ロータリエンコーダとは？初心者が知っておくべき基本と活用のすべて共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

ロータリエンコーダとは？

ロータリエンコーダは、回転する部品の位置や回転角を検知してデジタル信号に変換するセンサーです。モーターの回転を正確に把握することで、ロボット制御や工作機械、マウスのスクロールなど、身近な場面で使われています。

仕組みと動作原理

内部には回転軸に取り付けられた検出素子と、回転を検知するパターンが描かれたディスクがあり、A相とB相という2つの出力信号を生成します。これらの信号は、クアドラチュアル信号として MCU が読み取る形式です。絶対型と増分型の2種類が存在し、それぞれ用途が異なります。

絶対型と増分型の違い

絶対型は、回転位置を1つのコード値として保持します。電源を切っても現在位置を記憶しており、再起動後の初期位置推定が不要です。一方、増分型は回転の変化量のみを出力するため、現在の正確な角度を知るには外部の参照点や再同期が必要になります。用途によって適切なタイプを選ぶことが重要です。

主な用語と指標

分解能は、1回転あたりのパルス数を表します。高い分解能ほど細かな位置検知が可能です。PPR（パルス・パー・回転）や CPR（コード・パー・リボリューション）は表現方法の違いです。回路側のノイズ対策として、デュアル・デッドタイム・デバウンスなどのポイントが重要になります。

実務での使い方の流れ

1) 用途の決定: 速度計測が主目的か、正確な角度を知る必要があるかを決めます。 2) 種類の選択: 増分型か絶対型かを選びます。 3) 出力仕様の確認: A/B信号、Vcc、グランド、信号品質を確認します。 4) 接続とデータ取得: マイコンや PLC との接続設計をします。 5) キャリブレーションと検証: 実測値と理論値を比較してズレを減らします。

選び方のポイント

耐環境性（温度、振動）、耐久性、信号のノイズ耐性、取り付け仕様、電源電圧、コストを総合的に評価します。ロータリエンコーダは多くの形状とサイズで提供されるため、取り付けスペースやシャフト径に合わせて選ぶことが重要です。初心者の方は、最初は評価ボード付きの入門セットを使って、基礎的な読み取りとデータ処理の流れを体験すると理解が深まります。

よくある誤解と注意点

・高分解能＝万能ではありません。ノイズ、取り付けの軸ズレ、温度変化などにより実測解像度が落ちることがあります。取り付けの正確さと適切な電子回路（デコーディング・フィルタリング）が大切です。

表：増分型と絶対型の比較

種類	増分型
出力	A相/B相のパルス
初期位置の扱い	初期位置を外部で設定する必要がある
長所	高分解能・安価
短所	再同期が必要になることがある

まとめ

ロータリエンコーダは、回転運動を数値化して機械を「理解」させるための重要なセンサーです。正しく選び、適切に接続・キャリブレーションすることで、ロボットの動作精度や生産ラインの自動化を大きく向上させます。もし初めて触れる場合は、絶対型と増分型の違いを押さえ、実践的な実験から理解を深めると良いでしょう。

ロータリエンコーダの同意語

回転エンコーダ: ロータリエンコーダと同じく、回転軸の角度・位置・速度を検出してデジタル信号やパルスとして出力するセンサ装置です。
ロータリーエンコーダ: Rotary Encoder（英語表記）の日本語表現。回転運動を検出し、角度情報やパルス信号を出力する最も一般的なタイプのエンコーダです。
ロータリエンコーダ: 回転運動を検出して角度・位置情報を出力する、ロータリエンコーダの別表記・同義語です。
回転式エンコーダ: 回転する部品の角度を測定して信号化するエンコーダの別表現。基本機能はロータリエンコーダと同じです。
回転型エンコーダ: 回転運動の角度・位置を検出して出力するエンコーダの表現の一つです。
角度エンコーダ: 角度（回転角）を測定・出力するエンコーダの総称。回転位置を知るためのセンサとして用いられます。

ロータリエンコーダの対義語・反対語

リニアエンコーダ: 回転運動を測るロータリエンコーダの対義語として、直線の位置を測定・出力するエンコーダ。直線の移動情報を扱います。
リニアポジションセンサ: 直線の位置を検出するセンサ。ロータリエンコーダが回転位置を出力するのに対し、直線的な位置情報を直接得られます。
直線位置センサ: 直線方向の位置を測定するセンサの総称。回転ではなく直線的な変位を追います。
非回転型センサ: 回転運動を検出しないセンサの総称。ロータリエンコーダの対義として、測定対象が回転ではない場合を指します。
アブソリュートエンコーダ: 絶対位置を直接出力するエンコーダ。インクリメンタル型と対照的で、現在位置を基準として保持します。
インクリメンタルエンコーダ: 回転量の相対位置をパルスとして出力するエンコーダ。絶対位置を直接知るアブソリュートエンコーダとは性質が異なります。

