JP2018151182A - SINGLE-TRACK TYPE Nbit ABSOLUTE ENCODER - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アブソリュートエンコーダに関し、特に、1トラック型のNbitアブソリュートパターンを用いたアブソリュート信号の異常を排除して正確なエンコーダ角度データを得るようにするための新規な改良に関する。 The present invention relates to an absolute encoder, and more particularly to a novel improvement for obtaining an accurate encoder angle data by eliminating an abnormality of an absolute signal using a 1-track type Nbit absolute pattern.
従来、用いられていたこの種の1トラック型のNbitアブソリュートパターンを用いたアブソリュートエンコーダとしては、例えば、特許文献1及び特許文献2に開示された構成を挙げることができるが、一般には、図2で示される1トラック型のNbitアブソリュートエンコーダが用いられている。
すなわち、図2において符号1で示されるものは、LEDからなる光源であり、この光源1の下方には、わずかな隙間をあけて1トラック型のNbitアブソリュートパターン2(以下、アブソリュートパターンと云う)を有する回転符号板3が回転自在に設けられている。
Conventionally used absolute encoders using this type of one-track Nbit absolute pattern include, for example, the configurations disclosed in Patent Document 1 and
That is, what is denoted by reference numeral 1 in FIG. 2 is a light source composed of an LED, and below this light source 1 is a one-track Nbit absolute pattern 2 (hereinafter referred to as an absolute pattern) with a slight gap. A rotary code plate 3 having a rotating shaft is provided rotatably.
前記アブソリュートパターン2は、回転スリット4とマスク部5とから構成されていると共に、前記スリット4とマスク部5は、互いに所定のパターンで配列されている。
前記回転符号板3の下方には、所定のbit数の受光素子6からなる受光素子組7がわずかな隙間を介してアブソリュートエンコーダ8の台(図示せず)上に固設されている。
The
Below the rotary code plate 3, a light receiving element set 7 made up of a predetermined number of light receiving elements 6 is fixed on a base (not shown) of an absolute encoder 8 through a slight gap.
前記受光素子組7の各受光素子6から出力された読み取りデータ9は角度データ変換器10に入力され、この角度データ変換器10からは、デジタル形式のエンコーダ角度データBが出力される。
尚、前記受光素子組7は、予め、角度何度に配設されているかが予め分かっているため、前記アブソリュートパターン2が正常であれば、前記角度データ変換器10から、その時点のエンコーダ角度データBが出力される。
The read
Since it is known in advance how many angles the light receiving
前述の状態において、例えば、アブソリュートパターン2の1個の回転スリット4内にゴミ等の異物12が入り込んでいた場合、この異物12が前記回転スリット4を塞ぐため、前記光源1からの光が前記スリット12を透光できず、前記各受光素子6の1個のみがオンとなることができない。
そのため、前記角度データ変換器10から出力される前記エンコーダ角度データBが、本来出力される前記エンコーダ角度データBとは異なるNGデータBaとなる。
In the above-described state, for example, when a
Therefore, the encoder angle data B output from the
従来の1トラック型のNbitアブソリュートエンコーダは、以上のように構成されているため、次のような課題が存在していた。
すなわち、回転符号板3の1トラック型のNbitアブソリュートパターン2の回転スリット4の1個にでも異物12が付着している場合には、その場所を従来の受光素子6で読み取ると、読み取りデータ9が異常となり、その後に変換したエンコーダ、角度データBもNGデータBaを含む異常となると云う問題が存在していた。
Since the conventional one-track Nbit absolute encoder is configured as described above, the following problems exist.
That is, when the
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、1トラック型のNbitアブソリュートパターンを用いたアブソリュート信号の異常を排除して正確なエンコーダ角度データを得るようにした1トラック型のNbitアブソリュートエンコーダを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. In particular, the present invention has been made to obtain an accurate encoder angle data by eliminating an abnormality of an absolute signal using a 1-track type Nbit absolute pattern. An object of the present invention is to provide a track-type Nbit absolute encoder.
