JPS63292018A - エンコ−ダ装置 - 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、正転、逆転（反転）を繰り返して行う回転軸
の回転数（回転角）や往復動体の移動量を正確に計数す
る装置Ｉこ関するものである。

〔従来の技術〕

正転、逆転を繰り返し行う回転軸の回転数（回転角）を
計数したり、可動部分の移動量を計数するいわゆるエン
コーダとしては、第４図に示すようなものが知らｎてい
る。（ｒこだし、第４図は例として、回転角を計数する
ロータリーエンコーダについて示している。）図におい
て、回転軸Ｂｌこ歯付き円板Ａを固着し、近接センサ２
０を歯付き円板人に接近して定はする。いま、近接セン
サ２０の出力は、近接センサ２０が歯付き円板Ａの谷の
部分（例えば、ＰＬ−Ｐ４’）と対向しているとき（第
４図の場合）にはローレベル（ＴＴＬレベルではＯｖで
あり、ここではＬと記す）であり、歯の部分（例えばＰ
Ｉ−ＰＩ’）と対向しているときにはハイレベル（ＴＴ
Ｌレベルでは５ｖであり、ここではＨと記す）であると
する。なお、このように、回転角や移動ｆｉｔこ対応し
てパルスを発生させる（エンコードする）機構は、他の
素子、即ち光電素子やリードスイッチと磁石片の組合わ
せなどで構成することも広く行なわれている。

まｒこ、Ｍは正逆転可能なモーター、Ｄはその駆動回路
であり、駆動回路りへの入力信号ｄ２は、駆動か停止（
Ｏｎｌｏｆｆ）かを、入力信号ｄ１は、回転方向が右か
左（右／左）かを指示するものである。Ｃはアップ拳ダ
ウン・カウンターで、近接センサ２０の出力のリーディ
ング・エツジ（立ち上がり）を計数するものとする。信
号Ｃ２はカウンターＣがアップ・カウンターとして働く
か、ダウン・カウンターとして働くかを決めるものであ
る。いま、信号ｄ１がハイレベルのとき、モーターＭは
左回転（第４図の左と記した方向〕シ、カウンターＣは
アップ・カウンターとして働くものとする。もちろん信
号ｄ１がローレベルのときには、モーターＭは右回転（
＠４図の右と紀しｆ二方向）シ、カウンターＣはダウン
・カウンターとして働くものとする。複数の出力線ｅは
２進数の出力データ（計数値）である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記のように構成されｒこ回路についてその動作を、欠
点を示しながら以下に述べる。

第５図ｆζおいて、パルス列はすべて近接センサ２０の
出力信号Ｃ１信号である。第４図の状態を初期状態とし
て、カウンターＣはリセットされており、出力データｅ
は■であるとする。ｆこだし○内の数値は出力データｅ
の値（計数値）を示すものとするう いま、信号ｄ１．ｄ２がハイレベル（Ｈ）であるとする
と、カウンターＣはアンプ・カウンター、軸Ｂは左回転
となる。このとき、歯付き円板Ａが回転し、歯のエツジ
（位置）Ｐｌ、Ｐ２．Ｐ３などが近接センサ２０を通過
するｒこびに計数され、出力データｅは■、■、■と増
加する。

途中で、信号線ｄ１をローレベル（Ｌ）とし、反転する
と（第５図ｆこおいて、Ｒｅｖｌで示す個所）、モータ
ーＭは右回転、カウンターはダウン・カウンターとなる
。この時は、歯付き円板Ａのエツジ（位−）のうちＰ　
８’、　Ｐ　２’、　Ｐ　１’などの′付きのエツジで
立ち上がりパルスが得らｎ、また、ダウン・カウンター
となっているから■、■、■と減数カウントさｎる。

第５図は、以との動作を詳細に示したもので、（ａ）、
■）、　（０）、　（（ｉ）の各図においてＹ軸方向（
縦軸方向）は出力レベル、Ｘ軸方向（横軸方向）は時間
および回転角である。同図Ｅこおいて、パルス列は０１
のも−のであり、Ｐ　１．　Ｐ　ｌ’、　Ｐ２．　Ｐ２
’・・・などパルスのエツジは、円板Ａのエツジと対応
させて示している。左、右、左は回転方向を、■、■。

