JP2011149715A - エンコーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気的ノイズに強い誤動作検出を行うことを可能にするエンコーダ装置を提供することを課題としている。
【解決手段】エンコーダ装置は、符号板と、符号板の相対位置を検出する相対位置検出部と、第１絶対位置符号を生成するパターン生成部と、符号板の絶対位置を示す第２絶対位置符号を検出する絶対位置検出部と、第１絶対位置符号から同一の論理状態を示す符号の位置から少なくとも２箇所の同一符号位置を選択する同一符号選択部と、第２絶対位置符号から同一符号位置に対応する位置の符号を判定する符号判定部と、同一符号位置によって示される第１絶対位置符号と、符号判定部が判定した符号とが同じ論理状態であるか否かを判定する判定部と、相対位置検出部又は絶対位置検出部において発生した検出異常の有無を判定する異常判定部とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンコーダ装置に関する。

従来、この種のエンコーダ装置は、例えば、８ビットのＭ（最大周期）系列パターンが形成されたアブソリュートトラックと等間隔のパターンが形成されたインクリメンタルトラックとを有する符号板から信号を検出し、検出した信号を用いて絶対位置を検出する手法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１９４１８５号公報

しかしながら、従来技術では、アブソリュートパターン検出用の検出素子は、複数の受光部からなるＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）アレイが用いられるため、個々の検出素子の面積が限られている。この結果、受光面積が限られ、該検出素子からの出力信号レベルが低いため電気的なノイズの影響を受けやすいという問題点があった。検出素子からの信号にノイズが乗っている場合、アブソリュートパターンの検出結果がノイズにより変化するため、動作異常や誤動作ではない電気的ノイズによる信号変化を誤動作として検出してしまうという問題点があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、電気的ノイズに強い誤動作検出を行うことを可能にするエンコーダ装置を提供することを課題としている。

上記目的を達成するため、本発明の一態様は、インクリメンタルパターンとアブソリュートパターンが並べて配置された符号板と、前記インクリメンタルパターンに基づいて前記符号板の相対位置を検出する相対位置検出部と、前記相対位置検出部が検出した相対位置情報に基づき第１絶対位置符号を生成するパターン生成部と、前記アブソリュートパターンに基づいて前記符号板の絶対位置を示す第２絶対位置符号を検出する複数の検出素子を有する絶対位置検出部と、前記第１絶対位置符号から同一の論理状態を示す符号の位置から、少なくとも２箇所の同一符号位置を選択する同一符号選択部と、前記第２絶対位置符号から前記同一符号位置に対応する位置の符号を判定する符号判定部と、前記同一符号位置によって示される前記第１絶対位置符号と、前記符号判定部が判定した符号とが同じ論理状態であるか否かを判定する判定部と、前記判定部の判定結果に基づき、前記相対位置検出部又は前記絶対位置検出部において発生した検出異常の有無を判定する異常判定部と、を備えることを特徴としている。

本発明によれば、電気的ノイズに強いエンコーダ装置を提供することが可能になる。

本発明の第一実施形態に係る符号板の一例を示す図である。 同実施形態に係るインクリメンタルパターンとアブソリュートパターンの一例を示す図である。 同実施形態に係るエンコーダ装置の構成の一例を示すブロック図である。 同実施形態に係る検出素子の構成の一例を示す図である。 同実施形態に係るスイッチ部の構成の一例を示す図である。 同実施形態に係るパターン信号の一例を説明する図である。 同実施形態に係る初期設定手順のフローチャートである。 同実施形態に係る異常検出手順のフローチャートである。 第二実施形態に係るパターン信号の一例を示す図である。 第二実施形態に係る同一符号選択部の構成の一例を示す回路図である。

以下、図１〜図１０を用いて本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は係る実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内で種々の変更が可能である。

[第一実施形態]
図１は、第一の実施形態における符号板の一例を示す図である。図１のように、符号板１は、例えば、外周側から順番にインクリメンタルパターン１１を有するインクリメンタルトラック５１と、アブソリュートパターン１２を有するアブソリュートトラック５２とを備えている。各トラックのパターンについて、図２を用いて説明する。図２は、インクリメンタルパターン１１とアブソリュートパターン１２の一例を示す図である。図２（ａ）のように、インクリメンタルパターン１１は、例えば、論理状態を示す最小識別幅ｐ１のスリットが形成されている。また、アブソリュートパターン１２は、インクリメンタルパターン１１の最小識別幅ｐ１より広い最小識別幅ｐ２で、例えば、６ビットのＭ系列パターンのスリット（図２（ａ）において透明部の白部分と、透過部の黒部分）が等間隔で形成されている。なお、各パターンはスリットではなく、符号板１上に反射パターンで形成しても良い。なお、本実施形態では、符号板１が回転するロータリータイプのエンコーダ装置について説明する。

