JPS62263409A - Encoder - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To perform desired positional control accurately without wastefulness, by making it possible to write positional information at a necessary arbitrary position and reading the written positional information to detect a position. CONSTITUTION:The title encoder is constituted of a drive shaft 30 rotating a rotary disc 20 in a state of supporting the same at the center of rotation thereof, a control substrate 40 performing writing/reading control with respect to a magnetic head 10, a main body support base 52 pivotary supporting the shaft 30 in a rotatable manner and a main body base 53. Further, a ring-shaped sponge elastomer 54 contacting the disc 20 under pressure by the predetermined contact pressure of the head 10 and the back plate 55 supporting the same are provided. By this constitution, the bases 53, 52 are fixed and the shaft 30 is connected to an article to be controlled and the control circuit on the control substrate is energized when the article to be controlled is set at a desired locating position to allow the head 10 to magnetically record positional information and, thereafter, the head 10 is controlled in a reading mode to allow the disc 20 to rotate to detect a magnetic recording position when said position again reaches the head position and it is detected that the article to be controlled reaches the desired position.

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高精度で必要な位置決め等が可能なエンコー
ダに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an encoder that is capable of performing necessary positioning with high precision.

［従来の技術及びその問題点コ 近年、ロボット、自動機械の発達とともに、その制御の
ために回転、又は直線上の位置検出装置であるエンコー
ダ（位置付呼発生装置）が広く利用され、その種類も多
ｆ重多様である。回転角変位計測用のロータリエンコー
ダ（回転角位置付号発生装ｅ）として最も一般的に利用
されているインクリメンタルロータリエンコーダを例と
して説明する。[Conventional technology and its problems] In recent years, with the development of robots and automatic machines, encoders (positioned call generators), which are rotary or linear position detection devices, have been widely used to control them. It is also multi-diverse. An incremental rotary encoder, which is most commonly used as a rotary encoder (rotational angular position number generator e) for measuring rotational angular displacement, will be described as an example.

現在、市場では光学式と磁気式の両方式があるが、近年
のデジタル技術の発達により高分解能、高信頼性なもの
が要求されてきている。しかし、同一形状（大きさ）で
、高分解能を得ようとすると、−ｉには信号発生源のピ
ッチをより小さくせねばならず、この事は発生信号の微
弱化、Ｓ／Ｎ比の悪化等につながり、信頼性の低下に直
接結びつく要因となる。Currently, there are both optical and magnetic types on the market, but with the recent development of digital technology, higher resolution and higher reliability are required. However, in order to obtain high resolution with the same shape (size), the pitch of the signal generation source must be made smaller for -i, which weakens the generated signal and worsens the S/N ratio. etc., and becomes a factor that directly leads to a decrease in reliability.

そのうえ、いかにピッチを小さく（分解能を高く）シよ
うとも、その制御位置はあくまで理想位置に対する近似
位置であり、必ずしも必要な位置情報と合致していると
は言いがたい。Moreover, no matter how small the pitch (high resolution) is, the controlled position is only an approximate position to the ideal position, and it is difficult to say that it necessarily matches the necessary position information.

従来、最も多く用いられている光学式ロータリエンコー
ダの光学円板の構成を第４図に示す。FIG. 4 shows the configuration of an optical disc of an optical rotary encoder that has been used most commonly in the past.

第４図図示の如く、光学円板１００は被制御物の動ぎに
対応して回転する駆動軸１１０に、その回転中心を貫通
する形で固着されている。そして光学円板１００は、中
心より所定半径の全円周１０２上に中心より見て放射状
に所定の角度α毎に円板１ｏＯの厚み方向に、光を透過
／遮断するスリット１０１が配設されている。なお、こ
のスリット１０１は光を透過／遮断できるものであれば
よく、透明部分と不透明部分とを交互に配設したもので
あってもよい。As shown in FIG. 4, the optical disc 100 is fixed to a drive shaft 110 that rotates in response to the movement of the controlled object, passing through the center of rotation of the drive shaft 110. In the optical disk 100, slits 101 for transmitting/blocking light are arranged in the thickness direction of the disk 1oO at every predetermined angle α radially when viewed from the center on the entire circumference 102 of a predetermined radius from the center. ing. Note that this slit 101 may be of any type as long as it can transmit/block light, and may be one in which transparent portions and opaque portions are alternately arranged.

