JPS5917605A - Absolute encoder - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain an absolute encoder output only by connecting one output signal line to one axis by sending each bit of an absolute value to a numerical control (NC) device bit-serially when a power supply is turned on. CONSTITUTION:When an enable signal PES is outputted from a processor 101a and inputted to absolute encoders 103X-103Z, 24 pulses Ps are generated from a pulse generating part 203 at prescribed periods. A counter 204 counts up the pulses Ps and inputs the counted value to a multiplexer 202. The multiplexer 202 outputs respective bit positions of a code plate 201 (outputs an absolute value consisting of 24 bits) corresponding to the counted value of the counter 204 to output lines lo (namely, lx-lz). The interface circuits 104X-104Z of respective axes receive said outputs serially, converts these signals from serial to parallel, stores the converted signals temporally in a buffer register, and then stores them in a current position storing area in a working memory 101d at a prescribed timing.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアブソリエートエンコーダに係り、特に工作機
械可動部の位置制御に適用して好適なアブソリエートエ
ンコーダに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an absolute encoder, and more particularly to an absolute encoder suitable for use in position control of movable parts of machine tools.

工作機械の工具やテーブルなどの機械可動部の位置を認
識する方法としてはインクリメンタル方式とアブソリエ
ート方式の２つの方法がある。インクリメンタル方式は
モータ又は機械可動部が所定角度回転成いは所定量移動
する毎に１個のパルスを発生するパルス発生器を設け、
該パルス発生器から発生するパルスを移動方向に応じて
現在位置カウンタにカウントアツプ或いはダウンせしめ
、該現在位置カウンタの計数値を機械可動部の現在位置
とする方式である。There are two methods for recognizing the position of machine movable parts such as tools and tables of machine tools: an incremental method and an absolute method. The incremental method is equipped with a pulse generator that generates one pulse each time the motor or mechanical movable part rotates by a predetermined angle or moves by a predetermined amount.
In this method, pulses generated from the pulse generator are caused to count up or down in a current position counter depending on the direction of movement, and the counted value of the current position counter is used as the current position of the mechanical movable part.

一方、アブソリュート方式はアブソリュートエンコーダ
（たとえば符号板）を用いテーブルなどの機械可動部の
位置を一義的な符号により表示する方法である。第１図
は５ビツトの符号板の例であり、実際には２４ビツトの
符号板が用いられる。On the other hand, the absolute method uses an absolute encoder (for example, a code plate) to display the position of a mechanical movable part such as a table using a unique code. FIG. 1 shows an example of a 5-bit code plate; in reality, a 24-bit code plate is used.

ところで、インクリメンタル方式においては電源を切断
すると機械可動部の現在位置が消失する。By the way, in the incremental method, when the power is turned off, the current position of the mechanical movable part disappears.

このため、電源投入後機械可動部を原点復帰させると共
に現在位置カウンタの内容を零にクリアして、該機械可
動部の現在位置と現在位置カウンタの内容を一致させ、
しかる後数値制御を行うようにしていた。しかし、この
ように電源投入後その都度原点復帰させる方式は作業が
煩雑になると共に、加工効率の低下をきたし好ましくな
かつた。For this reason, after turning on the power, the mechanical movable part is returned to its origin and the content of the current position counter is cleared to zero, so that the current position of the mechanical movable part and the content of the current position counter match,
After that, numerical control was carried out. However, this method of returning to the origin each time the power is turned on is not preferable because it complicates the work and reduces processing efficiency.

これに対し、アブソリュート方式によれば電源が切断さ
れても機械可動部の現在位置は消失することがなく、電
源投入後の原点復帰動作は不要であり、直ちにＮＣ制御
ができる利点がある。しかし、アブソリュート方式にお
いては、エンコーダとして２４ビツトの符号板を用いる
とすると１軸につきＮＯ装置と符号板間を接続する２４
本の信号線が必要になると共に、２４ビツトの高速のレ
シーバ回路が必要となりコスト高となる。On the other hand, according to the absolute method, the current position of the mechanical movable part is not lost even if the power is turned off, there is no need for a return-to-origin operation after the power is turned on, and there is an advantage that NC control can be performed immediately. However, in the absolute system, if a 24-bit code plate is used as an encoder, 24-bit code plates are used to connect the NO device and the code plate for each axis.
In addition to requiring multiple signal lines, a 24-bit high-speed receiver circuit is also required, resulting in high costs.

