(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
投光素子の投光を回転スリットを介して受光して１８０度ごとに反転し互いに１８０度位相が相違する２つの第１、第２受光出力を生成する一対のＡ相信号生成用受光素子と、上記２つの第１、第２受光出力それぞれと９０度位相がずれ１８０度ごとに反転し互いに１８０度位相が相違する２つの第３、第４受光出力を生成する一対のＢ相信号生成用受光素子と、を備えたロータリエンコーダにおいて、
一対のＡ相信号生成用受光素子の受光出力からＡ相信号、一対のＢ相信号生成用受光素子の受光出力からＢ相信号を生成する相信号生成回路と、
上記受光出力のうち任意の３つの受光出力の受光出力をレベル加算する加算部と、
上記加算レベルが、１つの受光出力の最大レベルと２つの受光出力の合計最大レベルとの範囲内であるときは受光素子が正常でかつ電源コモン端子が上記受光素子に接続されていると判定し、上記加算レベルが０でないが上記範囲外であるときは受光素子が異常でかつ電源コモン端子が上記受光素子に接続されていると判定し、上記加算レベルが０であるときは電源コモン端子が上記受光素子に未接続であると判定する判定部と、
を備えたことを特徴とするロータリエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アブソリュート型やインクリメンタル型のロータリエンコーダに関するものである。本発明のロータリエンコーダは、円周方向複数の回転スリットを設けた回転スリット板に対して固定スリットを介して投光素子から光を当てて上記両スリットを通過した光信号を受光素子で受光し、この受光に応答して受光素子から出力される信号から回転情報を得るエンコーダである。
【背景技術】
【０００２】
図５、図６を参照して、ロータリエンコーダＲＥは、一般的に、投光素子ＬＥＤと２つの受光素子ＰＤ１，ＰＤ２との間に、円周方向等間隔に投光素子ＬＥＤからの光を透過することができる複数のスリット（以下回転スリットと言う）を有する回転スリット板ＲＳと、この回転スリット板ＲＳの一方側に上記スリットと同様に投光素子ＬＥＤからの光を透過することができるスリット（以下固定スリットと言う）を有する固定スリット板ＦＳとを対向配置している（特許文献１）。
【０００３】
この固定スリット板ＦＳの固定スリットは、投光素子ＬＥＤからの光を電気角で順次９０度ずつずれさせて回転スリット板ＲＳの回転スリットを通過させて光信号を形成するようになっている。受光素子ＰＤ１，ＰＤ２では上記光信号を受光し、それぞれ比較回路ＣＰ１，ＣＰ２で受光素子ＰＤ１，ＰＤ２の受光出力の出力レベルを基準レベルと比較して図７（ａ）（ｂ）で示すようなＡ相信号と、Ｂ相信号とを生成し、これらＡ相とＢ相信号から被検出軸の回転状態すなわちその回転方向や回転速度を検出することができるようになっている。
【０００４】
この回転方向の検出では、図７（ｃ）で示すようにＡ相とＢ相信号のバイナリーコードでＡ相信号「０」、Ｂ相信号「０」の組み合わせでは「０」、Ａ相信号「１」、Ｂ相信号「０」の組み合わせでは「２」、Ａ相信号「１」、Ｂ相信号「１」の組み合わせでは「３」、Ａ相信号「０」、Ｂ相信号「１」の組み合わせでは「１」としそのバイナリーコードの変化順序から回転方向を判定することができる。バイナリーコードは「０」「２」「３」「１」「０」「２」…と変化し、信号レベル合計は「０」「１」「２」「１」「０」「１」…と変化する。
【０００５】
そして、上記Ａ相信号とＢ相信号のバイナリーコードの組み合わせでは「０」「０」の組み合わせが存在している。この場合、上記ロータリエンコーダでは受光素子ＰＤ１，ＰＤ２が電源コモン端子ＣＴに共通に接続されているために、電源コモン端子ＣＴが受光素子ＰＤ１，ＰＤ２に未接続であるときも上記Ａ相信号とＢ相信号のバイナリーコードの組み合わせでは「０」「０」の組み合わせが成立することになる。受光素子ＰＤ１，ＰＤ２の受光出力はそれぞれ比較回路ＣＰ１，ＣＰ２で比較され、Ａ相信号、Ｂ相信号が生成されるようになっている。
【０００６】
そのため従来のロータリエンコーダＲＥでは、受光素子ＰＤ１，ＰＤ２が電源コモン端子ＣＴに未接続の場合では、被検出軸の回転状態を誤検出することになり、ロータリエンコーダを搭載した装置やシステムの信頼性を低下させてしまう要因となるという課題がある。
