特開 2024-159212 ロータリエンコーダの異常検出方法及びロータリエンコーダ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024159212

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】ロータリエンコーダの異常検出方法及びロータリエンコーダ

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/244 20060101AFI20241031BHJP

   G01D 5/12 20060101ALI20241031BHJP

   G01D 5/347 20060101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

G01D5/244 K

G01D5/12 K

G01D5/347 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023075057

(22)【出願日】2023-04-28

(71)【出願人】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】中山 智晴

(72)【発明者】

【氏名】松本 寛之

【テーマコード（参考）】

2F077

2F103

【Ｆターム（参考）】

2F077AA04

2F077AA27

2F077CC02

2F077CC09

2F077CC10

2F077JJ01

2F077JJ07

2F077JJ23

2F077NN02

2F077NN27

2F077PP19

2F077QQ15

2F103BA18

2F103DA05

2F103DA11

2F103DA13

2F103EA12

2F103EB01

2F103EB11

2F103EB32

(57)【要約】

【課題】位置検出の異常を検出するロータリエンコーダの異常検出方法及びロータリエンコーダを提供する。
【解決手段】回転軸とともに回転し、アブソリュートパターン及びインクリメンタルパターンを有する円板と、前記回転軸とともに回転する磁石と、前記インクリメンタルパターンを検出して前記回転軸の相対位置を示す信号を出力し、前記アブソリュートパターンを検出して前記回転軸の絶対位置を示す信号を出力する光センサと、前記磁石の磁界の向きを示す信号を出力する磁気センサと、を備え、前記回転軸の回転を検出するロータリエンコーダの異常検出方法であって、初期一回転位置及び前記光センサから出力された前記回転軸の絶対位置を示す信号に基づいて算出された一回転位置と、前記磁気センサから出力された前記磁石の磁界の向きを示す信号と、に基づいて、前記ロータリエンコーダの異常を検出する、ロータリエンコーダの異常検出方法。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸とともに回転し、アブソリュートパターン及びインクリメンタルパターンを有する円板と、
前記回転軸とともに回転する磁石と、
前記インクリメンタルパターンを検出して前記回転軸の相対位置を示す信号を出力し、前記アブソリュートパターンを検出して前記回転軸の絶対位置を示す信号を出力する光センサと、
前記磁石の磁界の向きを示す信号を出力する磁気センサと、を備え、
前記回転軸の回転を検出するロータリエンコーダの異常検出方法であって、
初期一回転位置及び前記光センサから出力された前記回転軸の絶対位置を示す信号に基づいて算出された一回転位置と、前記磁気センサから出力された前記磁石の磁界の向きを示す信号と、に基づいて、前記ロータリエンコーダの異常を検出する、
ロータリエンコーダの異常検出方法。

【請求項2】

前記回転軸の前記相対位置を示す信号に基づいて、前記回転軸の回転速度を検出し、
前記回転軸の回転速度が閾値よりも高速で回転する場合、
初期一回転位置及び前記光センサから出力された前記回転軸の絶対位置を示す信号に基づいて算出された一回転位置と、前記磁気センサから出力された前記磁石の磁界の向きを示す信号と、に基づいて、前記ロータリエンコーダの異常を検出する、
請求項１に記載のロータリエンコーダの異常検出方法。

【請求項3】

前記磁気センサから出力された前記磁石の磁界の向きが切り替わる際、前記一回転位置が所定の範囲内であるか否かを判定し、
所定の範囲外である場合、前記ロータリエンコーダの異常と判定する、
請求項１または請求項２に記載のロータリエンコーダの異常検出方法。

【請求項4】

オフセット値を格納する不揮発メモリを備え、
前記回転軸の回転速度が閾値よりも高速で回転する場合、
前記一回転位置を前記オフセット値で補正した補正後一回転位置と、前記磁気センサから出力された前記磁石の磁界の向きを示す信号と、に基づいて、前記ロータリエンコーダの異常を検出する、
請求項１または請求項２に記載のロータリエンコーダの異常検出方法。

【請求項5】

前記回転軸の回転速度が閾値よりも低速で回転する場合、
初期一回転位置及び前記光センサから出力された前記回転軸の絶対位置を示す信号に基づいて算出された一回転位置と、前記光センサから出力された前記回転軸の絶対位置を示す信号と、に基づいて、前記ロータリエンコーダの異常を検出する、
請求項１または請求項２に記載のロータリエンコーダの異常検出方法。

