JP3309293B2 - Rotary encoder - Google Patents
Rotary encoderInfo
- Publication number
- JP3309293B2 JP3309293B2 JP23163193A JP23163193A JP3309293B2 JP 3309293 B2 JP3309293 B2 JP 3309293B2 JP 23163193 A JP23163193 A JP 23163193A JP 23163193 A JP23163193 A JP 23163193A JP 3309293 B2 JP3309293 B2 JP 3309293B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- output
- circuit
- light
- rotation angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Optical Transform (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、回転体の回転位置を検
出するロータリエンコーダに関し、特に、フェールセー
フ性に優れたロータリエンコーダに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotary encoder for detecting a rotational position of a rotating body, and more particularly to a rotary encoder having excellent fail-safe characteristics.
【0002】[0002]
【従来の技術】例えば、モータによってクランクを回転
させてスライドを往復動させる機械プレスでは、作業の
安全対策として、スライドが上死点で一旦停止したこと
を確認するための信号、スライドの停止の機能(ブレー
キ性能)を確認するための信号及びスライドが上昇過程
にあることを示す信号等を発生させるようになってい
る。これらスライドの位置情報はクランクの角度信号で
与えられる。また、工業用ロボットのアームの可動範囲
を規制する場合にも角度信号が用いられる。2. Description of the Related Art For example, in a mechanical press in which a slide is reciprocated by rotating a crank by a motor, as a safety measure for work, a signal for confirming that the slide has temporarily stopped at a top dead center, a signal for stopping the slide, and the like. A signal for confirming the function (braking performance), a signal indicating that the slide is in the ascending process, and the like are generated. The position information of these slides is given by a crank angle signal. The angle signal is also used when regulating the movable range of the arm of the industrial robot.
【0003】従って、このような機械プレスやロボット
の制御においては、前記角度信号の発生に高いフェール
セーフ性(誤りの角度信号を生じない特性)が要望され
ている。かかる角度信号の発生装置としてはロータリエ
ンコーダがある。ロータリエンコーダは、回転体の位置
情報として任意の角度信号を符号化して出力し、この角
度信号を論理処理して検出したい所望の角度信号を生成
するようにしたものであり、例えば、光を透過する透過
部と光を遮蔽する遮蔽部とを所定のパターンで形成した
回転円板を、回転位置を検出する回転体と同期して回転
させ、この回転円板の両側に符号のビット数に対応する
数の発光素子と受光素子を配置する。Therefore, in the control of such a mechanical press or a robot, a high fail-safe property (a characteristic that does not generate an erroneous angle signal) is required for the generation of the angle signal. As a device for generating such an angle signal, there is a rotary encoder. The rotary encoder encodes and outputs an arbitrary angle signal as position information of the rotating body, and generates a desired angle signal to be detected by logically processing the angle signal. Rotating the rotating disk, which has a transmitting part and a shielding part that shields light in a predetermined pattern, is rotated in synchronization with a rotating body that detects the rotational position, and both sides of the rotating disk correspond to the number of code bits. A number of light emitting elements and light receiving elements are arranged.
【0004】回転円板の回転に伴い、前記透過部と遮蔽
部のパターンに応じて、透過部を介して光が受光された
受光素子からは論理値1の出力を、遮蔽部で光が遮蔽さ
れた受光素子からは論理値0の出力を発生させること
で、回転体の任意の角度信号を、各ビットが1と0の2
値からなる所定ビット数のバイナリーコード信号に対応
させて出力する。そして、このように角度信号発生部か
ら出力された2値のバイナリーコード信号を構成する各
信号を、論理値1と0が双対な2線系の2値信号(1,
0)、(0,1)にそれぞれ変換し、これら各ビットの
双対信号を論理処理して所望の角度信号を生成する。[0004] With the rotation of the rotating disk, according to the pattern of the transmitting part and the shielding part, the output of the logical value 1 is received from the light receiving element that receives the light through the transmitting part, and the light is shielded by the shielding part. By generating an output of a logical value 0 from the light receiving element, an arbitrary angle signal of the rotator can be converted into 2 bits of 1 and 0.
It is output in correspondence with a binary code signal having a predetermined number of bits consisting of a value. The signals constituting the binary code signal output from the angle signal generating unit are converted into binary signal (1, 1) of a two-wire system in which logical values 1 and 0 are dual.
0) and (0, 1), and a dual signal of each bit is logically processed to generate a desired angle signal.
【0005】ここで、バイナリーコード信号を2線系信
号に変換するのは、正常な状態と誤りの状態を区別する
必要があるためである。即ち、光有りを示す論理値1の
出力を論理値1と0が双対な2値信号(1,0)に、光
無しを示す論理値0の出力を論理値1と0が双対な2値
信号(0,1)にそれぞれ変換し、光無しの時にも論理
値1の出力を発生させることで、正常な状態であること
が確認できる。The reason why the binary code signal is converted into a two-wire system signal is that it is necessary to distinguish between a normal state and an erroneous state. That is, the output of a logical value 1 indicating presence of light is a binary signal (1, 0) in which logical values 1 and 0 are dual, and the output of logical value 0 indicating no light is a binary signal in which logical values 1 and 0 are dual. By converting the signals to signals (0, 1) and generating an output of logical value 1 even when there is no light, it can be confirmed that the signals are in a normal state.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、論理値0の
出力から2線系信号(0,1)を生成する2線化処理で
は、論理値0の出力を否定して論理値1を生成せざるを
得ず、変換処理に否定演算が含まれることになる。この
ように、信号の処理過程で否定演算が含まれる場合は、
例えば、否定演算回路の入力側に断線故障が生じるとそ
の出力信号は論理値1となり、故障時に出力が論理値1
となる誤りが生じることになり、フェールセーフな構成
とならない。In the two-line processing for generating the two-line signal (0, 1) from the output of the logical value 0, the output of the logical value 0 is negated and the logical value 1 is generated. Inevitably, the conversion process includes a negation operation. Thus, if the signal processing involves a negation operation,
For example, when a disconnection fault occurs on the input side of the NOT operation circuit, the output signal becomes a logical value 1 and the output becomes a logical value 1 when the fault occurs.
