JPH09229713A - エンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】機械原点とＺ相信号の出力位置合わせを容易
に、且つ確実に行なうことができ、観測用の計器や人手
を削減してコストダウンを図る。 【解決手段】エンコーダ正回転時、検出器１からのＡ
相、Ｂ相信号でカウンタ２をカウントアップし、そのカ
ウント値と設定スイッチ４の設定最大値を比較回路５で
比較し、カウント値が設定最大値に達した時に一致信号
を出力する。この一致信号は、論理積回路７及び論理和
回路９を経てクリア信号としてカウンタ２へ送られる。
カウンタ２がクリアされると“０”判定回路の出力がＺ
相信号として出力される。一方、エンコーダ逆回転時、
カウンタ２はカウントダウン動作し、カウント値が
“０”になった時に“０”判定回路６の出力がＺ相信号
となる。このとき論理積回路８で、カウントダウン方向
であることが確認されてカウンタ最大値セット信号が出
力され、カウンタ２は最大値にセットされて再び動作を
続ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体の位置検出
装置等に用いられるエンコーダに関する。

【０００２】

【従来の技術】移動体の位置検出装置等に用いられる従
来のエンコーダとしては、例えば特開平６−１８２８２
号公報に示されているものがある。この公報に開示され
ているエンコーダは、図５に構成を示すようにインクリ
メンタルエンコーダ２０を用いている。このエンコーダ
２０は、Ａ，Ｂ，Ｚの３トラックが設けられた回転ディ
スク２１に発光ダイオード（ＬＥＤ）から光を当て、回
転ディスク２１を介して得た光をホトダイオード（ＰＨ
Ｄ）で受け、電気信号ＥＡ，ＥＢ，ＥＺに変換する。そ
して、この電気信号ＥＡ，ＥＢ，ＥＺをインクリメンタ
ル信号（Ａ，Ｂ，Ｚ相信号）としてラインドライバー２
２及びラインレシーバー３１を介してサーボアンプ３０
側に伝送する。サーボアンプ３０側では、エンコーダ２
０から送られてくるＡ，Ｂ，Ｚ相信号を速度データ演算
部３２及び位置データ演算部３３の両方に入力する。こ
の結果、サーボアンプ３０側では、速度データだけでな
く位置データを同時に得ることができる。

【０００３】また、電源としては、５Ｖ電源Ｐ５と、バ
ックアップ用バッテリとから位置データ演算部３３、ラ
インレシーバー３１、ラインドライバー２２及びエンコ
ーダ２０の各部に供給され、５Ｖ電源Ｐ５が喪失しても
バッテリから供給して常に動作可能とし、モータ位置の
演算、記憶が可能なアブソリュートエンコーダとしての
役目を果たすようになっている。

【０００４】このような構成とすることにより、位置デ
ータを伝送する必要がく、従って、エンコーダとしてイ
ンクリメンタルエンコーダを使用することができるだけ
でなく、構成を簡略化することが可能となり、位置デー
タの伝送時に速度制御ができなくなるなどの不都合を解
消することが可能となる。

【０００５】また、絶対位置を検出する手段として、
Ａ，Ｂ，Ｚ1 相信号を出力するインクリメンタルエンコ
ーダと、Ｚ2 相信号のみ出力するインクリメンタルエン
コーダを歯車等を介して回転速度を変えることで出力さ
れる検出パルスの違いにより、フルストローク内での絶
対位置検出が可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の位置検出装
置におけるインクリメンタルエンコーダでは、１回転内
でのＺ相出力位置は固定されている。移動体等の位置検
出のためには移動位置測定の基となる機械原点位置と、
インクリメンタルエンコーダの原点となるＺ相出力位置
を一致させる必要があり、そのために移動体等を機械原
点位置に移動した状態で、移動体等の装置の駆動軸とイ
ンクリメンタルエンコーダ軸の凍結を解除し、インクリ
メンタルエンコーダ軸を回転させてＺ相の出力信号を観
測しながら連結位置を調整し、信号が出力される回転位
置で前記駆動軸とインクリメンタルエンコーダ軸を連結
する必要があった。

【０００７】この場合、Ｚ相を観測するための計測器を
必要とすると共に、多くの人手と時間を必要とし、ま
た、絶対位置を検出するために２個のインクリメンタル
エンコーダを用いていたため、コスト高となると共に、
装置が大型化するなどの問題があった。