■・・・は出力ｅの計数値を示しており、几ｅｖ　１　
。

几ｅｖ２は反転した位置を示している。また、反転位置
几ｅｖ１．Ｒｅｖ２の組合せ（こよって、（ａ）、（ｂ
）。

（Ｃ）、　（ｄ）の場合が考えらしる。すなわち、（ａ
）はＲｅｖｌ、Ｒｅｖ２共にＬレベルの時、　（ｂ）は
Ｒｅｖ　１　、　Ｒｅｖ２共にＨレベルの時、（Ｃ）は
Ｒｅｖ　１がＬレベル、Ｒｅｖ　２がＨレベルの時で、
（ｄ）は（Ｃ）の逆となっている。パルス列のうち太線
で示した範囲は、最初の左回転と比較して、同じ回転角
であるにもかかわらず、計数値ｅが異なっていることを
示している。

Ｒｅｖｌの後の右回転において、几ｅｖｌがＨレベルで
行なわｎにときｌ）、（ｄ）参照）には、Ｐ３−Ｐ　２
’、　Ｐ　２−Ｐ　１’のようなＬレベルの範囲におい
て、初めの左回転と比較して１増加している。

一方、ＲｅｖｌがＬレベルで行なわｎると（（ａ）　。

（Ｃ）参照）、Ｐａ’−Ｐ８．Ｐ２’−Ｐ２のようなＨ
レベルの範囲で、１減少している。すなわち、几ｅｖ１
の後ではいずれも半周期に相当する誤差が生じる。（欠
点１） 再び、信号ｄｌｌｔハイレベルとすると（Ｒｅｖ　２　
）次のようｆこなる。即ち、第５図の（ａ）、■）ｌこ
示すように、１回目の反転と２回目の反転（Ｒｅｖ２）
での信号Ｃ１のレベルが同じとき、２回目の左回転の状
態（計数値）は、最初の左回転のときと同じＩこなり、
問題はない。しかし、（Ｃ）の場合、即ち、Ｒｅｖ　１
はＬレベル、Ｒｅｖ　２はＨレベルで行なわｎた場合、
歯付き円板Ａの同じ位置に対する計数値が減少する。に
とえは、初め、Ｐ２−Ｐ：（間の計数値は■であるが、
２回目の左回転では■となる。

更に、（ｄ）の場合には、（Ｃ）とは逆で、Ｒｅｖ　１
がＨレベル、Ｒｅｖ　２がＬレベルで行なわｎており、
計数値は増加している。例えば、ＰＬ−Ｐ２に対して、
初めの計数値は■であるが、２回目では■となっている
。（欠点２） なお、上記の欠点１および２はいずｎも、正逆転（反転
）するｒこめに生ｑるものであり、回転方向が変らなけ
ｎば問題のないものである。

まｆコ、正逆転する場合でも、欠点１は、問題とさｎな
いような場合（歯の半周期の誤差金谷認できるとき）も
あろうが、欠点２は、いかなる場合でも許容できない。

次に、第４図の構成ではカウンターのアップ−ダウンの
切り替えを駆動モーターの回転方向の指令信号と兼用し
ており、こｎは尤も簡単な方法ではあるが、このために
、次のような不都合が生じることがある。

一ツ！！、１ｌｔｌＢ−アーマチュアなどの回転部分の
慣性によって、信号ｄ１に即応して回転方向が変化まｒ
こは停止し得な（、極短時間ではあっても現実の回転方
向と指令信号ｄ１が異なることになり、こｎが問題にな
ることがある。（欠点８）もう一つは、モーターへの停
止信号（信号ｄ２がローレベル）が送らｎているとき、
モーターが停止しているのが普通であるが、積極的にブ
レーキを設ける場合などを除いて、何等かの原因（手で
回すなど）で軸Ｂが回る恐ｎがある。このとき、計数値
と実際の回転角（回転数）の関係は崩ｎること昏こなる
。（欠点４） 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、物体の回転や直線運動などの変位に応じて、
パルスを発生ずるよう構成したセンサ２組を、発生パル
スの半波長より短かい間隔に設置し、第、１センサの信
号の変化（立とがり、立下がりの両者）を検出する手段
を葡し、かつ、第１センサの信号が変化した直後の、第
１センサと第２センサとの信号の排他的論理和に応じて
計数値を増減するよう番ζしたもので、以下一実施例と
して回転角を計数する場合について、第１図、第２図付
き円板Ａと同様であり、計数パルス発生用の第１センサ
２１と、回転板の回転方向の検出用の第２センサ２２と
を設け、且つ両センサ２１．２２の配置間隔（第１図（
こおいて、θ１ンを、歯付き円板Ａの半波長（第１図］
こおいて、θ２）より小さく設定する。

