JPS62261016A

JPS62261016A - 多回転エンコ−ダ

Info

Publication number: JPS62261016A
Application number: JP10358986A
Authority: JP
Inventors: Toshitsugu Ueda; 敏嗣植田; Fusao Kosaka; 幸坂　扶佐夫; Toshio Iino; 俊雄飯野; Hiroshi Nakayama; 博史中山
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1986-05-06
Filing date: 1986-05-06
Publication date: 1987-11-13
Also published as: JPH0424645B2

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〕のできる多回転エンコーダに関するものである。

更に詳しくは、′Ｋｉ源が遮断された状態においても動
作し、常にアブソリュートな測定出力を得ることのでき
る多回転エンコーダに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の多回転エンコーダには、回転軸に減速ギ
ヤを取り付け、減′ａ後の回転角をアブソリュートエン
コーダやポテンショメータ等で測定するようにした装置
が実用化されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような多回転エンコーダにおいては
、減速ギヤなどの機械的な回転伝達部分を有するために
、バックラッシュなどの影響を受けて、高精度の測定を
行なうことができないとともに、４ｊａ造が複雑になり
、信頼性が低下してしまう。

本発明は、上記のような従来装置の欠点をなくし、電源
が遮断された状態においても動作し、しか＋Ｊ１回転以
上の回転角を高精度に測定することのできる多回転エン
コーダを簡単な構成により実現することを目的としたも
のである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の多回転エンコーダは、１回転以内の回転角を測
定するアブソリュートエンコーダとこのアブソリュート
エンコーダの回転数を検出する回転数検出器とを組み合
わせ１回転以上の回転角を測定するようにした多回転エ
ンコーダにおいて、１１ｉ１記回転数検出器として、駆
動磁界の回転に応じて磁気バブルを順次転送する磁気バ
ブル素子と、ｍｌ記アブソリュートエンコーダのコード
板等と共に回転し前記磁気バブル素子の駆動磁界を発生
する永久磁石とを有し、前記磁気バブル素子における転
送パターン上の磁気バブルの位置から前記アブソリュー
トエンコーダの回転数を検出するようにした回転数検出
器を具備したものである。

〔作　用〕

このように、アブソリュートエンコーダのコード板等と
共に回転する永久磁石により磁気バブルの転送を制御す
るように構成すると、磁気バブル素子は回転磁界が与え
られれば、電源がオフの状態でも磁気バブルの転送が行
なわれるものであるので、電源が遮断された状態におい
ても動作し、常にアブソリュートな測定出力を得ること
のできる多回転エンコーダを実現すること力【できる。

また、減速ギヤなどの機構部分を有しないので、構造が
簡単で、信頼性が高く、高精度の測定を行なうことがで
きる。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明の多回転エンコーダを説明す
る。

第１図は本発明の多回転エンコーダの一実施例を示す構
成図である。図において、１はその間中λ角が測定され
る回転軸である。２は回転ｌｌ！１ｉ１１に取り付けら
れたコード板、３はコード板２の回転角を検出するスリ
ット位置読取器で、これらは回転軸１における１回転以
内の回転角を高精度に測定するアブソリュートエンコー
ダを構成している。

コード板２には例えばピッチの異なる２つのスリット列
２１が設けられるとともに、スリット位置二Ｊ″Ｌ取器
３が例えば光学的なセンサアレイにより構成されており
、スリット列２１の位置に応じてスリット位置読取器３
から得られる交番信号の位相差および振幅から、コード
板２〔回転軸１〕のアブソリュートな回転角を測定して
いる。なお、このような構成を有するアブソリュートエ
ンコーダは、本願出願人が特願昭５９−２２４８７１号
としてすでに出願したものであるが、本願において、回
転軸１の１回転以内の回転角を測定するアブソリュート
エンコーダ部分の構成はこれに限られるものではない。

また、４はコード板２と共に回転軸１に取り付けられた
永久磁石、５は磁気バブル素子で、これらはアブソリュ
ートエンコーダにおけるコード板２の回転数を検出する
回転数検出器をＪｌａ成するものである。磁気バブル素
子５は駆動磁界の回転に応じて磁気バブルを順次転送す
るものであり、永久磁石４により発生される磁界をその
駆動磁界とするように、永久磁石４の近傍に配置されて
いる。

このため、コード板２と共に永久磁石４が回転すると、
磁気バブル素子５に回転磁界が印加され、磁気バブル素
子５において磁気バブルの転送が行なわれる。したがっ
て、永久磁石４の極数を２とした場合には、コード板２
が１回転すると、磁気バブル素子５における磁気バブル
は、その転送パターン上を１ステツプだけ移動すること
になり、転送パターン上の磁気バブルの位置を検出すれ
ば、コード板２の回転数を知ることができる。