次に、図２〜図６を用いて、本実施形態におけるエンコーダ装置を説明する。図３は、エンコーダ装置の構成の一例を示すブロック図である。図４は、検出素子の構成の一例を示す図である。図５は、スイッチ部の構成の一例を示す図である。図６は、パターン信号の一例を説明する図である。図３のように、エンコーダ装置２０は、符号板１と、インクリメンタル検出素子群２１と、アブソリュート検出素子群２２と、回転方向判定部２３と、カウンター部２４と、Ａ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換部２５と、内挿部２６と、位置検出部２７と、位置情報出力部２８と、スイッチ部３１と、信号読み込み部３２と、スイッチ制御部３３と、符号判定部３４と、パターン発生部３５と、絶対位置デコード部３６と、同一符号選択部３７と、判定部３８と、異常判定部３９と、エラー出力部４０とを備えている。

インクリメンタル検出素子群２１（相対位置検出部）は、インクリメンタルパターン１１の検出用素子であり、インクリメンタルパターン１１に対向して配置されている。インクリメンタル検出素子群２１は、図４（ａ）のようにインクリメンタルパターン１１の最小識別幅の１／２幅の検出素子１０１〜１０２を備えている。また、インクリメンタル検出素子群２１の検出素子１０１と検出素子１０２とは、それぞれインクリメンタルパターン１１を検出し、検出したインクリメンタルパターン１１に対応する位相が９０度ずれたＡ相信号とＢ相信号とを、回転方向判定部２３とＡ／Ｄ変換部２５とに出力する。なお、図４（ａ）では、インクリメンタルパターン１１用の検出素子１０１〜１０２を説明するために１組のみを抜き出して説明したが、検出素子１０１と１０２の組み合わせによる素子群を複数備えるようにしても良い。

アブソリュート検出素子群２２（絶対位置検出部）は、アブソリュートパターン１２の検出用素子であり、アブソリュートパターン１２に対向して配置されている。アブソリュート検出素子群２２は、図４（ｂ）のようにアブソリュートパターン１２の最小識別幅と同じ幅の６個の検出素子１１１〜１１６を備えている。また、アブソリュート検出素子群２２の検出素子１１１〜１１６は、検出した各信号をスイッチ部３３に出力する。

回転方向判定部２３は、インクリメンタル検出素子群２１からＡ相信号とＢ相信号とが入力される。また、回転方向判定部２３は、入力されたＡ相信号とＢ相信号を用いて、インクリメンタル検出素子群２１に対する符号板1の回転方向（正方向か逆方向か）とカウント値（増減値）を検出し、検出した回転方向情報とカウント値をカウンター部２４とパターン発生部３５に出力する。なお、回転方向判定部２３は、回転方向の検出をＡ相信号とＢ相信号との位相関係から判定する。また、この回転方向情報とカウント値は、符号板１の回転に応じて、回転方向やカウント値が増減するため相対位置情報である。

カウンター部２４はカウンターを備え、初期設定動作時、絶対位置デコード部３６から現在位置情報が入力され、入力された現在位置情報をカウンターにセットする。また、カウンター部２４は、エンコード動作時、回転方向判定部２３から回転方向情報とカウント値が入力され、入力された回転方向情報とカウント値に応じてカウンターを増減し、現在位置情報を生成する。また、カウンター部２４は、生成した現在位置情報を位置検出部２７に出力する。なお、カウンター部２４が生成する現在位置情報は、符号板１の絶対位置を表しているため絶対位置情報でもある。

Ａ／Ｄ変換部２５は、インクリメンタル検出素子群２１からＡ相信号とＢ相信号が入力され、入力されたＡ相信号とＢ相信号をそれぞれアナログ信号からデジタル信号に変換し、変換したＡ相信号とＢ相信号を内挿部２６に出力する。

内挿部２６は、Ａ／Ｄ変換部２５からデジタル化されたＡ相信号とＢ相信号とが入力され、入力されたＡ相信号とＢ相信号を一般的な手法を用いて内挿処理（例えば、図２（ｂ）のように２５６（０〜２５５）分解能）を行い高分解能な相対位置情報を算出する。また、内挿部２６は、算出した高分解能な相対位置情報を位置検出部２７に出力する。内挿の原理は、例えば、位相の異なるＡ相信号とＢ相信号とを用い、内挿値θ＝ｔａｎ^−１（Ａ／Ｂ）（Ａ／Ｂは、Ａ相信号とＢ相信号との信号振幅の比）を算出する。この算出した内挿値θを、カウンター部２４がカウントした現在位置に加えることにより、インクリメンタルパターン１１の最小識別幅より細かい精度の位置を算出することができる。なお、相対位置検出部は、符号板１から相対位置を検出する機能部であり、インクリメンタル検出素子群２１と、回転方向判定部２３と、Ａ／Ｄ変換部２５と、内挿部２６とを有する。

位置検出部２７は、カウンター部２４から現在位置情報が入力され、さらに内挿部２６から高分解能な相対位置情報が入力される。また、位置検出部２７は、入力された現在位置情報と高分解能な相対位置情報とを用いて、符号板１の現在位置を高精度に検出し、検出した位置情報を位置情報出力部２８に出力する。

