JPS61280517A - アブソリュ−ト型エンコ−ダ - 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】 （発明の分野） 本発明は、グレイ１０進とグレイｎ進（ｎは２〜１０の
自然数）とを組み合わせたグレイコードに対応したスリ
ット列がディスクに複数列形成されたアブソリュート型
エンコーダに関する。

（発明の概要） 本発明は、隣接スリット列に対応したコード相互間が非
グレイ（ビット変化が複数個以上存在すること）の場合
に、その隣接非グレイコード間で順次１ビットずつ変化
するような付加コード（グレイ化付加コード）を作成し
、このグレイ化付加コードに対応する状態で前記隣接ス
リー／　ト列範囲のスリ７トパターンを補正して全スリ
ット列を完全にグレイコード化（ビット変化が１個しか
ないコードにすること）するとともに、前記グレイ化付
加コードのために出力形態が変化しないようにするため
の出力補正回路を設けることにより、スリット列からの
出力精度を改善し、かつ、この改善のために必要な付加
構成をできるだけ簡単化できるようにしたものである。

（従来技術とその問題点） アブソリュート型エンコーダにおいて、例えば全周３６
０度を１度の分解能で検出するために、０〜３５９のコ
ード出力を作成する場合、従来から次の３つの方法が知
られている。

１つは３６０進にする方法であり、１つは３６進×ｌＯ
進にする方法であり、１つは４進×１０進×１０進にす
る方法である。

３６０進にする方法においては、ディスクにスリット列
を形成する場合、すべてのスリット列に対応した全コー
ドについて完全なグレイコード化が可能である。

しかし、出力にＢＣＤ　（２進化１０進）が必要な場合
、３６０進にする方法では、３６０進を、４進×１０進
ＸＩＯ進にコード変換するには、最大３６０人力のゲー
ト回路が３６０個も必要である。また、３６進×ＩＯ進
にする方法では、３６進を、４進×１０進にコード変換
するには、最大３６人力のゲート回路が３６個も必要で
ある。いずれにせよ、実装面積が大きく、コストアップ
を招いているのが実情である。

一方、４進ＸＩＯ進ＸＩＯ進にする方法では、４Ｘ１０
Ｘ１０＝４００≠３６０ であるため、従来では、完全なグレイコード化ができて
いない。しかし、最初から（スリット列の段階で）４進
ＸＩＯ進×１０進にしであるため、ＢＣＤ出力として直
接的に出力することができ、回路構成が非常に簡単化さ
れる。

第１表に、４進ＸＩＯ進×１０進にする方法の場合の従
来のコードパターンの一例を示す。

（以下余白） 第１表　コードパターン表（１） 第１表　コードパターン表（２） しかしながら、このような構成を有する従来例には、次
のような問題点がある。

即ち、角度３５９度からｏｏｏｔに移行する場合、コー
ドが“０５９”から３９９″に変化し、この隣接コード
間はグレイコードとはなっていない。

この点を第６図および第７図に基づいて説明する。第６
図はコード変化の説明図、第７図は第６図のコードに対
応したスリット列部分の破断平面図である。

第６図において斜線を施した部分はビット“１ゝを表し
、空白部分はビット“０”を表す。

角度３５８度のコードは、４進ＸＩＯ進×１０進では“
０５８１であり、２進コードでは、”０１１１，００１
１，００”　　　−・−−−−−−＝　　＋１１である
。説明の都合上、“０５８”内の順序と、０１１１．０
０１１，００”内の順序とは入れ替えである。即ち、”
０１１１″″は′″８”に対応し、”００１１″は１５
″に対応し、００″は１０”に対応している。この点は
、以下のコードについても同様である。

次の角度３５９度のコードは、４進×１０進×１０進で
は“０５９”であり、２進コードでは、“０１０１．０
０１１．００”　　・・・・・・・・・　（２）で、あ
る。

（１）と（２）とを比較してみると、３桁目が′ｌ”か
ら“０°に変化している以外ではビットの変化はない、
つまり、ビット変化数が１つであるから、角度３５８度
と角度３５９度とはグレイコードの関係にある。

また、角度０００　　（＝３６０）度のコードは、“３
９９”であり、２進コードでは、 ０１０１，０１０１，０ｍ’　　　・・・・・・・・・
　（３）である。次の角度００１度のコードは“３９８
″であり、２進コードでは、 “０１１１，０１０１，０１″　　・・・・・・・・・
　（４）である。

（３）と（４）とを比較してみると、３桁目が０”から
“１１に変化している以外ではビットの変化はなくピン
ト変化数が１つであるから、角度０００度と角度００１
度とはグレイコードの関係にある。