【０００８】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、Ｚ相を観測することなく機械原点とＺ相信
号の出力位置合わせを容易に、且つ確実に行ない得、１
個のエンコーダで移動体の移動位置及び絶対位置を検出
することができ、装置の小型化及びコストダウンを図る
ことができるエンコーダを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、移動体の移動
距離等を測定するエンコーダにおいて、移動体の移動に
対応した回転動作によりＡ相及びＢ相の検出信号を出力
する２相の検出器と、この検出器により検出されたＡ相
及びＢ相の信号を外部に出力する手段と、前記検出器の
出力信号によってカウント値が増加あるいは減少するア
ップ／ダウンカウンタと、このカウンタの最大値を設定
する設定スイッチと、前記アップダウンカウンタのカウ
ント値と前記設定スイッチによる設定値とを比較し、一
致信号を出力する比較回路と、この比較回路から出力さ
れる一致信号と前記カウンタのカウントアップ時信号と
の論理積信号を出力する第１の論理積回路と、この第１
の論理積回路の出力信号と外部より入力される原点信号
との論理和信号により前記カウンタをクリアするクリア
手段と、前記カウンタのカウント値“０”を判定する
“０”判定回路と、この“０”判定回路の“０”判定信
号と前記カウンタのカウントダウン時信号との論理積に
よりカウンタ最大値セット信号を前記カウンタに出力す
る論理積回路と、前記“０”判定回路の“０”信号判定
出力をＺ相信号として外部に出力する手段とを備えたこ
とを特徴とする。

【００１０】また、本発明は、上記検出器をＡ相及びＢ
相の検出信号と共に、１回転当り１パルスのＺ相の検出
信号を出力する３相の検出器とし、この検出器により検
出されたＺ相信号をＺ2 相信号として、また、“０”判
定回路の“０”判定信号に基づくＺ相信号をＺ1 相信号
として外部に出力し、前記設定スイッチにより設定され
るカウンタ最大値を、前記Ｚ1 相信号のピッチが前記Ｚ
2 相信号と異なる値となるように設定したことを特徴と
する。

【００１１】（作用） （１）２相の検出器からは、Ａ相、Ｂ相の信号が出力さ
れ、例えば増幅器で増幅されて外部に送信される。ま
た、同時に上記Ａ相、Ｂ相の信号によりアップ／ダウン
カウンタがアップ又はダウン動作、即ち、エンコーダの
正回転時にはカウントアップ動作、逆回転時にはカウン
トダウン動作する。

【００１２】エンコーダ正回転時には、アップ／ダウン
カウンタのカウントアップ動作によるカウント値と、設
定スイッチによる設定最大値が比較回路において比較さ
れ、カウント値が設定最大値に達した時に比較回路から
一致信号が出力される。この一致信号は、第１の論理積
回路において、カウンタから出力されるカウントアップ
時信号によりカウントアップ方向であることが確認さ
れ、論理和回路を介してカウンタクリア信号としてアッ
プ／ダウンカウンタへ送られる。これによりカウンタ
は、カウント値が“０”にクリアされ、このときの
“０”判定回路の“０”判定出力がＺ相信号として出力
される。その後、カウンタは、再びカウントアップ動作
を続ける。

【００１３】一方、エンコーダ逆回転時においては、カ
ウンタはカウントダウン動作し、そのカウント値が
“０”になったときに“０”判定回路から“１”信号が
出力され、Ｚ相信号が外部に出力される。このとき第２
の論理積回路において、“０”判定回路の出力信号とカ
ウンタから出力されるカウントダウン時信号により、カ
ウントダウン方向であることが確認されてカウンタ最大
値セット信号が出力され、カウンタは最大値にセットさ
れ、再びカウントダウン動作を続ける。

【００１４】上記のようにしてＡ相、Ｂ相、Ｚ相の信号
が移動体等の原点検出信号として外部に送信され、この
原点検出信号に基づいて移動体の移動距離が測定され
る。 （２）また、検出器としてＡ相及びＢ相の検出信号と共
に、１回転当り１パルスのＺ相の検出信号を出力する３
相の検出器を使用した場合は、例えば設定スイッチによ
って設定されるカウンタ最大値を検出器からのＡ相、Ｂ
相の出力パルス数（１回転分）より小さい値とする。

【００１５】このようにカウンタの最大値を設定するこ
とにより、“０”判定回路の“０”判定出力に基づくＺ
1 相信号と検出器により検出されたＺ2 相信号のピッチ
を異ならせることができ、Ａ相、Ｂ相、Ｚ1 相，Ｚ2 相
信号から１個のエンコーダで移動体の移動位置及び絶対
位置検出を割り出すことが可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。本発明に係るエンコーダは、例えば
移動体の原点位置設定、移動距離等を測定する装置に使
用されもので、Ａ相、Ｂ相、Ｚ相信号を出力する。

