JPS63271114A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、駆動装置により回転駆動される駆動軸に連結
して該駆動軸の回転量を検出するエンコーダに関するも
のである。

［従来の技術及びその問題点コ 従来は、サーボ機構の、特に回転部分の位置決めには、
構造が簡単、価格が安い等の理由で主としてインクリメ
ンタルタイプのエンコーダが使用されており、回転量に
比例したシリアルパルス信号が出力される構成となって
いる。

しかし、このタイプのエンコーダでは、例えばロボット
の位置制御を行う場合、電源再投入時ごとに（最初に）
基準位置（ホームポジション）を検知し、これを基準と
して動作させる処理が必要であり、その都度被制御物を
基準位置に駆動制御しなければならない。このホームポ
ジョン検知のイニシャライズ処理に誤差があると、以後
のすべての動作にこの誤差を含む事になるため、このイ
ニシャライズ作業は極めて神経を使う面倒な作業である
。

このため、エンコーダに被制御物の現在位置を常時更新
し、記憶する機能を付加し、２次電池等により駆動源の
電源オフ時にもこの制御がで参るようにしたものがある
。このタイプであると、１度基準位置の設定を行えば、
作業内容の変化がないかぎり、電源の入断に関係なくす
ぐに作業を開始でき、面倒なイニシャライズ処理を必要
としないからである。

しかし、この保持すべき現在位置情報量は、被制御物の
移動量が大きくなるとそれに対応して多くなり、１６ビ
ツト又はそれ以上になってしまうことにもなる。

このまま位置情報を読込もうとすれば、このビット数分
の信号線が必要となり、エンコーダとのインタフェース
信号線が非常に多くなってしまい、取扱いも不便である
。

以上の点を解決するため、現在位置の読込み要求があっ
た時のみ、基準位置よりの移動量に対応したパルス数を
出力する方法が考えられる。

しかし、この方法では、例えば基準位置よりの移動量が
５３５０パル、部分であったとすると、５３５０パルス
を出力しなければならない。

この出力パルス数を軽減するため、一部の位置情報のみ
パラレル信号として出力し、残りの分をパルス信号とし
て出力する方法もとられている。

例えば、５３５０パルス分のうち、４桁め（千の位）の
みパラレル出力として出力しくこの例では“５”のみが
パラレル出力し）、残りの３５０だけパルス信号として
出力する方法である。

しかし、この方法であっても、パルス信号としての出力
信号線の他に、パラレル信号として出力する桁数分の信
号線はどうしても必要であり、その取扱いの不便さは解
決されていない。また、パラレル信号出力後に出力され
るパルス信号数も多く、ここでの誤動作発生の虞れもあ
る。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上述の問題点を解決することを目的として成さ
れたもので、係る目的を達成する一手段として、本実施
例は以下の構成を備える。

即ち、駆動装置による被制御対象の駆動に従い回転する
所定間隔で位置情報が書込まれた回転体と、該回転体の
位置情報を読取る読取手段と、該読取手段の読取位置情
報に従い、被制御対象物の移動情報を外部に出力する移
動情報出力手段と、読取手段の読取情報に従い、被制御
対象物の現在位置を計数保持する保持手段と、該保持手
段に保持の現在位置情報を、所定単位のコード化情報に
変換して出力する現在位置出力手段と、該現在位置出力
手段による現在位置情報出力中に移動情報出力手段より
の移動情報出力を中断する中断手段とを備える。

［作用］ 以上の構成において、位置情報の読込み要求があると、
位置情報を桁毎にコード化情報に変換し、該コード化情
報を例えばシリアル信号として出力することにより、少
ない信号線数のかつ、任意の時期に現在位置情報を読込
むことのできるエンコーダを提供できる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明に係る一実施例を詳細に説
明する。

第１図は本発明に係る一実施例の回転円板、及び磁気ヘ
ッドの位置関係を示す。

図中、１０は本実施例の例えばＭ／Ｒ素子により構成さ
れた磁気ヘッド、２０は回転円板、３゜は被制御物の穆
勤量に対応して回転する駆動軸である。回転円板２０の
所定半径の円周面又は該円周面の対向位置には磁気ヘッ
ド１ｏが配設されており、少なくとも磁気ヘッド１０に
対向する所定半径の円周上面は、高保磁力を備えた磁性
材料を塗布しである。そして、回転円板２ｏの所定半径
の円周面には所定角度α毎に位置情報が書込まれており
、この位置情報を磁気ヘッド１ｏで読込むことになる。

