JPS6275318A

JPS6275318A - 変位符合化装置

Info

Publication number: JPS6275318A
Application number: JP21657785A
Authority: JP
Inventors: Hajime Sudo; 肇須藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-09-30
Filing date: 1985-09-30
Publication date: 1987-04-07

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】〔発明の技術分野〕本発明は、物体の角変位や直線変位を絶対的に測定する
ときなどに用いられるアブソリュート型の変位符号化装
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絶対的に測定
する手段として、ロークリエンコーダやリニアエンコー
ダ等のアブソリュート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
体上に変位およびアブソリュート値を表わす符号やパタ
ーンを記し、これ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と
ともにアブソリュート値を表わす・々ターンを微細化し
、さらに、これらに対応させて多数の検出素子を配置す
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、
符号の寸法を小さくして符号の密度を増加させるには限
界があり、また符号に比べて比較的大きな寸法を有する
検出素子を多数設置することは全体の寸法増加を余儀な
くされ、特に上記検出素子を符号体の変位方向と直交す
る方向に配設する必要があるので大形化の程度が著しい
と言う問題があった。

〔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、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
の符号の使用を可能化でき、しがも多数の検出素子を変
位方向と直交方向に設ける必要がなく、小形で高分解能
が得られるアブソリュート型の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記された記録ピッ
チの異なる少なくとも２種類の符号と、これら符号の種
類と同数段けられ、それぞれが複数の検出素子で構成さ
れて対応する種類の前記符号を検出する検出素子群と、
これら検出素子群を構成している検出素子の出力を走査
して得られた信号間の位相差を検出する手段とを備えて
なる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、各検出素子群を構成している検出素
子の出力を走査して得られた信号間の位相差を電気的に
計数することにより絶対的な変位を知ることができる。

このとき、計数に用いるパルス周期を短くすることによ
って分解能を向上させることができる。また、符号とし
ては、単に変位方向に配設されたものでよく、平面上に
細かく広がったアブソリュートパターンである必要はな
い。このため、検出素子を変位方向と直交する方向に配
設する必要はない。したがって、装置全体の小形化を図
ることができる。

〔発明の実施例〕

以下１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概略的に示すもので
ある。

同図において、ｌａ、ｌｂはディスク状に形成され、同
軸的に配置された符号体であり、これら符号体１ａ、ｌ
ｂは軸２を介して絶対的な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１ａの周縁部
には符号３ａが角ピッチ２θａで記録されている。この
実施例では符号３ａ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３ａは隣合う符号
か互いに反対の極性となるように着磁されている。

符号体１ａの前記符号３ａが設けられている部分に対向
する位置には符号３ａを検出するための検出素子群４ａ
が上記符号体１ａ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４ａは、各符号３ａから出
た磁力線に感応する。

たとえば４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〜５ｄをθａ／２ピッチで符号
体゛ａの回転方向に配列して構成されている。

一方、符号体１ｂの周縁部にも符号３ｂが前記７１号３
ａの配設角ピッチとは異なる角ピッチ２θｂて記録され
ている。この符号３ｂは符号３ａと同ト１に軸２の軸心
線方向に着磁された磁気符号で構成されており、各符号
３ｂ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１ｂの前記符号３ｂが設けられてい
る部分に対向する位置には符号３ｂを検出するための検
出素子群４ｂが上記符号体１ｂ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４ｂも４個の
ＭＲ素子からなる検出素子５ｅ〜５ｈをθｂ／２ピッチ
で符号体１ｂの回転方向に配列して構成されている。

しかして、各検出素子群４ａ、４ｂを構成している各検
出素子５ａ〜５ｈの出力は信号処理装置６へ導入される
。信号処理装置６は、第２図に示すように各検出素子群
４ａ、４ｂ毎に、各群を構成している検出素子５ａ〜５
ｄおよび５ｅ〜５ｈの出力を、それぞれ４個の符号比較
器７を有した符号比較装置８ａ、８ｂの各符号比較器へ
隣合うもののどうしの出力を導入している。そして、符
号比較装置８ａ、８ｂの出力をそれぞれゼロクロス角演
算装置９ａ、９ｂに導入している。これらゼロクロス角
演算装置９ａ、９ｂは、各検出素子５ａ〜５ｄおよび５
ｅ〜５ｈの出力を走査して得られる信号に存在する２箇
所のゼロクロス角を検出するようにしている。これらゼ
ロクロス角演算装置９ａ、９ｂで算出された２つのゼロ
クロス角θａｌ、θａ２およびθｂｌ、　　θｂ２は、
それぞれ加算器１０ａ、１０ｂで加算された後、減算器
１１て減算される。そして、この減算値がカウンタ１２
て計数され、この計数値が絶対変位信号Ｘとして出力さ
れる。

