JPH01101416A - ロータリエンコーダ - 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】 突上の利用分野 本発明は、インクリメンタル型においてアブソリエート
型と同等の機能を具備するロータリエンコーダに関する
。

従来の技術 産業用ロボットのアーム位置制御、ＮＣｆ１械などにお
いて、その位置検出器としてロータリエンコーダが用い
られる。この種の用途に供されるロータリエンコーダに
は、電源遮断時にもその絶対位置を記憶する機能が要求
され、このため一般にはアブソリエート型エンコーダが
用いられる。しかしながら、これにおいては、高分解能
を実現しようとすると、それだけロータ上の周状に形成
するパターン層数が増加し、かつそれを検出するステー
タ上の素子数も増加するため、構造が複雑化することが
避けられず、かつ高価となる問題点があった。

これを解決するために用いられたのが、原点信号の発生
機能を有するインクリメンタル型ロータリエンコーダで
ある。これは、ステータとロータが相対的に微小一定角
度回動するごとに角度目盛信号を発生させると共に、ス
テータとロータの各所定の対応位置が一致した際に原点
信号を発生させるようにしたものであり、これを被検出
体に取付けるにあたっては、被検出体の基準位置におい
て、原点信号の発生があるようにしておき、その原点信
号の発生位置からの角度目盛信号の発生数によって位置
を求めるようにしたものである。

しかしてこれにおいては、ロータに形成する角度目盛パ
ターンのピッチを細かくするだけで高分解能化が達成さ
れる。ただし、これにおいては、電源遮断時にそのとき
の位置情報すなわち、角度目盛信号をカウンタにより計
数した値が失われてしまうため、電源の再投入時には、
被検出体を再びその基準位置に合わせる操作が必要とな
る。

この問題を解決したのが、電源遮断時に、電源の供給を
電池から行なうようにしたバッテリーバックアップ方式
であり、これにおいては、インクリメンタル型でありな
がら７ブソリユート型と同様に常時そのときの絶対位置
情報が保持される。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のものにおいては、被検出体内にバ
ックアップ用の電池を組込むことが必要となる場合が多
いが、被検出体によっては電池組込スペースの確保が難
しく、バッテリーバックアップ方式をとれないことがあ
る。さらに、組込めた場合でも電池容量の関係上、長期
使用にあたっては消賛電流を微小にする必要があるが、
そうした場合、耐ノイズ性が劣化することが避けられず
、また、−旦混入したノイズによる汚染、例えば角度目
盛信号の計数中に混入したノイズによる誤計数分の除去
ができないことなどの問題点がある。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決するために、上記の原点信
号発生機能を有するインクリメンタル型ロータリエンコ
ーダにおいて、ステータを回動駆動源と係合させてステ
ータの現在位置と原点信号発生位置間の角度目盛信号の
検出機能を有するようにしたものである。

制吐 以上のものにおいて、先ず、前記と同様に被検出体の基
準位置において、原点信号の発生があるようにロータリ
エンコーダのロータを被検出体と一体化し、ステータは
静止状態に保持する。これにより、被検出体が回動する
と、その回動角に対応した数の角度目盛信号の発生があ
り、カウンタによるその計数結果から回動位置が判明す
る。この状態で電源を遮断し、再投入すると、カウンタ
の計数値は「０」もしくは電源遮断前の値とは無関係の
値になり、回動位置情報は失われる。そこで、次に回動
駆動源によりステータを回動させ、ロータとステータ間
に相対移動を生じさせる。

これにより、ステータの回動角に対応した角度目盛信号
の発生があり、その発生数を原点信号の発生があるまで
の量計数することにより前記の電源遮断時における回動
位置が再び判明する。以下、ステータを元の位置まで戻
して保持し、前記の判明した回動位置に対してその後に
発生する角度目盛信号数を計数することにより、被検出
体の絶対回動位置が求められる。

