(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の１回転内の絶対角度位置及び前記回転軸の回転数を得るための信号を検出する第１の信号検出部と、
前記回転軸の回転数を得るための信号を検出する第２の信号検出部と、
前記第１の信号検出部からの前記信号に基づいて、前記絶対角度位置を得るとともに所定の計数動作により前記回転数を第１の計数値として得る第１の信号処理部と、
前記第２の信号検出部からの前記信号に基づいて、所定の計数動作により前記回転数を第２の計数値として得る第２の信号処理部と、
を備え、
主電源のオン時に、前記主電源からの電力により前記第１及び第２の信号検出部及び前記第１及び第２の信号処理部が作動され、
前記主電源のオフ時に、前記第１の信号検出部及び前記第１の信号処理部の動作が停止されるとともに、バックアップ電源からの電力により前記第２の信号検出部及び前記第２の信号処理部の動作が継続される多回転エンコーダにおいて、
前記主電源がオンからオフへ移行する場合及び所定の指令を受けた場合のいずれか一方又は両方の場合に、前記第２の信号処理部により次回にインクリメント又はデクリメントされるべき前記第２の計数値として、前記第１の計数値をセットする手段を、備えたことを特徴とする多回転エンコーダ。
【請求項２】
前記第２の信号処理部は、前記第２の信号検出部からの前記信号を矩形波に整形する波形整形部を含み、
前記第１の信号検出部からの前記信号に基づいて判別される前記回転軸の１回転以上の所定量の回転期間内において、前記波形整形部から出力される少なくとも１つの信号に変化がない場合に、異常検出を行う異常検出部を、備えたことを特徴とする請求項１記載の多回転エンコーダ。
【請求項３】
前記異常検出部により異常検出された場合に、アラームを外部に出力する出力部を備えたことを特徴とする請求項２記載の多回転エンコーダ。
【請求項４】
主電源がオフからオンへ移行する場合に、前記第１の信号処理部により次回にインクリメント又はデクリメントされるべき前記第１の計数値として、前記第２の計数値をセットする手段を、備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の多回転エンコーダ。
【請求項５】
前記第１の信号検出部により得られた前記回転数及び前記絶対角度位置を、所定の信号形式で出力する出力部を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の多回転エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械制御やロボット制御などに用いられる多回転エンコーダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多回転に渡り回転軸の絶対位置を検出し得る多回転エンコーダとして、回転軸の１回転内の絶対角度位置及び前記回転軸の回転数を得るための信号を検出する第１の信号検出部と、前記回転軸の回転数を得るための信号を検出する第２の信号検出部と、前記第１の信号検出部からの前記信号に基づいて、前記絶対角度位置を得るとともに所定の計数動作により前記回転数を第１の計数値として得る第１の信号処理部と、前記第２の信号検出部からの前記信号に基づいて、所定の計数動作により前記回転数を第２の計数値として得る第２の信号処理部と、を備えたものが知られている。この多回転エンコーダでは、主電源のオン時に、前記主電源からの電力により前記第１及び第２の信号検出部及び前記第１及び第２の信号処理部が作動され、前記主電源のオフ時に、前記第１の信号検出部及び前記第１の信号処理部の動作が停止されるとともに、バックアップ電源からの電力により前記第２の信号検出部及び前記第２の信号処理部の動作が継続される。主電源オフ時にも、第２の信号検出部及び第２の信号処理部の動作が継続されるので、主電源オフ時に変化した回転数も検出することができる。
【０００３】
この従来の多回転エンコーダでは、主電源オン状態（本来の動作状態）では、第１の信号検出部及び第１の信号処理部を主とし、第１の信号処理部から得られる絶対角度位置及び回転数を外部に出力し、第２の信号検出部及び第２の信号処理部は主電源オフ状態に備えて動作を継続しているにすぎない。この従来の多回転エンコーダでは、主電源がオンからオフへ移行する場合に、第１の信号処理部の第１の計数値（回転数）がゼロにリセットされ、主電源オフ状態（バックアップ状態）では、消費電力を抑えるべく、第１の信号検出部及び第１の信号処理部が停止され、第２の信号検出部及び信号処理部のみが作動を継続する。そして、バックアップ状態から再び主電源オン状態に移行する場合には、第１の信号処理部により次回にインクリメント又はデクリメントされるべき第１の計数値として、第２の信号処理部の第２の計数値をセットしている。このような動作によって、バックアップ状態で工作機械やロボット等が運搬等によって動くことにより回転軸の回転数が変化しても、回転軸の多回転に渡る回転位置を適切に検出することができる。