位置情報出力部２８は、位置検出部２７から位置情報が入力され、入力された位置情報に基づいた情報を、エンコーダ装置２０に接続されている装置、例えばロボット制御装置に出力する。

スイッチ部３１は、例えば、アナログスイッチ回路であり、図５のように、各検出素子１１１〜１１６にスイッチ１２１〜１２６が１個ずつ接続される。また、スイッチ部３１は、スイッチ１２１〜１２６のうちスイッチがオンになっている該検出素子の出力を信号読み込み部３２に出力する。また、各スイッチ１２１〜１２６は、スイッチ制御部３３により制御される。

信号読み込み部３２は、スイッチ制御部３３に、検出素子１１１〜１１６の信号を順次読み込む第１スイッチ信号を出力する。また、信号読み取り部３２は、スイッチ部３１から検出素子の出力が入力され、入力された検出素子の出力を符号判定部３４に出力する。一例として、エンコーダ装置２０に電源が投入された場合、信号読み込み部３２は検出素子１１１〜１１６から検出信号を順次読み出す第１スイッチ信号を出力する。

スイッチ制御部３３は、信号読み込み部３２から第１スイッチ信号が入力され、さらに同一符号選択部３７から第２スイッチ信号が入力される。また、スイッチ制御部３３は、入力された第１スイッチ信号と第２スイッチ信号に対応するスイッチ１２１〜１２６のオン、オフを制御する。一例として、エンコーダ装置２０に電源が投入された場合、スイッチ制御部３３は、入力された第１スイッチ信号に対応する検出素子１１１〜１１６に接続されているスイッチ１２１〜１２６を１個ずつオンにする。また、エンコード動作時、入力された第２スイッチ信号に対応する２箇所のスイッチを同時にオンにする。

符号判定部３４は、信号読み取り部３２から２箇所の検出素子出力が入力され、入力された２箇所の検出素子出力を所定のしきい値と比較して論理状態の真か不定か偽かを判定する。また、判定結果に基づいた論理信号（例えば、真＝５［Ｖ］、不定＝３．３［Ｖ］、偽＝０［Ｖ］）を生成し、生成した論理信号をパターン発生部３５と判定部３８とに出力する。さらに、符号判定部３４は、同一符号選択部３７からしきい値切り替え信号が入力され、入力されたしきい値切り替え信号に応じて、論理状態を判定するためのしきい値を切り替える。例えば、エンコーダ装置２０に電源投入時、符号判定部３４のしきい値は、初期状態の５［μＡ］である。エンコーダ動作時、入力されたしきい値切り替え信号に応じて、符号判定部３４は、しきい値を８［μＡ］と１２［μＡ］に切り替える。さらに、符号判定部３４は、しきい値８［μＡ］に基づき０［μＡ］〜８［μＡ］の場合を００、しきい値８［μＡ］と１２［μＡ］に基づき８［μＡ］〜１２［μＡ］の場合を１０、しきい値１２［μＡ］に基づき１２［μＡ］の場合を１１と判定する。

パターン発生部３５は、例えば、シフトレジスタ等の回路により構成されている。また、パターン発生部３５は、符号判定部３４から順次、検出素子１１１〜１１６に対応した論理信号（６個）が入力され、入力された論理信号をシフトレジスタに順次セットしてパターンを生成する。また、パターン発生部３５は、回転方向判定部２３から回転方向情報とカウント値とが入力され、入力された回転方向情報とカウント値とに基づき、シフトレジスタにセットしたパターンを更新する。さらに、パターン発生部３５は、生成したパターン情報を絶対位置デコード部３６に出力する、または、更新したパターン情報を同一符号選択部３７に出力する。
一例として、電源投入時、パターン発生部３５は、符号判定部３４から順次、検出素子１１１〜１１６に対応した論理信号（６個）が入力され、入力された論理信号をシフトレジスタに順次セットする。全ての論理信号を受け取った後、パターン発生部３５は、入力された論理信号に基づくパターン符号を生成し、生成したパターン信号を絶対位置デコード部３６に出力する。例えば、パターン発生部３５は、符号判定部３４から検出素子１１１の出力＝１、検出素子１１２の出力＝１、検出素子１１３の出力＝０、検出素子１１４の出力＝１、検出素子１１５の出力＝０、検出素子１１６の出力＝０が順次入力され、入力された順にシフトレジスタにセットしてパターン信号「１１０１００」を生成する。
エンコード動作時、パターン発生部３５は、回転方向判定部２３から回転方向情報とカウント値とが入力される。入力された後、パターン発生部３５は、回転方向が正方向であればカウント値をシフトレジスタにセットしたパターンに対して左へシフトする処理（又は加算する処理）を行い、回転方向が逆方向であればカウント値をシフトレジスタにセットしたパターンに対して右へシフトする処理（又は減算する処理）を行うことでレジスタにセットされているパターンを更新する。

