JP3474938B2 - Absolute encoder - Google Patents
Absolute encoderInfo
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- JP3474938B2 JP3474938B2 JP24485294A JP24485294A JP3474938B2 JP 3474938 B2 JP3474938 B2 JP 3474938B2 JP 24485294 A JP24485294 A JP 24485294A JP 24485294 A JP24485294 A JP 24485294A JP 3474938 B2 JP3474938 B2 JP 3474938B2
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- Japan
- Prior art keywords
- code
- track
- binary
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- divided
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、0、1の2値符号で表
された直列符号(本明細書中においては、2進直列符号
という)を用いた絶対値エンコーダに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、絶対値エンコーダは、スリット数
の異なる複数のトラックを並べて所望のビット数のバイ
ナリコード等を構成する符号板を用いていたが、この方
式ではビット数に応じてトラック数が増大して絶対値エ
ンコーダの小型化が困難であるという問題点を有してい
た。
【0003】そこで、例えばM系列乱数符号を用い、単
一のトラックに2進直列符号を配置した符号板を設けた
絶対値エンコーダが提案されている。この種の絶対値エ
ンコーダは、所望の分解能に相当する分割数2n 個の2
進直列符号をスリット等の形で符号板に刻しておき、n
個の検出素子でその符号列を読み取って絶対位置データ
を得る構成であるため、その2進直列符号の分割値(最
小読取単位)の境界領域(不安定領域)での検出値に読
み誤りが生じるという問題が生じる。
【0004】この問題を解決するため、n個の検出素子
をA群及びB群に分けて2組用意し、A群の検出素子と
B群の検出素子とを位相差をもって配置すると共に、境
界領域(不安定領域)判別の目的でこの直列符号の2倍
すなわち2×2n 個に分割されたインクリメンタル符号
トラックを符号板に別途設け、このインクリメンタル符
号を別の検出素子で検出し、この検出結果を用いてA群
又はB群の検出素子による検出値の安定領域を選択し、
読み誤りのない検出値を得る構成が公知である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この様に、単一のトラ
ックに2進直列符号を設けた従来の絶対値エンコーダに
あっては、読み誤りのない絶対位置データを得るため、
2n 個の2進直列符号とは別のトラックに2×2n 個に
分割されたインクリメンタル符号を設けなければならな
ず、また読み出されたインクリメンタル符号に基づく安
定領域を判別する為の複雑なデータ変換回路を必要とす
るという問題点があった。
【0006】この場合、併設するインクリメンタルトラ
ックの分割数は直列符号の分割数の2倍であるため、符
号板へ形成するスリットのピッチは半分となってしま
う。一般的に、スリットのピッチが狭くなると、符号板
と検出素子間の距離を狭くしなくてはならず、機構的な
制限を受けてしまい、小型で高分解能化の実現が難しく
なる。
【0007】本発明の目的は、したがって、2進直列符
号が付された符号板から複数個の符号を読み取ってその
読み取り位置の絶対位置を示す絶対位置データを出力す
る絶対値エンコーダであって、4N分割の絶対位置デー
タを得る為に、4N分割の2進直列符号のトラックと境
界領域判別の為の2×4N分割のインクリメンタルトラ
ックを符号板に形成するのではなく、2つの異なったN
分割の2進直列符号を符号板に形成し、機構的制約が少
なく、且つ、読み誤りのない絶対値エンコーダを提供す
ると共に、2つの異なった直列符号の特徴を生かして、
この2つの直列符号より検出した信号に基づいてインク
リメンタル信号を生成することができるようにした絶対
値エンコーダを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の特徴は、2進直列符号が付された符号板から
連続する複数個の符号を読み取って絶対位置データを出
力する4N分割の絶対値エンコーダにおいて、符号板に
は第1及び第2符号トラックが設けられており、これら
の符号トラックから絶対位置データを読み取るための第
1及び第2検出器が設けられている。
【0009】第1符号トラックには、連続するK+1個
(ここでは2K-1 <N≦2K を満足する2以上の整数
値)の符号の読取結果が全て異なる内容となると共に、
任意の2つの読み取り2進値の和が2K+1 −1にならな
いという条件のもとに作成された第1のN分割2進直列
符号が付されている。
【0010】一方、第2符号トラックには、第1のN分
割2進直列符号とN個に分割されたインクリメンタル信
号との排他的論理和をとることによって作成された第2
のN分割2進直列符号が付されている。
【0011】このようにして作成された第1及び第2の
N分割2進直列符号は、次のような関係を有している。
すなわち、同一分割の2進直列符号でありながら、直列
符号自体は異なり、またこの2つの直列符号は、それぞ
れの変化点が互いに重ならない、つまり、一方の直列符
号の変化点(エッヂ)では、他方の直列符号は信号が安