【０００４】
また、前記従来の多回転エンコーダでは、前述したように、第１の信号検出部及び第１の信号処理部は、主電源オン状態（本来の動作状態）で主として用いられるので、モータなどからの誘導ノイズ等に対するシールド対策が十分に行われるとともに、信頼性の高い部品等を用いて構成され、さらに、万一の場合に備えて公知の種々の異常検出手法を採用することにより異常検出も行われている。そして、前記従来の多回転エンコーダでは、第２の信号検出部及び第２の信号処理部についても、第２の信号処理部から誤った回転数を出力して、主電源がオフからオンに移行したときに第１の信号処理部から誤った回転数が外部に出力されてしまうような事態を防止するべく、同様に、シールド対策が行われるとともに信頼性の高い部品等が採用され、さらに、次のような手法で、第２の信号検出部及び第２の信号処理部の異常が検出されていた。すなわち、前記従来の多回転エンコーダでは、前記第１の信号処理部から得られる第１の計数値（回転数の計数値）と、第２の信号処理部から得られる第２の計数値（回転数の計数値）とを比較して、両者の値の差がある一定値以上となった場合は、異常として検出し、アラームを外部に出力していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の多回転エンコーダでは、第２の信号検出部又は第２の信号処理部が誘導ノイズを受け、これにより第２の信号処理部が誤計数をした場合、第１の信号処理部の第１の計数値と第２の信号処理部の第２の計数値との間に差が生じ、アラームが出力される。通常は、このアラームに応答して、当該多回転エンコーダが装着された工作機械やロボット等のコントローラは、システム全体を停止させる。当該多回転エンコーダから得られる回転軸の多回転に渡る回転位置が誤っていると、所望の工作精度が得られなかったり、装置が暴走したりするためである。
【０００６】
したがって、前記多回転エンコーダによれば、第１の信号検出部及び第１の信号処理部が正常に動作して正しい多回転に渡る回転位置が外部に出力されているにもかかわらず、バックアップ状態に備えていわば待機している第２の信号検出部又は第２の信号処理部が、一時的に誘導ノイズにより誤計数したというだけで、システム全体が停止されてしまい、システムの運用に支障を来していた。
【０００７】
そこで、前記従来の多回転エンコーダのユーザーによっては、前記アラームを無視して、前記アラームの有無に拘わらず、システム全体を停止させることなく、その運用を継続していた。この場合には、第２の信号検出部及び第２の信号処理部が、誘導ノイズなどにより一時的に誤計数動作をして一旦第２の計数値（回転数）が狂ってしまうと、その後に誘導ノイズを受けずに計数動作自体が正常に戻っても、第２の計数値は誤ったままインクリメント又はデクリメントされることなる。したがって、一旦主電源をオフ状態にした後にオン状態に戻すと、この誤った第２の計数値がそのまま第１の信号処理部の第１の計数値の初期値にセットされるので、誤った回転軸の多回転に渡る回転位置が外部に出力されてしまい、所望の工作精度が得られなくなるなどの不都合が生ずる。また、前記アラームが無視されてしまうので、第２の信号検出部や第２の信号処理部に、誘導ノイズ等の一時的な誤動作ではなく、部品の故障などの継続的な動作不良が生じた場合でも、結果的にその異常が報知されないこととなり、誘導ノイズ等の場合と同様に、所望の工作精度が得られなくなるなどの不都合が生ずる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、誘導ノイズ等の影響によって誤った回転位置が外部に出力される可能性を低減することができる、多回転エンコーダを提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、誘導ノイズ等による一時的な誤動作を異常として検出することなく、部品の故障などの継続的な動作不良を異常として選択的に検出することができる多回転エンコーダを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の第１の態様による多回転エンコーダは、回転軸の１回転内の絶対角度位置及び前記回転軸の回転数を得るための信号を検出する第１の信号検出部と、前記回転軸の回転数を得るための信号を検出する第２の信号検出部と、前記第１の信号検出部からの前記信号に基づいて、前記絶対角度位置を得るとともに所定の計数動作により前記回転数を第１の計数値として得る第１の信号処理部と、前記第２の信号検出部からの前記信号に基づいて、所定の計数動作により前記回転数を第２の計数値として得る第２の信号処理部と、を備え、主電源のオン時に、前記主電源からの電力により前記第１及び第２の信号検出部及び前記第１及び第２の信号処理部が作動され、前記主電源のオフ時に、前記第１の信号検出部及び前記第１の信号処理部の動作が停止されるとともに、バックアップ電源からの電力により前記第２の信号検出部及び前記第２の信号処理部の動作が継続される多回転エンコーダにおいて、前記主電源がオンからオフへ移行する場合及び所定の指令を受けた場合のいずれか一方又は両方の場合に、前記第２の信号処理部により次回にインクリメント又はデクリメントされるべき前記第２の計数値として、前記第１の計数値をセットする手段を、備えたものである。
