JPH01305314A - Composite type rotary encoder - Google Patents
Composite type rotary encoderInfo
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- JPH01305314A JPH01305314A JP13609288A JP13609288A JPH01305314A JP H01305314 A JPH01305314 A JP H01305314A JP 13609288 A JP13609288 A JP 13609288A JP 13609288 A JP13609288 A JP 13609288A JP H01305314 A JPH01305314 A JP H01305314A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、回転角度および回転回数の検出に使用される
ロータリエンコーダに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a rotary encoder used for detecting a rotation angle and the number of rotations.
［従来の技術］
従来より、軸の回転角度を検出するために用いられるロ
ータリエンコーダとしては、インクリメンタル型および
アブソリュート型が一般的である。[Prior Art] Incremental and absolute types have conventionally been commonly used as rotary encoders used to detect the rotation angle of a shaft.
インクリメンタル型ロータリエンコーダとは、軸に結合
された回転円板上に等間隔の２値化符号パターンを形成
し、回転円板の回転にともなってこの２値化符号パター
ンをパルス信号として検出し、該パルス信号を積算する
ことによって、軸の回転角度を検出するものである。An incremental rotary encoder forms a binary code pattern at equal intervals on a rotating disk connected to a shaft, and detects this binary code pattern as a pulse signal as the rotating disk rotates. By integrating the pulse signals, the rotation angle of the shaft is detected.
このインクリメンタル型ロータリエンコーダは、回転円
板上のパターン形成が比較的容易であり、また、検出さ
れたパルス信号を逓倍すること等でより高分解能とする
ことができる。In this incremental rotary encoder, it is relatively easy to form a pattern on a rotating disk, and higher resolution can be achieved by multiplying the detected pulse signal.
しかし、軸の回転速度が低い場合には、パルス間隔が長
くなり正確な制御ができなくなったり、電気ノイズ等に
より検出誤差がでやすいという欠点がある。However, when the rotational speed of the shaft is low, the pulse interval becomes long, making accurate control impossible, and detection errors are likely to occur due to electrical noise, etc.
アブソリュート型エンコーダは、カウンタを用いること
なく、そのセンサから回転角度に相当する絶対位置を瞬
時に検出できるものとして知られている。An absolute encoder is known as one that can instantly detect an absolute position corresponding to a rotation angle from its sensor without using a counter.
このアブソリュート型エンコーダの代表的な検出盤は、
回転円板の構成を採り、その表面において、同心状に符
号ビット数に応じた数の円環パターンが形成され、この
円環パターンによってバイナリ−符号化された被検出パ
ターンを構成したものである。A typical detection board for this absolute encoder is:
It has a rotating disk configuration, and on its surface, a number of annular patterns are concentrically formed according to the number of code bits, and these annular patterns constitute a binary-encoded detection pattern. .
このようにすることによって、分割数は前記符号ビット
数をｎとすると２０とすることができ、たとえば、１０
個のセンサを用いれば２＋”＝ １０２４分割のロータ
リエンコーダを得ることができる。By doing this, the number of divisions can be set to 20, where n is the number of code bits, for example, 10
By using these sensors, a rotary encoder with 2+"=1024 divisions can be obtained.
しかし、分解能をあげようとすると、さらに、多数のセ
ンサ、より微細な円環パターンを必要とするため、高価
なものとなってしまう。However, increasing the resolution requires a larger number of sensors and a finer annular pattern, making it expensive.
また、回転円板を小さくすると、円環パターンの直径方
向の幅が狭くなり、各円環パターンの情報を確実に検出
することが難しくなるので、小型化は難しい。Furthermore, if the rotating disk is made smaller, the width of the annular pattern in the diametrical direction becomes narrower, making it difficult to reliably detect the information of each annular pattern, making miniaturization difficult.
さらに、両者を組み合わせたものとして、回転円板上に
インクリメンタル用の符号パターンと、アブソリュート
用の符号パターンとの両者を設けたロータリエンコーダ
がある（特開昭６０−１０００１５等）。Further, as a combination of both, there is a rotary encoder in which both an incremental code pattern and an absolute code pattern are provided on a rotating disk (Japanese Patent Application Laid-Open No. 100015/1983).
しかし、このロータリエンコーダは、インクリメンタル
用の符号パターンを用いて軸の回転速度を検出し、アブ
ソリュート用のパターンを利用して軸の回転角度を検出
するものである。However, this rotary encoder uses an incremental code pattern to detect the rotation speed of the shaft, and an absolute pattern to detect the rotation angle of the shaft.
そのため、インクリメンタル用のパターンから検出され
た信号と、アブソリュート用のパターンから検出された
信号とは、別々に処理されている。Therefore, the signal detected from the incremental pattern and the signal detected from the absolute pattern are processed separately.
したがって、軸の回転角度を高分解能で検出するために
は、アブソリュート用の円環パターンの本数を多くする
必要がある。また、各信号の検出誤差、パルスの取りこ
ぼし等が重なって、回転角度の検出結果がこれらの信号
の間で異なる場合もある。Therefore, in order to detect the rotation angle of the shaft with high resolution, it is necessary to increase the number of absolute annular patterns. Further, detection errors of each signal, missed pulses, etc. may overlap, and the detection result of the rotation angle may differ between these signals.