【請求項6】

前記回転軸の回転速度が閾値よりも低速で回転する場合、
初期一回転位置及び前記光センサから出力された前記回転軸の絶対位置を示す信号に基づいて算出された一回転位置と、前記磁気センサから出力された前記磁石の磁界の向きを示す信号と、に基づいて、前記ロータリエンコーダの異常を検出する、
請求項１または請求項２に記載のロータリエンコーダの異常検出方法。

【請求項7】

回転軸とともに回転し、アブソリュートパターン及びインクリメンタルパターンを有する円板と、
前記回転軸とともに回転する磁石と、
前記インクリメンタルパターンを検出して前記回転軸の相対位置を示す信号を出力し、前記アブソリュートパターンを検出して前記回転軸の絶対位置を示す信号を出力する光センサと、
前記磁石の磁界の向きを示す信号を出力する磁気センサと、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
初期一回転位置及び前記光センサから出力された前記回転軸の絶対位置を示す信号に基づいて算出された一回転位置と、前記磁気センサから出力された前記磁石の磁界の向きを示す信号と、に基づいて、異常を検出する異常検出部と、を有する、
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、ロータリエンコーダに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、エンコーダの回転体１回転で１周期となるような２値乱数信号（以下、Ｍ系列信号という）を出力するＭ系列信号出力手段と、エンコーダの回転体１回転で任意の分解能の数だけ出力され、かつ、デューティが５０％のＡパルス信号およびこのＡパルス信号に対し１周期の１／４だけずれたＢパルス信号を出力するパルス信号出力手段と、前記Ｍ系列信号を位置データに変換する変換手段と、前記Ａパルス信号およびＢパルス信号を計数する計数手段とを備え、電源投入時に前記変換手段を用いて初期位置検出を行ない、その後、この初期位置検出値に前記計数手段からの出力を加算することにより、位置検出を常時可能にしたエンコーダにおいて、１回転で１パルスだけ同じ位置で発生するＺパルス信号を出力するＺパルス信号出力手段と、このＺパルス信号から位置を検出する位置検出手段とを設け、エンコーダの回転体が停止時を含む低速で回転中の場合は、前記Ｍ系列信号を用いて初期位置検出を行ない、エンコーダの回転体が高速で回転中の場合は、前記Ｚパルス信号を用いて初期位置検出を行なうことを特徴とするエンコーダの初期位置検出装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第３６８０９８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１に開示されたエンコーダにおいて、回転角度の高分解能を実現する場合、Ｍ系列信号１個あたりの受光素子の面積が小さくなる。このため、回路の浮遊容量（寄生容量）等の影響によって、受光素子で検出した信号に遅れが生じるおそれがある。よって、高速回転時の回転角度の検出が困難であり、高速回転時の位置ずれの異常を検出できないおそれがある。

【0005】

そこで、上記課題に鑑み、位置検出の異常を好適に検出するロータリエンコーダの異常検出方法及びロータリエンコーダを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明の一実施形態では、回転軸とともに回転し、アブソリュートパターン及びインクリメンタルパターンを有する円板と、前記回転軸とともに回転する磁石と、前記インクリメンタルパターンを検出して前記回転軸の相対位置を示す信号を出力し、前記アブソリュートパターンを検出して前記回転軸の絶対位置を示す信号を出力する光センサと、前記磁石の磁界の向きを示す信号を出力する磁気センサと、を備え、前記回転軸の回転を検出するロータリエンコーダの異常検出方法であって、初期一回転位置及び前記光センサから出力された前記回転軸の絶対位置を示す信号に基づいて算出された一回転位置と、前記磁気センサから出力された前記磁石の磁界の向きを示す信号と、に基づいて、前記ロータリエンコーダの異常を検出する、ロータリエンコーダの異常検出方法が提供される。

【発明の効果】

【0007】

上述の実施形態によれば、位置検出の異常を好適に検出するロータリエンコーダの異常検出方法及びロータリエンコーダを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】ロータリエンコーダの断面図である。