しかしながら、角度３５９度と、それに隣接する角度０
００（−３６０）度との関係をみると、角度３５９度の
コードは′０５９″であり、２進コードでは、（２）と
同様に、 “０１０１，００１１．’００’″　　・・・・・・・
・・　（５）である０次の角度０００度のコードは３９
９１であり、２進コードでは、 “０１０１．０１０１，０１”　　　・・・・・・・・
・　（６）である。（５）と（６）とを比較すると、６
桁目が“０″からｌ′″に、７桁目が“１′から“０″
に、１０桁目が“０”から“１”に変化している。つま
り、ビット変化数が３つもあるから、角度３５９度と角
度０００度とは非グレイコードの関係にある。

この点を第７図で調べてみる。第７図において、ｌはデ
ィスク％　Ｂｚｓａ　＋　　Ｂ１５ｗ　ｒ　　Ｒｏｏｍ
　ｒ　　Ｂｏｏｔは、それぞれ角度３５８度、３５９度
、０００度。

００１度に対応したスリット列であり、ディスクＩに形
成されている。

第７図におけるスリット端点ａ′〜ｅ′は、それぞれ第
６図におけるコード変化点ａ　”−’　ｅに対応してい
る。

スリット列Ｂ　’３％Ｉからスリット列Ｂ　３Ｓ！に移
行するときは、ｄ′点−箇所のみが変化している。

スリット列Ｂ０゜。からスリット列Ｂ０゜、に移行する
ときは、ｅ′点−箇所のみが変化している。しかし、ス
リット列Ａ。、からスリット列Ｂ０゜。に移行するとき
は、ａ′点、ｂ′点およびａ′点の３点で変化している
。ａ′点、ｂ′点およびａ′点の３点での変化が同時に
起これば、出力信号に誤りは発生しない。

しかしながら、回路系の各応答速度やレベル判定用闇値
のばらつきが存在するため、同時変化は不可能である。

スリットの加工上の問題として、実際に同時変化するよ
うにスリットを加工することはきわめて困難である。そ
のため、通常は、−ａ′点、ｂ′点およびａ′点の３点
での変化が時間差をおいて生じる。その結果、例えば、
Ｃ′点→ｂ′点→ａ′点の順に変化したとすると、 ″　０１０１．　００１１．　００’ ↓　　　　−−Ｃ′点 “　０１０１．　０１１１．　００”　　　　・・・・
・・・・・　（７）↓　　　□ｂ′点 ’０１０１．　０１０１．　００’　　　　・・・・・
・・・・　（８）↓−−ａ′点 “０１０１．　０１０１．　０１”　　　　・・・・・
・・・・　（９）と変化する。

（７）は０８９”であり、第１表のコードパターン表に
は１亥当するものがない。（８）は“０９９″であり、
コードパターン表には該当するものがない。

（９）は”３９９″であり、コードパターン表から角度
０００度に対応する。

即ち、コードパターン表において、該当するコードがな
い時点が発生したり、あるいは、全く異なったコードが
でたりするため、出力信号に誤りが発生するおそれがあ
るという問題があった。

（発明の目的） 本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、全スリット列を完全にグレイコード化するとともに
、出力形態が変化しないようにしてスリット列からの出
力精度を改善し、かつ、この改善のために必要な付加構
成をできるだけ簡単化できるようにすることを目的とす
る。

（発明の構成と効果） 〔構成〕 本発明は、このような目的を達成するために、次のよう
な構成をとる。

即ち、本発明のアブソリュート型エンコーダは、ブレイ
エ０進とグレイｎ進（ｎは２〜１０の自然数）とを組み
合わせたグレイコードに対応したスリット列がディスク
に複数列形成されたアブソリュート型エンコーダであっ
て、 隣接スリット列に対応したコード相互間が非グレイであ
る隣接非グレイコード間のコード相違ビット数をＳ　（
Ｓ≧２）として、前記隣接非グレイコード間で順次１ビ
ットずつ変化する（Ｓ−１）個のグレイ化付加コードに
対応する状態で前記隣接スリット列範囲のスリットパタ
ーンを補正してあるとともに、 前記（Ｓ−１）個のグレイ化付加コードを前記隣接非グ
レイコードにおける一方のコード側の第１グレイ化付加
コードと他方のコード側の第２グレイ化付加コードとに
部分し、前記第１グレイ化付加コードに対応した補正ス
リット列部分の出力を前記一方のコードの出力と一致さ
せ、かつ前記第２グレイ化付加コードに対応した補正ス
リット列部分の出力を前記他方のコードの出力と一致さ
せる出力補正回路 を備えたものである。