また、軸の回転回数の検出は、軸の回転をギヤ等により
減速し、上記のような回転角度を検出するロータリエン
コーダを用いて、回転角度として検出している。Further, the number of rotations of the shaft is detected as a rotation angle using a rotary encoder that decelerates the rotation of the shaft using a gear or the like and detects the rotation angle as described above.
回転回数を検出するエンコーダは、軸の回転を減速する
機構を有するために、小型化が難しく、また、部品点数
が多くなるといった問題がある。Since the encoder that detects the number of rotations has a mechanism that decelerates the rotation of the shaft, it is difficult to miniaturize the encoder, and there are problems in that it requires a large number of parts.
［発明が解決しようとする課題］
近年、技術の進歩に伴って、より小型で、かつ高分解能
、高精度に回転角度、回転回数を検出するロータリエン
コーダが要求されている。[Problems to be Solved by the Invention] In recent years, with the advancement of technology, there has been a demand for a rotary encoder that is smaller, and can detect the rotation angle and the number of rotations with high resolution and precision.
本発明はそのような条件を満たすロータリエンコーダの
提供を課題とする。An object of the present invention is to provide a rotary encoder that satisfies such conditions.
［課題を解決するための手段］
このような課題を解決する本発明の要旨は、軸の回転角
度をｎビ・ントのディジタル信号として検出すると共に
、軸の回転回数を検出する複合型ロータリエンコーダで
あって、
回転円板に回転角度信号の上位ｍビット（ただし、１＜
ｍ＜ｎ）であるアブソリュート信号となるアブソリュー
ト符号パターンを設けると共に、固定板に該アブソリュ
ート信号を検出する検出部を備えたアブソリュート信号
検出手段と、上記回転角度信号の下位Ｑビット（ただし
、Ｑ＝ｎ−ｍ）を検出するために用いるインクリメンタ
ル信号を出力するように、上記回転円板にインクリメン
タル符号パターンを設けると共に、上記固定板にインク
リメンタル信号の検出部を備えたインクリメンタル信号
検出手段と、
軸の回転回数を検出するために用いる基準位置信号を出
力するように、上記回転円板に基準位置パターンを設け
ると共に、上記固定板または固定された部材に基準位置
信号の検出部を２つ並設して設けた基準位置信号検出手
段と、
を備えたことを特徴とする複合型ロータリエンコーダに
ある。[Means for Solving the Problems] The gist of the present invention to solve such problems is to provide a composite rotary encoder that detects the rotation angle of a shaft as an n-bit digital signal and also detects the number of rotations of the shaft. The upper m bits of the rotation angle signal are sent to the rotating disk (however, 1<
An absolute signal detection means is provided with an absolute code pattern that becomes an absolute signal where m<n), and is equipped with a detection section on a fixed plate for detecting the absolute signal, and a lower Q bit of the rotation angle signal (however, Q= incremental signal detecting means, the rotary disk being provided with an incremental code pattern and the fixed plate having an incremental signal detecting section so as to output an incremental signal used for detecting (n-m); In order to output a reference position signal used to detect the number of rotations, a reference position pattern is provided on the rotating disk, and two reference position signal detection units are provided in parallel on the fixed plate or fixed member. A composite rotary encoder comprising: a reference position signal detecting means provided with a reference position signal detecting means;
［作用コ
本発明では、アブソリュート信号検出手段は回転角度信
号の上位ｍビットを示すアブソリュート信号を出力し、
インクリメンタル信号検出手段は回転角度信号の下位Ｑ
ビットを検出するために用いるインクリメンタル信号を
出力する。[Operation] In the present invention, the absolute signal detection means outputs an absolute signal indicating the upper m bits of the rotation angle signal,
The incremental signal detection means is the lower Q of the rotation angle signal.
Outputs an incremental signal used to detect bits.
すなわち、アブソリュート信号で回転角度をおおまかに
検出し、さらに細かい回転角度についてインクリメンタ
ル信号で検出するよう構成されている。That is, the rotation angle is roughly detected using an absolute signal, and the rotation angle is detected more precisely using an incremental signal.
したがって、回転円板に設けられるアブソリュート符号
パターンはｍビワ５分あれば良く、小型化できると共に
、高分解能、高精度のロータリエンコーダとすることが
できる。Therefore, the absolute code pattern provided on the rotating disk only needs to be 5 m-widths, making it possible to miniaturize the rotary encoder and provide a high-resolution, high-precision rotary encoder.
また、回転回数は、本発明の基準位置信号検出手段で検
出される基準位置信号を積算し、補正することによって
得られる。Further, the number of rotations can be obtained by integrating and correcting the reference position signals detected by the reference position signal detecting means of the present invention.
本発明では、基準位置信号検出手段の基準位置パターン
および検出部が、回転角度の検出に用いられる回転円板
および固定板に設けられているので小型のロータリエン
コーダとすることができる。In the present invention, since the reference position pattern and the detection section of the reference position signal detection means are provided on the rotating disk and fixed plate used for detecting the rotation angle, it is possible to provide a small rotary encoder.