６は上記のようにして得られたアブソリュートエンコー
ダの出力Ｓｅと回転数検出器の出力Ｓｔとを受け、回転
軸１の回転角を算出する６Ａ算回路である。例えば、ア
ブソリュートエンコーダの出力Ｓｃが３０°、回転数検
出器の出力Ｓｔが１の場合には、回転軸１の回転角は３
９０°ということになる。

第２図は磁気バブル素子５における転送パターンの一例
を示すものである。図に示す転送パターンは、−ＩＱに
ＴＩ形と呼ばれるものを基本としたもので、独立した３
つのＱ状パターンＡ−Ｃを４１４成している。また、Ｈ
は永久磁石４により発生される駆動磁界、ＡＩ　、　Ｂ
ｌ　、　ＣＩは磁気バブル発生用パターン、Ａ２．Ｂ２
．Ｃ２は例えば磁気抵抗素子よりなる磁気バブル検出用
パターンである。さらに、図中の０印は駆動磁界Ｈの回
転に応じて磁気バブルが移動する環状パターン上の位置
を示したもので、斜線を施した０印は磁気バブルの存在
を表わしている。

したがって、図示の状態を初期状態とし、検出用パター
ン＾２〜Ｃ２の位置でそれぞれ磁気バブルの有無を検出
すると、駆動磁界Ｈ（コード板２）の回転数に対する各
検出出力は、次の表のように表わされる。

１：磁気バブル有り　０：磁気バブル無しこの表から明
らかなように、検出用パターン人２〜Ｃ２からはコード
板２の回転数に応じた３ビツトのバイナリ信号が得られ
る。

ここで、磁気バブル素子５において、磁気バブル発生用
パターンＡ１〜Ｃ１により発生された磁気バブルは、保
持用の永久磁石でバイアス磁界を与えておくことにより
消滅せず、しかも駆動磁界Ｈが回転すれば転送が行なわ
れるので、電源が遮断された状態においても動作するこ
とができ、常にコード板２の回転数に応じた信号を得る
ことができる。また、コード板２と共に回転軸１に取り
付けられた永久磁石４により磁気バブル素子５の駆動磁
界を発生し、その回転に応じて磁気バブルを転送させる
ので、構成が簡単であり、高い信頼性を得ることができ
る。

このように、高精度のアブソリュートエンコーダと磁気
バブル素子５を利用した回転数検出器とを組み合わせる
と、測定の途中で′Ｉ４源が遮断されたような場合にお
いてもコード板２の回転数を検出しておくことができ、
１回転以上の回転角に対しても、常にアブソリュートな
測定出力を得ることができる。

さて、上記したように、本発明の多回転エンコーダは、
回転軸１の回転角を測定するアブソリュートエンコーダ
と、このアブソリュートエンコーダの回転数を検出する
回転数検出器とにより構成されるものであるが、回転数
検出器として永久磁石４の極数が２で、分解能が１回転
の検出器を使用した場合には、その検出誤差の大きさに
よっては、多回転の測定ができなくなってしまうことが
ある。すなわち、回転数検出器の回転数出力Ｓｔは第３
図に示す如く、アブソリュートエンコーダの測定出力Ｓ
ｅが０゛に復帰した時に、その出力値が更新されるもの
であるが、この回転数検出器が図中に斜線で示す如き検
出誤差（誤差領域）を有するものであったとすると、ア
ブソリュートエンコーダの出力Ｓｃがこの範囲内にある
時には、回転数出力Ｓｔの値を信頼することができず、
それが同回転目の値であるのかを正確に知ることができ
なくなってしまう。また、分解能が１回転の回転数検出
器によってこの問題を解決するためには、回転数検出器
にアブソリュートエンコーダと同等の分解能（精度）を
持たせなければならず、実用的ではなくなってしまう。

第４図は本発明の多回転エンコーダの能の実施例を示す
もので、上記のような問題点を解決したものである。図
に示す実施例は、前記第１図における永久磁石４の極数
を４として、回転数検出＋１１４の分解能を１７２回転
とするとともに、アブソリュートエンコーダの出力値を
もとにして回転数検出器の回転数出力Ｓｔを補正するよ
うにしたものである。

