JP3321998B2 - 変位量検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は工作機械等において、相
対的に移動する物体間の相対的変位量を検出する変位量
検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械、産業機械等に用いられるロー
タリーエンコーダは、それらが光学式であるか磁気式で
あるかにかかわらず分解能が比較的粗いので、図６に示
すように、検出センサから正弦波状の２相信号を得て、
これらの信号を波形整形してＡ／Ｂ相信号として出力し
ていることが多い。

【０００３】図６を参照してこの方法を更に詳しく説明
すると、６０１はロータリーエンコーダ等のスケールで
光学的又は磁気的に目盛が記録されている。６０２及び
６０３はセンサでスケール上の目盛を読み取って電気信
号に変えて出力するものである。６０４及び６０５はセ
ンサで読み取った信号を増幅し波形整形する回路でそれ
ぞれ出力端子Ａ，Ｂに同図の右に示したような波形の出
力を出す。

【０００４】出力端子Ａに出力される信号と出力端子Ｂ
に出力される信号は位相が９０°ずれており一般にＡ／
Ｂ相信号として知られた信号である。

【０００５】図６に示す変位量検出装置は例えば図９に
示す工作機械等に取り付けて用いることができる。

【０００６】同図において、９０１はベッド、９０２は
ベッドの上に配置され被工作物等を乗せて移動するテー
ブルである。このテーブル９０２は送りモータ９０３の
回転に伴って駆動されて水平方向に直線的に移動するこ
とができる。

【０００７】送りモータ９０３の回転は、ロータリーエ
ンコーダ９０４で検出し、Ａ／Ｂ相出力信号としてＮＣ
（数値）制御装置９０５に送る。このロータリーエンコ
ーダ９０４のＡ／Ｂ相出力信号は送りモータの回転角度
を表しており、従って移動テーブルの位置を表してい
る。

【０００８】ＮＣ制御装置９０５は送りモータ９０３に
位置制御出力を出し、その制御信号によって送りモータ
９０３を回転させテーブル９０２を所定距離だけ動か
す。ＮＣ制御装置は上記ロータリーエンコーダから供給
される信号の他に外部からの指令入力を受けて制御量を
決めることができるようになっている。

【０００９】以上、工作機械等の制御について簡単に説
明したが、本発明に直接関係する部分はロータリーエン
コーダ９０４であり、他の部分は直接の関係はないので
これ以上の詳しい説明は省略する。

【００１０】なお、上述の説明においては、本発明の変
位量検出装置をロータリーエンコーダに用いる場合を説
明したが、これに限定されることなく、リニアエンコー
ダの場合にも同様にあてはまることは勿論である。

【００１１】再び図６に示す変位量検出装置の説明にも
どると、この方式は、構成が簡単でコストが安いという
特徴があるが、１回転当たりのパルス数を多くしようと
すると、種々の問題がある。１回転当たりのパルス数を
増やす方法としてまず考えられる方法は、記録波数を増
やすことであるが、このためにはロータリーエンコーダ
のドラムの径を大きくしなければならない。

【００１２】ドラムの径を一定の大きさに保ったまま記
録波数を増やそうとすると、波長（記録ピッチ）を短く
しなければならない。波長を短くすると、それを読み取
るセンサも小さくしなければならない。センサの大きさ
が従来と同じならば出力の位相がズレる。

【００１３】そこで第２の方法として、１波長を１／ｎ
に分割する方法が考えられている。この方法の１つとし
て２相信号を適当な比率で加算して位相の異なる多数の
信号を得る方法がある。

【００１４】図７はこの方法によって分解能をあげる回
路のブロック図である。スケール７０１上に記録された
目盛をセンサ７０２及び７０３で読み取る。第１チャン
ネル（ＣＨ１）センサ７０２で読み取った正弦波と第２
チャンネル（ＣＨ２）センサ７０３で読み取った余弦波
を加算回路７０４で種々の割合で加算して位相の異なっ
た多数の出力を出す。

