JPS6275317A - 変位符号化装置 - 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】 （発明の技（ｆｉ分野） 本発明は、物体の角変位や直線変位を測定するときなど
に用いられるインクリメンタル型の変位符号化装置に関
する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来より、可動物体の角変位や直線変位を測定する手段
としてロータリエンコーダやリニアエンコーダ等のイン
クリメンタル型の変位符号化装置を用いる方式が知られ
ている。これらの変位符号化装置は１通常、可動物体の
変位に伴って運動する符号体を設け、この符号体上に変
位方向に向けて符号を記し、この符号を検出素子で検出
するように構成されている。そして、測定分解能を向上
させる手段としては、専ら、符号体上に記される符号の
密度を増加させる方式や、符号１ピッチ当りの検出信号
を電気的に多数に分割する方式が採用されている。

しかしながら、上記のように構成された従来の変位符号
化装置にあっては次のような問題があった。すなわち、
測定分解能を向上させるために。

符号の密度を増加させるようにしたものにあっては、符
号１ピッチ当りの寸法設定に製作面から限界があるため
符号体の寸法増加を余儀なくされる問題があった。また
、測定分解能を向上させるために符号１ピッチ当りの検
出信号を多数に分割する方式を採用したものにあっては
、見掛は上の分解能を向上させているに過ぎず、たとえ
ば可動物体の変位量が電気的分割信号の１単位程度であ
る場合には高い鏝械的精度を持って符号化しているとは
言い難い問題があった。

〔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、そ
の目的とするところは、要求分解能より大幅に低い密度
の符号を用い、しかも機械的な精度が高く、小形で高分
解能が得られる変位符号化装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明によれば、可動物体の変位に伴って運動する符号
体と、この符号体上に前記変位方向に所定のピッチで記
された符号と、この符号のピッチとは異なるピッチに配
設され上記符号を検出する複数の検出素子と、これら検
出素子のうち前記符号の検出に供される素子を順次選択
するとともに検出信号の処理を行なう装置とを備えた変
位符号化装置が提供される。

（発明の効果） 上記構成であると、符号検出に供される検出素子の選択
か適宜になされているものとすると、符号の配設ピッチ
と検出素子の配設ピッチとの寸法差がこの装置の分解能
を決定することになる。このため、上述した寸法差を小
さく設定することによって高分解能の変位符号化信号を
得ることができる。この場合、符号の密度は比較的低く
てよく。

したがって符号の記される符号体の小形化が可能となり
、装置全体の小形化を図ることができる。

また、符号と検出素子とのピッチ寸法差だけで高分解能
を実現できるので、検出信号をさらに電気的に分割する
必要はなり、シたがって機械的にも精度の高い変位符号
化信号を得ることができる。

〔発明の実施例〕

以下９本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は１本発明の一実施例に係る変位符号化装置をロ
ータリーエンコーダに適用した例を慨略的に示すもので
ある。

同図において、１はディスク状に形成された符号体であ
り、この符号体１は軸２を介して角変位を測定されるべ
き図示しない可動物体に接続されている。符号体１の周
縁部には符号３が角ピッチ２θＣで記録されている。こ
の実施例では符号３として軸２の軸心線方向に着磁され
た磁気符号が用いられており、各符号３は隣合う符号が
互いに反対の極性となるように着磁されている。

符号体１の前記符＠３が設けられている部分に対向する
位置には符号３を検出するための検出素子群４が上記符
号体１とは非接触状態で図示しない基板上に固定されて
いる。検出素子群４は、各符号３から出た磁力線に感応
する。たとえば７個の磁気抵抗素子（以後、ＭＲ素子と
称す、、）からなる検出素子５ａ〜５ｇを角ピッチθ９
で配列して構成されている。ここで、θＣとθＳとは。

θＣ〈θ８の関係が成立するように設定されている。そ
して、各検出素子５ａ〜５Ｑの出力は処理装置６へ導入
される。

処理装置６は、各検出素子５ａ〜５ｑの動作状態をオン
、オフする機能と、変位信号Ｘを出力する機能とを有し
ている。この処理装置６の芸能を第２図を用いて説明す
ると以下の通りである。すなわち、この図では、符号体
１上の符号３は周期角ピッチ２θＣの三角波に観測され
るものとして角ピッチθＳで配置された検出素子５ａ〜
５ｇとの相互関係を示している。ただし、この第２図で
はＮ極最大値を三角波の山の頂点に、Ｓ極最大値を三角
波の谷の底に対応させ、さらに円弧状に配列されている
符号３および検出素子５８〜５ｇを便宜的に直線状に引
き伸しである。

