JPH0329817A - ワイヤレス手動エンコーダ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は数値制御装置への制御信号を発信する手動エン
コーダの改良に関する。特に、工作機械等における加工
時に工具及び／またはテーブル・サドル等が移動する方
向・移動する距離等を代表するパルス指令をワイヤレス
方式をもって数値制御装置に印加するようにする手動エ
ンコーダの改良に関する。

〔従来の技術〕

本明細書において、エンコーダとは、回転体の外周上に
特定された点と上記の回転体を回転可能に支持する円筒
状固定体の内周上に特定された点との角度差をもって表
される上記回転体の角位置を検出する角位置検出手段を
云い、角位置検出原理としては、光学系を使用する例・
磁気系を使用する例等が実用されており、検出信号とし
てはパルス性信号を使用することが多く、また、回転体
の駆動手段としては、サーポモータ等をもって駆動し、
このサーポモークの回転角を検出する場合や、手動をも
って駆動し、手動をもって回転した回転角を検出する場
合等がある。本発明は、手動をもって駆動されるエンコ
ーダの改良である。

従来技術に係る手動エンコーダの１例を、図を参照して
説明する。

第２図参照 図は手動エンコーダの斜視図である。図において、６は
、保護外筒９と固着されている目盛板であり、発生パル
ス数を表示する機能を有する。７はハンドルであり、回
転部材８を回転する。回転部材８には、第３ａ図・第３
ｂ図に示すように、その全円周にわたってスリットが断
続的に設けられている回転円板１０が連結されている。

また、第３ｂ図に示すように、この回転円板１０のスリ
ットを挟んで、１個の発光源１２と４個の受光素子１３
とが固定的に配置される（保護外筒９によって支持され
る。）。そして、上記の４個の受光素子に入力された光
信号は比較器１９・２０（第３ｂ図参照）に入力され、
こ覧で、Ａ相・Ｂ相の互いに９０゜Ｃの位相差を持つ２
組のパルス列が出力される。

つぎに、パルスの発生機構について、第３ａ図・第３ｂ
図・第３ｃ図を参照して説明する。

第３ａ図・第３ｂ図・第３Ｃ図参照 第３ａ図は上記の全円周にわたってスリット１ｌが設け
られている回転円板１０を示す図である。この回転円板
１０を挟んで、一方の側に発光源１２が、他方の側に受
光素子１３が、それぞれ固定的に設けられている（第３
ｂ図参照）。スリット１１の幅は、隣接する２個の受光
素子に対接するように設定されている。受光素子ｌ３の
数は上記のとおり４個であり、第３Ｃ図に示すように配
列されている。受光素子八の出力と受光素子Ａ′の出力
とが第１の比較器１９に入力され、受光素子Ａの出力が
受光素子Ａ′の出力より大きいときに比較器１９の出力
が１となり、逆に小さいときに比較器１９の出力がＯ（
零）となるように設定されている。また、受光素子Ｂの
出力と受光素子Ｂ′の出力とが第２の比較器２０に人力
され、受光素子Ｂの出力が受光素子Ｂ′の出力より大き
いときに比較器２０の出力が１となり、逆に小さいとき
に比較器２０の出力がＯ（零）となるように設定されて
いる。

こ覧で、第３ｃ図に示すようなスリット１１の位置にお
いては、第１の比較器１９の出力と第２の比較器２０の
出力とは、いづれもＯ（零）である。スリット１１のこ
の位置から出発してハンドル７の操作によって、回転円
板１０を右回転または左回転させスリッ１・１１が受光
素子１３に対して順次右または左へ移動した場合の第１
の比較器１９の出力と第２の比較器２０の出力とを、以
下、図を参照して説明する。

第４ａ図・第４ｂ図参照 第４ｂ図は回転円板１０を右回転させた場合のスリッｌ
−１１と４個の受光素子ｌ３の一部との相対的位置関係
を時系列的に示したものである。また、第４ａ図は第１
の比較器１９の出力と第２の比較器２０の出力とを示す
図である。

１個のスリット１１が受光素子４個分を移動したときに
、第１の比較器１９の出力と第２の比較器２０の出力と
は、いづれも１パルスを発生する。この移動距離に対応
する回転角度当りに１目盛が相当するように、目盛板１
に目盛が表示されている。

第１の比較器１９の出力をＡ相とし、第２の比較器２０
の出力をＢ相と定めると、回転円板１０を右回転させた
場合、Ａ相波がＢ相波より９０゜遅れること覧なり、こ
の位相関係を負方向への移動指令と定める。

