JPS62263409A - エンコ−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、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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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。
2. （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。