定領域にあるという特徴を持っている。
【0012】ところで、信号X、Y、Zについて排他的
論理和(本明細書においてはその演算記号を※とする)
X※Y=Zが成立するとき、Y※Z=X、Z※X=Yも
また成立することが一般的に知られている。よって、第
2のN分割2進直列符号は、第1のN分割2進直列符号
とインクリメンタル信号との排他的論理和を演算するこ
とにより作成したものであるから、第1符号トラック上
の任意の位置に検出素子を配置し、第2符号トラック上
にもそれと相対する位置に検出素子を配置し、各検出素
子からの検出信号の排他的論理和をとることにより、イ
ンクリメンタル信号を生成することができる。
【0013】本発明では、第1及び第2のN分割2進直
列符号を上述の如くして検出し、これらの排他的論理和
を演算する回路手段を設けることにより、インクリメン
タル信号を出力する。
【0014】
【作用】第1及び第2のN分割2進直列符号は、同一分
割の2進直列符号でありながら、直列符号自体は異な
り、またこの2つの直列符号はそれぞれの変化点が互い
に重ならない、つまり一方の直列符号の変化点(エッ
ヂ)では、他方の直列符号は安定領域にあるというこ
と、及び、これら2組のN分割2進直列符号の対応する
符号同志の排他的論理的をとることにより得られるイン
クリメンタル信号と前記直列符号の変化点とは同期して
いることから、複雑な変換回路を使用せずに、読み誤り
のない検出が実施できる。
【0015】また、得られる絶対位置データは4N分割
でありながら、符号板に形成される直列符号はN分割で
済むので、符号板に4N分割の直列符号を形成する場合
に比べ、符号板と検出素子との間の距離を広くすること
ができ、小型高分解能化が実現できる。
【0016】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例につ
き詳細に説明する。
【0017】図1は本発明によるロータリ式の絶対値エ
ンコーダ1の構成を示す概略構成図である。この絶対値
エンコーダ1は、図示しない被検出体の回転軸等に固定
される符号板2と、符号板2の一方の側に配置された光
源3と、符号板2に絶対位置データ読み取りのため符号
板2に後述の如くして形成されている2進循環直列符号
を表すスリットを介して光源3からの光を受け取ること
により符号板2のコードを光学的に読み取るための検出
素子SA1〜SA6及びSB1〜SB5を有する読取装
置4とを備えている。
【0018】図2に示されているように、本実施例で
は、符号板2には、第1符号トラックT1と第2符号ト
ラックT2とが同心円状に設けられており、各符号トラ
ックT1、T2は8等分割されている。
【0019】分割された各セグメントは白い部分(透光
部)が「1」黒い部分(遮光部)が「0」として光学的
に8個の2進循環直列符号をそれぞれ表示するように構
成されている。また、本実施例はロータリ式の絶対値エ
ンコーダのため、これらの2進直列符号は循環する必要
がある。
【0020】符号板2の第1符号トラックT1に付され
ている8分割(22 <8≦23 よりK=3)の第1の2
進循環直列符号FAは、「任意の連続したK+1=4個
の符号で示される絶対位置データが全て異なる内容とな
ると共に、任意の2つの読み取り2進値の和が23+1 −
1にならない。」という条件のもとに作成した一例を示
すと、本実施例では、〔11110100〕となる。こ
の第1の2進循環直列符号FAが絶対値エンコーダ1の
符号板2の第1符号トラックT1に白い部分(透光部)
を「1」黒い部分(遮光部)を「0」としたスリットと
し形成されている(図2参照)。
【0021】一方、符号板2の第2符号トラックT2に
は、第1の2進循環直列符号FA及びこれと同数のイン
クリメンタル符号の排他的論理和をとった2進直列符号
が、第2の2進循環直列符号FBとして付されている。
【0022】本実施例では、「1」スタートのインクリ
メンタル符号〔10101010〕を用意し、これと第
1の2進循環直列符号FAとの排他的論理和をとること
により、〔01011110〕なる直列符号を得、これ
を第2の2進循環直列符号FBとしている。
【0023】なお、「0」スタートのインクリメンタル
符号を用いた場合には〔10100001〕の結果を得
るが、これを使用しても全く差しつかえない。
【0024】第1及び第2の2進循環直列符号FA、F
Bは、各符号トラックT1、T2に下記の対応関係をも
って配置されている(図2参照)。
T1(FA) 11110100
T2(FB) 01011110
【0025】読取装置4は、検出素子SA1〜SA6及
び検出素子SB1〜SB5から成り、第1符号トラック
T1の符号を読み取るための各検出素子SA1〜SA6
は、図2に示す如く第1符号トラックT1に沿って配置
されている。ここで、検出素子SA1、SA2、SA
4、SA6からの出力が第1の絶対位置データを構成す
る信号として用いられる。一方、第2符号トラックT2
の符号を読み取るための各検出素子SB1〜SB5は、
図2に示す如く第2符号トラックT2に沿って配置さ
れ、検出素子SB1、SB2、SB5からの各出力が第
2の絶対位置データを構成する信号として用いられてい
る。
【0026】図3には、各符号トラックの最小読取単位
をλとしたときの各検出素子の配置間隔が展開して詳細
に示されている。
【0027】ここで、図4、図5を参照して、検出素子
の配置の一般例について説明する。
【0028】図4は、K(2K-1 <N≦2K を満たす
K、Kは2以上の整数)が最小、すなわちK=2の場合
の検出素子の基本配置を示している。第1符号トラック
T1上の任意の位置に検出素子SA1を配置し、その位
置と相対する第2符号トラックT2上に検出素子SB1
が配置される。検出素子SA1、SB1よりもピッチλ
/2ずれた位置に検出素子SA2、SB2が配置され、
