JPS61287331A - Signal generating method shaft encoder - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To reduce the number of components and the cost and to attain compact mounting space by providing lots of slits for light transmission or projections for forming magnetic path at an equal interval to a disc except required angle ranges and detecting discontinuous part of a signal string from each signal period so as to generate an original signal. CONSTITUTION:A rotary shaft 2 is inserted and fixed incorporatedly to a disc 1. Lots of slits 3 are formed on the same circumference of the disc 1 except a prescribed center angle range theta. In this case, the prescribed angle range thetawithout the slits 3 is taken nearly 2-3 slits and the range theta is provided at one part of the disc 1. Then a photodetector 4 and a light emitting source are opposed in a matching way while clipping the disc 1, the light from the light emitting source is intermitted by the rotation of the disc 1, the light is detected by the photodetector 4 to output an electric pulse signal.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、シャフトエンコーダの信号発生方法に関す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION FIELD OF INDUSTRIAL APPLICATION This invention relates to a signal generation method for a shaft encoder.

従来技術 回転軸の回転によって所要の信号を発生させる手段とし
てシャフトエンコーダが従来より存在する。このシャフ
トエンコーダは、例えば第６図に示すように、回転軸３
０と一体的に回転する円板３１の同一円周上に等間隔で
多数のスリット３２を穿設し、このスリット形成位置に
おいて当該円板３１を挾んで、発光ダイオードの如き発
光源（図示せず）と光電検出器３３とを対向配置し、円
板３１の回転によって断続される光を前記光電検出器３
３により検出して電気パルス信号に変換し、得られた電
気パルス信号を各種制御信号等に使用するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION Shaft encoders have conventionally existed as means for generating a desired signal by rotating a rotating shaft. This shaft encoder, for example, as shown in FIG.
A large number of slits 32 are formed at equal intervals on the same circumference of a disk 31 that rotates integrally with the disk 31, and a light emitting source such as a light emitting diode (not shown) is inserted between the disk 31 at the slit forming position. ) and a photoelectric detector 33 are arranged to face each other, and the light interrupted by the rotation of the disk 31 is transmitted to the photoelectric detector 3.
3 and converts it into an electric pulse signal, and the obtained electric pulse signal is used for various control signals and the like.

例えば、このシャフトエンコーダを使用して回転軸の回
転角度位置を求める場合、前記電気パルス信号をカウン
トし、このカウント値から回転角度位置を算出すること
が可能となる。しかし、第６図のスリット列３２からの
信号だけでは、カウントを開始する最初の位置、すなわ
ち回転軸の基準位置が判明しないため、このままでは回
転角度の絶対位置を求めることができない。そこで、ス
リット列３２から得られる信号とは別のタイミングで発
生する信号が必要となる。この要請に応えるため第６図
に示した従来例では、前記スリット３２の他に基準信号
発生用のスリット３４が円板３１に穿設され、このスリ
ット３４によって断続される光信号を発生する発光源（
図示せず）と、その光信号を電気信号に変換する光電検
出器３５とがもう一組設けられている。For example, when determining the rotational angular position of the rotating shaft using this shaft encoder, it is possible to count the electrical pulse signals and calculate the rotational angular position from this count value. However, the signal from the slit array 32 in FIG. 6 alone does not determine the initial position at which counting begins, that is, the reference position of the rotation axis, and therefore the absolute position of the rotation angle cannot be determined as is. Therefore, a signal generated at a different timing from the signal obtained from the slit array 32 is required. In order to meet this demand, in the conventional example shown in FIG. 6, in addition to the slit 32, a slit 34 for generating a reference signal is bored in the disk 31, and a light emitting device that generates an optical signal that is interrupted by the slit 34 is provided. source(
(not shown) and a photoelectric detector 35 that converts the optical signal into an electrical signal.

