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JP2005345375A - 電磁誘導式ａｂｓエンコーダ - Google Patents

電磁誘導式ａｂｓエンコーダ Download PDF

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賢一 中山
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Abstract

【課題】絶対位置を算出するための時間を短縮する。
【解決手段】波長が異なる複数のインクリメンタルスケール１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを備えた電磁誘導式ＡＢＳエンコーダにおいて、電源投入時に全てのスケール１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを検出し、絶対位置を求めてカウンタ４２にプリセットし、それ以降は、一部のスケール（１３Ａ）のみを検出し、前記カウンタのプリセット値に対するインクリメンタル計数を行なう。
【選択図】図５

Description

本発明は、波長が異なる複数のインクリメンタルスケールを備えた電磁誘導式ＡＢＳエンコーダに係り、特に、絶対位置を迅速に検出可能な電磁誘導式ＡＢＳエンコーダに関する。
図１に例示する如く、メインスケール１２の長手方向に多数配置したコイル１４と、インデックススケール１６に配置した送信コイル１８及び受信コイル１９でなるエンコーダパターン１０の電磁誘導により、メインスケール１２とインデックススケール１６の相対位置変化を検出するようにした電磁誘導式エンコーダが知られている（特許文献１、２参照）。図において、２０は駆動回路、３０は受信回路である。
このような電磁誘導式エンコーダにおいて、図２に示す如く、前記コイル１４を、互いに波長を変えて複数列、例えば波長が一番短い微細トラックを有するスケール（微細スケールと称する）１３Ａ、波長が一番長い粗トラックを有するスケール（粗スケール）１３Ｃ、波長が中間の中間トラックを有するスケール（中間スケールと称する）１３Ｂで構成し、メインスケール１２とインデックススケール１６の変位の絶対値（ＡＢＳ位置とも称する）を求めるようにした電磁誘導式ＡＢＳエンコーダも開発されている。
このような電磁誘導式ＡＢＳエンコーダにおいては、図３に示す如く、位置データ要求信号を受信後、波長の異なった２つ以上の全インクリメンタルスケール１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの位置を毎回検出し、絶対位置を合成（ＡＢＳ合成とも称する）していた。
特開２０００−１８０２０９号公報 特開２００２−２１３９０６号公報 特開昭６３−７１６１１号公報
このため、絶対位置を算出するための時間が非常に長くかかり、信号処理の高速化を図ることができなかった。
なお、本願に類似するものとして、出願人は特許文献３において、インクリメンタルスケールとアブソリュートスケールを備えた測長装置において、電源投入時にアブソリュートスケールを用いて絶対位置を検出し、後はインクリメンタルスケールによる計数値を増減することを提案しているが、通常のインクリメンタルスケールの他に、絶対位置検出用のアブソリュートスケールが必要であった。
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、波長が異なる複数のインクリメンタルスケールを備えた電磁誘導式ＡＢＳエンコーダにおいて、絶対位置を算出するための時間を短縮することを課題とする。
本発明は、波長が異なる複数のインクリメンタルスケールを備えた電磁誘導式ＡＢＳエンコーダにおいて、電源投入時に全てのスケールを検出し、絶対位置を求めてカウンタにプリセットし、それ以降は、一部のスケールのみを検出し、前記カウンタのプリセット値に対するインクリメンタル計数を行なうようにして、前記課題を解決したものである。
又、前記インクリメンタル計数を、最下位のスケールのみで行なうようにして、信号処理の高速化を図ったものである。
又、前記最下位スケールによるインクリメンタル計数値と、最下位スケールと他の一部のスケールにより求めた絶対位置を照合するようにして、測定値の信頼性を高めたものである。
又、前記絶対位置を、他の一部のスケールを交互に用いて求めるようにして、測定値の信頼性を更に高めたものである。
本発明によれば、毎回検出するスケールの数を少なくしたので、絶対位置を算出するための時間を短縮することが可能となる。
特に、最下位スケールによるインクリメンタル計数値と、最下位スケールと他の一部のスケールにより求めた絶対位置を照合するようにした場合には、測定値の信頼性を向上することができる。
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