以上の構成の、光学円板１００のスリット列１０１を挾
む形で対向して発光素子１０５と受光素子１０６とを第
５図に示す如くに配設し、光学円板１ｏＯの回転により
、この発光素子１０５よつ発光された光がスリット１０
１を透過して受光素子１０５に到達する場合と、スリッ
ト１０１でない部分で遮断されて受光素子１０５に到達
しない場合とか交互に発生する。従って、受光素子１０
５でこの光を検出することにより、光学円板１０００回
転量を検出することができるものである。The light-emitting element 105 and the light-receiving element 106 having the above configuration are arranged facing each other across the slit row 101 of the optical disk 100 as shown in FIG. Light emitted from the light emitting element 105 passes through the slit 10
1 and reaching the light receiving element 105, and cases in which the light is blocked by a portion other than the slit 101 and do not reach the light receiving element 105 occur alternately. Therefore, the light receiving element 10
By detecting this light at 5, it is possible to detect 1000 rotations of the optical disc.

なお、ｔｎ気式ロータリエンコーダの場合には、例えば
高保磁力磁性材料を塗布した、回転円板の第４図に示す
光学円板１００のスリット１０１を配設した円周位置に
対応する位置に、又は円板の外周面に磁性材料を圭布し
、該外周部面に、予め磁気記録目盛を記録しておき、こ
の磁気記録目盛を該記録円周上の所定対向位置に、又は
外周面の所定対向位置に配設された磁気ヘッドで読み出
し、例えば回転円板の回転量に従って発生するパルス数
を計数してこの回転量を検出している。In the case of a tn air type rotary encoder, for example, a rotary disk coated with a high coercive force magnetic material is placed at a circumferential position corresponding to the slit 101 of the optical disk 100 shown in FIG. Alternatively, a magnetic material is coated on the outer peripheral surface of the disk, and a magnetic recording scale is recorded on the outer peripheral surface in advance, and the magnetic recording scale is placed at a predetermined opposing position on the recording circle or on the outer peripheral surface. The information is read by a magnetic head disposed at a predetermined opposing position, and the amount of rotation is detected by, for example, counting the number of pulses generated according to the amount of rotation of the rotating disk.

しかし、どちらの方式であっても、隣接するスリット間
隔、又は隣接する磁気記録目盛間は、ある一定の角度α
だけ離れており、回転角位置表現精度はこのαにより決
定される。つまり、こめ（α）以内の位置表現（位置検
出装置を得ること）は不可能であり、より精度を上げよ
うとするときはスリットのピッチを細かくシ（数を多く
し）、このαを小さくすることになる。However, in either method, the distance between adjacent slits or the distance between adjacent magnetic recording scales is a certain angle α.
The rotation angle position representation accuracy is determined by this α. In other words, it is impossible to express the position (obtain a position detection device) within 100 degrees (α), and when trying to increase the accuracy, the pitch of the slits must be made finer (increase the number) to reduce this α. I will do it.

機械的に見れば、この事は加工精度、組立精度の高度化
の要求となり、電気的に見れば、各スリットが小さくな
る事により、通過光量の減少をきたし、Ｓ／Ｎ比が悪く
なる等の問題が発生する。From a mechanical point of view, this requires higher processing and assembly accuracy, and from an electrical point of view, each slit becomes smaller, resulting in a decrease in the amount of light passing through and a worsening of the S/N ratio. problem occurs.

さらに、光学式インクリメンタルロータリエンコーダを
使い、軸を９０°だけ回転した位置を検出し、ここで回
転を止めようとする場合、このエンコーダが、１回転４
００パルスを出すものとすると、基準点から１００個目
のパルスを検出した位置で止めれば良い事になる。しか
し、この場合の１〜９９パルスは本来直接には必要のな
いパルス列であり、確実に必要なのは１００パルス目の
１パルス分のみである。しかし、これらのパルス列を常
時監視していなければなう、なかった。Furthermore, if you use an optical incremental rotary encoder to detect the position where the shaft has been rotated by 90 degrees and want to stop the rotation at this point, this encoder will
If 00 pulses are to be output, it is sufficient to stop at the position where the 100th pulse is detected from the reference point. However, the 1st to 99th pulses in this case are originally pulse trains that are not directly needed, and only the 100th pulse is definitely necessary. However, these pulse trains had to be constantly monitored.

更に、９０’の回転位置でなく、８９°の位置で停止さ
せようとしても、８９°の位置にスリットがないため、
この様な任意の位置で止めることは不可能であった。Furthermore, even if you try to stop it at the 89° position instead of the 90' rotation position, there is no slit at the 89° position, so
It was impossible to stop at such an arbitrary position.

