JPH02201118A - Code plate for absolute encoder - Google Patents
Code plate for absolute encoderInfo
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Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[l産業上の利用分野]
この発明はアブソリュートエンコーダ用符号板に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [l Industrial Application Field] This invention relates to a code plate for an absolute encoder.
[従来の技術]
特開昭54−118259号公報には、二列以上の磁化
パターンのトラックをもつ符号板と、磁気抵抗効果素子
(Magnetoresistive Element
;以下MR素子という)を利用した検出器とを組合せた
磁気式のアブソリュートエンコーダが示されている。[Prior Art] Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-118259 discloses a code plate having tracks with two or more rows of magnetization patterns, and a magnetoresistive element.
; hereinafter referred to as an MR element).
一般にこの種のアブソリュートエンコーダでは2Hの分
解能を得るにはアブソリュートパターンとして最低N木
のトラックが必要であり、符号板が円盤型であれば、複
数のトラックが同心円状に配列される。例えばN=4の
場合、円盤型符号板には四本の円形トラックが同心円状
に設けられ、これらトラックに611化の方向による二
進符号のアブソリュートパターンが形成される。夫々の
トラックにはMR素子からなるセンサが割当られ、符号
板がその中心口りに前記センサと相対的に回転するのに
伴って、符号板の任意の回転位置にて得られる各センサ
の出力の組合せが絶対的な符号板の回転位置を与えるコ
ード信号になるようにしである。Generally, this type of absolute encoder requires at least N tracks as an absolute pattern to obtain 2H resolution, and if the code plate is disc-shaped, a plurality of tracks are arranged concentrically. For example, when N=4, four circular tracks are provided concentrically on the disc-shaped code plate, and an absolute pattern of a binary code according to the direction of 611 conversion is formed on these tracks. A sensor consisting of an MR element is assigned to each track, and as the code plate rotates relative to the sensor about its center, the output of each sensor obtained at any rotational position of the code plate is such that the combination of these results in a code signal that gives the absolute rotary position of the code plate.
一方、特開昭57−175211号公報または実開昭6
0−152!!16号公報には、「0」信号と「1」信
号に対応する二・種の最小読取単位、つまり、磁気を持
つ最小読取単位と磁気を持たない最小読取単位とを所定
の配列で1トラック上に並べてなる符号板と、この符号
板と相対移動可能でトラック長さ方向に配置された複数
の検出器からなる読取ヘッドとからなり、各検出器から
出力される信号列を二進コードどして絶対位置を検出す
る磁気式または光学式のアブソリュートエンコーダが示
されている。On the other hand, Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-175211 or Utility Model Application No. 6
0-152! ! Publication No. 16 states that two kinds of minimum reading units corresponding to the "0" signal and the "1" signal, that is, the minimum reading unit with magnetism and the minimum reading unit without magnetism, are arranged in a predetermined arrangement on one track. It consists of a code plate arranged on the top and a reading head made up of a plurality of detectors that are movable relative to the code plate and arranged in the track length direction, and convert the signal string output from each detector into a binary code. A magnetic or optical absolute encoder is shown that detects absolute position.
[発明が解決しようとする課題]
前述の従来のアブソリュートエンコーダ用符号板では、
特に磁気式の場合、第2図に示すように二種の最小読取
単位は全体が信号確定部となっており、そのため一方が
他方に悪影響を与え、これがノイズとなって、結局、読
取精度が低下するという問題点があった。[Problem to be solved by the invention] In the conventional absolute encoder code plate described above,
Particularly in the case of the magnetic type, as shown in Figure 2, the two types of minimum reading units are entirely signal determining parts, so one has an adverse effect on the other, which becomes noise and ultimately reduces the reading accuracy. There was a problem with the decline.
[課題を解決するための手段]
そこで本発明は、そのような符号板において二種の最小
読取単位の少なくとも一方について、その信号確定部を
単位全体ではなく単位の一部としたものである。[Means for Solving the Problems] Accordingly, the present invention provides a signal determining section for at least one of the two types of minimum reading units in such a code plate as a part of the unit rather than the entire unit.
[作用]
本発明において、信号確定部とは、その単位が「0」信
号を表わすのか’ I J iB号を表わすのかを確定
する領域(範囲)を指している。例えば磁気式を例にと
って解り易く説明すると、実rJ&例に対応する第1図
に示すように、一定ピツチで並んでいる複数の最小読取
単位のうちの「1」信号を表わす一方の単位の中にはそ
の一部のみに着磁領域(斜線部分)があるのに対し、「
0」信号を表わす他方の単位には着磁部分が全く存在し
ない。[Operation] In the present invention, the signal determining section refers to an area (range) for determining whether the unit represents a "0" signal or a 'I J iB signal. For example, to explain the magnetic type as an example, as shown in Fig. 1 corresponding to the actual rJ has a magnetized area (hatched area) only in a part of it, whereas '
The other unit representing the 0'' signal has no magnetized portion at all.
この一方の単位中の部分的な着611領域部分こそがそ
の単位を「l」信号として確定させる信号確定部である
。The partial area 611 in this one unit is the signal determining section that determines that unit as an "l" signal.
これに対して、従来の符号板では、第2図に示すように
、「1」信号を表わす一方の単位の全領域が着磁部分に
よって占められ、単位全体がイ3号確定部になっていた
。On the other hand, in the conventional code plate, as shown in Figure 2, the entire area of one unit representing the "1" signal is occupied by the magnetized part, and the entire unit becomes the A3 definite part. Ta.
尚、本発明の符号板では、単位の一部領域にしか信号確
定部がないことから、その単位の読取に際しては前記一
部領域の着磁部分内で読取を行なう必要がある。従って
、同種の読取単位については各単位で信号確定部が異な
る位置にあることは好ましくなく、どの読取単位につい
ても、単位の領域中のほぼ中央位置に信号確定部が存在
することが望ましい。In addition, in the code plate of the present invention, since the signal determination part is only in a partial area of a unit, when reading that unit, it is necessary to read within the magnetized part of the partial area. Therefore, for the same type of reading unit, it is not preferable that the signal determining part be located at a different position for each unit, and it is desirable that the signal determining part be located approximately at the center of the area of the unit for any reading unit.
また、本発明の符号板では読取単位をその信号確定部で
読取ることになるため、読取に際してタイミングをとる
ためのクロック信号が別途必要になる。このクロック信
号としては、別の時計を用いて入手する手法もあるが、
本発明の符号板上またはそれに並設した別の符号板上に
、アブソリュートパターンに沿って同一単位ピッチ、つ
まり長さの等しい読取単位からなるインクリメンタルパ
ターンを設け、これを別の検出器で読取ってクロック信
号を人手するのがよい、この場合、一般にクロック信号
は同期性が多少バラつくので、このバラつきの範囲を符
号板と読取ヘッドとの相対速度から計算して単位ごとの
読取位置のトラック長さ方向の変動範囲を予め求め、こ
の変動範囲を包含するように前記信号確定部の最小長さ
範囲を前記変動範囲以上に広くすることが好ましい。Furthermore, in the code plate of the present invention, since the reading unit is read by the signal determination section thereof, a separate clock signal is required for timing the reading. There is a method to obtain this clock signal using another clock, but
An incremental pattern consisting of reading units of the same unit pitch, that is, equal length, is provided along the absolute pattern on the code plate of the present invention or on another code plate installed in parallel thereto, and this is read by another detector. It is better to manually read the clock signal. In this case, the synchronization of the clock signal generally varies somewhat, so the range of this variation is calculated from the relative speed between the code plate and the reading head, and the track length of the reading position for each unit is calculated. Preferably, a variation range in the horizontal direction is determined in advance, and the minimum length range of the signal determining section is made wider than the variation range so as to include this variation range.
