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エンコーダ用語

本ページではエンコーダ分野において一般的で重要な技術用語を体系的に収録し、電気パラメータ、信号出力、機械構造、通信プロトコル、環境適応性、精度校正、機能安全、負荷制限など多方面にわたって詳しく解説しています。エンジニア、システムインテグレータ、研究開発担当者、技術購買担当者、そしてエンコーダを深く理解したいユーザーにとって、長期的に参考になる内容です。

エンコーダの出力と信号用語

用語 英文略称 定義
分解能 Resolution エンコーダが単位移動で生成する信号数を指し、測定精度を示す指標。PPR、CPR、bit、LPI、CPI などで表される場合がある。
PPR Pulses Per Revolution 1回転あたりのパルス数。主に増分形回転エンコーダで用いられ、1回転で出力されるパルス総数を表す。
CPR Counts Per Revolution 1回転あたりのカウント数。しばしば逓倍が含まれる。たとえば4逓倍なら、CPR = PPR × 4。
DPI Dots Per Inch 1インチあたりに出力される“ドット”数。高分解能の光学スキャンや線形測定に使用されることが多い。
CPI Counts Per Inch 1インチあたりのカウント数。線形エンコーダの分解能評価に用いられる。
LPI Lines Per Inch 1インチあたりのグラーティング（光柵）のライン数。線形エンコーダやスキャナの分解能を説明する際に用いられる。
A/B 相 A/B Channels 増分形エンコーダで出力される2系統の直交方波信号。A相とB相は90°の位相差があり、これによって回転方向やカウントを判別する。
Z 相 Zero Pulse / Index 増分形エンコーダで1回転につき1度だけ出力される基準パルス。原点復帰に用いられる。
N チャネル N Channel 一部メーカーで、Z相と同様のチャネルをこう呼ぶ場合がある。
U/V/W - サーボモータの換相用信号チャネル。モータの電子的な換相や位相検出に用いられる。
TTL Transistor-Transistor Logic 標準的な5Vデジタルロジックレベル。短距離での高速パルス出力に適している。
HTL High Threshold Logic 10–30Vのロジックレベル。高いノイズ耐性があり、産業現場でよく使われる。
Open Collector OC オープンコレクタ出力。外部にプルアップ抵抗が必要であり、出力電圧を柔軟に合わせられる。
Push-Pull - プッシュプル出力。双方向に負荷を駆動可能で、プルアップ抵抗が不要。産業用エンコーダで一般的。
Line Driver LD / RS422 差動出力規格。ノイズ耐性が高く、遠距離かつ高速の伝送に適している。
電圧出力 Voltage Output 0–5V、0–10Vなどのアナログ出力。シンプルなアナログ読み取りに適している。
電流出力 Current Output 4–20mAなどのアナログ出力。ノイズ耐性が高く、長距離伝送に向いている。
PWM Pulse Width Modulation パルス幅の変化によって位置情報や角度情報を伝達する方式。カスタムまたは特殊用途で用いられることがある。
1Vpp/11µApp - 正弦波/余弦波のアナログ出力。光学グラーティングや磁気グラーティングのエンコーダによく見られ、高精度の分割に用いられる。

エンコーダの種類、動作原理、および検出方式

用語 定義
増分形エンコーダ 連続パルスの出力で位置の増分を表す。絶対位置を得るにはコントローラやカウンタでパルスを累積する必要がある。
絶対エンコーダ 各位置に一意のコード値を持ち、電源を落としても位置を記憶できる。信頼性が求められる用途や多軸で複雑なアプリケーションに向いている。
単回転エンコーダ 1回転内の位置情報のみを検出し、回転数（周回数）のカウントは行わない。
多回転エンコーダ 内部の歯車、磁気または誘導構造によって周回数を記録する。何回転も回る軸の回転を検出でき、機械式と電子式の2種類がある。
光学式エンコーダ 発光体、光柵、光電受光器を用いた非接触測定方式。高い分解能と優れた精度を持つ。
磁気式エンコーダ ホール効果や磁気抵抗効果を利用し、磁場の変化を検出する。粉塵や油汚れに対する耐性が高く、過酷な環境でも使用できる。
静電容量式エンコーダ 電極間の電界分布変化を検出する方式。小型・軽量で、スペース制限のあるシステムに適している。
電感式エンコーダ 電磁誘導を利用して角度や変位を測定する方式。電磁ノイズや高振動に強い耐性を持つ。
エンコーダキット Kit Encoderとも呼ばれ、外装ケースを持たないモジュール設計。モータやロボットの関節など、狭いスペースへの組み込みに適する。
ワイヤ式エンコーダ スチールケーブルと巻き取りドラム機構を用いて長距離の線形変位を測定する。リフターやゲート装置、クレーンなどでよく用いられる。
回転エンコーダ 軸の回転角度や速度を計測するエンコーダ。モータ、回転台、サーボドライブなど広範に使用される。
線形エンコーダ 平面移動の変位を検出するエンコーダ。CNC、三次元測定機、半導体製造装置などで一般的に使用される。
多チャンネルエンコーダ A/B/Z + UVW + シリアルインターフェースなど複数の信号を同時に出力し、モータの換相、位置検出、ネットワーク通信など複合ニーズに対応する。
プログラマブルエンコーダ 出力形式、分解能、方向などのパラメータをソフトウェアや専用機器を用いて設定できるエンコーダ。
エンコード方式 絶対エンコーダが出力するコード方式で、Gray Code、Binary、BCD、Excess Codeなどがある。