絶対位置デコード部３６は、パターン発生部３５からパターン信号が入力され、入力されたパターン信号に基づき絶対位置を算出し、算出した絶対位置をカウンター部２４に出力する。一例として、電源投入時、アブソリュートトラック１２１に６ビットのＭ系列パターンが形成されている場合、絶対位置デコード部３６は受け取ったパターン信号、例えば「１１０１００」をＭ系列パターンに基づきアドレスを算出し、算出した値をカウンター部２４に出力する。

同一符号選択部３７は、パターン発生部３５からパターン信号が入力され、入力されたパターン信号から論理状態（真か偽）の多い方を選択し、選択した論理状態情報を異常判定部３９に出力する。真と偽の論理状態が同数（例えば「１１０１００」）の場合は、真または偽の論理状態のどちらを選択しても良い。論理状態の多い方の選択後、同一符号選択部３７は、論理状態の符号（値）が同一の箇所を２箇所選択し、選択した２箇所のスイッチ１２１〜１２６に対応する第２スイッチ信号をスイッチ制御部３３に出力する。
一例として、図６のように、入力されたパターン信号が「１１０１００」の場合、論理状態は真と偽とが同数のため、例えば真を選択し、真の符号を有する２箇所、例えばｂ４とｂ２を選択する。また、２箇所の選択において、精度の高い誤動作検出を行うため、連続した２箇所を選択しないことが望ましい。

判定部３８は、同一符号選択部３７が選択した論理状態情報が入力され、符号判定部３４から論理信号が入力され、入力された論理状態情報と論理信号とを比較し、一致しているか否かを判定し、判定結果を異常判定部３９に出力する。
例えば、パターン信号「１１０１００」において、同一符号選択部３７が論理状態として真を選択し位置としてｂ４とｂ２とを選択し且つ誤動作していない場合、検出素子１１２と検出素子１１４とがそれぞれ１を検出するために、合計電流値は２０［μＡ］が得られる。この場合、符号判定部３４は、検出信号（この場合、電流値は２０［μＡ］である）をしきい値１２［μＡ］と比較して、１（真）と判定し、論理信号として真（５［Ｖ］）を判定部３８に出力する。判定部３８は、入力された論理状態情報（真）と論理信号（真）とが一致していると判定し、判定結果を異常判定部３９に出力する。
一方、誤動作した場合、例えば、アブソリュートパターン１２に対してアブソリュート検出素子群２２が１符号分ずれて「１１１０１０」を検出するため、位置ｂ４の値＝１、位置ｂ２の値＝０が検出される。この結果、検出素子１１２と検出素子１１４との合計電流値は１０［μＡ］が得られる。この場合、符号判定部３４は、しきい値８［μＡ］と１２［μＡ］と比較して論理状態を不定と判定し、論理信号は不定（３．３［Ｖ］）を判定部３８に出力する。判定部３８は、入力された論理状態情報（真）と論理信号（不定）とが一致していないと判定し、判定結果を異常判定部３９に出力する。あるいは、検出信号が０と０の場合、検出素子１１２と検出素子１１４との合計電流値は０［μＡ］であり、符号判定部３４は、しきい値８［μＡ］と比較して偽（０）と判定し、論理信号は偽（０［Ｖ］）を判定部３８に出力する。この場合、判定部３８は、入力された論理状態情報（真）と論理信号（偽）とを比較し一致していないと判定し、判定結果を異常判定部３９に出力する。

異常判定部３９は、判定部３８から判定結果が入力され、入力された判定結果に基づき、誤動作しているか否かを判定する。入力された判定結果において、論理状態情報と論理信号とが一致している場合、異常判定部３９は、誤動作していないと判定し、異常検出信号をエラー出力部４０に出力しない。また、入力された判定結果において、論理状態情報と論理信号とが一致していない場合、異常判定部３９は、誤動作していると判定し、異常検出信号をエラー出力部４０に出力する。

エラー出力部４０は、異常判定部３９から異常検出信号が入力され、入力された異常検出信号に応じたエラー信号を、エンコーダ装置２０に接続されている装置、例えばロボット制御装置に出力する。

次に、エンコーダ装置２０の初期設定手順について図７を用いて説明する。図７は、初期設定手順のフローチャートである。エンコーダ装置２０に電源が投入された後、信号読み込み部３２は、スイッチ制御部３３に読み込み指示を出力する。読み込み指示は、例えば、検出素子１１１の信号を読み込む指示を出力し、次に検出素子１１２の信号を読み込む指示を出力し、そして、スイッチ制御部３３に入力された読み込み指示に応じたスイッチ部３１のスイッチを１個ずつオンにして信号を順次読み込む（ステップＳ１）。次に、スイッチ部３１は、読み込んだ検出信号を順次、信号読み込み部３２に出力する。次に、信号読み込み部３２は、スイッチ部３１から検出信号が入力され、入力された検出信号を順次、符号判定部３４に出力する。次に、符号判定部３４は、入力された検出信号を所定のしきい値と比較して二値化する（ステップＳ２）。しきい値の初期値は、例えば、検出信号の論理状態が偽＝０［μＡ］、真＝１０［μＡ］である場合、中間値の５［μＡ］である。