実施例 、ｇ　ｉ図及びその左側面図を示す第２図において、ロ
ータリエンコーダ１０は、従来公知のインクリメンタル
型のものであって、そのステータである筒形筐体１３に
ベアリング１４を介してロータとなる中空軸１１が支承
され、筐体１３の内部において、中空軸１１にはスリッ
ト円板１５が固着され、その周面には角度目盛信号発生
用の微小等ピツチの角度目盛スリット列と、その内側の
周面には原点信号発生用の原点スリットが形成され、そ
の角度目盛スリットを挟んで対向状態に２対の光源と充
電変換素子（各々はスリットピッチの１７４だけ互にず
らして配置される）からなる角度目盛信号検出要素１７
が配置され、原点スリットを挾んで対向状態に１対の光
源と光電変換素子からなる原点信号検出要素１６が配置
されている。そして、被検出体への取付にあたっては、
前記中空軸１１の中空部に被検出体１の回動軸２を挿通
し、その状態で止めビス１２により両者を一体化する。

また、３０は筒形筺体１３を被検出体１に保持する保持
具であり、被検出体１の右端面（第１図）の一部に固定
された切込部を有する固定片３１と、それと対向するロ
ータリエンコーダ１０の筒形筐体１３の左端面に固定さ
れたソレノイド部３２とからなり、後述するソレノイド
部３２への電流の導通、遮断に対応してツレ／イド部３
２の、可動ピンが固定片３１の切込部に対し突入・離脱
可能となっている。２０が本発明の要部であるステータ
回動駆動源であり、固定１４ｃ２２により被検出体１の
本体に対してモータ２３が固定されてその回転軸が前記
ロータリエンコーダ１０の外周部に位置させられ、その
回転軸に固着された歯車２１がロータリエンコーダ１０
の筒形筐体１３の外周面に形成された歯形部２４と噛合
させられている。

以下、上記のものの動作をモデル化し、第３図に基づい
て説明する。

図において、前記第１．２図と同番号の付されたものは
各対応した要素をシンボル化して示したものであり、ま
た％　ＭｌｔＭ２はそれぞれ原点信号検出要素１６、ス
リット円板１５上の原点スリットの位置を示している。

先ず、（イ）は、被検出体１上の取付完了状態であり、
保持具３０により保持された筒形筐体１３上のＭｌと中
空軸１１上のＭ２とは対向状１！（ｉ点信号が発生する
）にある、この状態で角度目盛信号を計数するカウンタ
の計数値はリセットされる０次に、（ロ）は、実際の計
測状態であり、被検出体１の回動軸２の回動角に応じて
中空軸１１上のＭ２の位置が変化し、この回動に応じて
発生する角度目盛信号がカウンタで計数される。いま、
Ｍ、に対するＭ２の角度がθの状態で電源が遮断される
と、カウンタの計数値はθ（説明を簡略化するため角度
と角度目盛信号の計数値を同じ値で表わす）を保持する
ことなく、消失してしまい、電源を再投入しても再現さ
れない、そこで、（ハ）に示すように筒形筐体１３の保
持具３０による保持を解除し、モータ２３を回動させ、
その際に発生する角度目盛信号をカウンタで計数する。

そしてＭ２に対してＭ、が一致したとき、すなわち原点
信号の発生があったときのカウンタの計数値を取出す。

こうすると計数値は前記のθとなり、これにより電源遮
断時における筒形筐体１３に対する中空軸１１の位置が
判明する。続いて、（ニ）に示すように筒形筺体１３を
（ハ）とは逆方向に回転させ、カウンタの計数値が０″
になる位置まで戻し、機械的な位置関係を（ロ）と同じ
にする。以下、被検出体１の回動軸２の角度検出時には
、前記により判明した計数値をカウンタにプリセットし
ておき、その後の角度目盛信号の発生数との和を求める
。これにより（イ）の状態を基準にした中空軸１１（被
検出体１の回動軸２）の回動角が求められる。