【００１５】これらの出力は波形整形回路で整形された
後パルス化回路７０６に印加され、ここで２つの出力Ａ
及びＢを作って出力端子７０７及び７０８に出力する。

【００１６】加算回路７０４は正弦波ｓｉｎｘと余弦波
ｃｏｓｘを２つの抵抗Ｒ１とＲ２で抵抗分割した信号
｛Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）｝ｓｉｎｘ，｛Ｒ２／（Ｒ１＋
Ｒ２）｝ｃｏｓｘを加算した出力を出す回路であり、 ｛Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）｝ｓｉｎｘ＋｛Ｒ２／（Ｒ１＋
Ｒ２）｝ｃｏｓｘ で与えられる。

【００１７】式の形を簡単化するためＲ１／（Ｒ１＋Ｒ
２）＝Ａ，Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＝Ｂとおくと、上記の
式は

【数１】 但しφ＝ｔａｎ^-1（Ｂ／Ａ）となり、抵抗の大きさを変
えることにより位相差φの異なる種々の正弦波が得られ
る。

【００１８】この方式は位相差φが分割抵抗Ｒ１，Ｒ２
で決まるので、抵抗の精度及びその抵抗の分割精度によ
って回路の精度が決まってしまいあまり高精度の回路は
得られない。

【００１９】一方、分解能を容易に向上させる内挿方法
として、移動量に応じて位相が変化するキャリア周波数
ｆの位相変調信号を得て、その位相変調信号のＮ倍のク
ロック信号を用いて、記録波長λ内を１／Ｎに分割する
内挿回路として例えば特公昭５０−２５８１８号に記載
されているような変位量検出装置が提案されている。

【００２０】この変位量検出装置について簡単に説明す
ると、基準搬送波をｅ₃ ′＝Ｅ₃ ′ｓｉｎ ω₀ ｔとし
て、相対的に移動する２物体（スケールとセンサ）の間
の相対変位量をｘとすると、この変位量ｘに応じた位相
量２πｘ／λを有する位相変調信号は、 ｅ₃ ＝Ｅ₃ ｓｉｎ｛ω₀ ｔ＋（２πｘ／λ）｝ ‥‥（１） で与えられ、時刻ｔ_i における磁気スケールの１波長λ
（１周期）内のセンサの位置ｘ（図８参照）がｘ＝ｘ_i
のとき位相変調信号ｅ₃ の値が零になったとすれば ｓｉｎ｛ω₀ ｔ_i ＋（２πｘ_i ／λ）｝＝０ ‥‥（２） が成立し、同様にして、時刻ｔ_i+1 における上記位置が
ｘ＝ｘ_i+1 で同様にｅ₃の値が零になったとすれば ｓｉｎ｛ω₀ ｔ_i+1 ＋（２πｘ_i+1 ／λ）｝＝０ ‥‥（３） が成立するので、（２），（３）式より ω₀ ｔ_i ＋２πｘ_i ／λ＝２πｍ ‥‥（４） ω₀ ｔ_i+1 ＋２πｘ_i+1 ／λ＝２π（ｍ＋１） ‥‥（５） が成立し、（５）式から（４）式を減算すると ω₀ （ｔ_i+1 −ｔ_i ）＋２π（ｘ_i+1 −ｘ_i ）／λ＝２π ‥‥（６） が成立する。

【００２１】ここで位相変調信号ｅ₃ の周期Ｔは基準周
期Ｔ_c とその変化分ΔＴの和として表せる（但し移動方
向に応じてΔＴ＞０又はΔＴ＜０）から Ｔ＝Ｔ_c ＋ΔＴ ‥‥（７） であり、上述の説明から明らかなとおり、ｔ_i+1 −ｔ_i
は１周期に等しいので ｔ_i+1 −ｔ_i ＝Ｔ＝Ｔ_c ＋ΔＴ ‥‥（８） となる。従ってｘ_i+1 −ｘ_i ＝Δｘとおけば（６）式よ
り Δｘ＝｛Ｔ_c −（ｔ_i+1 −ｔ_i ）｝λ／Ｔ_c ＝−ΔＴλ／Ｔ_c ‥‥（９） が得られ、スケールとセンサの相対変位量の変化分Δｘ
は基準周期Ｔ_c に対する周期変化分ΔＴに比例するの
で、スケールとセンサの相対変位量ｘは位相変調信号の
周期を検出することにより知ることができる。