Error occurs, and a fail-safe configuration is not achieved.
【0007】そこで、フェールセーフな2線系信号とす
るため、例えば特開平5−133728号公報等に示さ
れる信号発生装置が提案されている。このものは、透過
光の受光で論理値1となる透過型センサと反射光の受光
で論理値1となる反射型センサを併用して直接2線系信
号を得るようにしている。即ち、回転体の回転に伴って
透過部が通過した時は、透過型センサの論理出力は0→
1に変化し、反射型センサの論理出力は1→0に変化
し、また、遮蔽部が通過した時は、透過型センサではそ
の論理出力が0→1に変化し、反射型センサではその論
理出力が0→1へと変化する。従って、各センサの出力
は、双対な2値の出力となり、この場合、否定演算は含
まれずフェールセーフな角度信号を発生させることがで
きる。[0007] Therefore, in order to obtain a fail-safe two-wire system signal, for example, a signal generator disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-133728 has been proposed. In this device, a two-line signal is directly obtained by using both a transmission type sensor having a logical value of 1 upon receiving transmitted light and a reflective type sensor having a logical value of 1 upon receiving reflected light. That is, when the transmissive portion passes along with the rotation of the rotating body, the logical output of the transmissive sensor becomes 0 →
1 and the logical output of the reflective sensor changes from 1 to 0, and when the shield passes, the logical output of the transmissive sensor changes from 0 to 1 and the logical output of the reflective sensor changes from 0 to 1. The output changes from 0 to 1. Accordingly, the output of each sensor is a dual binary output, and in this case, a fail-safe angle signal can be generated without including a negative operation.
【0008】そして、フェールセーフなロータリエンコ
ーダを構成する場合には、このようなフェールセーフな
2線系信号を発生させると共に、検出したい所望の角度
信号を示すバイナリーコード信号を構成する各信号の全
てが正常に出力されているかを確認する必要がある。そ
こで、本発明は上記の事情に鑑みなされたもので、フェ
ールセーフな2線系信号を用い、これらが正常に出力さ
れているか否かを確認しながら、検出したい所望の角度
信号を出力するようにしたロータリエンコーダを提供す
ることを目的とする。When a fail-safe rotary encoder is constructed, such a fail-safe two-wire system signal is generated, and all of the signals constituting a binary code signal indicating a desired angle signal to be detected are generated. It is necessary to confirm that is output normally. Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and uses a fail-safe two-wire system signal to output a desired angle signal to be detected while confirming whether or not these are output normally. It is an object of the present invention to provide a rotary encoder having the above configuration.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】このため本発明は、回転
体の回転位置を検出するロータリエンコーダであって信
号透過部と信号遮蔽部とが所定のパターンで形成され前
記回転体と同期して回転する回転円板と、該回転円板の
回転に伴う前記信号透過部と信号遮蔽部の通過により信
号受信時に論理値1、信号非受信時に論理値0の交流出
力を生成する信号生成手段とを備え、前記回転円板の回
転に伴って前記信号生成手段から各ビットがそれぞれ論
理値1と0が双対な2線系2値信号で構成される所定ビ
ット数のバイナリーコード信号を生成して前記回転体の
回転角度位置信号とする回転角度信号発生手段と、所望
の検出角度位置に対応する前記回転角度信号発生手段の
バイナリーコード信号の出力論理値を加算演算する加算
演算手段と、該加算演算手段の加算演算値が予め設定し
た閾値以上の時に論理値1の出力を発生し故障時には論
理値0の出力となる閾値演算手段とを備えて構成した。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides a rotary encoder for detecting a rotational position of a rotating body, wherein a signal transmitting portion and a signal shielding portion are formed in a predetermined pattern and are synchronized with the rotating body. A rotating rotating disk, and signal generating means for generating an AC output having a logical value of 1 when receiving a signal and a logical value of 0 when not receiving a signal by passing the signal transmitting portion and the signal shielding portion with rotation of the rotating disk. A binary code signal having a predetermined number of bits is generated by the signal generating means with the rotation of the rotating disk from the signal generating means, wherein each bit is a binary signal having two logical values of 1 and 0, respectively. Rotation angle signal generation means for obtaining a rotation angle position signal of the rotating body; addition operation means for performing addition operation on an output logical value of a binary code signal of the rotation angle signal generation means corresponding to a desired detected angular position; At the time of the outbreak faulty output of logic value 1 when the threshold or more addition operation value is set in advance of the operation means is constituted by a threshold value calculating means as the output of logic value 0.
【0010】また、前記回転角度信号発生手段の信号生
成手段を、2線系信号のそれぞれの信号について逆相信
号を発生させる4線系構成とした。The signal generation means of the rotation angle signal generation means has a four-wire system configuration for generating an anti-phase signal for each of the two-wire system signals.