【００１７】（第１実施形態）図１は本発明の第１実施
形態に係るエンコーダの構成図、図２は動作を説明する
ためのタイミングチャートである。

【００１８】図１において、１は２相の検出器で、Ａ相
検出器１ａ及びＢ相検出器１ｂからなり、移動体の駆動
源に直接または歯車等を介して連結され、その回転によ
ってＡ相、Ｂ相の信号を出力する。このＡ相検出器１ａ
から出力されるＡ相信号及びＢ相検出器１ｂから出力さ
れるＢ相信号は、アップ／ダウンカウンタ２に入力され
ると共に、増幅器３ａ，３ｂを介して外部に出力され
る。アップ／ダウンカウンタ２は、上記Ａ相信号、Ｂ相
信号によってアップダウン動作、即ち、エンコーダ正回
転時にはカウントアップ動作、エンコーダ逆回転時には
カウントダウン動作する。

【００１９】上記アップ／ダウンカウンタ２は、カウン
タ最大値設定スイッチ４によりカウント最大値が設定さ
れる。アップ／ダウンカウンタ２は、カウント出力を比
較回路５及び“０”（ゼロ）判定回路６へ出力すると共
に、カウントアップ時には出力ライン２ａよりカウント
アップ時信号を論理積回路（アンド回路）７へ出力し、
カウントダウン時には出力ライン２ｂよりカウントダウ
ン時信号を論理積回路（アンド回路）８へ出力する。

【００２０】上記比較回路５は、アップ／ダウンカウン
タ２のカウント値とカウンタ最大値設定スイッチ４の設
定値とを一致比較し、一致を検出したときに一致信号を
論理積回路７へ出力する。この論理積回路７は、比較回
路５からの一致信号とアップ／ダウンカウンタ２からの
カウントアップ時信号との論理積信号を論理和回路（オ
ア回路）９へ出力する。また、この論理和回路９には、
受信回路１０で受信した外部からの原点信号が入力され
る。そして、上記論理和回路９の出力信号がアップ／ダ
ウンカウンタ２へカウンタクリア信号として送られる。

【００２１】上記“０”判定回路６は、アップ／ダウン
カウンタ２のカウント値が“０”になったか否かを判定
し、“０”になったことを検出すると、“１”信号を論
理積回路８へ出力する。この論理積回路８の論理積信号
は、アップ／ダウンカウンタ２へカウンタ最大値セット
信号として送られる。また、上記“０”判定回路６の判
定出力信号は、増幅回路１１で増幅され、Ｚ相信号とし
て出力される。

【００２２】上記増幅器３ａ，３ｂ，１１から出力され
るＡ相、Ｂ相、Ｚ相の信号は、移動体等の原点検出信号
として外部に送信される。なお、上記図１において、破
線で示す枠Ａ内の機器、即ち、検出器１、アップ／ダウ
ンカウンタ２、カウンタ最大値設定スイッチ４、比較回
路５、“０”判定回路６、論理積回路７，８、論理和回
路９等には、バックアップ電源を接続する。

【００２３】次に上記第１実施形態の動作を図２に示す
タイミングチャートを参照して説明する。移動体等の駆
動源に直接または歯車等を介して連結された検出器１
ａ，１ｂからは、図２（ａ），（ｂ）に示すＡ相信号、
Ｂ相信号が出力され、増幅器３ａ，３ｂで増幅されて外
部に送信され、また、同時にアップ／ダウンカウンタ２
に入力される。アップ／ダウンカウンタ２は、エンコー
ダの正回転時にはカウントアップ動作し、逆回転時には
カウントダウン動作する。上記アップ／ダウンカウンタ
２のアップ／ダウンによるカウント最大値は、カウンタ
最大値設定スイッチ４により予め設定されている。図２
（ｃ）は、アップ／ダウンカウンタ２のカウント動作を
示している。

【００２４】アップ／ダウンカウンタ２は、図２のＹ位
置において、カウント値が“０”にクリアされた状態で
起動し、図２（ｃ）に点線で示すように検出器１ａ，１
ｂからの信号によりカウントアップ動作する。そして、
アップ／ダウンカウンタ２のカウント値と、カウンタ最
大値設定スイッチ４による設定最大値が比較回路５にお
いて比較され、カウント値が設定最大値に達した時に比
較回路５から一致信号が出力される。この一致信号は、
論理積回路７において、アップ／ダウンカウンタ２から
出力されるカウントアップ時信号によりカウントアップ
方向であることが確認され、論理和回路９を介してカウ
ンタクリア信号としてアップ／ダウンカウンタ２へ送ら
れる。これによりアップ／ダウンカウンタ２は、カウン
ト値が“０”にクリアされ、“０”判定回路６の出力信
号が増幅回路１１で増幅され、図２（ｅ）に示すように
Ｚ相信号として出力される。その後、アップ／ダウンカ
ウンタ２は、再びカウントアップ動作する。

