编码器的制作方法

本发明涉及一种绝对编码器，具备从设置于标尺的多个增量图案的每一个读取多个相对移动量的读取部件，将多个相对移动量合成，取得绝对位置信息。

背景技术：

目前，已知有一种编码器，其具备具有由沿着测量方向并排设置的刻度构成的增量图案(inc图案)的标尺、和沿着标尺移动并且根据inc图案检测相对移动量的具有读取部件的头。作为编码器的形式，有电磁感应式或静电容量式、光电式等。

以电磁感应式作为一例进行说明，电磁感应式编码器具备具有沿着测量方向并排设置的标尺线圈(刻度)的标尺、和沿着标尺相对移动自如的索引标尺(头)。头具有与标尺的inc图案对置的发送线圈及接收线圈(读取部件)。

电磁感应式编码器根据在对发送线圈励磁时经由标尺线圈由接收线圈检测的磁通的变化，检测inc图案和头的相对移动量。

在这种电磁感应式编码器中，例如，特开2005－345375号公报中记载的电磁感应式abs编码器具有刻度的排列间距互不相同的三种inc图案。

各inc图案中，分别检测的波长不同，将检测最短的波长的微细图案、检测最长的波长的粗图案、检测微细图案和粗图案的中间的波长的中间图案并排设置。

电磁感应式abs编码器首先基于电源接通时从各inc图案由读取部件读取的电信号将绝对位置(合成绝对位置)合成，将该合成绝对位置作为预置值进行初始设定。接着，电磁感应式abs编码器在测量中，运算从微细图案由读取部件读取的基于电信号的相对移动量(相对位置)和预置值，算出增量计数(运算绝对位置)，同时，将运算绝对位置作为测量值输出。另外，电磁感应式abs编码器将基于中间图案及粗图案的各相对位置合成，生成合成绝对位置。而且，电磁感应式abs编码器将基于微细图案的运算绝对位置、和基于中间图案及粗图案的合成绝对位置进行比较，比较运算运算绝对位置和合成绝对位置是否存在误差。

这样，电磁感应式abs编码器通过比较运算运算绝对位置和合成绝对位置，实现测量值的可靠性的提高。

发明所要解决的课题

但是，在这种编码器中，要计算合成绝对位置，耗费规定的时间，且当头相对于inc图案的移动速度成为一定程度以上的高速时(高速移动时)，来不及进行合成绝对位置的运算。因此，存在仅可以在来得及进行合成绝对位置的运算的程度的速度(低速移动时)下对运算绝对位置和合成绝对位置进行比较运算的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种即使在高速移动时也能够提高测量值的可靠性的编码器。

用于解决课题的技术方案

本发明提供一种编码器，通过读取刻度的排列间距互不相同的多个增量图案并进行运算，输出测量值，其特征在于，具备：读取部件，相对于所述多个增量图案相对移动，将该多个增量图案分别作为电信号进行读取；控制部件，基于所述电信号运算所述测量值；输出部件，输出由所述控制部件运算出的所述测量值，所述控制部件具备：绝对位置合成单元，将由所述读取部件读取的多个电信号合成，生成合成绝对位置；检测单元，根据由所述读取部件读取的多个电信号分别检测多个相对位置；位置运算单元，运算所述多个相对位置中的至少一个相对位置、和所述合成绝对位置，计算运算绝对位置；绝对位置比较单元，将所述运算绝对位置和所述合成绝对位置进行比较；相对位置比较单元，将由所述检测单元检测到的所述多个相对位置相互进行比较，所述输出部件具备：测量值输出单元，基于所述运算绝对位置，输出测量值；第一错误输出单元，基于所述绝对位置比较单元的比较结果，输出错误信息；第二错误输出单元，基于所述相对位置比较单元的比较结果，输出错误信息。

根据这种结构，具备将由检测单元检测到的多个相对位置相互进行比较的相对位置比较单元，由此，即使在读取部件相对于inc图案的移动速度成为一定程度以上的高速，来不及进行合成绝对位置的计算的情况下(高速移动时)，也能够检测多个相对位置间的误差，进行错误输出，因此，能够实现测量值的可靠性的提高。