【０００７】
一方、受光素子ＰＤ１，ＰＤ２が電源コモン端子ＣＴに接続されているか否かの判定を行うにあたり、例えば比較回路ＣＰ１，ＣＰ２の出力であるＡ相信号、Ｂ相信号を用いると、これら比較回路ＣＰ１，ＣＰ２が故障している場合には、受光素子ＰＤ１，ＰＤ２が電源コモン端子ＣＴに接続されているにもかかわらずＡ相信号とＢ相信号のバイナリーコードの組み合わせでは「０」「０」の組み合わせが成立して電源コモン端子ＣＴの接続状態に関する上記判定を誤判定する可能性が存在する。
【０００８】
さらには受光素子ＰＤ１，ＰＤ２自体が故障して異常な場合にもＡ相信号とＢ相信号のバイナリーコードの組み合わせでは「０」「０」の組み合わせが成立して電源コモン端子ＣＴの接続状態に関する上記判定を誤判定する可能性が存在する。
【特許文献１】特開平０７−１３４０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明により解決すべき課題は、複数の受光素子が電源コモン端子に共通に接続されているロータリエンコーダにおいて、電源コモン端子に対する複数の受光素子の接続状態の判定に対してその誤判定を確実に無くし、正確に行うことを検出可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によるロータリエンコーダは、投光素子の投光を回転スリットを介して受光して１８０度ごとに反転し互いに１８０度位相が相違する２つの第１、第２受光出力を生成する一対のＡ相信号生成用受光素子と、上記２つの第１、第２受光出力それぞれと９０度位相がずれ１８０度ごとに反転し互いに１８０度位相が相違する２つの第３、第４受光出力を生成する一対のＢ相信号生成用受光素子と、を備えたロータリエンコーダにおいて、一対のＡ相信号生成用受光素子の受光出力からＡ相信号、一対のＢ相信号生成用受光素子の受光出力からＢ相信号を生成する相信号生成回路と、上記受光出力のうち任意の３つの受光出力の受光出力をレベル加算する加算部と、上記加算レベルが、１つの受光出力の最大レベルと２つの受光出力の合計最大レベルとの範囲内であるときは受光素子が正常でかつ電源コモン端子が上記受光素子に接続されていると判定し、上記加算レベルが０でないが上記範囲外であるときは受光素子が異常でかつ電源コモン端子が上記受光素子に接続されていると判定し、上記加算レベルが０であるときは電源コモン端子が上記受光素子に未接続であると判定する判定部と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
上記加算部と判定部はマイクロコンピュータで構成してもよいし、ロジック回路で構成してもよい。
【００１２】
本発明では、判定部により３つの受光出力の受光出力レベルの加算レベルが０か否かにより受光素子が電源コモン端子に未接続か接続かの判定を行うので、Ａ、Ｂ相両信号の信号レベルの組み合わせで「００」の場合が存在していても、上記判定により被検出軸の回転状態を検出することができ、ロータリエンコーダを搭載した装置やシステムの信頼性を向上することができる。
【００１３】
この場合、電源コモン端子が受光素子に接続されているか否かの判定を、比較回路等の信号処理回路の出力であるＡ相信号、Ｂ相信号を用いないので、これら信号処理回路が故障している場合での電源コモン端子接続状態の判定を誤判定する可能性が無い。
【００１４】
また、受光素子自体が故障して異常な場合には加算レベルが０でないが所定範囲外であるという判定からその異常の判定ができるので電源コモン端子に受光素子が共通に接続されているか否かの誤判定を行う可能性が無い。
【００１５】
なお、本発明は、アブソリュート型のロータリエンコーダでもインクリメンタル型のロータリエンコーダにも適用することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の方法では、受光素子のいずれかが電源コモン端子に未接続状態であることを確実に判定することができる。したがって、この方法を採用したロータリエンコーダを搭載した装置やシステムの信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る方法を詳細に説明する。実施の形態に係る方法が適用されるロータリエンコーダの基本構成は図５、図６と同様である。