［実施例コ
以下、図面を用いて本発明の実施例である複合型ロータ
リエンコーダについて説明する。[Embodiment 7] A composite rotary encoder which is an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
零ロータリエンコーダは、回転角度を光学式で検出し、
回転回数を磁気式で検出する。The zero rotary encoder detects the rotation angle optically,
The number of rotations is detected magnetically.
そして、回転角度は１５ビツトのディジタル信号（２＋
５＝３２７６８分割）として検出するものであり、回転
角度の上位８ビツトをアブソリュート符号パターンによ
り検出し、下位７ビツトをインクリメンタル符号パター
ンによって検出する。The rotation angle is determined using a 15-bit digital signal (2+
The upper 8 bits of the rotation angle are detected using an absolute code pattern, and the lower 7 bits are detected using an incremental code pattern.
また、回転回数は８ビツトのディジタル信号（２Ｂ ＝
２５６．Ｏ〜２５５回転）として、検出するものである
。In addition, the number of rotations is determined by an 8-bit digital signal (2B =
256. 0 to 255 rotations).
第３図は本実施例の複合型ロータリエンコーダ２の断面
を示す図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the composite rotary encoder 2 of this embodiment.
本エンコーダ２は、基体４、カバー６からなる筐体８内
に収納されている。The encoder 2 is housed in a housing 8 consisting of a base 4 and a cover 6.
基体４からはロータ軸１０が突出しており、このロータ
軸１０は基体４に取り付けられたベアリング１２によっ
て支軸されている。A rotor shaft 10 protrudes from the base body 4, and this rotor shaft 10 is supported by a bearing 12 attached to the base body 4.
このロータ軸１０には回転円板１４が取り付けられ、こ
の回転円板１４はロータ軸１０と共に回転するようにな
っている。A rotating disk 14 is attached to the rotor shaft 10, and the rotating disk 14 rotates together with the rotor shaft 10.
回転円板１４には、後述するように、アブソリュート符
号パターン、インクリメンタル符号パターン、基準位置
パターンが形成されている。As described later, an absolute code pattern, an incremental code pattern, and a reference position pattern are formed on the rotating disk 14.
回転円板１４の背面（図中上側）には発光素子１６が配
置され、この発光素子１６は波形整形回路基板１日に搭
載されている。なお、波形整形回路基板１日は筺体８に
支持され、回転円板１４に対して固定されて配置された
ものである。A light emitting element 16 is arranged on the back surface (upper side in the figure) of the rotating disk 14, and this light emitting element 16 is mounted on a waveform shaping circuit board. Note that the waveform shaping circuit board 1 is supported by the housing 8 and fixed to the rotating disk 14.
また、波形整形回路基板１８は回転円板１４の外周部を
股がって回転円板１４の表面にまで延在されて形成され
、固定スリット板２０が固定されている。Further, the waveform shaping circuit board 18 is formed to extend across the outer circumference of the rotating disk 14 to the surface of the rotating disk 14, and a fixed slit plate 20 is fixed thereto.
この固定スリット板２０は回転円板１４の表面（図中下
側）において回転円板１４と対向して配置され、後述す
るように、その面には複数のスリットが形成されている
。This fixed slit plate 20 is disposed on the surface of the rotating disk 14 (lower side in the figure) facing the rotating disk 14, and has a plurality of slits formed on that surface, as will be described later.
さらに固定スリット板２０の回転円板１４と対向する側
と反対側の面には各スリ・ント毎に受光素子２２が配置
されている。Furthermore, a light receiving element 22 is arranged for each slit on the opposite side of the fixed slit plate 20 to the side facing the rotating disk 14.
そして、固定スリット板２０の各スリッＩ・とそれに対
応する受光素子２２とが組み合わされた検出部により、
アブソリュート信号、インクリメンタル信号が検出され
る。Then, by the detection unit in which each slit I of the fixed slit plate 20 and the corresponding light receiving element 22 are combined,
Absolute signals and incremental signals are detected.
受光素子２２の出力は波形整形回路基板１８に人力され
るようになっており、さらに波形整形回路基板１′８の
出力はリード線２４を介して筐体８外へ取り出されるよ
うになっている。The output of the light receiving element 22 is input to the waveform shaping circuit board 18, and the output of the waveform shaping circuit board 1'8 is taken out of the housing 8 via a lead wire 24. .
また、回転円板１４の背面には基準位置パターンを記録
した円環状の磁石２６が設けられている。Furthermore, an annular magnet 26 on which a reference position pattern is recorded is provided on the back surface of the rotating disk 14.
そして、磁石２６に対向する波形整形回路基板１８には
２つの磁気検出素子２８Ａ、２８Ｂが設けられている。Two magnetic detection elements 28A and 28B are provided on the waveform shaping circuit board 18 facing the magnet 26.
この磁気検出素子２８Ａ、２８Ｂの出力も波形整形回路
基板１８に人力されるようになっており、この出力は上
記の回転角度信号と共に、リード線２４を介して筐体８
外へ取り出される。The outputs of the magnetic detection elements 28A and 28B are also input to the waveform shaping circuit board 18, and this output is sent to the housing 8 via the lead wire 24 together with the rotation angle signal described above.
taken outside.