前述したシャフトエンコーダは光学式の位置センサであ
るが、磁気応用式のシャフトエンコーダでは、外周に歯
（突起）を等間隔で多数突設したギヤを回転軸に固定し
、ピックアップコイルからなる検出器をギヤの歯と対向
する位置に配置し、ギヤの回転に基づく歯と検出器との
間の磁束変化を前記コイルで検出するのが一般的である
。そしてこの磁気式シャフトエンコーダにより夫々発生
タイミングの異なる複数の信号を得ようとする場合は、
歯数の異なる複数のギヤを回転軸に同軸固定し、各ギヤ
に夫々検出器を取付ける構造としていた。The shaft encoder mentioned above is an optical position sensor, but in the case of a magnetic shaft encoder, a gear with many teeth (protrusions) protruding at equal intervals on the outer periphery is fixed to a rotating shaft, and a detector consisting of a pickup coil is used. It is common for the coil to be placed in a position facing the teeth of the gear, and for the coil to detect changes in magnetic flux between the teeth and the detector based on the rotation of the gear. When trying to obtain multiple signals with different generation timings using this magnetic shaft encoder,
The structure was such that multiple gears with different numbers of teeth were fixed coaxially to the rotating shaft, and a detector was attached to each gear.

発明が解決しようとする問題点 従来のシャフトエンコーダでは、上述したように異なる
タイミングで発生する複数の信号を得る場合、各信号用
のスリットやギヤを設け、更に検出器も信号の種類数だ
け必要であった。従って、部品点数が増加して広い実装
空間が必要となり、また製造コストも嵩むという問題点
があった。Problems that the invention aims to solve With conventional shaft encoders, when obtaining multiple signals that occur at different timings as described above, slits and gears are provided for each signal, and as many detectors as there are types of signals are required. Met. Therefore, there are problems in that the number of parts increases, a large mounting space is required, and manufacturing costs also increase.

発明の目的 本発明は、従来技術に係るエンコーダに内在している前
述の問題点に鑑みなされたものであって、異なるタイミ
ングで複数の信号を発生させるシャフトエンコーダに使
用する部品点数を減少させ、実装空間のコンパクト化と
コストの低減とを図ることを目的とする。OBJECTS OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems inherent in conventional encoders. The purpose is to make the mounting space more compact and reduce costs.

問題点を解決するための手段 前記目的を好適に達成するため１本発明では、円板の所
要角度範囲を除いた範囲に光通過用のスリットまたは磁
路形成用の突起を等間隔に多数設けて該スリットまたは
突起に起因する信号列を発生させ、該信号列の各信号周
期から前記所要角度範囲に対応する信号列の不連続部分
を検知し、その不連続部分の検出に基いて原点信号を発
生させるようにしである。Means for Solving the Problems In order to suitably achieve the above object, the present invention provides a method in which a large number of slits for passing light or protrusions for forming magnetic paths are provided at equal intervals in a range other than the required angular range of the disc. to generate a signal train caused by the slit or protrusion, detect a discontinuous part of the signal train corresponding to the required angle range from each signal cycle of the signal train, and detect the origin signal based on the detection of the discontinuous part. This is done so that it occurs.

作用 本発明の信号発生方法では、例えば２つの異ったタイミ
ングで信号を発生させる場合、スリットまたは突起を等
間隔に設ける部分と、スリットまたは突起を不連続に設
ける所要角度範囲の部分とを同一円周上に配置すること
ができるので、検出器等の構成部品点数を減少させるこ
とが可能となる。Effect: In the signal generation method of the present invention, for example, when generating signals at two different timings, the portion where slits or protrusions are provided at equal intervals and the portion where the slits or protrusions are provided discontinuously within the required angle range are the same. Since they can be arranged on the circumference, it is possible to reduce the number of component parts such as detectors.