従って本発明は電源が投入されても機械的可動部の現在
位置を把握でき、しかも１軸につき１本の出力信号線を
有するだけでよい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。Therefore, an object of the present invention is to provide an absolute encoder that can grasp the current position of a mechanically movable part even when the power is turned on, and that requires only one output signal line per axis.

以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第２図は本発明に係る位置検出方式を実現したシステム
のブロック図であり、１０１はＮｃ装置でコンピュータ
を内蔵し、コンピュータＮ０（ＣＮＣという）としての
構成を有している。即ち　Ｎ。FIG. 2 is a block diagram of a system that realizes the position detection method according to the present invention. Reference numeral 101 denotes an Nc device that includes a built-in computer and is configured as a computer N0 (referred to as CNC). Namely N.

装置１０１は処理装置１０１ａ、制御プログラムメモリ
（ＲＯＭ）１０１ｂ、データメモリ（ＲＡＭ）１０１ｃ
。The device 101 includes a processing device 101a, a control program memory (ROM) 101b, and a data memory (RAM) 101c.
.

作業メモリ１０１ｄ、データバス１０１ｅを有しテ４１
１成され、作業メモＩＪ１０１ｄには各軸毎の指令位置
（アブソリエート値）ｘｃ　　、ｙｃ　　、ｚｏ、機械
可動部の現在位置Ｘａ、　Ｙａ、　Ｚａなどが記憶され
ている。It has a working memory 101d and a data bus 101e.
The work memo IJ101d stores command positions (absolute values) xc, yc, zo for each axis, current positions Xa, Ya, Za, etc. of the mechanical movable parts.

通常は、位置指令が与えられる毎に指令位置と現在位置
間の各軸インクリメンタル値△Ｘ、△Ｙ。Normally, each axis incremental value △X, △Y between the command position and the current position is generated every time a position command is given.

△Ｚが演算され、それぞれ公知のサーボ回路１０２Ｘ。ΔZ is calculated by a known servo circuit 102X.

１０２Ｙ、　１０２ＺＫ入力サレＮ　？−ホ％−ＪＩＭ
Ｘ、ＭＹ。102Y, 102ZK input sale N? -H%-JIM
X, MY.

ＭＺが回転する。サーボモータＭＸ、ＭＹ、ＭＺが回転
すれば図示しないテーブルはそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方
向、２軸方向に移動する。ところでアブソ１７　、−　
）　！　７　：２−タ１０３Ｘ、　１０３Ｙ、　ＩＱ！
Ｚ　カラｌｒ’Ｊ。MZ rotates. When the servo motors MX, MY, and MZ rotate, a table (not shown) moves in the X-axis direction, Y-axis direction, and two-axis directions, respectively. By the way, Abso 17, -
)! 7:2-ta 103X, 103Y, IQ!
Z Kara lr'J.

通常最下位ピットの内容が出力線Ｊ　Ｘ　１−ｅｙ　ｓ
　−ｅ　ｚを介してＮＯ装置１０１内賊のインタフェー
ス回路１０４Ｘ、　１０４Ｙ、　１０４Ｚに印加される
ようになっている。従って、テーブルがＸ、　Ｙ、　Ｚ
軸方向に所定量移動する毎に（Ｐｒ号線Ｊ、　ｌ　１．
　ｅ−ｅ、上の信号は甲→”０”又は４０＃−＋”ぜに
変化する。この出力信号線！ｘ、看７．沼２上の信号の
“１”→“０”又は“０”１″１＃の変化はインタフェ
ース回路１０４Ｘ、　１０４Ｙ。Normally, the contents of the lowest pit are the output line J
-ez to the interface circuits 104X, 104Y, and 104Z of the NO device 101. Therefore, the table is X, Y, Z
Every time it moves a predetermined amount in the axial direction (Pr line J, l 1.
ee, the upper signal changes from A → “0” or 40#-+”. This output signal line! "1"1# change is interface circuit 104X, 104Y.

１０４Ｚにより検出され、該変化が発生する毎に処理装
置１０１ａは作業用メモ１Ｊｉｏ１ｄに記憶されている
現在位置Ｘａ、　Ｙａ、　Ｚａの内容を移動方向に応じ
て正或いは負方向に１づつ更新する。104Z, and each time the change occurs, the processing device 101a updates the contents of the current positions Xa, Ya, and Za stored in the work memo 1Jio1d by one in the positive or negative direction depending on the direction of movement.