另外，在来得及进行绝对位置合成单元的合成绝对位置的运算的程度的移动速度的情况下(低速移动时)，与相对位置比较单元进行的比较并行，在绝对位置比较单元也进行运算绝对位置的误差的检测。因此，即使在由相对位置比较单元比较的相对位置仅偏离完全相同量等、不能检测到误差的情况下，也能够由绝对位置比较单元比较运算绝对位置和合成绝对位置来检测误差，因此，能够实现测量值的可靠性的提高。

此时，优选的是，所述多个增量图案由刻度的排列间距互不相同的三个增量图案构成，所述第二错误输出单元在所述相对位置比较单元相互进行了比较的三个相对位置中的至少一个与其它相对位置不同时，输出错误信息。

根据这种结构，相对位置比较单元将三个相对位置相互进行比较并检测误差，因此，能够更进一步提高误差的检测精度。即，相对位置比较单元比较运算三个相对位置，由此，在至少一个运算绝对位置偏离了的情况下，检测误差，因此，与相对位置有两个的情况相比，能够正确地检测误差。

另外，优选的是，所述位置运算单元运算所述多个相对位置的各位置和所述合成绝对位置，计算多个运算绝对位置，所述相对位置比较单元将由所述位置运算单元算出的多个运算绝对位置相互进行比较。

根据这种结构，相对位置比较单元将运算多个相对位置的各位置和合成绝对位置而算出的多个运算绝对位置相互进行比较，因此，与相互比较相对位置的情况相比，能够得到更高的可靠性。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的编码器的方块图；

图2是表示上述编码器的控制部件的动作的流程图；

图3是表示上述编码器的绝对位置比较步骤的动作的流程图；

图4是表示上述编码器的相对位置比较步骤的动作的流程图；

图5是本发明第二实施方式的编码器的方块图；

图6是本发明的变形例的编码器的方块图。

具体实施方式

〔第一实施方式〕

以下，基于附图说明本发明的第一实施方式。

图1是本发明第一实施方式的编码器的方块图。

编码器1例如是电磁感应式的线性编码器，通过读出并运算由刻度的排列间距互不相同的两个增量图案(以下设为inc图案)检测到的波长不同的电信号，测量测量值。编码器1具备具有两个inc图案的标尺、和相对于标尺沿测量方向相对移动并分别读取两个inc图案的头。

如图1所示，头具备将两个inc图案和头的相对移动量作为电信号读取的由发送线圈及接收线圈构成的读取部件2。

编码器1还具备基于由读取部件2读取的电信号来运算测量值的控制部件3、和输出由控制部件3运算出的测量值的输出部件4。

两个inc图案例如由检测短的波长的电信号(第一信号)的第一图案、和检测长的波长的电信号(第二信号)的第二图案构成。此外，两个inc图案只要是分别检测的波长不同并且通过将所检测的电信号合成而能够生成合成绝对位置的inc图案即可。

第一图案及第二图案由沿着测量方向排列的标尺线圈形成，沿着标尺的测量方向平行地并排设置。

读取部件2具备读取第一图案和头的相对移动量并将其作为第一信号输出的第一读取单元21、和读取第二图案和头的相对移动量并将其作为第二信号输出的第二读取单元22。

控制部件3具备：将由读取部件2读取的第一信号及第二信号合成而生成合成绝对位置的绝对位置合成单元5、根据由读取部件2读取的第一信号及第二信号分别检测两个相对位置的检测单元6、运算两个相对位置的每一个和合成绝对位置而算出运算绝对位置的位置运算单元7、对运算绝对位置和合成绝对位置进行比较的绝对位置比较单元8、将基于由检测单元6检测到的两个相对位置的信息相互进行比较的相对位置比较单元9。

输出部件4具备：基于绝对位置比较单元8的比较结果输出错误信息的第一错误输出单元41、基于运算绝对位置输出测量值的测量值输出单元42、基于相对位置比较单元9的比较结果输出错误信息的第二错误输出单元43。