実施例 次に本発明に係るシャフトエンコーダの信号発生方法に
つき、好適な一実施例を挙げて、第１図〜第５図を参照
して説明する。第１図は、本発明の一実施例に係るシャ
フトエンコーダに使用する円板の平面図である。第１図
において円板１は、回転軸２に一体的に回転するよう嵌
挿固定しである。この円板１の同一円周上には、所定の
中心角度範囲θの部分を除いた部分に５等間隔で多数の
スリット３を穿設しである１本実施例では、スリット３
を設けない所定角度範囲θを略２〜３スリット分とし、
かつこのスリット非穿設範囲θは円板１に一個所だけ設
けである。そして光電検出器４と図示しない発光源とを
前記円板１を挾んで整合的に対向配置し、前記発光源か
らの光が円板１の回転によって断続され、これを光電検
出器４で検出して電気パルス信号を出力するようにしで
ある。Embodiment Next, a preferred embodiment of the shaft encoder signal generation method according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. 1 is a plan view of a disc used in a shaft encoder according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a disc 1 is fitted and fixed onto a rotating shaft 2 so as to rotate integrally therewith. On the same circumference of this disk 1, a large number of slits 3 are bored at five equal intervals except for a part within a predetermined central angle range θ.
The predetermined angle range θ without providing is approximately 2 to 3 slits,
Moreover, this slit-free range θ is provided only at one location on the disc 1. A photoelectric detector 4 and a light emitting source (not shown) are arranged facing each other in a consistent manner with the disc 1 in between, and the light from the light emitting source is interrupted by the rotation of the disc 1, which is detected by the photoelectric detector 4. This is to output an electric pulse signal.

第２図は、本発明に使用するシャフトエンコーダの信号
処理回路のブロック図である。第２図において、光電検
出器４から出力される電気パルス信号は波形整形回路５
で波形整形され、判別回路６に入力される。この判別回
路６は、第７図に示すように、Ｔ［走用タイマ等を構成
するマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）６ａ、第４図に示す
信号処理プログラム等を内蔵したＲＯＭ（リードオンリ
ーメモリ）６ｂ並びにＴおよびＴ／Ｎ値等を記憶するた
めのＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）６ｃ等からなる
。そして波形整形回路５の出力信号、すなわち第３図に
示す入力信号がこの判別回路６に入力すると、判別回路
６は該入力信号と同形の信号Ａと、信号Ａとは別タイミ
ングの信号Ｂとを夫々出力する。FIG. 2 is a block diagram of a signal processing circuit of a shaft encoder used in the present invention. In FIG. 2, the electric pulse signal output from the photoelectric detector 4 is transmitted to the waveform shaping circuit 5.
The signal is waveform-shaped and input to the discrimination circuit 6. As shown in FIG. 7, this discrimination circuit 6 includes a microprocessor (CPU) 6a that constitutes a running timer, etc., a ROM (read only memory) 6b containing a signal processing program, etc. shown in FIG. It consists of a RAM (random access memory) 6c for storing T and T/N values, etc. When the output signal of the waveform shaping circuit 5, that is, the input signal shown in FIG. Output each.

入力信号すなわち信号Ａのパルス列は、第１図に示す円
板１に穿設したスリット列３に対応するものである。ま
た信号Ｂは、入力信号のパルス列に生じた不連続部分経
過後の所定番目１本実施例では最初のパルス信号だけで
構成されている。なお円板１の非スリット穿設範囲θは
１個所だけであるから、信号Ｂは円板１回転につき１個
出力される。The input signal, ie, the pulse train of signal A, corresponds to the slit row 3 formed in the disk 1 shown in FIG. Further, the signal B is composed of only the first pulse signal in this embodiment after the discontinuous portion occurring in the pulse train of the input signal has elapsed. Note that since the non-slit drilling range θ of the disc 1 is only one location, one signal B is output for each rotation of the disc.

第４図は、入力信号から信号Ａと信号Ｂとを発生させる
信号処理プログラムのフローチャートであって、この信
号処理プログラムは判別回路内のマイクロプロセッサで
実行される。先ずステップ１で、パルス信号が入力する
のを待機する。パルス信号が入力した場合、すなわち入
力信号の立上りを検出した場合には、次のステップ２に
進み、該入力パルス信号を信号Ａとして出力する。FIG. 4 is a flowchart of a signal processing program for generating signals A and B from an input signal, and this signal processing program is executed by a microprocessor in the discrimination circuit. First, in step 1, the system waits for a pulse signal to be input. When a pulse signal is input, that is, when a rising edge of the input signal is detected, the process proceeds to the next step 2, and the input pulse signal is output as signal A.