本発明による1トラック型のNbitアブソリュートエンコーダは、回転符号板の1トラック型のNbitアブソリュートパターンに対し、円周上に配設されたN個の受光素子からなり、予め設定された角度位置に配設された受光素子組により前記アブソリュートパターンを読み取り、エンコーダ角度データに変換するように構成した1トラック型のNbitアブソリュートエンコーダにおいて、少なくとも、3組以上の前記受光素子組の各受光素子により前記アブソリュートパターンを同時に読み取った読み取りデータを第1、第2、第3角度データA,B,Cに変換するための複数の第1、第2、第3角度データ変換器と、前記角度データのうちの第2、第3角度データのオフセット補正を行うための第1、第2角度オフセット補正器と、前記第1角度データ変換器及び前記各角度オフセット補正器から得られた複数の角度データの比較を行うための角度データ比較器と、を備え、前記各角度データ比較器にて前記各角度データの比較後、最も多い角度データからなる前記第1角度データを選択してエンコーダ角度データとする構成であり、また、前記第1、第2、第3受光素子組は、互いに一体状、又は、互いに別体状の何れかとした構成である。 A one-track Nbit absolute encoder according to the present invention is composed of N light receiving elements arranged on the circumference of a one-track Nbit absolute pattern of a rotary code plate, and is arranged at a preset angular position. In the one-track type Nbit absolute encoder configured to read the absolute pattern by the provided light receiving element group and convert it to encoder angle data, the absolute pattern is formed by at least three light receiving elements of the light receiving element group. A plurality of first, second and third angle data converters for converting the read data obtained by simultaneously reading the first and second and third angle data A, B and C; 2, first and second angle offset correctors for performing offset correction of the third angle data; An angle data comparator for comparing a plurality of angle data obtained from the first angle data converter and each angle offset corrector, and each angle data comparator uses the angle data comparator. After the comparison, the first angle data consisting of the largest amount of angle data is selected as encoder angle data, and the first, second, and third light receiving element groups are integrated with each other, or It is the structure made into one of separate bodies.
本発明による1トラック型のNbitアブソリュートエンコーダは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、回転符号板の1トラック型のNbitアブソリュートパターンに対し、円周上に配設されたN個の受光素子からなり、予め設定された角度位置に配設された受光素子組により前記アブソリュートパターンを読み取り、エンコーダ角度データに変換するように構成した1トラック型のNbitアブソリュートエンコーダにおいて、少なくとも、3組以上の前記受光素子組の各受光素子により前記アブソリュートパターンを同時に読み取った読み取りデータを第1、第2、第3角度データA,B,Cに変換するための複数の第1、第2、第3角度データ変換器と、前記角度データのうちの第2、第3角度データのオフセット補正を行うための第1、第2角度オフセット補正器と、前記第1角度データ変換器及び前記各角度オフセット補正器から得られた複数の角度データの比較を行うための角度データ比較器と、を備え、前記各角度データ比較器にて前記各角度データの比較後、最も多い角度データからなる前記第1角度データを選択してエンコーダ角度データとする構成としたことにより、アブソリュート信号の異常を排除して正確なエンコーダ位置データを生成することができると共に、アブソリュートエンコーダの信頼性を向上させることができる。
また、前記第1、第2、第3受光素子組は、互いに一体状、又は、互いに別体状の何れかで構成されていることにより、複数の受光素子組の配列組立てが容易となる。
Since the 1-track Nbit absolute encoder according to the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
That is, the absolute pattern is composed of N light receiving elements arranged on the circumference of the one-track Nbit absolute pattern of the rotary code plate, and the light receiving element group arranged at a preset angular position. In the 1-track Nbit absolute encoder configured to convert the data into encoder angle data, first, read data obtained by simultaneously reading the absolute pattern by each light receiving element of at least three sets of the light receiving element groups A plurality of first, second, and third angle data converters for converting the second and third angle data A, B, and C, and offset correction of the second and third angle data of the angle data. First and second angle offset correctors to perform, the first angle data converter, and each angle offset correction An angle data comparator for comparing a plurality of angle data obtained from the first angle data comprising the most angle data after the comparison of the angle data by the angle data comparators. Since the encoder angle data is selected and the encoder angle data is selected, it is possible to generate the absolute encoder position data by eliminating the abnormality of the absolute signal, and to improve the reliability of the absolute encoder.
In addition, the first, second, and third light receiving element sets are configured to be integrated with each other or separated from each other, thereby facilitating the assembly and assembly of the plurality of light receiving element sets.
本発明による1トラック型のNbitアブソリュートエンコーダは、1トラック型のNbitアブソリュートパターンを用いたアブソリュート信号の異常を排除して正確なエンコーダ角度データを得ることである。 The one-track type Nbit absolute encoder according to the present invention is to obtain an accurate encoder angle data by eliminating the abnormality of the absolute signal using the one-track type Nbit absolute pattern.
