JPH0729413U - ディジタル角度検出器 - Google Patents
ディジタル角度検出器Info
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- JPH0729413U JPH0729413U JP5956693U JP5956693U JPH0729413U JP H0729413 U JPH0729413 U JP H0729413U JP 5956693 U JP5956693 U JP 5956693U JP 5956693 U JP5956693 U JP 5956693U JP H0729413 U JPH0729413 U JP H0729413U
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Abstract
(57)【要約】
【目的】回転角度を互いに異なる回転比で検出する2つ
のアブソリュートエンコーダを使用し、両者の出力を組
み合わせて回転角度検出信号を得ることにより、角度分
解能の粗いアブソリュートエンコーダを使用し得るディ
ジタル角度検出器を提供する。 【構成】第1のアブソリュートエンコーダ5はターンテ
ーブル1と同等の回転比で回転する回転軸3の回転角度
を検出する。第2のアブソリュートエンコーダ7はエン
コーダ5の出力8ビットディジタル信号の下位2ビット
と同期した回転比率(1対64)で回転角度を検出す
る。同期補正回路8はエンコーダ5の出力ディジタル信
号の下位2ビットとエンコーダ7の出力8ビットディジ
タル信号の上位2ビットとの状態に応じて、エンコーダ
5の出力ディジタル信号の上位6ビットに対して同期補
正し、14ビットの角度検出信号を出力する。
のアブソリュートエンコーダを使用し、両者の出力を組
み合わせて回転角度検出信号を得ることにより、角度分
解能の粗いアブソリュートエンコーダを使用し得るディ
ジタル角度検出器を提供する。 【構成】第1のアブソリュートエンコーダ5はターンテ
ーブル1と同等の回転比で回転する回転軸3の回転角度
を検出する。第2のアブソリュートエンコーダ7はエン
コーダ5の出力8ビットディジタル信号の下位2ビット
と同期した回転比率(1対64)で回転角度を検出す
る。同期補正回路8はエンコーダ5の出力ディジタル信
号の下位2ビットとエンコーダ7の出力8ビットディジ
タル信号の上位2ビットとの状態に応じて、エンコーダ
5の出力ディジタル信号の上位6ビットに対して同期補
正し、14ビットの角度検出信号を出力する。
Description
【0001】
本考案は、ディジタル角度検出器に係り、特に、回転運動をする装置の回転角 度を検出し、その検出信号をディジタル信号として出力するディジタル角度検出 器に関する。
【0002】
図4は、従来のディジタル角度検出器の一例の斜視図を示す。同図において、 1はターンテーブル、2はターンテーブル1を回転させるハンドル、3はターン テーブル1の中心に一端が固定された回転軸、4は回転軸3の他端に直結され、 その回転角度に応じた14ビットのディジタルバイナリ信号を出力する14ビッ トアブソリュートエンコーダである。
【0003】 この従来のディジタル角度検出器において、ハンドル2を操作することにより 図示しない駆動機構(例えば、ウォームとホイール、あるいはベベルギア)を駆 動して、ターンテーブル1を所望の角度回転すると、ターンテーブル1と一体的 に、回転軸3がターンテーブル1と同一の角度回転する。14ビットアブソリュ ートエンコーダ4は、この回転軸3の回転角度、すなわち、ターンテーブル1の 回転角度に応じた値の14ビットのディジタルバイナリ信号を回転角度検出信号 として出力する。ここで、14ビットアブソリュートエンコーダ4を使用してい るのは、電源の投入・遮断を繰り返した場合でも、ターンテーブル1の絶対角度 を検出できるようにするためである。
【0004】
しかし、上記の従来のディジタル角度検出器は、14ビットアブソリュートエ ンコーダ4の角度分解能が、16,384(=214)分割と微小角度である。こ のため、14ビットアブソリュートエンコーダ4に極めて高精度の精密加工が必 要であり、そのため低価格でディジタル角度検出器を製作することができない。