【００１１】
本発明の第２の態様による多回転エンコーダは、前記第１の態様において、前記第２の信号処理部は、前記第２の信号検出部からの前記信号を矩形波に整形する波形整形部を含み、前記第１の信号検出部からの前記信号に基づいて判別される前記回転軸の１回転以上の所定量の回転期間内において、前記波形整形部から出力される少なくとも１つの信号に変化がない場合に、異常検出を行う異常検出部を、備えたものである。
【００１２】
本発明の第３の態様による多回転エンコーダは、回転軸の１回転内の絶対角度位置及び前記回転軸の回転数を得るための信号を検出する第１の信号検出部と、前記回転軸の回転数を得るための信号を検出する第２の信号検出部と、前記第１の信号検出部からの前記信号に基づいて、前記絶対角度位置を得るとともに所定の計数動作により前記回転数を第１の計数値として得る第１の信号処理部と、前記第２の信号検出部からの前記信号に基づいて、所定の計数動作により前記回転数を第２の計数値として得る第２の信号処理部と、を備え、主電源のオン時に、前記主電源からの電力により前記第１及び第２の信号検出部及び前記第１及び第２の信号処理部が作動され、前記主電源のオフ時に、前記第１の信号検出部及び前記第１の信号処理部の動作が停止されるとともに、バックアップ電源からの電力により前記第２の信号検出部及び前記第２の信号処理部の動作が継続される多回転エンコーダにおいて、前記第２の信号処理部は、前記第２の信号検出部からの前記信号を矩形波に整形する波形整形部を含み、前記第１の信号検出部からの前記信号に基づいて判別される前記回転軸の１回転以上の所定量の回転期間内において、前記波形整形部から出力される少なくとも１つの信号に変化がない場合に、異常検出を行う異常検出部を、備えたものである。
【００１３】
本発明の第４の態様による多回転エンコーダは、前記第２又は第３の態様において、前記異常検出部により異常検出された場合に、アラームを外部に出力する出力部を備えたものである。
【００１４】
本発明の第５の態様による多回転エンコーダは、前記第１乃至第４のいずれかの態様において、主電源がオフからオンへ移行する場合に、前記第１の信号処理部により次回にインクリメント又はデクリメントされるべき前記第１の計数値として、前記第２の計数値をセットする手段を、備えたものである。
【００１５】
本発明の第６の態様による多回転エンコーダは、前記第１乃至第５のいずれかの態様において、前記第１の信号検出部により得られた前記回転数及び前記絶対角度位置を、所定の信号形式で出力する出力部を備えたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による多回転エンコーダについて、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施の形態による多回転エンコーダの概略構成を示すブロック図である。
【００１８】
本実施の形態による多回転エンコーダは、図１に示すように、回転軸１に取り付けられた符号板２と、符号板２に形成された光学パターン（図示せず）に光を照射する発光部３と、発光部３から発せられて符号板２の光学パターンを透過した光を受光しこの光学パターンを読み取る光学式信号検出部（第１の信号検出部）４と、符号板２に永久磁石等により形成された磁気パターン（図示せず）を読み取る磁気式信号検出部（第２の信号検出部）５と、第１及び第２の信号処理回路６，７と、を備えている。
【００１９】
光学式信号検出部４は、複数のフォトダイオード等の受光素子（図示せず）からなり、これらの受光素子から、回転軸１の１回転内絶対値データ信号（アブソリュート信号）ｑと、１回転内インクリメンタル２相信号（Ａ相及びＢ相）ｔ，ｕとが得られるように、符号板２の光学パターン及び各受光素子の配置が設定されている。また、磁気式信号検出部５は、２つの磁気センサ（図示せず）からなり、これらの磁気センサから、回転軸１の回転数に応じたインクリメンタル２相信号（互いに９０゜位相のずれた信号）Ａ，Ｂが得られるように、符号板２の磁気パターン及び各磁気センサの配置が設定されている。以上のような符号板２、光学式信号検出部４及び磁気式信号検出部５の構成は、例えば特開平８−５００３４号公報に開示されているように、周知である。なお、本発明では、１回転内インクリメンタル２相信号（Ａ相及びＢ相）ｔ，ｕを得ないような構成を、採用してもよい。
【００２０】