［発明の目的］ 本発明は上述従来技術の問題点に鑑みなされたもので、
必要とする任意の位置に位置情報を書込み可能とし、該
書込み位置情報を読出し、検出することにより、確実に
、かつ無駄なく、所望の位置制御が可能なエンコーダを
提供することを目的とする。[Object of the invention] The present invention has been made in view of the problems of the prior art described above.
To provide an encoder that can reliably and efficiently control a desired position by writing position information at any required position and reading and detecting the written position information.

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明に係る一実施例を詳細に説
明する。[Example] Hereinafter, an example according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第１図は本発明に係る一実施例の回転円板、及び磁気ヘ
ッドの位置関係を示す。FIG. 1 shows the positional relationship between a rotating disk and a magnetic head in one embodiment of the present invention.

図中、１０は本実施例の書込み／読出し可能な磁気ヘッ
ド、２０は回転円板、３０は被制御物の穆勤量に対応し
て回転する駆動軸である。回転円板２０の少なくとも一
点鎖線で示す所定半径の円周上面は高保磁力を備えた磁
性材料を塗布してあり、該磁性材料塗布面対向位置に図
示の如く磁気ヘッドが配設されている。そしてこの回転
円板２０上の所望の位置に磁気ヘッド１０により位置情
報として磁気信号の形で記録し、その後はこの先に記録
した位置情報を読出した箇所が所望の位置となるもので
ある。なお、このとき、回転円板２０上の位置情報とし
て、所望位置情報のみではなく、他に基準位置情報を書
込み、この基準位置情報に加えて所望位置情報を書込む
よう制御してもよい。特に、エンコーダが１回転以上回
転しない、例えばロボットのアーム位置等を直接位置制
御する場合に応用することにより、極めて簡単に、かつ
高精度で制御できる。In the figure, 10 is a write/read magnetic head of this embodiment, 20 is a rotating disk, and 30 is a drive shaft that rotates in accordance with the amount of movement of the object to be controlled. At least the circumferential upper surface of the rotating disk 20 having a predetermined radius indicated by a dashed line is coated with a magnetic material having a high coercive force, and a magnetic head is disposed at a position opposite to the surface coated with the magnetic material as shown. Then, the magnetic head 10 records position information in the form of a magnetic signal at a desired position on the rotating disk 20, and thereafter, the position from which the previously recorded position information is read becomes the desired position. At this time, not only the desired position information but also reference position information may be written as the position information on the rotating disk 20, and control may be performed so that the desired position information is written in addition to this reference position information. In particular, when the encoder does not rotate more than one revolution, for example, when directly controlling the position of a robot arm, control can be performed extremely easily and with high precision.

このため、停止位置指定等も極めて高精度で制御を行な
え、理論的に無限のピッチで記録したスリット列を備え
たのと同等のロータリエンコーダにすることができる。Therefore, stop position designation, etc. can be controlled with extremely high precision, and the rotary encoder can be made equivalent to a rotary encoder equipped with a slit array recorded at a theoretically infinite pitch.

また、必要な箇所のみに磁気記録を行なうため、従来の
ロータリエンコーダの如く、常時検出信号が出力され、
該信号を計数する制御が不用となり、単に１回の検出信
号がきたことをもって所望位置到達とすることができる
。このため、該エンコーダを使用する制御装置において
は、必要信号の割込み待ち処理とし、通常はこの間他の
演算、制御等を行なう事ができ、コンピュータ等を極め
て有効に使用できると共に、制御プログラムを大幅に簡
略化できる等、これによる利点は極めて大きなものであ
る。In addition, since magnetic recording is performed only in the necessary locations, a detection signal is constantly output like a conventional rotary encoder.
There is no need for control to count the signals, and the desired position can be reached simply by receiving one detection signal. Therefore, in a control device that uses this encoder, interrupt wait processing is performed for the necessary signal, and other calculations, control, etc. can normally be performed during this time, making it possible to use computers extremely effectively and significantly reducing the control program. The advantages of this are extremely large, such as being able to simplify the process.

この磁気ヘッド１０、及び回転円板２ｏを組込んだエン
コーダの断面略図を第２図に示す。A schematic cross-sectional view of an encoder incorporating this magnetic head 10 and rotating disk 2o is shown in FIG.