【0005】 本考案は、上記の点に鑑みなされたもので、安価な、角度分解能の粗いアブソ リュートエンコーダを使用して、より精度の高いディジタル角度検出信号を出力 することができるディジタル角度検出器を提供することを目的とする。
【0006】
本考案は、上記の目的を達成するため、回転角度を互いに異なる回転比で検出 する2つのアブソリュートエンコーダを使用し、両者の出力を組み合わせて回転 角度検出信号を得ることにより、角度分解能の粗いアブソリュートエンコーダを 使用し得るディジタル角度検出器を提供するものである。
【0007】 すなわち、本考案は、回転運動をする回転体と、この回転体と同等の回転比で 回転する回転軸の回転角度を検出する第1のアブソリュートエンコーダと、第1 のアブソリュートエンコーダの出力ディジタル信号の所定数の下位ビットと同期 した回転比率で回転体の回転角度を検出する第2のアブソリュートエンコーダと 、角度検出信号を出力する同期補正回路とより構成したものである。
【0008】 ここで、同期補正回路は、第1および第2のアブソリュートエンコーダの各出 力ディジタル信号を入力信号として受け、第1のアブソリュートエンコーダの出 力ディジタル信号の前記所定数の下位ビットと第2のアブソリュートエンコーダ の出力ディジタル信号の所定数の上位ビットとの状態に応じて、第1のアブソリ ュートエンコーダの出力ディジタル信号の前記所定数の下位ビットを除く上位ビ ットに対して同期補正し、同期補正した上位ビットと第2のアブソリュートエン コーダの出力ディジタル信号とからなるディジタル信号を角度検出信号として出 力する。
【0009】
本考案では、第1のアブソリュートエンコーダの出力ディジタル信号の前記下 位の所定ビットを除く上位ビットと、第2のアブソリュートエンコーダの出力デ ィジタル信号とからなるディジタル信号を角度検出信号として出力するため、1 つのアブソリュートエンコーダにより角度検出信号を得る場合よりも、各々のア ブソリュートエンコーダの出力ディジタル信号のビット数が少なく、よって角度 分解能が粗くて済む。
【0010】 ここで、第2のアブソリュートエンコーダは、第1のアブソリュートエンコー ダの出力ディジタル信号の所定数の下位ビットと同期した回転比率で回転体の回 転角度を検出しているが、同期整合がずれて出力信号の連続性が保たれなくなる ことがあり得る。
【0011】 そこで、本考案では、同期補正回路により、第1のアブソリュートエンコーダ の出力ディジタル信号の前記所定数の下位ビットと第2のアブソリュートエンコ ーダの出力ディジタル信号の所定数の上位ビットとを比較し、両者が一致してい る場合は、第1および第2のアブソリュートエンコーダの各出力ディジタル信号 が同期整合しているから補正せず、両者が不一致である時は、不一致の状態に応 じて第1のアブソリュートエンコーダの出力ディジタル信号の前記下位の所定ビ ットを除く上位ビットに対して+1または−1を加算して同期補正する。
【0012】 これにより、本考案では、従来よりも角度分解能が粗い第1および第2のアブ ソリュートエンコーダを用いて、あたかも角度分解能が微小角度のひとつのアブ ソリュートエンコーダで出力しているかの如き連続性を保った角度検出信号を出 力することができる。
【0013】
次に、本考案の実施例について説明する。
【0014】 図1は本考案の一実施例の構成図を示す。同図中、図4と同一構成部分には同 一符号を付し、その説明を省略する。図1において、回転軸3の一端は、回転角 度を検出すべきターンテーブル1の中心部に固定され、回転軸3の他端は、第1 のアブソリュートエンコーダ5に直結されている。また、第1のアブソリュート エンコーダ5の反対側の回転軸は、1対64の比率の増速器(ギヤボックス)6 に直結されている。増速器6の出力軸は、第2のアブソリュートエンコーダ7に 直結されている。同期補正回路8は、第1および第2のアブソリュートエンコー ダ5および7の各出力ディジタル信号を入力信号として受け、同期補正を行う。
【0015】 ここで、第1および第2のアブソリュートエンコーダ5および7は、それぞれ 8ビットのアブソリュートエンコーダである。それらの角度分解能は、256( =28 )分割で、最小検出角度が約1.4°と極めて粗いため、現在の加工技術 水準をもってすれば、容易に十分な精度のものを製作できるものである。