この磁気ヘッド１０．及び回転円板２ｏを組込んだエン
コーダの断面略図を第２図に示す。

第２図中１５は充電可能な２次電池であり、磁気ヘッド
１０に対しての読出し制御等を行なう制御基板４０に常
時電源を供給している。即ち、後述する制御部１００に
電源が投入されている場合には、制御部１００より制御
基板４０に供給される駆動電源により充電状態となり、
制御部１００の電源がオフの間には、逆にこの２次電池
１５より制御基板４０に電源が供給され、制御部１００
が動作していない場合にも被制御物の移動位置を常時監
視し、現位置を保持している。

２０は第１図に示した回転円板、３０は回転円板２０を
回転中心で支持し回転させる駆動軸、３５はインタフェ
ースケーブル、４０は制御基板、５１は制御基板４０を
保護する保護カバー、５２．５３は駆動軸３０を回転可
能に軸支する本体支持ベース、及び本体メインベースで
ある。

また５２ａ、５３ａは駆動軸３０が嵌入され、該回転軸
を本体支持ベース５２、本体メインベース５３に回転可
能に軸支するベアリング、５４は回転円板２０を磁気ヘ
ッド１０に所定の接触圧で圧接させるリング形状スポン
ジ状弾性体、５５は該弾性体５４を支持するバックプレ
ート、５８は２次電池１５の保護カバー、６０はジヨイ
ント部、６５はモータ、６６はモータ６６の駆動軸であ
る。

本実施例では、制御部１００、即ち、モータ６５に電源
が投入されている時には、インタフェースケーブル３５
を介して制御基板４０に動作電源が供給されており、制
御基板４０は主にこの電源により動作する。同時にこの
電源は２次電池１５にも供給され、２次電池１５の放電
が進んでいる場合にはここに充電電流が供給される。そ
して、モータ６５への電源がオフされた場合には、イン
タフェースケーブル３５を介して供給されていた動作電
源が供給されなくなり、以後は制御基板４０の後述する
各回路には、電池１５より電源が供給される。

磁気ヘッド１０は２トラック分の読出しヘッド部１０ａ
、１０ｂを備えている。そしてこの回転円板２０上の、
磁気ヘッド部１０ａ、１０ｂ対向面の磁性材料面に配設
されている２トラック分の磁気記録トラックには、予め
公知の方法で、互いに９０度づつ位相をずらして一定の
角度α毎に磁気目盛が書込まれている。

この制御基板４０の概略回路構成を第３図に示す。

図中、４１．４２は読出しヘッド部１０ａ。

１０ｂよりの読出し信号を増幅する増幅回路、４３は増
幅回路４１及び増幅回路４２により増幅され、シリアル
信号で送られてくる回転円板２０よりの読出し位置情報
（Ａ信号、Ｂ信号）の検出タイミングより回転方向を検
出する正逆判別部、４４は正逆判別部４３よりの検出パ
ルス信号６１を正逆信号６２に従い計数するカウンタＡ
であり、計数結果をパラレル出力信号６３として比較回
路４５に出力する。４５はこのカウンタＡ４４のカウン
ト値６３と、カウンタＢ４６のカウント値６４とを比較
して、その比較結果を出力する比較回路であり、両カウ
ンタ値を比較した結果、両カウンタ値が異なる場合には
カウントパルス信号６５を出力する。そして、同時にカ
ウンタＡ４４のカウント値が大きい場合にはＵ／Ｄ信号
６６をセットし、カウンタＡ４４のカウント値が小さい
場合にはＵ／Ｄ信号６６をリセットする。４６は比較回
路４５よりのカウントパルス信号６５と、Ｕ／Ｄ信号６
６とにより計数を行うカウンタＢであり、Ｕ／Ｄ信号６
６がセットされている場合にはカウントアツプ、リセッ
トされている場合にはカウントダウンがされる。カウン
タＢ４Ｂのカウント値はパラレル出力信号６４として比
較回路４５及びコード化回路４７に出力される。