信号処理回路６は、光学式信号検出部４から得られる信号ｑ，ｔ，ｕに基づいて、回転軸１の１回転内の絶対角度位置を得るとともに、所定の計数動作により回転軸１の回転数を第１の計数値として得る。本実施の形態では、具体例には、信号処理回路６は、光学式信号検出部４からの信号ｑ，ｔ，ｕをそれぞれ増幅するとともに２値化して矩形波に波形整形する波形整形回路１１と、波形整形された信号ｑ，ｔ，ｕに基づいて回転軸１の１回転内絶対角度位置データを求めるデータ変換回路１２と、データ変換回路１２から得られる信号に基づいて回転軸１の回転数を計数する回転数カウンタ１３と、を有している。回転数カウンタ１３は、データ変換回路１２から１回転内絶対値データの増減に基づいた信号を信号を受け、この信号により内部に保持している計数値（回転数）インクリメント又はデクリメントする。例えば、回転数カウンタ１３は、１回転８ビットの分解能のアブソリュートエンコーダの場合、１回転内絶対値が１０進数で２５５から０になった時点で計数値を１だけインクリメント（増加）し、逆に、１回転内絶対値が１０進数で０から２５５になった時点で計数値を１だけデクリメント（減少）すれば、回転軸１の回転数を求めることができる。
【００２１】
信号処理回路７は、磁気式信号検出部５から得られる信号Ａ，Ｂに基づいて、所定の計数動作により回転軸１の回転数を第２の計数値として得る。本実施の形態では、具体的には、信号処理回路７は、磁気式信号検出部５からの信号Ａ，Ｂをそれぞれ増幅するとともに２値化して矩形波に波形整形する波形整形回路１４と、波形整形された信号Ａ，Ｂに基づいて回転軸１の回転数を計数する回転数カウンタ１５と、を有している。
【００２２】
図１に示すように、回転数カウンタ１３が保持している第１の計数値（回転数）は、回転数カウンタ１５に入力されている。また、回転数カウンタ１５が保持している第２の計数値（回転数）は、回転数カウンタ１３に入力されている。回転数カウンタ１３が後述する制御回路２４から第１の計数値セット信号を受けると、回転数カウンタ１３が保持している第１の計数値が、回転数カウンタ１５からの第２の計数値（回転数）にセットされる。すなわち、回転数カウンタ１３が保持しており回転数カウンタ１３により次回にインクリメント又はデクリメントされるべき計数値が、回転数カウンタ１５からの第２の計数値にセットされる。また、回転数カウンタ１５が後述する制御回路２４から第２の計数値セット信号を受けると、回転数カウンタ１５が保持している第２の計数値が、回転数カウンタ１３からの第１の計数値（回転数）にセットされる。すなわち、回転数カウンタ１５が保持しており回転数カウンタ１５により次回にインクリメント又はデクリメントされるべき計数値が、回転数カウンタ１３からの第１の計数値にセットされる。
【００２３】
また、本実施の形態による多回転エンコーダは、図１に示すように、出力回路２１と、電源切り換え供給回路２２と、制御回路２４と、異常検出回路２５と、を備えている。
【００２４】
出力回路２１は、信号処理回路６のデータ変換回路１２からの１回転内絶対角度位置及び回転数カウンタ１３からの回転数を受けて、これらを所定の信号形式（例えば、シリアル信号）に変換して、回転軸１の多回転に渡る回転位置を示す回転位置信号として、外部（例えば、当該多回転エンコーダが装着される工作機械のコントローラ）に出力する。また、出力回路２１は、後述する異常検出回路２５からの異常検出信号をそのままアラーム信号として外部（例えば、前記コントローラ）に出力する。
【００２５】
電源切り換え供給回路２２は、外部（例えば、前記コントローラ）の主電源（例えば、５Ｖ）の電源電圧を検出する電圧検出回路２３を有し、電圧検出回路２３により検出された電圧が所定電圧以上の場合には、主電源からの電力を前述した全ての構成要素に供給し、一方、電圧検出回路２３により検出された電圧が所定電圧以下の場合には、リチウム電池等のバックアップ電源（例えば、３．６Ｖ）からの電力を磁気式信号検出部５及び信号処理回路７のみに供給する。したがって、主電源がオン状態であれば、前述した全ての構成要素は主電源からの電力により動作を行い、主電源がオフ状態（バックアップ状態）であれば、バックアップ電源からの電力により磁気式信号検出部５及び信号処理回路７のみが動作を継続し、光学式信号検出部４及び信号処理回路６を含む他の要素は動作を停止する。このような電源切り換え供給回路２２は、例えば特開平９−８９５９１号公報に開示されているように、周知である。なお、バックアップ電源は、通常は外部に配置されるが、当該多回転エンコーダ内に配置してもよい。
【００２６】
なお、磁気式信号検出部５及び信号処理回路７は、バックアップ状態においても作動するので、バックアップ可能な期間を長くするべく、消費電力が少なくなるように、一般的に、光学式信号検出部４及び信号処理回路６に比べて低い電流で作動するように構成される。したがって、同じシールド対策等を施しても、磁気式信号検出部５及び信号処理回路７は、光学式信号検出部４及び信号処理回路６に比べて、誘導ノイズ等の影響を受け易い。
【００２７】