【0016】 第1のアブソリュートエンコーダ5は、ターンテーブル1と直結した回転軸3 と1対1に接続されているため、ターンテーブル1の回転角度をそのまま256 分割の精度で検出する。これに対し、第2のアブソリュートエンコーダ7のシャ フトは、増速器6を介して回転軸3に実質的に接続されているため、ターンテー ブル1の1回転で64回転する。よって、1ビットあたりの角度分解能は、16 ,384(=28×64)分割の精度となる。
【0017】 また、1対64の回転比になるように第2のアブソリュートエンコーダ7が接 続されているため、第1のアブソリュートエンコーダ5の出力8ビットディジタ ル信号の下位2ビットと、第2のアブソリュートエンコーダ7の出力8ビットデ ィジタル信号の上位2ビットとは、同期する。
【0018】 第1のアブソリュートエンコーダ(以下、1Xエンコーダという)5の出力角 度検出信号である8ビットディジタル信号と、第2のアブソリュートエンコーダ (以下、64Xエンコーダという)7の出力角度検出信号である8ビットディジ タル信号とは、それぞれ同期補正回路8に供給される。ここで、これらの信号は 、後述する同期補正処理される。さらに、1Xエンコーダ5の出力8ビットディ ジタル信号の上位6ビットを上位ビット側とし、64Xエンコーダ7の出力8ビ ットディジタル信号を下位ビット側として、計14ビットのディジタル信号が合 成されて、角度検出信号として出力される。
【0019】 図2は本考案の要部の同期補正回路の一実施例の回路図を示す。同図中、図1 と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図2において、回転 体10は、前記ハンドル2により回転操作されるターンテーブル1などの、絶対 角度の検出が必要とされる回転運動をする回転体で、例えば、水平環と垂直環と に支えられたジャイロ球を有するジャイロコンパスなどがある。
【0020】 同期補正回路8は、1Xエンコーダ5の出力8ビットディジタル信号を入力信 号として受けるバッファ81と、64Xエンコーダ7の出力8ビットディジタル 信号を入力信号として受けるバッファ82と、NAND回路83および84と、 バッファ82よりの8ビットディジタル信号のうち上位2ビットをそれぞれ反転 してNAND回路83に入力するインバータ85および86と、バッファ81よ りの8ビットディジタル信号のうち下位2ビットをそれぞれ反転してNAND回 路84に入力するインバータ87および88と、バッファ81の出力8ビットデ ィジタル信号のうち上位6ビットに対して、NAND回路83および84の出力 信号に応じて「1」または「−1」を加算する加算器89とよりなる。この同期 補正回路8は、加算器89の出力6ビットディジタル信号を上位ビット側とし、 バッファ82の出力8ビットディジタル信号を下位ビット側とする、計14ビッ トのディジタル信号を出力する構成である。
【0021】 ここで、同期補正回路8による同期補正の原理について説明する。いま、回転 体10の初期位置を0°とし、このとき、1Xエンコーダ5の出力8ビットディ ジタル信号の値は16進表現で(00)Hで、また、64Xエンコーダ7の出力 8ビットディジタル信号の値も16進表現で(00)Hであるものとする。回転 体10が上記の位置から1/64回転すると、1Xエンコーダ5の出力8ビット ディジタル信号の値は(04)Hとなるのに対し、64Xエンコーダ7のシャフ トは、回転体10の1/64回転で1回転するから、64Xエンコーダ7の出力 8ビットディジタル信号の値は(00)Hとなるはずである。
【0022】 しかし、上記のエンコーダ5および7のギアのバックラッシュなどの外乱によ り、上記の同期整合の状態が乱れることがある。その場合は、両エンコーダ5お よび7の出力値の関係は、上記とは異なり、同期補正回路8が1Xエンコーダ5 の出力ディジタル信号の下位2ビットが「00」、「01」、「10」、「11 」、「00」…と変化する毎に(すなわち、回転体10の1/64回転毎で、6 4Xエンコーダ7の出力ディジタル信号の上位2ビットが「11」から「00」 へ変化する毎に)、同期チェックを行うものとすると、次の2通りが考えられる 。