第５ａ図・第５ｂ図参照 第５ｂ図は回転円板１０を左回転させた場合のスリット
１１と４個の受光素子１３の一部との相対的位置関係を
時系列的に示したものである。また、第５ａ図はＡ相と
Ｂ相との波形を示す図である。この場合はＡ相波がＢ相
波より９０゜進むこと＼なり、この位相関係を正方向へ
の移動指令と定める。

ところで、従来技術においては、手動エンコーダのハン
ドル７を操作して、回転円板１ｏを右または左に回転さ
せ上記のようなＡ相波・Ｂ相波の９０″′位相の異なっ
たパルス列を２回線の伝送路を使用して数値制御装置等
に送出していた。数値制御装置等はＡ相波・Ｂ相波のパ
ルスの位相関係から、正方向への移動指令か、負方向へ
の移動指令かを識別すると＼もに、１パルス入力される
ごとに、１パルスに対応して定められた角度の変化を認
識する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記したとおり、従来技術に係る手動エンコーダにおい
ては、並列回路をもって指令装置である手動エンコーダ
と被制御器である数値制御装置とが連結されるため、複
数回線のケーブルを必要とし、また、このケーブルは数
値制御装置の制御指令者の位置の移動にともなって移動
しなければならなかった。このため、ケーブルの引き回
し作業が必須となり、作業効率を著しく低下せしめてい
た。

本発明の目的は、この欠点を解消することにあり、ケー
ブルを使用せず、構威の簡略化されたワイヤレス手動エ
ンコーダを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的は、回転方向に対応して、いづれかがＴ電気
角進相となる二つの独立した矩形交番電圧であるＡ相電
圧とＢ相電圧とを発生する手動エンコーダ（１）と、 前記のＡ相電圧とＢ相電圧とのいづれが進相かを判断し
て前記手動エンコーダの回転方向が正転か逆転を判定し
、該正・逆転に対応して継続時間を異にする二つの独立
した矩形波α波とβ波とを発生する波形検出回路（２）
と、 前記の二つの独立した矩形波α波とβ波とをもって単一
の搬送波を変調する変調回路（３）と、この変調回路（
３）をもって変調された出力信号を無線送信する送信手
段（５）と、 この無線送信される前記の出力信号を受信する受信手段
（ｌ４）と、 この受信された出力信号を復調する復調回路（１６）と
、 前記の復調された前記の二つの独立した矩形波α波とβ
波とにもとづいて、前記の手動エンコーダの回転方向が
正転か逆転かを代表する信号を発生する正・逆転信号発
生手段（１７）とを有するワイヤレス手動エンコーダに
よって達威される。

〔作用〕

本発明に係るワイヤレス手動エンコーダの要旨はつぎの
２点である。

イ．制御指令の伝達手段として従来技術に係るケーブル
方式に換えて、ワイヤレス方式を使用する。

ロ．従来技術に係る上記のＡ相波・Ｂ相波の並列信号方
式に換えて、正方向移動指令または負方向移動指令を単
一信号をもって実行する。

従来技術における上記の課題の項で述べた欠点を解消す
る目的で、ケーブルを使用しない制御指令の伝達手段と
してワイヤレス方式をまず考えた。

つぎに、ワイヤレス方式に関して従来技術のＡ相波・Ｂ
相波の並列信号方式の適否を検討した。その結果、従来
と同様のＡ相波・Ｂ相波の２種類のパルスを無線伝送す
るとすれば、２種の搬送波を必要とすることが一般であ
り、変調回路は複雑になり、現実的にはあまり意義を有
しない。本発明に係るワイヤレス手動エンコーダにおい
ては、正転・逆転の識別を矩形波の継続時間（パルス幅
）をもって代表すること＼し、Ａ相波・Ｂ相波にもとづ
いてワイヤレス手動エンコーダの回転方向が判別された
とき、それぞれに応答して、継続時間の異なるパルス列
を作威し、このパルス列をもって単一周波数の搬送波を
変調すること＼したものである。そして、この正・逆転
方向を代表する矩形波をもって変調された搬送波を無線
受信して復調すれば、上記の正・逆転方向を代表する矩
形波が得られる。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつ一、本発明の１実施例に係るワイ
ヤレス手動エンコーダについて説明する。