制御回路２４は、電圧検出回路２３からの検出信号に応答して、主電源の電圧が所定電圧を上回ろうとする時（すなわち、バックアップ状態から主電源オン状態へ移行する時）に、前述した第１の計数値セット信号を回転数カウンタ１３に供給する。また、制御回路２４は、電圧検出回路２３からの検出信号に応答して、主電源の電圧が所定電圧を下回ろうとする時（すなわち、主電源オン状態からバックアップ状態へ移行する時）に、前述した第２の計数値セット信号を回転数カウンタ１５に供給する。さらに、本実施の形態では、制御回路２４は、主電源オン状態において、外部（例えば、前記コントローラ）からの所定の指令に応答して、前述した第２の計数値セット信号を回転数カウンタ１５に供給する。このように、本実施の形態では、制御回路２４は、主電源オン状態からバックアップ状態へ移行する場合及び外部から所定の指令を受けた場合の両方の場合に、前述した第２の計数値セット信号を回転数カウンタ１５に供給するが、いずれか一方の場合にのみ第２の計数値セット信号を回転数カウンタ１５に供給してもよい。制御回路２４が、外部から所定の指令を受けたときにのみ、第２の計数値セット信号を回転数カウンタ１５に供給する場合には、前記所定指令は、少なくとも、バックアップ状態へ移行する直前の時点では制御回路２４に与えることが、好ましい。
【００２８】
なお、例えば公知の種々の異常検出手法を採用することにより、光学式信号検出部４及び信号処理回路６の異常検出を行う異常検出部を適宜設けてもよいことは、言うまでもない。
【００２９】
次に、本実施の形態による多回転エンコーダの動作状態について、図２を参照して説明する。図２は、本実施の形態による多回転エンコーダの動作状態遷移表である。
【００３０】
主電源オン状態では、光学式信号検出部４及び信号処理回路６も磁気式信号検出部５及び信号処理回路７も作動する。これにより、光学式信号検出部４からの信号に基づいて、回転数カウンタ１３が回転軸１の回転数を計数するとともに、データ変換回路１２が１回転内絶対角度位置を出力し、これらによる回転位置信号が出力回路２１から外部へ出力される。また、磁気式信号検出部５からの信号に基づいて、信号処理回路７の回転数カウンタ１５が回転軸１の回転数を計数する。回転数カウンタ１５による計数値は、当該多回転エンコーダの外部には出力されない。図２中の第１列目は、主電源オン状態において、回転数カウンタ１３，１５が正常な計数動作を行っている状態を示している。
【００３１】
図２中の第２列目のように、主電源オン状態で、磁気式信号検出部５又は信号処理回路７にクリティカルな誘導ノイズが印加されると、回転数カウンタ１５の誤計数が発生する。しかし、回転数カウンタ１３により計数された回転数がエンコーダ出力に用いられているので、当該多回転エンコーダから出力される回転位置信号は正しいままであり、何ら不都合を生じない。なお、誘導ノイズは一時的なものであるので、その後回転数カウンタ１５の計数動作自体は正常に戻るが、誤った計数値に対してインクリメント又はデクリメントされていくので、結局、その計数値は誤ったままとなる。
【００３２】
次に、図２中の第３列目のように、バックアップ状態へ移行する場合には、電圧検出回路２３からの検出信号に応答した制御回路２４が、回転数カウンタ１５に第２の計数値セット信号を与え、これにより、回転数カウンタ１５に保持されている計数値が、回転数カウンタ１３の計数値（正しい回転数）にセットされる。したがって、誘導ノイズにより誤っていた計数値が、正しい計数値（正しい回転数）にセットし直される。
【００３３】
したがって、バックアップ状態では、図２中の第４列目のように、回転数カウンタ１５により計数される計数値は正しい回転数となる。なお、バックアップ状態では、光学式信号検出部４及び信号処理回路６は、動作を停止している。
【００３４】
主電源が再投入され、主電源オン状態へ移行する時には、図２中の第５列目のように、電圧検出回路２３からの検出信号に応答した制御回路２４が、回転数カウンタ１３に第１の計数値セット信号を与え、これにより、回転数カウンタ１３に保持されている計数値が、回転数カウンタ１５の計数値にセットされる。したがって、主電源オフ状態において回転軸１が回転していた場合であっても、図２中の第６列目に示すように、回転数カウンタ１３の計数値は正しい回転数となり、バックアップ状態からの復元が適切に行われる。
【００３５】
再び図１を参照すると、異常検出回路２５は、光学式信号検出部４からの信号に基づいて判別される回転軸１の１回転以上の所定量の回転期間内において、信号処理回路７の波形整形回路１４から出力される矩形波のインクリメンタル２相信号Ａ，Ｂのうちの少なくとも１つの信号に変化がない場合に、異常検出信号を出力して出力回路２１に与える。出力回路２１は、前述したように、この異常検出信号をそのままアラーム信号として外部に出力する。
【００３６】
図３は、異常検出回路２５の一例を示す回路図である。図４は、図３に示す異常検出回路２５の動作を示すタイムチャートである。
【００３７】