【0023】 第1のケースは、1Xエンコーダ5の出力8ビットディジタル信号の値が(0 4)Hとなるのに対し、64Xエンコーダ7の出力8ビットディジタル信号の値 は(FF)Hとなる場合である。第2のケースは、1Xエンコーダ5の出力8ビ ットディジタル信号の値は(03)Hのときに、64Xエンコーダ7の出力8ビ ットディジタル信号の値が(00)Hとなる場合である。
【0024】 1Xエンコーダ5と64Xエンコーダ7とが正しく同期整合されている場合に は、上記したように、1/64回転毎に1Xエンコーダ5の出力ディジタル信号 の下位2ビットは64Xエンコーダ7の出力ディジタル信号の上位2ビットと同 一となるように調整してあるので、1Xエンコーダ5の出力8ビットディジタル 信号の下位2ビットを省略して残りの上位6ビットを64Xエンコーダ7の出力 8ビットディジタル信号の上位側に合成して得た14ビットディジタル信号を角 度検出信号とすることができる。
【0025】 この角度検出信号は、回転体10が上記0°の位置から1/64回転すると、 16進表現で(0100)Hとなる(10進表現では「256」)。しかし、同 期整合が乱れて上記の第1のケースになった場合は、上記の14ビットディジタ ル信号(角度検出信号)は(01FF)H(10進表現では「511」)となり 、上記の第2のケースになった場合は(0000)H(10進表現では「0」) となる。すなわち、同期整合が乱れると、上記の14ビットディジタル信号の値 は、本来の値の2倍の値か0になり、その前後の角度検出時の値と連続性を大き く欠いた値となってしまう。
【0026】 そこで、本実施例では、図2に示したように、同期補正回路8は、NAND回 路83および84とインバータ85〜88によりバッファ81を介して取り出さ れる1Xエンコーダ5の出力8ビットディジタル信号の下位2ビットと、バッフ ァ82を介して取り出される64Xエンコーダ7の出力8ビットディジタル信号 の上位2ビットとを比較照合し、不一致を検出する。すなわち、1Xエンコーダ 5の出力8ビットディジタル信号の下位2ビットが「11」で、64Xエンコー ダ7の出力8ビットディジタル信号の上位2ビットが「00」のときには、前記 第2のケースの場合であり、この場合は、NAND回路83および84のうちN AND回路83の出力信号が”L”レベルとなる。また、1Xエンコーダ5の出 力8ビットディジタル信号の下位2ビットが「00」で、64Xエンコーダ7の 出力8ビットディジタル信号の上位2ビットが「11」のときには、前記第1の ケースの場合であり、この場合は、NAND回路83および84のうちNAND 回路84の出力信号が”L”レベルとなる。
【0027】 NAND回路84から”L”レベルの信号が出力される上記の第1のケースの 場合は、1Xエンコーダ5の検出値が64Xエンコーダ7の検出値よりも進んで いる場合であるので、このときには、加算回路89は、バッファ81を介して取 り出される1Xエンコーダ5の出力8ビットディジタル信号の上位6ビットに「 −1」を加算する。一方、NAND回路83から”L”レベルの信号が出力され る上記の第2のケースの場合は、1Xエンコーダ5の検出値が64Xエンコーダ 7の検出値よりも遅れている場合であるので、この場合は、加算回路89は、バ ッファ81を介して取り出される1Xエンコーダ5の出力8ビットディジタル信 号の上位6ビットに「+1」を加算する。
【0028】 また、上記の組合せ以外の、同期整合がとれているとき、あるいは、その他の 場合は、NAND回路83および84の出力信号はそれぞれ”H”レベルである から、加算回路89は、上記の加算は行わず、バッファ81を介して入力される 1Xエンコーダ5の出力8ビットディジタル信号の上位6ビットをそのまま出力 する。このようにして、加算回路89により次表に示す如き同期補正量の付与が 行われる。
【0029】
【表1】
【0030】 このようにして、1Xエンコーダ5の出力8ビットディジタル信号の下位2ビ ットと、64Xエンコーダ7の出力8ビットディジタル信号の上位2ビットとの 比較結果に応じて、加算器89により1Xエンコーダ5の出力8ビットディジタ ル信号の上位6ビットに、表1に示した同期補正量を付与する。そして、この加 算器89の出力6ビットに、バッファ82を介して出力された64Xエンコーダ 7の出力8ビットディジタル信号を下位側に合成して得た14ビットディジタル 信号が、同期補正回路8より角度検出信号として取り出される。