〔作用〕

本発明の上記構成による作用は、次の通りである。

（ｉ）隣接非グレイコード間のコード相違ビット数をＳ
　（Ｓ≧２）として、隣接非グレイコード間で順次１ビ
ットずつ変化する（Ｓ−１）個のグレイ化付加コードに
対応する状態で隣接スリット列範囲のスリットパターン
を補正しであるから、スリットパターンにおける非グレ
イの状態が解消され、完全グレイコード化される。

（ｉｉ）　　（Ｓ−１）個のグレイ化付加コードを第１
グレイ化付加コードと第２グレイ化付加コードとに部分
し、第１グレイ化付加コードに対応した補正スリット列
部分からの出力、および第２グレイ化付加コードに対応
した補正スリット列部分からの出力を、それぞれ補正さ
れる前の状態の出力と一致させる出力補正回路を設けで
あるため、スリット列からの出力に誤りが発生せず、そ
の出力精度が改善される。

（ｉｉｉ　）出力補正回路を構成するのに、隣接非グレ
イコード間のコード相違ビット数Ｓよりも１だけ少ない
数のグレイ化付加コードを用いるのみであるから、出力
精度の改善のために必要な付加構成が十分に簡単化され
る。

〔効果〕

以上のことから、本発明によれば、全スリット列を完全
にグレイコ・−ド化できるとともに、出力形態が変化し
ないようにしてスリット列からの出力精度を改善するこ
とができ、かつ、この改善のために必要な付加構成を極
力簡単化することができるという効果が発揮される。

（実施例の説明） 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

〔構成〕

第１図ないし第５図は本発明の実施例に係り、第１図は
ロータリ型のアブソリュート型エンコーダについてのコ
ード変化の説明図、第２図は第１図のコードに対応した
スリット列部分の破断平面図、第３図はディスクの平面
図、第４図はエンコーダの概略構成図、第５図は出力補
正回路の回路図である。

第３図に示すディスク２には、周方向に沿った長さが長
短さまざまなスリット３が形成されている。直径方向に
沿った複数個のスリット３で４進×１０進ＸＩＯ進のス
リット列Ａが形成されている。

このディスク２は、第４図に示すように回転シャフト４
に固定されている。ディスク２の一側には、例えば発光
ダイオードを列設した光源５が設けられ、他側には、例
えばフォト・ダイオードを列設した受光素子からなるコ
ード読取部６が設けられている。７は波形整形回路、８
はグレイコード／バイナリコード変換回路、９は出力回
路である。

このアブソリュート型エンコーダのコードパターンは、
第１表のコードパターン表を基礎にして、角度３５９度
〜０００度の部分を、第２表のようにしである。第３表
は、ダミーコード表である。

第２表　　　　　　　第３表 この実施例は、３６０度範囲にわたって１度の分解能を
存するアブソリュート型エンコーダである。スリット列
Ａは、４進×１０進×ＩＯ進のグレイコードに基づいて
作成されている。

第１図において斜線を施した部分はビット“１″を表し
、空白部分はビット“０”を表す。

角度３５９度のコード″０５９”と０００度のコード“
３９９″との間に、ダミー角度３５９′のコード″０，
１２．９”と、ダミー角度０００′度のコード’３，１
２．９”とを入れている。ダミー角度３５９′度のダミ
ーコード″０．１２゜９”は、２進コードでは、 “０１０１．０００１，０．０”　　・・・・・・・・
・　α鴫である。

このダミーコードは、１つ前の角度３５９度のコード１
０５９′の２進表示コード “０１０１，００１１．００“　　・・・・・・・・・
　α０と比べて、７桁目だけが１１”から“０″に変化
している。

ダミー角度０００′度のダミーコード“３，１２゜９“
は、２進コードでは、 ’０１．０１，０００１，０１”　　・・・・・・・・
・　αコである。

このダミーコー・ドは、１つ後の角度０００度のコード
’３９９”の２進表示コード ″０１０１．０１０１，０１’″　　・・・・・・・・
・　α）と比べて、６桁目だけが“１′から“θ′に変
化している。

まとめると、 ０１０１，００１１．００″″　　・・・・・・・・・
　αυ↓　　　　□Ｐ点 ”０１０１．０００１，００”　　　−−−−・・−・
−（１１↓□Ｑ点 “０１．０１．０００１，０１″　　・・・・・・・・
・　＠↓　　　　　□Ｒ点 ０１０１，０１０１、Ｏ１″　　・・・・・・・・・　
α湯１１１チ、ダニｉ−コ−Ｆ”０．１２．９”、”３
゜１２．９’は、隣接非グレイコード“０５９”。

