JPS6038170Y2 - Abnormality detection circuit of photoelectric encoder - Google Patents

Abnormality detection circuit of photoelectric encoder

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JPS6038170Y2
JPS6038170Y2 JP9652781U JP9652781U JPS6038170Y2 JP S6038170 Y2 JPS6038170 Y2 JP S6038170Y2 JP 9652781 U JP9652781 U JP 9652781U JP 9652781 U JP9652781 U JP 9652781U JP S6038170 Y2 JPS6038170 Y2 JP S6038170Y2
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circuit
signal
photoelectric encoder
wave signal
abnormality detection
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Inventor
国彦 福田
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株式会社 三豊製作所
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【考案の詳細な説明】 本考案は光電型エンコーダの異常検出回路、特に信号検
出部における異常を迅速に検出することのできる異常検
出回路に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an abnormality detection circuit for a photoelectric encoder, and particularly to an abnormality detection circuit that can quickly detect an abnormality in a signal detection section.

測長器、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エンコーダが好適であり、直線型或
いは回転型のエンコーダとして種々の分野において実用
化されている。
Photoelectric encoders are suitable for detecting changes in length or physical quantities as accurate electrical signals in length measuring instruments, coordinate measuring machines, positioning devices for machine tools, etc., and are used in various fields as linear or rotary encoders. It has been put into practical use.

第1図には一般的な光電型エ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
3とによって直線型エンコーダが形成されている。
Figure 1 shows the main parts of a typical photoelectric encoder.
Main scale 10 and two index scales 12.1
3 form a linear encoder.

各スケール10,12.13はそれぞれハツチングを施
した遮光部と光透過部とが交互に整列配置された形状か
ら戒り、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ール13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。
Each scale 10, 12, 13 has a shape in which hatched light-shielding parts and light-transmitting parts are arranged alternately, and the main scale 10, index scale 12, and main scale 10 and index scale 13, respectively. As a pair, the amount of light transmission is changed when the main scale 10 in the embodiment moves.

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。
Therefore, if the main scale 10 is moved in response to a change in length or other physical quantity, the amount of movement can be detected as a periodic change in light amount.

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゜13と対応して光電変換器16.18が設け
られている。
A light source 14 is provided on one side of the pair of optical gratings, and photoelectric converters 16 and 18 are provided on the other side in correspondence with the index scales 12 and 13, respectively.

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16,18によって電気信号に変換される
Accordingly, the transmitted light in the embodiment from light source 14 is converted into electrical signals by photoelectric converters 16 and 18, respectively.

前記インデックススケール12.13は主スケール10
に対して異なる位相で配置されており、実施例において
は90°異なる位相で配置され、この結果、光電変換器
16からは第2図に示されるサイン波信号101が検出
され、またこの時光電変換器18からは第2図のコサイ
ン波信号102が検出される。
The index scale 12.13 is the main scale 10.
In the embodiment, the sine wave signal 101 shown in FIG. 2 is detected from the photoelectric converter 16, and at this time the photoelectric A cosine wave signal 102 shown in FIG. 2 is detected from the converter 18.

従って、この種の光電型エンコーダによれば、位相の異
なる両信号101,102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。
Therefore, according to this type of photoelectric encoder, it is possible to obtain a highly accurate measurement signal by performing a combination of the signals 101 and 102 having different phases.

以上のように、光電型エンコーダによれば、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イン波信号等の異なる位相
の2種類の信号を検出するエンコーダによれば、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。
As described above, according to the photoelectric encoder, it is possible to obtain electrical detection signals with relatively high accuracy, and in particular, it is possible to detect two types of signals with different phases, such as the aforementioned sine wave signal and cosine wave signal. According to the encoder, it is possible to provide a device with high resolution and easy direction discrimination.

しかしながら、このようなエンコーダにおいては、前記
サイン波及びコサイ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。
However, such an encoder has a problem in that measurement accuracy is significantly reduced when the detected waveforms of the sine wave and cosine wave are disturbed.

前記波形の乱れはたとえば検出ヘッドの浮き上り、電池
駆動によるエ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10,12.13のスリ
ット型崩れ、光学格子間への塵埃の侵入、モアレ発生成
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。
Disturbances in the waveform include, for example, lifting of the detection head, insufficient light emitted by the light source 14 due to a drop in battery voltage in the case of a battery-powered encoder, loss of the slit shape of each scale 10, 12, 13, and intrusion of dust between optical grids. , the occurrence of moiré, or deviations in mechanically fixed positions between scales.