【００２５】このような始動時における動作状態におい
て、Ｗ位置（機械的原点位置）で、外部よりの押ボタン
スイッチ等の入力手段により原点信号を入力すると、こ
の原点信号が受信回路１０で受信され、論理和回路９を
介してアップ／ダウンカウンタ２にカウンタクリア信号
として出力される。これによりアップ／ダウンカウンタ
２のカウント値が“０”にクリアされる。このときの
“０”判定回路６の出力が増幅回路１１を介して図２
（ｆ）に示すＺ相信号として外部に出力される。その
後、アップ／ダウンカウンタ２は、再びカウントアップ
動作を続ける。以下、同様の動作が繰り返される。

【００２６】一方、エンコーダの逆回転時においては、
アップ／ダウンカウンタ２は検出器１からのＡ相、Ｂ相
信号によりカウントダウン動作する。そして、カウンタ
２のカウント値が“０”になったときに“０”判定回路
６から“１”信号が出力され、増幅回路１１で増幅され
Ｚ相信号として外部に出力される。このとき論理積回路
８において、“０”判定回路６の出力信号とアップ／ダ
ウンカウンタ２から出力されるカウントダウン時信号に
より、カウントダウン方向であることが確認されてカウ
ンタ最大値セット信号が出力され、アップ／ダウンカウ
ンタ２は最大値にセットされ、再びカウントダウン動作
を続ける。

【００２７】上記のようにしてＷ位置で原点信号を入力
することにより、それ以降、増幅器３ａ，３ｂ，１１か
ら出力されるＡ相、Ｂ相、Ｚ相の信号が移動体等の原点
検出信号として外部に送信され、この原点検出信号に基
づいて移動体の移動距離が測定される。

【００２８】上記のように機械原点において、アップ／
ダウンカウンタ２に対するカウンタクリア信号を外部の
入力手段で入力することにより、機械原点とエンコーダ
のＺ相の出力位置合わせを行なうことができ、従来のよ
うにエンコーダのＺ相を観察しながらエンコーダ軸の取
り付け角度を調整する必要がなく、Ｚ相観測用の計器や
人手を削減してコストダウンを図ることができる。

【００２９】なお、図１において、上記したように破線
で示す枠Ａ内の機器にバックアップ電源を接続すること
により、主電源のオン／オフの如何にかかわらず、移動
体の移動位置を常時把握することができる。

【００３０】（第２実施形態）図３は、本発明の第２実
施形態に係るエンコーダの構成を示すブロック図、図４
は動作を説明するためのタイミングチャートである。

【００３１】この第２実施形態は、上記第１実施形態に
おける２相の検出器１に代えて３相の検出器１Ａを使用
したものである。すなわち、この３相の検出器１Ａは、
Ａ相検出器１ａ、Ｂ相検出器１ｂ及びＺ相検出器１ｃか
らなり、Ａ相検出器１ａから出力されるＡ相信号及びＢ
相検出器１ｂから出力されるＢ相信号をアップ／ダウン
カウンタ２に入力すると共に、増幅器３ａ，３ｂを介し
て外部に出力する。上記Ｚ相検出器１ｃから出力される
Ｚ相信号は、増幅器３ｃで増幅した後、Ｚ2 相信号とし
て外部へ出力する。このＺ2 相信号は、図４（ａ）に示
すように検出器１回転で１パルス出力される。また、カ
ウンタ最大値設定スイッチ４によって設定されるアップ
／ダウンカウンタ２のカウント最大値を検出器１ａ，１
ｂにより検出されるＡ相、Ｂ相の出力パルス数（１回転
分）より小さい値とし、“０”判定回路６より増幅回路
１１を介して出力されるＺ相信号をＺ1 相信号とする。

【００３２】その他の構成は、第１実施形態の場合と同
じであるので、第１実施形態と同一符号を付して詳細な
説明は省略する。アップ／ダウンカウンタ２のカウンタ
最大値を上記のように設定することにより、増幅回路１
１から出力されるＺ1 相信号と増幅器３ｃから出力され
るＺ2 相信号のピッチを異ならせることができ、Ａ相、
Ｂ相、Ｚ1 相，Ｚ2 相信号から１個のエンコーダで移動
体の移動位置及び絶対位置検出を割り出すことが可能と
なる。

