JPS61126422A

JPS61126422A - 多回転エンコ−ダ

Info

Publication number: JPS61126422A
Application number: JP24824384A
Authority: JP
Inventors: Sanpei Kinoshita; 木下　三平; Susumu Yokosuka; 進横須賀
Original assignee: AKUTO GIKEN KK
Current assignee: AKUTO GIKEN KK
Priority date: 1984-11-26
Filing date: 1984-11-26
Publication date: 1986-06-13

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】（産業上の利用分野）本発明は、ＮＣ工作機械、ロボット等、所定量の直線運
動、或は、回転運動を行なわせる装置における、位置検
出装置に用いる多回転エンコーダに関するものである。

（従来技術）従来の位置検出装置を大別すると、インクリメンタル方
式と、アブソリュート方式になる。

インクリメンタル方式は、第６図に示すように、移動台
１を直線移動させる送りねじ２の駆動用モータ３の軸８
に、回転角度検出用のエンコーダ４を連結し、その出力
パルスを制御装置５においてカウントすることにより、
移動台１の位置を検出するものである。エンコーダ４は
、第７．８図に示すように、等間隔に並んだ多数（Ｎ個
）の分割スリット６を有する円板７を備え、それがモー
タ３の軸８と共に回転する。前記分割スリット６は、分
割スリットセンサー１１と協動し、それに、１回転当り
Ｎ個の分割ノくルスを発生させる。前記円板７には、前
記分割スリット６とは別に、１回転当り１個の基点ノ々
ルスを発生させるだめの基点スリット９が１個だけ設け
られており、それが基点スリットセンサ１０と協動する
。

モータ３の回転数は、その１回転当りに１個発生する基
点パルスをカウントすることにより判明し、１回転未満
の角度は、分割パルスをカウントすることにより判明す
る。したがって、モータ３により、送りねじ２を介して
駆動される移動台１の移動量は、前記両パルスをカウン
トすることにより判明する。

しかし、電源投入時に移動台１が占めていた位置、すな
わち、スタート位置が不明であるため、スタート後の移
動量が判明しても、その時点での位置は不明である。

そこで、スタート位置を明らかにするだめに、原点セン
サ１２を、移動台１の移動路に沿った定位置に設置し、
ここをスタート地点と定める。

原点センサ１２としては、マイクロスイッチが用いられ
、スタート地点にある移動台１がそれを動作させる。

位置検出動作開始に先立って、必ず移動台１をスタート
地点まで移動させる。それにより、原点センサ１２が出
力を生じた状態で、エンコーダ４０基点スリット１０が
所定角度位置にあるようにし、これを検出開始状態とし
て、前記両パルスのカウントを開始スル。

前記インクリメンタル方式は、位置検出動作の開始に先
立って、移動台１をスタート地点に戻す操作が必要であ
るが、アブソリュート方式は、その必要がない。アブソ
リュート方式においては、移動台１の移動路に活って、
第９図に示すように、スケール１４を設置し、これを移
動台１と共に移動するセンサ１３′が読み取る。

この読み取り信号は、各位置が区別できるように、各位
置で互に異る信号にしてあり、かつ、所定の分解能が得
られるようにしである。したカッて、スタート地点の如
何にかかわらス、センサ１３の出力信号から直ちに位置
が判明する。

（発明が解決しようとする問題点）前記インクリメンタル方式の位置検出装置は、構造が簡
単で精度の高いものが得られる反面、操作開始に際して
、スタート地点に戻す煩わしさがあり、アブソリュート
方式は、その煩わしさがない反面、構造が複雑で、スケ
ールの分解能が、そのまま装置の分解能となり、精度を
高めることが困難である。

本発明は、前記両方式の特長を兼・備した位置検出装置
すなわち、インクリメンタル方式でありながら、計測の
都度スタート地点への復帰を要件としない位置検出装置
を提供することを目的とするものである。

