sensor 5 similarly changes four times, but the phase of this change is 90 degrees behind the change in the magnetic sensor 4, and is amplified by the amplifier circuit 83 to obtain a B-phase output 8B (see Fig. 5).
・)).

人相信号SAが7リツプフロ、ゾFFIのセット入力に
印加されることによ、9 FFIはセットされ出力8A
1がオンとなる(第5図(f))。出力8A1はデコー
ダDECDHの端子AOaC印加されていると共に次段
の7リツプフロツプFF2のセット入力に印加されてお
シ、次のクロ、りCLKlがFF2に印加されることに
よl) FF2がセットされ出力SA2もオンとなる(
第5図(g))。該出力SA2もデコーダDECDR(
D A 1端子に印加されている。7す、デフロップF
FIは信号8Aが切れた次のクロックCLK1でリセッ
トされ、FF21Cその次のクロックCLK 1でリセ
ットされる。
By applying the physiognomic signal SA to the set input of the 7 lip FFI, the 9 FFI is set and the output is 8 A.
1 is turned on (FIG. 5(f)). The output 8A1 is applied to the terminal AOaC of the decoder DECDH and is also applied to the set input of the next stage 7 lip-flop FF2. Output SA2 also turns on (
Figure 5(g)). The output SA2 is also decoder DECDR (
Applied to the DA1 terminal. 7s, deflop F
FI is reset at the next clock CLK1 after the signal 8A is cut off, and FF21C is reset at the next clock CLK1.

B相信号8Bについても上記同様、フリップフロ、デF
F3及びFF4を介して第5図(h)及び(1)に図示
の信号881及び812が得られ、これらの信号がデコ
ーダDECDR+1)A 2 、 A 3端子に印加さ
れる。
As for the B-phase signal 8B, flip-flop, de-F
Signals 881 and 812 shown in FIGS. 5(h) and (1) are obtained via F3 and FF4, and these signals are applied to the decoder DECDR+1) A 2 and A 3 terminals.

デコーダDECDRK印加された上記信号SAI 、 
8A2 。
The above signal SAI applied to the decoder DECDRK,
8A2.

881.882によシデコーダは第5図(j)に図示の
如きアップダウン信号SUDに変換して出力するが、そ
の出力は第4図に図示の如く、適宜、回転板が正回転す
る場合はインクリメント(加算)するように、逆回転す
る場合はデクリメント(減算)するようにアッゾダウン
カウンタ107に接続されている。正回転しているこの
実施例においては、第4図及び第5図(J)から、8.
D−1の場合ダウン信号が出るが、8go−L4の場合
アyfM号が出るから、アッゾダウンカウンタ87は結
局1ピッチ進んだ分+1される。これKよシ回転板6の
磁石が正回転で1ピッチ進んだことが判る。以下同様K
M次次回転板7回 ンタ87が計数されていく。
The decoder according to 881.882 converts it into an up-down signal SUD as shown in FIG. 5(j) and outputs it, but the output is changed as shown in FIG. It is connected to the Azzo down counter 107 so that it is incremented (added) and decremented (subtracted) when rotating in the opposite direction. In this embodiment in which the rotation is normal, from FIGS. 4 and 5 (J), 8.
In the case of D-1, a down signal is output, but in the case of 8go-L4, an AyfM signal is output, so the Azzo down counter 87 is incremented by 1 by one pitch. It can be seen that the magnet on the rotary plate 6 moves forward by one pitch in the forward direction of K. Same as below K
The M-order rotary plate 7 times the counter 87 is counted.

回転軸が逆転し九場合はアップダウンカウンタ87は磁
石1ビ、チ毎に減算していく。
When the rotating shaft is reversed, the up/down counter 87 decrements every bit and every magnet.

上記回路には電池9によシミ圧が常時印加されているも
のとする。従って電源断に伴う位置不明という事態は生
ぜず、常に回転軸の回転位置が維持され、了ッゾダウン
カウンタ87から、正転又は逆転を処理した回転位置信
号がいわゆるアブソリュート信号として出力できる。又
は上記アップダウンカウンタ87において、回転板の磁
石の数に合せて、例えば正転49ルスが2500−昔ル
ス毎に正回転回数・臂ルスを発生させる。逆転の場合は
逆回転回数・苧ルスを発生させる。これKよシ、回転回
数と回転方向も判る。
It is assumed that stain pressure is constantly applied to the above circuit by the battery 9. Therefore, a situation where the position is unknown due to a power cut does not occur, and the rotational position of the rotary shaft is always maintained, and the rotational position signal processed for normal rotation or reverse rotation can be outputted as a so-called absolute signal from the down counter 87. Alternatively, in the up-down counter 87, the number of forward rotations/arm pulses is generated for every 49 russ of normal rotation to 2500 russ of forward rotation in accordance with the number of magnets on the rotary plate. In the case of a reverse rotation, the number of reverse rotations and ramifications are generated. This is K, so you can also see the number of rotations and the direction of rotation.