そこからさらにピッチ3/4λずれた位置に検出素子S
A3、SB3が配置される。ここからピッチλ/2ずれ
た位置に検出素子SA4、SB4が配置され、検出素子
SA4よりλ/2ずれた位置に検出素子SA5が配置さ
れる。すなわち、この場合、第1の検出器SAはK+3
=5個の検出素子SA1〜SA5で構成され、第2の検
出器SBはK+2=4個の検出素子SB1〜SB4で構
成される。
【0029】そして、検出素子SA1〜SA4、及びS
B1〜SB4は2N個に分割された位相差λ/4の2つ
のインクリメンタル信号を作成するために使用される。
検出素子SA1、SA3、SA5は第1符号トラックT
1の符号から絶対位置データを読み取り、検出素子SB
1、SB2、SB4は第2符号トラックT2の符号から
絶対位置データを読み取るために使用される。
【0030】2K-1 <N≦2K を満たすKの値が増加し
た場合には、第1符号トラックT1は検出素子SA5に
対して、第2符号トラックT2は検出素子SB4に対し
てピッチmλずれた位置にKの値に応じて検出素子を1
組づつ追加配置して行けばよい。
【0031】このことを図5を参照して説明する。上述
したmの値は、図5において、右方向を(+)左方向を
(−)とするとき、1≦m、m≦−2となる。ただし、
m=−2のときは検出素子群が密集するため、実際には
m≦−3とするのが好ましい。
【0032】検出素子の追加配置は、m=1、2、3、
・・・、またはm=−3、−4、−5、・・・というよ
うに、一方向のみに追加して行ってもよいが、光量分布
の比較的安定した中央に基本素子群を配置し、この基本
素子群を中心にm=−3、1、−4、2、−5、3、・
・・というように追加して行き、追加した検出素子を、
各トラックの符号から絶対位置データを読み取るための
検出素子として使用するのが好ましい。
【0033】図2の如く配設された各検出素子からの出
力は、図1に示す波形整形回路5において波形整形さ
れ、出力信号DA1〜DA6、及びDB1〜DB5とし
て出力される。
【0034】図6には、符号板2を1回転したときに各
検出素子によって得られる上記出力信号の波形が示され
ている。
【0035】図1に戻ると、インクリメンタル信号I
A、IBを得るため、出力信号DA2〜DA5及びDB
2〜DB5は、Ex−ORゲートG1〜G6から成る論
理演算回路6に入力されている。Ex−ORゲートG1
〜G4からは演算出力信号DG1〜DG4が出力され
る。Ex−ORゲートG6からは演算出力信号DG3、
DG4に応答しインクリメンタル信号IAが得られ、E
x−ORゲートG5からは演算出力信号DG1、DG2
に応答し別のインクリメンタル信号IBが得られる。演
算出力信号DG1〜DG4及び各インクリメンタル信号
IA、IBの波形は図6に示されている。
【0036】ここで、一般にαとβとの排他的論理和の
演算をα※βと表わすとすれば、DA2※DB2により
N=8個に分割されたインクリメンタル信号DG1が得
られ、DA3※DB3によりDG1よりλ/2位相のず
れたN=8個に分割されたインクリメンタル信号DG3
が得られることが図6から判る。さらに、DG1※DG
2により、2N=16個に分割されたインクリメンタル
信号IB(=DO5)が得られる。
【0037】このとき、4つの出力信号DA2、DB
2、DA3、DB3の関係を見てみると、ある任意の信
号の変化点(エッヂ)では、他の3つの信号は波形が
「H」または「L」レベルの安定領域になっている。こ
れらの4つの信号を各信号の変化点で分割していった場
合、各分割領域に変化点が1つしかないという特徴をも
つ。
【0038】したがって、これら4つの信号を検出する
検出素子SA2、SB2、SA3、SB3の任意の1つ
が符号板2のスリットの透光過部と、光遮断部の境界
部、即ち出力レベルが0(L)となるか1(H)となる
か断定できない不安定領域にあったとしても、間違った
データを出力することはない。
【0039】また、これら4つの信号によって2N=1
6個に分割されたインクリメンタル信号がIB(DO
5)であるので、このインクリメンタル信号IBによっ
て他の信号の領域判別を行うことにより、即ちインクリ
メンタル信号IBの論理にて切替えることにより、読み
誤りのない検出を行うことができる。
【0040】検出素子SA1、SA4、SA6によって
検出された一組の出力信号DA1、DA2、DA4、D
A6と、検出素子SB1、SB2、SB3、SB5によ
って検出されたもう1組の出力信号DB1、DB2、D
B3、DB5とのいずれか一方をインクリメンタル信号
IBのレベルに応答して選択するため、セクレタ7が設
けられている。
【0041】セクレタ7は、第1群の入力端子A1〜A
4と、第2群の入力端子B1〜B4とを有しており、各
出力信号はこれらの入力端子に図1に示されるようにそ
れぞれ入力されている。
【0042】セクレタ7は、そこに示されているよう
に、一般に2つの入力An、Bnを有しており、端子G
に印加されるインクリメンタル信号IBのレベルが
「L」の場合の入力Anを出力Ynとして取り出し、そ
の逆の場合には入力Bnを出力Ynとして取り出す選択
回路が、4組設けられている構成である。
【0043】以上の説明から、インクリメンタル信号I
Bのレベルが「L」の場合には、各選択回路において、
第1群の入力端子A1〜A4に入力されている出力信号
DA1、DA2、DA4、DA6が出力端子Y1、Y
2、Y3、Y4から絶対位置データDO1、DO2、D
O3、DO4として出力される。一方、インクリメンタ
ル信号IBのレベルが「H」の場合には、各選択回路に
おいて第2群の入力端子B1〜B4に入力されている出
力信号DB1、DB2、DB3、DB5が出力端子Y
1、Y2、Y3、Y4から絶対位置データDO1、DO
2、DO3、DO4として出力される。
【0044】ここで、出力信号DA2、DB2、DB3