図に示すように、回転数検出器の分解能を１／２回転と
すると、回Ｖ、軸１の１７２回転に対して磁気バブル素
子５の駆動磁界Ｈが１回転し、その検出出力（Ｎ）が１
づつ増加することになる。したがって、回転数出力Ｓｔ
は５ｔ−Ｎ／２となる。そこで、アブソリュートエンコ
ーダにおける出力値の範囲をＥ１〜Ｅ４の４つに分割し
、各出力範囲に対して回転数検出器の検出出力Ｎが取る
べき値を調べてみると、次表の如く表わされる。

この表から明らかなように、アブソリュートエンコーダ
の測定出力Ｓｅが出力範囲Ｅｌ　、　Ｅ２に含まれる時
には検出出力Ｎは偶数、Ｆ、３　、　Ｅ４に含まれる時
には奇数となっている。しかしながら、実際に検出出力
Ｎが変化する過程には、前記したような検出誤差が存在
しているので、例えば、Ｅｌの出力範囲において検出出
力Ｎが奇数となることもありうる。

そこで、検出出力Ｎが偶数であるか奇数であるかを１′
Ｇ別するとともに、その時の出力範囲Ｅ１〜Ｅ４に応じ
て回転数出力Ｓｔを次表の如く補正すると、回転数検出
器の検出誤工に左右されず、正確な回転数を求めること
ができる。

ここで、上記のように回転数検出器の検出用ノＪＮを判
別して、回転数出力Ｓｔを補正する場合には、回転数検
出器の精度は１７４回転で充分であり、容易に実現する
ことのできる程度である。

また、第５図は本発明の多回転エンコーダの他の実施例
を示すもので、回転数検出器において検゛出出力Ｎが更
新されるタイミングを９０°進ませたものである。この
ように構成された装置においても、アブソリュートエン
コーダの測定出力Ｓｅと回転数検出器の検出出力Ｎとの
関係は同様であり、のように回転数出力Ｓｔを補正すれ
ば、正確な回転数出力Ｓｔを得ることができる。

なお、上記の説明においては、磁気バブルの転送パター
ンとして３ビツトのバイナリ信号を発生するＴＩ形の環
状パターンを例示したが、転送パターンの形状および発
生する信号の形態はこれに限られるものではなく、例え
ば、ＢＣＤコード信号やグレイコード信号などを発生す
るものであってもよい。また、永久磁石４は２極および
４極のものに限らず、多極の永久磁石を使用することも
できる。さらに、磁気バブルの有無を検出する手段は磁
気抵抗素子による検出用パターンＡ２〜Ｃ２に限られる
ものではなく、ホール素子のようなものであっても良い
。

（発明の効果〕以上説明したように、本発明の多回転エンコーダでは、
１回転以内の回転角を測定するアブソリュートエンコー
ダとこのアブソリュートエンコーダの回転数を検出する
回転数検出器とを組み合わせ１回転以上の回転角を測定
するようにした多回転エンコーダにおいて、前記回転数
検出器として、駆動磁界の回転に応じて磁気バブルを順
次転送する磁気バブル素子と、前記アブソリュートエン
コーダのコード板等と共に回転し前記磁気バブル素子の
駆動磁界を発生する永久磁石とを有し、ｆｆ１ｌ記磁気
バブル素子における転送パターン上の磁気バブルの位置
から前記アブソリュートエンコーダの回転数を検出する
ようにした回転数検出器を具備するようにしているので
、電源がオフの状態でも磁気バブルの転送が行なわれ、
電源が遮断された状態においても動作し、しかも１回転
以上の回転角を高精度に測定することのできる多回転エ
ンコーダを簡単な構成により実現することができろ。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の回転数検出器の一実施例を示
す構成図である。回転軸１・・・、コード板２・・・、スリット位置読取
器３・・・、永久磁石４・・・、磁気バブル素子５・・
・、演算回路６・・・、環状パターンＡ−Ｃ・・・、磁
気バブル発生用パターン・・・Ａ１−Ｃ１、磁気バブル
検出用パターンＡ２〜Ｃ２・・・、駆動磁界・・・Ｈｏ第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

１回転以内の回転角を測定するアブソリュートエンコー
ダとこのアブソリュートエンコーダの回転数を検出する
回転数検出器とを組み合わせ１回転以上の回転角を測定
するようにした多回転エンコーダにおいて、前記回転数
検出器として、駆動磁界の回転に応じて磁気バブルを順
次転送する磁気バブル素子と、前記アブソリュートエン
コーダのコード板等と共に回転し前記磁気バブル素子の
駆動磁界を発生する永久磁石とを有し、前記磁気バブル
素子における転送パターン上の磁気バブルの位置から前
記アブソリュートエンコーダの回転数を検出するように
した回転数検出器を具備してなる多回転エンコーダ。