今、各検出素子５８〜５Ｑは、符号３のＮ極あるいはＳ
極の最大値を検出するように設定されているものとする
。そして、符号体１が図中矢印六方向に変位し、このと
き丁度、この処理装置６によって検出素子５ａがオン状
態になっているものとする。　符号体１の矢印六方向の
変位に伴って。

時点１−１．で符号３のＮ極最大値■が検出素子５ａと
一致すると、この検出素子５ａは処理装置６へ検出信号
を出力する。処理装置６は、検出素子５ａからの検出信
号を受けると、第３図に示すように、ごく類時間τだけ
持続する矩形波の変位信号Ｘを出力する。同時に検出素
子５ａをオフ状態にし、検出素子５ｂをオン状態にする
。このとき、検出素子５ｂは検出素子５ａが検出した極
とは逆の極、すなわちＳ極最大値を検出し得るモードが
選択される。符号体１が矢印六方向にさらに変位し１時
点ｔ−ｔ２で符号３のＳ極最大値■が検出素子５ｂと一
致すると、処理装置６は時点ｔ１の場合と同様に検出素
子５ｂからの検出信号を受取った後、持続時間τの変位
信号Ｘを出力し。

同時に検出素子５ｂをオフ状態に、検出素子５Ｇをオン
状態にする。このとき検出素子５ＣはＮ極最大値検出し
得るモードに選択される。したがって、処理装置６から
、第３図に示すように各時点で変位信号Ｘが出力される
。このように、処理装＠６は、検出素子５ａ〜５ｇのオ
ン、オフ状態の切り換えと矩形波の変位信号Ｘの送出と
を行なうように構成されている。

以上の説明から分かるように、この装置では。

最終的に処理装置６から検出素子５ａ〜５Ｑの角ピッチ
Ｏ９と符号３０角ピツチθＣとの差を最少分解能とする
変位信号Ｘが出力されることになる。

したがって、上記差を小さくするだけで分解能を飛躍的
に向上させることができる。また、符号３の密度をそれ
ほど増加させる必要もないので、符号体１の小形化も図
れることになる。また、出力信号の電気的な分割も行な
っていないので機械的　　７な精度も高く保持できる。

なお、上述した説明では説明を簡単にするために触れて
いないが、実際には符号体１が第２図の矢印六方向だけ
でなく反対方向にも動く可能性があるので、検出素子５
ａ〜５Ｑのオン、オフ切り換えは１個ずつ行なうのでは
なく、ある時刻で検出信号を処理装置６へ出力した検出
素子の両側に位置する検出素子が次にオン状態となるよ
うに制御される。たとえば、第２図において、ある時刻
に検出素子５Ｃが符号検出を行なったとすると。

次に検出素子５ｂおよび５ｄがオン状態になるように制
御される。　また、各検出素子のオン、オフ状態への移
行は、ある検出素子に隣合った他の検出素子に状態がシ
フトするような順序で行われるので、符号体１に記され
た符号３と同数の検出素子が必要であると思われるが、
符号および検出素子の配設ピッチの選択によって検出素
子の数は抑えられる。すなわち、検出素子と符号とのピ
ッチ比を、θ８：θｃ−１０９に選ぶと、符号が１０ピ
ッチ反転する間に検出素子が９ピッチ進むという一連の
動作を繰り返す。したがって、この場合には検出素子を
少なくとも１０個用意すればよいことになる。このよう
に１０個の検出素子を用いた場合の分解能を考えると、
たとえば符号体上の符号反転数が符号体の１回転当り１
０００個であるとすると１本発明装置では符号体が１回
転する間に約９０００個の変位信号が出力されることに
なり、したがって、　０．０４ｄ　Ｃｌの機械的な角変
位測定が可能となる。従来のものは高々２０００個程度
であるから。