【0011】[0011]
【作用】かかる構成において、回転体の回転に伴い回転
円板が回転すると、信号透過部と信号遮蔽部の形成パタ
ーンに応じて回転角度信号発生手段から、回転位置を示
す所定ビット数のバイナリーコード信号が発生する。こ
のバイナリーコード信号の各ビットは論理値1と0が双
対な2線系2値信号で構成されている。この出力される
バイナリーコード信号のうち、検出したい所望の検出角
度位置に対応するコード信号の各ビットの出力論理値を
加算演算手段で加算する。閾値演算手段は、この加算値
を予め設定した閾値と比較して閾値以上の時には、正常
な回転体の位置情報として論理値1の出力を発生する。
ここで、閾値演算手段は、故障時には出力が論理値0と
なる構成なので、フェールセーフ性を確保できる。In this configuration, when the rotating disk rotates with the rotation of the rotator, a binary code of a predetermined number of bits indicating the rotation position is sent from the rotation angle signal generating means in accordance with the formation pattern of the signal transmitting portion and the signal shielding portion. A signal is generated. Each bit of this binary code signal is composed of a two-line binary signal in which logical values 1 and 0 are dual. Among the output binary code signals, the output logic value of each bit of the code signal corresponding to the desired detection angle position to be detected is added by the addition operation means. The threshold value calculating means compares the added value with a preset threshold value, and when the value is equal to or larger than the threshold value, outputs a logical value of 1 as the normal rotation body position information.
Here, since the threshold value calculating means has a configuration in which the output becomes a logical value 0 at the time of failure, fail-safe property can be ensured.
【0012】また、前記回転角度信号発生手段の信号生
成手段を、2線系信号のそれぞれの信号について逆相信
号を発生させる4線系構成とすることで、加算演算手段
の回路構成を簡素化できるようになる。Further, the signal generation means of the rotation angle signal generation means has a four-wire system configuration for generating an anti-phase signal for each of the two-wire system signals, thereby simplifying the circuit configuration of the addition operation means. become able to.
【0013】[0013]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は本発明に係るロータリエンコーダの第1実
施例の概略構成を示す。図1において、本実施例のロー
タリエンコーダは、回転体の回転に同期して回転する回
転円板の回転に伴って、回転体の角度位置を表す2線系
2値信号からなるバイナリーコード信号を発生する回転
角度信号発生手段としての回転角度信号発生回路1と、
この回転角度信号発生回路1の出力のうち、検出したい
所望の角度位置を表す信号の出力端が接続され、これら
出力端の出力論理値を加算演算する加算演算手段として
の加算回路2と、加算回路2の加算値を予め設定した閾
値と比較して閾値以上の時に回転角度信号発生回路1か
ら出力されたバイナリーコード信号が正常であるとして
論理値1の角度検出出力を発生する閾値演算手段として
の閾値演算回路3と構成されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a first embodiment of a rotary encoder according to the present invention. In FIG. 1, a rotary encoder according to the present embodiment converts a binary code signal consisting of a two-line binary signal representing the angular position of a rotating body with the rotation of a rotating disk that rotates in synchronization with the rotation of a rotating body. A rotation angle signal generating circuit 1 as a generated rotation angle signal generating means,
An output terminal of a signal representing a desired angular position to be detected among the outputs of the rotation angle signal generation circuit 1 is connected, and an addition circuit 2 as an addition operation means for performing an addition operation on output logic values of these output terminals, The threshold value calculating means for comparing the addition value of the circuit 2 with a preset threshold value and generating an angle detection output of a logical value 1 when the binary code signal output from the rotation angle signal generation circuit 1 is normal when the value is equal to or larger than the threshold value And the threshold value calculation circuit 3.
【0014】次に、前記回転角度信号発生回路1の構成
について図2〜図4に基づいて詳述する。図2におい
て、回転位置の被検出体である回転体としての回転軸1
0に、図3に示すような光の透過部11A(図中白色部
分)と遮蔽部11B(図中黒色部分)が所定のパターン
で形成された回転円板11を固定する。本実施例では、
回転円板11の透過部11Aと遮蔽部11Bが回転円板
11の半径方向において対を成しており、内側の透過部
と外側の遮蔽部とで1ビットを構成するようにしてい
る。この回転円板11を挟んで、一側に8個の発光素子
12a〜12hが半径方向に等間隔で配置され、他側に
同じく8個の受光素子13a〜13hが、前記発光素子
12a〜12hと対面して配置されている。前記発光素
子12a〜12hは、図4に示すように、交流信号発生
回路14に並列接続されており、受光素子13a〜13
hは、増幅器15a〜15hを介して回転角度信号発生
回路1の各出力端a〜hに接続されている。そして、受
光素子13a,13bと13c,13dと13e,13
fと13g,13hはそれぞれ対をなし、一方が遮蔽部
11Bで遮蔽されて非受光状態のときは他方は透過部1
1Aを介して受光状態となるよう構成され、これら各組
がバイナリーコード信号の各ビットを表す構成とし、各
ビットが論理値1と0が双対な2線系の2値信号で構成
される。Next, the configuration of the rotation angle signal generation circuit 1 will be described in detail with reference to FIGS. In FIG. 2, a rotating shaft 1 as a rotating body which is a body to be detected at a rotating position is shown.
At 0, a rotating disk 11 having a light transmitting portion 11A (white portion in the drawing) and a shielding portion 11B (black portion in the drawing) formed in a predetermined pattern as shown in FIG. 3 is fixed. In this embodiment,
The transmitting portion 11A and the shielding portion 11B of the rotating disk 11 form a pair in the radial direction of the rotating disk 11, and the inner transmitting portion and the outer shielding portion constitute one bit. Eight light emitting elements 12a to 12h are arranged on one side at equal intervals in the radial direction with the rotating disk 11 interposed therebetween, and the same eight light receiving elements 13a to 13h are arranged on the other side with the light emitting elements 12a to 12h. It is arranged to face. The light emitting elements 12a to 12h are connected in parallel to an AC signal generating circuit 14, as shown in FIG.
h is connected to each of the output terminals a to h of the rotation angle signal generation circuit 1 via the amplifiers 15a to 15h. Then, the light receiving elements 13a, 13b and 13c, 13d and 13e, 13
f and 13g and 13h make a pair, respectively, and when one of them is shielded by the shielding part 11B and is in the non-light receiving state, the other is the transmission part 1
1A, the light receiving state is established, and each of these sets represents each bit of the binary code signal, and each bit is constituted by a binary signal of a two-wire system in which logical values 1 and 0 are dual.