【図2】ロータリエンコーダの回転体を上面からみた図である。

【図3】アブソリュートエンコーダにおける機能ブロック図の一例である。

【図4】インクリメンタルエンコーダにおける機能ブロック図の一例である。

【図5】ロータリエンコーダの制御の一例を示すフローチャートである。

【図6】異常検出部の機能ブロック図の一例である。

【図7】一回転位置検出値及びＺパルスの一例を示すグラフである。

【図8】異常検出部の機能ブロック図の他の一例である。

【図9】一回転位置検出値及びＺパルスの他の一例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0010】

ロータリエンコーダについて、図１及び図２を用いて説明する。図１は、ロータリエンコーダの断面図である。図２は、ロータリエンコーダの回転体を上面からみた図である。

【0011】

ここで、ロータリエンコーダの測定対象（例えば、サーボモータ等）は、筐体９と、回転軸１０（例えば、モータシャフト）と、を有する。回転軸１０の一端は、筐体９を貫通して筐体９外まで突出している。なお、測定対象がサーボモータである場合、回転軸１０の他端は、サーボモータによって駆動される装置（負荷装置）に接続される。

【0012】

ロータリエンコーダは、回転軸１０の一端に取り付けられ、回転軸１０の回転を検出する。例えば、ロータリエンコーダは、アブソリュートエンコーダ（後述する図３参照）であって、回転軸１０の一回転中の回転位置（以下、「一回転位置」ともいう。）（回転角度）、回転軸１０の多回転量（回転数）を検出する。また、ロータリエンコーダは、インクリメンタルエンコーダ（後述する図４参照）であって、回転軸１０の一回転位置を検出する。

【0013】

ロータリエンコーダは、基板１と、磁石２と、スリット円板３と、ハブ４と、皿ネジ５と、ケース６と、光センサ７と、磁気センサ８と、を有する。

【0014】

基板１には、光センサ７、磁気センサ８が実装される。また、基板１には、回転軸１０の一回転位置、回転軸１０の多回転量、異常等を検出するための制御部を構成する電子部品等が実装される。

【0015】

回転軸１０の一端には、ロータリエンコーダの回転体が取り付けられる。ロータリエンコーダの回転体は、磁石２と、スリット円板３と、ハブ４と、皿ネジ５と、を含み、回転軸１０とともに回転する。

【0016】

ハブ４は、皿ネジ５によって回転軸１０に固定される。スリット円板３は、接着剤３５を用いてハブ４に取り付けられる。また、磁石２は、接着剤２５を用いて皿ネジ５の頭部に取り付けられる。これにより、回転軸１０が回転することで、ロータリエンコーダの回転体（磁石２、スリット円板３、ハブ４、皿ネジ５）も供に回転する。

【0017】

ケース６は、筐体９に固定され、基板１を支持する。

【0018】

磁石２は、回転軸１０の回転中心１０ＡＸに対して直交する方向に磁極（Ｎ極部２１及びＳ極部２２）を有するように配置される。即ち、回転中心１０ＡＸの方向（図２参照）からみて、磁石２は、一方の１８０°の範囲にＮ極部２１を有し、他方の１８０°の範囲にＳ極部２２を有する。

【0019】

磁気センサ８は、ホール素子等で構成され、磁石２によって形成される磁場（磁界の向き）を検出する。なお、磁気センサ８は、例えば、後述する図７に示すように、回転軸１０の一回転位置が０°から１８０°の間の範囲において、Ｈｉｇｈの信号を出力し、１８０°から３６０°の間の範囲において、Ｌｏｗの信号を出力する。即ち、回転軸１０が１回転するごとに、２回の磁界の向きの変化（立ち下がり及び立ち上がり）を検出する。

【0020】

スリット円板３には、アブソリュートパターン３１及びインクリメンタルパターン３２が設けられている。また、図２において、アブソリュートパターン３１における回転軸１０の一回転位置がゼロとなるスリット基準位置３３を太線で模式的に示す。

【0021】

アブソリュートパターン３１は、スリット円板３の回転位置に応じて、光センサ７からの照射光を、一回転中の回転角度の絶対位置を表す所定のパターンで反射する。アブソリュートパターン３１は、例えば、スリット円板３の角度位置に応じて、所定のビット数（例えば、９ビット）のＭ系列コードを表す複数の反射部が周方向に配置される。このとき、アブソリュートパターン３１の周方向における反射部同士の間には、非反射部或いは低反射率部が配置される。