回転円板１４は、第１図に示すように、外周部に等間隔
のスリットからなるインクリメンタル符号パターン３０
、内周部に同心状に配列された８本の円環パターン３２
Ａ〜３２Ｈからなるアブソリュート符号パターン３２、
インクリメンタル符号パターン３０とアブソリュート符
号パターン３２との間にタイミング符号パターン３４、
基準位置パターンを記録した磁石２６を有する。As shown in FIG. 1, the rotating disk 14 has an incremental code pattern 30 consisting of equally spaced slits on its outer periphery.
, 8 ring patterns 32 arranged concentrically on the inner periphery.
Absolute code pattern 32 consisting of A to 32H,
a timing code pattern 34 between the incremental code pattern 30 and the absolute code pattern 32;
It has a magnet 26 on which a reference position pattern is recorded.
基準位置パターンを除く、これらのパターンはいずれも
予め定められた規則にしたがって形成されたスリット列
であり、これらスリット列は、例えは、回転円板１４と
なる透明円板面に遮光性の蒸着膜を形成し、前記スリッ
ト形成領域に相当する前記蒸着膜を写真蝕刻技術によっ
て選択エツチングすること等によって形成される。All of these patterns, except for the reference position pattern, are slit rows formed according to predetermined rules, and these slit rows are formed by, for example, light-shielding vapor deposition on the surface of a transparent disk that becomes the rotating disk 14. It is formed by forming a film, and selectively etching the deposited film corresponding to the slit formation region using photolithography.
また、基準位置パターンは、ＮとＳとの２つの磁気パタ
ーンとして回転円板１４の裏面に設けろれた円環状の磁
石２６に記録されており、磁気検出素子２８Ａ、２８Ｂ
は回転円板１４が１回転する間に２回あるＮとＳとの変
化を基準位置信号として検出する。なお、第１図中に一
点鎖線で示される磁気検出素子２８Ａ、２８Ｂは波形整
形回路基板１８に設けられている。Further, the reference position pattern is recorded as two magnetic patterns N and S on the annular magnet 26 provided on the back surface of the rotating disk 14, and is recorded on the magnetic detection elements 28A and 28B.
detects changes in N and S that occur twice during one rotation of the rotating disk 14 as a reference position signal. The magnetic detection elements 28A and 28B shown by dashed lines in FIG. 1 are provided on the waveform shaping circuit board 18.
さらに、アブソリュート符号パターン３２の円環パター
ン３２Ｄと３２Ｅとの間と、円環パターン３２Ｈとタイ
ミング符号パターン３４との間には、光量補正トラック
３６Ａ、３６Ｂが設けられている。Further, light amount correction tracks 36A and 36B are provided between the annular patterns 32D and 32E of the absolute code pattern 32 and between the annular pattern 32H and the timing code pattern 34.
アブソリュート符号パターン３２は、前述のように同心
状に配列された８本の円環パターン３２Ａ〜３２Ｈから
なり、これらは基準となる所定径から円周同方向へ例え
ばグレー・コードからなる論理レベルを示す領域で構成
されている。The absolute code pattern 32 consists of eight annular patterns 32A to 32H arranged concentrically as described above, and these are arranged in such a way that a logic level made of, for example, a gray code is written in the same direction around the circumference from a predetermined diameter as a reference. It consists of the areas shown.
ここで、例として４ビツトのグレー・コードを以下に示
す。Here, a 4-bit Gray code is shown below as an example.
各円環パターン３２Ａ〜３２Ｈは前述のように、論理レ
ベルはスリット列における明暗パターンで形成している
。As described above, each of the annular patterns 32A to 32H has a logic level formed by a bright and dark pattern in the slit row.
一方、固定スリット板２０は、第２図に示すように、イ
ンクリメンタル信号検出用スリット４ＯＡ、４０Ｂ、タ
イミング信号検出用スリット４２、アブソリュート信号
検出用スリット４４Ａ〜４４Ｈ５光量補正用スリツ）４
６Ａ、４６Ｂを有する。On the other hand, the fixed slit plate 20 includes, as shown in FIG. 2, incremental signal detection slits 4OA and 40B, timing signal detection slits 42, absolute signal detection slits 44A to 44H5, light amount correction slits) 4
It has 6A and 46B.
インクリメンタル信号検出用スリット４０Ａ。Slit 40A for incremental signal detection.
４０Ｂは、回転円板１４のインクリメンタル符号パター
ン３０と協働して出力の位相が９０度づれたインクリメ
ンタル信号Ａ相、Ｂ相を発生する。40B cooperates with the incremental code pattern 30 of the rotating disk 14 to generate incremental signals A phase and B phase whose output phases are shifted by 90 degrees.
また、タイミング信号検出用スリット４２は、回転円板
１４のタイミング符号パターン３４と協働してタイミン
グ信号を発生する。このタイミング信号は、急峻な立上
がり、立下がりを必要とするので、スリット４２の円周
方向の幅は３０ＬＬｍと非常に細く形成されている。そ
して、光量を確保するために、５本のスリットから構成
される。Further, the timing signal detection slit 42 cooperates with the timing code pattern 34 of the rotating disk 14 to generate a timing signal. Since this timing signal requires steep rises and falls, the width of the slit 42 in the circumferential direction is formed to be very narrow, 30 LLm. In order to ensure the amount of light, it is composed of five slits.