【0015】従って、本実施例の回転角度信号発生回路
1では、P1,P2,P3,P4の4ビットのバイナリ
ーコード信号で角度位置が表され、各ビットP1〜P4
は、論理値1と0が双対な2線系の2値信号として、そ
れぞれP1=(P11,P10)、P2=(P21,P
20)、P3=(P31,P30)、P4=(P41,
P40)として出力され、Pi1とPi0 (i=1〜
4)は、一方が回転円板11で遮蔽されて論理値0のと
き他方は遮蔽されず論理値1となる関係にある。ここ
で、P11とP10は受光素子13aと13bの出力、
P21とP20は受光素子13c,13dの出力、P3
1とP30は受光素子13e,13fの出力、P41と
P40は受光素子13gと13hの出力であり、従っ
て、回転角度信号発生回路の出力端aからP11の出
力、出力端bからP10の出力、出力端cからP21の
出力、出力端dからP20の出力、出力端eからP31
の出力、出力端fからP30の出力、出力端gからP4
1の出力、出力端hからP40の出力がそれぞれ発生す
る。Therefore, in the rotation angle signal generating circuit 1 of this embodiment, the angular position is represented by a 4-bit binary code signal of P1, P2, P3, P4, and each of the bits P1 to P4
Are P1 = (P11, P10) and P2 = (P21, P2) as binary signals of a two-wire system in which logical values 1 and 0 are dual.
20), P3 = (P31, P30), P4 = (P41,
P40), and output Pi1 and Pi0 (i = 1 to
4) is such that when one is shielded by the rotating disk 11 and has a logical value of 0, the other is not shielded and has a logical value of 1. Here, P11 and P10 are the outputs of the light receiving elements 13a and 13b,
P21 and P20 are outputs of the light receiving elements 13c and 13d, P3
1 and P30 are the outputs of the light receiving elements 13e and 13f, P41 and P40 are the outputs of the light receiving elements 13g and 13h. Therefore, the output from the output terminal a to the output of P11, the output from the output terminal b to the output of P10, P21 output from output terminal c, P20 output from output terminal d, P31 from output terminal e
Output, output terminal f to P30 output, output terminal g to P4
1 and the output P40 are generated from the output terminal h.
【0016】例えば、図3のθ1の角度は、P1=1,
P2=1,P3=1,P4=1のバイナリーコード信号
で表され、この時、P1=(1,0)、P2=(1,
0)、P3=(1,0)、P4=(1,0)となる。ま
た、θ2の角度は、P1=1,P2=1,P3=0,P
4=1で表され、この時、P1=(1,0)、P2=
(1,0)、P3=(0,1)、P4=(1,0)とな
る。For example, the angle θ1 in FIG.
It is represented by a binary code signal of P2 = 1, P3 = 1, P4 = 1. At this time, P1 = (1,0), P2 = (1,
0), P3 = (1, 0), and P4 = (1, 0). Further, the angle of θ2 is P1 = 1, P2 = 1, P3 = 0, P
4 = 1, where P1 = (1, 0), P2 =
(1,0), P3 = (0,1), P4 = (1,0).
【0017】次に、本実施例の加算回路2を図5に示し
説明する。図において、加算回路2は、コンデンサCA1
〜CA4,CB1〜CB4とダイオードDA1〜DA4,DB1〜D
B4とを用いた倍電圧整流回路で構成されている。この加
算回路2では、入力信号は、それぞれ直列に挿入された
コンデンサCA1〜CA4を介してダイオードDA1〜DA4で
電源電圧Vccにクランプされ、更に、それぞれコンデン
サCB1〜CB4にその入力レベルが蓄積される。従って、
交流の信号入力によって各コンデンサCB1〜CB4に蓄積
された入力信号レベルが順次蓄積され加算されその加算
値が電源電圧VCCに重畳されて次段の閾値演算回路3に
出力される。Next, the adder circuit 2 of this embodiment will be described with reference to FIG. In the figure, an adding circuit 2 includes a capacitor C A1
To C A4 , C B1 to C B4 and diodes D A1 to D A4 , D B1 to D
It is composed of a voltage doubler rectifier circuit using B4 . In the adding circuit 2, the input signal is clamped to the power supply voltage V cc by the diode D A1 to D A4 via the capacitor C A1 -C A4 inserted in series, further to the capacitor C B1 -C B4 respectively The input level is accumulated. Therefore,
The input signal levels stored in the capacitors C B1 to C B4 are sequentially stored and added by the AC signal input, and the added value is superimposed on the power supply voltage V CC and output to the threshold calculation circuit 3 in the next stage.
【0018】図1に示す閾値演算回路3は、複数のトラ
ンジスタと抵抗等で構成される従来公知のフェールセー
フなウインドコンパレータで構成され、入力端子に所定
レベルの入力信号が入力した時のみ交流の出力信号を発
生(論理値1に相当する)し、回路故障時には交流の出
力信号が停止する(論理値0に相当する)構成である。The threshold value calculation circuit 3 shown in FIG. 1 is composed of a conventionally known fail-safe window comparator composed of a plurality of transistors and resistors and the like, and is used only when an input signal of a predetermined level is input to an input terminal. An output signal is generated (corresponding to a logical value of 1), and the AC output signal is stopped (corresponding to a logical value of 0) when a circuit fails.