第１センサ２１からの第１検出信号ａ１を、遅延時間τ
１の遅延回路２８を通過させ、この信号すと、前記信号
ａ１とを入力とする第１排他的論理和手段（ＥＸＯＲ素
子）２４を設け、信号ａｌの立上がり、立下がりエツジ
に対応したパルスを発生させこｎを０１とする。さら普
こ、第１センサ２１からの第１検知信号ａ１と犯２セン
サ２２からの第２検出信号ａ２とを入力する第２排他的
論理和手段（ＥＸＯＲ素子）２５を設け、この出力を計
数すべき信号とし、ｃ２とする。第１排他的論理和手段
２４の出力信号ｃ１と第２排他的論理和手段２５の出力
信号Ｃ２をアップ・ダウンの切り替え信号としてカウン
ターＣへ入力すると、出力ｅが回転角に対応した計数値
となる。なお、第１図、第２図では計数値ｅを入力とす
る制御器Ｅおよびモーターの駆動回路りを設けてモータ
ーＭの回転を制御する場合を示している。

つぎに、第８図を参照して、信号処理について説明する
。（Ｉ）の第１検出信号ａ１は、遅延回路２８を通過す
ることにより、＠１検出信号ａ１に対しτｌ遅延した（
１）の信号すとなる。第１排他的論理和手段２４の入力
信号は、信号ａ１と信号すとであり、〔■〕に示す出力
信号Ｃ１が得らｎる。

上記の出力信Ｑｃｌはパルス幅τ１の短いパルス（可能
な限りτ１は小さい方がよい）であり、第１検出信号ａ
１の立とがり、立下がりに応じて得られている、これは
、計数するべきパルスとしてカウンターＣへ入力さｎる
。

＠２センサ２２よりの第２検出信号ａ２は、〔■〕に示
すごと（、第１検出信号ａｌに対し、τ２の時間だけ遅
延する（時間差τ２は、＠１センサ２１と第２センサ２
２との設置間隔０１に対応して決まる）。

第１検出信号ａ１と第２センサ２２からの第２検出信号
ａ２を第２排他的論理和手段２５に入力して（Ｖ）の出
力信号Ｃ２１ｅｉる。こｎをカウンターＣヘアツブ・ダ
ウンの切り磐え信号として入力する。°カウンターＣは
、出力潜号Ｃ１の立下がりを計数し、ｃ２のマークは、
計数のタイミングを示している。また、出力ｅは、２進
数で計数値である。上記の実施例において、第１検出信
号ａ１と第２検出信号ａ２をマイクロコンピュータ２６
に入力し、ソフトウェアをこより、第１図の回路と同様
に信号処理を行なうことによって、本発明の目的を達成
することもでき、ソフトウェアのフローチャートの一例
を第６図に示す。

また、信号Ｃ１、信号０２に対するカウンターＣの処理
を、マイクロコンピュータのソフトウェアによりマイコ
ン処理することによっても、本発明を実施できる。

このようなエンコーダは、例えば実公昭６１−８０６７
７号公報において開示さｎでいるような、人体の背金体
又は所定部位を局部的に繰り返しマツサージを施すよう
に構成されているマツサージ機の螺軸上端の軸部に歯付
き円板を取付け、前述したような構成の回路を採用する
ことによって、螺軸の回転角を誤差を生じることなく正
確に検出し、所定の位置、所定のストロークで局部的な
繰り返しマツサージを施し得るマツサージ機に好都合に
適用することができるっ 〔発明の効果〕 本発明は前記のような構成としたので、反転を繰り返し
て行う運動体の変位（回転角）を正確に計数することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の成気回路図、＠２図は他の
実施例の（気回路図、第８図は信号波形の変化を示す説
明図、第４図は一般的なエンコーダの回路図、第５図は
同じく信号波形の変化を示す説明図、第６図は第２図に
おけるマイコンのプログラムの流れ図である。 Ａ・・・回転板（歯付き円板）、 Ｂ・・・軸、 ２１・Φ・第１センサ、 ２２・・・第２センサ、 ２４・・・第１排他的論理和手段、 ２５・・・第２排他的論理和手段。 堵２　図 第３回 第　ｑ　図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）物体の回転や直線運動などの変位に応じて、パル
   スを発生するように構成したセンサ２組を、発生パルス
   の半波長より短い間隔に設置し、第１センサの信号の変
   化を検知し計数する手段と、第１センサの信号が変化し
   た直後り第１センサと第２センサとの信号の排他的論理
   和に応じて計数値を増減する手段とを有するエンコーダ
   装置。
2. （２）第１センサの信号の変化の検知を、遅延素子とＥ
   ＸＯＲ素子によつて行う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装置。
3. （３）第１センサの信号の変化の検知をプログラムによ
   つて行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   エンコーダ装置。
4. （４）第１センサと第２センサとの排他的論理和をＥＸ
   ＯＲ素子によつて得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装置。
5. （５）第１センサと第２センサとの排他的論理和をプロ
   グラムによつて得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装置。