４７はカウンタＢ４６よりのパラレル出力６４を桁毎に
分解して、対応するコード化情報６７に変換して出力す
るコード化回路であり、例えば“５３５０″が出力され
たとすると、５″。

°“３”、“５”、“０”の４桁に分解し、上位桁より
対応するコード化情報に変換してスタート信号６８に同
期して出力する。そして、エンド信号６９の受信により
順次次の桁の出力に進み、対応するコード化情報を出力
する。４８は制御部１００に位置情報を出力する出力回
路、４９はフリップフロップである。フリップフロップ
４９は制御部１００よりのアクセス信号７５によりリセ
ットサれ、コード化回路４７よりの全桁のコード化情報
の出力終了を示す終了信号７４によりセットされる。フ
リップフロップ４９の出力はイネーブル信号７３であり
、フリップフロップ４９のリセット状態ではイネーブル
信号７３はリセットとなり、比較回路４５の動作を中止
させ、カウントパルス信号６５の出力を中止させる。そ
して、コード化回路４７はこのイネーブル信号７３のリ
セットで起動され、上述したカウンタＢ４６のカウント
情報のコード化情報への変換及び出力回路４８への出力
を行い、スタート信号６８による出力回路４８の起動を
行い、制御部１ｏｏへのコード化情報のシリアル出力を
行う。

出力回路４８はコード化回路４７よりのスタート信号６
８を検出すると、制御部１００に対してコード信号７２
を出力すると共に、その時の出力コード化情報６７を受
は取り、シリアル信号に変換してＳＯ信号線７１より出
力する。

そして、当該桁のコード化情報をシリアル信号に変換し
て出力し終ると、コード信号７２をリセットし、エンド
信号６９をセット（出力）する。

このエンド信号６９を受けたコード化回路４７は、必要
に応じて次の桁をコード化情報に変換して出力すると共
に、再びスタート信号６８を出力することになる。

以上の構成より成る本実施例の制御の詳細を第４図のタ
イミングチャートを参照して以下に説明する。

磁気ヘッド１０ａ、１０ｂは、回転円板２０の回転に対
応して、該回転円板２０の対向トラックに書き込まれた
位置情報による磁束変化を検出する０回転方向に従って
両磁気ヘッドよりの読み出しタイミングが異なり、例え
ば、正方向の回転の場合には磁気ヘッド１０ａの検出す
るＡ相信号−磁気ヘッド１０ｂの検出するＢ相信号の順
で読み出され、逆方向回転の場合にはその逆の順序で読
み出される。正逆判別部４３はこの読み出しタイミング
より回転方向を判別し、正方向回転の場合には正逆信号
６２をセットし、逆方向回転の場合には正逆信号６２を
リセットし、同時に検出パルス信号６１を出力する。

まず、正方向に回転する場合を説明する。この場合には
、磁気ヘッド１０よりの読み出しタイミングは上述の如
く、Ａ相信号、Ｂ相信号の順となる。この読み出し信号
は増幅器４１．４２により増幅され、正逆判別部４３に
人力される。ここでは正方向回転のため、正逆信号６２
がセットされ、正方向の回転である旨出力される。それ
とともに検出パルス信号６１が出力され、この両信号を
受は取ったカウンタＡ４４はその計数内容を更新する。

この場合には正方向回転であるため、検出パルス信号６
１が来る毎にインクリメントされる。このようにしてカ
ウンタＡ４４のカウント値が（ｎ）より（ｎ＋１）にカ
ウントアツプされると、比較回路４５への入力カウント
値が異なり、カウンタＢ４６よりカウンタＡ４４のカウ
ント値の方が大きくなる。この時フリップフロップ４９
はセット状態であり、イネーブル信号７３が出力されて
いる。従って、比較回路４５は動作状態であり検出パル
ス信号が入力されたタイミングの問カウンタＡ４４のカ
ウント値はカウンタＢ４６のカウント値より大きく、Ｕ
／Ｄ信号６６をセットし、カウント信号６５を出力する
。

