JPH0560523B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は回転量あるいは変位量を検出する変位
検出装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、例えば変位検出装置の一種であるロータ
リーエンコーダにおいては、第４図に示されるよ
うに所定の中心角毎に異なる半径の位置に図中ス
クラツチで示される電極４００が形成されたデジ
タルパタンを有する円板状のコード板４０１に対
してコード板４０１上の各チヤンネル毎に摺動接
触する導伝性ブラシ４０２を被測定物の回転と同
軸で回転する回転軸４０３に固定することで被測
定物の回転角度の絶対値を示す角度信号を得てい
た。このようなエンコーダでは検出される回転角
度の分解能を向上させるにはデジタルパタンの桁
数を増加させる必要がありこのためコード板４０
１の直径が大きくなり装置が大型且つ高価となる
問題点がある。またデジタルパタンをコード板４
０１に半径方向に細かく配設することで桁数を増
加させた場合には、コード板４０１上を周回しな
がら各チヤンネル毎に摺動接触するブラシ４０２
に高い走査精度が要求される。

〔発明の目的〕

本発明の上述した従来技術の問題点に鑑みてな
されたもので、その目的とするところは変位位置
を精度の高い絶対値で検知ができる変位検出装置
を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するためになされた本発明は、
積層配置されるｎ枚（ただしｎは自然数）の基板
と、これら基板上の2ⁿ等分された領域に対応して
配置されるとともに積層方向に電気的に導通する
電極と、前記基板に（2ⁿ／２）個づつ配置され、
かつ前記基板毎に異なる周期的パターンとなるよ
うに一端が前記電極に接続されるダイオードと、
前記基板毎に連結された前記ダイオードの他端を
介して接続される電源と、前記基板の前記電極に
沿つて移動し前記電極に順次摺動する摺動電極
と、前記摺動電極の接触した電極に応じて前記摺
動電極と前記電源との間から得られる電気信号に
対して、各基板毎に異なる重みづけを行つて前記
摺動電極の移動量に固有のデジタル信号を出力す
る手段とを有する変位検出装置である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、摺動電極が接触した各電極に
応じて個有のデジタル信号が出力されるので小型
の装置を用いて変位位置を精度の高い絶対値で測
定することができる。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例としてのロータリーエン
コーダを図面を参照しながら詳細に説明する。
尚、各図面を通じて同一部分には同一符号が付さ
れている。

第１図乃至第２図に示した一実施例はロータリ
ーエンコーダに本発明を適用したものである。

本実施例のロータリーエンコーダの構造を説明
すると、第１図中一点鎖線で示されるように円筒
形状のケース１００の上面には被測定物の回転と
同軸的に回転する回転軸１０１が回転軸受１０２
によつて上記上面に対して垂直方向に、かつケー
ス１００内部に回転軸１０１他端が回転する様に
保持されている。そして、ケース１内部の回転軸
１０１他端には一端を回転軸１０１に固定され他
端が回転軸１０１の軸心回りを回転する回転部材
１０４が固定されている。ケース１００内で周回
する回転部材１０４とケース１００下面との間に
は同一の円板形状をなす５枚の基板６（第１の基
板１、第２の基板２、第３の基板３、第４の基板
４、第５の基板５）が固定用支柱１０６によつて
平行に所定の間隔離間されて支持されている。固
定用支柱１０６は円板形状の基板６を中心角で
120度毎に基板６端部を固定用支柱１０６に刻設
された溝に狭んで保持しており、その両端はケー
ス１００の上面及び下面にネジ１０７によつて固
定されている。各基板６には環状に等間隔で複数
の円形状電極１０が設けられ、これら電極は上下
に位置する各基板６に配置される電極１０と互い
に上下方向位置に設けられかつ互いに導通状態で
あるようにリード線１０８によつてそれぞれ結合
している。そして基板６の上方では被測定物の回
転軸と同軸に回転する回転軸１０１によつて一端
が支持された回転部材１０４の他端に設けられた
摺動電極１３が、第一の基板１の表面に露出した
電極１０の表面を順次摺動接触しながら走査す
る。第２図に示されるように各基板６には所定の
電極１０と図示せぬ電源とが図示せぬ抵抗および
ダイオード１５を介して結合しており、また摺動
電極１３はアースされるので、摺動電極１３と任
意の電極１０とが接触導通することにより負論理
の信号が得られる。このように得られる負論理信
号を各基板６毎に抵抗およびダイオード１５を介
して電源に結合される電極を特定することにより
一組のデジタル信号として描出することにより摺
動電極１３の位置すなわち被測定物の回転量を示
す絶対値が得られる。以下第３図を参照して上記
デジタル信号が得られる過程を説明する。