同一または併設の符号板上に1トラック形式のアブソリ
ュートパターンに沿ってインクリメンタルパターンのト
ラックを添設し、このインクリメンタルトラックを利用
して作ったクロック信号をストローブ信号としてラッチ
回路を動作させることにより、各検出器の出力パルスを
最適タイミングで同時に読取ってアブソリュート出力を
得る方式(特願昭63−170782) 、または同様
な符号板を用いてインクリメンタルパターンから作った
クロック信号により各検出器からの直列データ形式のア
ブソリュート信号を最適タイミングでシフトレジスタな
どに取りこんで直列・並列データ変換を行うことによっ
てアブソリュート出力を得る方式(特願昭63−171
922)が先に提案されている。これらはいずれも本発
明の符号板の応用例として使用可能である。−例として
、前者の方式の概要を第12図に示す。By attaching an incremental pattern track along the one-track absolute pattern on the same or adjacent code board, and operating the latch circuit using the clock signal generated using the incremental track as a strobe signal, each A method to obtain absolute output by simultaneously reading the output pulses of the detectors at the optimum timing (Japanese Patent Application No. 170782/1982), or a serial data format from each detector using a clock signal created from an incremental pattern using a similar code plate. A method to obtain an absolute output by inputting the absolute signal into a shift register etc. at the optimum timing and converting it into serial/parallel data (Japanese patent application No. 63-171)
922) was previously proposed. Any of these can be used as an application example of the code plate of the present invention. - As an example, an outline of the former method is shown in FIG.
この第12図(a)の例はスケール目盛数が24=16
(N=4)パルスの光学式の例で、円盤型符号板IC
Mに1トラックのアブソリュートパターンのトラック1
02とインクリメンタルトラック103が製作されてい
る。トラック102のアブソリュートパターンは、
rooool 10101111001Jになっている
。 +04−1〜104.−4は、トラック102
の読取用の光センサ−(検出器の一例)であり、これよ
り4ビツトの二進コードからなるアブソリュート信号を
得る。インクリメンタルトラック103は別の光センサ
−105によって読取られる。尚、106は符号板lの
回転軸心である。In this example of FIG. 12(a), the number of scale divisions is 24=16.
(N=4) This is an example of a pulse optical method, and a disk-shaped code plate IC
Track 1 of the absolute pattern with 1 track in M
02 and incremental track 103 have been manufactured. The absolute pattern of track 102 is rooool 10101111001J. +04-1~104. -4 is track 102
This is an optical sensor (an example of a detector) for reading data, from which an absolute signal consisting of a 4-bit binary code is obtained. Incremental track 103 is read by another optical sensor 105. Note that 106 is the rotation axis of the code plate l.
′fJ12図(b)は、これらセンサーによる読取結果
を処理する出力回路の例を示したもので、センサー10
5からのインクリメンタル信号と、センサー104−1
〜104−4からのアブソリュート信号とを、各々パル
ス整形回路110.110−J〜110−4で矩形波に
波形整形し、その後、アブソリュート信号はそのままラ
ッチ回路114へ人力し、インクリメンタルパルスはワ
ンショット回路112へ人力してその立上りと立下りの
両方の時点でクロックパルスを発生させ、これをラッチ
回路+14のストローブ信号として使用する。この場合
、前記クロックパルスはアブソリュー)・信号を構成す
る単位パルスのパルス幅の略中央の時点にて立上るよう
にしである。ラッチ回路114はクロックパルスが到来
する度にその時のアブソリュート信号のパルスの高低レ
ベル(このレベルの高と低が「0,1」信号の一方及び
他方に相当する)を読取り、次のクロックが入るまでそ
の値をラッチして、出力端子116−1〜+16−4に
出力し続ける。'fJ12 Figure (b) shows an example of an output circuit that processes the reading results from these sensors.
Incremental signals from 5 and sensor 104-1
The absolute signals from ~104-4 are shaped into rectangular waves by pulse shaping circuits 110, 110-J ~ 110-4, respectively, and then the absolute signals are directly input to the latch circuit 114, and the incremental pulses are one-shot. A clock pulse is generated at both the rising and falling points of the circuit 112 and is used as a strobe signal for the latch circuit +14. In this case, the clock pulse is designed to rise at approximately the center of the pulse width of the unit pulse constituting the absolute signal. Each time a clock pulse arrives, the latch circuit 114 reads the high and low levels of the pulse of the absolute signal at that time (the high and low levels correspond to one and the other of the "0, 1" signals), and then inputs the next clock. The value is latched until then and continues to be output to the output terminals 116-1 to +16-4.
このようなラッチ方式によって前述のエンコーダ出力の
誤り発生は回避されたが、先の提案に係る特願昭63−
170782の方式においては、符号板のアブソリュー
トパターン中の最小読取単位の43号内容をrO,かr
lJかに確定するための信号確定部が、第2図に示すよ
うに最小読取単位の長さ寸法人(トラック長手方向の寸
法)と同じに形成されているので、例えば磁気式では信
号確定部となる着用部を正確な長さ寸法精度で形成しな
ければならない。Although the aforementioned latching method avoided the occurrence of errors in the encoder output,
In the method of 170782, the content of No. 43, which is the minimum reading unit in the absolute pattern of the code plate, is rO, or r
As shown in Fig. 2, the signal determining section for determining whether the signal is J is formed to have the same length dimension as the minimum reading unit (dimension in the longitudinal direction of the track). The wearing part must be formed with exact length and dimensional accuracy.
また光学式の場合、仮に一方の最小読取単位を例λば符
号板にあけた抜孔で表わすとき、その単1jが連続して
いると符号板の機減的強度が低下するので補強の必要が
生じてしまう。In addition, in the case of an optical type, if one of the minimum reading units is represented by a hole drilled in the code plate, for example, λ, if the single 1j is continuous, the mechanical strength of the code plate will decrease, so reinforcement is not necessary. It will happen.
更に、いずれの方式でも、符号板のアブソリュートパタ
ーン中に、最長で、その単位ピッチλのN倍までの長さ
の連続単位を形成しなければならないので、アブソリュ
ートコードのビット数Nが多くなるほど、高い寸法精度
で形成する必要がある。Furthermore, in either method, it is necessary to form a continuous unit whose longest length is N times the unit pitch λ in the absolute pattern of the code plate. It is necessary to form with high dimensional accuracy.
ところが、本発明の如く、信号確定部を読取単位の領域
中の一部に形成すると、これらの必要性は解消するので
、アブソリュートエンコーダの組み立てと調整が容易に
なる。However, when the signal determining section is formed in a part of the reading unit area as in the present invention, these requirements are eliminated, and the assembly and adjustment of the absolute encoder becomes easier.
本発明の符号板を用いたアブソリュートエンコーダては
、例えば本発明の符号板に対してトラックの長手方向に
相対移動可能な複数の検出器を設け、これら各検出器に
よってアブソリュート信号のパルスの高低レベルを読取
る際に、最小読取単位の長さえより短い信号確定部だけ
を、別のクロックパルス信号に同期させて、対応するパ
ルスの幅内の時点で読取るのである。An absolute encoder using the code plate of the present invention is provided with a plurality of detectors that are movable relative to the code plate of the present invention in the longitudinal direction of the track, and each detector detects the high and low levels of pulses of the absolute signal. When reading the signal, only the signal determinants shorter than the length of the minimum reading unit are read at a time point within the width of the corresponding pulse in synchronization with another clock pulse signal.
本発明の符号板を用いたアブソリュートエンコーダでは
、符号板のトラックのアブソリュートパターンが各検出
器で読取られると、各検出器から取り出されるパルス列
は前記アブソリュートパターンの一定の単位ピッチに従
うデジタルコード配列に対応したシリアルデータとなっ
ており、従って該パルス列を構成する単位パルスの高低
レベルを前記単位毎に別のクロックパルス信号に同期し
て読取る。これにより前記クロック信号に基づいて前記
パルス列の各単位パルスの立上り・立下りから離れた安
定な時点で各検出器出力の読取りが行なわれるので、エ
ンコーダ出力に誤りが発生するのを極めて少なくするこ
とが可能となる。In the absolute encoder using the code plate of the present invention, when the absolute pattern of the track of the code plate is read by each detector, the pulse train taken out from each detector corresponds to a digital code array according to a constant unit pitch of the absolute pattern. Therefore, the high and low levels of the unit pulses constituting the pulse train are read for each unit in synchronization with a separate clock pulse signal. As a result, each detector output is read at a stable point away from the rising and falling edges of each unit pulse of the pulse train based on the clock signal, so that errors in the encoder output can be extremely reduced. becomes possible.