このＵ／Ｄ信号６６とカウント信号６５はカウンタ８４
６及び出力回路４８に入力されており、カウンタＢ４６
では、このＵ／Ｄ信号６６とカウント信号６５の入力に
より、そのカウント値を１つインクリメントする。これ
により両カウンタＡ４４．８４６のカウント値は等しく
なり、再び読み出し信号が来るまでそのままの状態を保
つ。

また出力回路４８では、Ｕ／Ｄ信号６６が出力されると
そのまま制御部１０ｏにＵ／Ｄ信号７゜として出力し、
カウント信号６５と同タイミングでＳＯ信号７２にパル
ス信号を出力する。これを受けた制御部ｉｏｏは、この
ＳＯ信号線７１よりのパルス信号を計数して被制御物の
位置を更新する。

以下、磁気ヘッド１０よりの読取り信号が来る毎に以上
の処理を繰り返し、比較回路４５は両カウンタ４４．４
６のカウント値を等しくするよう検出パルス信号６５及
びＵ／Ｄ信号６６を出力し、出力回路４８はＳＯ信号７
２を介して制御部１００にパルス信号を出力していく。

一方、逆方向回転の場合には、磁気ヘッド１０の読み出
し信号はＢ相信号−Ａ相信号の順に出力され、正逆判別
部４３は逆方向回転と判別し、正逆信号６２をリセット
状態に保持したまま検出パルス信号６１を出力する。こ
の場合には、比較回路４５よりのＵ／Ｄ信号６６もリセ
ットされたままカウント信号６５が出力される。カウン
タＢ４６は、Ｕ／Ｄ（８号６６がセ・ントされていなし
まため、カウント信号６５がくる毎にカウント値を１つ
づつデクリメントする。

一方、制御部１００は、該制御部１００の電源投入時、
及び、その他いつでも、本実施例のエンコーダに保持さ
れている被制御物の現在位置を読み出すことができる。

この場合にはアクセス信号７５を出力すればよい。アク
セス信号７５が出力されると、フリップフロップ４９が
リセットされ、イネーブル信号７３もリセットされる。

このイネーブル信号７３がリセットされると、比較回路
４５はその動作を中断する。このため、磁気ヘッド１０
よりの読み出し信号が来ても、カウント信号６５は出力
されず、カウンタＡ４４のみがカウント値を更新し、カ
ウンタＢ４６のカウント値はそのままの状態が保持され
、出力回路４８よりのカウント信号の出力も行われない
。

一方、コード化回路４７はイネーブル信号７３のリセッ
トにより起動され動作を開始する。カウンタＢ４６より
のパラレル出力６４を桁毎に分解し、まず最上位桁を対
応するコード化情報に変換して信号線６７に出力する。

それと共に、出力回路４８にスタート信号６８を出力す
る。出力回路４８は上述の如く、コード化回路４７より
のスタート信号を受は取ると、制御部１００に対してコ
ード信号７２を出力し、その時の出力コード化情報６７
を受は取り、シリアル信号に変換して、第４図に示す如
くＳｏ信号線７１よりシリアルデータとして出力する。

そして、１桁分すべてのシリアルコード化信号の出力が
終了すると、コード信号７２をリセットし、エンド信号
６９を出力する。エンド信号６９を受は取ったコード化
回路４７は、次の桁のコード化処理及び、シリアル信号
への変換出力処理を行う。

例えば、この時のカウンタＢ４６のカウント値が“５３
５０“であるとすると、コード化回路４７にはとの５３
５０″が出力される。ここで５″、″′３”、“５″、
０″の４桁に分解され、上位桁より対応するコード化情
報に変換された後、スタート信号６８に同期して出力回
路４８に出力される。そして、出力回路４８よりのエン
ド信号６９の受信により、順次次の桁に進み、対応相の
コード化情報を出力する。コード化回路４７は、このよ
うにして全ての桁の出力が終了すると終了信号７４を出
力し、フリップフリップ４９を再びセット状態とし、イ
ネーブル信号７３をセットして、比較回路４５の動作を
最開始させる。

