【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
〔産業上の利用分野〕
この発明は、絶対番地符号板を減速機を介して複数段連
結することにＪｚす、多回転にわたって絶対位置情報が
得られるＪ：うにした絶対番地形多回転式位置検出装置
に関し、第１段出力で第２段以後の出力の同期をとるこ
とにより組立粘度や減速機の遊びの影響をなくすように
したものである。
〔従来の技術〕
絶対番地形回転式位首検出装置η（アブソリュートロー
タリエンコーダ）は第２図に示づように、入力軸５に取
付りられた回転子（符号板）１に各座標位置を符号化し
Ｃ明暗パターンどしで書き込み、この符号板１おにび固
定スリット板４を挟んで、発光ダイオード３どフォＩ・
ダイオード２を対向させることにより、位置検出対象物
の移動による符号板１の回転に伴ってフォトダイオード
２がら各座標位置に対応した位置情報が得られるように
したものである。
このアブソリュートロータリエンコーダでは符号板が１
枚しかなく１回転毎に同じ番地が戻ってくるので、１回
転までの絶対番地の検出しか出来なかった。このため、
多回転あるいは長距離にわたって絶対位置を検出する必
要のある場合（例えば工作機械においてボールねじによ
ってテーブルを移動させる場合（ボールねじの回転角を
検出し、テーブルの絶対位置を割り出す。））や、高分
解能の絶対位置が必要な場合には適さなかった。
この問題を解決するために、絶対番地形多回転式位置検
出装置が考えられた。これは第３図に示すにうに、複数
の符号板ユニツ１〜７を減速機６で結合した構造を持つ
ものである。すなわち、入力軸５に直結したｒｊ号板１
の回転に（Ｉ′い減速機６で結合された符号板１’、１
″はそれぞれの減速比に従って回転する。絶対位置情報
は各符号板１゜１’、１″からそれぞれの）７ ｌ〜ダ
イオード２゜２′、２″が読みとった座標の組み合わせ
より得られる。例えば符号板１が１２ビツトの出力を持
つものであるとするど、この符号板１からは０〜４０９
５番の後に再び０番地が出力される。そこでさらに」二
位ピットの情報を２枚目以降の符号板１Ｊ、１Ｌｒに書
き込み、減速機６を介して入力軸直結の符号板１と結合
する。このようにすると、１回転目で、０〜４０９５
ＶＶ地を出力した後、２回転目には２枚目以降の符号板
１ｔ、１ｎによりさらに上位ピッ１への情報が（９られ
るため、４０９６より継続して順次番地は増加していく
。
従って多回転にわたって絶対位置の検出が可能となる。
〔発明が解決しようどＪる問題点〕
絶対番地形多回転式位同検出装置においては、減速機に
遊びのある場合、あるいは長時間の運転により減速機に
遊びが生じた場合など、各符号板の回転同期がずれるた
め、入力軸に直結の符号板からの出力信号に対して減速
機以降の符号板の出力信号の切り変わり位置（立上り、
立）り位置）が、最初の設定位置よりずれる。すなわち
出力精度が低下する。またずれ幅が、番地の最小単位幅
（１番地分に相当づ゛る）より大きくなった場合、もは
やコードとしては成り立たなくなる。減速機を遊びなし
で使用することはほとんど不可能であるので、運転中に
必ず上記の現象が」するど考えられる。また、全く遊び
を生じ４ｒい減速機が存在する場合でも］−ドの分解能
（分割数）が高くなってくると各符号板の相対位置の位
置決めに高い精度が要求され、組立が非常に困難どなる
。
この発明は、前記従来の技術における問題点を解決して
、組立精度に誤差や減速機に遊びがあつ−Ｃも出力粘度
がそれらの影響を受すないようにした絶対番地形多回転
式位置検出装置を提供しＪ：うとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は、複数の符号板を減速機を介して連結し、こ
れら各符号板の検出出力を組合せて１つの絶対位置情報
を得る絶対番地形多回転式位置検出装置において、第１
段の符号板に基準信号を設け、この基準信号に第２段以
後の符号板の検出信号を同期させるようにしたことを特
徴とづるものである。
〔作 用〕
この発明の前記解決手段によれば、第２段以後の各ビッ
ト信号を第１段の基準信号で同期をとるようにしたので
、組立誤差や減速機に遊びがあっても、同期のとれた各
ビット出力を得ることができる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例について説明する。
符号板に書き込む符号に[Industrial Field of Application] This invention is based on a multi-rotational position system in which absolute position information can be obtained over multiple rotations by connecting absolute address code plates in multiple stages via a speed reducer. Regarding the detection device, the effects of assembly viscosity and play of the speed reducer are eliminated by synchronizing the outputs of the second and subsequent stages with the output of the first stage. [Prior Art] As shown in FIG. 2, the absolute rotary position detection device η (absolute rotary encoder) inputs each coordinate position onto a rotor (code plate) 1 attached to an input shaft 5. The code is written in C bright and dark patterns, and the code plate 1 and fixed slit plate 4 are sandwiched between the light emitting diodes 3 and 4.