第１ａ図参照 図は本発明の１実施例に係るワイヤレス手動エンコーダ
の構威を示すブロック図である。図において、■は従来
技術の項で述べたものと同一の手動エンコーダであり、
２は手動エンコーダ１の出力するＡ相波・Ｂ相波にもと
づいて回転方向の正負を判別し、判別結果にもとづいて
、２種の予め定められたパルス幅（継続時間例えばＩｍ
ｓと２ｍｓ）を有する２種の矩形波（正転に対応するパ
ルス幅（継続時間）の矩形波と逆転に対応するパルス幅
（継続時間）の矩形波）α波・β波を出力する波形検出
回路であり、３は波形検出回路２の出力ずる正転信号波
（α波）と逆転信号波（β波）とを変調（ＡＭ変調また
はＦＭ変調）する変調回路であり、４は電力増幅器であ
り、５は送信用アンテナである。

なお、正転信号波（α波）と逆転信号波（β波）１１ とが同時に発せられることはないから、波形検出回路２
と変調回路３とを接続する線路は１回線でさしつかえな
い。

手動エンコーダ１の操作とそれにもとづく出力波形につ
いては、従来技術の項で纏々説明したので、ここでは簡
単に述べる。

第３ａ図・第３ｂ図・第３Ｃ図再参照 手動エンコーダ１に付属しているハンドル７を操作して
、回転円板１０を右または左に回転させる。

この回転円板１０の一方の側は１個の発光源１２が設け
られており、他方の側には４個の受光素子１３が設けら
れている。この４個の受光素子１３のうちの隣接する２
個が、回転円板１０の全円周にわたって設けられている
スリット１１の幅に対接している。

４個の受光素子１３は第３Ｃ図の配列になっており、受
光素子Ａと受光素子Ａ′とが第１の比較器１９に入力さ
れ、受光素子Ｂと受光素子Ｂ′とが第２の比較器２０に
人力される。受光素子Ａの出力が受光素子Ａ′の出力よ
り大きいときに第１の比較器１９の出力が１となり、逆
に小さいときに比較器１９の１２ 出力が０（零）となるように設定されている。また、受
光素子Ｂの出力が受光素子Ｂ′の出力より大きいときに
第２の比較器２０の出力が１となり、逆に小さいときに
比較器２０の出力が０（零）となるように設定されてい
る。

つぎに、回転円板１０を右回転した場合について、図を
参照して以下に説明する。

第４ｂ図参照 図は回転円板１０の右回転に伴って回転円板１０上に設
けられたスリッ口１の位置とこのスリット１１に対接す
る２個の受光素子１３との関係の変化を、時系列的に状
態（１）〜状態（ＩＶ）をもって示したものである。［
１）〜〔■〕のそれぞれにおいて、スリット１１に対接
した２個の受光素子１３のみが受光して出力し、他の受
光素子１３は受光せず出力は０（零）である。

第４ａ図参照 図は上記の第４ｂ図に示す状態（１）〜状態（ＴＶ）に
対応して第１の比較器１９の出力（Ａ相）と第２の比較
器２０の出力（Ｂ相）とを示したちのである。回転円板
１０が回転して受光素子の４個分を移動したとき、図に
示すように、Ａ相・Ｂ相とも１個の矩形波を発生する。

図に示すように、Ａ相波がＢ相波より９０゜遅れる。こ
の位相関係を負方向への移動指令と定める。

つぎに、回転円板１０を左回転した場合について、図を
参照して以下に説明する。

第５ｂ図参照 図はスリット１１と４個の受光素子１３の一部との相対
的位置関係を示したもので、上記の第４ｂ図に対応する
ものである。

第５ａ図参照 図は上記の第５ｂ図に示した時系列的な状態変化（１）
〜（ＩＶ）における第ｌの比較器１９の出力（Ａ相）と
第２の比較器２０の出力（Ｂ相）とを示したものであっ
て、上記の第４ａ図に対応ずるものである。回転円板１
０が回転して受光素子の４個分を移動したとき、図に示
すように、Ａ相・Ｂ相とも１個の矩形波を発生する。回
転円板１０を左回転させたときは、図に示すように、Ａ
相波がＢ相波より９０゜進む。この位相関係を正方向へ
の移動指令と定める。

また、１個のスリット１１が受光素子４個分を移動した
とき、この移動距離に対応する回転角度当りに１目盛が
相当するように、目盛板１に目盛が表示されている。

つぎに、変調回路３によって変調された波形の１例とし
て、ＡＭ変調の場合の波形を図を参照して説明する。

第１ｂ図参照 図は正転信号波（α波）の変調波を示す波形図であり、
１例として矩形波のパルス幅（継続時間）はｌｍｓであ
る。

第１ｃ図参照 図は逆転信号波（β波）の変調波を示す波形図であり、
１例として矩形波のパルス幅（継続時間）は２ｍｓであ
る。

上記の変調波が電力増幅器４により増幅され、送信用ア
ンテナ５によって送信される。この送信された電波を受
信し、復調して所望の人力信号に１５ 変換する手段が、数値制御装置側に設けられていること
は当然であり、この受信側の構威を図を参照して説明す
る。