この結果、作業用メモ１ＪｌＯｉｄの現在位置記憶域に
は各軸の現在位置が常時記憶されることになる。As a result, the current position of each axis is always stored in the current position storage area of the work memo 1JlOid.

さて、−日の作業が終了してＮＯ装置１０１の電源を切
断すると作業用メモ１Ｊ１０１ｄの現在位置記憶域にそ
れ迄記憶されていた現在位置Ｘａ、Ｙａ。Now, when the work on day - is completed and the power of the NO device 101 is turned off, the current positions Xa and Ya that have been stored in the current position storage area of the work memo 1J101d.

ｚｏハたちどころに消失する。しかし、次の日ＮＣ装置
１０１の電源な投入すると、該電源投入が検出器１０５
により検出され該検出器より電源オン信号ＰＯ８（＝“
１”）が出力される。この結果、処理装［１０１ａはア
ブソリエートエンコーダ１０５Ｘ、　１Ｇ！ＳＹ。zoha instantly disappears. However, when the NC device 101 is powered on the next day, the detector 105
is detected by the detector, and the power-on signal PO8 (=“
1") is output. As a result, the processing device [101a is the absolute encoder 105X, 1G!SY.

１０３Ｚにイネーブル信号ＰＢ８を入力する。このイネ
ーブル信号ＰＥＳが入力されると各アブソリュートエン
コーダ１０５Ｘ、　ＩＧ５Ｙ、　１０５Ｚを１順次１ビ
ットづつ各軸毎に設けられた符号板の出力を出力信号線
Ｊｘｆ　Ｊｙｌ−らに出力する。Enable signal PB8 is input to 103Z. When this enable signal PES is input, each absolute encoder 105X, IG5Y, 105Z sequentially outputs the output of the code plate provided for each axis one bit at a time to output signal lines Jxf, Jyl-, etc.

第６図は、本発明に係るアブソリ辱−トエンコーダの説
明図である。符号板２０１は２４ビツトのアブソリエー
ト値（最大２“）を出力できるように構成され、各ビッ
ト値は並列にマルチプレクサ２０２に入力されている。FIG. 6 is an explanatory diagram of an absolute encoder according to the present invention. The code plate 201 is configured to output a 24-bit absolute value (maximum 2''), and each bit value is input to a multiplexer 202 in parallel.

尚、マルチプレクサ２０２には入力１ｓ町を介してイネ
ーブル信号ＦＥ１８を受信する受信端子と１ビツトづつ
符号板の各ビット値をビットシリアルに出力線Ｊ。に出
力する出力端子が設けられている。イネーブル信号ｐｎ
ｓが入力されると、パルス発生部２０５から所定周期で
２４個のノ（ルスＰ＠が発生する。カウンタ２０４はこ
の）（ルスＰｌを計数し、その計数値をマルチプレクサ
２０２に入力する。マルチプレクサ２０２は計数値が１
のとぎには符号板２０１の第１ビツト（最下位ビット）
の値を出力＠Ｊ、に出力し、計数値が２のときには符号
板２０１の第２ビツトの値を、以下同様に計数値が２４
であれば第２４ビット：（（（最・ｉ、上−値ビット）
のビット値を選択して出力する。The multiplexer 202 has a receiving terminal for receiving the enable signal FE18 via an input line 1s, and a line J for outputting each bit value of the code plate bit by bit in serial. An output terminal is provided to output to. enable signal pn
When s is input, the pulse generator 205 generates 24 pulses P@ at a predetermined period. The counter 204 counts the pulses Pl and inputs the counted value to the multiplexer 202. 202 has a count value of 1
Next, the first bit (least significant bit) of the code plate 201
When the count value is 2, the value of the second bit of the code plate 201 is output, and similarly when the count value is 24.
If so, the 24th bit: (((most i, upper value bit)
Select and output the bit value.

各軸のインタフェース回路１　ｏ４Ｘ、　１０４Ｙ、　
１０４Ｚはビットシリアルに出力線１ｘ、！ア、−ｅｚ
を介して送出されてきた各軸のアブソリュート値を直列
−並列変換して内蔵のバッファレジスタに一時的ニ記憶
し、しかる後所定のタイミングで作業用メモ１Ｊ１０１
ｄの現在位置記憶域に格納される。Interface circuit for each axis 1 o4X, 104Y,
104Z is a bit serial output line 1x,! A, -ez
The absolute values of each axis sent through the converter are serial-parallel converted and temporarily stored in the built-in buffer register, and then stored in the work memo 1J101 at a predetermined timing.
It is stored in the current position storage area of d.