図３に示す例では、異常検出回路２５は、信号処理回路７の波形整形回路１４から出力される信号Ａの信号変化を認識する信号変化認識回路３１Ａと、波形整形回路１４から出力される信号Ｂの信号変化を認識する信号変化認識回路３１Ｂと、信号変化認識回路３１Ａで認識された変化データを保持する変化データ保持回路３２Ａと、信号変化認識回路３１Ｂで認識された変化データを保持する変化データ保持回路３２Ｂと、変化データ保持回路３２Ａ，３２Ｂからの出力に基づいて異常が生じたか否かを判定する判定回路３３と、信号処理回路６のデータ変換回路１２からの信号に基づいて、変化データ保持回路３２Ａ，３２Ｂの保持データをリセットするためのリセット信号、及び、判定回路３３における判定タイミングを決める判定タイミング信号を生成する信号生成回路３４と、を備えている。
【００３８】
信号生成回路３４は、データ変換回路１２からの信号に基づいて、回転軸１がいずれか一方方向に回転したときに当該１回転の終了直前（ここでは、回転数カウンタ１３の計数値（回転数）がインクリメント又はデクリメントされる直前とされている。）にＨ（ハイ）のワンパルスを、前記判定タイミング信号として生成する。このような判定タイミング信号が、１回転内絶対値及びその変化に基づいて生成できることは、言うまでもない。
【００３９】
また、信号生成回路３４は、回転軸１がいずれか一方方向に回転するときに当該１回転の所定の基準回転位置の直後（ここでは、回転数カウンタ１３の計数値（回転数）がインクリメント又はデクリメントされる位置の直後とされている。）にＨ（ハイ）のワンパルスを、前記リセット信号として生成する。このようなリセット信号も、１回転内絶対値及びその変化に基づいて生成できることは、言うまでもない。
【００４０】
以上の説明からわかるように、図４（ａ）に示すように、回転数カウンタ１３の計数値が順次インクリメントされているような回転軸１の回転状況では、前記判定タイミング信号は、回転数カウンタ１３の計数値がインクリメントされる直前に、信号生成回路３４から出力される。また、この状況では、前記リセット信号は、回転数カウンタ１３の計数値がインクリメントされる直後に、信号生成回路３４から出力される。
【００４１】
信号変化認識回路３１Ａは、Ｄフリップフロップ４１ａ，４２ａと、イクスクルーシブオア（排他的論理和）ゲート４３ａとから構成されている。Ｄフリップフロップ４１ａ，４２ｂのＴ入力部には、クロック発生回路（図示せず）からのクロック信号がそれぞれ入力されている。ＤフリップフロップのＤ入力部には、信号処理回路７の波形整形回路１４から出力される信号Ａが入力されている。Ｄフリップフロップ４１ａのＱ出力部とＤフリップフロップ４２ａのＤ入力部とが接続され、これらはゲート４３ａの一方の入力部に接続されている。Ｄフリップフロップ４２ａのＱ出力部は、ゲート４３ａの他方の入力部に接続されている。したがって、信号変化認識回路３１Ａによれば、信号ＡがＨからＬに変化した時及びＬからＨに変化した時に、ゲート４３ａからＨのパルス信号が得られる。
【００４２】
信号変化認識回路３１Ｂは、信号変化認識回路３１Ａと同様に、前記要素４１ａ，４２ａ，４３ａにそれぞれ相当するＤフリップフロップ４１ｂ，４２ｂ、及び、イクスクルーシブオアゲート４３ｂで構成されている。
【００４３】
変化データ保持回路３２Ａは、オアゲート４４ａと、リセット機能付きＤフリップフロップ４５ａとから構成されている。オアゲート４４ａの一方の入力部はゲート４３ａの出力部に接続され、オアゲート４４ａの他方の入力部はＤフリップフロップ４５ａのＱ出力部に接続されている。オアゲート４４ａの出力部は、Ｄフリップフロップ４５ａのＤ入力部に接続されている。Ｄフリップフロップ４５ａのＴ入力部には、前記クロック信号が入力されている。Ｄフリップフロップ４５ａのリセット入力部には、信号生成回路３４からの前記リセット信号が入力されている。したがって、変化データ保持回路回路３２Ａによれば、信号変化認識回路３１Ａのゲート４３ａから一旦Ｈ信号は出力されると、その時点から信号生成回路３４からリセット信号が与えられるまで、Ｄフリップフロップ４５ａのＱ出力部からＨ信号が得られる。
【００４４】
変化データ保持回路３２Ｂは、変化データ保持回路３２Ａと同様に、前記要素４４ａ，４５ａにそれぞれ相当するオアゲート４４ｂ及びリセット機能付きＤフリップフロップ４５ｂから構成されている。
【００４５】
判定回路３３は、ナンドゲート４６と、オアゲート４７と、Ｄフリップフロップ４８とから構成されている。ナンドゲート４６の一方の入力部は、変化データ保持回路３２ＡのＤフリップフロップ４５ａのＱ出力部に接続されている。ナンドゲート４６の他方の入力部は、変化データ保持回路３２ＢのＤフリップフロップ４５ｂのＱ出力部に接続されている。ナンドゲート４６の出力部は、オアゲート４７の一方の入力部に接続されている。オアゲート４７の他方の入力部は、Ｄフリップフロップ４８のＱ出力部に接続されている。オアゲート４７の出力部は、Ｄフリップフロップ４８のＤ入力部に接続されている。Ｄフリップフロップ４８のＴ入力部には、信号生成回路３４から前記判定タイミング信号が入力されている。Ｄフリップフロップ４８のＱ出力部は、異常検出時に、異常検出信号をＨ信号として出力する当該異常検出回路２５の出力部となっており、これが図１中の出力回路２１に接続されている。したがって、判定回路３３によれば、Ｄフリップフロップ４５ａのＱ出力及びＤフリップフロップ４５ｂのＱ出力のいずれかがＬである場合（すなわち、当該一回転中にＡ信号及びＢ信号のいずれかに信号変化がない場合）には、Ｄフリップフロップ４８のＱ出力部から異常検出信号としてＨ信号を出力し、それ以外の場合は、Ｄフリップフロップ４８のＱ出力部から異常がない旨のＬ信号を出力する。