そして本発明では、アブソリュートパターン中の最小読
取単位がrO」あるか「1」であるかを確定する信号確
定部を、前記単位の長さえより小さく形成したので、隣
接する信号確定部との間に間隔をあけられることになる
。In the present invention, the signal determining section that determines whether the minimum reading unit in the absolute pattern is "rO" or "1" is formed to have a smaller length, so that the distance between adjacent signal determining sections is smaller. There will be an interval between the two.
尚、好ましくは前記クロックパルスはアブソリュートパ
ターンを形成した符号板に一緒に設けられたインクリメ
ンタルパターンの読取り結果から得るものとするが、こ
れは軸で連結された別の符号板のインクリメンタルパタ
ーンから得るようにしてもよく、この場合は前記軸のね
じれも考慮に入れて前記信号確定部のトラック長さ方向
の寸法を決定する。Preferably, the clock pulse is obtained from the reading result of an incremental pattern provided together with a code plate forming an absolute pattern, but it is preferable that the clock pulse is obtained from an incremental pattern of another code plate connected by an axis. In this case, the dimension of the signal determining section in the track length direction is determined taking into consideration the torsion of the shaft.
本発明の実施例を図面と共に説明すれば以下の通りであ
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[実施例]
第3図(a)(+))は、MR素子を用いた磁気式アブ
ソリュートエンコーダの場合の本発明の一実施例を示す
ものであり、同図(a)は円盤型符号板の模式平面図、
同図(b)は前記円盤型符号板に5li11されたアブ
ソリュートパターン信号を読取るMR素子のセンサを示
す模式平面図である。[Example] Figure 3 (a) (+)) shows an example of the present invention in the case of a magnetic absolute encoder using an MR element, and Figure 3 (a) shows a disc type code plate. Schematic plan of
FIG. 2B is a schematic plan view showing a sensor of an MR element that reads the absolute pattern signal written on the disc-shaped code plate.
第3図(a)において、符号板1にはその回転軸心3を
中心とする三木の円形のトラック2a。In FIG. 3(a), the code plate 1 has a circular track 2a of Miki centered around its rotation axis 3.
2b、2cが同心円状に設定されている。2b and 2c are set concentrically.
ここでトラック2a、2bはアブソリュ−)・パターン
を有するトラックであり、この実施例では相補的なダブ
ルトラックを用いて検出器の読み取りのS/N比を向上
した場合を例示しているが、勿論、−木のアブソリュー
トパターントラックによるものでありてもよい。Here, the tracks 2a and 2b are tracks having an absolute pattern, and in this embodiment, complementary double tracks are used to improve the S/N ratio of the detector reading. Of course, it is also possible to use absolute pattern tracks made of wood.
第1の円形トラック2a上には、円周を16分割(1目
盛単位がπ/8ラジアンに相当)した16目1(N=4
ヒ゛ット)のアブソリュートパターンが、矢印で示した
磁化方向の着磁部(信号確定部に相当)Mを有する目盛
単位(最小読取単位)からなる着磁目盛6a〜6dと着
磁部Mを有していない目盛単位(最小読取単位)からな
る未着磁目盛7a〜7dとによフて形成されている。尚
、着磁部Mの実際の様子は、ここでは第3図(e)の如
くなっている。On the first circular track 2a, there are 16 marks 1 (N = 4
The absolute pattern of the hit) has magnetized scales 6a to 6d consisting of scale units (minimum reading unit) having a magnetized part (corresponding to a signal determining part) M in the magnetization direction shown by the arrow, and a magnetized part M. The non-magnetized scales 7a to 7d are formed by non-magnetized scale units (minimum readable units). The actual state of the magnetized portion M is shown in FIG. 3(e).
第3図(a)の第1の円形トラック2aにおいて12時
位置から時計方向へ順に目盛構成を説明すると、未着磁
目盛7aは連続した四つの「0」目盛、着磁目盛6aは
連続した二つの「1」目盛、未着磁目盛7bは阜−の「
0」目盛、着磁目盛6bは車−のrIノ目盛、未着磁目
盛7cは単一の「0」目盛、着磁目盛6cは連続した四
つの「1」目盛、未着磁目盛7dは連続した二つの「0
」目盛、モして着磁目盛6dは単一のrIJ目盛と現す
ことができ、従ってこのパターンのアブソリュートコー
ドは、
rooool 10101111001Jということに
なる。To explain the scale structure in order from the 12 o'clock position clockwise in the first circular track 2a in FIG. 3(a), the unmagnetized scale 7a has four consecutive "0" scales, and the magnetized scale 6a has four consecutive The two “1” scales and the unmagnetized scale 7b are
0" scale, the magnetized scale 6b is the rI scale of the car, the unmagnetized scale 7c is a single "0" scale, the magnetized scale 6c is a series of four "1" scales, and the unmagnetized scale 7d is the Two consecutive “0”
'' scale, and the magnetized scale 6d can be expressed as a single rIJ scale, so the absolute code of this pattern is rooool 10101111001J.
第2の円形トラック2b上にも、円周を16分割(l目
盛単位がπ/8ラジアンに相当)した16目盛(N=4
ビット)のアブソリュートパターンが前述と同様の着磁
目盛6e〜6hと未着磁口117e〜7hによって形成
されているが、このアブソリュートパターンは第1のト
ラックのアブソリュートパターンの丁度反転パターンに
なフており、従ってこのパターンのアブソリュートフー
ドは、
rlllloololoooolloJということにな
る。Also on the second circular track 2b, there are 16 divisions (N=4
The absolute pattern of the bit) is formed by the same magnetized scales 6e to 6h and the unmagnetized holes 117e to 7h as described above, but this absolute pattern is exactly the reverse pattern of the absolute pattern of the first track. Therefore, the absolute hood of this pattern is rllllooololooooloJ.
前記各着磁目盛6a〜6hを構成する目盛単位のそれぞ
れは1目盛の長さ寸法(角度範囲)λをもち、そのほぼ
中央部にトラック長手方向に寸法αくλを有する着磁部
Mを夫々有している。Each of the scale units constituting each of the magnetized scales 6a to 6h has a length dimension (angular range) λ of one scale, and a magnetized portion M having a dimension α×λ in the longitudinal direction of the track is provided approximately in the center thereof. They each have their own.
ここで、λはl目盛単位の長さ寸法であると共に目盛単
位の配列ピッチであり、第3図(a)ではN=4である
から、λは符号板lの円形トラック上では角度範囲にし
て、
360/16=22.5度(π/8ラジアン)に相当す
る。Here, λ is the length dimension in l scale units and the arrangement pitch in scale units, and since N=4 in Fig. 3(a), λ is the angular range on the circular track of the code plate l. This corresponds to 360/16 = 22.5 degrees (π/8 radians).
着磁部Mは信号確定部であり、そのトラック長手方向の
寸法αは、1目盛単位の寸法λ未満にされると共に、後
述のように着磁部Mの寸法αに相当するアブソリュート
信号の単位パルス幅のなかに同期信号としてのクロック
信号が必ず現れるように、クロック信号との相対誤差を
カバーするに足りるだけの寸法とされている。The magnetized part M is a signal determination part, and the dimension α in the track longitudinal direction is set to be less than the dimension λ of one scale unit, and as described later, the unit of the absolute signal corresponding to the dimension α of the magnetized part M is set. The dimensions are set to be sufficient to cover the relative error with the clock signal so that the clock signal as a synchronizing signal always appears in the pulse width.