一方、アブソリュート信号検出用スｌルント４４Ａ−４
４８は、回転円板１４のアブソリュート符号パターン３
２Ａ〜３２Ｈと協働してアブソリュート信号Ａ〜Ｈを発
生する。このアブソリュート信号Ａ−Ｈは後述のように
タイミングパルスによるので、スリ・ント４４Ａ〜４４
Ｈの幅は、２４０μｍと広くでき、充分な光量を確保で
きる。On the other hand, SLUNT 44A-4 for absolute signal detection
48 is the absolute code pattern 3 of the rotating disk 14
2A to 32H to generate absolute signals A to H. Since this absolute signal A-H is based on a timing pulse as described later,
The width of H can be as wide as 240 μm, and a sufficient amount of light can be secured.
回転円板１４と固定スリット板２０とは、各信号用の円
環パターンとスリットとが対応するように、また磁石２
６と磁気検出素子２８Ａ、２８Ｂとが対向するように筐
体８に取り付けられる。The rotating disk 14 and the fixed slit plate 20 are arranged so that the annular patterns for each signal correspond to the slits, and the magnets 2
6 and the magnetic detection elements 28A and 28B are attached to the housing 8 so as to face each other.
そして、回転円板１４のスリットと固定スリット板２０
のスリットとが、一致すると、発光素子１６からの透過
光が受光素子２２に検出される。Then, the slit of the rotating disk 14 and the fixed slit plate 20
When the slits coincide with each other, transmitted light from the light emitting element 16 is detected by the light receiving element 22.
また、磁石２６の磁気パターン変化が、磁気検出素子２
８Ａ、２８Ｂに検出される。Further, the change in the magnetic pattern of the magnet 26 causes the magnetic detection element 2 to
Detected at 8A and 28B.
第４図は回転円板１４の回転にともなう受光素子２２の
各出力信号である。これらの出力信号は第５図に示す回
路により回転角度を表す１５ビツトのディジタル信号と
なる。FIG. 4 shows each output signal of the light receiving element 22 as the rotating disk 14 rotates. These output signals are converted into 15-bit digital signals representing the rotation angle by the circuit shown in FIG.
すなわち、まずタイミング信号とゲートによって遅延さ
れた該タイミング信号とを反一致回路（ＥＸ−ＯＲ）５
０に人力して、タイミングパルスを得暮。That is, first, the timing signal and the timing signal delayed by the gate are connected to the anti-coincidence circuit (EX-OR) 5.
0 manually and obtain the timing pulse.
そして、アブソリュート信号Ａ〜Ｈが人力されたＤ−フ
リップフロップ回路５２のクロック端子ＣＫにこのタイ
ミングパルスが人力されると、回転角度信号の上位８ビ
ツトｂ８〜ｂ１５が出力される。When this timing pulse is manually input to the clock terminal CK of the D-flip-flop circuit 52 to which the absolute signals A to H are input, the upper eight bits b8 to b15 of the rotation angle signal are output.
一方、９０度位相のずれたインクリメンタル信号のＡ相
、Ｂ相はアップダウン判別回路５４で、回転円板１４の
回転方向が正であるか、逆であるかを判別し、アップダ
ウン信号を出力する。このアップダウン信号は、正回転
であれは“０″に、逆回転であれば“１”となる。On the other hand, the A phase and B phase of the incremental signals with a phase shift of 90 degrees are used in an up/down determination circuit 54 to determine whether the rotation direction of the rotating disk 14 is positive or reverse, and output an up/down signal. do. This up/down signal becomes "0" if the rotation is forward, and becomes "1" if the rotation is reverse.
また、インクリメンタル信号のＡ相、Ｂ相はパルス４逓
倍回路に人力され、４逓倍されたパルス信号を出力する
。Further, the A phase and B phase of the incremental signal are input to a pulse quadrupling circuit, which outputs a quadrupled pulse signal.
そして、アップダウン信号は、４ビツトのアップダウン
カウンタ５８．６０のアップダウン端子Ｄ１０およびプ
リセット端子Ａ１〜Ａ４に人力され、パルス信号はアッ
プダウンカウンタ５日のクロック端子ＣＫに人力される
。The up/down signal is input to the up/down terminal D10 and preset terminals A1 to A4 of the 4-bit up/down counter 58.60, and the pulse signal is input to the clock terminal CK of the 5th day of the up/down counter.
したがって、前述のタイミングパルスがアップダウンカ
ウンタ５８．６０のロード端子りに人力されると、回転
円板１４が正回転のときはカウンタ５Ｂ、６０の各ビッ
トに“０”がセ・ントされ、逆回転のときは各ビ・ント
に“１″がセットされる。Therefore, when the above-mentioned timing pulse is manually applied to the load terminals of the up/down counters 58 and 60, "0" is set in each bit of the counters 5B and 60 when the rotating disk 14 is rotating in the forward direction. When rotating in reverse, each bit is set to "1".
そして、パルス信号が１つ人力される毎に１ずつインク
リメントまたはデクリメントされていく。Then, each time one pulse signal is manually input, it is incremented or decremented by one.
その結果、カウンタ５日の出力端子８１〜Ｂ４およびカ
ウンタ６０の出力端子８１〜Ｂ３から、回転角信号の下
位７ビツ）ｂｌ〜ｂ７が出力される。As a result, from the output terminals 81 to B4 of the counter 5 and the output terminals 81 to B3 of the counter 60, the lower seven bits bl to b7 of the rotation angle signal are output.