【0019】次に本実施例の動作について説明する。例
えば、回転軸10における検出したい所望の回転角度が
図3のθ2である場合について説明する。この場合、バ
イナリーコード信号はP1=1,P2=1,P3=0,
P4=1で表され、この時P3,P4に関しては、光無
しを論理値1として表す必要がある。従って、加算回路
2の各入力端子には、回転角度信号発生回路1の出力端
a,c,f,gを接続してその出力P11,P21,P
30,P41が入力するようにする。Next, the operation of this embodiment will be described. For example, a case where the desired rotation angle to be detected on the rotation shaft 10 is θ2 in FIG. 3 will be described. In this case, the binary code signals are P1 = 1, P2 = 1, P3 = 0,
P4 = 1, and at this time, for P3 and P4, it is necessary to represent no light as a logical value 1. Therefore, the output terminals a, c, f, and g of the rotation angle signal generation circuit 1 are connected to the input terminals of the addition circuit 2 to output the outputs P11, P21, and P11.
30, and P41 are input.
【0020】回転軸10の回転に同期して回転円板11
が回転すると、その透過部11Aと遮蔽部11Bの通過
に伴って、各発光素子12a〜12hからの光が透過又
は遮断され、光が透過された位置に配置された受光素子
13a〜13hから出力が発生する。従って、回転円板
11の図3におけるθ2に対応する部分が、発光素子1
2a〜12hと受光素子13a〜13hに位置すると、
発光素子12a,12c,12f,12gからの光が透
過部11Aを介して受光素子13a,13c,13f,
13gで受光されて出力が発生し、それ以外の発光素子
12b,12d,12e,12hからの光は遮蔽部11
Bで遮断されて受光素子13b,13d,13e,13
hには到達せず出力は発生しない。これにより、加算回
路2の各入力端には、対応する受光素子13a,13
c,13f,13gからの交流出力が印加し、加算回路
2の入力がP11=1(光有り),P21=1(光有
り),P30=1(光無し),P41=1(光有り)と
なり全て論理値1となる。The rotating disk 11 is synchronized with the rotation of the rotating shaft 10.
Is rotated, the light from each of the light emitting elements 12a to 12h is transmitted or cut off as the light passes through the transmitting part 11A and the shielding part 11B, and the light is output from the light receiving elements 13a to 13h arranged at the positions where the light is transmitted. Occurs. Therefore, the portion of the rotating disk 11 corresponding to θ2 in FIG.
2a to 12h and the light receiving elements 13a to 13h,
Light from the light emitting elements 12a, 12c, 12f, 12g passes through the transmitting portion 11A, and the light receiving elements 13a, 13c, 13f,
The light from the light emitting elements 12b, 12d, 12e, and 12h is received by the shielding unit 11g.
B, the light receiving elements 13b, 13d, 13e, 13
h and no output occurs. As a result, the corresponding light receiving elements 13a, 13a
AC outputs from c, 13f, 13g are applied, and the input of the adder circuit 2 is P11 = 1 (with light), P21 = 1 (with light), P30 = 1 (no light), P41 = 1 (with light) Are all logical values 1.
【0021】このように、加算回路2の入力が全て論理
値1となると、その加算出力は、閾値演算回路3の閾値
以上となり、閾値演算回路3から交流出力が発生(論理
値1に相当)し、所望の検出角度信号が発生する。そし
て、回転角度信号発生回路1の出力を交流とし(入力側
故障時この入力信号は発生しないので加算値は必ず閾値
より小さく(本実施例では3以下)なる)、更に、閾値
演算回路3を故障時に出力が論理値1とならない回路構
成とすることで、回路故障時には交流出力が発生せず閾
値演算回路3の出力が、論理値1から論理値0には誤る
が論理値1には誤らない構成とすることができ、危険側
に誤らないフェールセーフな構成となる。As described above, when all the inputs of the adding circuit 2 have the logical value 1, the added output becomes equal to or greater than the threshold value of the threshold value calculating circuit 3, and the threshold value calculating circuit 3 generates an AC output (corresponding to the logical value 1). Then, a desired detection angle signal is generated. Then, the output of the rotation angle signal generation circuit 1 is set to AC (this input signal is not generated at the time of input-side failure, so the added value is always smaller than the threshold value (3 or less in this embodiment)). By adopting a circuit configuration in which the output does not become a logical value 1 at the time of a fault, no AC output is generated at the time of a circuit fault, and the output of the threshold value operation circuit 3 is erroneous from the logical value 1 to the logical value 0 but erroneous to the logical value 1. And a fail-safe configuration that is not mistaken for danger.
【0022】以上のように、否定演算することなく直接
2線系の2値信号を生成して光無しを論理値1として表
し、加算回路2と閾値演算回路3とによって全ての信号
が発生していることを確認しつつ、所望の角度信号を発
生させることで、ロータリエンコーダのフェールセーフ
性をより一層高めることが可能となる。次に、本発明の
ロータリエンコーダの第2実施例を図6及び図7に基づ
き説明する。尚、第1実施例と同一部分には同一符号を
付して説明を省略する。As described above, a binary signal of a two-wire system is directly generated without performing a negation operation, and the absence of light is represented as a logical value 1, and all signals are generated by the addition circuit 2 and the threshold value operation circuit 3. By generating a desired angle signal while confirming that the rotary encoder is operating, it is possible to further enhance the fail-safe property of the rotary encoder. Next, a second embodiment of the rotary encoder according to the present invention will be described with reference to FIGS. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【0023】本実施例は、回転角度信号発生回路の出力
を、2線系2値信号の各々について互いに逆相の0相と
π相の信号を発生する4線系とするよう構成したもので
ある。図6において、16a,16a′〜16h,16
h′は、それぞれ対応する各受光素子13a〜13hの
出力に基づいて発光する発光素子、17a,17a′〜
17h〜17h′は、対応する前記各発光素子16a,
16a′〜16h,16h′からの光を受光して出力を
発生する受光素子、Tra,Tra′〜Trh,Tr
h′はトランジスタ、Ra,Ra′〜Rh,Rh′は抵
抗で、出力端a,a′〜h,h′からは、互いに逆相の
π相と0相の交流信号が発生する。In this embodiment, the output of the rotation angle signal generating circuit is configured to be a four-wire system that generates 0-phase and π-phase signals of mutually opposite phases with respect to each of the two-wire binary signals. is there. In FIG. 6, 16a, 16a 'to 16h, 16
h ′ is a light emitting element that emits light based on the output of the corresponding light receiving element 13a to 13h, 17a, 17a ′ to
17h to 17h 'correspond to the corresponding light emitting elements 16a,
Light receiving elements for receiving light from 16a 'to 16h, 16h' and generating outputs, Tra, Tra 'to Trh, Tr
h 'is a transistor, and Ra, Ra' to Rh, and Rh 'are resistors. Output terminals a, a' to h, and h 'generate π-phase and zero-phase AC signals having mutually opposite phases.