By arranging the diodes 2 to face each other, position information corresponding to each coordinate position can be obtained from the photodiodes 2 as the code plate 1 rotates due to the movement of the object to be detected. This absolute rotary encoder has a code plate of 1
Since there is only one disk and the same address is returned every rotation, it was only possible to detect the absolute address up to one rotation. For this reason,
When it is necessary to detect the absolute position over multiple rotations or over long distances (for example, when moving the table using a ball screw in a machine tool (detecting the rotation angle of the ball screw and determining the absolute position of the table)), or when detecting the absolute position over a long distance, It was not suitable when absolute position resolution was required. In order to solve this problem, an absolute number position multi-rotation type position detection device was devised. As shown in FIG. 3, this has a structure in which a plurality of code plate units 1 to 7 are connected by a speed reducer 6. In other words, the rj plate 1 directly connected to the input shaft 5
The code plates 1', 1 connected by a speed reducer 6 (I')
'' rotates according to the respective reduction ratios. Absolute position information is obtained from the combination of coordinates read from each code plate 1゜1', 1'' by each ) 7l~diode 2゜2', 2''. For example, Assuming that code plate 1 has a 12-bit output, this code plate 1 outputs 0 to 409.
After number 5, address 0 is output again. Therefore, the information of the second pit is written on the second and subsequent code plates 1J and 1Lr, and connected to the code plate 1 directly connected to the input shaft via the reducer 6. In this way, in the first rotation, 0 to 4095
After outputting the VV location, in the second rotation, the information to the upper pitch 1 is further added (9) by the second and subsequent code plates 1t and 1n, so the address continues to increase sequentially from 4096. It becomes possible to detect the absolute position over multiple rotations. [Problems that the invention cannot solve] In the absolute position multi-rotation type position detection device, if there is play in the reducer or due to long-term operation, If there is play in the reducer, the rotational synchronization of each code plate will be out of sync, so the switching position (rising,
(vertical position) deviates from the initially set position. In other words, output accuracy decreases. Furthermore, if the shift width becomes larger than the minimum unit width of an address (corresponding to one address), it no longer works as a code. Since it is almost impossible to use a reducer without play, it is likely that the above phenomenon will always occur during operation. Furthermore, even if there is a 4-speed reducer with no play, as the resolution (number of divisions) increases, high precision is required for positioning the relative position of each code plate, making assembly extremely difficult. bawl. This invention solves the problems in the conventional technology, and provides