そしてこれら種々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
サイン波及びコサイン波間の位相がずれる等の事態が発
生し、実際上正確な測長信号等を出力することは困難と
なる。
If the waveform is disturbed due to these various causes, the signal voltage necessary for the processing circuit to function may not be obtained, or the phase between the sine wave and cosine wave may shift, making it difficult to make accurate measurements in practice. It becomes difficult to output long signals and the like.

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。
The conventional apparatus has no means for confirming such an abnormal situation, and for this reason, the conventional apparatus has the disadvantage that a measurement signal containing a large error is processed as is.

本考案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、光電型エンコーダの信号検出部における異常
を的確に検出して、迅速な信号処理を行なうことのでき
る改良された異常検出回路を提供することにある。
The present invention was developed in view of the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to provide an improved abnormality detection circuit that can accurately detect abnormalities in the signal detection section of a photoelectric encoder and perform rapid signal processing. Our goal is to provide the following.

上記目的を遠戚するために、本考案は、整列配置された
光学格子を有する主スケールと、互いに異なる位相で整
列配置された2個の光学格子を有するインデックススケ
ールと、を含み、前記両スケールを相対移動させて、両
光学格子対を透過または反射する光の明暗からサイン波
信号及びコサイン波信号を検出する光電型エンコーダに
おいて、前記サイン波信号及びコサイン波信号をそれぞ
れ中心レベルで全波整流する整流回路と、前記両盤流出
力信号を加算する加算回路と、加算回路出力を所定の基
準値と比較する比較回路と、を含み、信号検出部の異常
発生時に比較回路から異常検出信号を出力することを特
徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention includes a main scale having aligned optical gratings, and an index scale having two optical gratings aligned with different phases, and both scales have an index scale having two optical gratings arranged in different phases. In a photoelectric encoder that detects a sine wave signal and a cosine wave signal from the brightness of light transmitted or reflected by both pairs of optical gratings by relatively moving the pair of optical gratings, the sine wave signal and the cosine wave signal are full-wave rectified at the center level, respectively. a rectifier circuit that adds the output signals of both boards; and a comparison circuit that compares the output of the addition circuit with a predetermined reference value. It is characterized by output.

以下図面に基づいて本考案の好適な実施例を説明する。Preferred embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第3図には本考案の実施例が示され、サイン波信号10
1及びコサイン波信号102はそれぞれ整流回路30.
32に供給され、その電圧値が各信号の中心レベルで全
波整流される。
FIG. 3 shows an embodiment of the present invention, in which a sine wave signal 10
1 and the cosine wave signal 102 are respectively supplied to the rectifier circuit 30.
32, and its voltage value is full-wave rectified at the center level of each signal.

そして、これら整流出力は次に加算回路40に供給され
、時時刻々変化する両信号値が次々に加算される。
These rectified outputs are then supplied to an adder circuit 40, where both signal values, which change from time to time, are added one after another.

周知のように、サイン波及びコサイン波は互いに90’
異なる位相を有し、光電型エンコーダの検出部から正常
なサイン波信号101及びコサイン波信号102が出力
されている時には、これらの相対位相はほぼ正確に保た
れる。
As is well known, sine waves and cosine waves are 90' apart from each other.
When normal sine wave signals 101 and cosine wave signals 102 having different phases are output from the detection section of the photoelectric encoder, their relative phases are maintained almost accurately.

そして、検出部の正常時には、両信号101,102は
その検出電圧値が一定値に保持されている。
When the detection section is normal, the detected voltage values of both signals 101 and 102 are held at a constant value.

従って、加算回路40の加算出力はエンコーダの検出部
が正常な場合にはほぼ一定の値となる。
Therefore, the addition output of the addition circuit 40 has a substantially constant value when the detection section of the encoder is normal.

すなわち、整流回路30.32により両信号101,1
02が全波整流されると、その整流出力はそれぞれほぼ
、cos”θそして5in2θと近似することができ、
三角関数の次式から CO32θ十5in2θ=1 加算出力40はほぼ一定の値となることが理解される、
従って、加算回路40の出力を比較回路50に供給し、
基準電圧V。
That is, both signals 101 and 1 are converted by the rectifier circuits 30 and 32.
02 is full-wave rectified, its rectified output can be approximately approximated as cos''θ and 5in2θ, respectively,
From the following formula of trigonometric functions, it can be understood that CO32θ+5in2θ=1 The addition output 40 is a nearly constant value.
Therefore, the output of the adder circuit 40 is supplied to the comparator circuit 50,
Reference voltage V.

と比較すれば、極めて的確に異常信号の検出部なうこと
ができる。
Compared to this, it can be used as an extremely accurate detection section for abnormal signals.