“３９９”間で順次１ビットずつ変化するように決定さ
れている。このダミーコードが、発明の構成にいう「グ
レイ化付加コード」に該当し、これによって、全コード
が完全ダミーコード化されている。

従来例の第６図において、隣接非グレイコード間のコー
ド相違ビット数Ｓは３であが、本実施例で付加したグレ
イ化付加コードの数は、２であり、発明の構成にいうｒ
ｓ−ＩＪに対応している。

これに対応した状態で、第２図のように、ディスク２に
スリット列Ａｚｓｓ　＋　　Ａ、ｌｓｑ　＋　Ａ３５ｑ
　　’　＋Ａ、。。′、Ａ０゜。＋Ａｏ。、・・・・・
・Ａ３５７が形成されている。第２図におけるスリット
端点■′〜Ｚ′は、それぞれ第１図におけるコード変化
点ｖ−２に対応している。

スリット列Ａユ％９　′における７桁目（Ｗ’点）に対
応するスリット部分が占める幅は、一般のスリットの幅
の２分の１になっている。また、スリット列Ａ０゜。に
おける６桁目（Ｙ’点）に対応するスリット部分が占め
る幅も、一般のスリットの幅の２分の１になっている。

即ち、スリット列Ａ、１．からスリット列Ａ。。

に移行するときは、Ｙ′点−箇所のみが変化している。

同様に、スリット列Ａ　ｆｆＳ　？からスリット列Ａｓ
ｓ＋＋’に移行するときはＷ′点−箇所のみ、スリット
列Ａ３５９’からスリット列Ａ０゜。′に移行するとき
はＸ′点−箇所のみ、スリット列Ａ６．。′からスリッ
ト列Ａ０゜。に移行するときはＹ′点−箇所のみ、スリ
ッ゛ト列Ａ０゜。からスリット列Ａ、。１に移行すると
きはＹ′点−箇所のみにおいて、それぞれ変化する。

従って、回路系の各応答速度やレベル判定用闇値のばら
つきが存在しても、また、スリットの加工上に多少の誤
差があったとしても、従来例のように出力信号に誤りは
発生しない。

次に、第５図に基づいて出力補正回路１０を説明する。

この出力補正回路１０は、コード読取部６に設けられて
いる−　Ｌ＋　、Ｌｘはグレイ４進に対応する出力ライ
ン、Ｌ３．Ｌ４．Ｌｓ、　　Ｌｂはグレイ１０進に対応
する出力ラインである。１桁目から４桁目のコードにつ
いては、補正していないので、第５図では、それらに対
応した出力ラインを省略している。Ｎ１〜Ｎ、はインバ
ータ、１］、、１２はＡＮＤゲート、１３．１４はＯＲ
ゲートである。

〔動作〕

次に、動作を説明する。

■　角度３５９度のコード′０５９″が読み取られると
、ラインＬ、〜Ｌｈにそれぞれ、”Ｏ”、”０”、’１
”、”ｌ”、”Ｏ’、”Ｏ”の信号が出力される。ＡＮ
Ｄゲート１１．１２の入力端子のうちラインＬ４に接続
されている入力端子が０゛であるため、ＡＮＤゲート１
１．１２からの出力は“ＯＳである。しかし、ＯＲゲー
ト１３がラインＬ４に接続されているため、ＯＲゲート
１３から“ｌ“の出力がある。一方、ＯＲゲート１４か
らの出力は０′である。

■　ダミーの角度３５９′のダミーコード′０゜１２．
９”が読み取られると、ラインＬ、〜Ｌｈにそれぞれ、 “ｏ”、”ｏ”、“１′、“０”、”ｏ”、”ｏ’の信
号が出力される。ＡＮＤゲート１１の入力端子のすべて
に“ｌ”が入力されるため、ＡＮＤゲ−）１１から°１
”の出力がある。従って、ＯＲゲート１３から“１“の
出力がある。一方、ＡＮＤゲート１２の入力端子のうち
ラインＬ１に接続されている入力端子が“θ′であるた
め、ＡＮＤゲート１２からの出力はＯ”である、ＯＲゲ
ート１４に接続されているラインＬ、も“Ｏ”であるた
め、ＯＲゲート１４からの出力は“０”である。