通信プロトコルと産業用インターフェース

プロトコル/インターフェース 定義
SSI Synchronous Serial Interface：同期式シリアル通信。絶対エンコーダのデータ伝送に用いられ、構造がシンプルでノイズ耐性が高い。
BiSS-C オープンソースの高速同期シリアルプロトコル。フルデュプレックス通信をサポートし、多軸チェーン接続にも対応。高性能な絶対エンコーダによく使われる。
EnDat Heidenhainが開発した双方向シリアルインターフェース。チェック機能と高分解能フィードバックを備える。
CANopen CANバス上で動作するオープンプロトコル。オブジェクト辞書を用いて管理し、複数ノードのネットワーク化が可能。欧州の産業オートメーションで広く利用される。
Profibus-DP フィールドバス標準。高速ボーレートに対応し、サイクルデータの交換をサポート。大規模なプロセス制御や離散製造での使用が多い。
DeviceNet Allen-Bradleyが提案したCANバスプロトコル。シンプルなデバイスとコントローラ間の接続に焦点を当てている。
EtherCAT Beckhoffが開発したリアルタイム産業用Ethernetプロトコル。分散クロックと多軸同期をサポートし、高速・高精度制御に適する。
PROFINET Siemensが主導する産業用Ethernet規格。IT技術とリアルタイム通信が統合され、工場自動化やプロセス自動化に向いている。
IO-Link センサ－アクチュエータ間のポイントツーポイント通信プロトコル。スマート診断やリモートパラメータ設定をサポートする。
Ethernet/IP Rockwellが推進するCIP (Common Industrial Protocol)ファミリーの一つで、分散ドライブや現場機器、SCADAなどに対応。
Modbus RTU/TCP オープンなマスタ・スレーブ通信プロトコル。リモートI/Oや分散システムへの拡張性に優れる。
UART 汎用非同期シリアルインターフェース（RS232/RS485モードなど）。シンプルまたはローコストなエンコーダモジュールでよく見られる。
SPI/I²C 半導体チップレベルのシリアルインターフェース。小型や低消費電力のエンコーダ設計に適している。
SERCOS SErial Real-time COmmunication System。光ファイバやEthernetを使ったリアルタイムモーション制御プロトコル。NCや高精度サーボでよく利用される。

取り付け構造と機械的インターフェース用語

用語 定義
実軸 エンコーダの中心軸が実体の円柱であり、トルク伝達には外部のカップリングやクランプ装置が必要。
中空軸 エンコーダが中空軸構造になっており、モータ軸を直接差し込める。カップリング要素が減るため設計が簡略化できる。
半中空軸 片側が封じられた中空軸構造。省スペースかつ取り付けが容易。
フランジ取り付け 前面フランジやシンクロフランジを介して装置に固定する方式。DIN規格でよく見られ、丸型や角型のフランジインターフェースがある。
シンクロフランジ 円形の標準取り付けフランジ（Synchro Flange）。クランプやネジ固定を用いる。
サーボクランプフランジ クランプ溝や位置決め穴があるフランジで、サーボモータや機械システムへの迅速な位置合わせと固定が可能。
取り付けネジ穴ピッチ エンコーダ筐体のネジ穴同士の間隔。機械装置の取り付け面との適合が必要。
取り付け深さ エンコーダ軸や中空シャフトを差し込む深さ。浅すぎるとガタつき、深すぎると破損の原因になる。
カップリング 実軸エンコーダとモータ／機械軸を接続する装置。フレキシブルカップリング、ベローズカップリング、リジッドカップリングなどが一般的。
ラジアル／アキシアル荷重 エンコーダの軸受が耐えられる半径方向または軸方向の最大荷重。許容範囲を超えると精度や寿命に影響を及ぼす。