检测单元6具有根据第一信号检测第一相对位置的第一检测单元61、和根据第二信号检测第二相对位置的第二检测单元62。

在此，编码器1将在电源接入后的初始化时由绝对位置合成单元5合成的合成绝对位置作为预置值对位置运算单元7进行初始设定。

位置运算单元7具有根据预置值和第一相对位置运算第一运算绝对位置的第一运算单元71、和根据预置值和第二相对位置运算第二运算绝对位置的第二运算单元72。

位置运算单元7将第一运算绝对位置输出到输出部件4的测量值输出单元42。测量值输出单元42将第一运算绝对位置作为测量值输出，例如向显示器等显示单元输出测量值、或者向控制设置有编码器1的伺服电机等的上位设备发送测量值。

另外，位置运算单元7将第一运算绝对位置输出到绝对位置比较单元8，绝对位置比较单元8将由绝对位置合成单元5生成的合成绝对位置和第一运算绝对位置进行比较运算。进而，位置运算单元7将第一运算绝对位置和第二运算绝对位置输出到相对位置比较单元9。

绝对位置比较单元8将由绝对位置合成单元5合成的合成绝对位置和第一运算绝对位置进行比较运算，检测误差。具体而言，在合成绝对位置及第一运算绝对位置的差超过规定的阈值的情况下，设为有误差，检测错误。绝对位置比较单元8将比较结果输出到第一错误输出单元41。第一错误输出单元41在比较结果存在错误的情况下，输出错误信息。第一错误输出单元41例如使led点亮而向使用者通报、或者向上位设备通信错误信息。

相对位置比较单元9将由位置运算单元7算出的第一运算绝对位置及第二运算绝对位置进行比较运算，检测运算绝对位置的误差。具体而言，在第一运算绝对位置及第二运算绝对位置的差超过规定的阈值的情况下，设为有误差，检测错误。相对位置比较单元9将比较结果输出到第二错误输出单元43。第二错误输出单元43在比较结果存在错误的情况下，输出错误信息。第二错误输出单元43例如使led点亮而向使用者通报，或者向上位设备通信错误信息。此外，绝对位置比较单元8及相对位置比较单元9被相互独立地执行。

在此，在本实施方式中，相对位置比较单元9将通过位置运算单元7运算出的第一运算绝对位置及第二运算绝对位置相互进行比较运算，但也可以将由检测单元6检测到的第一相对位置及第二相对位置相互进行比较运算。即，相对位置比较单元9只要能够将基于由检测单元6检测到的相对位置的信息相互进行比较运算即可。

图2是表示上述编码器的控制部件的动作的流程图。

基于图2说明控制部件3的动作。

编码器1在由使用者或上位设备接入电源时，开始测量。

在电源接通时，控制部件3的绝对位置合成单元5首先从标尺上的第一图案及第二图案经由读取部件2读取作为电信号的第一信号及第二信号。绝对位置合成单元5将第一信号及第二信号合成，生成合成绝对位置，并将该合成绝对位置作为预置值对位置运算单元7进行初始设定(步骤st01)。

接着，绝对位置合成单元5及检测单元6取得第一信号及第二信号(步骤st02)。

接着，绝对位置合成单元5将从读取部件2取得的第一信号及第二信号合成，生成合成绝对位置(步骤st03)。生成的合成绝对位置被输出到绝对位置比较单元8。

接着，位置运算单元7运算由检测单元6检测到的第一相对位置及第二相对位置和预置值，算出第一运算绝对位置及第二运算绝对位置(步骤st04)。

接着，绝对位置比较单元8比较运算第一运算绝对位置及合成绝对位置，检测运算绝对位置是否存在误差(步骤st05：绝对位置比较步骤)。

相对位置比较单元9比较运算第一运算绝对位置及第二运算绝对位置，检测相对位置是否存在误差(步骤st06：相对位置比较步骤)。

测量值输出单元42将从位置运算单元7取得的第一运算绝对位置作为测量值输出(步骤st07)。此外，在绝对位置比较步骤(步骤st05)及相对位置比较步骤(步骤st06)中，无论错误被检测还是未被检测，在哪种情况下测量值输出单元42都输出测量值。