次に、符号判定部３４は、二値化した検出信号をパターン情報としてパターン発生部３５の記憶部に順次書き込んで記憶させる（ステップＳ３）。アブソリュート検出素子群２２の全ての検出素子について読み込み完了後、パターン発生部３５は、検出素子１１１〜１１６の順のパターン情報を絶対位置デコード部３６に出力する。次に、絶対位置デコード部３６は、パターン発生部３５からパターン情報が入力され、入力されたパターン情報を用いて、符号板１における現在位置（アドレス）を算出し（ステップＳ４）、算出した現在位置情報をカウンター部２４に出力する。カウンター部２４は、絶対位置デコード部３６から現在位置情報が入力され、入力された現在位置情報をカウンター部２４のカウンターにセットする（ステップＳ５）。
以上で、初期設定手順を終了する。

エンコーダ装置２０の異常検出手順を、図８を用いて説明する。図８は、異常検出手順のフローチャートである。初期設定が終了後、カウンター部２４には、絶対位置がセットされている。その後、符号板１が回転した場合、インクリメンタル検出素子群２１の検出素子１０１と検出素子１０２は、それぞれインクリメンタルパターン１１を検出し（ステップＳ１０１）、検出したインクリメンタルパターン１１に対応した位相が互いに９０度ずれたＡ相信号とＢ相信号とを、回転方向判定部２３とＡ／Ｄ変換部２５とに出力する。
次に、回転方向判定部２３は、インクリメンタル検出素子群２１からＡ相信号とＢ相信号とが入力される。次に、回転方向判定部２３は、入力されたＡ相信号とＢ相信号とを用いて、インクリメンタル検出素子群２１に対する回転方向とカウント値とを検出し（ステップＳ１０２）、検出した回転方向情報とカウント値とをカウンター部２４とパターン発生部３５に出力する。

次に、カウンター部２４は、回転方向判定部２３から回転方向情報とカウント値とが入力される。次に、カウンター部２４は、入力された回転方向情報が正方向の回転の場合、カウント値をカウンターの値に加算し現在位置情報を生成し、回転方向情報が逆方向の回転の場合、カウント値をカウンターの値から減算し現在位置情報を生成する（ステップＳ１０３）。また、カウンター部２４は、生成した現在位置情報を位置検出部２７に出力する。
次に、Ａ／Ｄ変換部２５は、インクリメンタル検出素子群２１からＡ相信号とＢ相信号とが入力され、入力されたＡ相信号とＢ相信号とをデジタル信号に変換し、デジタル信号に変換したＡ相信号とＢ相信号とを内挿部２６に出力する。次に、内挿部２６は、Ａ／Ｄ変換部２５からデジタル信号に変換されたＡ相信号とＢ相信号とが入力され、入力されたデジタル信号に変換されたＡ相信号とＢ相信号とを用いて高分解能の相対位置情報を生成し（ステップＳ１０４）、生成した高分解能の相対位置情報を位置検出部２７に出力する。

次に、位置検出部２７は、カウンター部２４から現在位置情報が入力され、内挿部２６から高分解能の相対位置情報が入力される。次に、位置検出部２７は、入力された現在位置情報と高分解能な相対位置情報とを用いて、符号板１の現在位置を高精度に検出し（ステップＳ１０５）、検出した位置情報を位置情報出力部２８に出力する。
次に、位置情報出力部２８は、位置検出部２７から位置情報が入力され、入力された位置情報に基づいた位置情報を、エンコーダ装置２０に接続されている装置、例えばロボット制御装置に出力する。

次に、パターン発生部３５は、回転方向判定部２３から回転方向情報とカウント値とが入力される。次に、回転方向が正方向の場合、パターン発生部３５は、カウント値をシフトレジスタにセットしたパターンに対して左へシフトする処理（又は加算をする処理）を行ってパターンを更新する。または、回転方向が逆方向の場合、パターン発生部３５は、カウント値をシフトレジスタにセットしたパターンに対して右へシフトする処理（又は減算をする処理）を行ってパターンを更新する（ステップＳ１０６）。そして、パターン発生部３５は、更新したパターン情報を同一符号選択部３７に出力する。
次に、同一符号選択部３７は、パターン発生部３５からパターン情報が入力され、入力されたパターン情報から論理状態（真か偽）の多い方を選択し（ステップＳ１０７）、選択した論理状態情報（例えば、符号＝１（真））を異常判定部３９に出力する。論理状態の多い方の選択後、同一符号選択部３７は、論理状態の符号が同一の箇所を２箇所選択し（ステップＳ１０８）、選択した２箇所に対応するスイッチ１２１〜１２６のオンを指示する第２スイッチ信号をスイッチ制御部３３に出力する。スイッチ制御部３３に第２スイッチ信号を出力後、同一符号選択部３７は、しきい値切り替え信号を符号判定部３４に出力する。