とインクリメンタル信号IBとの関係は、前記の様に出
力信号DA2、DB2、DB3の各変化点(エッヂ)が
インクリメンタル信号IBの変化点(エッヂ)と一致
(同期)している。一方、出力信号DA1、DA4、D
A6、DB1、DB5とインクリメンタル信号IBとの
関係は、出力信号DA1、DA4、DA6、DB1,D
B5の各変化点が、インクリメンタル信号IBの変化点
に対してλ/4だけ位相がずれていて、かつ本実施例の
場合、出力信号DA1、DA4、DA6の各変化点は、
インクリメンタル信号IBが「H」レベルの領域にのみ
存在し、また出力信号DB1、DB5の各変化点は、イ
ンクリメンタル信号IBが「L」レベルの領域にのみ存
在していることが、図6のタイムチャートよりわかる。
【0045】本実施例においては、インクリメンタル信
号IBが「L」レベル時には出力信号DA1、DA4、
DA6が安定領域にあり、インクリメンタル信号IBが
「H」レベル時には出力信号DB1、DB5が安定領域
にあるので、インクリメンタル信号IBが「L」レベル
時に出力信号DA1、DA2、DA4、DA6が、イン
クリメンタル信号IBが「H」レベル時に出力信号DB
1、DB2、DB3、DB5が、セレクタ7で選択さ
れ、絶対位置データDO1〜DO4として出力される。
ここで、インクリメンタル信号IBは絶対位置データD
O5として使用され、2N=16個に分割された絶対位
置データDO1〜DO5が得られる。
【0046】なお、インクリメンタル信号IBのレベル
がいずれの場合に第1群の入力端子又は第2群の入力端
子のどちらの信号を選択するかは、使用する2進循環直
列符号によって定まるので、使用する直列符号によりセ
レクタ7における選択論理を適宜変更すればよい。
【0047】さらに、EX−ORゲートG6における下
記の論理演算、
DG3※DG4
により、2N=16個に分割されたインクリメンタル信
号IAが得られる。
【0048】インクリメンタル信号IAはインクリメン
タル信号IBに対してλ/4位相がずれているので、E
X−ORゲートG7における演算IA※IBにより、4
N=32個に分割されたインクリメンタル信号DO6が
得られる。このインクリメンタル信号DO6により、先
に得られた2N=16個の絶対位置データの分解能を2
倍し、図7に示す様な4N=32個の絶対位置データが
得られる。
【0049】上記実施例では符号板が円形状の光学式ロ
ータリーエンコーダを例示して説明したが、符号板が直
線状のリエヤエンコーダ、或いは、符号の検出を磁気的
に行う磁気式エンコーダ等においても本発明を同様にし
て適用することができることは勿論である。上記実施の
形態では、23 分割の場合について説明したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、24 分割、25 分
割、・・・の場合にも同様にして適用し、同様の効果を
得ることができる。
【0050】
【発明の効果】本発明によれば、上述の如く、2進直列
符号が付された符号板から複数ビットの符号を読み取っ
て絶対位置を示す絶対位置データを出力する絶対値エン
コーダであって、読み出された全ての絶対位置データが
重複することのないようにした絶対値エンコーダを簡単
に構成することができ、また、得られる絶対位置データ
の分解能よりも低い分解能の直列符号を符号板へ形成す
ればよいので、符号板と検出素子との間の検出距離が広
く取れ、機構的制限の少ない絶対値エンコーダを実現す
ることができる。
【0051】さらに、符号板の2つのトラックに付され
た2組の直列符号の特徴を生かして、これらの直列符号
より検出した信号からインクリメンタル信号を作成する
ようにしたので、インクリメンタル符号トラックを特別
に設けることなしにトラックに付された符号を読み誤り
なく検出することをも実現することができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention uses a serial code represented by a binary code of 0 and 1 (referred to as a binary serial code in this specification). Related to the absolute encoder. 2. Description of the Related Art Conventionally, an absolute value encoder has used a code plate for arranging a plurality of tracks having different numbers of slits to form a binary code or the like having a desired number of bits. Therefore, there is a problem that the number of tracks increases and it is difficult to reduce the size of the absolute value encoder. In view of this, an absolute value encoder using an M-sequence random number code and providing a code plate in which a binary serial code is arranged on a single track has been proposed. This type of absolute value encoder has a 2 n number of divisions corresponding to a desired resolution.
