(57)【要約】      （修正有）【課題】機械的強度を低下させない構造のエンコーダディスク、およびその符号化パターンを提供する。【解決手段】エンコーダは、ディスク４と、ディスク４の回転角度検出回路を有する回路部とを備えた構成において、ディスク４には検出対象である回転機の極位置を示すＵＶＷの各信号を出力するための透光用孔１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ等による符号化パターンが設けられており、符号化パターンは得たいＵＶＷ各信号のパターンとは異なるパターンにより構成されており、また回路部には符号化パターンによる一次コードをＵＶＷ各信号に変換するための変換手段が設けられている構成とする。【選択図】図１
2020016473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクと、該ディスクの回転角度検出回路を有する回路部とを備えるエンコーダであって、該ディスクには、検出対象である回転機の極位置を示すＵＶＷの各信号を出力するための透光用孔による符号化パターンが設けられており、該符号化パターンは得たいＵＶＷ各信号のパターンとは異なるパターンにより構成されており、該符号化パターンによる一次コードをＵＶＷ各信号に変換するための変換手段が該回路部に設けられていることを特徴とする、エンコーダ。
【請求項２】
前記符号化パターンは複数のトラックからなり、このうち所定の隣接する２トラック間では前記透光用孔が重複する箇所のないように設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
前記トラックは３トラックであることを特徴とする、請求項２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
前記隣接する２トラックでは符号化パターンにおける透光用孔の領域の長さがそれ以外の領域の長さよりも短いことを特徴とする、請求項２、３のいずれかに記載のエンコーダ。
【請求項５】
前記符号化パターンはグレイコード（交番二進符号）により構成されていることを特徴とする、請求項１、２、３、４のいずれかに記載のエンコーダ。
【請求項６】
前記変換手段は、前記一次コードから変換された二次コードを生成するデコード手段を備えることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５のいずれかに記載のエンコーダ。
【請求項７】
前記変換手段は、前記一次コードおよび二次コードからＵＶＷ各信号を生成するための第二デコード手段を備えることを特徴とする、請求項６に記載のエンコーダ。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６、７のいずれかに記載のエンコーダを構成するための、エンコーダディスク。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６、７のいずれかに記載のエンコーダを構成するための、エンコーダディスク上符号化パターン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンコーダ、エンコーダディスク、およびエンコーダディスク上符号化パターンに係り、特にロータリーエンコーダにおけるエンコーダディスクの機械的強度保持技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロータリーエンコーダは、円周方向に配置されたコードパターンを複数トラック持ち、その論理の組合せによって、搭載対象である回転機の位置情報を得る。コードパターンの実現方法としては、遮光性材料製のエンコーダディスク上に透過パターン形状の孔を設けるという方法がある。つまりエンコーダディスクを、遮光：０、透光：１  とする信号発生パターンを得るための孔が配置、形成されたディスクとする方法である。
【０００３】
エンコーダについては従来、特許出願等も多くなされている。たとえば後掲特許文献１には、点光源を用いて回転角の絶対値を正確に検出するエンコーダとして、回転角によらず発光素子と光検出部との間に常にスリットが配置されている２本の補正用トラックを回転板に有する構成のエンコーダが開示されている。これによれば、各補正用トラックを通過した光の入射位置が回転板の回転角によらず常に得られ、それに基づき、角度検出用トラックを通過する光について補正された入射位置を推定できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３７３３３号公報「アブソリュートエンコーダ及び角度検出方法」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図７は、従来のエンコーダディスクのコードパターン構成を示す要部説明図である。上述した通り、遮光性材料製のエンコーダディスク７４上に透過パターン形状の透光用孔７１ａ、７１ｂ、７２ａ、・・・等を設けることによって、これを、検出対象である回転機の極位置を示すＵ、Ｖ、Ｗの各信号を出力するためのコードパターンとすることができる。サーボモータに使用されるエンコーダの場合、モータの極位置を示す位相が１２０°ずつずれた３種のＵ、Ｖ、Ｗ信号を有しているが、Ｕ、Ｖ、Ｗの各信号は必ず３０°ずつ、他のいずれかの信号と出力される期間が重なる。つまり、図示するように、隣接するトラック間において透光用孔７２ａ―７３ａ、７２ｂ―７３ｂのように孔が並び、重なり領域Ｘが生じることとなる。