而且，编码器1返回步骤st02继续进行测量。

图3是表示上述编码器的绝对位置比较步骤的动作的流程图。具体而言，是表示图2的步骤st05中的绝对位置比较单元8的动作的流程图。基于图3，说明绝对位置比较单元8的动作。

绝对位置比较单元8将由绝对位置合成单元5生成的合成绝对位置和由位置运算单元7的第一运算单元71运算出的第一运算绝对位置相互进行比较运算，执行检测误差的绝对位置比较处理(步骤st11)。

绝对位置比较单元8在绝对位置比较处理中比较运算了合成绝对位置及第一运算绝对位置，结果是，在检测到误差的情况下(步骤st12中“是”)，向第一错误输出单元41输出错误信息(步骤st13)。

第一错误输出单元41在从绝对位置比较单元8取得错误信息时，使led点亮而对使用者进行通报，或者与上位设备进行通信。而且，使用者或上位设备停止编码器1，重置编码器1。

绝对位置比较单元8在绝对位置比较处理中未检测到误差的情况下(步骤st12中“否”)，不输出错误信息而继续编码器1进行的测量。

图4是表示上述编码器的相对位置比较步骤的动作的流程图。具体而言，是表示图2的步骤st06中的相对位置比较单元9的动作的流程图。基于图4，说明相对位置比较单元9的动作。

相对位置比较单元9将第一运算绝对位置及第二运算绝对位置相互进行比较运算，执行检测误差的相对位置比较处理(步骤st21)。

相对位置比较单元9在相对位置比较处理中比较运算了第一运算绝对位置及第二运算绝对位置，结果是，在检测到误差的情况下(步骤st22中“是”)，向第二错误输出单元43输出错误信息(步骤st23)。

第二错误输出单元43在从相对位置比较单元9取得错误信息时，使led点亮而对使用者进行通报，或者与上位设备进行通信。而且，使用者或上位设备停止编码器1，重置编码器1。

相对位置比较单元9在相对位置比较处理中未检测到误差的情况下(步骤st22中“否”)，不输出错误信息而继续编码器1进行的测量。

根据这种第一实施方式，可以实现以下的作用和效果。

(1)编码器1具备基于由检测单元6检测到的两个相对位置，将由位置运算单元7运算的两个运算绝对位置相互进行比较的相对位置比较单元9，由此，即使在读取部件2相对于inc图案的移动速度成为一定程度以上的高速，来不及进行合成绝对位置的计算的情况下，也能够检测两个运算绝对位置(相对位置)间的误差，并向第二错误输出单元43输出错误，因此，可以实现测量值的可靠性提高。

(2)编码器1中，在为来得及进行绝对位置合成单元5的合成绝对位置的运算的程度的移动速度的情况下，与相对位置比较单元9进行的比较并行，在绝对位置比较单元8也进行运算绝对位置的误差的检测。因此，即使在由相对位置比较单元9比较的运算绝对位置(相对位置)仅偏离完全相同量等、不能检测到误差的情况下，也能够由绝对位置比较单元8比较运算绝对位置和合成绝对位置来检测误差，因此，能够实现测量值的可靠性的提高。

(3)相对位置比较单元9将运算两个相对位置和合成绝对位置而算出的两个运算绝对位置相互进行比较，因此，与相互比较相对位置的情况相比，能够得到更高的可靠性。

〔第二实施方式〕

以下，基于附图说明本发明的第二实施方式。此外，在以下的说明中，对于已进行了说明的部分标注同一符号并省略其说明。

图5是本发明第二实施方式的编码器的方块图。

本实施方式的编码器1a具备与上述第一实施方式的编码器1大致相同的结构，并且，具备具有三个inc图案的标尺、和分别读取三个inc图案的读取部件2a。三个inc图案除具备第一图案及第二图案外，还具备检测与第一图案及第二图案不同的波长的电信号的第三图案。

另外，如图5所示，编码器1a还具备基于由读取部件2a读取的电信号来运算测量值的控制部件3a。

读取部件2a还具备读取第三图案和头的相对移动量并将其作为第三信号输出的第三读取单元23，控制部件3a还具备：由三个电信号生成合成绝对位置的绝对位置合成单元5a、在检测单元6a中根据第三信号检测第三相对位置的第三检测单元63、在位置运算单元7a中根据第三相对位置及预置值运算第三运算绝对位置的第三运算单元73、比较运算三个运算绝对位置(相对位置)并检测误差的相对位置比较单元9a。