Hex serial code is engraved on the code plate in the form of a slit or the like, and n
In this configuration, the absolute position data is obtained by reading the code string with the number of detecting elements, so that a reading error occurs in the detection value in the boundary area (unstable area) of the divided value (minimum reading unit) of the binary serial code. The problem that occurs. In order to solve this problem, two sets of n detection elements are prepared by dividing them into groups A and B, and the detection elements of group A and the detection elements of group B are arranged with a phase difference. For the purpose of discriminating an area (unstable area), an incremental code track divided into twice the serial code, ie, 2 × 2 n , is separately provided on the code plate, and this incremental code is detected by another detecting element. Using the results, select a stable region of the detection value of the detection element of the group A or the group B,
A configuration for obtaining a detection value without a reading error is known. [0005] As described above, in the conventional absolute value encoder in which a single track is provided with a binary serial code, in order to obtain absolute position data without reading errors,
A 2 × 2 n divided incremental code must be provided on a separate track from the 2 n binary serial codes, and a complex area for determining a stable area based on the read incremental code is required. However, there is a problem that a complicated data conversion circuit is required. In this case, since the number of divisions of the incremental track to be provided is twice the number of divisions of the serial code, the pitch of slits formed in the code plate is reduced to half. In general, when the pitch of the slits becomes narrow, the distance between the code plate and the detection element must be reduced, which imposes a mechanical limitation, making it difficult to realize a small size and high resolution. An object of the present invention is to provide an absolute encoder which reads a plurality of codes from a code plate provided with a binary serial code and outputs absolute position data indicating the absolute position of the read position. In order to obtain the absolute position data of the 4N division, instead of forming the track of the binary serial code of the 4N division and the incremental track of the 2 × 4N division for discriminating the boundary area on the code plate, two different N are used.
Forming a divided binary serial code on a code plate, providing an absolute value encoder with few mechanical restrictions and no reading error, and utilizing the features of two different serial codes,
An object of the present invention is to provide an absolute value encoder capable of generating an incremental signal based on a signal detected from these two serial codes. A feature of the present invention for solving the above-mentioned problem is that a plurality of consecutive codes are read from a code plate provided with a binary serial code and absolute position data is output. In the 4N-divided absolute value encoder, first and second code tracks are provided on a code plate, and first and second detectors for reading absolute position data from these code tracks are provided. . In the first code track, the read results of all K + 1 consecutive codes (here, an integer value of 2 or more satisfying 2 K -1 <N ≦ 2 K ) have different contents, and
The first N-divided binary serial code created under the condition that the sum of any two read binary values does not add up to 2 K + 1 −1. On the other hand, in the second code track, a second N-ary binary serial code and an exclusive-OR of the N-divided incremental signal are used to create a second N-ary binary serial code.
Are divided by N-divided binary serial code. The first and second N-divided binary serial codes thus created have the following relationship.