即ち、ダミーコード″０，１２．９″の挿入にもかかわ
らず、出力状態は不変である。

■　ダ乍−の角度ｏｏｏ’のダミーコード１３゜１２．
９″が読み取られると、ラインＬ＋”’Ｌ＊にそれぞれ
、 ｌ”、”ｏ“、“１”、“Ｏ′″８　′Ｏ”、“Ｏ”の
信号が出力される。ＡＮＤゲート１１の入力端子のうち
ラインＬ、に接続されている入力端子が０”であるため
、ＡＮＤゲート１１からの出力は１０１である。また、
ラインＬ４も０１であるため、ＯＲゲート１３からの出
力は′″０１であ一方、ＡＮＤゲート１２の入力端子の
すべてが“ｌ“であるため、ＡＮＤゲート１２から′ｌ
゛の出力がある。従って、ＯＲゲート１４から＠１′の
出力がある。

■　角度０００度のコード“３９９”が読み取られると
、ラインＬ１〜Ｌｈにそれぞれ、′１”、′０″、′１
ゝ、′０ゝ、“ｌ”、１０″の信号が出力される。ＡＮ
Ｄゲート１１の入力端子のうちラインＬ、に接続されて
いる入力端子が“Ｏ”であるため、ＡＮＤゲート１１．
１２からの出力は′０″である。また、ＯＲゲート１３
が接続されているラインＬ４も“０″であるため、ＯＲ
ゲート１３からの出力は“０″である。

しかし、ＯＲゲート１４がラインＬ５に接続されている
ため、ＯＲゲート１４から１”の出力がある。

即ち、ダミーコード”３，１２．９”の挿入にもかかわ
らず、出力状態は不変である。

このように出力補正回路１０の存在により、スリット列
からの出力に誤りが発生せず、その出力精度が改善され
る。

また、角度３５９度と０００度との間のコード相違ビッ
ト数Ｓが３であったのに対し、３よりも１だけ少ない２
つのダミーコード”０，１２．９”、’３，１２．９″
を用いるのみであるから、出力精度の改善のために必要
な出力補正回路１０の構成が十分に簡単なものとなって
いる。

なお本発明は、３６０度を４進×１０進ＸＩＯ進で表現
したグレイコードだけでなく、例えば３６０度を０．１
度の分解能で捕捉するために、４進×１０進×１０進×
１０進で表現したグレイコードの場合、その他の場合も
含む。

また、隣接非グレイコード間のコード相違ビット数Ｓが
３の場合に躍らず、２の場合や４以上の場合も含む、い
ずれにせよ、冗長ビットを付加せずに、コード相違ビッ
ト数Ｓ　（Ｓ≧２）よりもｌだけ少ない数、即ち、必要
最小限の（Ｓ−１）個のグレイ化付加コード（ダミーコ
ード）をつくって、スリット列および出力補正回路の構
成を極力簡略化してあればよい。

また、隣接非グレイコードに相当するスリット列の箇所
が一箇所のものに限らず、複数箇所にある場合でも同様
の処理で対処することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の実施例に係り、第１図は
ロータリ型のアブソリュート型エンコーダについてのコ
ード変化の説明図、第２図は第１図のコードに対応した
スリット列部分の破断平面図、第３図は可動スリット板
の平面図、第４図はエンコーダの概略構成図、第５図は
出力補正回路の回路図、第６図は従来の一般的なアブソ
リュート型エンコーダについてのコード変化の説明図、
第７図は第６図のコードに対応したスリ・ット列部分の
破断平面図である。 Ａｓ５ｓ　＋　Ａ３５９　＋　Ａ３５９　　’＋　Ａｏ
ｏａ　’＋　Ａ＠＠６　＊Ａ０゜１・・・スリット列、
２・・・ディスク、１０・・・出力補正回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）グレイ１０進とグレイｎ進（ｎは２〜１０の自然
   数）とを組み合わせたグレイコードに対応したスリット
   列がディスクに複数列形成されたアブソリュート型エン
   コーダであって、 隣接スリット列に対応したコード相互間が非グレイであ
   る隣接非グレイコード間のコード相違ビット数をＳ（Ｓ
   ≧２）として、前記隣接非グレイコード間で順次１ビッ
   トずつ変化する（Ｓ−１）個のグレイ化付加コードに対
   応する状態で前記隣接スリット列範囲のスリットパター
   ンを補正してあるとともに、 前記（Ｓ−１）個のグレイ化付加コードを前記隣接非グ
   レイコードにおける一方のコード側の第１グレイ化付加
   コードと他方のコード側の第２グレイ化付加コードとに
   二分し、前記第１グレイ化付加コードに対応した補正ス
   リット列部分の出力を前記一方のコードの出力と一致さ
   せ、かつ前記第２グレイ化付加コードに対応した補正ス
   リット列部分の出力を前記他方のコードの出力と一致さ
   せる出力補正回路を備えたアブソリュート型エンコーダ
   。