【００４６】
この異常検出回路２５によれば、図４（ａ）に示すように回転数カウンタ１３の計数値が順次インクリメントされているような状況において、図４（ｃ）に示すように波形整形回路１４からの信号Ｂは常に正常であるが、図４（ｂ）に示すように波形整形回路１４からの信号Ａがｔ１時点まで正常でありｔ１時点で信号はりつき（この例では、Ｈ信号への固定）が起きた場合には、図４（ｄ）に示すように、時点ｔ２以降、異常検出信号が出力される。
【００４７】
前述したような信号はりつき（Ｈ又はＬ信号への固定）は、例えば、波形整形回路１４を構成する２値化回路においてそのスレッシュホールドレベルを決定する抵抗器が故障して、その抵抗値が予期せぬ値となったような場合に、発生する。このような信号はりつきは、誘導ノイズ等の場合と異なり、一時的なものではなく継続的に生ずる。
【００４８】
ここで、本実施の形態による多回転エンコーダと比較される比較例の多回転エンコーダについて、図５及び図６を参照して説明する。図５は、比較例の多回転エンコーダの概略構成を示すブロック図である。図５において、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。図６は、図５に示す多回転エンコーダの動作状態遷移表であり、図２に対応している。
【００４９】
図５に示す多回転エンコーダが図１に示す多回転エンコーダと異なる所は、以下に説明する点のみである。
【００５０】
第１に、図５に示す比較例の多回転エンコーダでは、回転数カウンタ１３が保持している第１の計数値（回転数）は、回転数カウンタ１５に入力されておらず、また、制御回路２４から回転数カウンタ１５へ計数値セット信号が入力されていない。さらに、制御回路２４は、電圧検出回路２３からの検出信号に応答して、主電源オン状態からバックアップ状態へ移行する時に、回転数カウンタ１５が保持している計数値をゼロにするリセット信号を回転数カウンタ１３に供給する。
【００５１】
第２に、図５に示す比較例の多回転エンコーダでは、図１中の異常検出回路２５が取り除かれ、その代わりに、異常検出回路５０が設けられている。異常検出回路５０は、信号処理回路６の回転数カウンタ１３の第１の計数値（回転数）と、信号処理回路７の回転数カウンタ１５の第２の計数値（回転数）とを比較して、両者の値の差がある一定値以上となった場合に、異常検出信号を出力して出力回路２１に与える。出力回路２１は、この異常検出信号をそのままアラーム信号として外部に出力する。
【００５２】
図５に示す比較例の多回転エンコーダにおいても、図６中の第１列目及び第２列目のように、最初の主電源オン状態の動作は、図１に示す本実施の形態による多回転エンコーダの動作（図２中の第１列目及び第２列目）と同じである。
【００５３】
ところが、図５に示す比較例の多回転エンコーダでは、図６中の第２列目のように主電源オン状態で誘導ノイズにより回転数カウンタ１５が一旦誤計数した後は、バックアップ状態への移行時に回転数カウンタ１３がリセットされるだけで回転数カウンタ１５の計数値は元の計数値のままであるので、図６中の第３乃至第６列目のように、たとえ誘導ノイズの影響がなくなり回転数カウンタ１５の計数動作自体は正常に戻ったとしても、誤った計数値に対してインクリメント又はデクリメントされていくので、結局、その計数値は誤ったままとなる。そして、主電源が再投入され、主電源オン状態へ移行する時には、図６中の第５列目のように、回転数カウンタ１５のこの誤った計数値が、回転数カウンタ１３にセットされてしまい、回転数カウンタ１３はこの誤った計数値に対してインクリメント又はデクリメントしていくので、回転数カウンタ１３の計数値は誤った回転数となり、これが出力回路２１を介して外部へ出力されてしまう。
【００５４】
これに対し、図１に示す本実施の形態による多回転エンコーダでは、図２中の第３列目のように、バックアップ状態へ移行する場合には、回転数カウンタ１５に保持されている計数値が、回転数カウンタ１３の計数値（正しい回転数）にセットされ、誘導ノイズにより誤っていた計数値が、正しい計数値（正しい回転数）にセットし直され、それ以降は回転数カウンタ１５は正しい計数値をカウントする。このため、主電源が再投入され、主電源オン状態へ移行する時には、図２中の第５列目のように、正しい計数値が回転数カウンタ１３に復元され、それ以降に回転数カウンタ１３により計数される計数値も正しい回転数を示すことになり、これが出力回路２１を介して外部へ出力される。