そして、アブソリュート信号から得られたｂ８〜ｂ１５
とインクリメンタル信号から得られたｂ１〜ｂ７を加え
ることによって、１５ビツトのディジタル信号ｂ１〜ｂ
１５が得られる。なお、本実施例では、カウンタ６０の
出力端子Ｂ４の出力は使用していない。Then, b8 to b15 obtained from the absolute signal
By adding b1 to b7 obtained from the incremental signals to
15 is obtained. Note that in this embodiment, the output of the output terminal B4 of the counter 60 is not used.
すなわち、本実施例では、タイミングパルスが発生した
ときに、アブソリュート信号が取り込まれると共に、イ
ンクリメンタル信号のカウントの期間化が行われる。That is, in this embodiment, when a timing pulse is generated, an absolute signal is taken in and the count of the incremental signal is converted into a period.
そのため、インクリメンタル信号を用いた回転角度の検
出も、高分解能であり、かつ高精度で行える。Therefore, rotation angle detection using incremental signals can also be performed with high resolution and precision.
また、回転回数は、２つの磁気検出素子２８Ａ。Further, the number of rotations is determined by two magnetic detection elements 28A.
２８Ｂに検出された２つの基準位置信号ＺＡ、ＺＢを、
上述の第５図に示す回路で処理することにより検出され
る。The two reference position signals ZA and ZB detected at 28B are
It is detected by processing in the circuit shown in FIG. 5 mentioned above.
第６図は２つの基準位置信号ＺＡ、 ＺＢ、 この
基準位置信号ＺＡ、ＺＢをカウントすることにより得ら
れた９ビツトのディジタル信号、上記回転角度信号の最
上位ピッ） （ＭＳＢ）ｂ １５．検出された回転回数
の関係を示す図である。FIG. 6 shows two reference position signals ZA and ZB, a 9-bit digital signal obtained by counting these reference position signals ZA and ZB, and the most significant bit (MSB)b of the rotation angle signal.15. FIG. 6 is a diagram showing a relationship between the detected number of rotations.
２つの磁気検出素子２８Ａ、２８Ｂに検出された２つの
基準位置信号ＺＡ、ＺＢは、アップダウン判別回路７０
で、回転円板１４の回転方向が正であるか、逆であるか
を判別し、ア・ンブダウン信号を出力する。このアップ
ダウン信号は、正回転であれば“０”に、逆回転であれ
ば１１１ ＋１となる。The two reference position signals ZA and ZB detected by the two magnetic detection elements 28A and 28B are sent to the up/down discrimination circuit 70.
Then, it is determined whether the rotating direction of the rotating disk 14 is positive or reverse, and an ambush-down signal is output. This up-down signal becomes "0" if the rotation is forward, and becomes 111 +1 if the rotation is reverse.
また、２つの基準位置信号ＺＡ、ＺＢはパルス整形回路
７２に人力され、パルス信号を出力する。Further, the two reference position signals ZA and ZB are input manually to a pulse shaping circuit 72, which outputs a pulse signal.
そして、上記アップダウン信号は、９ビツトのアップダ
ウンカウンタ７４のアップダウン端子Ｄ１０に人力され
、パルス信号はアップダウンカウンタ７４のクロック端
子ＣＫに人力される。The up/down signal is input to the up/down terminal D10 of the 9-bit up/down counter 74, and the pulse signal is input to the clock terminal CK of the up/down counter 74.
続いて、上記アップダウンカウンタ７４で得られた９ビ
ツトのカウント値の上位８ビツトは加算器７Ｇに入力さ
れる。Subsequently, the upper 8 bits of the 9-bit count value obtained by the up-down counter 74 are input to the adder 7G.
一方、カウント値の最下位ビット（ＬＳＢ）と、上記回
転角度の最上位ピッ） （ＭＳＢ）ｂ １５の反転信号
とを、アンドゲート７８に人力し、結果を加算器７６の
ＣＯ端子に人力し、カウント値の上位８ビツトに加算し
て、８ビツトの回転回数ｒ８〜ｒ１を得る。On the other hand, the least significant bit (LSB) of the count value and the inverted signal of the most significant bit (MSB) b15 of the rotation angle are input to the AND gate 78, and the result is input to the CO terminal of the adder 76. , and are added to the upper 8 bits of the count value to obtain the 8-bit number of rotations r8 to r1.
すなわち、第６図に示すように、回転角度の最上位ビッ
ト（ＭＳＢ）ｂ１５が“１″であれば上記カウント値の
上位８ビツトが回転回数となる。That is, as shown in FIG. 6, if the most significant bit (MSB) b15 of the rotation angle is "1", the upper 8 bits of the count value are the number of rotations.
回転角度の最上位ピッ）ｂ１５が“０”−であり、かつ
上記カウント値の最下位ビットが“０゛２であれば上記
カウント値の上位８ビツトが回転回数となる。If the most significant bit of the rotation angle b15 is "0" - and the least significant bit of the count value is "0.2," then the upper eight bits of the count value are the number of rotations.
