エンコーダとは

エンコーダとは

エンコーダとは、情報をあるフォーマットまたはコードから別のフォーマットまたはコードに変換する電子機器のことを言います。レニショーなどが製作している位置決めエンコーダは、直線運動または回転運動を電気信号に変換し、位置、速度、移動方向に関する情報を提供します。

位置決めエンコーダにはさまざまな検出技術が用いられており、レニショーは光学式、電磁誘導式およびレーザー式のエンコーダを得意としています。また、レニショーの関連会社である RLS は、磁気式エンコーダを専門に扱っています。

エンコーダスケール

光学式エンコーダスケールには、従来の定規のように、暗い色で無数の平行線が描かれています。この線 (目盛り) がリードヘッド内の光学システムによって「読み取られ」、電気信号または画像が生成されて、処理されます。なお、目盛りは、適切なシステム測定性能を確保できるよう、スケール上に正確に刻まれています。

光学式エンコーダスケールには、テープスケール、ガラススケール、ディスク、リングなどさまざまな形態のものがあり、直線、回転、部分円弧、多自由度またはこれらの動きの組合せなど、多様な動作の測定と制御を行うことができます。

光学式エンコーダスケールは、安定していて堅牢でなければならないことから、ステンレススチールやガラスで作られることが一般的です。

エンコーダリードヘッド

リードヘッドは、光学機構と、スケールに対するリードヘッドの位置および移動方向を示す電気信号を生成するための電子回路を格納しています。

信号処理とデジタル内挿分割により、光学式エンコーダは移動を 10 億分の 1 メートル (1nm) の分解能で表すことができます。

1nm とは、DNA らせんの半径、グルコース分子の 2 個分の幅、X 線の波長に相当します。

動作

光学式エンコーダでは、さまざまな形態の動作を測定することができます。

インクリメンタルエンコーダにおよびて、アブソリュートエンコーダにはどのような利点がありますか？

インクリメンタルエンコーダは、現在の位置または既知の基準位置に対する動きを検出し、リードヘッド/スケールの移動に伴い、(方向に応じて) 位置を 1 カウントずつ増減して信号を出力します。

アブソリュートエンコーダは、移動しなくても現在位置を即座に信号として出力できます。

インクリメンタルエンコーダとアブソリュートエンコーダでは、電源喪失時の挙動が大きく異なります。アブソリュートエンコーダは、電源を喪失した場合、電源が復旧したときに電源喪失時の位置から移動していても、現在位置が正しく出力されます。インクリメンタルエンコーダは、電源喪失中に位置情報を失うため、電源が復旧したときに基準位置を取得し直す必要があります。

また、通信に関しても大きく異なります。アブソリュートエンコーダが、コントローラとリードヘッド間の双方向シリアル通信を特徴とするのに対し、インクリメンタルエンコーダは、アナログまたはデジタル信号によるリードヘッドからコントローラへの一方向通信を行います。

インクリメンタルエンコーダは位置情報を、正弦波と余弦波のような 90°位相差の 2 点のアナログ信号 (アナログ波形) や 90°位相差の 2 点のデジタル信号 (矩形波) で出力します。コントローラがこれらの信号を受信し、処理することにより、スケールに沿った移動の大きさと方向を算出します。

インクリメンタルエンコーダスケールは、大規模システム向けに長尺にすることも、任意の軸長に合わせて切断することもできます。

アブソリュートスケールでは、短いユニークコード (またはワード) の線とスペースによって位置が定義されます。このワードを配置できる数には限りがあるため、アブソリュートスケールの長さにも限界があります。レニショーの RESOLUTE™ アブソリュートエンコーダでは、最大測定長は 21m です。