（問題点の解決手段）本発明は、前記の目的のために、インクリメンタル方式
の位置検出装置に用いる従来のエンコーダ、すなわ□ち
、分割パルスＡと基点パルスＢとを発生するエンコーダ
に、第３のパルスＣを発生する手段を付設する。この第
３パルスＣは、基点パルスＢを発生する回転体７と、わ
ずかに異なる速度で回転する別の回転体１６によって発
生させ、その周期は、基点パルスＢの周期と読値量だけ
わずかに相違させる。基点パルスＢと第３パルスＣとの
発生時期のずれは、分割パルスＡをスケールとしてカウ
ントされ、該カウント値をエンコーダのスタート位置か
らの累積回転角度の検知に利用する。

（作用）エンコーダの基準位置において、基点パルスＢと第３パ
ルスＣとが同時に発生したとすると、次の基点パルス発
生時期には、第３パルスＣは発生しない。両パルスＢ、
Ｃは周期を異にしているからである。仮に第３パルスＣ
が、基点パルスＢよりも、分割パルスＡのル個分だけ周
期が長いものとすれば、基準位置をスタート後、第１回
目の第３パルスＣ，が発生するのは、第１回目の基点ハ
ル７８１発生後、分割パルスＡのル個分遅れた時点であ
る。また、第２回目の第３ハルスＣ２カ発生スるのは、
分割パルスＡの２ｎ個分遅れた時点であり、一般に、第
ｍ回目の第３パルスＣｍ発生時期は、第ｍ回目の基点パ
ルスＢｍ発生時期よりも、分割パルスＡのｍｎ個分遅れ
る。

したがって、両パルスＢ、、、Ｃｍの発生時期の差を分
割パルスＡでカウントした数がＭ個であれば、それを両
パルスＢ、Ｃの周期の差ｎ個で割ることにより、基準位
置をスタート後、第ｍ回目のパルスであることが、ｍ−
一　として判明する。その結果、基準位置からの累積回
転数はｍ回転と判明し、１回転未満の角度は、基点パル
スＢ発生時期からカウントした分割パルスＡで判明する
。

前記基準位置はエンコーダが正逆転しようと、一時停止
しようと、その間に電源の供給を停止しようと不変であ
り、エンコーダをその地点まで戻さなくても、カウント
を開始してから、エンコーダが１回転余りの回転を行な
う間に、基点パルスＢと第３パルスＣが発生し、それら
の間の分割パルスＡの数がカウントできるので、そのカ
ウント値から現在位置が基準位置から何回転した位置か
判明する。

（実施例）第１図と第２図は、本発明の第１実施例を示すものであ
る。７は従来のエンコーダにも存在する円板であって、
分割スリット６と、基点スリット９とを備え、モータ３
の軸８に固定されてそれと共に回転し、分割スリットセ
ンサ１１と、基点スリットセンサ１０とに、分割パルス
Ａと基点パルスＢとを発生させる。軸８に固定した歯車
１５と噛合う歯車１６が、軸１７によって支持されてい
る。歯車１６には、１個のスリット１８が設けられてお
り、それと第３七ンサ１９とが協動する。第３センサ１
９は、歯車１６が１回転する毎に１個のパルス、すなわ
ち第３パルスＣを発生する。

分割スリット６の数は、−例として１００個とし、歯車
１５の歯数は５０枚、歯車１６の歯数は５１枚とする。

第３図に示すように、基点パルスＢと第３パルスＣとが
同時に発生する位置を基準位置とし、そこから軸８が１
回転すると、歯車１５及び円板７も１回転し、第１回目
の基点パルスＢ１が発生する。このときには、歯車１６
はその歯数が歯車１５の歯数より１秋冬いため、末だ１
回転を完了しておらず、第３パルスＣは末だ発生しない
。歯車１５が１歯分だけさらに回転すると歯車１６も１
回転を完了するため、第１回目の第３パルスＣ７が発生
する。この基点パルスＢ１が発生してから、第３パルス
ＣＩが発生する迄の間、すなわち、歯車１５のれ。回転
の間に、分割パルスＡは２個発生する（７Ｌ−２）。同
様に、軸８が２回転すると第２回目の基点パルスＢ２が
発生し、それより分割パルスＡの４個分（２ｎ）遅れて
第２回目の第３パルスＣ２が発生する。軸８が３回転す
ると、第３回目の基点パルスＢ３が発生し、それから分
割パルスへの６個分（３？））遅れて第３回目の第３パ
ルスＣ３が発生する。一般に、第ｍ回転目には、第３パ
ルスＣ□は、基点パルスＢｍよりも分割パルスＡの２７
７１個分遅れる。

