JPS63289417A - パルス・エンコ−ダ - 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、工作機械等のようにサーボモータを用いた移
動を行なう装置の位置検出器に好適なパルス・エンコー
ダに関するものである。

［従来の技＃Ｉ］ 工作機械の位置検出や、ロボットアームの回転角度検出
には、従来からパルス・エンコーダが使用されている。

このようなパルス・エンコーダとしては、サーボモータ
軸等に取付けられ、回転角度を検出するロータリー型と
、直線軸上の移動距離を検出するリニア型とがある。

ここで、光学式ロータリー・パルス・エンコーダの原理
を第５図に示す。図示するように、対向する発光素子４
と受光素子５の中間には、スリット３を切った回転円板
２が配置されている。従ってその回転円板２が軸１を中
心に回転すると、スリット３部では発光素子４の発生す
る光が受光素子５に到達して電気信号を発生し、非スリ
ット部では円板２により光が遮られて受光素子５は電気
信号を発生しない。このようにして、回転円板２が１周
すると、その際に通過するスリット３数と同数の電気パ
ルス信号が得られる。

移動方向をも検出可能とする為に、第６図に示すような
、互いに２分の１（電気角で９０°）ずつ回転角が重な
り合うようなＡ相スリット３Ａ及びＢ相スリット３Ｂを
設け、回転中心からの同一直線Ω上に配したＡ相及びＢ
相愛光素子５Ａ、５Ｂを用いて電気パルス信号を発生さ
せる方式がある。

この方式を９０°位相差Ａ相Ｂ相方式インクリメンタル
型と通称している。この方式では、得られるＡ相及びＢ
相パルスを所定の論理回路により処理したとき、回転方
向の明らかな１回転当りのパルス数を、Ａ相パルス（ま
たはＢ相パルス）数の４倍の数で出力されるようになさ
れている。

さらに１回転内の原点信号として、１回転内に１パルス
のみを発生する２相スリツトと称するスリット及び発、
受光素子を設け、Ａ、Ｂ、Ｚ相なる３種のパルスを発生
するようにしたパルス・エンコーダも市販されている。

また第７図に示すように、回転円板２の半径方向に多相
のスリットを設け、半径方向でのスリットの有無の組合
せを２進数などの符号に対応させ、１回転内の絶対位置
がディジタル値で出力されるような絶対値型エンコーダ
も市販されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし第６図に示すインクリメンタル型は、構成が単純
な為、安価に高性能の品物を作製し得るが、出力される
Ａ相、Ｂ相パルスが絶対位置に対応していないので、電
源断あるいは停電中の移動に対して情報が失われ、現在
位置が不明になるという問題点をもつ。この場合、Ｚ相
スリットをももつものならば、サーボモータを回転させ
て２相パルスを検出するという手段を用いて、絶対位置
の情報を回復することができるが、この方法では円板２
を最大１回転させなければならなかった。

一方、第７図に示す絶対値型エンコーダは、構成が複雑
なために高価となるという問題点があった。特に、分解
能を向上させると出力ビツト数が増大し、ますます複雑
かつ高価になるという問題点があった。

本発明の目的は、インクリメンタル型と比較してそれほ
ど複雑かつ高価とはならず、しかしながら、簡単な手段
で、かつ少ない移動範囲内で絶対位置情報を得ることが
可能なパルス・エンコーダを提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、所定の位相差のＡ相Ｂ相方式インクリメンタ
ル型を採用するとともに、これに、Ａ相、　・Ｂ相パル
スの数パルス分以上で、かつ各々異なるパルス幅のＺ相
パルスを移動体の移動に伴って発生させるようにしたも
のである。

［作用］ 上述したように２相パルスのパルス幅を各々異ならせれ
ば、Ｚ相パルスの各パルス幅と絶対位置とを対応させて
おき、移動体のある静止位置から隣接するいずれか一方
のＺ相パルス端縁までの、及び上記静止位置を挟むＺ相
パルス両端縁間の、Ａ相又はＢ相パルスの検出数を各々
計測すれば、前記移動体の現在位置（静止位置）を絶対
位置情報として得ることができる。しかも、この絶対位
置を得るために要する移動体の移動範囲は、２相パルス
の１パルス幅分程度で済む。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。第２図は本発明によるパルス・エンコーダの一実施例
を示す側面図で、図中１は図示しない移動体の移動（こ
こでは回転体の回転）に伴って回転する軸、２はこの軸
１に取付けられた回転円板である。この円板２には、第
１図に示すように、第６図と同様のＡ相及びＢ相スリッ
ト３Ａ。

３Ｂと、Ｚ相スリット３Ｚが穿設されている。ここでは
、Ａ相及びＢ相スリット３Ａ、３Ｂは各々９０個あ一す
、またＺ相スリット３Ｚは６個（Ｚｌ〜Ｚ６で示す）あ
る。そしてＺ相スリットＺ１〜Ｚ６のスリット幅は、各
々異なっており、またそれらの位置は前記移動体の移動
位置（ここでは回転体の回転角）に対応付けられている
。４Ａ、、４Ｂ及び４Ｚは、前記円板２近傍で、その円
板２のＡ相、Ｂ相及びＺ相スリット３Ａ、３Ｂ及び３Ｚ
の穿設位置に対応した位置に配設された発光素子である
。５Ａ、５Ｂ及び５ｚは、円板２を介して発光素子４Ａ
、４Ｂ及び４ｚに対向、配設された受光素子で、受光素
子５Ａ、５Ｂからは、円板２の１回転について各々９０
個のパルス（Ａ相）（ルス。