環境適応性と信頼性用語

用語 定義
IP 等級 IEC 60529による防塵・防水保護等級。IP65、IP67、IP68など数値が大きいほど保護性能が高い。
動作温度 定格精度を維持しながら正常に動作できる周囲温度範囲。例：-20°C～+85°Cなど。
保存温度 通電しない状態で保存できる温度範囲。
耐振動 エンコーダの軸受や内部構造が耐えられる機械的振動レベル。一般的にgで表記される。
耐衝撃 短時間で大きな加速度／衝突を受けたときに耐えられる限度。単位はg。
EMC 電磁両立性（Electromagnetic Compatibility）のこと。外部電磁ノイズへの耐性と、自身が不要な電磁ノイズを出さない特性を含む。
ESD 静電放電耐性（Electrostatic Discharge）。エンコーダが静電気ショックに対してどの程度敏感かを示す。
SIL 等級 機能安全度水準（Safety Integrity Level）。SIL2やSIL3など。エレベーター、ロボット、列車制御など安全が重要なアプリケーションで使用。
MTBF 平均故障間隔（Mean Time Between Failures）。装置全体の信頼性を示す指標。
RoHS / REACH 有害物質規制（Restriction of Hazardous Substances） / 化学物質登録規則。エンコーダ材料の環境保護や安全適合に関わる。

精度、誤差、およびシステム校正用語

用語 定義
システム精度 実際の出力値と真の位置の間で生じる最大誤差。エンコーダの誤差、取り付け誤差、コントローラの誤差など複合的要因を含む。
分辨力 エンコーダが検出できる最小位置変化単位。より微小な動きを捕捉できるほど高い分辨力を持つ。
繰り返し精度 同じ位置に複数回戻ったときの出力の一致度合い。主に機械的バックラッシや信号の揺らぎが影響する。
リニア誤差 エンコーダの出力値と実際の移動量との間にある非線形なズレ。校正やソフトウェア補正によって削減される場合が多い。
ゼロ位誤差 Z相や原点信号と機械的な真のゼロ位置との間のずれ量。機械的な芯出しやソフトウェア校正で修正できる。
エンコード誤差 コードディスクの製造誤差、磁極分布の偏り、取り付け不良などによって生じるわずかな誤差。
校正係数 システム校正やリニア補償に用いるパラメータ。全体の精度向上に役立つ。
PID フィードバック サーボシステムでエンコーダは閉ループ制御のセンサとして働く。比例、積分、微分制御を通じて、モーションが目標値を正確に追従する。
ヒステリシス 位置の往復で発生する遅れ現象。増分エンコーダや伝達機構などで発生しやすい。

その他のよく使われる用語と補足説明

用語 定義
グレイコード (Gray Code) 隣接するコード同士で1ビットだけが異なるよう設計されたコード方式。切り替え時の揺らぎを低減でき、絶対エンコーダでよく用いられる。
2進数コード (Binary Code) 絶対エンコーダが位置値を直接2進数で出力する方式。コントローラでの解析が容易。
BCD コード (Binary-Coded Decimal) 4ビットの2進数で10進数1桁を表すコード形式。古い型式の絶対エンコーダや一部計測器で利用される。
Excess Code コード切り替えをよりスムーズに行うためにオフセットを加えたコード方式。古い絶対エンコーダや特注システムで使用される場合がある。
多回転ギアセット 機械式多回転絶対エンコーダの内部にある減速ギア。ギアの回転数を記録することで周回数を認識する。
電子多回転 内部回路や磁気メモリ技術によって周回数を記憶する方式。歯車を使用しないため、ブラシレスサーボモータ内蔵型などに多い。
UVW チャネル 三相モータ巻線の同期に用いられる増分形の換相信号。サーボモータやBLDCドライブに多く見られる。
S/N 比 (Signal to Noise Ratio) 信号対ノイズ比。エンコーダ出力の明瞭さや安定性を評価する指標。
最大回転数 エンコーダが安全に動作し、精度を維持できる最大回転数。これを超えると信号の歪みや軸受の摩耗が増加する。
最大線速度 線形エンコーダが安全に検出できる最高移動速度。これを超えると増分信号やデータ帯域の不足などが生じる恐れがある。
冗長エンコーダ 2系統のセンサまたは2系統の信号出力を備えたエンコーダ。安全性が重要なSIL3システムなどで使用され、メインエンコーダ故障時にバックアップが働く。

参考規格および拡張資料

注：用語の定義はメーカーや業界標準によって若干異なる場合があります。具体的な製品マニュアルを参照して再確認することをお勧めします。本ページは継続的に更新し、最新の技術や新しい応用シーンをカバーしていきます。追加や修正は、ぜひ Encoder.wiki でご共有ください！

← エンコーダの発展史 エンコーダーの主要パラメータ解説 →

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