WO1989003976A1 - Absolute position encoder - Google Patents

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Description

明
ァブソ リ ' ポジシ ン エ ンコーダ
技 術 分 野
本発明はポジショ ン · エ ンコーダに関し、 特に高速回転に 対応できるアブソ リ ュー ト · ポジショ ン ♦ エ ンコーダに閡す る。
背 景 技 術
数値制御装置 （ C N C ) 、 ロボッ ト制御装置等では位置検 出器と して、 ポジショ ン · エ ンコーダが広 く 使用されている , そして、 電源再投入後も位置データが正確に検出できるアブ ソ リ ユー ト · ·ポジショ ン · エ ンコーダが広 く 採用されている , 従来のアブソ リ ユー ト位置を検出するアブソ リ ュー ト · ポ ジショ ン . エ ンコーダではコー ド板に形成されたァブソ リ ュ ' コ 'ターンからのみアブソ リ ュ · データを 求める方法を取っていた。 アブソ リ ユー ト ' コー ド ' ター ンは多数の並列パターンが必要であり、 ィ ンク リ メ ンタノレ · コー ド ' パターンに比べ複雑である。
従って、 従来のアブソ リ ュー ト · ポジショ ン · エ ンコーダ では、 高速回転の場合、 多数の並列コー ド · パター ンの信号 検出回路の遅延時間のばらつきにより、 同時に総てのコ ー を読み取る こ とが困難になり、 高速回転に対応できないとい う問題点がある。 発 明 の 開 示
本発明の目的は上記問題点を解決し、 アブソ リ ュー ト位置 検出機能とィ ンク リ メ ンタル位置検出機能を併用して、 高速 回転に対応できるアブソ リ ュー ト · ポジショ ン - エ ンコーダ を提供する こ とにある。
本発明では上記の問題点を解決するために、
位置情報をアブソ リ ユ ー ト · データとして出力するアブソ リ ュー ト ' ポジショ ン * エンコーダにおいて、
アブソ リ ュー ト · コー ド ' ノヽ 'ターンとイ ンク リ メ ンタノレ ' コー ド ' パターンを有するコー ド板と、 該アブソ リ ュー ト · コー ド ' ノヽ 'ターンからのアブソ リ ュー ト位置データをプリ セ ッ ト し、 該イ ンク リ メ ンタル · コー ド ' ノヽ 'ターンからのィ ンク リ メ ンタル ' ノヽ'ルスをカウ ン トする カウ ンタ と、
該カウ ンタの内容をアブソ リ ュー ト ' データとして出力す る出力回路と、
を有する ことを特徴とするアブソ リ ュー ト . ポジショ ン - エンコーダが、
提供される。
電源投入時にァブソ リ ュ ー ト · コ ー ド ' ノ、 'ターンからのァ ブソ リ ュー ト位置データをカウ ンタにセ ッ トする。 これによ つて、 カウ ンタにはアブソ リ ュー ト ' データが格納される。 アブソ リ ユー ト ' データをセ ッ ト後はィ ンク リ メ ンタル · コ ー ド ' ノヽ。ターン力、らのィ ンク リ メ ンタ レ ' ノヽ。ルスをカウ ン 卜 して、 カウ ンタの内容を更新する。 従って、 カ ウ ンタ の内容はアブソ リ ュー ト · データを保持 する。 このデータをアブソ リ ュー トデ一タとして数値制御装 置 （ C N C ) 、 ロボッ ト制御装置等に出力する。 図 面 の 簡 単 な 説 明 第 1 図は本発明の一実施例のアブソ リ ュー ト · ロータ リ - エ ンコーダのブロ ック図、
第 2図は本発明の一実施例のアブソ リ ュー ト · ロータ リ · エ ンコーダの構成の概略を示す図、
第 3図 （ a ) はコー ド · パター ンの例を示す図、
第 3図 （ b ) は検出素子の受光窓を示す図、
第 3図 （ c ) はアブソ リ ュー ト ' パター ンの出力信号を示 す図、