次に前回のパルス入力によってスタートさせたタイマの
内容、すなわち直前のパルス信号周期Ｔをメモリに記憶
させる（ステップ３）０例えば、第３図の入力信号中の
パルスＰ１−１が判別回路に入力した場合には、前回パ
ルスＰイー２人力から今回パルスＰ９−０入力までの信
号周期ＴＴｌ−１をメモリに記憶させる。そして信号周
期Ｔ１−１を計測していたタイマをリセット（ステップ
４）すると共に、今回パルスＰｎイ入力から次回パルス
Ｐ、ｆｌ入力までの次の信号周期Ｔ９を計測するために
、タイマをスタートさせる（ステップ５）。Next, the contents of the timer started by the previous pulse input, that is, the immediately preceding pulse signal period T, are stored in the memory (step 3).For example, pulse P1-1 in the input signal in Fig. 3 is input to the discrimination circuit. In this case, the signal period TTl-1 from the previous pulse P E2 manual input to the current pulse P9-0 input is stored in the memory. Then, the timer that was measuring the signal period T1-1 is reset (step 4), and the timer is started in order to measure the next signal period T9 from the current pulse Pn input to the next pulse P and fl input. (Step 5).

次に、入力したパルス信号を信号Ｂとするか否かの判別
を行なう、そこでステップ３でメモリに保存した値Ｔが
所定時間ｔ１より大きいか否かの判別を行なう（ステッ
プ６）、第１図に示す円板１が、例えば等速回転をして
いる場合には、第３図の信号周期Ｔイ以外の信号周期Ｔ
つイ、Ｔｎ−，，Ｔ、−，，・・・は皆等しく、また信
号周期Ｔｎは他の信号周期より略２〜３倍長くなってい
る。そこで等速回転の場合には、前記所定時間ｔ工とし
て、Ｔｎ−□＝Ｔ、イ＝Ｔ、より若干大きく、Ｔ１より
若干水さいＴ、＜ｔｌ＜’ｒつの範囲内の固定値に設定
すれば、充分にＴｏとＴつとを区別することができる。Next, it is determined whether or not the input pulse signal is to be used as signal B. Then, it is determined whether or not the value T stored in the memory in step 3 is greater than a predetermined time t1 (step 6). If the disk 1 shown in the figure is rotating at a constant speed, for example, a signal period T other than the signal period Ta in FIG.
Tn-, T,-, . . . are all equal, and the signal period Tn is approximately two to three times longer than the other signal periods. Therefore, in the case of constant speed rotation, the predetermined time t is set to a fixed value within the range of Tn-□=T, i=T, which is slightly larger than T1, and T<tl<'r. Then, To and T can be sufficiently distinguished.

つまり信号Ａ中の特定のパルスのみをとり出して、信号
Ｂとすることができる。In other words, only a specific pulse in signal A can be extracted and used as signal B.

また円板１の回転に変化が生じる様な場合（不等速回転
）でも、円板１が例えば１０分の１回転する間に回転速
度が数倍も異なるということは殆んどない。そこでかか
る場合でも、ｔ、とじて（前回の周期値）Ｘｌ、５を使
用すれば、Ｔｎ−、、Ｔ、−、、−・・とＴ９とを充分
区別することができる。この場合には、シャフトエンコ
ーダを取付ける回転軸の回転速度。Further, even in the case where the rotation of the disk 1 changes (inconstant speed rotation), the rotational speed rarely differs by several times while the disk 1 rotates, for example, one-tenth of a rotation. Even in such a case, if t is taken and (previous cycle value) Xl, 5 is used, Tn-, T,-, . . . and T9 can be sufficiently distinguished. In this case, the rotational speed of the rotating shaft on which the shaft encoder is attached.

回転変化等により、第１図に示したスリット３の間隔と
所要角度範囲θとの関係を調整する必要があり、またこ
れらとｔｌの係数値との関係も調整する必要がある。Due to changes in rotation, etc., it is necessary to adjust the relationship between the spacing of the slits 3 and the required angle range θ shown in FIG. 1, and also the relationship between these and the coefficient value of tl.