Ｂ相パルス）が、電気角で９０°の位相差をもって出力
される。また受光素子５Ｚからは、円板２の１回転につ
いてパルス幅の各々異なる６個のパルス（２相パルス）
が出力される。

第３図は上述パルス・エンコーダが適用されたサーボ機
構の一例を示すブロック図で、図中１１はサーボモータ
、１２はその回転軸である。回転軸１２の一端、ここで
は左端には、位置（回転角）検出されるべき回転体（図
示せず）が取着されている。

１３はカップリングで、サーボモータ１１の回転軸１２
右端と上述パルス・エンコーダ１４の回転軸１とを連結
している。１５はサーボモータ１１の回転角を制御する
制御装置で、Ａ相、Ｂ相パルスのパルス数を各々４倍化
する４倍化回路（図示せず）を備え、前記回転体、換言
すればサーボモータ１４の１回転でＡ相、Ｂ相パルスが
３６０個計測されるようになされている。また制御装置
１５は、パルス・エンコーダ１４による前記回転体の絶
対位置を得るためのパルス・エンコーダ１４の後述駆動
制御をも行う。

次に動作について説明する。上述サーボ機構の電源投入
直後は、パルス・エンコーダ１４の回転角（現在位置）
情報は失われている。制御装置１５は、この状態から、
まず受光素子５ＺからのＺ相パルスを検出しなからモー
タ１１を微小送りする。Ｚ相パルスの反転（隣接する一
方側の端縁）を検出したら、モータ１１の反転方向回転
の微小送りをし、上記Ｚ相パルスの隣接する他方側の端
縁を検出して停止させる。この間、受光素子５Ａ、５Ｂ
により、Ａ相又はＢ相パルスの少なくとも一方を計測し
ており、したがってその計測値によって上記Ｚ相パルス
のパルス幅が分かる。２相パルスのパルス幅は各々異な
るので、パルス幅が分かれば、その２相パルスが絶対角
でどの領域に位置するものかが分かる。そして、２相パ
ルスの前記−力価の端縁を検出するまでの間のＡ相又は
Ｂ相パルスの計測値により、前記電源投入時のパルス・
エンコーダ１４の絶対角が分かり、さらにその後の回転
時の現在位置（回転角）も分かる。

以下、第４図を併用してその具体例を説明する。

第４図は、第１図に示したＺ相スリット３Ｚ（Ｚ１〜Ｚ
６）を、横軸に示した絶対角に対応させて表わした図で
、前記Ｚ相パルスの各パルス幅（又は２相パルスの反転
パルスの各パルス幅）に相当するＺ相スリットＺ１〜Ｚ
６の中心角は順に５°。

１０°、　１５°、　２０’、　２５°、３００と各々
異なっている。

また、それら相互間の非スリット部も、順に５５°。

５０°、４５°、４０°、３５°、３０°と各々異なる
角度幅をもっている。これにより、前述したようにモー
タ１１を回しながら、Ｚ相パルス検出により２相スリツ
ト３Ｚ（又はそれら相互間の非スリット部）の状態変化
を検出し、そのＺ相スリット３Ｚ（又は非スリット部）
の角度幅を測定する。これにより、検出されているＺ相
スリット３Ｚ（又は非スリット部）が特定され、さらに
現在位置（絶対角）が検出される。ここでは、最大５５
°程度の回転範囲内（前記電源投入時の絶対角が６°程
度あった場合）で、絶対角を確定し得る。

なお上述実施例では、本発明をロータリー型のパルス・
エンコーダに適用した場合について述べたが、リニア型
パルス・エンコーダなど、他の方８一 式のパルス・エンコーダにも適用できることはもちろん
である。

また上述実施例では、各相パルスの発生手段として光学
式を用いたが、磁気式など、種々の方式を用いることが
できる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、比較的安価な構成で
、かつ少ない移動範囲内で絶対位置情報が得られるパル
ス・エンコーダを提供することができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明エンコーダに用いられる回転円板の一例
を示す正面図、第２図は第１図に示す円板を備えた本発
明エンコーダの一実施例を示す側面図、第３図は本発明
エンコーダが適用されたサーボ機構の一例を示すブロッ
ク図、第４図は本発明エンコーダにおける絶対角の確定
動作の具体例を説明するための図、第５図〜第７図は従
来エンコーダの説明図である。 １・・軸、２・・・回転円板、３Ａ・・・Ａ相スリット
、３Ｂ・・・Ｂ相スリット、３Ｚ、Ｚｌ〜Ｚ６・・・Ｚ
相スリット、４Ａ、４Ｂ、４Ｚ・・・発光素子、５Ａ、
５Ｂ、５Ｚ・・・受光素子。 特許出願人　　日立精工株式会社 代理人　弁理士　　秋、本　正　実 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 移動体の直線移動又は回転移動に伴ってその現在位置の
   情報を出力するパルス・エンコーダにおいて、前記移動
   体の移動方向及び移動量を検出するために、移動体の移
   動に伴って、所定の位相差をもつＡ相パルス及びＢ相パ
   ルスを各々周期的に発生させるＡ相パルス及びＢ相パル
   ス発生手段と、前記移動体の移動に伴って、前記Ａ相パ
   ルス及びＢ相パルスの少なくとも数パルス分以上のパル
   ス幅をもち、かつ各々が異なるパルス幅をもつＺ相パル
   スを発生させるＺ相パルス発生手段とを具備することを
   特徴とするパルス・エンコーダ。