次に、スイッチ制御部３３は、同一符号選択部３７から第２スイッチ信号が入力され、入力された第２スイッチ信号に応じた２箇所のスイッチ部３１のスイッチを同時にオンにする（ステップＳ１０９）。
次に、アブソリュート検出素子群２２はアブソリュートパターン１２を検出し、検出したアブソリュートパターン１２の中から入力された第２スイッチ信号に対応する２箇所の検出素子出力の合計電流値をスイッチ部３１に出力する。そして、スイッチ部３１は、スイッチ制御部３３がスイッチをオンに制御した２箇所の検出素子出力を信号読み取り部３２に出力する（ステップＳ１１０）。

次に、信号読み込み部３２は、スイッチ部３１から２箇所の検出素子出力が入力され、入力された２箇所の検出素子出力を符号判定部３４に出力する。次に、符号判定部３４は、同一符号選択部３７からしきい値切り替え信号が入力され、入力されたしきい値切り替え信号に応じてしきい値を切り替える（ステップＳ１１１）。
次に、符号判定部３４は、信号読み取り部３２から２箇所の検出素子出力が入力され、入力された２箇所の検出素子出力の論理状態が真か不定か偽かを、所定のしきい値と比較して判定し（ステップＳ１１２）、判定結果に基づき論理信号を生成し、生成した論理信号を判定部３８に出力する。

次に、判定部３８は、符号判定部３４から論理信号が入力され、同一符号選択部３７から論理状態情報が入力され、入力された論理信号と論理状態情報とを比較し、一致するか否かを判定し（ステップＳ１１３）、判定結果を異常判定部３９に出力する。異常判定部３９は、判定部３８から判定結果が入力され、判定結果が不一致の場合（ステップＳ１１３；Ｙｅｓ）、異常動作（誤動作）と判定し、判定結果の異常検出信号をエラー出力部４０に出力する（ステップＳ１１４）。また、入力された判定結果が一致の場合（ステップＳ１１３；Ｎｏ）、異常判定部３９は、正常動作と判定しエラー出力部４０に異常検出信号を出力しない。
次に、エラー出力部４０は、異常判定部３９から異常検出信号が入力され、入力された異常検出信号に基づきエラー出力をエンコーダ装置２０に接続されている装置、例えばロボット制御装置に出力する。
以上で、検出手続きを終了する。

以上のように、同一符号選択部３７は、パターン発生部３５によって生成されたパターン信号の中から論理状態が同じ２ビット（２箇所）を選択し、選択した２箇所に対応するアブソリュート検出素子群２２の２つの検出素子からの出力を得るようにスイッチ部３１を制御するようにした。この結果、従来と比較して２倍の検出信号を得ることができるようになり、符号判定部３４のしきい値を従来の５［μＡ］に対して８［μＡ］のように高くすることができるため、誤動作検出信号に用いる信号対ノイズ比を高められるので、ノイズに強いエンコーダ装置を実現できる。

[第二実施形態]
次に、第二の実施形態について、図３、図９、及び図１０を用いて説明する。第一の実施形態では、同一符号選択部３７が同一の論理状態の中から連続しない２箇所を選択する例を説明したが、第二の実施形態では、パターン発生部３５が出力するパターン信号から誤動作検出に適した２箇所を、回路を用いて選択する。

図９は、パターン信号の一例を示す図である。図９のように、パターン発生部３５は、８ビットのレジスタを有していて、一例として、第一の実施形態のパターン発生部３５のレジスタの両側に１ビットずつ（ｂ５’とｂ０’）レジスタを有している。初期設定時、パターン発生部３５は、レジスタの中からｂ５〜ｂ０の６個のパターン信号を絶対位置デコード部３６に出力する。また、デコード時、パターン発生部３５は、レジスタの全てのパターンｂ５’、ｂ５〜ｂ０、ｂ０’（８個）のパターン信号を同一符号選択部３７に出力する。

図１０は、同一符号選択部３７の構成の一例を示す回路図である。図１０のように、同一符号選択部３７は、同一符号選択部ａ２０１と、同一符号選択部ｂ３０１と、同一符号選択部ｃ４０１とを備えている。