したがって、この両パルスＢ　ｍ　、　Ｃｍ間の分割パ
ルス数Ｍ　＝　２　ｍをカウントすれば、ｍ−Ｍ／２　
として、軸８が基準位置からｍ回転した位置にあること
が判明する。

第４図は、前述の基点パルスＢと第３パルスＣとの間に
発生する分割パルスＡの数をカウントする手段の一例を
示すものである。この例では、回転角度の測定を受ける
被測定体２０の軸２１と、エンコーダ２２の軸８との間
には、増速歯車列２３が設けてあり、−例としてその変
速比を２０として、分解能を２０倍にしている。

エンコーダ２２０分割パルスＡｉｄカウンタ２４のカウ
ント入力端子に与えられ、基点パルスＢは、リセット端
子に与えられる。また、第３パルスＣは、レジスタ２５
０セツト端子に与えられる。レジスタ２５の記憶入力端
子はカウンタ２４の出力端子に接続される。カウンタ２
４のカウント数とレジスタ２５の記憶内容とは、それぞ
れ、表示器２６．２７に入力される。

エンコーダ２２が発生する分割パルスＡは、カウンタ２
４でカウントされ表示器２６に表示される。基点パルス
Ｂが発生すると、カウンタ２４はリセットされ、表示器
２６の表示も零となる。引続き発生する分割パルスＡは
、改めてカウンタ２４でカウントされ、そのカウント出
力は、表示器２６で表示されると共に、レジスタ２５の
記憶入力端子に与えられるが、レジスタ２５は末だ記憶
動作を開始していないので、表示器２７も表示動作をし
ない。基点パルスＢの発生後、最初の第３パルスＣが発
生すると、レジスタ２５はセットされ、その時点でのカ
ウンタ２４からの入力を記憶すると共に、それを表示器
２７に表示する。しだがって、レジスタ２５の記憶量及
び表示器２７の表示量は、基点パルスＢが発生してから
第３パルスＣが発生するまでの間の分割パルスＡの数を
表わしている。

引続き発生する分割パルスＡはさらに加算してカウント
され、基点パルスＢの発生位置からの１回転未満の回転
角を表わす。

被測定体２０の回転がなおも続く場合には、再び基点パ
ルスＢが発生するので、それ迄のカウンタ２４のカウン
トはリセットされ、改めてカウントが開始される。そし
て、第２回目の第３パルスＣが発生すると、その時点で
のカウント数をレジスタ２５に入力し、記憶内容をその
値に書き換える。この場合の記憶内容は、前回の記憶内
容よシも轟然に１回転分増大している。

被測定体２０の回転が、第２回目の基点パルスＢが発生
してから、第２回目の第３パルスＣの発生以前に停止し
た場合は、レジスタ２５の記憶内容は未だ書き換えられ
ていない。したがって、その場合は、表示器２７の表示
回転数に１を加えたものが実際の回転数になる。このよ
うな状態は表示器２５の表示が表示器２７の表示にルニ
２を加えた値未満になることから判別できるので、前記
補正を人為的に行なうことができるが、それを判別する
回路を設ければ、自動化できる。

前記の数値例による、カウント例を示せば次のとおりで
ある。

最初の基点パルスＢが発生する迄に、分割パルスＡが１
０個発生したとすると、それがカウントされ表示器２６
に表示されるが、この表示は無意味なものである。次い
で最初の基点パルスＢの発生により、カウンタ２４はリ
セットされ、表示器２６も零を表示する。引続いて発生
する分割パルスＡがカウントされ、それが６個のときに
第３パルスＣが発生したとすると、そのときのカウンタ
２４のカウント数「６」は、レジスタ２５に記憶される
と共に、表示器２７に表示される。そして、さらに分割
パルスＡが１２個発生した時点で、被測定体２０の回転
が停止したとすると、カウンタ２４は、基点パルスＢの
発生時点から起算して、（６＋１２＝１８）個の分割パ
ルスＡをカウントしたことになシ、それが表示器２６に
表示される。表示器２７の表示「６」は、１歯当りの分
割パルスＡの数が（ｎ＝２）であるから、（６÷２−３
）回転を示し、表示器２６の表示「１８」は、１回転当
りの分割パルスＡの数が１００であるから、（３６０×
１８／□。。＝６４．８）度を意味し、デコーダ２２　
　　　′の回転位置が、基準位置から３回転と６４．８
度の位置であることを示している。これを被測定体２０
の回転位置に換算すると、変速比が２０であるから、（
（３Ｘ３６０＋６４．８）÷２０二５７．２４）度であ
ると判明する。