回転角度の最上位ピッ）ｂ１５が“０”であり、かつ上
記カウント値の最下位ビットが“１″であれば上記カウ
ント値の上位８ビツトに１を加えたものが回転回数とな
る。If the most significant bit (b15) of the rotation angle is "0" and the least significant bit of the count value is "1", then the number of rotations is the upper 8 bits of the count value plus 1.
本実施例では、以上のように回転回数を検出する際に、
まず基準位置信号ＺＡ、ＺＢを９ビツトのディジタル信
号とし、次いでこのディジタル信号の最下位ビットと上
記回転角度信号の最上位ビ・ントとによって、このディ
ジタル信号の上位８ビ・ントを補正して回転回数として
いる。In this embodiment, when detecting the number of rotations as described above,
First, the reference position signals ZA and ZB are made into 9-bit digital signals, and then the upper 8 bits of this digital signal are corrected using the least significant bit of this digital signal and the most significant bit of the rotation angle signal. It is the number of rotations.
そのため、基準位置信号ＺＡ、ＺＢによって得られるパ
ルスが回転角度信号の最上位ピッ）ｂ１５の変化しない
位置にあれば、正しい回転回数を検出できる。Therefore, if the pulses obtained by the reference position signals ZA and ZB are at the position where the highest pitch b15 of the rotation angle signal does not change, the correct number of rotations can be detected.
したがって、磁気検出素子２８Ａ、２８Ｂの取付精度、
出力変動の許容値を大きく採ることができ、組立調整時
間を短縮すると共に、信頼性を向上することができる。Therefore, the mounting accuracy of the magnetic detection elements 28A and 28B,
It is possible to take a large tolerance value for output fluctuations, shorten assembly and adjustment time, and improve reliability.
従来のアブソリュート型ロータリエンコーダでは、回転
角度を１５ビ・ントのディジタル信号として出力するた
めに、少なくとも１５本の円環パターンを必要とした。A conventional absolute rotary encoder requires at least 15 annular patterns in order to output the rotation angle as a 15 bit digital signal.
しかし、本実施例では、アブソリュート符号パターンと
インクリメンタル符号パターンとを刊み合わせることに
よって、非常に少ない円環パターンで回転角度を高精度
の１５ビツトのディジタル信号として出力できる。However, in this embodiment, by combining the absolute code pattern and the incremental code pattern, the rotation angle can be output as a highly accurate 15-bit digital signal with a very small number of annular patterns.
このように円環パターンの本数が少なくなったために、
本実施例のロータリエンコーダは小型とすることができ
る。Because the number of circular patterns has decreased in this way,
The rotary encoder of this embodiment can be made small.
また、円環パターンの本数が少ないために各円環パター
ンの直径方向の幅を広く採ることができ、各信号を安定
して検出できる。Further, since the number of annular patterns is small, each annular pattern can have a wide width in the diametrical direction, and each signal can be detected stably.
さらに、回転角度だけでなく、回転回数も一つのロータ
リエンコーダで検出できるので、使用部品数を減らすこ
とができる。Furthermore, since not only the rotation angle but also the number of rotations can be detected with a single rotary encoder, the number of parts used can be reduced.
しかも、回転回数を検出する際に回転角度の情報を使用
しているため、回転角度と回転回数との間にずれが生じ
ることはない。Moreover, since information on the rotation angle is used when detecting the number of rotations, there is no difference between the rotation angle and the number of rotations.
なお、本実施例では、回転角度の検出を光学式で行って
いるが、磁気式で行ってもよい。また、−邪の符号パタ
ーンを光学式とし、他を磁気式としてもよい。逆に、回
転回数信号の検出を光学式１式％
さらに、本実施例のアブソリュート符号パターンは、グ
レーコードに基づいたものであるが、必ずしもこれに限
定されることはなく他のコードに基づくものであっても
よい。In this embodiment, the rotation angle is detected optically, but it may also be detected magnetically. Further, the negative sign pattern may be an optical type, and the others may be a magnetic type. Conversely, the rotation number signal is detected using an optical system.Furthermore, although the absolute code pattern of this embodiment is based on the Gray code, it is not necessarily limited to this and may be based on other codes. It may be.
［発明の効果コ
本発明の複合型ロータリエンコーダは、回転角度の上位
ｍビットをアブソリュート符号パターンによって検出し
、下位Ｑビットをインクリメンタル符号パターンによっ
て検出する。[Effects of the Invention] The composite rotary encoder of the present invention detects the upper m bits of the rotation angle using an absolute code pattern and the lower Q bits using an incremental code pattern.
そのために、小型軽量でありながら、高分解能、高精度
で回転角度を検出できる。Therefore, the rotation angle can be detected with high resolution and precision while being small and lightweight.
また、本発明の複合型ロータリエンコーダは、小型軽量
でありながら、回転回数の検出も同時に行え、回転回数
、回転角度の検出に必要な部品点数が少なく、また、検
出に必要なスペースが小さくて済む。In addition, although the compound rotary encoder of the present invention is small and lightweight, it can also detect the number of rotations at the same time, the number of parts required to detect the number of rotations and rotation angle is small, and the space required for detection is small. It's over.