【００２２】特公昭５０−２５８１８号に記載された変
位量検出装置はこの考えに基いて周期Ｔを計数するもの
である。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この変
位量検出装置の出力は移動方向に応じて交互に放出され
るパルス（以下Ｕｐ／Ｄｎパルス信号と云う）形式を持
つため、Ａ／Ｂ相信号でのインターフェース条件を持つ
システムとの接続に際しては、Ｕｐ／Ｄｎパルス信号か
らＡ／Ｂ相信号への変換のための回路を追加する必要が
あった。

【００２４】本発明は、この種の変位量検出装置におい
て簡単な回路構成により９０°位相差を持つ２相の出力
信号（以下Ａ／Ｂ相信号と云う）を取り出せるようにし
た変位量検出装置を提供することを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、波形整
形された位相変調信号の立上がり（もしくは立下がり）
を、クロックパルスに同期した微分パルスを発生する同
期微分回路と、上記微分パルスによってセットされ、オ
ンに切替わる切替回路と、該切替回路がオンのとき開い
てクロックパルスを通過させる第１のゲート回路と、該
第１のゲート回路を通過したパルスを計数し、計数値が
内挿数Ｎによって予め定められた値に達したときに桁上
げ（又は桁下げ）信号を出力するカウンターと、上記桁
上げ（又は桁下げ）信号によって前記切替回路がオフに
なって第１のゲートを閉じたときに開かれる第２のゲー
ト回路と、上記第２のゲート回路を通して供給されるク
ロックパルスの到来毎に状態を遷移させる２相信号発生
手段と、該２相信号発生手段の出力を、前記カウンタの
計数期間内の任意の時点でラッチするラッチ回路と、を
備えた変位量検出装置を提供する。

【００２６】本発明の変位量検出装置は、前記カウンタ
が任意の数値にプリセット可能であり、プリセット値を
変化させることにより、任意の内挿数Ｎを実現するよう
にするのが好ましい。

【００２７】更に、本発明の変位量検出装置は、内挿数
がＮのとき前記カウンタの計数するパルス数がＮ−４Ｍ
（但し、Ｍは正の整数でＮ＞４Ｍ）であり、残余のパル
ス数４Ｍを前記２相信号回路への入力として、位相変調
信号の１周期時間を計数するようにするのが好ましい。

【００２８】そうして、本発明の変位量検出装置は、位
相変調信号の１周期時間をカウンタと２相信号発生手段
との組み合わせによって計数するようにしたことを特徴
とする。

【００２９】

【作用】本発明の上述の構成によれば、内挿数Ｎはカウ
ンタにプリセットすることにより任意にできるので分解
能の変更が容易であり、かつ容易に分解能を高めること
ができる。

【００３０】また、２相信号発生回路でクロックパルス
を数えるだけでＡ／Ｂ相信号が得られるので特別に付加
回路を設ける必要がない。

【００３１】更に本発明の変位量検出装置は、位相検出
方式なので信号レベルの変動に対しても安定な動作が可
能である。また、回路動作はクロックに同期して行われ
ているので、出力パルスのジッタは少ない。

【００３２】

【実施例】次に本発明による変位量検出装置の一例につ
いて説明する。この変位量検出装置は、入力に供給され
るＳＰＭ信号の位相変化を検出し、その検出結果に基い
てスケールとヘッドの相対変位量を測定するようにした
ものである。

【００３３】ここで、ＳＰＭ信号は、検出信号の１周期
を実効波長λとし、その波長λ内の或る位置をｘとし
て、 ｓｉｎ｛ωｔ＋（２πｘ／λ）｝ で表された正弦波状の位相変調信号を整形回路を通して
２値信号に変換したものであり、スケールとヘッドの相
対変位量ｘに応じて位相２πｘ／λが変化する信号であ
る。

【００３４】この信号は２物体間の相対的移動方向、従
ってスケールとヘッドの相対的移動方向に応じて位相が
進み又は遅れる信号であって、この位相の変化量は位相
変調信号の一周期期間の時間の変化として検出できる。