In other words, although the binary serial codes are of the same division, the serial codes themselves are different, and the two serial codes have their respective changing points not overlapping each other. That is, at the changing point (edge) of one of the serial codes, The other serial code has the characteristic that the signal is in the stable region. By the way, exclusive OR of the signals X, Y, and Z (the operation symbol is denoted by * in this specification)
It is generally known that when X * Y = Z holds, Y * Z = X and Z * X = Y also hold. Therefore, the second N-divided binary serial code is created by calculating the exclusive OR of the first N-divided binary serial code and the incremental signal. To generate an incremental signal by arranging the detection element at the position of the second code track and arranging the detection element at the position opposite to the second code track, and calculating the exclusive OR of the detection signals from the respective detection elements. Can be. In the present invention, the first and second N-divided binary serial codes are detected as described above, and an incremental signal is output by providing circuit means for calculating an exclusive OR of these. The first and second N-divided binary serial codes are the same-divided binary serial codes, but the serial codes themselves are different, and the two serial codes have their changing points different from each other. Non-overlapping, that is, at one serial code transition point, the other serial code is in the stable region, and the exclusive logical conjunction of the corresponding codes of these two sets of N-divided binary serial codes. Therefore, since the incremental signal obtained by the calculation is synchronized with the change point of the serial code, detection without reading error can be performed without using a complicated conversion circuit. Further, although the obtained absolute position data is divided into 4N divisions, the serial code formed on the code plate can be divided into N divisions. The distance from the detection element can be increased, and small size and high resolution can be realized. An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the configuration of a rotary absolute value encoder 1 according to the present invention. The absolute value encoder 1 includes a code plate 2 fixed to a rotating shaft of a detection object (not shown), a light source 3 disposed on one side of the code plate 2, and an absolute position data read by the code plate 2. Detection elements SA1 to SA6 for optically reading the code of the code plate 2 by receiving light from the light source 3 through a slit representing a binary cyclic serial code formed on the code plate 2 as described later. And a reading device 4 having SB1 to SB5. As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the code plate 2 is provided with a first code track T1 and a second code track T2 concentrically. T2 is divided into eight equal parts. Each of the divided segments is configured such that a white portion (light-transmitting portion) is "1" and a black portion (light-shielding portion) is "0" to optically display eight binary cyclic serial codes. ing. Further, since the present embodiment is a rotary type absolute value encoder, these binary serial codes need to be circulated. The first code track T1 to the attached is in which eight divisions of the code plate 2 (2 2 <8 ≦ 2 3 from K = 3) first of 2
The hexadecimal cyclic serial code FA is obtained as follows: “Absolute position data indicated by any consecutive K + 1 = 4 codes have different contents, and the sum of any two read binary values is 2 3 + 1 −
Does not become 1. In the present embodiment, an example created under the condition "" is [11110100]. This first binary cyclic serial code FA is a white portion (light transmitting portion) on the first code track T1 of the code plate 2 of the absolute value encoder 1.
Is formed as a slit with “1” as a black portion (light shielding portion) as “0” (see FIG. 2). On the other hand, in the second code track T2 of the code plate 2, a binary serial code obtained by taking the exclusive OR of the first binary cyclic serial code FA and the same number of incremental codes is stored in the second code track T2. Attached as a binary cyclic serial code FB. In the present embodiment, an incremental code [10101010] starting from "1" is prepared, and the exclusive code of the incremental code and the first binary cyclic serial code FA is ORed to obtain a serial code [0101110]. Which is the second binary cyclic serial code FB. When an incremental code starting from "0" is used, the result of [10100001] is obtained, but this can be used at all. First and second binary cyclic serial codes FA, F
B is arranged on each of the code tracks T1 and T2 with the following correspondence (see FIG. 2). T1 (FA) 1111010 0 T2 (FB) 01101110 The reading device 4 is composed of detecting elements SA1 to SA6 and detecting elements SB1 to SB5, and each detecting element SA1 to SA6 for reading the code of the first code track T1.
Are arranged along the first code track T1 as shown in FIG. Here, detection elements SA1, SA2, SA
4. The output from SA6 is used as a signal constituting the first absolute position data. On the other hand, the second code track T2
Each of the detection elements SB1 to SB5 for reading the sign of
As shown in FIG. 2, they are arranged along the second code track T2, and outputs from the detection elements SB1, SB2, and SB5 are used as signals constituting second absolute position data. FIG. 3 is an expanded view showing the arrangement intervals of the detection elements when the minimum reading unit of each code track is λ. Here, a general example of the arrangement of the detection elements will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows a basic arrangement of the detecting elements when K ( K satisfying 2 K -1 <N ≦ 2 K, K is an integer of 2 or more) is minimum, that is, K = 2. The detection element SA1 is arranged at an arbitrary position on the first code track T1, and the detection element SB1 is placed on the second code track T2 opposite to the position.
Is arranged. Pitch λ than detection elements SA1 and SB1
/ 2, the detecting elements SA2 and SB2 are arranged
The detecting element S is further displaced from the position by a pitch of 3 / 4λ.
A3 and SB3 are arranged. The detection elements SA4 and SB4 are arranged at a position shifted from the detection element SA4 by a pitch of λ / 2, and the detection element SA5 is arranged at a position shifted by λ / 2 from the detection element SA4. That is, in this case, the first detector SA is K + 3
= 5 detection elements SA1 to SA5, and the second detector SB is composed of K + 2 = 4 detection elements SB1 to SB4. Then, the detecting elements SA1 to SA4 and S
B1 to SB4 are used to generate two incremental signals having a phase difference λ / 4 divided into 2N pieces.
The detecting elements SA1, SA3 and SA5 are connected to the first code track T
The absolute position data is read from the code of 1 and the detection element SB
1, SB2 and SB4 are used to read the absolute position data from the code of the second code track T2. When the value of K that satisfies 2 K-1 <N ≦ 2 K increases, the first code track T1 is pitched with respect to the detection element SA5 and the second code track T2 is pitched with respect to the detection element SB4. The detecting element is shifted by 1 according to the value of K at a position shifted by mλ.
What is necessary is just to add and arrange each pair. This will be described with reference to FIG. In FIG. 5, when the right direction is (+) and the left direction is (−) in FIG. 5, 1 ≦ m and m ≦ −2. However,
When m = −2, the detection element groups are densely packed. Therefore, it is actually preferable that m ≦ −3. The additional arrangement of the detection elements is as follows: m = 1, 2, 3,
, Or m = −3, −4, −5,... May be added only in one direction, but the basic element group is arranged at the center where the light amount distribution is relatively stable. Then, m = −3, 1, −4, 2, −5, 3,.