尚電池9は、例えばリチウム電池等比較的寿命が長く安
定したものを用いるが、回路に常時電圧を印加可能とす
るためには、上述したように1磁気セン?4.5及び増
幅回路82.83には、これらの作動及び位置検出に必
要な最小時間幅(第5図(b)、tt )の・fルスを
印加して電力消費の最小化を図ると共に、回路素子とし
て電力消費の少ない、例えばCMOSデバイスを用いて
いる。
As the battery 9, a relatively long and stable battery such as a lithium battery is used, but in order to be able to constantly apply voltage to the circuit, it is necessary to use one magnetic sensor as described above. 4.5 and amplifier circuits 82 and 83 are applied with a pulse of minimum time width (Fig. 5(b), tt) necessary for their operation and position detection to minimize power consumption. , for example, CMOS devices, which consume less power, are used as circuit elements.

以上の動作説明は、回転軸2が最高速度で回転する場合
について述べたが、回転軸は作業機械の移動速度によシ
変化し、回転しない場合もおる。
The above description of the operation has been made for the case where the rotary shaft 2 rotates at the maximum speed, but the rotary shaft changes depending on the moving speed of the working machine, and there are cases where the rotary shaft does not rotate.

例えば回転軸が60Orpmで回転するとすると1ピツ
チの周期τ′は上記例の倍、すなわち40p(6)とな
る(第6図(a))。一方、発振回路80が前述と同じ
周波数B OkHz Oままであるとしたら1ピツチ内
で2倍O検出信号が得られるが、立上シ又は立下シを検
出するKは上記同様4つの値で充分である。そこで、第
6図に図示の如く、回転板の回転速度をも意味するデコ
ーダDffiCDRの出力信号をオアr−)89を介し
て入力して、該入力・母ルスO間のり四、り・量ルスC
LKlを計数し、回転軸の回転数に応じて発振回路の発
振周期を算出する回路88を設け、さらに発振回路80
/は回路88の指令に応じて発振周期を変化できるよう
にしておく。この例では、発振周期t′を2倍にする(
第7図(b))。但し磁気センサ等をオンする時間t1
は前の通シである。このようKすることによシ、磁気上
ンフ等を作動させる回数が減少するから、電池の電力消
費を著しく低減することができる。このようにすること
によシ、電池の寿命をほぼエンコーダの供用期間と同じ
程度に延ばすことが可能となる。
For example, if the rotating shaft rotates at 60 rpm, the period τ' of one pitch will be twice that of the above example, that is, 40p(6) (FIG. 6(a)). On the other hand, if the oscillation circuit 80 remains at the same frequency B OkHz O as described above, a double O detection signal will be obtained within one pitch, but K for detecting rising or falling will have four values as above. That's enough. Therefore, as shown in FIG. 6, the output signal of the decoder DffiCDR, which also indicates the rotational speed of the rotary plate, is inputted via the OR (r-) 89, and the distance between the input and the mother pulse O is calculated by Luz C
A circuit 88 for counting LKl and calculating the oscillation period of the oscillation circuit according to the rotation speed of the rotating shaft is provided, and the oscillation circuit 80
/ is arranged so that the oscillation period can be changed according to a command from the circuit 88. In this example, the oscillation period t' is doubled (
Figure 7(b)). However, the time t1 for turning on the magnetic sensor, etc.
is the previous passage. By doing so, the number of times the magnetic head etc. are operated is reduced, so that the power consumption of the battery can be significantly reduced. By doing so, it is possible to extend the life of the battery to approximately the same extent as the service life of the encoder.

上述の例示においては、立上シ及び立下りの両者を検出
する場合について述べたが、一方のみにすることも可能
である。また立上シ、立下多回路84は上記同様の機能
を有するもの力らば、他の形式のものにすることができ
る。またアッゾダウンカウンタは、上記同様の可逆計数
を行うものであれば、1個のアッデダウンカウンクであ
る必要はなく、安価な2つのカウンタを組合せても良い
In the above example, a case has been described in which both the rising edge and the falling edge are detected, but it is also possible to detect only one of them. Further, the rising/falling multi-circuit 84 may be of any other type as long as it has the same functions as those described above. Further, the Azzo down counter does not need to be a single add-down counter, as long as it performs reversible counting similar to the above, and two inexpensive counters may be combined.

以上の説明においては、人相、B相信号について述べた
が、在来同様、反転人相、反転B相を併せて用いること
もできる。
In the above description, the human face and B-phase signals have been described, but as in the conventional case, the inverted human face and the inverted B-phase can also be used together.