【0031】 これにより、前記した第1のケースの場合は、加算器89の出力6ビット信号 は「000000」、バッファ82の出力8ビット信号は「11111111」 となるから、同期補正回路8の出力角度検出信号は、16進表現で(00FF) H (10進表現では「255」)となる。同様に、前記した第2のケースの場合 は、(0100)H(10進表現では「256」)となる。従って、同期整合が とれていなくとも、同期補正回路8から同期整合がとれているときの本来の値( 0100)Hと同一か極めて近い値に補正された角度検出信号を取り出すことが できる。
【0032】 このように、本実施例によれば、二つのエンコーダ5および7と同期補正回路 8とを組み合わせることにより、角度分解能の粗い8ビットアブソリュートエン コーダを用いて連続した正確な角度検出信号を得ることができる。
【0033】 図3は本考案の他の実施例の構成図を示す。同図中、図1および図2と同一構 成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図3において、12はラック 、13はピニオン、14はピニオンを駆動するモータで、モータ14の一方の回 転軸14aはピニオン13の中心部に固定され、モータ14の他方の回転軸14 bは歯車15に固定され、歯車15はこれと同一の歯数の歯車16を介して1X エンコーダ5のシャフトに接続されている。これにより、1Xエンコーダ5はピ ニオン13の回転と1対1に回転して回転角度を検出する。
【0034】 さらに、歯車15は、小径の歯車17および大径の歯車18を介して歯車19 に噛合するようになされている。歯車19は、64Xエンコーダ7のシャフトに 接続されている。歯車17および18は、共通のシャフトで固定されており、同 時に回転する。歯車19は、ピニオン13および歯車15が1回転すると、64 回転するように、歯車17〜19の歯数が設定されている。これにより、64X エンコーダ7は、ピニオン13の1回転に対して64回転して回転角度を検出す る。
【0035】 同期補正回路8は、1Xエンコーダ5および64Xエンコーダ7の各出力ディ ジタル信号が入力され、前記したように、同期整合の乱れが生じても、連続した 値が得られるよう同期補正した14ビットディジタル信号を出力する。モータ駆 動装置20は、同期補正回路8の出力14ビットディジタル信号を入力信号とし て受け、これにより、ピニオン13の回転角度、すなわちラック12の位置を検 出し、その検出位置に基づいて、モータ14の回転を駆動制御する。これにより 、本実施例によれば、ラック12およびピニオン13の精度の高い位置決めを行 うことができる。
【0036】 なお、本考案は、以上の実施例に限定されるものではなく、例えば、7ビット アブンリュートエンコーダを使用した場合、第1のアブソリュートエンコーダ5 の出力ディジタル信号の下位2ビットと第2のアブソリュートエンコーダ7の出 力ディジタル信号の上位2ビットとが同期する回転比としては、第2のアブソリ ュートエンコーダ7を第1のアブソリュートエンコーダ5に対して32倍の回転 比で配置するように構成してもよい。
【0037】 また、同期補正回路8は図2に示したような論理回路によるハードウェア構成 に限らず、コンピュータによるソフトウェア処理により実現することもできる。 また、第1および第2のアブソリュートエンコーダ5および7のビット数も、適 用する装置の要求精度に応じて定めることができることは勿論である。
【0038】
以上説明したように、本考案によれば、従来よりも角度分解能が粗い第1およ び第2のアブソリュートエンコーダを用いて、あたかも角度分解能が微小角度の ひとつのアブソリュートエンコーダで出力しているかの如き連続性を保った角度 検出信号を出力することができる。このようにしたため、従来に比し安価な構成 で、しかも、精度の高いディジタル角度検出信号を出力することができる。よっ て、工作機械、ロボット、ジャイロコンパス等の絶対角度の検出を必要とする分 野に広く適用することができ、産業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の一実施例の構成の概要を示す斜視図で
ある。
ある。
【図2】本考案の要部の同期補正回路の一実施例の回路
図である。
図である。
【図3】本考案の他の実施例の構成の概要を示す斜視図
である。
である。
