JPS6038170Y2 - 光電型エンコ−ダの異常検出回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は光電型エンコーダの異常検出回路、特に信号検
出部における異常を迅速に検出することのできる異常検
出回路に関するものである。

測長器、座標測定機或いは工作機械の位置決め装置等に
おいて長さ或いは物理量変化を正確な電気信号として検
出するために光電型エンコーダが好適であり、直線型或
いは回転型のエンコーダとして種々の分野において実用
化されている。

第１図には一般的な光電型エンコーダの要部が示され、
主スケール１０と２個のインデックススケール１２．１
３とによって直線型エンコーダが形成されている。

各スケール１０，１２．１３はそれぞれハツチングを施
した遮光部と光透過部とが交互に整列配置された形状か
ら戒り、主スケール１０とインデックススケール１２そ
して主スケール１０とインデックススケール１３とがそ
れぞれ対となって実施例における主スケール１０の移動
時に光透過量を変化させる。

従って、主スケール１０を長さその他の物理量変化に対
応して移動させれば、その移動量が周期的な光量変化と
して検出することができる。

そして、前記光学格子対の一方の側方には光源１４が設
けられ、また他方の側方にはそれぞれインデックススケ
ール１２゜１３と対応して光電変換器１６．１８が設け
られている。

従って、光源１４からの実施例における透過光はそれぞ
れ光電変換器１６，１８によって電気信号に変換される
。

前記インデックススケール１２．１３は主スケール１０
に対して異なる位相で配置されており、実施例において
は９０°異なる位相で配置され、この結果、光電変換器
１６からは第２図に示されるサイン波信号１０１が検出
され、またこの時光電変換器１８からは第２図のコサイ
ン波信号１０２が検出される。

従って、この種の光電型エンコーダによれば、位相の異
なる両信号１０１，１０２を組合せ演算処理することに
よって高精度の測定信号を得ることが可能となる。

以上のように、光電型エンコーダによれば、比較的高精
度で電気的な検出信号を得ることが可能となり、特に前
述したサイン波信号及びコサイン波信号等の異なる位相
の２種類の信号を検出するエンコーダによれば、分解度
の高い且つ方向弁別の容易な装置を提供することが可能
となる。

しかしながら、このようなエンコーダにおいては、前記
サイン波及びコサイン波の検出波形が乱れた場合には測
定精度が著しく低下するという問題があった。

前記波形の乱れはたとえば検出ヘッドの浮き上り、電池
駆動によるエンコーダの場合電池電圧の低下による光源
１４の発光量不足、各スケール１０，１２．１３のスリ
ット型崩れ、光学格子間への塵埃の侵入、モアレ発生成
いは各スケール間の機械的な固定位置のずれ等があげら
れる。

そしてこれら種々の原因によって波形が乱れた場合には
、処理回路の作用に必要な信号電圧が得られず、或いは
サイン波及びコサイン波間の位相がずれる等の事態が発
生し、実際上正確な測長信号等を出力することは困難と
なる。

そして、このような異常事態は従来装置ではなんら確認
する手段がなく、このために、従来においては大きな誤
差を含む測定信号をそのまま処理してしまうという欠点
があった。

本考案は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、そ
の目的は、光電型エンコーダの信号検出部における異常
を的確に検出して、迅速な信号処理を行なうことのでき
る改良された異常検出回路を提供することにある。

上記目的を遠戚するために、本考案は、整列配置された
光学格子を有する主スケールと、互いに異なる位相で整
列配置された２個の光学格子を有するインデックススケ
ールと、を含み、前記両スケールを相対移動させて、両
光学格子対を透過または反射する光の明暗からサイン波
信号及びコサイン波信号を検出する光電型エンコーダに
おいて、前記サイン波信号及びコサイン波信号をそれぞ
れ中心レベルで全波整流する整流回路と、前記両盤流出
力信号を加算する加算回路と、加算回路出力を所定の基
準値と比較する比較回路と、を含み、信号検出部の異常
発生時に比較回路から異常検出信号を出力することを特
徴とする。