第 4図はアブソ リ ユー ト · コ 一 ドの変化の状態を示す図、 第 5図 （ a ) 及び （ b ) はイ ンク リ メ ンタノレ ' コ ー ドと ィ ンク リ メ ンタル · パルスの関係を示す図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第 1図に本発明の一実施例のアブソ リ ュー ト · 口一タ リ - エ ンコーダのブロ ッ ク図を示す。 図において、 5 はコー ド扳 であり、 コー ド板の下部にアブソ リ ュー ト ' コー ド ' ノ、。ター ン 6 と ィ ンク リ メ ンタ ル ' コ ー ド ' ノ、'タ ー ン 7 があ り 、 L E D 8 a及び 8 b力、らの光をコー ド板 5 に照射し、 コー ド · ノ、。 ター ン 6及び 7 を通過した光を、 フ ォ トダイ オー ド等の検出 素子 3及び 4で検出して、 それぞれアブソ リ ユー ト · コー ド 信号 （A C信号） 、 イ ンク リ メ ンタル ' コ ー ド信号 （ I C信 号） として出力する。 なお、 コー ド板 5、 アブソ リ ユー ト 。 コ ー ド ' ノ、'ターン 6等のメ カ ニカルな構成については、 後述 する。
- 1 1 は検出回路 Aであり、 アブソ リ ユー ト ' コード信号 ( A C信号） を受け、 この微小信号を増幅波形成形し、 アブ ソ リ ュー ト位置データ信号 （ A D信号） として出力する。 1 2 ば検出回路 Bであり、 ィ ンク リ メ ンタル · コード信号 （ I C信号） を受け、 この微小信号を増幅波形成形し、 更にロ ー タリ · エンコーダの画転方向に応じて、 プラス · イ ンク リ メ ンタル * ノヾルス （ + I P ) と、 マイ ナス ' イ ンク リ メ ンタル • パルス （一 I P ) として出力する。
1 3 ば電源投入検出回路であり、 電源投入後にプリ セッ ト 信号 （ P R信号） を出力する。
1 4 はカウ ンタであり、 電源投入時に電源投入検出面路 1 3からのプリ セッ ト信号 （ P R信号） で、 検出回路 A 1 1 か らのアブソ リ ユー ト ' データをプリ セッ トする。 それ以降は、 検出面路 B 1 2からのプラス · ィ ンク リ メ ンタル ' ノ、'ルス ( + I P ) と、 マイ ナス · イ ンク リ メ ンタル . パルス （一 I P ) をカ ウ ン トする。 すなわち、 プラ ス ' イ ンク リ メ ンタル ' ノヽ 'ルス （ + I P ) によ って、 カ ウ ン ト ア ッ プされ、 マイ ナ ス ' イ ンク リ メ ンタル · ノヽ'ルス （ 一 I P ) によ って、 カ ウ ン トダウ ンされる。 カウンタ 1 4のカウ ン ト ' コー ドの形式は 後逑のアブソ リ ユー ト · コードに一致する。 1 5 は送出回路であり、 カ ウ ンタ 1 4 の内容をアブソ リ ュ
— ト ' データ と して、 数値制御装置 （ C N C ) ある いはロ ボ ッ ト制御装置等に出力する。
このように、 電源投入時にアブソ リ ュー ト ' データをカウ ンタ 1 4 にプリ セ ッ ト して、 その後はイ ンク リ メ ンタル · ルスをカウ ン トするようにしているので、 高速回転時でも、 正確にパルスカウ ン トが可能で、 アブソ リ ユー ト ' データ も 出力する こ とができ る。
次にアブソ リ ュー ト · 口一タ リ ' エ ンコ ーダのメ カニカ ル な構成について述べる。 第 2図に本発明の一実施例のアブソ リ ュー ト · ロータ リ · エ ンコーダの構成の概略を示す。 図に おいて、 1 は固定部であり、 図示されていないアブソ リ ュー ト · ロータ リ ' エ ンコーダのフ レームに固定されている。 2 はシ ャ フ トである。 シャ フ ト 1 はサーボモータ等の回転軸に 直接あるいは、 ギア等を介して結合される。 固定部 1 にはフ オ トダイオー ド等の光を検出する検出素子 3 と 4があり、 そ れぞれアブソ リ ュー ト ' コー ド ' 'ターン 6 と、 イ ンク リ メ ンタル · コ · パター ン 7を通過した光を検出して、 アブ ソ リ ュー ト ' コー ド信号とィ ンク リ メ ンタル · コー ド信号を 出力する。
5 はコ 板であり、 その下部の円周にアブソ リ ュー ト - 、。ター ン 6 と ィ ンク リ メ ンタノレ ' 、。タ ー ン 7がエ ッチング等で形成されている。 8 a及び 8 b は発光ダ ィオー ドであり、 この光をコー ド板のアブソ リ ュー ト ' コ一 'タ ー ン 6及びイ ン ク リ メ ンタ ノレ 'タ ー ン 7 を通して、 検出素子 3及び.4に照射して、 検出素子 3及び 4 でシャフ ト 2の画転位置及び] 11転量に応じたァブソ リ ユー ト • コー ド信号 （ A C信号） 及びィ ンク リ メ ンタル ' コー ド信 号 （ I C信号） を出力する。