【００３５】次に、図１を参照して本例の変位量検出装
置の具体的な回路構成の説明をする。

【００３６】同図に示すとおり、被測定位相変調信号Ｓ
ＰＭは同期微分回路１０１の入力に供給され、ここでク
ロック信号ＣＫに同期して同期微分した信号ＤＰを出力
する。ここで信号ＤＰは信号ＳＰＭを微分した信号その
ものではないが、立上り又は立下りのどちらか１つに関
して微分と同等のものであるから以下この用語を用いて
説明する。この同期微分回路１０１は図２に示す波形か
らもわかるとおり、位相変調信号ＳＰＭをクロック信号
ＣＫに同期させた信号ＳＤ１を作り、この信号ＳＤ１の
立ち上がり位置を微分するもので、微分の仕方は信号Ｓ
Ｄ１を所定時間遅延した信号ＳＤ２を作り、信号ＳＤ１
と信号ＳＤ２の論理演算により信号ＳＤ１の立上り、又
は立下り部分の微分パルス信号ＤＰを作ることができ
る。尚、この場合信号ＳＤ１を遅延する手段としてＤ型
フリップフロップを使用することができる。

【００３７】同期微分回路１０１の出力ＤＰは切替回路
１０２の入力に供給され、その立ち下り時点で切替回路
１０２をセットしその出力のＧＴ信号をオンにする。な
お、このＧＴ信号は後述するカウンタ１０４からの桁上
げ信号ＣＡによってオフになる。

【００３８】切替回路１０２の出力信号ＧＴは第１ゲー
ト回路１０３及び第２ゲート回路１０５を切替制御する
ための信号であって、信号ＧＴがオンのときは第１ゲー
ト回路１０３が開き、第２ゲート回路１０５が閉じる。

【００３９】第１ゲート回路１０３が開くと、クロック
パルスＣＫがその開いたゲート回路を通ってカウンタ１
０４に供給される。カウンタ１０４は第１ゲート回路１
０３を通過したクロックパルスＣＫ１を計数し、その数
が所定値に達すると桁上げ信号ＣＡを出力するようにな
っている。

【００４０】カウンタ１０４が計数する上記所定値は、
内挿数Ｎによって決められる。即ち、１波長λ内を１０
等分する場合はＮ＝１０である。スケールとセンサの相
対変位量ｘがゼロのとき位相変調信号ＳＰＭの繰返し周
期はクロックパルスＣＫを１０個数える長さとなってい
る。

【００４１】従って、位相変調信号ＳＰＭの周期が長く
なってくれば計数パルスは１１個，１２個‥‥と増加
し、周期が短くなってくれば計数するパルスの数は９
個，８個‥‥と減少する。しかし位相の変化分は１周期
の長さに比べてさほど大きな値ではないので１周期の計
数のうちの相当部分は各周期に共通している。

【００４２】この各周期に共通した部分をカウンタ１０
４で計数するため上記所定値を例えばＮ−４（Ｎは正の
整数）に設定する。Ｎ＝１０の場合はカウンタ１０４は
Ｎ−４＝１０−４＝６個のパルスを計数する毎に桁上げ
パルスＣＡを送出し、自らは初期値に戻るようになって
いる。

【００４３】カウンタ１０４の初期値はゼロに選ぶこと
もできるが、図１に示すように、プリセットカウンタ等
を用いて、桁上げ信号ＣＡが出力される毎に所望の数値
をプリセットできるように作っておけば任意の内挿数Ｎ
に対して容易に対応できる。上述の例では内挿数Ｎは１
０としたが、分解能を高めるためにはこの数を大きくす
ることが好ましく、本発明の変位量検出装置によればこ
の内挿数Ｎを２００程度まで増やすことは容易である。

【００４４】さて、上記桁上げ信号ＣＡによって切換回
路１０２からの出力信号ＧＴがオフになると、第１のゲ
ート回路１０３は閉じ、それに代えて、第２のゲート回
路１０５が開く。従って、この開かれたゲート回路１０
５を通して２相信号発生回路（以下単に２相回路と云
う）１０６にクロック信号ＣＫ２が供給される。