【0024】例えば、発光素子12aからの光が透過部
11Aを介して受光素子12aで受光されると、出力端
aからは、発光素子12aの出力に対して180°位相
が異なる交流信号が発生し、出力端a′からは発光素子
12aの出力と同相の交流信号が発生する。ここで、P
i1,Pi0(i=1〜4)の同相信号をPi10,P
i00(i=1〜4)で示し、逆相信号をPi1π,P
i0π(i=1〜4)で示す。For example, when the light from the light emitting element 12a is received by the light receiving element 12a via the transmitting portion 11A, an AC signal having a 180 ° phase difference from the output of the light emitting element 12a is generated from the output terminal a. Then, an AC signal having the same phase as the output of the light emitting element 12a is generated from the output terminal a '. Where P
The in-phase signals of i1 and Pi0 (i = 1 to 4) are
i00 (i = 1 to 4), and the antiphase signals are Pi1π, P
Indicated by i0π (i = 1 to 4).
【0025】このように4線化した回転角度信号発生回
路1′を使用する場合、本実施例の加算回路2′は、図
7のようにコンデンサCC1〜CC4,CとダイオードDC1
〜D C4,Dとを用いた倍電圧整流回路で構成でき、構成
を簡素化できる。そして、この場合には、互いに隣合う
入力端には、逆相の信号を印加するようにする。かかる
図7に示す加算回路2′では、各入力端に論理値1の入
力信号が印加されると、互いに隣合う入力信号が互いに
逆相であり、各入力端の入力レベルの反転に伴いその出
力端には、各入力レベルの加算値が電源電圧VCCに重畳
された出力が発生する。The rotation angle signal generation time thus converted into four lines
When the path 1 'is used, the adding circuit 2' of this embodiment is
Capacitor C like 7C1~ CC4, C and diode DC1
~ D C4, D, and a voltage doubler rectifier circuit.
Can be simplified. And in this case, next to each other
A signal of opposite phase is applied to the input terminal. Take
In the adder circuit 2 'shown in FIG.
When force signals are applied, adjacent input signals
It is out of phase, and its output is generated when the input level of each input terminal is inverted.
At the input end, the sum of the input levels is equal to the power supply voltage VCCSuperimposed on
Output occurs.
【0026】かかる実施例では、例えば第1実施例と同
様に回転軸10における検出したい所望の回転角度が図
3のθ2である場合、回転角度信号発生回路1′の出力
端と加算回路2′の入力端の接続は以下のようにする。
加算回路2′の各入力端子には、回転角度信号発生回路
1′の出力端a,c′,f,g′を接続してその出力P
11π,P210,P30π,P410が入力するよう
にし、加算回路2′の互いに隣合う入力端の入力信号が
互いに逆相となるようにする。尚、加算回路への入力
を、P110,P21π,P300,P41πとなるよ
う接続してもよい。In this embodiment, for example, as in the first embodiment, when the desired rotation angle to be detected on the rotating shaft 10 is θ2 in FIG. 3, the output terminal of the rotation angle signal generation circuit 1 'and the addition circuit 2' The connection of the input terminal is as follows.
The output terminals a, c ', f, and g' of the rotation angle signal generation circuit 1 'are connected to the respective input terminals of the addition circuit 2', and the output P
11π, P210, P30π, and P410 are input so that the input signals of the input terminals adjacent to each other of the adder circuit 2 ′ have opposite phases. Note that the inputs to the adder circuit may be connected so as to be P110, P21π, P300, and P41π.
【0027】このようにすることで、回転軸10の回転
に同期して回転円板11が回転し、その透過部11Aと
遮蔽部11Bの通過に伴って、各発光素子12a,12
c,12f,12gからの光が透過部11Aを介して受
光素子13a,13c,13f,13gで受光されて出
力が発生すると、加算回路2′の各入力端には、対応す
る受光素子13a,13c,13f,13gからの互い
に逆相の交流出力が印加し、加算回路2′において入力
値が加算されて加算出力は、閾値演算回路3の閾値以上
となり、閾値演算回路3から交流出力が発生(論理値1
に相当)し、所望の検出角度信号が発生する。In this manner, the rotating disk 11 rotates in synchronization with the rotation of the rotating shaft 10, and the light emitting elements 12a, 12a, 12
When light from c, 12f, and 12g is received by the light receiving elements 13a, 13c, 13f, and 13g via the transmission portion 11A and an output is generated, the corresponding light receiving element 13a, AC outputs of opposite phases from 13c, 13f and 13g are applied, and the input values are added in an adding circuit 2 '. The added output becomes equal to or larger than the threshold value of the threshold value calculating circuit 3, and an AC output is generated from the threshold value calculating circuit 3. (Logical value 1
), And a desired detection angle signal is generated.
【0028】かかる第2実施例の場合も、第1実施例と
同様に、否定演算することなく直接2線系の2値信号を
生成し、加算回路2′と閾値演算回路3とによって全て
の信号が発生していることを確認して、所望の角度信号
を発生させることになり、ロータリエンコーダのフェー
ルセーフ性をより一層高めることが可能となる。図8及
び図9には、回転角度信号発生回路のそれぞれ別の例を
示す。Also in the case of the second embodiment, as in the first embodiment, a binary signal of a two-wire system is directly generated without performing a negation operation, and all signals are generated by the addition circuit 2 'and the threshold value operation circuit 3. After confirming that the signal is generated, a desired angle signal is generated, and the fail-safe property of the rotary encoder can be further improved. 8 and 9 show other examples of the rotation angle signal generation circuit.