第４図は上記の動作を自動的に行なうようにした実施例
、第５図はその作動説明図である。第４図において、−
点鎖線で囲まれた要素は公知のインクリメンタル型ロー
タリエンコーダの角度目盛信号の計測部であり、ここで
は角度目盛信号検出要素１７から送出される２相の角度
目盛信号が方向弁別、逓倍回路４１を介して可逆カウン
タ４２に導入され、そこで中空軸１１の回動力向に応じ
た可逆計数がなされ、その結果が表示器４３に表示され
る。４４はメモリであり、前記可逆カウンタ４２の計数
値の絶対値を制御部４５の記憶指令に基づき記憶すると
共に、制御部４５のセット指令に基づいてその記憶値を
前記可逆カウンタ４２にセットする。その制御部４５に
は、原点信号Ｚ、電源投入状態を示すオン指令および可
逆カウンタ４２の計数値が入力され、予め定められたタ
イミングに基づき、保持共３０、モータ２３の駆動部４
６にそれぞれ解除／保持、正転／逆転指令を送出してい
る。すなわち、その動作を第５図に基づいて説明すると
、電源オン指令Ｐが制御部４５に導入されると、制御部
４５から微小時間経過後保持共３０の解除指令およびカ
ウンタ４２のリセット指令が送出され、それぞれの操作
が行なわれる。続いてさらに微小時間経過後制御部４５
からモータ駆動部４６に正転指令が送出され、その結果
モータ２３が駆動され、筒形筐体１３が第３図（ハ）に
示すように時計方向に回動させられる。この回動中、原
点信号Ｚが発生すると、制御部４５からメモリ４４に対
し記憶指令が送られ、その瞬間のカウンタ４２の計数値
の絶対値を記憶させると共に、モータ駆動回路４６に逆
転指令が送られる。これによりモータ２３は所定の減速
パターンに沿っての減速、停止後、逆転が行なわれ、カ
ウンタ４２の計数値が“０”になった際、停止させられ
る。この停止後微小時間を経て制御部４５からは保持共
３０に対し保持指令とメモリ４４に対し々ウンタ４２へ
のセット指令が送出され、これにより筒形筺体１３の再
保持とカウンタ４２への現在位置に対応する計数値の設
定が行なわれる。そして、以後は通常の計測が可能とな
る。

尚、上記実施例においては、保持１４ｅ３０を用いたが
、ステータ回動駆動源２０自体で保持機能を有するもの
、例えば、歯車２１をつオーム歯車とし、バックラッシ
ュ防止機構を付加したもの等においては、保持共３０を
省略しても同様である。

発明の効果 以上のとおりであり、本発明は、インクリメンタル型の
ロータリエンコーダのステータを回動駆動源と係合させ
て電源遮断時におけるロータの絶対位置を簡略に検出可
能としたものであり、インクリメンタル型の特徴をその
まま備えたアブソリュート型のロータリエンコーダとな
り、常時高分解能をもって絶対位置の検出を行なうこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す一部断面を有する正面図
、第２図はその右側面図、第３図は動作説明のためのモ
デル図、第４図は絶対位置の検出を自動化したもののブ
ロック図、第５図は第４図の動作説明図である。 １０：　ロータリエンコーダ ２０：　ステータ回動駆動源 ３０：　保持共 ２２：　モータ　　２１：　歯車 ２２：　固定具　　２４：　歯形部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ステータとロータが相対的に微小一定角度回動する
   ごとに角度目盛信号を発生し、ステータとロータの所定
   の対応位置が一致する際に原点信号を発生する原点信号
   発生機能を有するインクリメンタル型ロータリエンコー
   ダにおいて、ステータを回動駆動源と係合させてステー
   タの現在位置と原点信号発生位置間の角度目盛信号の検
   出機能を有するようにしたことを特徴とするロータリエ
   ンコーダ。