【0022】

インクリメンタルパターン３２は、スリット円板３の回転位置に応じて、光センサ７からの照射光を、任意の角度位置からの回転角度（つまり、相対角度）を表す所定のパターンで反射する。インクリメンタルパターン３２は、例えば、スリット円板３の角度位置に応じて、所定のビット数（例えば、９ビット）の位相の異なるＡ相コード及びＢ相コードを表す複数の反射部が周方向に配置される。このとき、インクリメンタルパターン３２の周方向における反射部同士の間には、非反射部或いは低反射率部が配置される。

【0023】

光センサ７は、発光素子７０と、受光素子７１と、を有する。発光素子７０は、スリット円板３に光を照射する。受光素子７１は、アブソリュートパターン３１及びインクリメンタルパターン３２で反射した光を検出する。

【0024】

このように、ロータリエンコーダがアブソリュートエンコーダ（後述する図３参照）である場合、光センサ７で回転軸１０の一回転位置を検出し、磁気センサ８で回転軸１０の多回転量を検出する。また、ロータリエンコーダがインクリメンタルエンコーダ（後述する図４参照）である場合、光センサ７で回転軸１０の一回転位置を検出する。

【0025】

次に、ロータリエンコーダにおける機能ブロックの一例について、図３から図４を用いて説明する。図３は、アブソリュートエンコーダにおける機能ブロック図の一例である。図４は、インクリメンタルエンコーダにおける機能ブロック図の一例である。

【0026】

まず、図３を用いてアブソリュートエンコーダにおける機能ブロック図について説明する。

【0027】

光センサ７の受光素子７１は、Ｍ系列信号検出部７１１と、ＡＢ相信号検出部７１２と、を有する。Ｍ系列信号検出部７１１は、スリット円板３のアブソリュートパターン３１を検出することにより、Ｍ系列信号を出力する。Ｍ系列信号は、絶対位置を示す信号である。ＡＢ相信号検出部７１２は、スリット円板３のインクリメンタルパターン３２を検出することにより、ＡＢ相信号を出力する。ＡＢ相信号は、相対位置を示す信号である。

【0028】

初期一回転絶対位置演算部１１１０は、Ｍ系列信号検出部７１１からＭ系列信号が入力され、回転軸１０の初期一回転絶対位置を算出する。ここで、初期一回転絶対位置は、回転軸１０の一回転位置の初期位置である。具体的には、初期一回転絶対位置は、例えばロータリエンコーダの電源投入時における回転軸１０の一回転位置である。

【0029】

相対位置演算部１１２０は、ＡＢ相信号検出部７１２からＡＢ相信号が入力され、回転軸１０の一回転相対位置を算出する。ここで、回転軸１０の一回転相対位置は、回転軸１０の初期一回転絶対位置に対する回転軸１０の一回転中の相対位置（回転角度）である。

【0030】

一回転位置検出演算部１１３０は、初期一回転絶対位置演算部１１１０の初期一回転絶対位置と相対位置演算部１１２０の一回転相対位置に基づいて、回転軸１０の一回転位置を算出する。

【0031】

磁気センサ８は、Ｚパルス用検出部８１と、多回転信号用検出部８２と、を有する。Ｚパルス用検出部８１は、磁界の向きを検出して、Ｚパルスを出力する。Ｚパルスは、磁界の向きを示す信号である。多回転信号用検出部８２は、回転軸１０が１回転するごとに信号を出力する。

【0032】

多回転量検出演算部１２００は、多回転信号用検出部８２からの信号をカウントすることにより、回転軸１０の多回転量を算出する。

【0033】

つなぎ処理部１３００は、一回転位置検出演算部１１３０の回転軸１０の一回転位置及び多回転量検出演算部１２００の回転軸１０の多回転量を位置検出値として出力する。

【0034】

高速／低速判断部１４００（速度判断部）は、回転軸１０の回転速度が高速であるか低速であるかを判定する。高速／低速判断部１４００は、単位時間当たりの一回転相対位置の変化に基づいて、回転軸１０の回転速度を算出する。そして、回転速度が閾値以上の場合「高速」と判定し、異常検出部１５００に高速判断信号を出力する。一方、回転速度が閾値未満の場合「低速」と判定し、異常検出部１５００に低速判断信号を出力する。