第 3図 （ a ) にコード ' パターンの例を示す。 図では、 分 り易いように円周上のコー ド · パターンを直線方商に展開し てある。 斜線部は光の透過部を示す。 第 3図 （ b ) に検出素 子 3及び 4の受光窓を示す。 また、 第 3図 （ c ) に検出素子 の出力信号を示す。
このコー ド ' ノ、'ターンの例では C H 1 A、 C H 1 B、 C H
2、 C H 3、 C H 4の 5 の信号でアブソ リ ュー ト - コードを 形成している。 ィ ンク リ メ ンタソレ ' コー ドは C H 1 Aと C H 1 B と同じコード ' パターン構成である。 場合によっては C H 1 Aと C H 1 Bを共用することもできる。
第 4図にこのアブソ リ ュー ト ' コードの変化の状態を示す。 図では、 アブソ リ ュー ト · ロータ リ ' エ ンコーダが右回転し たときに、 上から下方向のコー ドに変化してい く ことを示し ている。 このコード ' ノ、 'ターンはカウ ンタ 1 4 の内部のコ一 ドと一致する。 実際にばアブソ リ ュー ト値の桁数が必要なた— めに、 多数のコー ド ' パターンが必要であるが、 ここでは簡 単のためにその一部を示している。
第 5図 （ a ) 及び （ b ) にイ ンク リ メ ンタノレ ' コー ドとィ ンク リ メ ンタル ' パルスの関係を示す。 第 5図 （ a ) はアブ ソ リ ュー ト · ロータ リ ' エ ンコーダが右面転した場合の図で あり、 プラ ス · イ ンク リ メ ンタル ' ノ、。ルスが出力される。 第 5図 （ b ) はアブソ リ ュー ト · ロータ リ ' エ ンコーダが左回 転した場合であり、 マイ ナス · ィ ンク リ メ ンタル · パルスが 出力され、 これによつてカウ ンタ 1 4 力く、 それぞれア ッ プ力 ゥ ン ト、 ダウ ンカ ウ ン ト される。
上記の実施例ではアブソ リ ュー ト · 口一タ リ ' エ ンコーダ を説明したが、 アブソ リ ユー ト · リ ニア ' エ ンコーダに も同 じょう に適用する こ とができる。 アブソ リ ユー ト · リ ニア · エ ンコーダの場合はコー ド板は直線となり、 第 3図 （ a ) そ のものがコ ー ド板になる。
上記の説明のパターン · コー ドの数、 及びパターンの形式 は一実施例であり、 必要に応じて種々の数及び形式を選択す る こ とができる。
以上説明したように本発明では、 電源投入時はアブソ リ ュ ー ト ' コ一' ド . ノ、'ターンをプリ セ ッ ト し、 回転中はイ ンク リ メ ンタル · ノ、'ルスをカウ ン 卜するよ う に構成したので、 高速 回転時でも正確なアブソ リ ユー ト · データを出力するこ とが できる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 位置情報をアブソリ ュー ト ' データ として出力するァ ブソ リ ュー ト ' ポジショ ン . ェ ンコ一ダにおいて、
アブソ リ ュー ト * コー ド . ノヽ'ターンとイ ンク リ メ ンタル ' コード ' パターンを有するコー ド板と、 該アブソ リ ュー ト · コード · ノヽ ·ターンからのアブソ リ ュー ト位置データをプリ セ ッ ト し、 該ィ ンク リ メ ンタル · コー ド • バターンからのィ ンク リ メ ンタル . ノヽ *ルスを力 ゥ ン トする カ ウ ンタ と、
該カウ ンタ の内容をアブソ リ ユ ー ト · データとして出力す る出力回路と、
を有することを特徴とするアブソ リ ユー ト · ボジシヨ ン * ェ ンコーダ。
2 . 前記位置情報は面転位置情報であり、 前記コー ド板は 回転板であることを特徵とする特許請求の範囲第 1項のアブ ソ リ ュー ト ' ポジシ ョ ン ' エ ンコーダ。
3 . 前記位置情報は直線位置情報であり、 前記コード板は 直線にコー ド · バタ一ンが設けられていることを特徵とする 特許請求の範囲第 1項のアブソ リ ュー ト · ポジシ ョ ン · ェ ン コーダ。
4 . 前記アブソ リ ュー ト · コー ド ' ノヽ 'ターンの 1部のコー ド ' パターンをィ ンク リ メ ンタ レ ' コ ー ド ' ノヽ 'ター ンと して 使用するように構成したことを特徴とする特許請求の範囲第 1項のァブソ リ ュー ト · ポジショ ン . エ ンコーダ。
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