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ロータリエンコーダ 用語解説


ロータリーエンコーダは、回転の機械的変位量を電気信号に変換し、この信号を処理して位置、速度などを検出するセンサです。ここではロータリ-エンコーダの用語を解説します。

関連情報



●分解能

軸を1回転させた場合に出力されるインクリメンタル信号のパルス数、または、アブソリュート形の絶対番地数です。

●出力相

インクリメンタル形の場合の出力信号数のことです。
1相タイプ(A相)、2相タイプ(A相、B相)、3相(A相、B相、Z相)があります。Z相は1回転に1回出力する、原点用の信号です。

●出力位相差

軸を回転させたときの、A相、B相各信号相互間の立ち上がり間または立ち下がり間の時間ずれ量のことです。
信号の1周期時間に対する比または、信号の1周期を360°とする電気角で表します。
A相、B相は、通常、電気角で90°の位相差を持ちます。

●CW

時計回転(Clock Wise)方向のことです。
軸側からみて右回転する場合をいい、この回転方向において、通常、インクリメンタル形は、A相がB相に対し位相が先行して出力し、アブソリュート形はコード増加方向となります。
CW方向の逆回転の場合は、CCW(Counter Clock Wise)といいます。

●出力デューティ比

軸を定速回転させたとき出力される平均パルス周期時間と1周期のHレベル時間の比です。

●最高応答周波数

信号が応答し得る最大の信号周波数のことです。

●立ち上がり時間、立ち下がり時間

出力パルスの10~90%の時間のことです。

●出力回路

  1. オープンコレクタ出力
    出力回路のトランジスタのエミッタをコモンとし、コレクタを開放形とした出力回路です。
  2. 電圧出力
    出力回路のトランジスタのエミッタをコモンとし、コレクタと電源間に抵抗を挿入し、電圧に変換したコレクタを出力する出力回路です。
  3. ラインドライバ出力
    高速、長距離伝送用の専用IC を用いた出力方式で、RS422-A規格に準拠したデータ伝送方式です。信号が差動の2信号として出力されるため、ノイズに強いです。
    ラインドライバで出力された信号を受信するのには、ラインレシーバと呼ばれる専用ICを用います。
  4. コンプリメンタリ出力
    出力にNPNとPNPの2つの出力トランジスタをもつ出力回路です。
    出力信号の「H」、「L」に応じて、2つの出力トランジスタが交互に「ON」、「OFF」の動作をします。ご使用にあたっては、プラス電源、OVにプルアップ、プルダウンしてご使用ください。
    コンプリメンタリ出力は、出力電流の流れ出し、流れ込みの両方の動作があり、信号の立上り、立下りの速度が早いのが特徴で、コードの長距離延長が可能です。
    オープンコレクタ入力機器(NPN、PNP)への接続が可能です。

●起動トルク

ロータリエンコーダの軸の回転の起動時に必要な回転モーメントのことです。
通常の回転時にはこの値より低い値となるのが一般的です。
軸に防水用シールを設けてあるものは、起動トルクが高い値となります。

●慣性モーメント

ロータリエンコーダの回転起動、停止時の慣性力の大きさを表したものです。

●軸許容力

軸に加えることのできる負荷荷重の許容量のことです。
ラジアルは軸に直角方向に加わる荷重、スラストは軸方向に加わる荷重です。
双方とも軸の回転時に許容される荷重であり、この荷重の大きさが、軸受けの寿命に影響します。

●動作周囲温度

仕様を満たす環境温度で、外気温度および、ロータリエンコーダと接触する関連部材の温度の許容値のことです。

●保存周囲温度

無通電状態で、機能劣化を引き起こさない環境温度で、外気温度およびロータリエンコーダと接触する関連部材の温度の許容値のことです。

●保護構造

ロータリエンコーダへの外部からの異物の侵入に対する構造的保護のレベルのことです。
IEC60529規格で規定されていて、IP◯◯で表現されます。
油に対する構造的保護のレベルは、社内規格で規定されていて、防油/耐油で表現しています。