【０００６】
重なり領域Ｘでは、孔の占める面積が多くなる分、形態を保持する構造部分が減って細くなってしまうことになり、これによりディスク７４の機械的強度は低下する。角加速度によって、ディスクの破損が発生するという問題もある。ディスクの機械的強度を低下させない構造の透過パターン、またそれを備えたエンコーダディスクが求められている。
【０００７】
そこで本発明が解決しようとする課題は、かかる従来技術の問題点をなくし、機械的強度を低下させない構造のエンコーダディスク、およびその符号化パターンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明者は上記課題について検討した結果、エンコーダディスクに設ける透過パターンを、隣接したトラック同士の論理が同じにならないようなコードとし、さらに最終的な出力を得るためのデコード回路を備えた構成とすることによって解決できることを見出し、これに基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。
【０００９】
〔１〕  ディスクと、該ディスクの回転角度検出回路を有する回路部とを備えるエンコーダであって、該ディスクには、検出対象である回転機の極位置を示すＵＶＷの各信号を出力するための透光用孔による符号化パターンが設けられており、該符号化パターンは得たいＵＶＷ各信号のパターンとは異なるパターンにより構成されており、該符号化パターンによる一次コードをＵＶＷ各信号に変換するための変換手段が該回路部に設けられていることを特徴とする、エンコーダ。
〔２〕  前記符号化パターンは複数のトラックからなり、このうち所定の隣接する２トラック間では前記透光用孔が重複する箇所のないように設けられていることを特徴とする、〔１〕に記載のエンコーダ。
〔３〕  前記トラックは３トラックであることを特徴とする、〔２〕に記載のエンコーダ。
〔４〕  前記隣接する２トラックでは符号化パターンにおける透光用孔の領域の長さがそれ以外の領域の長さよりも短いことを特徴とする、〔２〕、〔３〕のいずれかに記載のエンコーダ。
【００１０】
〔５〕  前記符号化パターンはグレイコード（交番二進符号）により構成されていることを特徴とする、〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕のいずれかに記載のエンコーダ。
〔６〕  前記変換手段は、前記一次コードから変換された二次コードを生成するデコード手段を備えることを特徴とする、〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕、〔５〕のいずれかに記載のエンコーダ。
〔７〕  前記変換手段は、前記一次コードおよび二次コードからＵＶＷ各信号を生成するための第二デコード手段を備えることを特徴とする、〔６〕に記載のエンコーダ。
〔８〕  〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕、〔５〕、〔６〕、〔７〕のいずれかに記載のエンコーダを構成するための、エンコーダディスク。
〔９〕  〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕、〔５〕、〔６〕、〔７〕のいずれかに記載のエンコーダを構成するための、エンコーダディスク上符号化パターン。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のエンコーダ、エンコーダディスク、およびエンコーダディスク上符号化パターンは上述のように構成されるため、これらによれば、エンコーダディスクの機械的強度を確保することができる。すなわち、該符号化パターンが得たいＵＶＷ各信号のパターンそのままであっては隣接するトラック間で透光用孔による重なり領域が発生してしまい、それによりディスクの機械的強度低下は免れないところ、本発明では符号化パターンを敢えて得たいＵＶＷ各信号のパターンとは異なるパターンとすることで、機械的強度低下を防ぐことができる。特に、隣接する２トラック間で透光用孔が重複する箇所のないようにする構成によって、エンコーダディスクの機械的強度低下防止を確実なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明エンコーダに係るエンコーダディスクのコードパターン構成構成例を示す要部説明図である。