第１回目の基点パルスＢによりカウンタ２４がリセット
された後カウント数「６」のときに第１回目の第３パル
スＣが発生し、「６」がレジスタ２５に記憶され、表示
器２７に表示された状態で、被測定体２０の回転が続行
され、第２回目の基点パルスＢが発生すると、カウンタ
２４は「１００ｊｔでカウントした後、リセットされ、
改めてカウントを行なう。この状態は、６÷２−３回転
の後にさらに完全に１回転した後の状態であるから、表
示器２７の表示「６」に基づく１３回転」と云う表示に
は、１回転の誤差があることになる。しかし、そのよう
な状態は、第２回目の第３パルスＣの発生以前までであ
り、この状態は、カウンタ２４が（ｒ６Ｊ＋２−Ｉ８Ｉ
）をカウントしたときに解消される。しだがって、この
状態は、表示器２７の表示「６」にｎ　＝　２を加えた
「８」と比較して、表示器２６の表示がそれよりも少な
い値、例えば「４」であることから判別できる。すなわ
ち、表示器２７の表示が「６」、表示器２６の表示が「
４」であ度ではなく、（［ｊ＋２−ｒ８Ｊ　＞　ｒ４Ｊ
　）との判別結果から、３回転を４回転と補正し、「４
回転と１４．４度」　と云う測定値を得る。

第５図は、本発明の第２実施例を示すものである。この
例では、軸８に、分割スリット６と基点スリット９を備
えた円板７が固定されると共に、歯車１５′が固定され
ることは、第１実施例と同様であるが、第３スリツト１
８を備えた第２円板１６“は、歯車１６′と一体となっ
て、軸８に遊嵌されている。歯車１５′と１６′との間
には、アイドル歯車２８が噛合わせてあり、両歯車１５
’、　：１．６’をわずかの速度差で連結する。したが
って、両日板７，１６“はわずかに異なる速度で回転し
、第１実施例と同様に動作する。

前記第１実施例においては、歯車１５の歯数を５０枚、
歯車１６の歯数を５１枚として、基点パルスＢの周期と
第３パルスＣの周期トの比ヲ５０：５１にしたが、これ
は、それ以外の値にしてもよい。例えば、歯車１６の歯
数を５２枚にすることもできるが、その場合には、１回
転当り２枚の位相差が生じ、歯車１５が２６回転（歯車
１６は２５回転）すると元の状態に戻るので、それ以上
の位置の判別は、何らかの補助手段（２回目であること
を判別する）を必要とする。これに対して、５０枚と５
１枚との組合わせは、歯車１５が５１回転するまでは１
１元の状態に戻らないので有利である。結局、基点パル
スＢの周期と第３パルスＣの周期との差を生じさせるだ
めの手段として、２枚の歯車の噛合いを利用する場合に
は、それらの歯数を１枚だけ相違させるのが最も有効で
ある。まだ、両周期の差に対応する分割パルスＡの数は
、整数であることが必要であるが、それを１にしておけ
ば、分割パルスＡのカウント数がそのまま、回転数にな
り、割算を必要としなくなる。

なお、従来のデコーダとしては、分割スリットに対して
、互に９０度の位相差を持って、２個の分割スリットセ
ンサを協動させるものが常用されており、それにより回
転方向の検出、及び倍周出力を得ることが行なわれてい
るが、本発明はそのような２個の分割スリツトセンザを
備えだものにも適用できる。その場合には、カウンタと
しては、加算と減算とができる可逆カウンタを用いる。