発明の効果 以上に述べたように、本発明によればインクリメンタル
形式の機構を用いて、実質的にアブソリュート形式の回
転位置信号、及び、回転回数及び回転方向を検出するこ
とができ、トータルの位置検出を行うことの可能なエン
コーダが実現できる。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, it is possible to detect a substantially absolute rotational position signal, the number of rotations, and the rotational direction by using an incremental mechanism, thereby detecting the total position. An encoder capable of performing detection can be realized.

また本発明によれば、本発明のエンコー〆の電力消費を
着しく低減することができる。
Further, according to the present invention, the power consumption of the encoder according to the present invention can be significantly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例としてのエンコーダの断面図
、第2図は第1図の回転板の正面図、第3図は磁石と磁
気センサの位置関係を示す図、第4図は第1図の回路の
一実施例を示す回路図、第5図(、)〜(j)は第4図
回路のタイミング図、第6図は第1図の回路の他の実施
例を示す図、第7図(a)(b)は第6図回路のタイミ
ング図である。 (符号の説明) 1・・・エンコーダ、2・・・回転軸、3・・・基台、
4゜5・・・磁気センサ、6・・・回転板、7・・・基
板、8・・・電子回路、9・・・電池。 第1図 第2図 第7図 (b)Ctにb」 手続補正書(自発) 昭和59年10月1 日 特許庁長官 志 賀 学 殿 1、事件の表示 昭和59年特許願第073871号 2、発明の名称 エンコーダ 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名称 ファナック株式会社 4、代理人 住所 〒105東京都港区虎ノ門−丁目8番10号(外
4名) /”’h@L、1”’j’\、 5、?!正の対象 (1) 明細書の「発明の詳細な説明」の欄(2) 明
細書の「図面の簡単な説明」の欄′(3)図面(第4図
、第6図及び第8図)6、補正の内容 (11発明の詳細な説明の欄 (イ)第10頁第15行目及び第17行目の「作動する
」の後にrD形1を挿入する。 (ロ)第11頁第18行目の「得られる」の後に「(第
5図(al参照)」を挿入する。 (ハ)第14頁第12行目〜第15頁第1行目の「正回
転しているこの実施例においては・−・・−・−減算し
ていく。」を下記の如く補正する。 「この実施例では正回転しておりA相信号SAがB相信
号SRより90°位相が進んでいるから、アップダウン
信号5tlDは全てアンプパルス信号SUとなる。デコ
ーダDIICDRは第8図に図示の如くゲートG1〜G
14で構成されており、SAI +SA2 +SB1 
+SR2が1,7,8.14となる場合にそれぞれゲー
トGl 、 G7 、 G8 、 G14からアップパ
ルスが出力される。若しB相信号SRがA相信号S^よ
り位相が進んだ場合、すなわちエンコーダが逆回転した
場合は上記とは反対にSAI +SA2 +SB1 +
SR2が2,4゜11、13となる場合ゲートG2.G
4.Gll 、G13からダウンパルスのみが出力され
る。 これらのアップ又はダウンパルス信号がアップダウンカ
ウンタ87で計数されていく。1(ニ)第14頁第11
行目(7) r107 Jを’87Jと補正する。 (2) 図面の簡単な説明の欄 明細書第18頁第11行目の「である。」の前に「、第
8図は第4図及び第6図に図示のデコーダの回路図、1
を加える。 (3)(イ)第4図及び第6図を別紙のとおり補正する
。 (ロ)別紙の第8図を追加する。 7、添付書類の目録 補正図面 (第4図、第6図及び第8図) 1通
Fig. 1 is a sectional view of an encoder as an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a front view of the rotary plate shown in Fig. 1, Fig. 3 is a diagram showing the positional relationship between the magnet and the magnetic sensor, and Fig. 4 is A circuit diagram showing one embodiment of the circuit in FIG. 1, FIGS. 5(,) to (j) are timing diagrams of the circuit in FIG. 4, and FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of the circuit in FIG. 1. , FIGS. 7(a) and 7(b) are timing diagrams of the circuit shown in FIG. (Explanation of symbols) 1... Encoder, 2... Rotating axis, 3... Base,
4゜5... Magnetic sensor, 6... Rotating plate, 7... Board, 8... Electronic circuit, 9... Battery. Figure 1 Figure 2 Figure 7 (b) Ct to b'' Procedural amendment (spontaneous) October 1, 1980 Director General of the Patent Office Manabu Shiga 1, Indication of the case 1988 Patent Application No. 073871 2 , Name of invention encoder 3, Relationship with the person making the amendment Patent applicant name: FANUC CORPORATION 4, Agent address: 8-10 Toranomon-chome, Minato-ku, Tokyo 105 (4 others) /”'h@ L, 1”'j'\, 5,? ! Positive object (1) ``Detailed description of the invention'' column of the specification (2) ``Brief explanation of the drawings'' column of the specification' (3) Drawings (Figures 4, 6, and 8) ) 6. Contents of amendment (11 Detailed description of the invention column (a) Insert rD type 1 after "operates" on page 10, line 15 and line 17. (b) Page 11 Insert “(see Figure 5 (al)”) after “obtained” in line 18. In this embodiment, . Therefore, the up/down signal 5tLD all becomes the amplifier pulse signal SU.The decoder DIICDR is connected to the gates G1 to G as shown in FIG.
It consists of 14, SAI +SA2 +SB1
When +SR2 becomes 1, 7, or 8.14, up pulses are output from gates Gl, G7, G8, and G14, respectively. If the B-phase signal SR leads the A-phase signal S^ in phase, that is, if the encoder rotates in the opposite direction, then SAI +SA2 +SB1 +
When SR2 becomes 2,4°11,13, gate G2. G
4. Only down pulses are output from Gll and G13. These up or down pulse signals are counted by an up/down counter 87. 1(d) Page 14 No. 11
Line (7) Correct r107 J to '87J. (2) Brief description of the drawings section Page 18, line 11 of the specification, before "is."
Add. (3) (a) Figures 4 and 6 will be corrected as shown in the attached sheet. (b) Add attached Figure 8. 7. Attached document catalog correction drawings (Fig. 4, Fig. 6, and Fig. 8) 1 copy