【００３３】なお、図３において、破線で示す枠Ａ内の
機器にバックアップ電源を接続することにより、主電源
のオン／オフの如何にかかわらず、移動体の移動位置及
び絶対位置を常時把握することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、機
械原点において、アップ／ダウンカウンタに対するカウ
ンタクリア信号を外部の入力手段で入力することによ
り、機械原点とＺ相信号の出力位置合わせを容易に、且
つ確実に行なうことができ、観測用の計器や人手を削減
してコストダウンを図ることができる。

【００３５】また、本発明は、検出器の１回転で１回出
力されるＺ2 相信号と、このＺ2 相信号より短い周期で
出力されるＺ1 相信号が得られるようにしたので、１個
のエンコーダであっても、Ａ相、Ｂ相、Ｚ1 相，Ｚ2 相
信号から移動体の移動位置及び絶対位置を検出すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るエンコーダの構成
を示すブロック図。

【図２】同実施形態における動作を説明するためのタイ
ミングチャート。

【図３】本発明の第２実施形態に係るエンコーダの構成
を示すブロック図。

【図４】同実施形態における動作を説明するためのタイ
ミングチャート。

【図５】従来のエンコーダの構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１，１Ａ 検出器 １ａ Ａ相検出器 １ｂ Ｂ相検出器 １ｃ Ｚ相検出器 ２ アップ／ダウンカウンタ ３ａ〜３ｃ 増幅器 ４ カウンタ最大値設定スイッチ ５ 比較回路 ６ “０”判定回路 ７，８ 論理積回路 ９ 論理和回路 １０ 受信回路 １１ 増幅回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体の移動距離等を測定するエンコー
   ダにおいて、 移動体の移動に対応した回転動作によりＡ相及びＢ相の
   検出信号を出力する２相の検出器と、 この検出器により検出されたＡ相及びＢ相の信号を外部
   に出力する手段と、 前記検出器の出力信号によってカウント値が増加あるい
   は減少するアップ／ダウンカウンタと、 このカウンタの最大値を設定する設定スイッチと、 前記アップダウンカウンタのカウント値と前記設定スイ
   ッチによる設定値とを比較し、一致信号を出力する比較
   回路と、 この比較回路から出力される一致信号と前記カウンタの
   カウントアップ時信号との論理積信号を出力する第１の
   論理積回路と、 この第１の論理積回路の出力信号と外部より入力される
   原点信号との論理和信号により前記カウンタをクリアす
   るクリア手段と、 前記カウンタのカウント値“０”を判定する“０”判定
   回路と、 この“０”判定回路の“０”判定信号と前記カウンタの
   カウントダウン時信号との論理積によりカウンタ最大値
   セット信号を前記カウンタに出力する論理積回路と、 前記“０”判定回路の“０”信号判定出力をＺ相信号と
   して外部に出力する手段とを備えたことを特徴とするエ
   ンコーダ。
2. 【請求項２】 移動体の移動距離等を測定するエンコー
   ダにおいて、 移動体の移動に対応した回転動作によりＡ相及びＢ相の
   検出信号と共に、１回転当り１パルスのＺ相の検出信号
   を出力する３相の検出器と、 この検出器により検出されたＡ相及びＢ相の信号を外部
   に出力すると共に、Ｚ相の検出信号Ｚ2 相信号として外
   部に出力する手段と、 前記検出器により検出されたＡ相及びＢ相の信号によっ
   てカウント値が増加あるいは減少するアップ／ダウンカ
   ウンタと、 このカウンタの最大値を設定する設定スイッチと、 前記アップダウンカウンタのカウント値と前記設定スイ
   ッチによる設定値とを比較し、一致信号を出力する比較
   回路と、 この比較回路から出力される一致信号と前記カウンタの
   カウントアップ時信号との論理積信号を出力する第１の
   論理積回路と、 この第１の論理積回路の出力信号と外部より入力される
   原点信号との論理和信号により前記カウンタをクリアす
   るクリア手段と、 前記カウンタのカウント値“０”を判定する“０”判定
   回路と、 この“０”判定回路の“０”判定信号と前記カウンタの
   カウントダウン時信号との論理積によりカウンタ最大値
   セット信号を前記カウンタに出力する論理積回路と、 前記“０”判定回路の“０”信号判定出力をＺ1 相信号
   として外部に出力する手段とを備え、 前記設定スイッチにより設定されるカウンタ最大値は、
   前記Ｚ1 相信号のピッチを前記Ｚ2 相信号と異なる値と
   なるように設定したことを特徴とするエンコーダ。