次に、上記のように構成された装置の動作を説明する。

説明を簡単にするため、符号体１ａ。

１ｂ上に記された符号３ａ、３ｂは三角波状に観測され
るものとし、それぞれの符号３ａ、３ｂが互いに素とな
る関係を満たす如く角ピッチが設定されているものとす
る。また、符号体１ａ、ｌｂに記された符号３ａ、３ｂ
の位相が第３図に示すように角変位ゼロ（θ−〇）のと
き完全に一薮しているものとする。このように角変位ゼ
ロの位置を基線んとし、この基線位置のとき検出素子群
４ａ、４ｂを構成している検出素子５ａ〜５ｄおよび５
ｅ〜５ｈの出力をそれぞれ等間隔で走査すると第４図に
示す信号が得られる。検出素子群４ａ側から得られた信
号と検出素子Ｒ４ｂ側から得られた信号との間には電気
角での位相差はない。

可動物体が角変位して符号体１ａ、ｌｂと検出素子群４
ａ、４ｂとの相対関係が第３図におけるθ−θＸの位置
にきたとき、検出素子群４ａ。

４ｂの検出素子５ａ〜５ｄおよび５ｅ〜５ｈの出力を走
査して得られた信号は第５図に示す様相を呈し１両信号
間に電気角的な位相差△θが生じたものとなる。符号体
１ａ、ｌｂに設けられた符号数は互いに素の関係にある
ので、符号体１ａ。

１ｂが１回転する間に△θはゼロから２πまて変化する
ことになる。また、各符号数が素ではなく公約数を有す
るときには、符号体１ａ、ｌｂの１回転角度を最大公約
数で除した角度範囲において。

△θがゼロから２１まで変化することになる。本発明装
置はこの位相差を電気的に検出しているのである。すな
わち、検出素子群４ａ、４ｂから走査的に得られる信号
は零を中心にして正負に振動するような形となるので、
符号１ピツチについて２箇所のゼロクロス角θａｌ、　
　θｂ２およびθｂ１、θｂ２が存在する。符号比較装
置８ａ、８ｂはゼロクロス点かどの範囲に存在している
かを判定するためのものである。そして、ゼロクロス角
はゼロクロス点を挟む２個の検出素子の出力値を用いて
ゼロクロス演算装置９ａ、９ｂによって算出される。こ
の２つのゼロクロス角θａ１．θｂ２およびθｂｌ、θ
ｂ２はそれぞれ加算器１０ａ、１０ｂによって加算され
る。この加算器１０ａ、１０ｂの出力θａＯおよびθｂ
Ｏは符号体１ａ、ｌｂの位相角と見なすことができる。

この２つの位相角θａＯおよびθｂＯは、２種類の符号
の数か素の場合には、符号体１ａ、ｌｂが１回転する間
は異なった値となる。そして、この２つの位相角θａＯ
およびθｂＯは減算器１１によって減算され、その値が
カウンタ１２によって計数される。

したがって、カウンタ１２の出力Ｘから符号体ｌａ、ｌ
ｂ、つまり可動物体の絶対的な角変位を知ることができ
る。

そして、この場合には符号３ａ、３ｂの密度を増すこと
なく、また、変位方向と直交する方向に多数の検出素子
を配設することなく絶対角変位を測定できるので装置全
体の小形化を図ることできる。また、カウンタ１２での
クロックパルス周期を短くすることによって分解能も向
上させることができ、結局、前述した効果を発揮させる
ことかできる。

なお９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
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、」二連した実施例は１
本発明を絶対角変位測定用に適用した例であるが１本発
明は絶対直線変位測定用にも適用できることは勿論であ
る。また、上述した実１億例では符号の種類と同数の符
号体を用いているか。

１つの符号体上に２列状態に各符号列を配置してもよい
。

【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
（１Ｍ成図、第２図は同装置における処理装置の構成図
、第３図から第５図は同装置の作用を説明するための図
である。ｌａ、１ｂ・・符号体、ｉ・・軸、３ａ、３ｂ、−１符
号、４ａ、４ｂ・・・検出素子群、５ａ〜５ｈ・・・検
出素子、６・・・信号処理装置。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図４ａ　　　　　　　　　　　　　　　４ｂ第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

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記された記録ピッチの異なる少なく
とも２種類の符号と，これら符号の種類と同数設けられ
それぞれが複数の検出素子で構成されて対応する種類の
前記符号を検出する検出素子群と，これら検出素子群を
構成している検出素子の出力を走査して得られた信号間
の位相差を検出する手段とを具備してなることを特徴と
する変位符号化装置。