【００５５】
このように、本実施の形態によれば、前述した比較例に比べて、誘導ノイズ等の影響によって誤った回転位置が外部に出力される可能性を低減することができる。
【００５６】
また、図５に示す比較例の多回転エンコーダでは、前述した異常検出回路５０が採用されているので、磁気式信号検出部５や波形整形回路１４において部品の故障等による信号Ａ又は信号Ｂに信号はりつきが生じた継続的な異常の場合だけでなく、磁気式信号検出部５や信号処理回路７に誘導ノイズがのって誤動作を生じた場合にも、異常検出信号が出力されてしまい、ひいてはアラーム信号が外部に出力されてしまう。したがって、当該多回転エンコーダのユーザーがそのアラーム信号によりシステム全体を停止させる場合には、光学式信号検出部４及び信号処理回路６が正常に動作して正しい多回転に渡る回転位置が外部に出力されているにもかかわらず、一時的に誘導ノイズにより回転数カウンタ１３が誤計数したというだけで、システム全体が停止されてしまい、システムの運用に支障を来す。一方、当該多回転エンコーダのユーザーがアラーム信号を無視してしまえば、磁気式信号検出部５や波形整形回路１４において部品の故障等による信号Ａ又は信号Ｂに信号はりつきが生じた継続的な異常を、結果的に報知し得ないことになる。
【００５７】
これに対し、本実施の形態では、異常検出回路２５は、磁気式信号検出部５や信号処理回路７に誘導ノイズがのって誤動作を生じた場合には、異常として検出しない。これは、例えば、波形整形回路１４に誘導ノイズがのっても、回転軸の１回転中における波形整形回路１４からのＡ信号やＢ信号に信号変化が余分に増えるだけであり、信号変化が生ずることには変わりがないからである。一方、異常検出回路２５は、波形整形回路１４からのＡ信号やＢ信号の信号はりつきを異常として検出するので、磁気式信号検出部５や波形整形回路１４を構成する部品の故障などによる継続的な異常は、検出することになる。
【００５８】
このように、本実施の形態では、異常検出回路２５は、磁気式信号検出部５及び信号処理回路７の誘導ノイズ等による一時的な誤動作を異常として検出することなく、磁気式信号検出部５や波形整形回路１４を構成する部品の故障などの継続的な動作不良を、選択的に、異常であると検出することができる。したがって、本実施の形態によれば、不必要にシステムが停止されるようなおそれがないとともに、前述したような継続的な異常を適切に報知することができる。
【００５９】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００６０】
例えば、前述した図１に示す実施の形態において、磁気式信号検出部５に代えて光学式信号検出部を用いてもよい。この場合、発光部３を、光学式信号検出部４用の光源、及び、磁気式信号検出部５に代わる光学式信号検出部用の光源として、共用することも可能である。
【００６１】
また、例えば、本発明では、前述した図１に示す実施の形態において、異常検出回路２５を取り除いてもよい。さらに、本発明では、前述した図５に示す比較例において、異常検出回路５０を取り除いてその代わりに図１中の異常検出回路２５を設けてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、誘導ノイズ等の影響によって誤った回転位置が外部に出力される可能性を低減することができる、多回転エンコーダを提供することができる。
【００６３】
また、本発明によれば、誘導ノイズ等による一時的な誤動作を異常として検出することなく、部品の故障などの継続的な動作不良を異常として選択的に検出することができる多回転エンコーダを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による多回転エンコーダの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す多回転エンコーダの動作状態遷移表である。
【図３】図１に示す多回転エンコーダにおいて用いられている異常検出回路の一例を示す回路図である。
【図４】図３に示す異常検出回路の動作を示すタイムチャートである。
【図５】比較例の多回転エンコーダの概略構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示す多回転エンコーダの動作状態遷移表である。
【符号の説明】
１  回転軸
２  符号板
３  発光部
４  光学式信号検出部（第１の信号検出部）
５  磁気式信号検出部（第２の信号検出部）
６，７  信号処理回路
１１，１４  波形整形回路
１２  データ変換回路
１３，１５  回転数カウンタ
２１  出力回路
２２  電源切り換え供給回路
２３  電圧検出回路
２４  制御回路
２５  異常検出回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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