一番内側の第3のトラック2Cは前述のクロック信号を
得るためのインクリメンタルパターンを有するものであ
り、このトラック2C上には、T度1目盛の長さ寸法(
角度範囲)λに相当する16個の着磁区画N、Sが交互
に杯性を変えて配列され、全周を16分割したインクリ
メンタルパターンとなっている。The innermost third track 2C has an incremental pattern for obtaining the above-mentioned clock signal, and on this track 2C there is a length dimension (
Angle range) 16 magnetized sections N and S corresponding to λ are arranged with alternating cup characteristics, forming an incremental pattern in which the entire circumference is divided into 16.
検出器IOは、第3図(b)に示すように符号板1の各
アブソリュートパターントラック2a、2b毎にN=4
個ずつのMR素子センサlla〜14a及びllb〜+
4bを有すると共に、インクリメンタルパターントラッ
ク2Cの読取り用に一つのMR素子センサ30を有して
いる。この検出器10は、¥%3図(b)に98mで示
したように符号板1と対置され、回転軸心3を中心とす
る両者間の相対回転に伴ない、センサlla〜14aが
第1の円形トラック2aの着磁目盛によるアブソリュー
トパターンを読取ると同時にセンサllb〜14bが第
2の円形トラック2bの反転アブソリュートパターンを
読取り、そのときの同期したクロック信号を得るべくセ
ンサ30が第3の円形トラック2C上のインクリメンタ
ルパターンを読取るものである。The detector IO has N=4 for each absolute pattern track 2a, 2b of the code plate 1 as shown in FIG. 3(b).
Individual MR element sensors lla~14a and llb~+
4b, and one MR element sensor 30 for reading the incremental pattern track 2C. This detector 10 is placed opposite to the code plate 1 as shown at 98 m in FIG. At the same time as reading the absolute pattern based on the magnetization scale of the first circular track 2a, the sensors llb to 14b read the inverted absolute pattern of the second circular track 2b, and in order to obtain the synchronized clock signal at that time, the sensor 30 The incremental pattern on the circular track 2C is read.
アブソリュートパターンの読取に関して、同一トラック
上での各MR素子センサ間の配置間隔は前記単位寸法λ
またはその整数1Qであればよく、第3図(b)ではこ
の間隔は丁度λにしである。Regarding absolute pattern reading, the arrangement interval between each MR element sensor on the same track is the unit dimension λ.
or its integer 1Q, and in FIG. 3(b), this interval is exactly λ.
但し、整数倍の場合、アブソリュートパターンは前記と
は異なったものとなる0例えば10目盛のアブソリュー
トエンコーダの場合、間隔がλのときは第8図(d)、
間隔が2λの場合は第9図のようなアブソリュートパタ
ーンになる。However, in the case of integral multiples, the absolute pattern will be different from the above.For example, in the case of an absolute encoder with 10 scales, when the interval is λ, the absolute pattern will be as shown in Fig. 8(d),
When the interval is 2λ, an absolute pattern as shown in FIG. 9 is obtained.
個々のMR1子センサについて、アブソリュートパター
ン読取用のセンサlla、+Ibの構成をインクリメン
タルパターン読取用のセンサ30との関連構成と共に第
4図に示す。尚、アブソリュートパターン読取用の他の
センサ12a、、b〜14a、bの構成は、前記両セン
サlla、11bの構成と同様であるので説明を省略す
る。Regarding the individual MR1 child sensors, the configuration of the absolute pattern reading sensors lla and +Ib is shown in FIG. 4 together with the related configuration with the incremental pattern reading sensor 30. The configurations of the other absolute pattern reading sensors 12a, 14a, b to 14a, b are the same as the configurations of the two sensors 11a, 11b and will not be described here.
第4図に示すように、第1のトラック2aのためのMR
素子センサllaを構成するMR素子I5aと、第2の
トラック2bのためのMR素子センサIlbを構成する
MR素子15bとは、符号板のトラック平面と並行な面
内でトラック2a。As shown in FIG. 4, MR for the first track 2a
The MR element I5a constituting the element sensor lla and the MR element 15b constituting the MR element sensor Ilb for the second track 2b are connected to the track 2a in a plane parallel to the track plane of the code plate.
2bに直交する方向に一列に並んでいる。第3のトラッ
ク2cのためのMR素子センサ30は、トラック長手方
向にλ/2の間隔をあけた二本の細いMR素子15c、
15dからなる。この場合、センサIla、llbのM
R素子同士がトラック長手方向に関し位置ずれなく揃え
られているが、これは第3図(a)に示すように、両ト
ラック2a、2bが周方向に位相差零で併設されている
からであり、これらトラック同士が成る位相差で周方向
にずれて設けられている場合には、センサ】laとll
bのMR素子15a、15bの配置も対応する位相差で
ずらせばよい。They are arranged in a line in the direction perpendicular to 2b. The MR element sensor 30 for the third track 2c includes two thin MR elements 15c spaced apart by λ/2 in the longitudinal direction of the track;
It consists of 15d. In this case, M of sensors Ila, llb
The R elements are aligned without any positional deviation in the track longitudinal direction, and this is because both tracks 2a and 2b are arranged side by side in the circumferential direction with zero phase difference, as shown in FIG. 3(a). , if these tracks are provided offset in the circumferential direction due to a phase difference, the sensors ]la and ll
The arrangement of the MR elements 15a and 15b in b may also be shifted by a corresponding phase difference.
前記アブソリュートパターン読取用のMR素子15a、
15bは、第4図に示すように、15aと抵抗32a、
15bと抵抗32bがそれぞれ組にされて直列接続され
、両直列接続バスで電流の向きが互いに逆になるように
直流電源端子17゜20間でブリッジ回路を形成し、そ
の信号出力端子18.19間に検出出力を生じるように
構成しである。第4図には例として両トラックの着磁目
盛6a、6fが添置されている。the MR element 15a for reading the absolute pattern;
15b, as shown in FIG. 4, 15a and resistor 32a,
15b and resistor 32b are connected in series, and a bridge circuit is formed between the DC power terminals 17 and 20 so that the directions of current flow are opposite to each other in both series-connected buses, and the signal output terminals 18 and 19 are connected in series. The configuration is such that a detection output is generated between the two. In FIG. 4, as an example, magnetization scales 6a and 6f of both tracks are attached.
また、インクリメンタルパターン読取用のセンサ30の
MR素子15c、15dは、第4図に示すように前記直
流電源端子17.20間で直列接続されており、同様に
前記直流電源端子間にて直列接続された固定抵抗32c
、32dと共にブリッジ回路を構成し、各直列接続バス
の中間接続点を信号出力端子33.34に接続している
。MR素子は、それに水平磁場がかかると磁界の極性に
拘らずその強度に応じて自身の電気抵抗値を低下させる
。従って検出器10と符号板lどの相対移動によって第
4図のアブソリュートパターン読取用のセンサの出力端
子18.19に生じる信号は次のようになる。Further, the MR elements 15c and 15d of the sensor 30 for incremental pattern reading are connected in series between the DC power terminals 17 and 20 as shown in FIG. 4, and similarly connected in series between the DC power terminals. Fixed resistor 32c
, 32d constitute a bridge circuit, and the intermediate connection point of each series connection bus is connected to signal output terminals 33 and 34. When a horizontal magnetic field is applied to an MR element, its own electrical resistance value decreases in accordance with the intensity of the magnetic field, regardless of the polarity of the magnetic field. Therefore, the signals generated at the output terminals 18 and 19 of the absolute pattern reading sensor shown in FIG. 4 due to the relative movement of the detector 10 and the code plate l are as follows.
例えばMR素子15aに着磁目盛からの水平磁場がかか
ると、MR素子15aの抵抗値が小さくなるから出力端
子18の電位が上昇し、MR素子15bに磁場がかかる
と出力端子18の電位が低下する。出力端子19の電位
は固定抵抗32a。For example, when a horizontal magnetic field from the magnetization scale is applied to the MR element 15a, the resistance value of the MR element 15a decreases, so the potential at the output terminal 18 increases, and when a magnetic field is applied to the MR element 15b, the potential at the output terminal 18 decreases. do. The potential of the output terminal 19 is fixed resistor 32a.