an absolute number position multi-rotary position system that prevents the output viscosity from being affected by errors in assembly accuracy and play in the reducer. The aim is to provide a detection device. [Means for Solving the Problems] The present invention provides an absolute number position multi-rotation system in which a plurality of code plates are connected via a speed reducer and the detection outputs of these code plates are combined to obtain one piece of absolute position information. In the position detection device, the first
The present invention is characterized in that a reference signal is provided on the code plate of each stage, and the detection signals of the code plates of the second and subsequent stages are synchronized with this reference signal. [Operation] According to the solution of the present invention, each bit signal from the second stage onwards is synchronized with the reference signal of the first stage, so even if there is an assembly error or play in the reducer, Synchronized bit output can be obtained. [Example] An example of the present invention will be described below. To the code written on the code board
【よ、単一距離符号（ユニッ１
−・アイスタンス・コード）がＪ：用いられる。
これは隣り合う２組の符号間で、常に１つのビットのみ
が異なるものである。このような符号を用いるのは、２
つ以上のビットが同時に変化するコードを用いると、符
号検出の際、１つのビットの反転を検出したが、他のビ
ットがまだ反転していないという状態が必ず発生し、誤
った］−ドが出力されるためである。この単一距離符号
のうち最もよく知られているものはグレイコードである
。
以下の実施例では、第４図に示すにう′な５ビツト（３
２番地）のグレイコードを出力する絶対番地形多回転式
位置検出装置を構成する場合について説明する。
第１図に示すように、符号板の数を２枚、減速機１２の
減速比を１／２として、１回転当りの番地数を１６（／
Ｉピッ１〜）、全２回転で総番地を出力Ｊ゛る装置を考
える。この場合、入力軸１３に直結の符号板１０に第１
図中２点鎖線で囲まれた部分８、すなわち第１〜３ビッ
トの前半分の］−ドの書ぎ込み、さらに減速機１２を介
して結合された符号板１１に第４，５ビツトの全体を店
ぎ込む。
第４図から明らかなように、第１・〜３ピッ１〜は符号
板１０にＰ：き込まれたコードの繰り返しどなっている
。一方、第４、第５ピッ１−の−】き込まれた符号板１
１は符号板１０が２回転する間に１回転覆るので両符号
板１０．１１のＯ番地］−１のコードが同時に出ツノさ
れるにうに調整しておくと、入力軸１３が２回転する間
に５ピツ１へのグレイコードが完全に出力される。なお
、この例だ（）に限らず絶対番地形多回転式位置検出装
冒の１回転当りの出力番地数（分解能）および総番地を
出力する為に必要な回転数は、各符号板への−１−ドの
割り振り方、減速機の減速比の選びｈにＪ、す、任意の
組合せが選定できる。
第５図に示ｔ Ｊ：うに入力軸に直結の第１段の符号板
１０に基準信号としてトランスファーコードＴ１と称し
符号板１０に書ぎ込まれた最上位がら２番目のピッ１〜
８２のコードを（周期λ）１／４周期進めた］−ド（あ
らかじめ内キ込み精度により、出力粘度を確保したコー
ド）を作る。このトランスファーコードＴ１の切り変わ
り点はの最下位ビットＳ１の切り変わり点の中間の位置
となる。
一方、符号板１１には出力ざＩたい」−ド旬にその本来
の位置からイ◇相ａづつ進んだコード「 と遅れたコー
ドＢ。（ｒ）＝／１．．５）を作る。１〜ランスフアー
コードＴ１の立上りが］−ド「、とＢ。
の切り変わり点の間にくるＪ、うに両符号板１０゜１１
を位置決めし、Ｔ１．Ｆ。、Ｂｏの３コードを電気的に
Ｆ。−Ｔ＋Ｂｏ−Ｔで処理づると、トランスファーコー
ドＴ１の粘度を引き継いだ上位ビットＳ４．Ｓ５の］−
ドが得られる。従って減速機１２の遊びにより、両符号
板１０．１１の相対回転位置がずれても、許容位相ｚＱ
ａの範囲でコードＦ とＢ。の切り変わり点の間に１〜
ランスファーコードＴ１の立上り点がある限り、減速機
１２以降の符号板１１からの信号もトランスファー＝
７ −
コードＴ１により一率の精度で出力が可能となる。
位相差ａの値はトランスファーコードＴ１の分割数によ
り決まるがａ−λ／４すなわち最下位ビットの１ビツト
分とするのが最も効率が良い。
２段目以後の符号板上での」−ドＦ と８゜への位相差
ａの与え方としては第６図に示１２種の方法が考えられ
る。１つはＦ、Ｂ、ともに各々１〜ラック１／１．１５
を設【ノ、固定スリン１〜１６は両トラックとも同等の
位置とし、それぞれの明暗パターンに位相差ａを与える
方法、もう１つは同一トラック１７にＦ。用固定スリッ
１−１８とＢ。
用固定スリット１９を設番ノイれぞれに位相１ａを与え
る方法である。後者の方が１−ラックが少なくで済み、
効率が良く符号板の小型化が可能である。
ここで２０．２１はフォーヘダイオード等の光電変換素
子である。
第５図ではトランスファーコードＴ１の立上り点のみを
利用しくあるいは立下り点のみを利用Ｊ−ることもでき
る。）その各点が１〜ランスフアー］＝ ８ −
一ドＴ１の精度を引き継ぐいずれかの−１−ドの切り変
わり点に対応しＣいるが、１〜ランスファー＝１−ドの
立上りａ′３よびｔｒ下り点の両方を用いる場合第７図
に示すようなトランスファーコードＴ２も作ることがで
きる。この１〜ランスフ７・−コードＴ２は入力軸直結
の符号板１ｏに書き込まれた］−ドの最上位ビットＳ
のコードを１／４周期遅らけた（あるいは進ま口た）二
１−ドどなる。ただしこの場合トランスファーコードＴ
２の立上りに同期するビットでは前述した様に「 ・Ｔ