同一符号選択部ａ２０１は、真偽判定・同値判定回路２１１と、判定回路２２１と、選択回路２３１と、判定回路２４１と、出力部（２５１〜２５６、２２２、２４２）とを備えている。また、同一符号選択部ａ２０１は、パターン信号ｂ５’、ｂ５〜ｂ０、ｂ０’の内、パターン信号ｂ５〜ｂ０の中から同一の２箇所の論理状態を選択する回路であり、符号「０」について選択を行う。
真偽判定・同値判定回路２１１は、ＮＯＴ回路２１２とＸＯＲ（排他的論理和）回路２１３とを備えている。ＮＯＴ回路２１２は、偽の値（０）を抽出し、抽出した偽の値を判定回路２２１に出力し、ＸＯＲ回路２１３は、隣接するパターン信号の論理状態が同じであるか否かと真偽のどちらの論理状態が多いかを判定する。隣接する左右の値同士を比較するため、パターン発生部３５が、実際に使用するｂ５〜ｂ０の左右に１ビットずつ追加し６＋２＝８個の符号ｂ５’、ｂ５〜ｂ０、ｂ０’をパターンとして生成している。パターン信号の中から、隣接しないｂ５とｂ２とｂ０を抜き出し、判定回路２２１はｂ４とｂ２とｂ０の中に同じ論理状態が２箇所以上あるか否かを検出する。また、左右に１ビットずつ追加して比較することで、空走距離（符号板１がずれてしまった場合、アブソリュート検出素子群２２をアブソリュートトラック１２に対して何符号分ずらせば誤動作したと検出できるまでの最大移動数）を従来の手法の誤動作検出と同等にできる。

判定回路２２１は、ＮＯＴ回路２１２が出力する偽の値を受け取り、受け取った偽の値の合計が所定の値（例えば２以上）場合、出力可信号を出力部２２２に出力し、受け取った偽の値の合計が所定の値（例えば２未満）の場合、出力不可信号を出力部２２２に出力する。
選択回路２３１は、パターンｂ５〜ｂ０が「０」であり且つ隣接値と異なっているか否かを判定する回路であり、パターンｂ５〜ｂ０の中から２箇所の同じ論理状態を選択する場合の優先順位を生成している。また、選択回路２３１は、パターンｂ５〜ｂ０の中から隣接する左右の符号のどちらかが変化しているかを検出し、隣接する左右の符号のどちらかが変化している場合、判定回路２４１に出力可（例えば「１」）を出力する。さらに、選択回路２３１は、隣接する左右の符号のどちらかが変化していない場合、判定回路２４１に出力不可（例えば「０」）を出力する。なお、上記出力可は、出力に適していることを含む。また、上記出力不可は、出力に適していないことを含む。

判定回路２４１は、選択回路２３１が出力する真の値の合計値が２以上の場合、検出力Ｈ（５［Ｖ］；検出力大）を、１の場合、Ｍ（３．３［Ｖ］；検出力中）を、０の場合、Ｌ（０［Ｖ］；検出力小）を、出力部２４２に出力する。なお、検出力とは、誤動作を検出するために適している度合いであり、検出力Ｈは誤動作検出に一番適し、検出力Ｌは誤動作検出に適していない。
出力部２５１〜２５６は、選択回路２３１が出力する選択結果を受け取り、受け取った選択結果に応じたパターン信号の位置を出力する。また、出力部２２２は、判定回路２２１が出力する出力可または出力不可信号を受け取り、受け取った出力可または出力不可信号を同一符号選択部ｃ４０１に出力する。また、出力部２４２は、判定回路２３１が出力する検出力信号を受け取り、受け取った検出力信号を同一符号選択部ｃ４０１に出力する。

同一符号選択部ｂ３０１は、真偽判定・同値判定回路３１１と、判定回路３２１と、選択回路３３１と、判定回路３４１と、出力部（３５１〜３５６、３２２、３４２）とを備えている。また、同一符号選択部ｂ３０１は、論理状態１について判定する回路であり、同一符号選択部ａ２０１との差異は、真偽判定・同値判定回路３１１のバッファ回路３１２である。バッファ回路３１２は、真の値（１）を検出し、検出した真の値を判定回路３２１に出力する。判定回路３２１は、バッファ回路３１２が出力する真の値を受け取り、受け取った真の値の合計が所定の値（例えば２以上）場合、出力可信号を出力部３２２に出力し、受け取った真の値の合計が所定の値（例えば２未満）の場合、出力不可信号を出力部３２２に出力する。

同一符号選択部ｃ４０１は、スイッチ４１１〜４１３と、優先選択回路４２１と、出力部４３１〜４６６、４５１とを備えている。また、同一符号選択部ａ２０１と同一符号選択部ｂ３０１の判定結果が入力され、優先回路４２１が、論理状態０か１かを出力可／不可判定回路と検出力の出力に基づき選択し、スイッチ４１１〜４１３を切り替える。なお、優先回路４２１は、検出力Ｈまたは出力可を選択順位として優先する。この結果、出力部４３１〜４６６から選択した２箇所の同じ論理状態の箇所がスイッチ制御部３３に出力し、また出力部４５１から選択した符号（０か１か）が判定部３８に出力する。