本発明の第１実施形態は、図４に示す如く、図２に示したような微細スケール１３Ａ、中間スケール１３Ｂ、粗スケール１３Ｃの３つのインクリメンタルスケールを含むエンコーダパターン１０と、該エンコーダパターン１０のインデックススケール１６の送信コイル１８（図１参照）を、例えばＬＣＲ共振によって駆動するための駆動回路２０と、前記微細スケール１３Ａ、中間スケール１３Ｂ、粗スケール１３Ｃからの受信信号をそれぞれ受信する受信回路３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃと、該受信回路３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃからの出力に基づいて、電源投入時に全てのスケールを検出し、絶対位置を求めてカウンタ４２にプリセットし、それ以降は、最下位の微細スケール１３のみを検出し、前記カウンタ４２のプリセット値に対するインクリメンタル計数を行なう演算回路４０とを備えたものである。
本実施形態によれば、電源投入時は、図５（Ａ）に示す如く、全スケール１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの検出を行ない、例えば微細スケール１３Ａのデータから下位ＡＢＳ位置を求め、２つの上位スケール１３Ｂ、１３Ｃのデータから上位ＡＢＳ位置を求め、これを合成することによって絶対位置を求める。
そして、このＡＢＳ位置をカウンタ４２にプリセットし、それ以降は、図５（Ｂ）に示す如く、微細スケール１３Ａのみにより位置検出を行ない、図６に示す如く、前記カウンタ４２のプリセット値に対するインクリメンタル計数を行なうことによって、絶対位置を求める。
このようにして、毎回測定するスケールを微細スケール１３Ａのみとすることで、絶対位置データ出力時間を低減することが可能となる。
なお、図６に示したインクリメンタル計数による位置検出ルーチンでは、外乱ノイズ等の影響でカウンタ値に異常が発生した場合、検出する方法が無く、データの信頼性に問題を生ずる。そこで、次に、この問題を解決した、本発明の第２実施形態を詳細に説明する。
本実施形態は、図４に示した第１実施形態と同様の電磁誘導式ＡＢＳエンコーダにおいて、図７に示す如く、微細スケール１３Ａによるインクリメンタル計数と並行して、微細スケール１３Ａと他のスケール（例えば中間スケール１３Ｂ又は粗スケール１３Ｃ）による絶対位置検出を行い、これらを相互に比較することにより、位置の照合を行なうようにしたものである。
このようにして、２つの計数値を照合することで、インクリメンタル計数値を保証することが可能となり、出力データの信頼性を向上することができる。
この際、図８に示す如く、中間スケール１３Ｂと粗スケール１３Ｃの両者を交互に用いて絶対位置を求めることで、信頼性を更に向上することができる。なお、一方のスケール１３Ｂ又は１３Ｃと微細スケール１３Ａの組合せのみで絶対位置を求めることもできる。
前記実施形態においては、全てのインクリメンタルスケールを使った絶対位置検出を、電源投入時にのみ行なっていたが、低速時に周期的に行なったり、あるいはエラー検出時に行なうことも可能である。
又、前記実施形態においては、スケールの種類が微細、中間、粗の３つとされていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、２あるいは４以上のスケールであっても構わない。
電磁誘導式エンコーダの一例の構成を示す平面図 ３つのインクリメンタルスケールの配置例を示す平面図 電磁誘導式ＡＢＳエンコーダの従来の位置検出ルーチンを示す説明図 本発明の第１実施形態の構成を示すブロック図 第１実施形態の位置検出ルーチンを示す説明図 同じくインクリメンタル計数時の位置検出ルーチンを示す説明図 本発明の第２実施形態におけるインクリメンタル計数とＡＢＳ値照合時の位置検出ルーチンを示す説明図 同じく他のスケールの位置検出ルーチンを示す説明図
符号の説明
１０…エンコーダパターン
１２…メインスケール
１３Ａ…微細スケール
１３Ｂ…中間スケール
１３Ｃ…粗スケール
１６…インデックススケール
２０…駆動回路
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ…受信回路
４０…演算回路
４２…カウンタ

Claims (4)

  1. 波長が異なる複数のインクリメンタルスケールを備えた電磁誘導式ＡＢＳエンコーダにおいて、
    電源投入時に全てのスケールを検出し、絶対位置を求めてカウンタにプリセットし、
    それ以降は、一部のスケールのみを検出し、前記カウンタのプリセット値に対するインクリメンタル計数を行なうことを特徴とする電磁誘導式ＡＢＳエンコーダ。
  2. 前記インクリメンタル計数を、最下位のスケールのみで行なうことを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導式ＡＢＳエンコーダ。
  3. 前記最下位スケールによるインクリメンタル計数値と、最下位スケールと他の一部のスケールにより求めた絶対位置を照合することを特徴とする請求項２に記載の電磁誘導式ＡＢＳエンコーダ。
  4. 前記絶対位置を、他の一部のスケールを交互に用いて求めることを特徴とする請求項３に記載の電磁誘導式ＡＢＳエンコーダ。
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