十Ｂ ・ｎ
Ｔで処理ずればよいが、立下りに同期するビットではＦ
。−Ｔ＋３．・Ｔで処理しな（）ればならない。
また、第７図において、１〜ランスフアーコードＴ２の
精度を引く継ぐコードのうち最も下位のビットのコード
Ｓ４はトランスファーコードＴ２とさらに上位ビットの
コードｓ５より論理ゲートを用いて合成することができ
る。すなわち、コードＳ４はトランスファーコードＴ２
を１周期おきにコードの０″ど“１′°を反転させた］
−ドと同雪であり、ｓ＝≦ ・Ｔ ＩＳ５ ・Ｔ２で作
り出すことができる。このにうにすれば、トラック数が
減少りるので、装置全体の低価格化、小型化、軽量化が
実現できる。グレイコードを出力する絶対番地形多回転
式位置検出装置において各符号板に種々のコード振り分
りを行なった場合でもトランスファーコードＴ２に準す
るトランスファーコードを用いれば、上記と同様の操作
が行え、一部の符号板のトラックおよび受光素子の省略
ができる。例えば、全６ビツトで構成されるグレイコー
ドを２枚の符号板によって作り出す場合、コード（ビッ
ト）の振り分は方として、１−５．２−４．３−３等が
考えられるが、いずれの場合でも入力軸直結の符号板の
コードの最上位ビットのコードを１／４周１１！ＩＪ遅
らＵたものを１〜ランスフ１−コードとすると、上記と
同様に電気的処理によりコード（上記の場合Ｓ４）を合
成することができる。
〔変更例〕
前記実施例では、符号板を２段構成にした場合について
示したが、３段以上の構成のものにもこの発明を適用づ
ることができる。その場合にも、第１段目の基準信号に
より第２段以後の各段の同期をとるようにする。
また、前記実施例では光学式の回転検出器にこの発明を
適用した場合について示したが、磁気式、機械式等の各
種回転検出器にも適用することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したようにこの発明によれば、第２段以後の各
ビット信号を第１段の基準信号で同期をとるようにした
ので、組立誤差や減速機に遊びがあっても、同期のとれ
た各ビット出力を得ることができる。したがって、多回
転にわたる絶対位置制御が高精度かつ容易に行なえる。[Y, single distance code (unit 1
-・Istance chord) is used. This means that only one bit always differs between two sets of adjacent codes. The use of such a code is 2
If you use a code in which more than one bit changes at the same time, a situation will inevitably occur during code detection where one bit is detected to have been inverted, but the other bits have not been inverted yet, resulting in an erroneous ]-code. This is because it is output. The most well-known of these single metric codes is the Gray code. In the following embodiment, the following 5 bits (3
A case of configuring an absolute address type multi-rotation type position detection device that outputs the gray code of address 2) will be explained. As shown in Fig. 1, the number of code plates is 2, the reduction ratio of the reducer 12 is 1/2, and the number of addresses per rotation is 16 (/
Consider a device that outputs the total address in two full rotations. In this case, the first
In the figure, the part 8 surrounded by the two-dot chain line, that is, the front half of the first to third bits] - code is written, and the fourth and fifth bits are written to the code plate 11 connected via the reducer 12. Store the whole thing. As is clear from FIG. 4, the first to third pitches 1 to 3 are a repetition of the code written on the code plate 10. On the other hand, the code plate 1 with the fourth and fifth pins 1-
1 is covered once while the code plate 10 rotates twice, so if the code is adjusted so that the code 1 is output at the same time, the input shaft 13 will rotate twice. In the meantime, the gray code to 5 pits 1 is completely output. In addition to this example (), the number of output addresses per revolution (resolution) of the absolute address type multi-rotation type position detection device and the number of revolutions required to output the total address are determined by -1- Any combination can be selected for how to allocate the mode and select the reduction ratio of the reducer. As shown in FIG. 5, the first stage code plate 10 directly connected to the input shaft has the transfer code T1 written as a reference signal on the code plate 10.