【００４５】この２相回路１０６は、前述の位相変調信
号ＳＰＭの位相変化を検出する回路であって、その出力
は２相信号ＱＡ及びＱＢで与えられる。これら２つの信
号のオン・オフ状態の組み合わせによって２² ＝４通り
の状態を表わすことができる。

【００４６】この２相回路１０６は例えば図４に示すよ
うな状態遷移回路によって作ることができる。この回路
は、第１段のＪＫフリップフロップの出力Ｑ及びＱの補
数端子を夫々第２段のＪＫフリップフロップのＪ及びＫ
入力端子に接続し、第２段のＪＫフリップフロップの出
力端子であるＱの補数端子及びＱ端子を夫々第１段のフ
リップフロップのＪ及びＫ入力端子に接続して成り、第
１段のＪＫフリップフロップのＱ端子から出力ＱＡを取
り出し、第２段のＪＫフリップフロップのＱ端子から出
力ＱＢを取り出すようにしたものである。

【００４７】第１段及び第２段のフリップフロップは第
２のゲート回路を通して供給されるクロック信号ＣＫ２
が到来するごとに入力に印加された状態に設定されるも
ので、その動作は図５に示したとおりである。

【００４８】図５に示すとおり最初２つのフリップフロ
ップが論理値“０”にあるとして、時刻ｔ₁ にクロック
信号ＣＫ２が印加されると、第１のフリップフロップの
出力はそのまま第２のフリップフロップに供給されるの
で第２のフリップフロップは論理“０”のままであるが
第２のフリップフロップの出力は反転して第１のフリッ
プフロップの入力に供給されるので第１のフリップフロ
ップは論理“１”になる。従って時刻ｔ１にはＱＡが
“１”でＱＢが“０”になる。

【００４９】同様にして時刻ｔ₂ に次のクロック信号が
印加されると、第１段の出力がそのまま第２段の入力と
なり第２段フリップフロップは“１”になる。このとき
第１段フリップフロップの入力には第２段フリップフロ
ップが“１”になる前の“０”を反転した入力が供給さ
れるので第１段フリップフロップも“１”である。

【００５０】次に時刻ｔ₃ にクロック信号ＣＫ２が印加
されると、第１段は第２段の反転入力“０”、第２段は
第１段の出力“１”が入力されて夫々“０”，“１”に
なる。そうして、時刻ｔ₄ では第１段に第２段の反転信
号“０”が入力し、第２段には第１段の出力信号“０”
が入力されるので夫々“０”，“０”になり最初の状態
に戻る。

【００５１】時刻ｔ₅ 以後についても上述のｔ₁ 〜ｔ₄
の動作と同じ動作が繰り返される。図５から明らかなと
おり、信号ＱＡ及びＱＢはクロックパルスＣＫ２を４個
数えるともとに戻る周期信号であり信号ＱＡと信号ＱＢ
は位相差が９０°の２信号となっている。

【００５２】再び図１の回路にもどると、２相回路１０
６の出力ＱＡ及びＱＢはラッチ回路１０８に供給され
る。このラッチ回路１０８は、上記カウンタが桁上げパ
ルスＣＡを出力した時に、そのパルスＣＡによって開か
れるゲート１０７を通して与えられるパルスＬＰによっ
て上記２相信号ＱＡ，ＱＢをラッチする。ラッチ回路１
０８の出力はＯＵＴＡ及びＯＵＴＢで与えられ次の状態
がラッチされるまで前の状態を保つ。

【００５３】次に図２及び図３を参照して図１の回路の
動作について説明する。同図の説明においては内挿数は
Ｎ＝１０である。また、説明を簡単にするため、被測定
物体にスケールが取付けられ、センサが固定位置に取付
けられていて、被測定物体が移動するものとする。

【００５４】図１の回路の入力に供給される位相変調信
号ＳＰＭは図２の２段目に図示したとおりクロックパル
スＣＫの６個分に相当するオン期間とそれに続くクロッ
クパルスＣＫの４±ｎ個分に相当するオフ期間から成る
信号の繰り返しである。