すなわち、前述したようにエンコーダの検出部が正常な
場合には、加算出力はほぼ一定の値となるが、検出信号
に異常が生じ、たとえはその電圧値が検出ヘッドの浮き
上りその他によって低下し或いはサイン波検出信号10
1とコサイン波検出信号102との間の相対位相にずれ
が生じたような場合には、前述した加算出力に変動が生
じ、正常時より著しく低い或いは高い加算出力が生じ、
これによって比較回路50は遅れなく異常検出信号を出
力することができる。
In other words, as mentioned above, when the encoder's detection section is normal, the addition output will be a nearly constant value, but if an abnormality occurs in the detection signal, for example, the voltage value decreases due to the floating of the detection head, etc. Or sine wave detection signal 10
1 and the cosine wave detection signal 102, the above-mentioned addition output will fluctuate, resulting in an addition output that is significantly lower or higher than normal.
This allows the comparison circuit 50 to output the abnormality detection signal without delay.

実施例においては、前記比較回路50からの異常検出信
号はフリップフロップ60に供給され、フリップフロッ
プ60を異常検出時に直ちにセットし、以降の検出信号
を無効とし或いは測長器その他にエラー信号を発生させ
る。
In the embodiment, the abnormality detection signal from the comparator circuit 50 is supplied to a flip-flop 60, and the flip-flop 60 is set immediately upon detection of an abnormality to invalidate subsequent detection signals or generate an error signal to the length measuring device or the like. let

以上のようにして、本考案によれば、簡単な回路構成で
的確に光電型エンコーダの異常を検出することができ、
前述した実施例回路も信号処理回路と一体のICにて小
型化することができ、小型或いは可搬型の測長器その他
に容易に組み込むことが可能となり、種々の装置に広範
囲に使用することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to accurately detect an abnormality in a photoelectric encoder with a simple circuit configuration.
The above-mentioned embodiment circuit can also be miniaturized by integrating the signal processing circuit into an IC, and can be easily incorporated into a compact or portable length measuring device, etc., and can be used in a wide range of various devices. can.

前述した実施例においては、全波整流のために通常の整
流回路が用いられているが、この整流回路内に乗算器を
組み込むことも可能であり、これにより、さらに正確に
異常検出作用を行なうことも可能である。
In the above-mentioned embodiment, a normal rectifier circuit is used for full-wave rectification, but it is also possible to incorporate a multiplier into this rectifier circuit, which allows more accurate abnormality detection. It is also possible.

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

第1図は一般的光電型エンコーダの概略説明図、第2図
は第1図の検出信号波形図、第3図は本考案に係る異常
検出回路の好適な実施例を示す回路図である。 10・・・・・・主スケール、12,13・・・・・・
インデックススケール、30,32・・・・・・整流回
路、40・・・・・・加算回路、50・・・・・・比較
回路、101・・・・・・サイン波検出信号、102・
・・・・・コサイン波検出信号。
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a general photoelectric encoder, FIG. 2 is a detection signal waveform diagram of FIG. 1, and FIG. 3 is a circuit diagram showing a preferred embodiment of the abnormality detection circuit according to the present invention. 10...Main scale, 12, 13...
Index scale, 30, 32... Rectifier circuit, 40... Addition circuit, 50... Comparison circuit, 101... Sine wave detection signal, 102...
...Cosine wave detection signal.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 整列配置された光学格子を有する主スケールと、互いに
異なる位相で整列配置された2個の光学格子を有するイ
ンデックススケールと、を含み、前記両スケールを相対
移動させて、両光学格子対を透過または反射する光の明
暗からサイン波信号及びコサイン波信号を検出する光電
型エンコーダにおいて、前記サイン波信号及びコサイン
波信号をそれぞれ中心レベルで全波整流する整流回路と
、前記両型流出力信号を加算する加算回路と、加算回路
出力を所定の基準値と比較する比較回路と、を含み、信
号検出部の異常発生時に比較回路から異常検出信号を出
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。
It includes a main scale having optical gratings arranged in alignment, and an index scale having two optical gratings arranged in alignment with mutually different phases, and both scales are relatively moved to transmit or transmit light through both pairs of optical gratings. A photoelectric encoder that detects a sine wave signal and a cosine wave signal from the brightness and darkness of reflected light includes a rectifier circuit that performs full-wave rectification of the sine wave signal and the cosine wave signal at a center level, and adds both types of output signals. Abnormality detection for a photoelectric encoder, comprising: an adding circuit that compares the output of the adding circuit with a predetermined reference value; and a comparing circuit that compares the output of the adding circuit with a predetermined reference value, and outputs an abnormality detection signal from the comparing circuit when an abnormality occurs in a signal detection section. circuit.
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