第２図中２０は第１図に示した回転円板、３０は回転円
板２０を回転中心で支持し回転させる駆動ｈ、４０は′
６ｎ気ヘッド１０に対しての書込み／読出し制御を行な
う制御基板、４１はインタフェースケーブル、５１は制
御基板を保護する保護カバー、５２．５３は駆動軸３０
を回転可能に軸支する本体支持ベース、及び本体メイン
ベースである。また５４は回転円板２０を磁気ヘッド１
０に所定の接触圧で圧接させるリング形状スポンジ状弾
性体、５５は該弾性体５４を支持するバックプレートで
ある。In FIG. 2, 20 is the rotating disk shown in FIG. 1, 30 is a drive h that supports and rotates the rotating disk 20 at the center of rotation, and 40 is '
6n is a control board that performs write/read control for the head 10, 41 is an interface cable, 51 is a protective cover that protects the control board, and 52 and 53 are drive shafts 30.
A main body support base rotatably supports the main body, and a main body main base. Further, 54 connects the rotating disk 20 to the magnetic head 1.
A ring-shaped sponge-like elastic body 55 is a back plate that supports the elastic body 54 which is brought into pressure contact with the elastic body 54 with a predetermined contact pressure.

本体メインベース５３及び本体支持ベースを固定し、駆
動軸３０を被制御物に連結し、被制御物の所望の位置決
め位置の時に制御基板上の制御回路を付勢して、磁気ヘ
ッド１０により位置情報を磁気記録し、しかる後、磁気
ヘッド１０を読取りモード制御して、以後回転円板２０
が回転して再び磁気記録位置が磁気ヘッド１０位置とな
ったときにこれを検出して、被制御物の所望位置到達を
検知する。The main body main base 53 and the main body support base are fixed, the drive shaft 30 is connected to the controlled object, and when the controlled object is at the desired position, the control circuit on the control board is energized, and the magnetic head 10 is used to position the controlled object. Information is magnetically recorded, and then the magnetic head 10 is controlled in a reading mode, and thereafter the rotating disk 20
When the magnetic head 10 rotates and the magnetic recording position becomes the position of the magnetic head 10 again, this is detected, and it is detected that the controlled object has reached the desired position.

制御基板４０の制御回路と磁気ヘッド１０との概略ブロ
ック図を第３図に示す。A schematic block diagram of the control circuit of the control board 40 and the magnetic head 10 is shown in FIG.

ここで磁気ヘッド１０には読出しコイル１１、及び書込
み／読出し切替駆動コイル１２がそれぞれ備えらえてお
り、不図示の制御装置より書込み信号１７がくると、書
込み／読出し制御回路１４では書込み／読出し切替駆動
コイル１２に強電流を流し、回転円板２０上の磁性体を
例えば２５の如く着磁する。そして書込み信号１７が消
勢するとこの書込み強電流を流すのを中止する。The magnetic head 10 is equipped with a read coil 11 and a write/read switching drive coil 12, and when a write signal 17 is received from a control device (not shown), the write/read control circuit 14 switches between writing and reading. A strong current is passed through the drive coil 12 to magnetize the magnetic material on the rotating disk 20, for example 25. When the write signal 17 is deactivated, the flow of this strong write current is stopped.

なお、ここで、書込み信号１７の立上り時のみ着６ｎす
る様制御しても良い。Here, control may be performed so that the signal 6n is applied only when the write signal 17 rises.

そしてこの書込み信号１７が消勢している時には、書込
み／読出し切替駆動コイル１２には着磁した位置情報（
マーク）が消磁しない弱電流を流しておく。そして、常
時読出しコイル１１によりこの弱電流により磁気ヘッド
１０のコア材１０に発生している磁束の状態を監視し、
この検出磁束量をアンプ（ＡＭＰ）１５で増幅して、検
出回路１６で所定量以上の変化があるか否かを監視する
。そして、図示の如く磁気ヘッド１０下面位首に先に着
磁した位置情１１１２５が来ると、コア材１１中の磁束
に変化が生ずる。これを読出しコイル１１、アンプ１５
を介して検出回路１６で検出し、検出信号１８を出力す
る。When this write signal 17 is de-energized, the write/read switching drive coil 12 receives the magnetized position information (
A weak current that does not demagnetize the magnet (mark) is applied. Then, the read coil 11 constantly monitors the state of the magnetic flux generated in the core material 10 of the magnetic head 10 by this weak current,
This detected amount of magnetic flux is amplified by an amplifier (AMP) 15, and a detection circuit 16 monitors whether there is a change of more than a predetermined amount. Then, as shown in the figure, when the previously magnetized positional information 11125 comes to the lower neck of the magnetic head 10, a change occurs in the magnetic flux in the core material 11. Read this, coil 11, amplifier 15
The detection circuit 16 detects the signal via the detection circuit 16 and outputs a detection signal 18.

ここで、基壁位置を併せて記録する場合には、基準位置
と他の記録位置とを区別するため、基準位置の記録は他
の記録に比し磁化方向を逆に、又は磁化強度を大きくす
ればよい。When recording the base wall position at the same time, in order to distinguish between the reference position and other recording positions, the recording at the reference position may be performed with the magnetization direction reversed or the magnetization strength increased compared to other recordings. do it.