【００５５】この位相変調信号ＳＰＭの１周期の長さは
被測定物体の移動に対応して変わる可変値である。

【００５６】同期微分回路１０１は入力に供給された位
相変調信号ＳＰＭからクロック信号ＣＫに同期して立ち
上がるＳＤ１信号を作り、このＳＤ１信号を所定時間遅
延したＳＤ２信号を作り、これらの信号ＳＤ１とＳＤ２
の論理演算により信号ＤＰを出力する。

【００５７】従って、同期微分回路１０１の出力信号Ｄ
Ｐは入力位相変調信号ＳＰＭの立ち上がりをクロックＣ
Ｋに同期させて微分した信号である。なお、このパルス
ＤＰの繰返し周期は可変である。

【００５８】同期微分回路１０１の出力は切替回路１０
２に供給され、その出力に送出されるゲートパルスＧＴ
をオンにする。ゲートパルスＧＴががオンになると第１
のゲート回路が開いてクロックパルスＣＫ１をカウンタ
１０４に供給する。

【００５９】カウンタ１０４の計数範囲はＮ−４＝１０
−４＝６に選んであるから、クロックパルスＣＫ１を６
個数えると桁上げパルスＣＡを出力する。この桁上げパ
ルスＣＡによって切替回路１０２の出力ＧＴはオフにな
り第１のゲート回路１０３は閉じるのでカウンタ１０４
はそれ以上の計数は行わない。

【００６０】他方ゲートパルスＧＴがオフになったこと
により第２のゲート回路１０５が開くので２相信号発生
回路１０６にクロックパルスＣＫ２を供給する。２相回
路１０６は図２のＱＡ，ＱＢに示すように、クロックパ
ルスＣＫ２が到来する毎に００−１０−１１−０１の順
で変わる出力信号ＱＡ，ＱＢを出力する。この状態遷移
動作は次のＤＰパルスが到来して第２のゲート回路１０
５が閉じるまで行なわれる。

【００６１】パルス信号ＤＰの周期は被測定物体の動き
によって変わるのでゲートパルスＧＴのオフ期間の長さ
も変わり２相回路に与えられるクロックパルスＣＫ２の
数も変わる。

【００６２】図２の最左端は被測定物体が静止している
場合を示し計数するパルスの総数は１０個である。この
とき２相回路に与えられるパルスの数は４個であるから
出力ＱＡ，ＱＢは前回と同じ状態となる。

【００６３】次の周期では計数パルスの総数が１１個に
なっており、２相回路に与えられるパルスは１１−６＝
５個である。上述のとおり２相回路はクロックパルスが
４個到来する毎にもとの状態に戻るので今の場合には１
つ次の状態に遷移する（００が１０に変わる）。

【００６４】更に、次の周期でも計数パルスの総数が１
１個になっているので２相回路１０６に供給されるパル
スの数は５個となり、更に次の状態に遷移する（１０が
１１になる）。２相回路の出力ＱＡ及びＱＢはラッチ回
路１０８でラッチされて出力ＯＵＴＡ及びＯＵＴＢを出
力する。

【００６５】次に図３を参照すると、位相変調信号ＳＰ
Ｍの周期は初め（左端）が計数パルス１１個分、次に計
数パルス１０個分、更にその次が計数パルス９個分の長
さになっている。カウンタ１０４で計数されるクロック
パルスＣＫ１の数は６個で一定であるから、２相回路に
供給されるパルスの数は、夫々５個，４個，３個とな
る。

【００６６】２相回路はクロックパルスＣＫ２を４個数
える毎に元の状態に戻るようになっているので、初めの
周期では状態が１つ先へ進み、次の周期では前回と同じ
状態を保ち、更に次の周期では１つ前の状態に移る。図
３においてはこの様子をラッチ出力ＯＵＴＡ，ＯＵＴＢ
として１０−１１−１１−１０で表わしている。

【００６７】２相回路に与えられるクロックパルスＣＫ
２の数は４個のとき被測定物体が静止していることを表
わし、５個のときは被測定物体が十方向に移動している
ことを表わし、３個のときは被測定物体が−方向に移動
していることを示す。従ってラッチ回路の出力ＯＵＴ
Ａ，ＯＵＴＢは被測定物体の移動量と移動方向を表わし
ている。