以上、電源投入操作により自動的に作業用メモ１Ｊ１０
１ｄの現在位置記憶域に機械可動部の現在位置がセット
される。As mentioned above, the work memo 1J10 will be automatically activated when the power is turned on.
The current position of the mechanical movable part is set in the current position storage area 1d.

そして、以後同様な機械可動部の移動制御を行なえばよ
く電源投入後の原点復帰動作による位置合せは不要にな
る。尚、イネーブル信号ＰＥＳが消失後はマルチプレク
サ２０２は符号板２０１の最下位ビットの値を出力線環
。に出力する。Thereafter, it is sufficient to perform similar movement control of the mechanical movable parts, and positioning by return-to-origin operation after power is turned on becomes unnecessary. Note that after the enable signal PES disappears, the multiplexer 202 outputs the value of the least significant bit of the code plate 201. Output to.

以上、本発明によればアブソリュートエンコーダを用い
ると共に、電源投入により該アブソリネートエンコーダ
の出力を現在位置記憶域にプリセットするようにしたか
ら電源投入後の原点復帰操作は必らずしも必要でな（な
った。As described above, according to the present invention, an absolute encoder is used and the output of the absolute encoder is preset in the current position storage area when the power is turned on, so a return-to-origin operation after the power is turned on is not necessarily necessary. Na (became)

又、本発明においては電源投入によりビットシリアルに
アブソリネート値の各ビットをＮＣ装置に送出するよう
にしたから１軸につき１本の出力信号Ｈな設けるだけで
よく、信号線数を著しく少なくさせコストダウンを図る
ことができた。In addition, in the present invention, since each bit of the absolute value is sent to the NC device in a bit-serial manner when the power is turned on, it is only necessary to provide one output signal H for each axis, which significantly reduces the number of signal lines and reduces costs. I was able to take it down.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図はアブソリュートエンニーダの説明図、第２図は
本発明に係るアブソリュートエンコーダを用いた場合の
実施例ブロック図、第５図は本発明に係るアブソリュー
トエンニーダ説明図である。 １０１・・・・・・ＮＣ装置、ＭＸ、　ＭＹ、　ＭＺ・
・・・・・各軸サーボ％　　Ｊ　、１０５Ｘ＋　１０　
Ｓ　ＹＴ　１０３　Ｚ　＝＝”　７　ｊ　／　！Ｊ　鼻
１’ｘ　／：ｒ−ダ、１０４Ｘ、　ＩＤ４Ｙ、　１０４
Ｚ−・・−インタフェース回路、１０５・・・・・・検
出器、２０１・・・・・・符号板、２０２・・四マルチ
プレクサ、２０ト・・・・・パルス’ＪＩＥ器、２０４
・・・・・・カウンタ。 特許出願人　ファナック体式会社 代理人弁理士　辻　　　實　外１名 第１図 第２図FIG. 1 is an explanatory diagram of an absolute encoder, FIG. 2 is a block diagram of an embodiment using the absolute encoder according to the present invention, and FIG. 5 is an explanatory diagram of the absolute encoder according to the present invention. 101...NC device, MX, MY, MZ・
...Each axis servo% J, 105X+10
S YT 103 Z ==” 7 j / !J Nose 1'x /:r-da, 104X, ID4Y, 104
Z--Interface circuit, 105...Detector, 201...Code plate, 202...4 multiplexer, 20T...Pulse 'JIE device, 204
······counter. Patent applicant Minoru Tsuji and 1 other person, patent attorney representing FANUC Structured Company Figure 1 Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] Ｎ桁（Ｎは２以上の整数）より成る位置情報を検出する
アブソリエートエンコーダにおいて、少なくとも１桁の
出力信号線を有し、通常はＮ桁のうち最下位桁のデータ
を該出力信号線を通して外部に送出するようにしζ外部
からの所定の制御信号ニよってＮ桁のデータをシリアル
に該出力信号線を介して外部に送出するようにしたこと
を特徴とするアブソリエートエンコーダ。An absolute encoder that detects position information consisting of N digits (N is an integer of 2 or more) has at least one digit output signal line, and normally the data of the least significant digit of the N digits is passed through the output signal line. An absolute encoder characterized in that N-digit data is serially transmitted to the outside via the output signal line in response to a predetermined control signal from the outside.