従来のものに比べて分解能を４．５倍向上させることが
できる。

第４図は２本発明の別の実施例を第２図に対応させて示
すものである。

この実施例では、第２図に示した検出素子５８〜５ｇの
相互間にさらに検出素子８ａ〜８ｆを１つずつ配置した
ものとなっている。そして、新たに追加された検出素子
８ａ〜８ｆは符号３が零となる位置を検出するように設
定されている。

したがって、この実施例の場合には第５図に示すように
、第２図の場合に比べて斜線で示す変位信号が介挿され
ることになるので２分解能を倍に向上させることができ
る。

第６図は本発明のさらに別の実施例に係る変位符号化装
置における要部だけを示すものである。

この実施例においては、それぞれ同じ各ピッチθＣで符
号３が記された符号体１ａ、１ｂを、相互の位相の相対
位置をずらして軸２に固定している。そして、符号体１
ａ、ｌｂ間に検出素子群４を配置して上記２種類の符号
３を検出素子群４で交互に検出するようにしている。

このように構成すると第１図に示したものに比べて、さ
らに分解能を向上させることができる。

このように符号体および検出素子群の数を増せば。

さらに分解能を向上させることができる。

上述した各実施例では、各検出素子を機械的に隣合せて
配置しているが、必ずしもこのように配置する必要はな
い。すなわち、検出素子と符号のピッチ比をθＳ：θ（
、＝１０：９に選び、１０個の検出素子を用い、かつ符
号体１回転当り符号の反転数が１０００回である場合を
例にとると、符号と検出素子とは上記符号の５０ピツチ
毎に全く同じ相互位置関係を示す。したがって、第７図
に示すように１０１Ｉｌ］の検出素子５ａ〜５ｊを５０
ピツチずつ（この場合には３９．６°の開き角）で配置
することによって同様の効果を得ることができる。上述
したずらすべきピッチ数は、符号および検出素子の比に
よって異なることは勿論である。

第８図は１本発明のざらに別の実施例に係る変位符号化
装置における要部だけを取出して示す図である。

この実施例では、検出素子群４の裏側に、この検出素子
群４を構成する検出素子５ａ〜５Ｑの配設ピッチと等し
いピッチに新たな符号３ａを配置している。これら符号
３ａは、隣合うものどうしが逆極性となるように着磁さ
れた磁気符号で構成されている。すなわち、前記各実施
例では、検出素子群で符号に出入りする磁束の漏洩弁を
検出させるようにしているが、この実施例では２個の符
号間に出入りする磁束を検出するようにしているのであ
る。このような構成であると、検出精度の向上化を図れ
るばかりか、符号体と検出素子群との間の離間距離管理
を容易化できる利点がある。

本発明は、上述した各実施例に限定されるものではなく
種々変形することができる。すなわち。

上述した各実施例では、符号として磁気符号を用い、検
出素子としてＭＲ素子を用いているが、光学式などの他
の物理量での符号化と符号検出方式を用いた場合にも適
用できる。また、符号体の表裏両側から符号検出が可能
な場合には各検出素子を両側に配置するようにしてもよ
い。また、上述した各実施例は１本発明を角変位測定用
に適用した例であるが９本発明は直線変位測定用にも適
用できることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る変位符号化装置の概略
構成図、第２図は同装置における処理装置の機能を説明
するための図、第３図は同装置からの出力信号を示す図
、第４図は本発明の別の実施例に係る変位符号化装置を
説明するための図。 第５図は同装置の出力信号を示す図、第６図は本発明の
さらに別の実施例に係る変位符号化装置における要部構
成を説明するための図、第７図は検出素子の異なる配置
例を説明するための図、第８図は本発明のさらに別の実
施例に係る変位符号化装置における要部構成を説明する
ための図である。 １．１　ａ、１　ｂ−・・符号体、２−・・軸、３．３
ａ−・・符号、４・・・検出素子群、５ａ〜５ｊ、８ａ
〜８ｆ・・・検出素子、６・・・処理装置。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ト 第１図 Ａ 第２図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）可動物体の変位に伴つて運動する符号体と，この
   符号体上に前記変位方向に所定のピッチで記された符号
   と，この符号のピッチとは異なるピッチに配設され上記
   符号を検出する複数の検出素子と，これら検出素子のう
   ち前記符号の検出に供される素子を順次選択するととも
   に検出信号の処理を行なう装置とを具備してなることを
   特徴とする変位符号化装置。
2. （２）前記符号は，磁気符号であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の変位符号化装置。