以下、図面と共に本発明による1トラック型のNbitアブソリュートエンコーダの好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図1において符号1で示されるものは、LEDからなる光源であり、この光源1の下方には、わずかな隙間をあけて1トラック型のNbitアブソリュートパターン2(以下、アブソリュートパターン)を有する回転符号板3が回転自在に設けられている。
A preferred embodiment of a one-track Nbit absolute encoder according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to a part the same as that of a prior art example, or an equivalent part.
A reference numeral 1 in FIG. 1 denotes a light source composed of LEDs, and a rotary code having a one-track Nbit absolute pattern 2 (hereinafter referred to as an absolute pattern) with a slight gap below the light source 1. A plate 3 is rotatably provided.
前記アブソリュートパターン2は、回転スリット4(白部分)とマスク部5(黒部分)から構成されていると共に、前記スリット4とマスク部5は、互いに所定のパターンで配列されている。
前記回転符号板3の下方には、所定のbit数の受光素子6からなる第1、第2、第3受光素子組20,7,21がわずかな隙間を介してアブソリュートエンコーダ8の合(図示せず)上に固設されている。
The
Below the rotary code plate 3, the first, second, and third light
前記各受光素子組20,7,21の各受光素子6から出力された読み取りデータ9は、第1、第2、第3角度データ変換器30,10,31に入力され、各角度データ変換器30,10,31に入力され、前記各データ変換器30,10,31のうち、第1角度データ変換器30からの第1角度データAは角度データ比較器40に直接入力されている。
The read
前記第2角度データ比較器10からの第2角度データBは、第1角度オフセット補正器41で角度のオフセット補正が行われた後に前記角度データ比較器40に入力される。
前記第3角度データ変換器31からの第3角度データCは、第2角度オフセット補正器42で角度のオフセット補正が行われた後に前記角度データ比較器40に入力されている。
The second angle data B from the second
The third angle data C from the third
次に、動作について説明する。
まず、図1の構成において、各受光素子組20,7,21でNbitのアブソリュートパターン2を同時に読み取る時に、前記回転符号板3のほぼ中央部分における回転スリット4に対して異物12が付着している場合、前記異物12に対応する前記第2受光素子組7の受光素子6には光が入らないか光量が極めて少ないため、前記受光素子6からは正規信号とは異なる誤信号NGが発生し、この誤信号NGからなる第2角度データBが第1角度オフセット補正器41によってオフセット補正され、第2a角度データB’として角度データ比較器40に入力される。すなわち、3個以上の各受光素子組20,7,21でアブソリュートパターン2を同時に読み取っているため、冗長系を構成している。
Next, the operation will be described.
First, in the configuration of FIG. 1, when the N-bit
前記第1角度データ変換器30からの第1角度データAは、前記第1受光素子組20に対応する回転符号板3の各回転スリット4に異物12が存在していないため、各受光素子6からの読み取りデータ9が正常であり、前記第1角度データAが正常値として角度データ比較器に直接入力されている。尚、前述の角度データは位置データのことである。
The first angle data A from the first
前記第3角度データ変換器31からの第3角度データCは、前記第3受光素子組21に対応する回転符号板3の各回転スリット4に異物12が存在していないため、各受光素子6からの読み取りデータ9が正常であり、前記第3角度データCが第2角度オフセット補正器42で角度のオフセットが補正された後、第3a角度データC’として前記角度データ比較器40に入力される。
The third angle data C from the third
前記角度データ比較器40においては、前記第1角度データA、第2a角度データB’及び第3a角度データC’が入力され、互いに比較される。
前述の場合の比較は、A=C’≠B’であるため、最も多い位置データを選択すると、前記第1角度データAが前記角度データ比較器40からエンコーダ角度データAとして外部に出力される。
すなわち、少なくとも3組以上の受光素子組20,7,21は、予め角度何度に設置してあるため、配置した時の角度が予め分かっているため、その角度を角度オフセット補正器41で補正し、1番多い位置データを選択しているため、高精度のアブソリュートのエンコーダ角度データAを得ることができる。
尚、前記各受光素子組20,7,21は、図1の構成では、互いに隣接して設けられているが、隣接配置ではなく、互いに所定距離だけ離間して配置することもできる。
In the angle data comparator 40, the first angle data A, the 2a angle data B ′, and the 3a angle data C ′ are input and compared with each other.
Since the comparison in the above case is A = C ′ ≠ B ′, when the most position data is selected, the first angle data A is output to the outside as the encoder angle data A from the angle data comparator 40. .