在上述第一实施方式中，绝对位置合成单元5从第一读取单元21及第二读取单元22取得第一信号及第二信号并进行合成，由此生成合成绝对位置。本实施方式的绝对位置合成单元5a在下述方面与上述第一实施方式不同，即，在图3所示的步骤st11的绝对位置比较处理中，将由第一读取单元21～第三读取单元23检测到的第一信号～第三信号的三个电信号合成，生成合成绝对位置。

另外，在上述第一实施方式中，相对位置比较单元9从第一运算单元71及第二运算单元72取得第一运算绝对位置及第二运算绝对位置并进行比较运算。本实施方式的相对位置比较单元9a在下述方面与上述第一实施方式不同，即，在图4所示的步骤st21的相对位置比较处理中，取得第一运算绝对位置～第三运算绝对位置并相互进行比较，由此，在三个运算绝对位置的中的至少一个运算绝对位置与其它运算绝对位置不同时，检测误差。

在这样的本实施方式中，除能够实现与上述第一实施方式中的(1)～(3)相同的作用、效果外，还能够实现以下的作用、效果。

(4)编码器1a的相对位置比较单元9a将三个运算绝对位置(相对位置)相互进行比较并检测误差，因此，能够更进一步提高误差的检测精度。即，相对位置比较单元9a比较运算三个运算绝对位置(相对位置)，由此，在至少一个运算绝对位置偏离了的情况下，检测误差，因此，与运算绝对位置(相对位置)有两个的情况相比，能够正确地检测误差。

〔实施方式的变形〕

此外，本发明不限于上述各实施方式，可以实现本发明的目的的范围内的变形、改良等包含于本发明中。

例如，在上述各实施方式中，以电磁感应式线性编码器为例说明了在编码器1、1a中使用本发明的情况，但编码器也可以是旋转编码器。另外，编码器只要具备具有多个inc图案的标尺即可，检测器的形式或检测方式等没有特别限定。因此，也可以不是电磁感应式而是静电容式或光电式。

另外，在上述第二实施方式中，示出具备三个刻度的排列间距互不相同的inc图案的编码器1a，但编码器也可以具备四个以上的inc图案。

在上述第二实施方式中，绝对位置合成单元5a合成三个电信号而生成合成绝对位置，但也可以合成两个电信号而生成合成绝对位置。即，只要可以合成多个电信号而生成合成绝对位置即可，没有特别限定。

在上述各实施方式中，绝对位置比较单元8、8a将由绝对位置合成单元5、5a生成的合成绝对位置、和由位置运算单元7、7a的第一运算单元71运算的第一运算绝对位置进行比较，但与合成绝对位置进行比较运算的可以是第二运算绝对位置，也可以是第三运算绝对位置。另外，与合成绝对位置进行比较运算的也可以是多个运算绝对位置。即，在绝对位置比较单元8、8a与合成绝对位置进行比较运算的运算绝对位置只要是由位置运算单元7、7a运算出的运算绝对位置即可。

在上述各实施方式中，相对位置比较单元9、9a将在位置运算单元7、7a中分别运算多个相对位置及预置值而算出的多个运算绝对位置相互进行比较运算，但如图6所示，相对位置比较单元9b也可以从检测单元6b取得多个相对位置并相互比较运算该相对位置，检测误差。

具体而言，运算绝对位置的运算由控制部件3b的位置运算单元7b的第一运算单元71b执行。相对位置比较单元9b不取得由位置运算单元7b运算出的运算绝对位置，而从第一检测单元61及第二检测单元62取得第一相对位置及第二相对位置。而且，也可以将取得的第一相对位置及第二相对位置相互进行比较运算，并检测各相对位置是否存在误差。

工业上的可利用性

如上，本发明具备从设置于标尺的多个增量图案分别读取多个相对移动量的读取部件，可以适用于将多个相对移动量合成而取得绝对位置信息的绝对编码器。