82 code is advanced by 1/4 period (period λ)] - (a code whose output viscosity is ensured in advance by internal punching accuracy) is created. The switching point of this transfer code T1 is located midway between the switching point of the least significant bit S1. On the other hand, on the code board 11, the output wave ``--'' creates a code that advances from its original position by ◇ phase a and a delayed code B.(r)=/1..5).1 ~J, where the rise of the translation code T1 is between the switching points of]-C, and B. Both code plates 10°11
and position T1. F. , 3 chords of Bo to F electrically. -T+Bo-T, upper bit S4 which inherited the viscosity of transfer code T1. S5's]-
can be obtained. Therefore, even if the relative rotational positions of both code plates 10 and 11 deviate due to play in the reducer 12, the allowable phase zQ
Codes F and B in the range of a. Between the switching points of 1~
As long as there is a rising point of the transfer code T1, the signals from the code plate 11 after the reducer 12 are also transferred =
7 - Code T1 allows output with one-rate accuracy. The value of the phase difference a is determined by the number of divisions of the transfer code T1, but it is most efficient to set it to a-λ/4, that is, one bit of the least significant bit. Twelve methods shown in FIG. 6 are conceivable for giving the phase difference a between "-do F" and 8 DEG on the second and subsequent code plates. One is F and B, each 1 to rack 1/1.15
The fixed sliders 1 to 16 are placed at the same position on both tracks, and the phase difference a is given to each bright and dark pattern. Fixing slits 1-18 and B. This is a method of giving a phase 1a to each fixed slit 19 for each number. The latter requires 1-lack less,
It is efficient and allows the code plate to be made smaller. Here, 20 and 21 are photoelectric conversion elements such as Forhe diodes. In FIG. 5, it is also possible to use only the rising point or only the falling point of the transfer code T1. ) Each point corresponds to the switching point of any -1-do which inherits the accuracy of 1-Lance Far]=8-1-do T1, but the rising edge a'3 of 1-Lance Far = 1-Do When both the and tr downstream points are used, a transfer code T2 as shown in FIG. 7 can also be created. The most significant bit S of the code T2 was written on the code plate 1o directly connected to the input shaft.
The 21st chord is delayed (or advanced) by 1/4 period. However, in this case, transfer code T
As mentioned above, for the bit synchronized with the rising edge of 2,
It is sufficient to shift the processing by 10 B ・n T, but for bits that synchronize with the falling edge, F
. -T+3. - Must be processed with T(). In addition, in FIG. 7, among the codes that subtract the precision of 1 to transfer code T2, the lowest bit code S4 can be synthesized from the transfer code T2 and the higher bit code s5 using a logic gate. . That is, code S4 is transfer code T2
0'' and 1'° of the code are inverted every other period]
It is the same snow as -do, and can be created with s=≦・T IS5・T2. By doing this, the number of tracks is reduced, so that the entire device can be made lower in price, smaller in size, and lighter in weight. Even if various codes are assigned to each code plate in an absolute number type multi-rotation type position detection device that outputs a gray code, if a transfer code similar to transfer code T2 is used, the same operation as above can be performed. The code plate track and light receiving element can be omitted. For example, if a Gray code consisting of a total of 6 bits is created using two code plates, the distribution of codes (bits) may be 1-5.2-4.3-3, etc. Even in the case of 11! If the IJ delay U is defined as a 1~ransuf 1- code, the code (S4 in the above case) can be synthesized by electrical processing in the same way as above. [Modifications] In the above embodiment, the code plate has a two-stage structure, but the present invention can also be applied to a code plate having three or more stages. Even in that case, the reference signal of the first stage is used to synchronize each stage after the second stage. Further, in the above embodiment, the present invention is applied to an optical rotation detector, but it can also be applied to various types of rotation detectors such as magnetic type and mechanical type. [Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, each bit signal after the second stage is synchronized with the reference signal of the first stage, so there is no assembly error or play in the reducer. It is also possible to obtain synchronized bit outputs. Therefore, absolute position control over multiple rotations can be performed easily and with high precision.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図は、絶対Ｍ地形多回転式位置検出装置の構成図で
ある。
第２図は、絶対番地形多回転式位置検出装置の構成を示
す斜視図である。
第３図は、絶対番地形多回転式位置検出装置の楊造概念
図である。
第４図は、５ビツトで構成されたグレイコードの符号構
成図である。
第５図は、この発明による絶対番地形多回転式位置検出
装置のコードの構成の一例を示づ図である。
第６図は、位相差を持つコードを作るための光学系の構
成図である。
第７図は、絶対番地形多回転式位置検出装置のコードの
構成の一例を示づ１図ぐ第５図の構成の改良形である。
１０．１１・・・符号板、１２・・・減速機、１３・・
・入力軸。
出願人 石川島播磨重工業株式会社
］
第２図FIG. 1 is a configuration diagram of an absolute M terrain multi-rotation type position detection device. FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the absolute number position multi-rotation type position detection device. FIG. 3 is a conceptual diagram of the absolute number position multi-rotation type position detection device. FIG. 4 is a code configuration diagram of a Gray code composed of 5 bits. FIG. 5 is a diagram showing an example of the structure of the code of the absolute number topography multi-rotation type position detection device according to the present invention. FIG. 6 is a block diagram of an optical system for creating a code with a phase difference. FIG. 7 shows an example of the code structure of an absolute number topography multi-rotation type position detection device, which is an improved version of the structure shown in FIGS. 10.11... Code plate, 12... Reducer, 13...
・Input shaft. Applicant Ishikawajima Harima Heavy Industries Co., Ltd.] Figure 2