以下図面に基づいて本考案の好適な実施例を説明する。

第３図には本考案の実施例が示され、サイン波信号１０
１及びコサイン波信号１０２はそれぞれ整流回路３０．
３２に供給され、その電圧値が各信号の中心レベルで全
波整流される。

そして、これら整流出力は次に加算回路４０に供給され
、時時刻々変化する両信号値が次々に加算される。

周知のように、サイン波及びコサイン波は互いに９０’
異なる位相を有し、光電型エンコーダの検出部から正常
なサイン波信号１０１及びコサイン波信号１０２が出力
されている時には、これらの相対位相はほぼ正確に保た
れる。

そして、検出部の正常時には、両信号１０１，１０２は
その検出電圧値が一定値に保持されている。

従って、加算回路４０の加算出力はエンコーダの検出部
が正常な場合にはほぼ一定の値となる。

すなわち、整流回路３０．３２により両信号１０１，１
０２が全波整流されると、その整流出力はそれぞれほぼ
、ｃｏｓ”θそして５ｉｎ２θと近似することができ、
三角関数の次式から ＣＯ３２θ十５ｉｎ２θ＝１ 加算出力４０はほぼ一定の値となることが理解される、
従って、加算回路４０の出力を比較回路５０に供給し、
基準電圧Ｖ。

と比較すれば、極めて的確に異常信号の検出部なうこと
ができる。

すなわち、前述したようにエンコーダの検出部が正常な
場合には、加算出力はほぼ一定の値となるが、検出信号
に異常が生じ、たとえはその電圧値が検出ヘッドの浮き
上りその他によって低下し或いはサイン波検出信号１０
１とコサイン波検出信号１０２との間の相対位相にずれ
が生じたような場合には、前述した加算出力に変動が生
じ、正常時より著しく低い或いは高い加算出力が生じ、
これによって比較回路５０は遅れなく異常検出信号を出
力することができる。

実施例においては、前記比較回路５０からの異常検出信
号はフリップフロップ６０に供給され、フリップフロッ
プ６０を異常検出時に直ちにセットし、以降の検出信号
を無効とし或いは測長器その他にエラー信号を発生させ
る。

以上のようにして、本考案によれば、簡単な回路構成で
的確に光電型エンコーダの異常を検出することができ、
前述した実施例回路も信号処理回路と一体のＩＣにて小
型化することができ、小型或いは可搬型の測長器その他
に容易に組み込むことが可能となり、種々の装置に広範
囲に使用することができる。

前述した実施例においては、全波整流のために通常の整
流回路が用いられているが、この整流回路内に乗算器を
組み込むことも可能であり、これにより、さらに正確に
異常検出作用を行なうことも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的光電型エンコーダの概略説明図、第２図
は第１図の検出信号波形図、第３図は本考案に係る異常
検出回路の好適な実施例を示す回路図である。 １０・・・・・・主スケール、１２，１３・・・・・・
インデックススケール、３０，３２・・・・・・整流回
路、４０・・・・・・加算回路、５０・・・・・・比較
回路、１０１・・・・・・サイン波検出信号、１０２・
・・・・・コサイン波検出信号。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 整列配置された光学格子を有する主スケールと、互いに
   異なる位相で整列配置された２個の光学格子を有するイ
   ンデックススケールと、を含み、前記両スケールを相対
   移動させて、両光学格子対を透過または反射する光の明
   暗からサイン波信号及びコサイン波信号を検出する光電
   型エンコーダにおいて、前記サイン波信号及びコサイン
   波信号をそれぞれ中心レベルで全波整流する整流回路と
   、前記両型流出力信号を加算する加算回路と、加算回路
   出力を所定の基準値と比較する比較回路と、を含み、信
   号検出部の異常発生時に比較回路から異常検出信号を出
   力することを特徴とする光電型エンコーダの異常検出回
   路。