各基板６のうち最上部に位置して電極１０に直
接摺動電極１３が接する第１の基板１にはアノー
ドを抵抗R₁に共通に接続した複数のダイオード
１５が各電極１０に対して１つおきに接続してい
る。第１の基板の下部に位置する第２の基板では
アノードを抵抗R₂に共通に接続した複数のダイ
オード１５が各電極１０に対して２つの電極を挟
んで２つの電極に連続して接続されており、第１
の基板１上のダイオード１５が接続された電極１
０と第２の基板２上でのダイオード１５が連続し
て接続された電極の一端とは同位置の電極であ
る。以下同様に第２の基板２下部に位置する第３
の基板３ではアノードを抵抗R₃に共通に接続し
た複数のダイオード１５が４つの電極１０を挟ん
で４つの電極１０に連続して接続しており、第２
の基板２上でのダイオード１５が接続された電極
１０と第３の基板３上でのダイオード１５が連続
して接続した電極の一端とは同位置の電極１０で
ある。第３の基板３下部に位置する第４の基板で
はアノードを抵抗R₄に共通に接続した複数のダ
イオード１５が８つの電極１０を挟んで８つの電
極１０に接続して接続しており、第３の基板３上
でのダイオード１５が連続して接続された電極１
０の一端と第４の基板４でのダイオード１５が連
続して接続された電極の一端とは同位置の電極１
０である。第４の基板４下部に位置する第５の基
板ではアノードを抵抗R₅に共通に接続した複数
のダイオード１５が16ケの電極１０を挟んで16ケ
の電極１０に連続して接続しており、第４の基板
４上でのダイオード１５が連続して接続された電
極１０の一端と第５の基板５でのダイオード１５
が連続して接続された電極１０の一端とは同位置
の電極１０である。このように本実施例では、５
枚の基板１〜５にそれぞれ16個ずつ配置されたダ
イオード１５が、各基板毎にその接続パターンを
全て異にしている。しかもその接続パターンは
「ｍ個の電極おきにダイオードｍ個を連続して接
続する（なおｍは１、２、４、８、16）」という
ように周期的パターンとなつている。各抵抗R₁、
R₂、R₃、R₄、R₅は一端を直流電源Ｖに接続され
ておりさらにダイオード１５のアノードとの接続
部分には負論理信号の導出点P₁、P₂、P₃、P₄、
P₅が設けられている。すなわちアースされた摺
動電極１３が第１の基板１上の電極１０の一つに
接すると下部に積層された第２乃至第５の基板
２，３，４，５のリード線１０８で結合された各
電極１０は同様にアースされるので、それらアー
スされた各電極１０にダイオード１５が接続され
ているならば前記各基板６から導出された負論理
信号の導出点P₁、P₂、P₃、P₄、P₅には“０”の
信号が送られ、ダイオード１５が接続されていな
いならば“１”の信号が導出点P₁、P₂、P₃、P₄、
P₅に送られる。これら第１の基板１乃至第５基
板５から各導出点P₁、P₂、P₃、P₄、P₅にそれぞ
れ送られる負論理信号にはデジタル信号の桁がそ
れぞれ順に2⁰、2¹、2²、2³、2⁴として割り当てら
れる。なお、第３図に示される回路は論理回路
ORを構成している。