第４図のステップ６の判別結果が否定（ＮＯ）の場合、
すなわちＴ≦ｔ１が成立する場合には、前記ステップ１
に戻り、次のパルス入力を待機する。If the determination result in step 6 of FIG. 4 is negative (NO),
That is, if T≦t1 holds true, step 1
Return to and wait for the next pulse input.

例えば、第３図のパルスＰ９−１が入力したときのステ
ップ６の判別では、Ｔｎ−ｃ　＜　ｔ１Ｃ円板が等速回
転しない場合の例では、　Ｔｎ−ｔ＜　ｊ１＝　１．５
　’ｒｎ−，、このときステップ３で述べたメモリには
、Ｔ４−１値の他に少なくとも前回計測した信号周期Ｔ
　ｎ−ａも保存しておく必要がある。）が成り立つため
、ステップ１に戻る。For example, in the determination in step 6 when the pulse P9-1 in FIG.
'rn-,, At this time, in addition to the T4-1 value, at least the previously measured signal period T is stored in the memory mentioned in step 3.
It is also necessary to save na. ) holds, so return to step 1.

ステップ１で次のパルスＰＴｌが入力したと判別すると
、前述と同様にしてステップ２，３，４．５と進み、再
びステップ６での判別がなされる。このときの判別結果
は、Ｔ、）ｔ□が成立するため肯定（ＹＥＳ）となり、
次のステップ７に進んで当該パルスＰ９を信号Ｂとして
出力し、ステップ１に戻る。If it is determined in step 1 that the next pulse PTl has been input, the process proceeds to steps 2, 3, and 4.5 in the same manner as described above, and the determination in step 6 is made again. The determination result at this time is affirmative (YES) because T, )t□ holds,
Proceeding to the next step 7, the pulse P9 is output as signal B, and the process returns to step 1.

このようにして、第３図ｄ信号Ａと信号Ｂとを発生させ
る。この場合に信号Ａには不連続部分が生ずるが、例え
ばシャトルプリンタの如くモータの１回転でヘッドが１
往復するプリンタにおいて、信号Ａを印字タイミングパ
ルスとして用い、かつ該ヘッドが反転するタイミングと
前記不連続部分とを一致させれば、信号Ａに不連続部分
が生じても実用上問題となることはない。なお第３図の
信号Ａの不連続部分においては、周期Ｔ４−０と同周期
の擬似信号を発生させ、信号Ａの不連続部分をなくして
もよい。In this way, signals A and B in FIG. 3d are generated. In this case, a discontinuous portion occurs in the signal A, but for example, in a shuttle printer, one rotation of the motor causes one head to rotate.
In a reciprocating printer, if signal A is used as a print timing pulse and the timing at which the head reverses matches the discontinuous portion, even if a discontinuous portion occurs in signal A, it will not be a practical problem. do not have. In the discontinuous portion of the signal A in FIG. 3, a pseudo signal having the same period as the period T4-0 may be generated to eliminate the discontinuous portion of the signal A.

第５図は、本発明の第２実施例に係る円板の平面図であ
る。本実施例の円板１ｏには、円板１０の１回転で２個
のパルスが等間隔に発生するように、所要角度範囲θを
回転中心を挟んで対称の位置に２個所設けである。そし
てこの夫々の角度範囲θ全体に亘るスリット１１を穿設
し、これ等のスリット１１．１１間でかつ同一円周上に
、等間隔で多数のスリット１２を穿設しである。本実施
例の場合には、スリット１１によるパルス信号の幅が、
スリット１２によるパルス信号の幅より長いことを検知
すれば、スリット１１の通過後の所定番目のスリット１
２のみの信号を取り出して別タイミングの信号とするこ
とができる。FIG. 5 is a plan view of a disk according to a second embodiment of the invention. In the disc 1o of this embodiment, two required angle ranges θ are provided at symmetrical positions across the center of rotation so that two pulses are generated at equal intervals during one rotation of the disc 10. Then, slits 11 are formed over the entire angular range θ, and a large number of slits 12 are formed at equal intervals between these slits 11 and 11 on the same circumference. In the case of this embodiment, the width of the pulse signal due to the slit 11 is
If it is detected that the width is longer than the width of the pulse signal from the slit 12, the slit 1 at a predetermined time after passing through the slit 11
It is possible to extract only two signals and use them as signals at different timings.