【００６８】以上、本発明の変位量検出装置の一例につ
いて、その回路構成及び動作について説明したが、上記
カウンタ１０４と上記２相回路１０６は１組になってパ
ルスの計数を行なうもので、位相変調信号ＳＰＭの１周
期時間をパルス数として計測している。そうして、この
計数結果を静止時における基準時間に対応するパルス数
と比較することにより変位量の測定が行なわれる。

【００６９】なお、上述の説明においては２相回路に供
給されるクロックパルスＣＫ２の数が４個のときに静止
状態として説明したが、この数は４の倍数４Ｍにすれば
よいことは上述の説明から容易に理解できるであろう。

【００７０】また、スケールとセンサはどちらを移動体
に取り付けどちらを固定しても良いことは勿論ある。更
に、エンコーダとして図９にロータリーエンコーダの例
を示したがリニアーエンコーダの場合でも同様であるこ
とは容易に理解できよう。また、ラッチ回路１０８のラ
ッチのタイミングは２相回路が静止している時、即ち、
カウンタ１０４の計数期間中の任意の時点でラッチする
ことができる。

【００７１】

【発明の効果】本発明によれば、簡単な回路構成で９０
°位相差を持つ２相（Ａ／Ｂ相）信号を取り出せる変位
量検出装置を提供することができる。

【００７２】そうして、本発明の変位量検出装置は、分
解能の変更が容易であり、また、位相検出方式なので信
号レベルの変動に対して安定な動作が可能であり、回路
動作がクロックに同期して行なわれるようになっている
ため出力パルスのジッタが少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の変位量検出装置の一例を示すブロック
図である。

【図２】図１の変位量検出装置の動作を示す各部波形図
である。

【図３】図１の変位量検出装置の動作を示す各部波形図
である。

【図４】２相信号発生回路の構成例を示す回路図であ
る。

【図５】図４の回路の動作を説明するための波形図であ
る。

【図６】従来の変位量検出装置の一例を示すブロック図
である。

【図７】従来の変位量検出装置の他の例を示すブロック
図である。

【図８】センサ出力の波形図である。

【図９】本発明の変位量検出装置が適用される工作機械
等の一例を示す模式図である。

【符号の説明】

１０１ 同期微分回路 １０２ 切替回路 １０３，１０５，１０７ ゲート回路 １０４ カウンタ １０６ ２相信号発生回路 １０８ ラッチ回路 ＳＰＭ 波形整形された位相変調信号 ＣＫ クロックパルス

───────────────────────────────────────────────────── 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 G01P 13/00 - 13/04

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 波形整形された位相変調信号の立上がり
   （もしくは立下がり）を、クロックパルスに同期した微
   分パルスを発生する同期微分回路と、 上記微分パルスによってセットされ、オンに切替わる切
   替回路と、 該切替回路がオンのとき開いてクロックパルスを通過さ
   せる第１のゲート回路と、 該第１のゲート回路を通過したパルスを計数し、計数値
   が内挿数Ｎによって予め定められた値に達したときに桁
   上げ（又は桁下げ）信号を出力するカウンターと、 上記桁上げ（又は桁下げ）信号によって前記切替回路が
   オフになって第１のゲートを閉じたときに開かれる第２
   のゲート回路と、 上記第２のゲート回路を通して供給されるクロックパル
   スの到来毎に状態を遷移させる２相信号発生手段と、 該２相信号発生手段の出力を、前記カウンタの計数期間
   内の任意の時点でラッチするラッチ回路と、を備えた変
   位量検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載した変位量検出装置にお
   いて、前記カウンタが任意の数値にプリセット可能であ
   り、プリセット値を変化させることにより、任意の内挿
   数Ｎを実現するようにしたことを特徴とする変位量検出
   装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載した変位量検出装
   置において、内挿数がＮのとき前記カウンタの計数する
   パルス数がＮ−４Ｍ（但し、Ｍは正の整数でＮ＞４Ｍ）
   であることを特徴とする変位量検出装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１つに記載した
   変位量検出装置において、位相変調信号の１周期時間を
   カウンタと２相信号発生手段との組み合わせによって計
   数するようにしたことを特徴とする変位量検出装置。