【0035】

異常検出部１５００は、回転軸１０の回転速度が高速であるか低速であるかを判定する。なお、異常検出部１５００については、図６等を用いて後述する。

【0036】

このように、アブソリュートエンコーダは、回転軸１０の一回転位置及び回転軸１０の多回転量を検出して出力する。また、アブソリュートエンコーダは、異常を検出した場合、異常検出信号を出力する。

【0037】

次に、図４を用いてインクリメンタルエンコーダにおける機能ブロック図について説明する。インクリメンタルエンコーダにおける機能ブロック図（図４参照）では、アブソリュートエンコーダにおける機能ブロック図（図３参照）と比較して、多回転信号用検出部８２、多回転量検出演算部１２００、つなぎ処理部１３００が省略されている点で異なっている。その他の構成は同様であり、重複する説明を省略する。

【0038】

このように、インクリメンタルエンコーダは、回転軸１０の一回転位置を検出して出力する。また、インクリメンタルエンコーダは、異常を検出した場合、異常検出信号を出力する。

【0039】

次に、ロータリエンコーダの制御の一例について、図５を用いて説明する。図５は、ロータリエンコーダの制御の一例を示すフローチャートである。

【0040】

ロータリエンコーダの電源が投入されると、制御部はステップＳ１０１の処理を開始する。

【0041】

ステップＳ１０１において、制御部は、Ｍ系列信号を用いて初期一回転絶対位置を検出する。ここでは、光センサ７でスリット円板３のアブソリュートパターン３１を検出し、検出したＭ系列信号が初期一回転絶対位置演算部１１１０に入力される。初期一回転絶対位置演算部１１１０は、Ｍ系列信号に基づいて、初期一回転絶対位置を検出する。

【0042】

次に、測定対象の電源が投入され、以降、回転軸１０が回転可能となる。

【0043】

ステップＳ１０２において、制御部は、初期一回転絶対位置に一回転相対位置を加算して、回転軸１０の一回転位置を算出する。ここでは、初期一回転絶対位置演算部１１１０で演算された初期一回転絶対位置と相対位置演算部１１２０で演算された一回転相対位置を一回転位置検出演算部１１３０に入力する。そして、一回転位置検出演算部１１３０は、初期一回転絶対位置に一回転相対位置を加算して、回転軸１０の一回転位置を算出する。

【0044】

ステップＳ１０３において、制御部は、単位時間当たりの一回転相対位置の変化より回転軸１０の回転速度を検出する。ここでは、高速／低速判断部１４００は、単位時間当たりの一回転相対位置の変化より回転軸１０の回転速度を検出する。

【0045】

ステップＳ１０４において、制御部は、回転軸１０の回転速度が高速であるか、または、低速であるかを判定する。ここでは、高速／低速判断部１４００は、ステップＳ１０３で検出した回転軸１０の回転速度が閾値以上の場合に高速と判定し、閾値未満の場合に低速と判定する。低速と判定した場合、制御部の処理はステップＳ１０５に進む。高速と判定した場合、制御部の処理はステップＳ１０６に進む。

【0046】

ステップＳ１０５において、制御部は、Ｍ系列信号を用いたロータリエンコーダの異常検出を行う。ここでは、異常検出部１５００は、Ｍ系列信号を用いた異常検出を行う。なお、Ｍ系列信号を用いた異常検出については、図６等を用いて後述する。そして、制御部の処理は、ステップＳ１０２に戻る。

【0047】

ステップＳ１０６において、制御部は、Ｚパルスを用いたロータリエンコーダの異常検出を行う。ここでは、異常検出部１５００は、Ｚパルスを用いた異常検出を行う。なお、Ｚパルスを用いた異常検出については、図６等を用いて後述する。そして、制御部の処理は、ステップＳ１０２に戻る。

【0048】

次に、異常検出部１５００の一例について、図６を用いて説明する。図６は、異常検出部１５００の機能ブロック図の一例である。ここでは、磁石２の磁界の向きがスリット基準位置３３に併せて取り付けられた場合を例に説明する。即ち、一回転位置が１８０°及び３６０°（０°）において、磁界の向きが反転する、換言すればＺパルスが立ち上がるまたは立ち下がるように、磁石２が取り付けられている。