That is, since at least three or more sets of light receiving
The light receiving
本発明による1トラック型のNbitアブソリュートエンコーダの要旨とするところは、以下の通りである。
すなわち、回転符号板3の1トラック型のNbitアブソリュートパターンに対し、円周上に配設されたN個の受光素子からなり、予め設定された角度位置に配設された受光素子組(20,7,21)により前記アブソリュートパターン2を読み取り、エンコーダ角度データAに変換するように構成した1トラック型のNbitアブソリュートエンコーダにおいて、少なくとも、3組以上の前記受光素子組20,7,21の各受光素子6により前記アブソリュートパターン2を同時に読み取った読み取りデータ9を第1、第2、第3角度データA,B,Cに変換するための複数の第1、第2、第3角度データ変換器30,10,31と、前記角度データのうちの第2、第3角度データB,Cのオフセット補正を行うための第1、第2角度オフセット補正器41,42と、前記第1角度データ変換器30及び前記各角度オフセット補正器41,42から得られた複数の角度データA',B',C'の比較を行うための角度データ比較器40と、を備え、前記各角度データ比較器40にて前記各角度データA,B',C'の比較後、最も多い角度データからなる前記第1角度データAを選択してエンコーダ角度データとする構成であり、また前記第1、第2、第3受光素子組20,7,21は、互いに一体状、又は、互いに別体状の何れかで形成された構成である。
The gist of the one-track Nbit absolute encoder according to the present invention is as follows.
That is, with respect to the one-track Nbit absolute pattern of the rotary code plate 3, the light receiving element group (20, 20) is composed of N light receiving elements arranged on the circumference and arranged at a preset angular position. 7, 21), in the one-track type Nbit absolute encoder configured to read the
本発明による1トラック型のNbitアブソリュートエンコーダは、3組以上の受光素子組からの読み取りデータを用いて処理後に得られた最も多い角度データをエンコーダ角度データとして用いることにより、回転ディスクのアブソリュートパターン上に異物が付着している場合でも、容易に正確な角度データを得ることができる。 The one-track Nbit absolute encoder according to the present invention uses the most angular data obtained after processing using read data from three or more sets of light receiving elements as encoder angle data, so that the absolute pattern on the rotating disk Even when foreign matter is attached to the surface, accurate angle data can be easily obtained.
1 光源
2 1トラック型のNbitアブソリュートパターン
4 回転スリット
5 マスク部
6 受光素子
8 アブソリュートエンコーダ
9 読み取りデータ
10 第2角度データ変換器
12 異物
20 第1受光素子組
30 第1角度データ変換器
31 第3角度データ変換器
40 角度データ比較器
41 第1角度オフセット補正器
42 第2角度オフセット補正器
A 第1角度データ(エンコーダ角度データ)
B 第2角度データ
B’ 第2a角度データ
C 第3角度データ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
B 2nd angle data B '2a angle data C 3rd angle data
Claims (2)
少なくとも、3組以上の前記受光素子組(20,7,21)の各受光素子(6)により前記アブソリュートパターン(2)を同時に読み取った読み取りデータ(9)を第1、第2、第3角度データ(A,B,C)に変換するための複数の第1、第2、第3角度データ変換器(30,10,31)と、前記角度データのうちの第2、第3角度データ(B,C)のオフセット補正を行うための第1、第2角度オフセット補正器(41,42)と、前記第1角度データ変換器(30)及び前記各角度オフセット補正器(41,42)から得られた複数の角度データ(A,B',C')の比較を行うための角度データ比較器(40)と、を備え、
前記各角度データ比較器(40)にて前記各角度データ(A,B',C')の比較後、最も多い角度データからなる前記第1角度データ(A)を選択してエンコーダ角度データとする構成としたことを特徴とする1トラック型のNbitアブソリュートエンコーダ。 A light-receiving element group (20, 20) composed of N light-receiving elements arranged on the circumference of the one-track Nbit absolute pattern of the rotary code plate (3) and arranged at a preset angular position. 7, 21) In a one-track Nbit absolute encoder configured to read the absolute pattern (2) and convert it into encoder angle data (A),
Read data (9) obtained by simultaneously reading the absolute pattern (2) by the light receiving elements (6) of at least three sets of the light receiving element groups (20, 7, 21) is set to the first, second, and third angles. A plurality of first, second and third angle data converters (30, 10, 31) for converting into data (A, B, C), and second and third angle data ( B, C) from the first and second angle offset correctors (41, 42), the first angle data converter (30) and the angle offset correctors (41, 42). An angle data comparator (40) for comparing the obtained plurality of angle data (A, B ', C'), and
After each angle data (A, B ′, C ′) is compared by each angle data comparator (40), the first angle data (A) consisting of the most angle data is selected and the encoder angle data is selected. A one-track Nbit absolute encoder, characterized in that
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