第４図に示す如く、例えこの間に被制御物が駆勤さね、
回転円板２０が回転して正逆判別部４３よりの検出パル
ス信号６１がきても、カウンタＡ４４のカウント値のみ
更新され、カウンタＢ４６のカウント値は更新されない
状態となる。このため、その間に検出パルス信号６１が
発生していれば、イネーブル信号７３がイネーブル状態
となった時に、両カウンタ４４．４６のカウント値は相
違していることになり、比較回路４５がこれを検出して
、カウンタＡ４４の方が大きい場合にはＵ／Ｄ信号６６
をセットしてカウント信号６５を、カウンタＡ４４の方
が小さい場合にはＵ／Ｄ信号６６をリセットしてカウン
ト信号６５のみを、それぞれカウンタＢ４６及び、出力
回路４８に出力する。

第４図の例ではその間は逆方向回転であり、比較回路４
５からはカウント信号６５のみが出力されている。この
ようにして順次両カウンタ４４゜４６の値が等しくなる
よう制御される。そして両カウンタ４４．４６のカウン
ト値が等しくなれば、以後は検出パルス信号６１により
両カウント値が異なる毎に出力されることになる。

なお、この時のカウント信号６５の出力タイミングは不
図示の内部クロック発生回路よりのクロック信号の周期
により定まり、検出パルス信号より高速となっている。

本実施例の制御基板４０には、２次電池１５又は制御部
１００より常時電源が供給される構成となっており、駆
動源である制御部１００の電源が落されても記憶保持内
容が維持され、またこの間に被制御物が移動して回転円
板２０が回転しても、それに伴なう回転位置情報は絶え
ず更新され、常に正しい被制御物の絶対位置情報を保持
することができる。

更に本実施例では、任意の時に保持している被制御物の
絶対位置情報を読み出すことができ、しかも、この絶対
位置も桁毎にコード化情報に変換してシリアル信号とし
て出力するため、読み出しのための信号線も少なくてす
み、かつ出力される情報量も少なくてすむ。

また、例えコード化情報出力中であっても、被制御物の
現在位置を更新し、コード化情報を出力終了後、その差
分を直ちにパルス信号として出力することができる。

以上説明したように本実施例によれば、インクリメンタ
ルタイプのエンコーダでありながら現在位置情報を常時
読出すことができ、外部からはアブソリリュートタイプ
と、して機能することもできる。

［発明の効果］ 以上説明した様に本発明によれば、廉価かつ構成の簡単
なエンコーダを提供することができる。

また、少ないインタフェース信号線数で、被制御物の現
在位置を読出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例の回転円板、及び磁気ヘ
ッドの位置関係を示す図、 第２図は本実施例の断面略図、 第３図は本実施例の制御基板回路図、 第４図は本実施例のタイミングチャートである。 図中、１０・・・磁気ヘッド、１５・・・２次電池、２
０・・・回転円板、３０・・・駆動軸、４０・・・制御
基板、４１．４２・・・増幅回路、４３・・・正逆判別
部、４４．４６・・・カウンタ、４５・・・比較回路、
４７・・・コード化回路、４８・・・出力回路、４９・
・・フリップフロップ、５１．５８・・・保護カバー、
５２・・・本体支持ベース、５３・・・本体メインベー
ス、５４・・・スポンジ状弾性体、５５・・・バックプ
レート、６５・・・モータ、６６・・・モータ駆動軸、
１００・・・制御部である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 駆動装置による被制御対象の駆動に従い回転する所定間
   隔で位置情報が書込まれた回転体と、該回転体の位置情
   報を読取る読取手段と、該読取手段の読取位置情報に従
   い前記被制御対象物の移動情報を外部に出力する移動情
   報出力手段と、前記読取手段の読取情報に従い被制御対
   象物の現在位置を計数保持する保持手段と、該保持手段
   に保持の現在位置情報を所定単位のコード化情報に変換
   して出力する現在位置出力手段と、該現在位置出力手段
   による現在位置情報出力中には前記移動情報出力手段よ
   りの移動情報出力を中断する中断手段とを備えることを
   特徴とするエンコーダ。 （２）現在位置出力手段は、所定単位毎のコード化情報
   をシリアル情報に変換して出力することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のエンコーダ。 （３）移動情報出力手段は、中断手段による出力の中断
   処理終了後速やかに中断に発生した移動情報を出力する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は２項記載の
   エンコーダ。