【0049】

Ｍ系列信号を用いた異常検出部１５１０は、Ｍ系列信号検出部７１１からＭ系列信号が入力され、一回転位置検出演算部１１３０から一回転位置検出値が入力される。異常検出部１５１０は、一回転位置をＭ系列信号に変換するテーブル１５１１を有している。異常検出部１５１０の判定部１５１２は、Ｍ系列信号と、テーブル１５１１で変換されたＭ系列信号と、が一致しない（所定の閾値以上離れている）場合、エラー信号を出力する。

【0050】

Ｚパルスを用いた異常検出部１５２０は、Ｚパルス用検出部８１からＺパルスが入力され、一回転位置検出演算部１１３０から一回転位置検出値が入力される。図７は、異常検出部１５２０に入力される一回転位置検出値及びＺパルスの一例を示すグラフである。ここでは、回転軸１０は一定速度で正回転（一回転位置が増加する方向）している場合を例に説明する。

【0051】

異常検出部１５２０は、磁界の向きが切り替わる際において、即ち、Ｚパルスが立ち下がる、または、立ち下がる際において、一回転位置が所定範囲θ１，θ２，θ３の範囲内に収まっているか否かを判定する。所定範囲θ１，θ２，θ３の範囲外となった場合、異常と判定し、異常検出部１５２０は、エラー信号を出力する。

【0052】

また、異常検出部１５２０は、Ｚパルスが立ち下がる前後の時間Ｔ１において、一回転位置が角度１８０°を含む所定範囲θ１の範囲内に収まっているか否かを判定する。所定範囲θ１の範囲外となった場合、異常と判定し、異常検出部１５２０は、エラー信号を出力する。

【0053】

また、異常検出部１５２０は、Ｚパルスが立ち上がる前後の時間Ｔ２において、一回転位置が角度３６０°を含む所定範囲θ２の範囲内及び角度０°を含む所定範囲θ３の範囲内に収まっているか否かを判定する。所定範囲θ２，θ３の範囲外となった場合、異常と判定し、異常検出部１５２０は、エラー信号を出力する。

【0054】

切替部１５３０は、高速／低速判断部１４００から低速判断信号が入力された場合、異常検出部１５１０の信号をＯＲ演算部１５５０に出力する。また、切替部１５３０は、高速／低速判断部１４００から高速判断信号が入力された場合、異常検出部１５１０とＯＲ演算部１５５０とを遮断する。

【0055】

切替部１５４０は、高速／低速判断部１４００から高速判断信号が入力された場合、異常検出部１５２０の信号をＯＲ演算部１５５０に出力する。また、切替部１５４０は、高速／低速判断部１４００から低速判断信号が入力された場合、異常検出部１５２０とＯＲ演算部１５５０とを遮断する。

【0056】

ＯＲ演算部１５５０は、切替部１５３０，１５４０の少なくとも一方からエラー信号が入力されると、エラー信号を出力する。

【0057】

このように、切替部１５３０，１５４０及びＯＲ演算部１５５０によって、低速時はＭ系列信号を用いた異常検出部１５１０によって異常検出が行われ（Ｓ１０５参照）、高速時はＺパルスを用いた異常検出部１５２０によって異常検出が行われる（Ｓ１０６参照）。

【0058】

なお、高速時と低速時で異常検出方法を切り替えるものとして説明したが、これに限られるものではない。例えば、高速時と低速時のいずれにおいても、Ｚパルスを用いた異常検出部１５２０によって異常検出を行う構成であってもよい。

【0059】

次に、異常検出部１５００の他の一例について、図８を用いて説明する。図８は、異常検出部１５００の機能ブロック図の他の一例である。ここでは、磁石２が任意の角度に取り付けられている。

【0060】

不揮発メモリ１５７０にオフセット値θｏｆｆｓｅｔが格納されている。演算器１５８０は、一回転検出値をオフセット値θｏｆｆｓｅｔで減算する。

【0061】

Ｚパルスを用いた異常検出部１５２０は、Ｚパルス用検出部８１からＺパルスが入力され、演算器１５８０からオフセットされた一回転位置検出値（補正後一回転位置）が入力される。図９は、異常検出部１５２０に入力される一回転位置検出値及びＺパルスの一例を示すグラフである。上段から、一回転位置検出演算部１１３０で検出された一回転位置検出値、異常検出部１５００に入力されるオフセットされた一回転位置検出値、異常検出部１５００に入力されるＺパルスを示す。なお、ここでは、回転軸１０は正回転（一回転位置が増加する方向）している場合を例に説明する。