32bによって直流電源端子17.20間の中間の所定
電位に固定されている。両トラックのパターンは相補的
であり、また両センサ共にMR素子同士がトラック畏さ
方向にずれていないので、これら両者の場合、出力端子
18と19との間に生じる電圧は振幅波形が丁度上下対
称となり、両出力間の位相のずれはλを360度とする
と90度の位相差に相当する。32b, it is fixed at a predetermined potential intermediate between the DC power supply terminals 17 and 20. The patterns of both tracks are complementary, and the MR elements of both sensors do not deviate from each other in the track direction, so in both cases, the voltage generated between output terminals 18 and 19 has an amplitude waveform that is exactly up and down. They are symmetrical, and the phase shift between the two outputs corresponds to a phase difference of 90 degrees when λ is 360 degrees.
また、インクリメンタルパターン読取用のセンサ30の
出力端子33.34に生じる信号は次の通りである。す
なわち、一方のMR素子15cに水平磁場がかかると、
その抵抗値が小ざくなるから、出力端子33の電位が上
昇し、他方のMR素子+56に水平磁場がかかると、そ
の抵抗値が小さくなるから、出力端子33の電位が低下
する。Further, the signals generated at the output terminals 33 and 34 of the sensor 30 for incremental pattern reading are as follows. That is, when a horizontal magnetic field is applied to one MR element 15c,
Since the resistance value decreases, the potential of the output terminal 33 increases, and when a horizontal magnetic field is applied to the other MR element +56, the resistance value decreases, so the potential of the output terminal 33 decreases.
一方、出力端子34の電位は、固定抵抗32C132d
によって直流電源端子17.20間の中間の所定電位に
固定されている。On the other hand, the potential of the output terminal 34 is the fixed resistance 32C132d
is fixed at a predetermined potential intermediate between the DC power supply terminals 17 and 20.
両MR素子15c、15d間の間隔寸法は、インクリメ
ンタルパターンの各着磁目盛単位の長さ寸法λの丁度半
分のλ/2であるから、MR素子15c、15dの一方
が最大抵抗値のとぎに他方は最低抵抗値となり、従って
符号板1と検出器10との相対8動によって出力端子3
3.34間にはインクリメンタルパターンの]・ラック
2cに沿った水平磁場分布に対応して変化する信号出力
が得られる。Since the distance between the two MR elements 15c and 15d is λ/2, which is exactly half the length λ of each magnetization scale unit of the incremental pattern, one of the MR elements 15c and 15d is at the maximum resistance value. The other side has the lowest resistance value, and therefore, due to the relative movement between the code plate 1 and the detector 10, the output terminal 3
3.34, an incremental pattern of signal outputs are obtained which vary in response to the horizontal magnetic field distribution along the rack 2c.
第5図には前記検出器10の検出出力を処理するための
信号処理回路の一例が示され、第6図には符号板1のト
ラック2a、2bに形成された相補的なアブソリュート
パターンおよびトラック2Cに形成されたインクリメン
タルパターンの各着磁区画によるトランクに沿った水平
磁場パターンと前記信号処理回路の各8波形の例が示さ
れている。FIG. 5 shows an example of a signal processing circuit for processing the detection output of the detector 10, and FIG. An example of the horizontal magnetic field pattern along the trunk due to each magnetized section of the incremental pattern formed in 2C and each of the eight waveforms of the signal processing circuit is shown.
検出器10において、アブソリュートパターン読取用の
MR素子センサIla、llbの一方の出力端子18は
信号処理回路21の入力端子22に接続されており、他
方の出力端子19は入力端子23に接続されている。他
のアブソリュートパターン読取用のMR素子センサ12
a、t2b〜14a、14bについても同様であるので
、ここではMR素子センサlla、llbの組について
のみ説明する。In the detector 10, one output terminal 18 of the MR element sensors Ila and Ilb for absolute pattern reading is connected to the input terminal 22 of the signal processing circuit 21, and the other output terminal 19 is connected to the input terminal 23. There is. MR element sensor 12 for reading other absolute patterns
The same applies to a, t2b to 14a, and 14b, so only the set of MR element sensors lla and llb will be described here.
符号板1のトラック2aに形成されたアブソリュートパ
ターンの着磁目盛による磁場パターンは第6図(a)に
示す通りであり、これと相補的なトラック2bに形成さ
れた反、転パターンの着磁目盛による磁場パターンは第
6図(b)に示す通りである。これを各々MR素子から
なるセンサ11a、jlbで相対走査すると、出力端子
18には′s6図(d)1.:示すような脈流パルス状
の信号が現われ、もう一方の出力端子には第6図(e)
に示すようなほぼ一定レベルの電圧信号が生じる。The magnetic field pattern based on the magnetization scale of the absolute pattern formed on the track 2a of the code plate 1 is as shown in FIG. The magnetic field pattern according to the scale is as shown in FIG. 6(b). When this is relatively scanned by the sensors 11a and jlb each consisting of an MR element, the output terminal 18 has 's6 (d) 1. : A pulsating pulse-like signal as shown appears at the other output terminal as shown in Figure 6(e).
A voltage signal of approximately constant level as shown in is generated.
両出力端子18.19に現われるイス号を信号処理回路
21の差動アンプ24に入力して差動増幅すると、差動
アンプ24の出力端には第6図(f)に示す通りのほぼ
矩形波状の信号が得られる。この信号のパルス立上りと
立下がりは、パルス幅に関係なく一定の急峻なものとな
る。そこでこの信号をコンパレータ25によって成る一
定の比較レベルで矩形波に変換すると、コンパレータ2
5の出力端には第6図(g)に示すような矩形波信号が
得られる。この矩形波信号は読取手段の一部としてのラ
ッチ回路29の入力端に入力され、同様にしてセンサ1
2aと12bの組、センサ13aとj3bの組、センサ
14aと14bの組のそれぞれからの検出信号による矩
形波信号も夫々ラッチ回路の対応する入力端C入力され
る。When the chair numbers appearing at both output terminals 18 and 19 are input to the differential amplifier 24 of the signal processing circuit 21 and differentially amplified, the output terminal of the differential amplifier 24 has a substantially rectangular shape as shown in FIG. 6(f). A wavy signal is obtained. The pulse rise and fall of this signal are constant and steep regardless of the pulse width. Therefore, if this signal is converted into a rectangular wave at a constant comparison level by the comparator 25, the comparator 2
At the output end of 5, a rectangular wave signal as shown in FIG. 6(g) is obtained. This rectangular wave signal is input to the input end of a latch circuit 29 as part of the reading means, and similarly the sensor 1
Rectangular wave signals based on detection signals from the sets of sensors 2a and 12b, the sets of sensors 13a and j3b, and the sets of sensors 14a and 14b are also input to the corresponding input terminals C of the latch circuits, respectively.
一方、符号板1のトラック2Cに形成されたインクリメ
ンタルパターンの水平磁場パターンは第6図(C)に示
す通りであり、これをλ/2の間隔をあけた二本のMR
素子15c、15dからなるセンサ30で相対走査する
と、センサ30の出内端子33.34間には水平磁場パ
ターンに対応した波形の脈流パルス状の信号が現われる
から、これを信号処理回路21内の増幅回路26とシュ
ミットトリガ回路27で矩形波に波形整形したのち、モ
ノマルチ回路28に入力する。モノマルチ回路28は、
前記矩形波の立上りと立下りの両方で第6図(h)に示
すような前記クロック(8号としてのストローブパルス
を出力し、これをラッチ回路29に学えている。On the other hand, the horizontal magnetic field pattern of the incremental pattern formed on the track 2C of the code plate 1 is as shown in FIG.