第１図は本発明の一実施例である複合型ロータリエンコ
ーダの回転円板に形成される各符号パターンを説明する
平面図、第２図はその固定スリット板に形成されるスリ
ットの配列を説明する平面図、第３図はその全体構成を
示す断面図、第４図はその受光素子の出力信号の説明図
、第５図はその波形整形回路の説明図、第６図はその回
転回数検出の説明図である。
１４・・・回転円板、１６・・・発光素子、２０・・・
固定スリット板、２２・・・受光素子、２６・・・磁石
（基準位置パターン）、２８Ａ、２８Ｂ・・・磁気検出
素子、３０・・・インクリメンタル符号パターン、３２
Ａ〜３２Ｈ・・・アブソリュート符号パターン、４ＯＡ
。
４０Ｂ・・・インクリメンタル信号検出用スリット、４
４Ａ〜４４Ｈ・・・アブソリュート信号検出用スリット
。
代理人 弁理士 定立 勉（外２名）
第３図FIG. 1 is a plan view illustrating each code pattern formed on the rotating disk of a composite rotary encoder which is an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view illustrating the arrangement of slits formed on the fixed slit plate. Fig. 3 is a cross-sectional view showing the overall configuration, Fig. 4 is an explanatory diagram of the output signal of the light receiving element, Fig. 5 is an explanatory diagram of the waveform shaping circuit, and Fig. 6 is the detection of the number of rotations. FIG. 14... Rotating disk, 16... Light emitting element, 20...
Fixed slit plate, 22... Light receiving element, 26... Magnet (reference position pattern), 28A, 28B... Magnetic detection element, 30... Incremental code pattern, 32
A~32H...Absolute code pattern, 4OA
. 40B...Slit for incremental signal detection, 4
4A to 44H...Slit for absolute signal detection. Agent: Patent attorney Tsutomu Setatetsu (2 others) Figure 3
Claims (1)
ると共に、軸の回転回数を検出する複合型ロータリエン
コーダであって、 回転円板に回転角度信号の上位ｍビット（ただし、１＜
ｍ＜ｎ）であるアブソリュート信号となるアブソリュー
ト符号パターンを設けると共に、固定板に該アブソリュ
ート信号を検出する検出部を備えたアブソリュート信号
検出手段と、 上記回転角度信号の下位ｌビット（ただし、ｌ＝ｎ−ｍ
）を検出するために用いるインクリメンタル信号を出力
するように、上記回転円板にインクリメンタル符号パタ
ーンを設けると共に、上記固定板にインクリメンタル信
号の検出部を備えたインクリメンタル信号検出手段と、 軸の回転回数を検出するために用いる基準位置信号を出
力するように、上記回転円板に基準位置パターンを設け
ると共に、上記固定板または固定された部材に基準位置
信号の検出部を設けた基準位置信号検出手段と、 を備えたことを特徴とする複合型ロータリエンコーダ。[Scope of Claims] A composite rotary encoder that detects the rotation angle of a shaft as an n-bit digital signal and also detects the number of rotations of the shaft, the rotary encoder having a rotary disk having upper m bits of the rotation angle signal (however, 1<
m<n), and an absolute signal detecting means having a detecting section for detecting the absolute signal on a fixed plate; n-m
); an incremental signal detection means having an incremental code pattern on the rotating disk and an incremental signal detection section on the fixed plate; A reference position signal detection means is provided with a reference position pattern on the rotating disk so as to output a reference position signal used for detection, and a reference position signal detection section is provided on the fixed plate or the fixed member. A composite rotary encoder characterized by the following.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63136092A JP2629832B2 (en) | 1988-06-02 | 1988-06-02 | Composite rotary encoder |
| US07/360,191 US4945231A (en) | 1988-06-02 | 1989-06-01 | Compound rotary encoder for detecting the rotation angle and the number of rotations of a rotor shaft |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63136092A JP2629832B2 (en) | 1988-06-02 | 1988-06-02 | Composite rotary encoder |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01305314A true JPH01305314A (en) | 1989-12-08 |
| JP2629832B2 JP2629832B2 (en) | 1997-07-16 |
Family
ID=15167073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63136092A Expired - Fee Related JP2629832B2 (en) | 1988-06-02 | 1988-06-02 | Composite rotary encoder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2629832B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0290017A (en) * | 1988-09-28 | 1990-03-29 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | Multi-rotation-type absolute value encoder |
| JP2007155627A (en) * | 2005-12-08 | 2007-06-21 | Samutaku Kk | Encoder count error detecting circuit and encoder count error detecting method |
| JP2012225676A (en) * | 2011-04-15 | 2012-11-15 | Nikon Corp | Encoder, driving device, and robot device |
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| JPS6396511A (en) * | 1986-10-13 | 1988-04-27 | Toshiba Mach Co Ltd | Rotary encoder |
| JPS63117214A (en) * | 1986-11-04 | 1988-05-21 | Canon Inc | Displacement measuring device |
-
1988
- 1988-06-02 JP JP63136092A patent/JP2629832B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPS6396511A (en) * | 1986-10-13 | 1988-04-27 | Toshiba Mach Co Ltd | Rotary encoder |
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| JP2012225676A (en) * | 2011-04-15 | 2012-11-15 | Nikon Corp | Encoder, driving device, and robot device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2629832B2 (en) | 1997-07-16 |
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