【００１８】
図１を参照して、投光素子ＬＥＤは電源と接地との間に電流制限抵抗Ｒ０、トランジスタＴＲ０と共に直列に挿入接続され図示略の駆動回路出力でオンオフするトランジスタＴＲ０を通じて投光動作する。投光素子ＬＥＤからの投光を略示した回転スリット板ＲＳと、固定スリット板ＦＳとを介してＡ相信号生成用の一対の受光素子ＰＤ（ａ+），ＰＤ（ａ-）と，Ｂ相信号生成用の一対の受光素子ＰＤ（ｂ+），ＰＤ（ｂ-）と、で受光する。
【００１９】
Ａ相信号生成用の一対の受光素子ＰＤ（ａ+），ＰＤ（ａ-）それぞれの第１、第２受光出力（ａ+）（ａ-）と、Ｂ相信号生成用の一対の受光素子ＰＤ（ｂ+），ＰＤ（ｂ-）それぞれの第３、第４受光出力（ｂ+）（ｂ-）は比較回路ＣＰ１，ＣＰ２で比較され、比較回路ＣＰ１から１８０度ごとに反転するＡ相信号、比較回路ＣＰ２からはＡ相信号から９０度ずれ１８０度ごとに反転するＢ相信号が出力される。
【００２０】
上記各受光素子ＰＤ（ａ+），ＰＤ（ａ-），ＰＤ（ｂ+），ＰＤ（ｂ-）のうち任意３つの受光素子ＰＤ（ａ+），ＰＤ（ｂ+），ＰＤ（ｂ-）それぞれの受光出力（ａ+），（ｂ+），（ｂ-）と、受光素子ＰＤ（ａ-），ＰＤ（ｂ+），ＰＤ（ｂ-）それぞれの受光出力（ａ-），（ｂ+），（ｂ-）とをマイクロコンピュータまたはロジック回路で構成された第１、第２加算部ＡＤＤ１，ＡＤＤ２で加算される。この場合、加算部の数は、上記に限定されない。なお、以下の説明では説明の簡略のため第１加算部ＡＤＤ１について説明し第２加算部ＡＤＤ２の説明は略する。
【００２１】
この第１加算部ＡＤＤ１により加算された加算レベル〔（ａ+）＋（ｂ+）＋（ｂ-）〕、は、マイクロコンピュータまたはロジック回路で構成された判定部ＪＧに与えられる。判定部ＪＧは上記３つの受光出力（ａ+），（ｂ+），（ｂ-）の加算レベル〔（ａ+）＋（ｂ+）＋（ｂ-）〕により電源コモン端子ＣＴが受光素子ＰＤ（ａ+），ＰＤ（ａ-），ＰＤ（ｂ+），ＰＤ（ｂ-）に未接続であるか否かを判定することができるようになっている。
【００２２】
以上のロータリエンコーダでは、投光素子ＬＥＤ、回転スリットｒｓ、固定スリットｆｓ、受光素子ＰＤ（ａ+），ＰＤ（ａ-），ＰＤ（ｂ+），ＰＤ（ｂ-）、比較回路ＣＰ１，ＣＰ２により、１８０度ごとに信号レベルが反転するＡ相信号と、Ａ相より電気角で９０度位相がずれて１８０度ごとに信号レベルが反転するＢ相信号とを生成する相信号生成手段、を構成する。
【００２３】
図２を参照して、ｒｓは回転スリット板ＲＳに円周方向等間隔に形成された回転スリットである。図中、回転スリット板ＲＳにおいて、回転スリットｒｓの部分は図解上は白抜きで、回転スリットｒｓ間は投光素子ＬＥＤの投光を遮光する部分であり、図解上はハッチングで示す。固定スリット板ＦＳはこの回転スリットｒｓに対向する固定スリットｆｓを有する。
【００２４】
固定スリットｆｓは説明の都合で、投光素子ＬＥＤの光を１８０度ごとに反転する光信号ａ+を生成する固定スリットをｆｓ（ａ+）、光信号ａ+に対して電気角で１８０度ずれて１８０度ごとに反転する光信号ａ-を生成する固定スリットをｆｓ（ａ-）、投光素子ＬＥＤの光を光信号ａ+に電気角で９０度ずれ１８０度ごとに反転する光信号ｂ+を生成する固定スリットをｆｓ（ｂ+）、光信号ｂ+に対して電気角で１８０度ずれて１８０度ごとに反転する光信号ｂ-を生成する固定スリットをｆｓ（ｂ-）、と称する。
【００２５】
受光素子ＰＤもそれぞれの固定スリットｆｓ（ａ+），ｆｓ（ａ-），ｆｓ（ｂ+），ｆｓ（ｂ-）それぞれに合わせて、ＰＤ（ａ+），ＰＤ（ａ-），ＰＤ（ｂ+），ＰＤ（ｂ-）と称しており、それぞれの受光素子ＰＤ（ａ+），ＰＤ（ａ-），ＰＤ（ｂ+），ＰＤ（ｂ-）は、対応する固定スリットｆｓ（ａ+）、ｆｓ（ａ-）、ｆｓ（ｂ+）、ｆｓ（ｂ-）を通過した光信号ａ+，ａ-，ｂ+，ｂ-を受光する。光信号ａ+、ａ-をそれぞれ受光した受光素子ＰＤ（ａ+）とＰＤ（ａ-）それぞれの出力（ａ+）、（ａ-）は上記したように比較回路ＣＰ１で比較されてＡ相信号が生成され、光信号ｂ+、ｂ-をそれぞれ受光した受光素子ＰＤ（ｂ+）とＰＤ（ｂ-）それぞれの出力（ｂ+），（ｂ-）は上記したように比較回路ＣＰ２で比較されてＢ相信号が生成される。