When relative scanning is performed by the sensor 30 consisting of the elements 15c and 15d, a pulsating pulse-like signal with a waveform corresponding to the horizontal magnetic field pattern appears between the output and output terminals 33 and 34 of the sensor 30. After the waveform is shaped into a rectangular wave by the amplifier circuit 26 and the Schmitt trigger circuit 27, the signal is input to the monomulti circuit 28. The mono multi circuit 28 is
At both the rise and fall of the rectangular wave, the clock (No. 8 strobe pulse) as shown in FIG. 6(h) is output, and this is learned by the latch circuit 29.
この場合、第6図(g)(h)に示すように、前記スト
ローブパルスは、アブソリュートパターンの読取結果で
ある矩形波信号の最小目盛構成単位のパルス幅のほぼ中
央の時点に同期して生じるようになっており、これによ
って、各コンパレータ25からの矩形波43号の高低レ
ベルの読取のタイミングをラッチ回路29で前記ストロ
ーブパルス時点に揃え、第6図(g)に示す矩形波の立
上り・立下りから離れたパルス幅のほぼ中はどの安定し
た時点で各矩形波信号を同時1srA取るようにし、誤
った内容での読取を防いでいる。読取った結果の二進数
を第6図(f)に示す。In this case, as shown in FIGS. 6(g) and 6(h), the strobe pulse is generated in synchronization with approximately the center of the pulse width of the minimum scale constituent unit of the rectangular wave signal that is the reading result of the absolute pattern. As a result, the timing of reading the high and low levels of the rectangular wave No. 43 from each comparator 25 is aligned with the strobe pulse time by the latch circuit 29, and the rise and rise of the rectangular wave shown in FIG. Each rectangular wave signal is simultaneously taken at 1 srA at a stable point within the pulse width apart from the falling edge to prevent reading of incorrect contents. The binary number of the read result is shown in FIG. 6(f).
本実施例においては、このような読取タイミングの選定
は、アブソリュートパターンのトラック2a、2bとそ
の検出器11 a、 b 〜14a、 bとの組合せ
に対して、インクリメンタルパターンのトラック2Cと
その検出器30との組合せの配置上の位相差を適当に選
定することで実現している。In this embodiment, the selection of such reading timing is based on the combination of the tracks 2a and 2b of the absolute pattern and their detectors 11a, b to 14a, b, and the combination of the track 2C of the incremental pattern and its detectors. This is achieved by appropriately selecting the phase difference in the arrangement in combination with 30.
ラッチ回路29は、前述のようなりロック信号としての
ストローブパルスの到来の度に各入力端の矩形波信号の
高低レベルをラッチしてその出力端子27a〜27dに
出力する。このようにして四つの出力端子27a〜27
dから前記符号板1のπ/8ラジアンの回転角度毎に’
0.1」(7)m合せの異なる4桁の2進コ一ド信号が
得られるようになっている。As described above, the latch circuit 29 latches the high and low levels of the rectangular wave signal at each input terminal each time a strobe pulse as a lock signal arrives, and outputs it to its output terminals 27a to 27d. In this way, the four output terminals 27a to 27
d for every rotation angle of π/8 radian of the code plate 1'
It is possible to obtain four-digit binary code signals with different combinations of 0.1''(7)m.
前記四組の各センサからの検出信号によフて前記信号処
理回路25の出力端子25a、25b。Output terminals 25a and 25b of the signal processing circuit 25 are output according to detection signals from each of the four sets of sensors.
25c、25dに現われる矩形波信号を、第3図(a)
(b)に対応させて図示すると第7図に示す(a)(b
)(c)(d)の通りである。尚、S7図の(8)はシ
ュミットトリガ回路27から出力されているインクリメ
ンタルパターンの読取結果に対応する矩形波信号であり
、この信号の立上りと立下りの双方で読取タイミングを
与えるストローブパルスが発生される。この場合、固定
された検出器10に対し、符号板1が第3図(b)に矢
印で示すように反時計方向に回転しているものとする。The rectangular wave signals appearing at 25c and 25d are shown in Fig. 3(a).
(a) and (b) shown in FIG. 7 correspond to (b).
)(c)(d). Note that (8) in Figure S7 is a rectangular wave signal corresponding to the reading result of the incremental pattern output from the Schmitt trigger circuit 27, and a strobe pulse that provides the reading timing is generated at both the rise and fall of this signal. be done. In this case, it is assumed that the code plate 1 is rotating counterclockwise with respect to the fixed detector 10 as shown by the arrow in FIG. 3(b).
この実施例では、前述のようにN=4であるからアブソ
リューi・コードは2N=16目盛であり、第3図(b
)に示すように、符号板1の円周方向へ各々間隔λで並
べた四組のMR素子センサ1la−jlb、12a−1
2b、13a−13b、および14a−14bによる検
出信号によって出力端子27a〜27dから符号板1の
一回転に亙って同じro、IJの組合せのコード信号が
生じないように、トラック2上のアブソリュートパター
ンの配列(アブソリュートコード)が定められ、これは
前述した通り、
rooool 10101111001Jである。In this example, since N=4 as mentioned above, the absolute i-code has 2N=16 scales, and is shown in FIG.
), four sets of MR element sensors 1la-jlb, 12a-1 are arranged at intervals of λ in the circumferential direction of the code plate 1.
2b, 13a-13b, and 14a-14b so that a code signal of the same combination of ro and IJ is not generated from the output terminals 27a to 27d over one rotation of the code plate 1. A pattern arrangement (absolute code) is determined, which is rooool 10101111001J, as described above.
従って出力端子27aを2° 27bを2127cを2
’ 27dを23に割り当てると、相対回転角度π/
8ラジアン毎に異なる内容の4目盛のアブソリュート信
号が得られ、第7図にはそれぞれのアブソリュート信号
に対応する十六進数が(f)として添え書きされている
。これから解るように、第7図の矩形波信号をそのまま
数値化すれば16の十六進数となり、またこれは符号板
1を一回転した場合に一箇所として同じ数値となってお
らず、従ってアブソリュートエンコーダが構成されてい
ることが解る。Therefore, output terminal 27a is 2°, 27b is 2127c is 2°
' If 27d is assigned to 23, the relative rotation angle π/
Four scale absolute signals with different contents every 8 radians are obtained, and in FIG. 7, the hexadecimal numbers corresponding to each absolute signal are added as (f). As you can see, if the rectangular wave signal in Figure 7 is digitized as it is, it will be 16 hexadecimal numbers, and this number will not be the same at every point when the code plate 1 is rotated once, so it is not an absolute value. It can be seen that the encoder is configured.
アブソリュートパターンの配列の決定は次のようにして
行なう。The arrangement of the absolute pattern is determined as follows.
即ち、目盛数が少ないときは順次試行錯誤的に行なって
もよいが、目盛数が多くなるとコンピュータで演算させ
る必要がある。That is, when the number of graduations is small, it may be performed sequentially by trial and error, but when the number of graduations is large, it is necessary to perform calculations using a computer.
前述の4目盛の場合で説明すると、例えば各目盛が「0
」の場合は必ず存在するから、先ず4つの「0」の連続
ro、0.O,OJを考える。モして「0」が5つ連続
すると同じ組合せが生じてしまうことになるから、「0
」が4つ続いた後には必ず「1」がくると考える。この
ようにして順次「0」か「1」かを追加していき、4つ
ずつの区切りで1目盛ずつシフトしたときに同じ内容の
組合せが生じないようにすればよい。To explain the above-mentioned case of 4 scales, for example, each scale is "0".
” always exists, so first, four consecutive “0” ro, 0. Consider O, OJ. If there are five consecutive “0”s, the same combination will occur, so “0”
I think that after four consecutive ``1''s, there will always be a ``1''. In this way, either "0" or "1" is added one after another, and when the numbers are shifted one scale at a time in groups of four, combinations with the same contents do not occur.
このようにしてコンピュータに演算させた結果を第8図
(a)(b)(c)(d)に示す。The results of the computer calculations are shown in FIGS. 8(a), (b), (c), and (d).