・ ・ Additional detection element
It is preferably used as a detecting element for reading the absolute position data from the code of each track. The output from each of the detection elements arranged as shown in FIG. 2 is shaped by the waveform shaping circuit 5 shown in FIG. 1, and output as output signals DA1 to DA6 and DB1 to DB5. FIG. 6 shows the waveform of the output signal obtained by each detection element when the code plate 2 makes one rotation. Returning to FIG. 1, the incremental signal I
In order to obtain A and IB, output signals DA2 to DA5 and DB
2 to DB5 are input to a logical operation circuit 6 including Ex-OR gates G1 to G6. Ex-OR gate G1
To G4 output operation output signals DG1 to DG4. The operation output signal DG3 from the Ex-OR gate G6,
In response to DG4, an incremental signal IA is obtained.
The operation output signals DG1, DG2 are output from the x-OR gate G5.
, Another incremental signal IB is obtained. The waveforms of the operation output signals DG1 to DG4 and the incremental signals IA and IB are shown in FIG. Here, if the operation of exclusive OR of α and β is generally expressed as α * β, an incremental signal DG1 divided into N = 8 by DA2 * DB2 is obtained, and DA3 * DB3 N = 8 divided incremental signals DG3 shifted by λ / 2 phase from DG1
6 can be obtained from FIG. Furthermore, DG1 * DG
With 2, the incremental signal IB (= DO5) divided into 2N = 16 is obtained. At this time, the four output signals DA2, DB
Looking at the relationship between 2, DA3, and DB3, at the change point (edge) of a given signal, the other three signals are in a stable region where the waveforms are at “H” or “L” level. When these four signals are divided at the changing point of each signal, each divided region has a feature that there is only one changing point. Therefore, any one of the detection elements SA2, SB2, SA3, and SB3 for detecting these four signals is provided at the boundary between the light transmitting portion of the slit of the code plate 2 and the light blocking portion, that is, when the output level is zero. Even if it is in an unstable area where it cannot be determined whether it becomes (L) or 1 (H), erroneous data is not output. Further, 2N = 1 by these four signals.
The incremental signal divided into six is IB (DO
5) Therefore, by detecting the area of another signal based on the incremental signal IB, that is, by switching based on the logic of the incremental signal IB, it is possible to perform detection without reading errors. A set of output signals DA1, DA2, DA4, D detected by the detection elements SA1, SA4, SA6
A6 and another set of output signals DB1, DB2, D detected by the detection elements SB1, SB2, SB3, SB5.
A secretor 7 is provided to select one of B3 and DB5 in response to the level of the incremental signal IB. The secretor 7 includes a first group of input terminals A1 to A
4 and a second group of input terminals B1 to B4, and each output signal is input to these input terminals as shown in FIG. The secretor 7, as shown therein, generally has two inputs An, Bn and a terminal G
Is selected as an output Yn when the level of the incremental signal IB applied to the inverter is "L", and four sets of selection circuits for extracting the input Bn as an output Yn when the level is the reverse. . From the above description, the incremental signal I
When the level of B is “L”, in each selection circuit,
Output signals DA1, DA2, DA4, and DA6 input to the first group of input terminals A1 to A4 are output terminals Y1 and Y6.
2, Y3, Y4 to absolute position data DO1, DO2, D
Output as O3 and DO4. On the other hand, when the level of the incremental signal IB is “H”, the output signals DB1, DB2, DB3, and DB5 input to the second group of input terminals B1 to B4 in each selection circuit are output to the output terminal Y.
1, Y2, Y3, Y4 to absolute position data DO1, DO
2, DO3 and DO4. Here, the output signals DA2, DB2, DB3
As described above, the change points (edges) of the output signals DA2, DB2, and DB3 coincide (synchronize) with the change points (edge) of the incremental signal IB. On the other hand, the output signals DA1, DA4, D
The relationship between A6, DB1, DB5 and the incremental signal IB is based on the output signals DA1, DA4, DA6, DB1, D
Each change point of B5 is out of phase by λ / 4 with respect to the change point of the incremental signal IB, and in the case of the present embodiment, each change point of the output signals DA1, DA4, and DA6 is
The fact that the incremental signal IB exists only in the region of the “H” level and that the output signals DB1 and DB5 change only in the region where the incremental signal IB is the “L” level is the same as the time in FIG. You can see from the chart. In this embodiment, when the incremental signal IB is at "L" level, the output signals DA1, DA4,
Since DA6 is in the stable region and the output signals DB1 and DB5 are in the stable region when the incremental signal IB is at the "H" level, the output signals DA1, DA2, DA4, and DA6 are output when the incremental signal IB is at the "L" level. Output signal DB when IB is at "H" level
1, DB2, DB3, and DB5 are selected by the selector 7 and output as absolute position data DO1 to DO4.