【0029】図8のものは、第1実施例における発光素
子12b,12d,12f,12hと受光素子13b,
13d,13f,13hとの関係を、透過型ではなく反
射型に構成した。即ち、受光素子13b,13d,13
f,13hを、発光素子12b,12d,12f,12
hと同じく側に配置し、回転円板11′の遮蔽部11B
が位置した時に光の反射によって受光素子13b,13
d,13f,13hから論理値1の出力が発生するよう
構成したものである。尚、図8では、発光素子12a,
12bと受光素子13a,13bのみ示し、その他の発
光素子と受光素子は図示を省略してある。この場合、回
転円板11′は、半径方向において透過部11Aと対を
なす遮蔽部11Bは不要となる。例えばθ1の角度で
は、全てが透過部11Aとなり、発光素子12a,12
c,12e,12gからの光は、透過部11Aを介して
受光素子13a,13c,13e,13gで受光される
が、発光素子12b,12d,12f,12hの光は、
透過部11Aを介して回転円板11′を透過してしまい
受光素子13b,13d,13f,13hで受光されな
い。このように、透過型と反射型の光検出装置を用いて
も、フェールセーフな2線系の2値信号を得ることがで
きる。FIG. 8 shows a light emitting element 12b, 12d, 12f, 12h and a light receiving element 13b,
The relationship with 13d, 13f, and 13h is not a transmission type but a reflection type. That is, the light receiving elements 13b, 13d, 13
f, 13h to the light emitting elements 12b, 12d, 12f, 12
h, the shielding part 11B of the rotating disk 11 '.
The light receiving elements 13b, 13b are reflected by light when
In this configuration, a logical value 1 is generated from d, 13f, and 13h. In FIG. 8, the light emitting elements 12a,
Only 12b and light receiving elements 13a and 13b are shown, and other light emitting elements and light receiving elements are not shown. In this case, the rotating disk 11 'does not require the shielding portion 11B that pairs with the transmitting portion 11A in the radial direction. For example, at an angle of θ1, all become the transmissive portion 11A, and the light emitting elements 12a, 12a
The light from c, 12e, and 12g is received by the light receiving elements 13a, 13c, 13e, and 13g via the transmitting portion 11A, while the light from the light emitting elements 12b, 12d, 12f, and 12h is
The light passes through the rotating disk 11 'through the transmitting portion 11A and is not received by the light receiving elements 13b, 13d, 13f, and 13h. As described above, even when the transmission type and the reflection type photodetectors are used, a fail-safe binary signal of a two-wire system can be obtained.
【0030】図9のものは、図8における反射型の光検
出装置の発光素子を透過型検出装置の発光素子と兼用さ
せるようにして構成を簡素化した例である。このように
すれば、図8における発光素子12b,12d,12
f,12hを省略でき、発光素子を半分に節約できる。FIG. 9 shows an example in which the light emitting element of the reflection type light detecting device in FIG. 8 is also used as the light emitting element of the transmission type light detecting device to simplify the configuration. By doing so, the light emitting elements 12b, 12d, 12
f and 12h can be omitted, and the light emitting element can be reduced by half.
【0031】[0031]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、回
転角度信号発生手段の出力信号を、否定演算を行わずに
直接に論理値1と0が互いに双対な2線系信号として光
無しを論理値1の出力とし、所望の検出角度に対応する
バイナリーコード信号の必要とする各信号を加算し且つ
閾値演算することで、全ての信号が発生していることを
確認しつつ所望の角度検出出力を発生させる構成とした
ので、ロータリエンコーダのフェールセーフ性をより一
層高めることができる。従って、ロータリエンコーダを
用いる角度信号を必要とする制御システムにおける安全
性を格段に向上できる。As described above, according to the present invention, the output signal of the rotation angle signal generating means is directly converted into a two-wire system signal in which logical values 1 and 0 are dual with each other without performing a negation operation. Is output as a logical value 1, and the necessary signals of the binary code signal corresponding to the desired detection angle are added and the threshold value is calculated, thereby confirming that all the signals are generated, and checking the desired angle. Since the detection output is generated, the fail-safe property of the rotary encoder can be further improved. Therefore, safety in a control system that requires an angle signal using a rotary encoder can be remarkably improved.
【図1】本発明の第1実施例の全体構成図FIG. 1 is an overall configuration diagram of a first embodiment of the present invention.
【図2】同上第1実施例の回転角度信号発生回路の概略
構成図FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a rotation angle signal generation circuit according to the first embodiment;
【図3】図2の回転円板の詳細図FIG. 3 is a detailed view of the rotating disk of FIG. 2;
【図4】同上第1実施例の回転角度信号発生回路の回路
図FIG. 4 is a circuit diagram of a rotation angle signal generation circuit according to the first embodiment;
【図5】同上第1実施例の加算回路の回路図FIG. 5 is a circuit diagram of an adding circuit according to the first embodiment;
【図6】本発明の第2実施例の回転角度信号発生回路の
回路図FIG. 6 is a circuit diagram of a rotation angle signal generation circuit according to a second embodiment of the present invention.
【図7】同上第2実施例に好適な加算回路の回路図FIG. 7 is a circuit diagram of an addition circuit suitable for the second embodiment;
【図8】本発明の第3実施例の回転角度信号発生回路の
概略構成図FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a rotation angle signal generation circuit according to a third embodiment of the present invention.
【図9】本発明の第4実施例の回転角度信号発生回路の
概略構成図FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a rotation angle signal generation circuit according to a fourth embodiment of the present invention.