第8図(a)は32目盛、即ちN=5ビットの場合のア
ブソリュートコード、第8図(b)は64目盛、即ちN
=6ビツトの場合のアブソリュートコード、第8図(C
)は256目盛、即ちN=8ビットの場合のアブソリュ
ートコード、そして第8図(C)は1024目盛、即ち
N=IOビットの場合のアブソリュートコードである。Figure 8(a) shows the absolute code for 32 scales, that is, N=5 bits, and Figure 8(b) shows the absolute code for 64 scales, that is, N
= 6 bits, absolute code, Figure 8 (C
) is the absolute code for 256 scales, ie, N=8 bits, and FIG. 8(C) is the absolute code for 1024 scales, ie, N=IO bits.
第8図(b)(c)(d)のアブソリュートコドは、行
の末尾の目盛がその次(下)の行の先頭の目盛につなが
って一連のものとして構成される。The absolute code shown in FIGS. 8(b), 8(c), and 8(d) is constructed as a series in which the scale at the end of a row is connected to the scale at the beginning of the next (lower) row.
これら第8図のアブソリュートコードをロータリーエン
コーダに用いる場合には、最下行の最後の目盛が’fi
、x行の先頭の目盛につながって無端状に連続するよう
にする。When using these absolute codes in Fig. 8 for a rotary encoder, the last scale on the bottom line is 'fi'.
, so that it is connected to the first scale of the x row and continues endlessly.
第8図の例ではMR素子センサをアブソリュートパター
ンの1目盛相当分の間隔(λ)で連続配置する場合のコ
ード配列を示したが、パターンが細かくなってセンサの
寸法上の制限によりI目盛間隔での連続配置が物理的に
困ψ1tになる場合は、アブソリュートパターンのコー
ド配列を工夫することによって、例えばコード配列の1
目盛置ぎに2人の間隔でMR素子センサを配置すること
かできる。そのような−例として第9図にN=10の場
合のアブソリュートコードを示す。この場合はN=10
であるから10個のMR素子センサが1目盛首ぎ、つま
り間隔2λで配置される。The example in Figure 8 shows the code arrangement when MR element sensors are arranged consecutively at intervals (λ) equivalent to one scale of the absolute pattern. If the continuous arrangement in ψ1t becomes physically difficult, for example, one
The MR element sensor can be placed at a distance between two people on the scale. As such an example, FIG. 9 shows an absolute code when N=10. In this case N=10
Therefore, ten MR element sensors are arranged one scale apart, that is, at intervals of 2λ.
勿論、他の間隔についても同様にアブソリュートコード
を適宜定めることは可能であり、−数的にはλの整数倍
の間隔についてアブソリュー]・コードを作ることがで
きる。Of course, it is possible to appropriately define absolute codes for other intervals as well, and it is possible to create absolute codes for intervals that are an integral multiple of λ.
このようなアブソリュートコードによれはlトラックで
アブソリュートパターンが実現できるので、所謂インク
リメンタル型のエンコーダと大きさが殆ど変わらないア
ブソリュートエンコーダを得ることが可能である。Since such an absolute code can realize an absolute pattern in one track, it is possible to obtain an absolute encoder whose size is almost the same as that of a so-called incremental encoder.
以上は磁気式アブソリュートエンコーダの例であるが、
第10図〜第11図は光学式アブソリュートエンコーダ
の実施例を示している。The above is an example of a magnetic absolute encoder.
10 and 11 show an embodiment of an optical absolute encoder.
第10図(a)において、符号板4には不透明部分だけ
で形成された「0」目盛単位と、透明部分子を含む「1
」目盛単位とからなる前述と同様のアブソリュートパタ
ーンを設けたトラック5aと、−周分を16等分して各
分割領域を不透明部分と透明部分とに交互に繰り返して
インクリメンタルパターンとしたトラック5bとが併設
されている。このアブソリュートパターンのトラック5
aにおける透明部Tは信号確定部であり、そのトラック
長さ方向の寸法αが目盛単位の寸法えより小さいことは
前述の磁気式の場合と同様である。In FIG. 10(a), the code plate 4 has a "0" scale unit formed only of opaque parts and a "1" scale unit that includes transparent parts.
A track 5a is provided with an absolute pattern similar to the above-mentioned scale unit, and a track 5b is an incremental pattern in which the -circumference is divided into 16 equal parts and each divided area is alternately repeated as an opaque part and a transparent part. is attached. Track 5 of this absolute pattern
The transparent portion T in a is a signal determining portion, and its dimension α in the track length direction is smaller than the dimension of the scale unit, as in the case of the magnetic type described above.
符号板4には、第10図(b)に示すように符号板を挟
んで対向する光源81a〜84aと光電センサ81b〜
84bの組および光源80aと光電センサ80bの組が
検出器として組み合され、これら検出器と符号板4とは
回転軸心9を中心とする相対回転を行なう。The code plate 4 includes light sources 81a to 84a and photoelectric sensors 81b to 84a facing each other across the code plate, as shown in FIG. 10(b).
The set 84b and the set of light source 80a and photoelectric sensor 80b are combined as a detector, and these detectors and the code plate 4 perform relative rotation about the rotation axis 9.
この検出器は、トラック5aを読取るために間隔λでト
ラック長手方向に配列された四つの光電センサ81a、
82a、83a、84aと、トラック5bを読取るため
の単一の光電センサ80bからなり、これらの相対配置
関係については前述の6f1気式アブソリュートエンコ
ーダの実施例の場合と同様に、光電センサ81b〜84
bが互いにλの間隔でトラック5aに沿って配列され、
これらに対して角度位置でλ/2だけずれた位置にて光
電センサ80bがトラック5bに対設されている。This detector includes four photoelectric sensors 81a arranged in the longitudinal direction of the track at intervals λ to read the track 5a;
82a, 83a, 84a, and a single photoelectric sensor 80b for reading the track 5b, and the relative arrangement thereof is the same as in the above-mentioned embodiment of the 6f1 pneumatic absolute encoder.
b are arranged along the track 5a at intervals of λ from each other,
A photoelectric sensor 80b is disposed opposite to the track 5b at a position angularly shifted by λ/2 with respect to these.
第11図には前記各光電センサ80b〜84bの検出出
力を処理するための信号処理回路の一例が示されている
。第11図の信号処理回路では、これら各光電センサの
検出出力をパルス整形回路90〜94で整形処理し、夫
々磁気式と同じように第7図に示すような矩形波信号を
得ている。第7図において(a)〜(d)は夫々整形回
路91〜94の出力を、また(e)は整形回路90の出
力波形に対応する。第7図に示したように、インクリメ
ンタルパターンの読取結果に対応する光電センサaob
の検出信号から得られた矩形波信号(e)の立上りと立
下りのタイミングは、矩形波信′+(a)〜(d)の最
小目盛単位のパルス幅の略中央となっている。この矩形
波信号(e)はモノマルチ回路95にトリガ信号として
人力され、モノマルチ回路95は前記トリガパルスの立
上りと立下りの双方でパルス出力を生じる。96はラッ
チ回路であり、パルス整形回路91〜94から出力され
る矩形波信号(a)〜(d)を、前記モノマルチ回路9
5から出力されるパルス(ストローブパルス)の到来時
点でラッチして出力端子978〜97dに取り出すよう
になっている。これによって各出力端子97a〜97d
に前述と同様な4目盛の二進コード信号が得られること
は述べるまでもない。FIG. 11 shows an example of a signal processing circuit for processing the detection outputs of each of the photoelectric sensors 80b to 84b. In the signal processing circuit shown in FIG. 11, the detection outputs of these photoelectric sensors are shaped by pulse shaping circuits 90 to 94 to obtain rectangular wave signals as shown in FIG. 7, respectively, similarly to the magnetic type. In FIG. 7, (a) to (d) correspond to the outputs of the shaping circuits 91 to 94, respectively, and (e) corresponds to the output waveform of the shaping circuit 90. As shown in FIG. 7, the photoelectric sensor aob corresponds to the reading result of the incremental pattern.