Here, the incremental signal IB is the absolute position data D
Used as O5, 2N = 16 divided absolute position data DO1 to DO5 are obtained. In which case the level of the incremental signal IB is used to determine which of the first group of input terminals and the second group of input terminals to use is determined by the binary cyclic serial code used. The selection logic in the selector 7 may be appropriately changed depending on the serial code to be used. Further, by the following logical operation in the EX-OR gate G6, DG3 * DG4, an incremental signal IA divided into 2N = 16 is obtained. Since the incremental signal IA has a λ / 4 phase shift with respect to the incremental signal IB, E
By the operation IA * IB in the X-OR gate G7, 4
An incremental signal DO6 divided into N = 32 is obtained. By this incremental signal DO6, the resolution of 2N = 16 absolute position data previously obtained is 2
As a result, 4N = 32 absolute position data as shown in FIG. 7 are obtained. In the above embodiment, the optical rotary encoder having a circular code plate has been described as an example. However, a linear encoder having a linear code plate, a magnetic encoder that magnetically detects a code, or the like is used. Needless to say, the present invention can be similarly applied. In the above embodiment, the description has been given of the 2 3 split, the present invention is not limited thereto, 2 4 split, 2 5 divided and applied in the same manner in the case of ..., similar Ru it is possible to obtain the effect. According to the present invention, as described above, an absolute value encoder which reads a plurality of bits of a code from a code plate provided with a binary serial code and outputs absolute position data indicating an absolute position is provided. Therefore, it is possible to easily configure an absolute value encoder that prevents all the read absolute position data from overlapping, and to use a serial code having a resolution lower than the resolution of the obtained absolute position data. Since it is sufficient to form the absolute value encoder on the code plate, the detection distance between the code plate and the detection element can be widened, and an absolute value encoder with few mechanical restrictions can be realized. Further, by making use of the features of the two sets of serial codes attached to the two tracks of the code plate, an incremental signal is created from the signals detected from these serial codes. , It is also possible to detect the code attached to the track without reading errors.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による絶対値エンコーダの一実施例の構
成を示すブロック図。
【図2】図1に示した絶対値エンコーダの符号板と検出
素子との間の配置関係を示す図。
【図3】図2に示した符号板に対する検出素子の配列パ
ターンを説明するため検出素子を展開して示した説明
図。
【図4】本発明による検出素子の基本的配列を説明する
ための説明図。
【図5】本発明による検出素子の一般的配列を説明する
ための説明図。
【図6】図1の符号板を1回転させた場合の各部の信号
の波形を示すタイムチャート。
【図7】図1の構成において得られる32個の絶対位置
データを示す図。 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of an absolute value encoder according to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an arrangement relationship between a code plate and a detection element of the absolute value encoder shown in FIG. FIG. 3 is an explanatory view showing the detection elements in an expanded manner to explain an arrangement pattern of the detection elements with respect to the code plate shown in FIG. 2; FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a basic arrangement of a detection element according to the present invention. FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a general arrangement of detection elements according to the present invention. FIG. 6 is a time chart showing waveforms of signals of respective parts when the code plate of FIG. 1 is rotated once. FIG. 7 is a view showing 32 absolute position data obtained in the configuration of FIG. 1 ;
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H03M 1/24 H03M 1/24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H03M 1/24 H03M 1/24
Claims (1)
個の符号を読み取って絶対位置データを出力する4N分
割の絶対値エンコーダにおいて、 第1符号トラックと第2符号トラックとを有し、第1符
号トラックには連続するK+1個の符号の読み取り結果
が全て異る内容となると共に任意の2つの読み取り結果
の2進値の和が2K+1 −1にならないという条件の下に
作成されたN分割(2K-1 <N≦2K 、Kは2以上の整
数、Nは4以上の偶数)の第1の2進直列符号が設けら
れ、第2符号トラックには該第1の2進直列符号とN個
に分割されたインクリメンタル符号との排他的論理和を
とることによって作成されたN分割の第2の2進直列符
号が設けられている符号板と、 前記第1符号トラック及び又は第2符号トラックから絶
対位置データを読み取るための検出器手段と、 前記第1符号トラック及び第2符号トラックから所要の
符号を読み取ってインクリメンタル信号を作成する手段
とを備えたことを特徴とする絶対値エンコーダ。(1) In a 4N-division absolute value encoder for reading a plurality of codes from a code plate to which a binary serial code is attached and outputting absolute position data, a first code track And a second code track. In the first code track, the read results of all K + 1 consecutive codes have different contents, and the sum of the binary values of any two read results is 2 K + 1 N split created under the condition that not a -1 (2 K-1 <N ≦ 2 K, K is an integer of 2 or more, N is the even number of 4 or more) is provided a first binary series code , The second code track is provided with an N-divided second binary serial code formed by taking the exclusive OR of the first binary serial code and the N-divided incremental code. A first code track and / or a second code track. An absolute value encoder comprising: detector means for reading absolute position data from the first code track; and means for reading a required code from the first code track and the second code track to create an incremental signal. .
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