【００２６】
図３を参照してａ+は受光素子ＰＤ（ａ+）の受光出力（ａ+）の波形、ｂ+は受光素子ＰＤ（ｂ+）の受光出力（ｂ+）の波形、ｂ-は受光素子ＰＤ（ｂ-）の受光出力（ｂ-）の波形、ａ+＋ｂ+＋ｂ-は、上記波形ａ+＋波形ｂ+＋波形ｂ-の加算波形を示す。波形ａ+、ｂ+、ｂ-はそれぞれ１８０度ごとに反転する出力であり、出力レベル０．５を中心にしてレベル０−１の間を正弦波状に変化する。ただし、受光素子ＰＤ（ｂ+）の受光出力（ｂ+）は受光出力（ａ+）から９０度位相がずれ１８０度ごとに反転する出力であり、受光素子（ｂ-）の受光出力（ｂ-）は、受光出力（ｂ+）から１８０度位相ずれし１８０度ごとに反転する出力である。
【００２７】
上記加算波形ａ+＋ｂ+＋ｂ-はレベル１．５を中心にしてレベル１−２の間を正弦波状に変化し、このレベルが第１加算部ＡＤＤ１の加算レベルである。
【００２８】
図４を参照して、判定部ＪＧは、判定スタートして、第１加算部ＡＤＤ１による加算レベルが、下限レベルが１つの受光出力の最大レベル「１」で上限レベルが２つの受光出力の合計最大レベル「２」である所定範囲内であるか否かを判定する（ステップｎ１）。
【００２９】
判定部ＪＧは、加算レベルが上記所定範囲内のときはステップｎ１でＹＥＳと判定し、受光素子が正常でかつ上記受光素子が電源コモン端子ＣＴに共通に接続されていると判定し（ステップｎ２）、加算レベルが上記所定範囲外のときはステップｎ１でＮＯと判定し、加算レベルが０であるか否かを判定する（ステップｎ３）。加算レベルが０であるときはステップｎ３で「＝０」と判定し上記受光素子が電源コモン端子ＣＴに未接続であると判定し（ステップｎ４）、加算レベルが０でないときはステップｎ３で「≠０」と判定しいずれかの受光素子が異常であるが受光素子が電源コモン端子ＣＴに共通に接続されていると判定する（ステップｎ５）。
【００３０】
なお、第２加算部ＡＤＤ２による加算レベルに関しては、第１加算部ＡＤＤ１と同様に判定部ＪＧで上記と同様の判定を行うことができる。
【００３１】
なお、受光素子が電源コモン端子ＣＴに共通に接続されているか否かの判定は、第１加算部ＡＤＤ１または第２加算部ＡＤＤ２のいずれか一方の加算レベルから判定することができる。
【００３２】
また、受光素子の異常に関しては、上記第１、第２加算部ＡＤＤ１，ＡＤＤ２により４つの受光素子ＰＤ（ａ+），ＰＤ（ａ-），ＰＤ（ｂ+），ＰＤ（ｂ-）すべての異常か否かの判定を行うことができる。
【００３３】
以上のように実施の形態では、受光素子が電源コモン端子ＣＴに未接続状態であると判定することができ、結果、実施の形態のロータリエンコーダではそれを搭載した装置やシステムの信頼性が向上することになる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係るロータリエンコーダの電気的な概略構成を示す図である。
【図２】図２は回転スリットと、固定スリットとの対応関係の説明に供する図である。
【図３】図３は受光出力（ａ+）（ｂ+）（ｂ-）の出力変化を示す図である。
【図４】図４は実施の形態のロータリエンコーダにおける判定部の動作を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図５】図５は従来のロータリエンコーダの電気的な概略構成を示す図である。
【図６】図６は図５のロータリエンコーダの機械的な構成を示す図である。
【図７】図７は図５のロータリエンコーダによるＡ相とＢ相の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
ＲＳ  回転スリット板
ＦＳ  固定スリット板
ＬＥＤ  投光素子
ＰＤ  受光素子
ＡＤＤ  加算回路
ＪＧ  判定回路
ＣＴ  電源コモン端子
【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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【図７】
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