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、回転軸に固定され、円周に沿りて所定の間隔で複数
の第1及び第2の極性の磁石が交互に設けられた回転板
、及び、該回転板の磁石に対向して設けられ、磁石の磁
束に応答する第1及び第2の磁気センナであって該第2
の磁気センナは第1の磁気センサよシ所定の位相差をも
って回転位置を検出するもの、を具備するエンコーダに
おいて、前記第1又は第2の磁気センナを前記磁石の1
つが横切る時間より短かい周期の/4pスを発生する発
振回路、及び、第1及び第2の磁気センサの信号を受け
入れ、該信号に応答して前記回転板の回転位置、及び前
記受信信号の立上り及び立下夛の少くとも一方を検出し
て前記回転板の回転方向及び回転数を算出する信号処理
、を設け、前記磁気センサ、信号処理回路を前記発振回
路からのパルスに応答して作動させるようにしたことt
−*微とする、エンニーダ。 2、前記発振回路におりて発生させるノ母ルスの周期を
前記回転板の回転速度に応答して変イLさせるようKし
た、特許請求の範囲第1項に記載のエンコーダ。 3、前記発振回路において発生させる・母ルスのオン時
間が前記磁気センサ等の作動時間によシ規定される最小
6一定時間である、特許請求の範囲第1項又は第2項に
記載のエンコーダ。 4、前記信号処理回路が、第1及び第2の磁気センナか
らの信号の立上シ及び立下シの少くとも一方を検出する
回路、及び該検出回路からの信号に応答して前記回転板
の回転方向及び回転回数を算出するようにアップ・ダウ
ン計数機能を有する計数器、を包含する特許請求の範囲
第3項に記載のエンコーダ。 5、前記発振回路及び前記信号処理回路がCM)Sデバ
イスで珍成された特許請求の範囲第4項に記載のエンコ
ーダ。 6、前記エンコーダの電源が電池であることを特徴とす
る、特許請求の範囲第5項に記載のエンコーダ。
[Claims] 1. A rotating plate fixed to a rotating shaft and having a plurality of magnets of first and second polarity alternately provided along the circumference at predetermined intervals; first and second magnetic sensors disposed opposite the magnet and responsive to the magnetic flux of the magnet;
In the encoder, the magnetic sensor detects the rotational position with a predetermined phase difference from the first magnetic sensor.
an oscillation circuit that generates /4 ps with a period shorter than the time it takes for the rotary plate to cross; Signal processing is provided for detecting at least one of a rising edge and a falling edge to calculate the rotational direction and rotational speed of the rotary plate, and the magnetic sensor and the signal processing circuit are operated in response to pulses from the oscillation circuit. What I tried to do
-*Slightly, Ennida. 2. The encoder according to claim 1, wherein the period of the pulse generated in the oscillation circuit is changed in response to the rotational speed of the rotating plate. 3. The encoder according to claim 1 or 2, wherein the on-time of the master pulse generated in the oscillation circuit is a minimum of 6 constant times defined by the operating time of the magnetic sensor, etc. . 4. The signal processing circuit detects at least one of the rising edge and falling edge of the signal from the first and second magnetic sensors, and the rotating plate in response to the signal from the detection circuit. 4. The encoder according to claim 3, further comprising a counter having an up/down counting function to calculate the direction of rotation and number of rotations of the encoder. 5. The encoder according to claim 4, wherein the oscillation circuit and the signal processing circuit are made of CM)S devices. 6. The encoder according to claim 5, wherein the encoder's power source is a battery.
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