1、1′ 回転角度信号発生回路 2、2′ 加算回路 3 閾値演算回路 10 回転軸 11,11′ 回転円板 12a〜12h、16a,16a′〜16h,16h′
発光素子 13a〜13h、17a,17a′〜17h,17h′
受光素子1, 1 'rotation angle signal generation circuit 2, 2' addition circuit 3 threshold value calculation circuit 10 rotation axis 11, 11 'rotation disk 12a to 12h, 16a, 16a' to 16h, 16h '
Light-emitting elements 13a to 13h, 17a, 17a 'to 17h, 17h'
Light receiving element
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01D 5/00 - 5/62 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01D 5/00-5/62
Claims (2)
コーダであって、信号透過部と信号遮蔽部とが所定のパ
ターンで形成され前記回転体と同期して回転する回転円
板と、該回転円板の回転に伴う前記信号透過部と信号遮
蔽部の通過により信号受信時に論理値1、信号非受信時
に論理値0の交流出力を生成する信号生成手段とを備
え、前記回転円板の回転に伴って前記信号生成手段から
各ビットがそれぞれ論理値1と0が双対な2線系2値信
号で構成される所定ビット数のバイナリーコード信号を
生成して前記回転体の回転角度位置信号とする回転角度
信号発生手段と、 所望の検出角度位置に対応する前記回転角度信号発生手
段のバイナリーコード信号の出力論理値を加算演算する
加算演算手段と、 該加算演算手段の加算演算値が予め設定した閾値以上の
時に論理値1の出力を発生し故障時には論理値0の出力
となる閾値演算手段と、 を備えて構成したことを特徴とするロータリエンコー
ダ。1. A rotary encoder for detecting a rotational position of a rotating body, comprising: a rotating disk having a signal transmitting portion and a signal shielding portion formed in a predetermined pattern and rotating in synchronization with the rotating body; Signal generating means for generating an AC output having a logical value of 1 when a signal is received and a logical value of 0 when no signal is received by passing the signal transmitting portion and the signal shielding portion with rotation of the disk, and rotating the rotating disk. Accordingly, a binary code signal of a predetermined number of bits is generated from the signal generating means, wherein each bit is a binary signal having two logical values of 1 and 0, respectively. Rotation angle signal generating means for performing the operation, addition operation means for performing an addition operation on the output logical value of the binary code signal of the rotation angle signal generation means corresponding to a desired detected angular position, and addition operation value of the addition operation means being preset. Rotary encoder at the time generates an output of logic value 1 failure when and above threshold was characterized by being configured with a threshold value calculating means as the output of logic value 0.
を、2線系信号のそれぞれの信号について逆相信号を発
生させる4線系構成としたことを特徴とする請求項1記
載のロータリエンコーダ。2. A rotary encoder according to claim 1, wherein the signal generation means of said rotation angle signal generation means has a four-wire system configuration for generating an anti-phase signal for each of the two-wire system signals. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23163193A JP3309293B2 (en) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | Rotary encoder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23163193A JP3309293B2 (en) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | Rotary encoder |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0783701A JPH0783701A (en) | 1995-03-31 |
| JP3309293B2 true JP3309293B2 (en) | 2002-07-29 |
Family
ID=16926538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23163193A Expired - Fee Related JP3309293B2 (en) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | Rotary encoder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3309293B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3659029B2 (en) * | 1998-11-04 | 2005-06-15 | 富士電機機器制御株式会社 | Absolute encoder |
| US6170162B1 (en) * | 1999-05-27 | 2001-01-09 | Sarcos, L.C. | Rotary displacement system using differential measuring |
| ES2998505T3 (en) | 2012-08-06 | 2025-02-20 | Philip Morris Products Sa | Smoking article with mouth end cavity |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3127222U (en) | 2006-09-13 | 2006-11-24 | 朝日産業株式会社 | Gardening tying machine |
-
1993
- 1993-09-17 JP JP23163193A patent/JP3309293B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3127222U (en) | 2006-09-13 | 2006-11-24 | 朝日産業株式会社 | Gardening tying machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0783701A (en) | 1995-03-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1602991B1 (en) | Method of detecting abnormality of R/D converter | |
| JP3309293B2 (en) | Rotary encoder | |
| US4417339A (en) | Fault tolerant error correction circuit | |
| US6002249A (en) | Rotation detection sensor | |
| WO1982001262A1 (en) | Numerically controlled machine tool | |
| KR19980703456A (en) | Apparatus for recognizing the direction of rotation and testing rationality in absolute angular position measuring devices by serially transmitting the detected position actual value | |
| JP3047809B2 (en) | Rotary encoder | |
| JPS59102103A (en) | Monitoring device of rotary shaft sensor | |
| JPH09105646A (en) | Rotary encoder and rotary encoder system | |
| KR960012981B1 (en) | Fault generation / release of the transmission system | |
| JPS6284303A (en) | Robot control device | |
| SU1322484A1 (en) | Coder with self-diagnostic checking | |
| JP2965595B2 (en) | Redundant device | |
| KR100326523B1 (en) | Device and method for sensing overspeed prime mover | |
| SU1359912A1 (en) | Device for checking binary-five-digit code | |
| JPH01113900A (en) | Disconnection detecting circuit | |
| JP2000155614A (en) | Fault detection system | |
| JPH03288935A (en) | Error correcting device for information processor | |
| JP2025069687A (en) | Resolver signal abnormality detection circuit and angle detection device | |
| JPS61186041A (en) | Data communication system | |
| JPS61148539A (en) | Information processor | |
| JPS6145549Y2 (en) | ||
| JP2014170328A (en) | Displacement data transmission device | |
| JPH0194203A (en) | Position detector | |
| JPH0282737A (en) | Method for diagnosing duplexed bus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |