JPS6026965B2 - 光電型エンコ−ダの異常検出回路 - Google Patents

光電型エンコ−ダの異常検出回路

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JPS6026965B2
JPS6026965B2 JP10089581A JP10089581A JPS6026965B2 JP S6026965 B2 JPS6026965 B2 JP S6026965B2 JP 10089581 A JP10089581 A JP 10089581A JP 10089581 A JP10089581 A JP 10089581A JP S6026965 B2 JPS6026965 B2 JP S6026965B2
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稔 中島
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/36Forming the light into pulses

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光電型ェンコーダの異常検出回路、特に光電検
出波形の乱れによる測定誤差等の発生を確実に防止する
ために好適な異常検出回路に関するものである。
測定器、座標測定機或いは工作機械の位置決め装置等に
おいて長さ或いは物理量変化を正確な電気信号として検
出するために光電型ェンコーダが好適であり、直線型或
いは回転型のェンコーダとして種々の分野において実用
化されている。
第1図には一般的は光蚤型ェンコーダの要部が示され、
主スケール10と2個のインデックススケール12,1
12とによって直線型ェンコーダが形成されている。各
スケール10,12,112はそれぞれハッチングを施
した遮光部と光透過部とが交互に整列配置された形成か
ら成り、主スケール10とインデックススケール12そ
して主スケール10とインデックススケ−ル112とが
それぞれ対となって実施例における主スケール10の移
動時に光透過量を変化させる。従って、主スケール10
を長さその他の物理量変化に対応して移動させれば、そ
の移動量が周期的な光量変化として検出することができ
る。そして、前記光学格子対の一方の側方には光源14
が設けられ、また他方の側方にはそれぞれインデックス
スケール12,112と対応して光電変換器16,11
6が設けられている。従って、光源14からの実施例に
おける透過光はそれぞれ光電変換器16,116によっ
て電気信号に変換される。前記インデックススケール1
2,112は主スケール1川こ対して異なる位相で配直
されており、実施例においては90o異なる位相で配置
され、この結果、光亀変換器16からは第2図に示され
るサイン波信号201が検出され、またこの時光函変換
器116からは第2図のコサィン波信号202が検出さ
れる。従って、この種の光電型ェンコーダによれば、位
相の異なる両信号201,202を組合せ演算処理する
ことによって高精度の測定信号を得ることが可能となる
。以上のように、光軍型ェンコーダによれば、比較的高
精度で電気的な検出信号を得ることが可能となり、特に
前述したサイン波信号及びコサィン波信号等の異なる位
相の2種類の信号を検出するェンコーダによれば、分解
度の高い且つ方向弁別の容易な装置を提供することが可
能となる。
しかしながら、このようなエンコーダにおいては、前記
サイン波及びコサィン波の検出波形が乱れた場合には測
定精度が著しく低下するという問題があった。前記波形
の乱れはたとえば電池駆動によるェンコーダの場合電池
電圧の低下による光源14の発光量不足、各スケール1
0,12,112のスリット型崩れ、光学格子間への塵
挨の侵入、モアレ発生或いは各スケール間の機械的な固
定位置のずれ等があげられる。そしてこれら種種の原因
によって波形が乱れた場合には、処理回路の作用に必要
な信号電圧が得られず、或いはサイン波及びコサィン波
間の位相がずれる等の事態が発生し、実際上正確な側長
信号等を出力することは困難となる。そして、このよう
な異常事態は従来装置ではなんら確認する手段がなく、
このために、従来においては大きな誤差を含む測定信号
をそのまま処理してしまうという欠点があった。本発明
は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的
は、検出波形に乱れが生じた時に直ちに異常信号を出力
することのできる光電型ェンコーダの異常検出回路を提
供することにある。上記目的を達成するために、本発明
は、一対の相対移動する光学格子と、光学格子対を透過
または反射する光を異なる位相で検出して電気信号に変
換する一対の光電変換器と、を含む光電型ェンコーダに
おいて、前記両光電変換器の検出信号をそれぞれ正側及
び負側において所定の基準電圧と比較する電圧比較回路
群と、前記両検出信号からそれぞれ基準位相信号を取出
す位相検出器と、一方の光電変換器側の電圧比較信号を
他方の光函変換器側の基準位相信号と位相比較する比相
比較回路群と、を含み、光電変換器の検出信号が所定の
基準電圧範囲及び基準位相値から外れた時に異常検出信
号を出力することを特徴とする。以下図面に基づいて本
発明の好適な実施例を説明する。
第3図において、サイン波信号201及びコサィン波信
号202は電圧比較回路18において所定の基準電圧2
03,204と比較される。すなわち、電圧比較回路1
8はそれぞれ差動増幅器から成る比較器20a,20b
,120a,120bを含み、信号201,202が基
準電圧と比較される。すなわち、サイン波信号201は
比較器20aにおいてその正側波高値が基準電圧203
と比較され、また比較器206において負側波高値が基
準電圧204と比較される。そして同様にコサィン波信
号202は比較器120aにおいて正側波高値が同様に
比較器120bにおいて負側波高値が基準電圧と比較さ
れる。第4図には第3図に回路動作が示されており、信
号201及び202はそれぞれ正側基準電圧203を越
えたハッチングを施した部分でそれぞれ比較器20a及
び120aから電圧比較信号211,212が出力され
、同様に信号201,202が負側基準電圧204以下
となった時に比較器20b,120bから電圧比較信号
213及び214が出力される。前記電圧比較回路18
の出力は次に位相比較回路22によって両信号201,
202間の位相が比較される。
すなわち、位相比較回路22は、4個のO型フリップフ
ロツプ(以下D−FFという)24a,24b,124
a,124bを含み、それぞれ比較器20a,20b,
120a,120bの出力が各○入力に供艶溝されてい
る。そして、前記位相比較回路22へは基準位相検出器
26,126からサイン及びコサイン波信号201,2
02の基準位相信号が供給されており、本発明において
は、一方の検出信号すなわちサイン波検出信号201に
対応するD−FF24a,24bには他方の検出信号す
なわちコサィン波信号202の基準位相信号が検出器1
26から供孫舎され、同様に、多方の検出信号202に
対応するD−FF124a,124bにはサイン波検出
信号201からの基準位相信号が検出器26から供9溝
されている。基準位相検出器26,126は共にサイン
波信号201及びコサィン波信号202の任意の基準位
相、実施例においては00及び900の基準位相信号が
周知のシュミットトリガ回路等によって検出されている
。そして、基準位相検出器26の出力は直接D−FF1
24aのクロック入力へまたィンバータ28によって反
転されてD−FF124bのクロック入力に供給されて
いる。同様に、基準位相検出器126の90oの基準位
相信号はD−FF24aのクロック入力へ直援そしてイ
ンバータ128を介してD−FF24bのクロツク入力
へ供繋合されている。従って、位相比較回路24は電圧
比較回路18の各出力211,212,213,214
を各基準位相信号と位相比較することとなり、実施例に
おいては所定の位相範囲内にある時は位相比較回略22
の各D−FFからは「H」なるQ信号が出力される。
すなわち、D一FF24aのみを例として説明すると、
比較器20aから「L」なる比較信号211がD入力に
供給されている間に「H」なる90o基準位相信号が供
給された場合にはFF24aは反転することなくQ出力
からrH」信号を供給し続ける。従って、第4図に示さ
れるように、電圧比較回路18から所定幅の比較信号が
出力され、これが位相の異なる種類のすなわちサイン波
及びコサィン波信号間で所定の位相範囲にあれば、位相
比較回路22からは常に「H」なる4個の信号が出力さ
れることとなる。そして、これら4個の信号は反転され
てオアゲート3川こ供給されまたオアゲート30から端
子32を通って図示していない外部の異常警報回路或い
は他の異常時処理回路に異常検出信号が出力される。前
記各D−FF24a,24b,124b,124bには
それぞれ図示していない外部回路からリセット入力が供
給されており、異常検出作用が行なわれた後、異常が回
復した時に各FF24,124の状態を通常の待機状態
に復帰させる。
本発明の実施例は以上の構成から成り、検出信号201