【図２】本発明エンコーダの基本構成を示す概念図である。
【図２−２】本発明エンコーダの基本構成の別例を示す概念図である。
【図３】本発明エンコーダに係る符号化パターン例を展開して直線上に示した概念的説明図である。
【図４】本発明に係るエンコーダディスクの符号化パターン例を示す説明図である。
【図５】図４に示した符号化パターンによる一次信号を変換して得たパターン例を示す説明図である。
【図６】図４、５に示した信号に基づき最終的な出力信号を得る例を示す説明図である。
【図７】従来のエンコーダディスクのコードパターン構成を示す要部説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面により本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明エンコーダに係るエンコーダディスクのコードパターン構成構成例を示す要部説明図である。また、図２は、本発明エンコーダの基本構成を示す概念図である。これらに図示するように本発明エンコーダ１０は、ディスク４と、ディスクの回転角度検出回路６を有する回路部５とを備えた構成において、ディスク４には、検出対象である回転機の極位置を示すＵＶＷの各信号を出力するための透光用孔１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ等による符号化パターンが設けられており、符号化パターンは得たいＵＶＷ各信号のパターンとは異なるパターンにより構成されており、また回路部５には符号化パターンによる一次コードをＵＶＷ各信号に変換するための変換手段７が設けられていることを、主たる構成とする。
【００１４】
かかる構成により本発明エンコーダ１０によれば、ディスク４に設けられた透光用孔１ａ等による符号化パターンは得たいＵＶＷ各信号のパターンとは異なるパターンにより構成されるため、従来技術のような重なり領域を生じさせない構造を形成可能であり、それにより、ディスク４の機械的強度低下を防止することができる。なお、最終的に得たいＵＶＷ信号のパターンとは異なる符号化パターンによる一次コードは、回路部５中の変換手段７によってＵＶＷ各信号に変換され、出力される。
【００１５】
図１に示すように、符号化パターンは複数のトラックからなり、このうち所定の隣接する２トラック間において、透光用孔２ａ、３ａ等が重複する箇所のないように設けられた構成とする。所定の隣接する２トラックとは、透光用孔の配置の仕方がディスク４の機械的強度に影響を与えると認められる２トラックであり、このような２トラックが１組だけとは限定されない。しかしながら、ＵＶＷ信号のパターンを得るためのトラック数としては３トラックで十分であり、その内の最低１組の２トラック間において、上記重複する箇所がないようにすることで、十分な機械的強度低下防止効果を得ることができる。以下、原則として３トラックの構成に基づき説明する。
【００１６】
図１では、透光用孔２ａ、２ｂは同一トラック、透光用孔３ａ、３ｂは同一トラックである。図示する通り、両トラック間において、前掲図７で示したような透光用孔が重複して形成される重なり領域Ｘは形成されておらず、機械的強度の低下は防止されている。すなわち本発明に係るエンコーダディスク４では、機械的強度が弱くなるような透光用孔の配置パターン（符号化パターン）が避けられている。係る符号化パターンの形成は、隣接したトラック同士の論理が同じにならないようなコードを選択することにより得られるが、これについては追ってさらに説明する。
【００１７】
図２−２は、本発明エンコーダの基本構成の別例を示す概念図である。図示するように本発明エンコーダ１０ｘは、図２により説明した構成に加えて、回路部５ｘ中の変換手段７ｘが、一次コードから変換された二次コードを生成するためのデコード手段８ｘを備えた構成とすることができる。かかる構成により本エンコーダ１０ｘにおいては、符号化パターンにより生成した一次コードに対して、最終的なＵＶＷ各信号への変換のために、デコード手段８ｘによる信号変換処理がなされる。
【００１８】
本エンコーダ１０ｘは、かかるデコード手段８ｘでの処理によって最終的なＵＶＷ各信号への変換がなされる構成とすることができるが、図示するように、さらに第二デコード手段９ｘを備えた構成としてもよい。第二デコード手段９ｘは、一次コード、およびそれがデコード手段８ｘによって変換されて生成する二次コードの両方を用いて、最終的なＵＶＷ各信号を生成するための変換手段である。後者の例については、追って図４〜６を用いてさらに説明を加える。
【００１９】
図３は、本発明エンコーダに係る符号化パターン例を展開して直線上に示した概念的説明図である。図示するように本エンコーダの符号化パターンでは、隣接する２トラックＴＫ２、ＴＫ３では符号化パターンにおける透光用孔１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ等の領域の長さが、それ以外の領域１６ｓ、１６ｔ、１７ｓ、１７ｔ等の長さよりも短い構成とすることができる。