第１ｄ図参照 図において、１４は受信用アンテナであり、１５は電力
増幅回路であり、ｌ６は復調回路である。復調回路１６
は、第１ａ図に示す変調回路３とお覧むね同一であるか
ら説明を省略する。また、１７は正・逆転信号発生手段
であり、上記の復調回路１６の出力波形にもとづいて回
転方向の正負を判別して、数値制御装置ｌ８に、その判
別結果を出力する。

〔発明の効果〕

以上説明せるとおり、本発明に係るワイヤレス手動エン
コーダはワイヤレス方式であるので、指令装置である手
動エンコーダと被制御装置である数値制御装置との間に
はケーブルが不要となるのでケーブルの引き回し作業が
不要となり、また、指令者の位置の移動に伴って発生し
たケーブル移動作業が不要となるので、作業効率を著し
く高め１６ ることかできる。また、ワイヤレス方式を実行するに際
し、正負の移動方向指令を従来のＡ相波・Ｂ相波の並列
信号方式から単一信号方式に変更することにより、変調
回路・復調回路が簡略化できる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は、本発明の１実施例に係るワイヤレス手動エ
ンコーダの送信側装置の構威を示すブロック図である。 第１ｂ図は、本発明の１実施例に係るワイヤレス手動エ
ンコーダのＡＭ変調された正転信号波（α波）の波形図
である。 第ＩＣ図は、本発明の１実施例に係るワイヤレス手動エ
ンコーダのＡＭ変調された逆転信号波（β波）の波形図
である。 第１ｄ図は、本発明の１実施例に係るワイヤレス手動エ
ンコーダの受信側装置の構威を示すプロ・冫ク図である
。 第２図は、従来技術に係る手動エンコーダの斜視図であ
る。 第３ａ図は、従来技術に係る手動エンコーダの回転円板
の平面図である。 第３ｂ図は、従来技術に係る手動エンコーダの概念的断
面図である。 第３ｃ図は、従来技術に係る手動エンコーダの受光素子
の配列図である。 第４ａ図は、負の移動方向を指示するＡ相波・Ｂ相波の
パルス波形図である。 第４ｂ図は、回転円板の右回転に伴うスリットの位置と
それに対応する受光素子の関係を示す図である。 第５ａ図は、正の移動方向を指示するＡ相波・Ｂ相波の
パルス波形図である。 第５ｂ図は、回転円板の左回転に伴うスリットの位置と
それに対応する受光素子の関係を示す図である。 １・・・手動エンコーダ、 ２・・・波形検出回路、 ３・・・変調回路、 ・電力増幅回路、 ・送信用アンテナ、 ・目盛板、 ・ハンドル、 ・回転部材、 ・保護外筒、 ・回転円板、 ・スリット、 ・発光源、 ・受光素子、 ・受信用アンテナ、 ・電力増幅回路、 ・復調回路、 ・正・逆転信号発生手段、 ・数値制御装置、 ・第１の比較器、 ・第２の比較器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 回転方向に対応して、いづれかがπ／２電気角進相とな
   る二つの独立した矩形交番電圧であるＡ相電圧とＢ相電
   圧とを発生する手動エンコーダ（１）と、 前記Ａ相電圧とＢ相電圧とのいづれが進相かを判断して
   前記手動エンコーダの回転方向が正転か逆転を判定し、
   該正・逆転に対応して継続時間を異にする二つの独立し
   た矩形波α波とβ波とを発生する波形検出回路（２）と
   、 前記二つの独立した矩形波α波とβ波とをもって単一の
   搬送波を変調する変調回路（３）と、該変調回路（３）
   をもって変調された出力信号を無線送信する送信手段（
   ５）と、 該無線送信される前記出力信号を受信する受信手段（１
   ４）と、 該受信された出力信号を復調する復調回路（１６）と、 前記復調された前記二つの独立した矩形波α波とβ波と
   にもとづいて、前記手動エンコーダの回転方向が正転か
   逆転かを代表する信号を発生する正・逆転信号発生手段
   （１７）とを有することを特徴とするワイヤレス手動エ
   ンコーダ。