The rising and falling timings of the rectangular wave signal (e) obtained from the detection signal are approximately at the center of the pulse width of the minimum scale unit of the rectangular wave signal '+(a) to (d). This rectangular wave signal (e) is input as a trigger signal to the mono multi circuit 95, and the mono multi circuit 95 generates a pulse output at both the rise and fall of the trigger pulse. Reference numeral 96 denotes a latch circuit, which receives the rectangular wave signals (a) to (d) output from the pulse shaping circuits 91 to 94 to the monomulti circuit 9.
When the pulse (strobe pulse) outputted from the output terminal 5 arrives, it is latched and taken out to the output terminals 978 to 97d. As a result, each output terminal 97a to 97d
Needless to say, a binary code signal with four scales similar to that described above can be obtained.
尚、以上に述べた実施例では、回転角位置を読取るため
のロータリーエンコーダを主に説明したが、本発明は直
線位置を読み取るためのリニアエンコーダにも通用でき
、その場合には、長尺板状の符号板に前述のようなアブ
ソリュートパターンを直線状に形成すればよい。In the embodiments described above, a rotary encoder for reading a rotational angular position was mainly explained, but the present invention can also be applied to a linear encoder for reading a linear position, and in that case, a long plate The absolute pattern described above may be formed in a straight line on a code plate having a shape.
またクロック信号(ストローブパルス)を得るために符
号板にインクリメンタルパターンのトラックを併設した
場合を例に挙げたが、符号板と検出器の相対移動が常に
一定速度で行なわれるようなエンコーダの場合には、信
号処理回路中に〜定周波数のクロックパルス発振器をも
たせることにより、インクリメンタルパターンのトラッ
クとその検出系を省くことができる。In addition, we have given an example of a case where an incremental pattern track is attached to the code plate to obtain a clock signal (strobe pulse), but in the case of an encoder where the code plate and detector are always moved relative to each other at a constant speed. By providing a clock pulse oscillator with a constant frequency in the signal processing circuit, the incremental pattern track and its detection system can be omitted.
[発明の効果]
以上に述べたように、本発明によれば、符号板のアブソ
リュートパターン中の信号確定部が最小読取単位より小
さく形成されているから、隣接する読取単位の影響が少
なくなって読取精度が向上する。また符号板のアブソリ
ュートパターンの形成と、エンコーダの組み立ておよび
調整が容易になる。つまり、読取結果の矩形波信号を、
その最小読取単位相当分よりも小さいパルス幅の中で別
のクロック信号に基づいて読取るので、個々の検出器か
らの検出信号のパルス高低レベルを安定した時点で同時
に取りこむことができ、出力に誤りの生じる恐れのない
高分解能のアブソリュートエンコーダを得ることができ
るものである。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, since the signal determination part in the absolute pattern of the code plate is formed smaller than the minimum reading unit, the influence of adjacent reading units is reduced. Reading accuracy improves. It also facilitates the formation of the absolute pattern of the code plate and the assembly and adjustment of the encoder. In other words, the rectangular wave signal of the reading result is
Since reading is performed based on another clock signal within a pulse width smaller than the minimum reading unit, the pulse high and low levels of the detection signal from each detector can be captured simultaneously at a stable point, resulting in errors in the output. Therefore, it is possible to obtain a high-resolution absolute encoder that is free from the risk of occurrence of problems.
第1図は本発明の符号板の一例を示す概略部分平面図、
第2図は従来例の概略部分平面図、第3図(a)は磁気
式アブソリュートエンコーダ用の未発明の一実施例に係
る符号板の模式平面図、同図(b)は前記符号板の着磁
部によるアブソリュートパターンを読取るMR素子セン
サからなる検出器を示す模式平面図、同図(C)は着磁
部Mの説明図、第4図は個々のMR素子センサの構成を
示す説明図、第5図は前記検出器の出力信号を処理する
ための信号処理回路の一例を示す回路図、第6図(a)
〜(i)は符号板のトラックに形成されたアブソリュー
トパターンおよびインクリメンタルパターンの着磁目盛
による水平磁場パターンと前記信号処理回路の各部波形
を示す線図、第7図(a)〜(f)は本発明の符号板を
用いたアブソリュートエンコーダの最終出力波形を示す
線図、第8図(a)〜(d)は異なる目盛数のアブソリ
ュート信号を得るためのアブソリュートパターンを決定
するアブソリュートコードのいくつかの例を示す説明図
、第9図はアブソリュートコードの別の例を示す説明図
、第10図(a)は本発明の別の実施例に係る光学式ア
ブソリュートエンコーダ用符号板を示す模式平面図、同
図(b)は前図の矢印六方向からみた正面図、第11図
は前図の光電センサの出力信号をlA埋するための信号
処理回路の一例を示す回路図、第12図(a)は従来例
に係る光学式アブソリュートエンコーダ用符号板の模式
平面図、同図(b)はその信号処理回路を示す回路図で
ある。
(主要部分の符号の説明)
1:符号板
2a、2b:)ラック(アブソリュート)2Cニドラツ
ク(インクリメンタル)
3:回転軸心
68〜6h:着磁目盛
78〜7h:未着磁目盛
10:検出器
11 a、 b 〜14a、 b : MR素子セ
ンサ15a 〜d:MR素子
17:+側電源端子
1.8.19+出力端子(アブソリュート)20ニー側
電源端子
21:信号処理回路
246差動アンプ
25:コンパレータ
28:モノマルチ回路
29:ラッチ回路
30:MR素子センサFIG. 1 is a schematic partial plan view showing an example of the code plate of the present invention;
FIG. 2 is a schematic partial plan view of a conventional example, FIG. 3(a) is a schematic plan view of a code plate according to an uninvented embodiment for a magnetic absolute encoder, and FIG. A schematic plan view showing a detector consisting of an MR element sensor that reads an absolute pattern by a magnetized part, FIG. 4 (C) is an explanatory diagram of the magnetized part M, and FIG. , FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a signal processing circuit for processing the output signal of the detector, and FIG. 6(a)
~(i) is a diagram showing the horizontal magnetic field pattern based on the magnetization scale of the absolute pattern and incremental pattern formed on the track of the code plate, and the waveform of each part of the signal processing circuit, and FIGS. 7(a) to (f) are Diagrams showing the final output waveforms of the absolute encoder using the code plate of the present invention, FIGS. 8(a) to 8(d) are some of the absolute codes that determine the absolute patterns for obtaining absolute signals with different numbers of scales. FIG. 9 is an explanatory diagram showing another example of the absolute code, and FIG. 10(a) is a schematic plan view showing a code plate for an optical absolute encoder according to another embodiment of the present invention. , Fig. 11 is a circuit diagram showing an example of a signal processing circuit for embedding the output signal of the photoelectric sensor in lA in the previous figure, and Fig. 12 ( FIG. 1A is a schematic plan view of a code plate for an optical absolute encoder according to a conventional example, and FIG. 1B is a circuit diagram showing its signal processing circuit. (Explanation of symbols of main parts) 1: Code plate 2a, 2b: ) Rack (absolute) 2C Nidrak (incremental) 3: Rotation axis 68-6h: Magnetized scale 78-7h: Unmagnetized scale 10: Detector 11 a, b ~ 14a, b: MR element sensor 15a ~ d: MR element 17: + side power supply terminal 1.8.19 + output terminal (absolute) 20 knee side power supply terminal 21: signal processing circuit 246 differential amplifier 25: Comparator 28: Mono multi circuit 29: Latch circuit 30: MR element sensor
Claims (1)
を所定の配列で1トラック上に並べてなるアブソリュー
トエンコーダ用符号板において、前記最小読取単位の少
なくとも一方が、前記単位の長さより短い信号確定部を
有するものであることを特徴とするアブソリュートエン
コーダ用符号板。In an absolute encoder code plate in which two types of minimum reading units corresponding to "0" signals and "1" signals are arranged on one track in a predetermined arrangement, at least one of the minimum reading units is longer than the length of the unit. A code plate for an absolute encoder, characterized in that it has a short signal determination section.
Priority Applications (3)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1989
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