【００２０】
このように透光用孔１２ａ等の領域面積を、ディスク構造を形成する領域である１６ｓ等の面積よりも小さくすることにより、透光用孔１２ａ、１３ａ等の重なり領域を無くすことが容易となるとともに、ディスク構造もより堅固になり、機械的強度低下防止効果を高める。
【００２１】
なお、図ではトラックＴＫ１の構成は他の２トラックＴＫ２、ＴＫ３とは異なり、透光用孔とそれ以外の領域面積が等しい。トラックＴＫ１は、前掲図１の１ａ、１ｂ等が設けられているトラックのように、他の２トラックＴＫ２、ＴＫ３とはスリットＳの反対側（外側）に設けることとすることができる。かかる構成により、トラックＴＫ１とトラックＴＫ２の間における透光用孔１１ａ等と１２ａ等の並び配置は、ディスクの機械的強度低下に実質的な影響を及ぼさない。
【００２２】
図４は、本発明に係るエンコーダディスクの符号化パターン例を示す説明図である。図中、符号化パターンを「スリットパターン」と記す（以下の図５、６でも同様）。図では、縦にトラックＴＫ１、ＴＫ２、ＴＫ３、横にエンコーダディスク上での回転位置（角度位置）を示す（以下の図５、６でも同様）。透光用孔：１、遮光領域：０  で、符号化パターンを示している。また、図３の例と同様、トラックＴＫ２、ＴＫ３間における透光用孔の重なりを避けたパターンである。すなわち、トラックＴＫ２、ＴＫ３間では、論理が重ならない配置になっているため、物理的に隣り合った信号トラックとして、並列配置することができる。
【００２３】
また、図示するように符号化パターンは、隣接する値への変化時に、「ＴＫ１：ＴＫ２：ＴＫ３  ＝  １：０：０」  →  「ＴＫ１：ＴＫ２：ＴＫ３  ＝  １：０：１」のように１ビットしか変化しない、グレイコード（交番二進符号）により構成されたものとすることができる。グレイコードによって角度検出の安定性を高めることができ、回路部での信号変換（デコード）時における誤作動（ハザード）発生を有効に防止することができる。
【００２４】
図５は、図４に示した符号化パターンによる一次信号を変換して得たパターン例を示す説明図である。ここでは、変換手段によってＣパターンとＤパターンを生成する例を示すが、変換は、
Ｃ  ＝  ＴＫ１  ＮＯＲ  ＴＫ３、
Ｄ  ＝  ＴＫ１  ＮＯＲ  ＴＫ２  
によりなされている。すなわち前者Ｃはディスク上の符号化パターンの内トラックＴＫ１、ＴＫ３から、また後者ＤはトラックＴＫ１、ＴＫ２から、所定の演算により、新たな二次コードを得ている。得られた二次コードはいずれも、元のトラックＴＫ２、ＴＫ３と同様の、透光用孔領域がそれ以外の領域よりも狭い（長さが短い）パターンである。これらは未だ、最終的に得たいＵＶＷ各信号ではない。
【００２５】
図６は、図４、５に示した信号に基づき最終的な出力信号を得る例を示す説明図である。すなわち、
Ｕ  ＝  ＴＫ２  ＯＲ  Ｃ
Ｖ  ＝  ＴＫ１
Ｗ  ＝  ＴＫ３  ＯＲ  Ｄ
の各演算により、Ｕ、Ｖ、Ｗ各信号を得る。以上のようにして、符号化パターンによってエンコーダディスクの機械的強度を低下させることなく、最終的なＵＶＷ各信号を得ることができる。
【００２６】
なお、以上説明したエンコーダを構成するための、エンコーダディスクや、エンコーダディスク上符号化パターンもまた、本発明の範囲内である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明のエンコーダ、エンコーダディスク、およびエンコーダディスク上符号化パターンによれば、エンコーダディスクの機械的強度を確保することができる。したがって、ロータリーエンコーダ製造・使用分野、および関連する全分野において、産業上利用性が高い発明である。
【符号の説明】
【００２８】
１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ…透光用孔
４、４ｘ…ディスク
５、５ｘ…回路部
６、６ｘ…回転角度検出回路
７、７ｘ…変換手段
８ｘ…デコード手段
９ｘ…第二デコード手段
１０、１０ｘ…エンコーダ
１６ｓ、１６ｔ、１７ｓ、１７ｔ…透光用孔以外の領域
Ｃ、Ｄ…変換されて生成したパターン
Ｓ…スリット
ＴＫ１、ＴＫ２、ＴＫ３…トラック
７１ａ、７１ｂ、７２ａ、７２ｂ、７３ａ、７３ｂ、７３ｄ…透光用孔
７４…エンコーダディスク
Ｓ…スリット
Ｘ…重なり領域
【図１】
2020016473.tif 000003
【図２】
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【図２−２】
2020016473.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2020016473.tif 000008
【図６】
2020016473.tif 000009
【図７】
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