（効果）本発明は以上のように、基点パルスＢが発生してから、
第３パルスＣが発生するまでの分割パルスＡの数をカウ
ントすることにより、基準位置からの回転数を知ること
ができ、基点パルスＢが発生してから、分割パルスＡが
停止する壕での分割パルスＡのカウント数から、１回転
未満の回転角を知ることができるので、被測定体を基準
位置まで戻さなくても、現在位置を、基準位置からの変
位として知ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の正面図、第２図は同側面
図、第３図は各パルス相互間の位相関係を示すチャート
、第４図はパルス処理装置の系統図、第５図は第２実施
例の側面図である。第６図はインクリメンタル方式の位置検出装置の正面図
、第７図は従来のデコーダの正面図、第８図は同側面図
、第９図はアブソリュート方式の位置検出装置の正面図
である。６・・・分割スリット、７・・・円板、８・・・入力軸
、９・・・基点スリット、１０・・・基点スリットセン
サ、１１・・・分割スリットセンサ、１５　、１６　、
１５’、　１６’・・・歯車、１６“・・・第２円板、
１８・・・スリット、１９・・・第３センサ、２２・・
・エンコーダ、２４・・・カウンタ、２５・・・レジス
タ、２６．２７・・・表示器、Ａ・・・分割パルス、Ｂ
・・・基点パルス、Ｃ・・・第３パルス。特許出願人　　株式会社　アクト技研宇　　鼎　　欺手続補正書（自発差出）昭和６０年１月２３日特許庁長官　志　賀　　　学　殿１、事件の表示昭和５９年特許願第２４８２４３号２、発明の名称多回転エンコーダ３、補正をする者事件との関係　　特許出願人住所　東京都立川市富士見町４丁目１７番１４号名称　
　　　株式会社　アクト技研４、代理人５、補正命令の日付自発差出６、補正の対象　　　明　　細　　書７、　補正の内容（１）特許請求の範囲を別紙の通り補正する。（２）明細書第１４頁第１４行「デコーダ２２」を［エ
ンコーダ２２］と補正する。、特許請求の範囲 ■　わずかに異なる周期の発生手段として、基点パルス
発生手段に連結された歯車と、第３パルス発生手段に連
結された歯車、とを、互に１枚の歯数差を持たせて噛合
わせたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の多
回転エンコーダ。 ■　基点パルスと第３パルスとの間に発生する分割パル
スのカウント手段として、分割パルスをカウント入力と
し、基点パルスをリセット、入力とするカウンタと、該
カウンタの出力を記憶入力とし、第３パルスをセット入
力とするレジスタとを備えたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項又は第２項記載の多回転エンコーダ。 ■　１回転未満の回転角を検知するために、基点パルス
発生毎にリセットされる、分割パルスカウント手段を備
えることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項
のいずれかに記載の多回転エンコーダ。 ■　特許請求の範囲第４項に記載の分割パルスカウント
手段を、同第３項に記載のカウンタで兼用させることを
特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の多
回転エンコーダ。手続補正書（自発差出）昭和６０年２月２２日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入力軸の１回転に対し複数のパルスを発生する分
割パルス発生手段と、１個のパルスを発生する基点パル
ス発生手段と、基点パルスに対してわずかに異なる周期
を持つパルスを発生する第３パルス発生手段とを備え、
基点パルスと第３パルスとの間に発生する分割パルスを
カウントする手段及び、該カウント値に基づいて、入力
軸の回転数を表示する手段とを備えた多回転エンコーダ
。
（２）わずかに異なる周期の発生手段として、基点パル
ス発生手段に連結された歯車と、第３パルス発生手段に
連結された歯車とを、互に１枚の歯数差を持たせて噛合
わせたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の多
回転エンコーダ。
（３）基点パルスと第３パルスとの間に発生する分割パ
ルスのカウント手段として、分割パルスをカウント入力
とし、基点パルスをリセット入力とするカウンタと、該
カウンタの出力を記憶入力とし、第３パルスをセット入
力とするレジスタとを備えたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項又は第２項記載の多回転エンコーダ。
（４）１回転未満の回転角を検知するために、基点パル
ス発生毎にリセットされる、分割パルスカウント手段を
備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３
項のいずれかに記載の多回転エンコーダ。
（５）特許請求の範囲第４項に記載の分割パルスカウン
ト手段を、同第３項に記載のカウンタで兼用させること
を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
多回転エンコーダ。