一例としてパターン信号「１１１０１０００」を用いて説明する。同一符号選択部ａ２０１は、パターン信号の０になる箇所としてｂ０、出力可／不可判定として「不可」、検出力として「Ｍ」を符号選択部ｃ４０１に出力する。
同様に、同一符号選択部ｂ３０１は、パターン信号の１について判定し、隣接値が異なる箇所としてｂ５とｂ３、出力可／不可判定として「可」、検出力として「Ｈ」を符号選択部ｃ４０１に出力する。符号選択部ｃ４０１は、検出力Ｈと出力可である符号「１」を選択しスイッチ４１１〜４１３を切り替え、さらに出力部４５１に選択した符号「１」を出力部４５１に出力する。この結果、同一符号選択部３７は、選択した２箇所の同じ論理状態の位置（ｂ５とｂ３）をスイッチ制御部３３に出力し、選択した符号「１」を判定部３８に出力する。以下、第一の実施形態と同様に、判定部３８が一致するか否かを判定する。

以上のように、同一符号選択部３７の回路を構成することで、パターン信号の中から異常検出に最適な同じ論理状態の２箇所を自動的に選択することができる。
なお、本実施形態では、パターン信号の内、パターンｂ５、ｂ２、ｂ０を判定対象にした回路の例を説明したが、判定対象は他の組み合わせ（例えば、パターンｂ５、ｂ３、ｂ１）でも良く、判定対象の組み合わせに合わせた判定回路を構成しても同様の効果が得られる。

また、本実施形態では、しきい値５［μＡ］、８［μＡ］、１２［μＡ］の例を説明したが、しきい値はこれらの値に限られず、アブソリュート検出素子群２２の感度に合わせた値であれば良い。さらに、１つの符号の検出信号のレベルも１０［μＡ］のには限られず、その場合、検出信号レベルに応じてしきい値を予め符号判定部３４に設定するようにする。

また、本実施形態では、パターン信号から２箇所の同じ論理状態を選択して異常検出を行う例を説明したが、２箇所以上であれば３箇所等でも良い。この場合、選択した箇所の数に応じて、符号判定部３４のしきい値を切り替えることで同様の効果が得られる。

また、本実施形態では、符号板１が回転するロータリータイプのエンコーダ装置について説明したが、リニアタイプのエンコーダ装置であっても良い。この場合、符号板１が移動し、符号板１上の各パターンを検出することで、同様に異常検出を行うことができる。

なお、実施形態の図３および図１０の各部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ） Ｉ／Ｆ（インタフェース）を介して接続されるＵＳＢメモリー、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリーのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

１・・・符号板
１１・・・インクリメンタルパターン
１２・・・アブソリュートパターン
２０・・・エンコーダ装置
２１・・・インクリメンタル検出素子群
２２・・・アブソリュート検出素子群
２３・・・回転方向判定部
２４・・・カウンター部
２５・・・Ａ／Ｄ変換部
２６・・・内挿部
２７・・・位置検出部
２８・・・位置情報出力部
３１・・・スイッチ部
３２・・・信号読み込み部
３３・・・スイッチ制御部
３４・・・符号判定部
３５・・・パターン発生部
３６・・・絶対位置デコード部
３７・・・同一符号選択部
３８・・・判定部
３９・・・異常判定部
４０・・・エラー出力部
５１・・・インクリメンタルトラック
５２・・・アブソリュートトラック

Claims (5)

1. インクリメンタルパターンとアブソリュートパターンが並べて配置された符号板と、
   前記インクリメンタルパターンに基づいて前記符号板の相対位置を検出する相対位置検出部と、
   前記相対位置検出部が検出した相対位置情報に基づき第１絶対位置符号を生成するパターン生成部と、
   前記アブソリュートパターンに基づいて前記符号板の絶対位置を示す第２絶対位置符号を検出する複数の検出素子を有する絶対位置検出部と、
   前記第１絶対位置符号から同一の論理状態を示す符号の位置から、少なくとも２箇所の同一符号位置を選択する同一符号選択部と、
   前記第２絶対位置符号から前記同一符号位置に対応する位置の符号を判定する符号判定部と、
   前記同一符号位置によって示される前記第１絶対位置符号と、前記符号判定部が判定した符号とが同じ論理状態であるか否かを判定する判定部と、
   前記判定部の判定結果に基づき、前記相対位置検出部又は前記絶対位置検出部において発生した検出異常の有無を判定する異常判定部と、
   を備えることを特徴とするエンコーダ装置。
2. 前記符号判定部は、前記同一符号位置によって示される２箇所の前記同一符号位置に対応する前記検出素子からの検出信号の合計電流値を所定のしきい値に基づき二値化を行うことにより、前記同一符号位置に対応する位置の符号を判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ装置。
3. 前記同一符号選択部は、前記第１絶対位置符号の中から多い方の論理状態情報を有する符号位置を選択する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンコーダ装置。
4. 前記同一符号選択部は、前記第１絶対位置符号の隣接ビットの論理状態が異なる符号位置を選択する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のエンコーダ装置。
5. 前記同一符号選択部は、前記第１絶対位置符号の隣接ビットの論理状態が異なり且つ前記第１絶対位置符号の隣接しない２箇所の符号位置を選択する
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のエンコーダ装置。

Images