なお前述した各実施例では、光学式のシャフトエンコー
ダについて説明したが、磁気式シャフトエンコーダに本
発明を適用し得ることは勿論である。In each of the embodiments described above, an optical shaft encoder has been described, but it goes without saying that the present invention can be applied to a magnetic shaft encoder.

発明の詳細 な説明したように１本発明によれば複数の異なるタイミ
ングの信号を、１組の検出器と、１列のスリットまた突
起から取出すことができ、部品点数が少なくなるために
、その実装空間がコンパクトになると共に、製造コスト
を低源になし得る効果がある。As described in detail, according to the present invention, a plurality of signals at different timings can be extracted from one set of detectors and one row of slits or protrusions, and the number of parts is reduced. This has the effect of making the mounting space more compact and reducing manufacturing costs.

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

第１図は本発明に係るシャフトエンコーダの信号発生方
法の第１実施例に使用する円板の平面図。 第２図は信号処理回路のブロック図、第３図は第２図に
示す判別回路の入力信号と出力信号との関係を説明する
タイミングチャート、第４図は第２図に示す判別回路で
実行される信号処理プログラムの処理手順を示すフロー
チャート、第５図は本発明方法の第２実施例に使用する
円板の平面図、第６図は従来の光学式シャフトエンコー
ダに使用されている円板の平面図、第７図はマイクロプ
ロセッサ（ＣＰＵ）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）
およびＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）からなる処理
回路のブロック図である。 １．１０・・・円板　　　　　３，１２・・・スリット
４・・・光電検出器　　　　６・・・判別回路θ・・・
所要角度範囲 ＦＩｏ、４ ＦＩＧ、５ ＦＩＧ、６FIG. 1 is a plan view of a disk used in a first embodiment of the signal generation method for a shaft encoder according to the present invention. Figure 2 is a block diagram of the signal processing circuit, Figure 3 is a timing chart illustrating the relationship between the input signal and output signal of the discrimination circuit shown in Figure 2, and Figure 4 is executed by the discrimination circuit shown in Figure 2. FIG. 5 is a plan view of a disk used in the second embodiment of the method of the present invention, and FIG. 6 is a disk used in a conventional optical shaft encoder. The plan view of Figure 7 shows the microprocessor (CPU) and ROM (read only memory).
FIG. 2 is a block diagram of a processing circuit including RAM (Random Access Memory) and RAM (Random Access Memory). 1.10...Disk 3,12...Slit 4...Photoelectric detector 6...Discrimination circuit θ...
Required angle range FIo, 4 FIG, 5 FIG, 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 同一円周上に光通過用のスリットまたは磁路形成用の突
起を等間隔に多数形成した円板を回転させ、前記スリッ
トまたは突起が検出器を通過するタイミングで信号を発
生させるシャフトエンコーダの信号発生方法において、
円板の所要角度範囲を除いた範囲にスリットまたは突起
を等間隔に多数設けて該スリットまたは突起に起因する
信号列を発生させ、該信号列の各信号周期から前記所要
角度範囲に対応する信号列の不連続部分を検知し、その
不連続部分の検出に基いて原点信号を発生させることを
特徴とするシャフトエンコーダの信号発生方法。A shaft encoder signal that rotates a disk on which a large number of slits for passing light or protrusions for forming a magnetic path are formed at equal intervals on the same circumference, and generates a signal at the timing when the slits or protrusions pass a detector. In the method of occurrence,
A large number of slits or protrusions are provided at equal intervals in a range other than the required angular range of the disk, a signal train caused by the slits or protrusions is generated, and a signal corresponding to the required angular range is obtained from each signal period of the signal train. A signal generation method for a shaft encoder, characterized in that a discontinuous portion of a row is detected, and an origin signal is generated based on the detection of the discontinuous portion.