なお、第２図には不図示であるが、他に磁気ヘッド１０
でＳ磁した位置情報を消去する消去ヘッドを備える。ま
た、他に必要時には駆動軸３０の回転方向を検出する回
転検出機構を備える。Although not shown in FIG. 2, there are other magnetic heads 10.
It is equipped with an erasing head for erasing the positional information that has been magnetically recorded. In addition, a rotation detection mechanism for detecting the rotation direction of the drive shaft 30 is provided when necessary.

以上の説明においては、本発明をロータリエンコーダに
応用し、例えば該エンコーダをモータの駆動軸に取り付
けて使用する場合等を説明したが、被制御物の移動に対
応して動くのを回転板とせず、被制御物が例えば直線運
動を行なうものである場合には、磁性体をストライプ状
に塗布した、被制御物の移動に対応して移動する検出板
の対抗所定位置に磁気ヘットを配設することにより、リ
ニアエンコーダとすることができる。In the above explanation, the present invention has been applied to a rotary encoder, for example, where the encoder is attached to the drive shaft of a motor. First, if the object to be controlled is one that performs linear motion, for example, a magnetic head is placed at a predetermined position opposite a detection plate coated with magnetic material in stripes that moves in response to the movement of the object to be controlled. By doing so, a linear encoder can be obtained.

以上説明した如く本エンコーダは、産業用各種機械、各
種ロボットの位置制御はもちろん、あらゆる移動物の位
置決め機構として使用できる。As explained above, this encoder can be used not only to control the position of various industrial machines and various robots, but also as a positioning mechanism for all kinds of moving objects.

［発明の効果コ 以上説明した様に本発明によれば、被制御物の所望の位
置決め位置を高精度で検出できる、制御のｍ単なエンコ
ーダが提供できる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to provide an encoder that can be easily controlled and can detect a desired position of a controlled object with high precision.

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

第１図は本発明に係る一実施例の回転円板と磁気ヘッド
との関係概略図、 第２図は本実施例の断面略図、 第３図は本実施例の書込み／読出し制御部の概略図、 第４図は光学式ロータリエンコーダの光学円板の構造を
示す図、 第５図は光学式ロータリエンコーダの構成図である。 図中、１０・・・磁気ヘッド、１４・・・書込み／読出
し制御回路、１６・・・検出回路、２ｏ・・・回転円板
、３０・・・駆動軸、４ｏ・・・制御基板、５２．５３
・・・本体プレート、５４・・・骨性体、５５・・・バ
ックプレート、１０１・・・スリット、１０５・・・発
光素子、１０６・・・受光素子である。Fig. 1 is a schematic diagram of the relationship between a rotating disk and a magnetic head in one embodiment of the present invention, Fig. 2 is a schematic cross-sectional diagram of this embodiment, and Fig. 3 is a schematic diagram of the write/read control section of this embodiment. 4 is a diagram showing the structure of an optical disc of an optical rotary encoder, and FIG. 5 is a configuration diagram of the optical rotary encoder. In the figure, 10... Magnetic head, 14... Write/read control circuit, 16... Detection circuit, 2o... Rotating disk, 30... Drive shaft, 4o... Control board, 52 .53
...Body plate, 54...Bony body, 55...Back plate, 101...Slit, 105...Light emitting element, 106... Light receiving element.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）被制御物の移動に比例して回動する表面磁性体を
有する回動板と、該回動板の回動半径上の対向所定位置
に配設され該回動板表面の磁性体に対して位置情報を書
込むと共に書込んだ位置情報を読出す書込み／読出し用
磁気ヘッドとを備え、該磁気ヘッドにより前記回動板上
の被制御物の所望位置対応位置に磁気記録を行ない、そ
の後該磁気ヘッドで前記磁気記録を検出することにより
被制御物の所望位置到達を検出することを特徴とするエ
ンコーダ。(1) A rotating plate having a surface magnetic material that rotates in proportion to the movement of the controlled object, and a magnetic material on the surface of the rotating plate that is disposed at a predetermined position opposite to the rotating radius of the rotating plate. a write/read magnetic head for writing positional information on and reading the written positional information, and the magnetic head performs magnetic recording at a position corresponding to a desired position of the controlled object on the rotary plate. , and then detecting the magnetic recording with the magnetic head to detect arrival of the controlled object at a desired position. （２）書込む位置情報は基準位置情報と所望位置情報で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のエン
コーダ。(2) The encoder according to claim 1, wherein the position information to be written is reference position information and desired position information.