,202は電圧比較回路18及び位相比較回路22によ
ってそれぞれ発光量の変動に基づく電圧変動そしてサイ
ン及びコサィン波間の位相変動が比較され、これらの波
形の乱れが所定値を越えた時に異常検出信号を出力する
ことができる。第5図には一方の検出信号たとえばサイ
ン波検出信号201の検出電圧が低下した異常発生状態
が示され、正負側の両極電圧値が低下し或いは電圧が一
方向にシフトする2種類の異常状態が示されている。
このような異常状態は電源電圧の低下、塵挨侵入による
光量低下或いはスリットの型崩れ等に起因して生ずる。
第5図の信号201が正負両方向に対して電圧不足とな
る場合には、電圧比較回路18からの信号211,21
3は共に「H」となり、この結果、時刻L‘こおいて9
0o基準位相信号が位相比較回路22のD−FF24a
に供給された時D−FF24aは反転し、そのQ出力が
「L」となり、この結果、オアゲート30から端子32
を介して「H」なる異常検出信号が供給される。
従って、この異常検出信号によりェンコーダの検出値は
無効とされ或いは他の必要な異常処理作用が行なわれる
こととなる。同様に第5図において信号201の負側電
圧が不足した場合には、時刻比2においては前述した正
常時の検出作用が行なわれるが、次の時刻t3において
、比較器20bからの信号213は「H」を維持し続け
るので、D−FF24bは反転し、前記異常状態と同様
に異常検出信号が出力される。
第6図には信号201と202との間に位相差?が生じ
た異常状態を示し、この時には電圧値が正常であった場
合においても位相比較回路22は両信号201,202
間の位相が所定値を越えた時に異常検出信号を出力し、
前記と同様の異常処理作用が行なわれることとなる。以
上説明したように、本発明によれば、光電変換器から検
出される波形の乱れを確実に判断し、電圧及び位相の乱
れの両者に対して確実に異常検出を行なうことが可能と
なり、誤差を含む測定値その他を確実に除去することが
出釆る利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は一般的な光電型ェンコーダの概略構成図を示す
説明図、第2図は第1図の検出波形図、第3図は本発明
に係る異常検出回路の好適な実施例を示す回路図、第4
図は第3図の正常状態における波形図、第5,6図はそ
れぞれ第3図の異常状態における波形図である。 16,116・・・・・・光電変換器、18・・・・・
・電圧比較回略、22・・・・・・位相比較回路、26
,126・・・・・・基準位相検出器。 第1図 第4図 図 の 船 第2図 第5図 第6図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一対の相対移動する光学格子と、光学格子対を透過
    または反射する光を異なる位相で検出して電気信号に変
    換する一対の光電変換器と、を含む光電型エンコーダに
    おいて、前記両光電変換器の検出信号をそれぞれ正側及
    び負側において所定の基準電圧と比較する電圧比較回路
    群と、前記両検出信号からそれぞれ基準位相信号を取出
    す位相検出器と、一方の光電変換器側の電圧比較信号を
    他方の光電変換器側の基準位相信号と位相比較する位相
    比較回路群と、を含み、光電変換器の検出信号が所定の
    基準電圧範囲及び基準位相値から外れた時に異常検出信
    号を出力することを特徴とする光電型エンコーダの異常
    検出回路。
JP10089581A 1981-06-29 1981-06-29 光電型エンコ−ダの異常検出回路 Expired JPS6026965B2 (ja)

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JPS582613A JPS582613A (ja) 1983-01-08
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JP2006266727A (ja) * 2005-03-22 2006-10-05 Brother Ind Ltd 光学式エンコーダの異常検出装置及び光学式エンコーダの異常検出方法
JP2006284521A (ja) * 2005-04-05 2006-10-19 Sendai Nikon:Kk エンコーダ
JP6370826B2 (ja) 2016-04-01 2018-08-08 ファナック株式会社 液体の浸入を光で検出するエンコーダ

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