【図4】従来の一例の構成図である。
1…ターンテーブル 2…ハンドル 5…第1のアブソリュートエンコーダ(1Xエンコー
ダ) 6…増速器(ギアボックス) 7…第2のアブソリュートエンコーダ(64Xエンコー
ダ) 8…同期補正回路 12…ラック 13…ピニオン 83、84…NAND回路 89…加算器
ダ) 6…増速器(ギアボックス) 7…第2のアブソリュートエンコーダ(64Xエンコー
ダ) 8…同期補正回路 12…ラック 13…ピニオン 83、84…NAND回路 89…加算器
Claims (1)
- 【請求項1】回転運動をする回転体と、 該回転体と同等の回転比で回転する回転軸の回転角度を
検出する第1のアブソリュートエンコーダと、 該第1のアブソリュートエンコーダの出力ディジタル信
号の所定数の下位ビットと同期した回転比率で該回転体
の回転角度を検出する第2のアブソリュートエンコーダ
と、 該第1および第2のアブソリュートエンコーダの各出力
ディジタル信号を入力信号として受け、該第1のアブソ
リュートエンコーダの出力ディジタル信号の前記所定数
の下位ビットと該第2のアブソリュートエンコーダの出
力ディジタル信号の所定数の上位ビットとの状態に応じ
て、該第1のアブソリュートエンコーダの出力ディジタ
ル信号の前記所定数の下位ビットを除く上位ビットに対
して同期補正し、該同期補正した上位ビットと該第2の
アブソリュートエンコーダの出力ディジタル信号とから
なるディジタル信号を角度検出信号として出力する同期
補正回路とを備えることを特徴とするディジタル角度検
出器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5956693U JPH0729413U (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | ディジタル角度検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5956693U JPH0729413U (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | ディジタル角度検出器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0729413U true JPH0729413U (ja) | 1995-06-02 |
Family
ID=13116925
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5956693U Withdrawn JPH0729413U (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | ディジタル角度検出器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0729413U (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002340619A (ja) * | 2001-05-16 | 2002-11-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 回転角度検出装置 |
JP2002340515A (ja) * | 2001-05-21 | 2002-11-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 回転角度検出装置 |
JP2006015578A (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-19 | Hitachi Koki Co Ltd | 卓上丸鋸 |
JP2016090317A (ja) * | 2014-10-31 | 2016-05-23 | トヨタ自動車株式会社 | 回転角検出装置 |
-
1993
- 1993-11-05 JP JP5956693U patent/JPH0729413U/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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