【0062】

異常検出部１５２０は、磁界の向きが切り替わる際において、即ち、Ｚパルスが立ち下がる、または、立ち下がる際において、オフセットされた一回転位置が所定範囲θ１，θ２，θ３の範囲内に収まっているか否かを判定する。所定範囲θ１，θ２，θ３の範囲外となった場合、異常と判定し、異常検出部１５２０は、エラー信号を出力する。

【0063】

また、異常検出部１５２０は、Ｚパルスが立ち下がる前後の時間Ｔ１において、オフセットされた一回転位置が角度１８０°を含む所定範囲θ１の範囲内に収まっているか否かを判定する。所定範囲θ１の範囲外となった場合、異常と判定し、異常検出部１５２０は、エラー信号を出力する。

【0064】

また、異常検出部１５２０は、Ｚパルスが立ち上がる前後の時間Ｔ２において、オフセットされた一回転位置が角度３６０°を含む所定範囲θ２の範囲内及び角度０°を含む所定範囲θ３の範囲内に収まっているか否かを判定する。所定範囲θ２，θ３の範囲外となった場合、異常と判定し、異常検出部１５２０は、エラー信号を出力する。

【0065】

このように、磁石２を任意の角度と取り付けても、オフセットされた一回転位置とＺパルスに基づいて異常検出を行うことにより、図７及び図８の場合と同様に異常検出を行うことができる。

【0066】

ここで、Ｍ系列信号を検出する受光素子７１の１信号あたり受光面積は、ＡＢ相信号を検出する受光素子７１の１信号あたり受光面積と比較して小さくなっている。このため、高分解能になるほどＭ系列信号を検出する受光素子７１のＳ／Ｎ比が低下する。これに対し、本実施形態に係るロータリエンコーダによれば、回転軸１０が高速回転する状態において、異常検出部１５２０に示すように、ＺパルスとＡＢ相信号を用いて異常検出を行う。これにより、光学系の信号のＳ／Ｎ比を確保した上で、かつ、一回転位置の出力信号が固定となるような故障においても異常検出が可能となる。

【0067】

また、アブソリュートエンコーダにおいては、多回転検出を行うための磁気センサ８や磁石２等を共用することができるので、構造を簡素化することができる。

【0068】

以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【0069】

例えば、上述した実施形態では、アブソリュートエンコーダは、反射型であったが、透過型であってもよい。この場合、スリット円板３のインクリメンタルパターン３２及びアブソリュートパターン３１は、反射部、及び、非反射部或いは低反射率部の代わりに、照射光を透過する透過部、及び、照射光を透過しない非透過部により構成される。また、スリット円板３に光を照射する発光素子７０は、スリット円板３から見て、受光素子７１とは反対側に所定距離だけ離れた位置に設けられる。

【符号の説明】

【0070】

１ 基板
２ 磁石
２１ Ｎ極部
２２ Ｓ極部
２５ 接着剤
３ スリット円板
３１ アブソリュートパターン
３２ インクリメンタルパターン
３３ スリット基準位置
３５ 接着剤
４ ハブ
５ 皿ネジ
６ ケース
７ 光センサ
７０ 発光素子
７１ 受光素子
７１１ Ｍ系列信号検出部
７１２ ＡＢ相信号検出部
８ 磁気センサ
８１ Ｚパルス用検出部
８２ 多回転信号用検出部
９ 筐体
１０ 回転軸
１０ＡＸ 回転中心
１１１０ 初期一回転絶対位置演算部
１１２０ 相対位置演算部
１１３０ 一回転位置検出演算部
１２００ 多回転量検出演算部
１３００ つなぎ処理部
１４００ 高速／低速判断部
１５００ 異常検出部
１５１０ 異常検出部
１５１１ テーブル
１５１２ 判定部
１５２０ 異常検出部
１５３０，１５４０ 切替部
１５５０ ＯＲ演算部
１５７０ 不揮発メモリ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】