ロータリエンコーダの共起語

A相: ロータリエンコーダの出力の1つ。A相はB相と90度の位相差をもち、回転方向を判断する基礎となるデジタル信号です。
B相: ロータリエンコーダの出力の1つ。A相と同様に位相差を活用して回転方向を検出します。
Z相: インデックス信号。1回転につき1回だけ出力され、回転の基準点を取得するのに役立ちます。
パルス数: 1回転あたりの出力パルスの数。高いほど分解能が高く、位置精度に直結します。
分解能: エンコーダが1回転で検出できる細かさの指標。パルス数と相の組み合わせで決まり、CPR/PPで表されます。
回転角度: エンコーダの1回転を表す角度。通常は0°から360°で1周を定義します。
クアドラチャ信号: A相とB相が90度ずれて出力される回転検出方式。これにより回転方向が決まります。
出力信号: エンコーダが出力する基本的なデジタル信号群。A/B/Z相の信号を含みます。
TTL出力: TTLレベルで出力されるデジタル信号。扱いやすい反面、ノイズ対策が必要な場合があります。
差動出力: 信号を2本で伝送する差動出力。ノイズ耐性が高く、長距離伝送に向きます。代表例はRS-422/RS-485。
RS-422: 差動伝送規格の一つ。長距離伝送とノイズ耐性に優れ、産業用途でよく使われます。
RS-485: 複数機器を同一バスで接続できる差動伝送規格。産業機器の多点接続に適しています。
光学式エンコーダ: 光を使って位置を検出するタイプのロータリエンコーダ。高分解能が得やすいのが特徴です。
磁気式エンコーダ: 磁気センサで位置を検出するタイプ。耐振・長寿命のケースが多いです。
方向検出: A相とB相の位相差を用いて回転の方向を判定します。
シャフト: ロータリエンコーダの回転を伝える軸。機械に取り付けられる部品です。
取付形状: エンコーダの取り付け形式。ボルト孔配置や外形寸法など、装置側の規格に依存します。

ロータリエンコーダの関連用語

ロータリエンコーダ: 回転運動を角度情報として出力するセンサ。通常はA相・B相・Z相のパルス信号で回転量・方向・現在位置を検出します。
増分エンコーダ: 現在位置を相対的に検出するタイプ。電源を入れた後の起点は外部リファレンスで設定します。分解能はパルス数で表されます。
絶対エンコーダ: 現在の角度を絶対座標として一意に出力するタイプ。電源を切っても現在位置を保持・取得できます。
A相: A相は回転の1つの相位信号。B相と組み合わせて回転方向・速度を判定します。
B相: A相と同様に90度位相差を持つ相信号。回転方向の判断に用いられます。
Z相: インデックス信号。1周につき1回程度出力され、基準点の検出やオフセット設定に使われます。
光学式エンコーダ: 光学的なパターンとフォトセンサで位置を検出するタイプ。高分解能だが、汚れや光の影響に注意します。
磁気式エンコーダ: 磁気センサと磁極パターンで位置を検出するタイプ。耐環境性が高く、油や湿度のある環境で有利なことが多いです。
機械式エンコーダ: 機械的な接触部を用いて信号を生成するタイプ。寿命や摩耗に注意が必要です（一般には非接触タイプが主流）。
分解能: 1回転あたりのパルス数のこと。分解能が高いほど角度の細かな変化を検出できます。
パルス数: 1回転で出力されるパルスの数。分解能の具体的な指標として用いられます。
回転方向検出: A相とB相の位相差を用いて時計回り(CW)か半時計回り(CCW)かを判断します。
グレイコード: 絶対エンコーダで用いられる、隣接角度のデータが1ビットだけ変化するように設計されたコード。誤読を減らします。
絶対表現（Binary/Gray）: 絶対エンコーダの出力形式。Grayコードは誤読を防ぐために使われることが多いです。
出力形式（差動出力）: 信号を2本の線で同じデータを反対位相で送る方式。ノイズ耐性が高く長距離伝送に適します。
差動出力: A相・B相・Z相を差動信号で出力する形式。RS-422/RS-485などと組み合わせて使われます。
TTL出力: 信号レベルがTTL/CMOSのデジタル出力形式。近距離・ノイズの少ない環境で使われます。
Push-Pull出力: 出力が二つの極性で強く駆動される出力形態。高速応答に向きます。
オープンコレクタ出力: 出力が外部回路により引き上げられる形。多数の信号を共有する場合に使われます。
RS-422出力: 差動出力の規格の1つ。長距離伝送やノイズ耐性に優れます。
RS-485出力: 差動出力の規格の1つ。多点接続に適しています。
SSI: Synchronous Serial Interfaceの略。絶対エンコーダでよく使われるシリアル通信規格。クロックでデータを同期します。
BiSS-C: 高分解能・高速度向けのシリアル通信規格。双方向通信や同期機能を持ち、モータ制御で用いられます。
Endat: 主にサーボモータ周辺の絶対エンコーダで使われる通信規格。データとクロックを同期して伝送します。
インターフェース規格: エンコーダと制御機器を接続する通信方法の総称。SSI・BiSS-C・Endatなどが代表例です。
校正/キャリブレーション: 増分エンコーダでは起点の設定が必要な場合が多く、絶対エンコーダは基本的に位置を保持します。初期設定や定期的な点検が重要です。
バックラッシュ: 機械部の遊びのこと。回転系の位置誤差に影響する要因で、機械設計や取付精度に依存します。
用途・ applications: ロボットの関節位置決め、CNC機械の回転軸位置検出、モータ制御、工作機械・医療機器など、正確な位置情報が必要な場面で使用されます。
環境耐性: 温度・湿度・油分・振動などの環境条件に対する耐性。磁気式・光学式それぞれで適した環境が異なります。