●アブソリュートコード

  1. バイナリコード
    純2進数コードで、2nで表現されるコードです。
    番地の切り替わりで複数のビットが変化する場合があります。
  2. グレイコード
    番地の切り替わり時、1ビットのみしか変化しないコードです。ロータリエンコーダのコード板はグレイコードとなっています。
  3. 余りグレイコード
    36、360、720などの2n以外の分解能をグレイコードで表現する場合に用いるコードです。
    グレイコードの最上位ビットが“0”から“1”に切り替わるところから、数値が小さい方と大きい方にそれぞれ同じだけのエリアをとった場合、この範囲ではコードの終わりと始まりの切り替わり時には、1ビットしか信号が変化しないという、グレイコードの性質が保たれます。これにより、グレイコードで任意の偶数の分解能の設定が可能になります。
    ただし、この場合は、コードの始まりが0番地からではなく、途中のコードから始まるため、実際に使用する場合は、コードのシフト処理をして、0番地からのコードに変換して使用する必要があります。
    下記、アブソリュートコード表の例は、36分割を表現したものです。ここで、31番地から32番地への切り替わりに対し、対象に18番地ずつとると、コードは、14番地から49番地の範囲となります。49番地から14番地に切り替わる際、1ビットの変化しかなく、グレイコードの性質が保たれていることがわかります。このコードを14番地シフトすることにより、0番地から始まるコードに変換して使用します。
  4. BCDコード
    2進化10進コード(Binary Coded Decimal Code)10進のそれぞれの桁を個別により2進符号で表現したコード。

●シリアル伝送

多ビットデータを同時に出力する通常のパラレル伝送に対し、データを時系列的に一つの伝送ラインから出力する方式で、省配線を目的として行われます。信号を受けた側でパラレル信号に変換して使用します。

●中空軸タイプ(ホローシャフトタイプ)

回転軸が中空軸形状となっており、駆動側の軸を直接中空穴に接続することにより、軸方向の省スペース化が図れます。
板バネを緩衝用として持ち、駆動軸の振れなどを吸収します。

●メタルディスク

エンコーダの回転板(ディスク)を金属で製作することにより、ガラスの回転板(ディスク)の場合に比べ、耐衝撃性を強化しています。スリット加工の制約から、高分解能は対応不可です。

●サーボマウント

エンコーダの取りつけ方法の一つで、サーボマウント用金具を用いてエンコーダのフランジ部を押さえて取りつける方法のことです。
仮固定の状態で、エンコーダの回転方向の位置調整が可能なため、エンコーダの原点合わせを行う必要がある場合に適しています。

●アブソリュートコード表

10進バイナリグレイグレイ
余り
14符号
BCD
101
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
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0 0 0 0 0
0 0 0 0 1
0 0 0 1 0
0 0 0 1 1
0 0 1 0 0
0 0 1 0 1
0 0 1 1 0
0 0 1 1 1
0 1 0 0 0
0 1 0 0 1
0 1 0 1 0
0 1 0 1 1
0 1 1 0 0
0 1 1 0 1
0 1 1 1 0
0 1 1 1 1
1 0 0 0 0
1 0 0 0 1
0 1 0 0 1 0
0 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 0
0 1 0 1 0 1
0 1 0 1 1 0
0 1 0 1 1 1
0 1 1 0 0 0
0 1 1 0 0 1
0 1 1 0 1 0
0 1 1 0 1 1
0 1 1 1 0 0
0 1 1 1 0 1
0 1 1 1 1 0
0 1 1 1 1 1
1 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 1
1 0 0 0 1 0
1 0 0 0 1 1
1 0 0 1 0 0
1 0 0 1 0 1
1 0 0 1 1 0
1 0 0 1 1 1
1 0 1 0 0 0
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1 0 1 0 1 0
1 0 1 0 1 1
1 0 1 1 0 0
1 0 1 1 0 1
1 0 1 1 1 0
1 0 1 1 1 1
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1 1 0 0 0 1
1 1 0 0 1 0
1 1 0 0 1 1
1 1 0 1 0 0
1 1 0 1 0 1
1 1 0 1 1 0
1 1 0 1 1 1
1 1 1 0 0 0
1 1 1 0 0 1
1 1 1 0 1 0
1 1 1 0 1 1
1 1 1 1 0 0
1 1 1 1 0 1
1 1 1 1 1 0
1 1 1 1 1 1
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1
0 0 0 0 1 1
0 0 0 0 1 0
0 0 0 1 1 0
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0 0 0 1 0 1
0 0 0 1 0 0
0 0 1 1 0 0
0 0 1 1 0 1
0 0 1 1 1 1
0 0 1 1 1 0
0 0 1 0 1 0
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1 1 0 1 0 1
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1 1 1 1 1 0
1 1 1 0 1 0
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1 0 1
1 0 1
1 1 0
1 1 0
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1 1 0
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0 0 0 1
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最終更新日:2020年03月23日