たとえば、第２図中実線で示される摺動電極１
３が第１の基板１上のダイオード１５の接続され
ていない電極１０・ａに接触すると抵抗R₁はダ
イオード１５を介してアースに短絡されないため
導出点P₁には負理論信号の“１”が出力される。
そして、第２の基板２上の電極１０・ｂは図中点
線で示されるように上部の第１の基板１上の電極
１０・ａを介してアースされるので電極１０・ｂ
に接続されたダイオード１５によつて抵抗R₂は
アースに短絡され導出点P₂には負論理信号の
“０”が出力される。同様にして第３の基板３上
で電極１０・ｂ下部に位置する電極１０・ｃは図
中点線で示されるようにアースされ抵抗R₃がダ
イオード１５を介してアースに短絡されるので導
出点P₃には負論理信号“０”が出力される。さ
らに第４の基板４電極１０・ｃ下部に位置する電
極１０・ｄはダイオード１５が接続され、第５の
基板５上の電極１０・ｄ下部に位置する電極１
０・ｅはダイオード１５が接続されないのでそれ
ぞれの導出点P₄、P₅には負論理信号の“０”と
“１”が出力される。従つてこれらより、各導出
点P₁、P₂、P₃、P₄、P₅から出力される信号は
“１，０，０，０，１”となり、この一連のデジ
タル信号が摺動電極１２の電極１０との接触位置
すなわち被測定物の固定量を示す絶対値となる。

このように各基板上の特定の電極はダイドード
を介して直流電源に接続されているため摺動電極
と接触してアースされた電極からはその電極に個
有のデジタル信号が各導出点へ出力される。すな
わち、被測定物の回転量は前記デジタル信号より
絶対値として検出することができる。また、検出
される回転量の分解能の向上に伴つて基板の直径
が増加しないので装置を小型に保つことができ
る。さらに、基板に配設される電極は環状に等間
隔で並べられた接点であればよいのでこのような
電極に接触する摺動電極は比較的容易に構成でき
る。

尚、本発明の実施例は上述した内容に固執する
ことなく本発明の技術思想を離れることなく種々
の変更を加えられることができる。例えば前述の
実施例においては検出される回転角に所定の単位
検出角度を得るために基板６を５枚使用している
が、より細かい単位検出角度を実現するために５
枚以上の基板を用いてもよい。

その他、基板は固定用支柱によつて平行に所定
の間隔離間されて支持されているが、各基板の間
に適当な絶縁処理を施した後に各基板を密着して
ケース内に固定してもよい。この場合には各基板
間で上下方向同位置に配置された電極はリード線
は介さずに直接接触することで電気的に導通状態
に保たれる。また、基板に配置されるダイオード
をすべて導線で代用して、各抵抗と複数の上記導
線との間には、ダイオードを介在させることもで
きる。これにより各基板毎に使用されるダイオー
ドの数を一つに減らすことができる。また、同実
施例では回転角を示すデジタル信号はバイナリー
コードで出力されるが、各基板上でのダイオード
と電極との組合せを変えることによりグレイコー
ドでの出力や対数出力等で出力をさせることもで
きる。さらに、負論理信号として出力される回転
角を示すデジタル信号はNAND回路等で反転し
て正論理の信号として得てもよい。そして基板上
で環状に等間隔で配置される電極の形状は円形に
限らず、楕円、長方形等どのような形状でもよ
い。

以上詳述したように、本発明の変位検出装置は
ロータリーエンコーダに適用できることが実施例
と共に示されたが、本発明の技術思想を基にすれ
ばリニアエンコーダも構成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例であり、ロータリー
エンコーダに適用した場合の構成を示す斜視図、
第２図は同実施例における構成を一部抜き出して
示す要部斜視図、第３図は同実施例における回路
構成を示す回路図、第４図は従来例のロータリー
エンコーダの構成を示す斜視図である。 １０……電極、１３……摺動電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 積層配置されるｎ枚（ただしｎは自然数）の
   基板と、 これら基板上の2ⁿ等分された領域に対応して配
   置されるとともに積層方向に電気的に導通する電
   極と、 前記基板に（2ⁿ／２）個づつ配置され、かつ前
   記基板毎に異なる周期的パターンとなるように一
   端が前記電極に接続されるダイオードと、 前記基板毎に連結された前記ダイオードの他端
   を介して接続される電源と、 前記基板の前記電極に沿つて移動し前記電極に
   順次摺動する摺動電極と、 前記摺動電極の接触した電極に応じて前記摺動
   電極と前記電源との間から得られる電気信号に対
   して、各基板毎に異なる重みづけを行つて前記摺
   動電極の移動量に固有のデジタル信号を出力する
   手段と、 を有することを特徴とする変位検出装置。 ２ 前記周期的パターンは、2^(n-1)個の集合から
   なるダイオードが等間隔に配置されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の変位検出
   装置。 ３ 前記摺動電極は回転軸を有し、前記電極はこ
   の回転軸を中心に環状配置されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の変位検出装
   置。