センサ/電子機器

エンコーダとは/インクリメンタル形とアブソリュート形の特徴

2020年11月18日

 

今回は「エンコーダとは/インクリメンタル形とアブソリュート形の特徴」についての記事です。

位置制御や位置決めには欠かせない機器として、エンコーダーがあります。

私の経験上、エンコーダーに関わるトラブルは意外と多く、知識がないために解決ができないこともあります。

そこで、今回はエンコーダーについて、種類と特徴をまとめておこうと思います。

 

エンコーダとは

エンコーダとは、回転時の「速度」「位置」「回転方向」を高い分解能で検出する機器です。

エンコーダーはモーター(電動機)などの、回転運動と組み合わせて使用されます。代表的な製品には「サーボモーターがあります。」

*サーボモーターについてはこちらの記事をご覧ください。 ⇒ 「サーボモーターとは/特徴まとめ」

 

引用抜粋:オムロン インクリメンタル形 E6F-C

 

位置制御の仕組み

エンコーダは「速度」「位置」「回転方向」の検出のために、エンコーダ内部に「スリット付きの円盤」と「発光素子」と「受光素子」が内蔵されています。

 

検出の仕組み

  • 回転するスリット円盤を、発光素子と受光素子で検出する

 

検出方式の種類

検出方式には「インクリメンタル形」と「アブソリュート形」の2種類の方式があり、制御方法や特徴に違いがあります。

*インクリメンタル形はインクリメントとも呼ばれます

 

引用抜粋:多摩川精機 ロータリーエンコーダ

 

円盤のスリットに大きな違いがあります。

  • インクリメンタル形・・・円盤が回転しているときに、回転した角度に応じたパルス信号を出力し角度を検出
  • アブソリュート形・・・円盤のスリットが複雑なので、スリットパターンによって角度を検出することができる

 

インクリメンタル形とアブソリュート形の特徴

それでは、インクリメンタル形とアブソリュート形の特徴について、詳しくまとめておきます。

 

インクリメンタル アブソリュート
検出タイプ 相対位置検出タイプ 絶対位置検出タイプ
原点復帰 電源OFF(非常停止含む)をしたら、原点復帰動作が必要 電源OFFしても、位置を記憶しているので、原点復帰不要
バッテリ バッテリ不要 必要タイプと不必要タイプがある。(バッテリで位置情報を管理している)
原位置(基準位置) Z相を原位置の基準とする(1回転で1回、Z相のスリットがある) 任意の位置を原位置として登録できる
検出方法 回転時のスリットをパルスで検出。回転していないと検出できない 回転していても、していなくても、複雑なスリットパターンのため検出可能
回転方向の検出 A相とB相のどちらを検出するか?によって回転方向を検出 スリットパターンによって回転方向を検出(検出が速い)
価格 アブソリュートより安い 高価(近年は価格差は少ない)

 

補足 インクリメンタル形

インクリメンタル形は、電源OFFで毎回原点復帰が必要ですが、トラブル後の復旧で原位置(基準位置)のズレを気にする必要がない、とも考えられます。

しかし、Z相の位置は1回転で1回しかないので、例えば、原点センサやボールねじのカップリングなどのズレがZ相付近で起きると、Z相の検出(原位置)が1回転分ズレることがあります。

その逆に、1回転の範囲内でのズレであれば、原点センサがONしてからの回転量(移動量)に違いはありますが、原点停止位置は同じ(変化なし)となります。

 

原点センサONのイメージ図

 

補足 アブソリュート形

アブソリュート形の最大のメリットは、原点復帰をしなくとも位置情報を検出ことが可能であることです。

ただし、バッテリー必要タイプはバッテリーの劣化やエンコーダーのケーブルを切り離した場合には、位置情報が消失してしまうため、原点復帰や基準位置の再登録が必要になります。

バッテリー不要タイプは、各メーカーによって独自の技術で製品化されています。私は、バッテリー不要タイプのエンコーダーをメンテナンスしたことはないのですが、位置情報が消失しないとのことなので、正確に復旧できれば、原位置や基準位置の再登録は不要でしょう。

 

まとめ

今回は、位置制御のために使用されるエンコーダーについてまとめてみました。組立やメンテンナンスをする作業者(メカ側)にも必要な情報だと思います。私の経験では、エンコーダーがらみのトラブルは多く発生するので、インクリメンタル形とアブソリュート形の特徴を把握したうえで対応しましょう。参考にしてください。

 

 

以上です。

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