堅牢な標準産業用インクリメンタル方式ロータリーエンコーダとは

2026/02/17

Wachendorff

ケーメックスAT テックプラス編集部

過酷な現場でエンコーダが止まるとき、それは単なる部品故障ではありません。生産停止、納期遅延、信頼低下――その代償は想像以上に大きいものです。
振動・衝撃・粉塵・水分、高速回転、強烈な電磁ノイズ、そして現場ごとに異なる仕様要求…。理論スペックだけでは乗り越えられない“リアルな壁”がそこにあります。

本記事では、世界中の建機やAGV、さらには風力発電や食品・医療・鉄鋼といった多種多様な産業現場で採用される Wachendorff Automation GmbH & Co. KG のエンコーダを例に、「なぜ止まらないのか？」「なぜ5年保証を実現できるのか？」過酷な現場課題を打破する“実証済みの堅牢性”の秘密を、技術的視点から徹底解説します。

【目次】
ロータリーエンコーダとは
　■アブソリュート式
　■インクリメンタル式
　　ーシャフトタイプ／中空（ホローシャフト）
　　ー光学式/磁気式
　　ー出力インターフェイス
現場での課題
　■課題①過酷な環境下での故障と物理的摩耗
　■課題②高速回転時や強電磁環境下でのノイズトラブル
　■課題③：現場ごとに異なる信号規格への対応
これらの課題に対しWachendorffが提供できるソリューションとは？
　■ソリューション①：「実証」に基づいたメカニカル強化設計
　■ソリューション②：ノイズを克服する独自技術と堅牢な筐体
　■ソリューション③：NFC非接触設定による柔軟な運用（WDGNシリーズ）
Wachendorfの強み
Wachendorfのインクリメンタルエンコーダ
　　ー他社製品との比較
製品仕様・選定ガイド
 Wachendorffとは

ロータリーエンコーダとは

ロータリーエンコーダは、軸の回転の動き（位置や角度、速度）を電気信号に変換して出力するセンサです。産業機械が「今、どれだけ回ったか」「どのくらいの速さで動いているか」を把握するための「目」の役割を果たします。
3Dプリンターが図面通りに積層したり、ロボットアームがミリ単位の狂いなく停止できるのは、このセンサが回転をデジタル信号に変えて『今の正確な位置』をリアルタイムに伝えているからなんです。

回転の動きを電気信号に変換するロータリーエンコーダには、大きく分けて「アブソリュート」と「インクリメンタル」の2つの検出方式があります。これらは位置を「絶対値」で捉えるか、「変化量」で捉えるかという根本的な違いがあります。

アブソリュート式

回転軸の現在位置を一意の値（絶対位置）として出力する方式です。

仕組み：ディスク上のパターン（バイナリコード等）を読み取り、角度に応じた固有の数値を直接出力します。
メリット：電源を入れた瞬間に現在位置を把握でき、回転途中の状態も常に数値として取得可能です。
リニア版：直線運動を測るアブソリュート式リニアエンコーダ（リニアスケール）も、同様に絶対位置を検出する構成です。

インクリメンタル式

回転や移動に応じた「パルス信号（変化量）」を出力し、基準位置からの移動量や速度を測る方式です。

仕組み：回転に応じて一定間隔のパルスを生成。A相・B相の2つの信号を出すことで、回転方向の判別も可能です。
メリット：構造がシンプルで高速応答性に優れており、リアルタイムな速度制御や高い時間分解能が必要な用途に最適です。
リニア版：直線運動を測るリニアエンコーダ（リニアスケール）も同様の仕組みです。

検出方式の違いに加え、ロータリーエンコーダには形状や検出原理、出力形式において多様なバリエーションが存在します。代表的な仕様の違いを以下にまとめました。

シャフトタイプ／中空（ホローシャフト）

シャフトタイプはエンコーダの軸を機械側に直接固定する方式で、中空（ホローシャフトタイプ）は機械軸をエンコーダ内部に通して取り付ける方式です。用途や設置条件に応じて選択されます。

堅牢なインクリメンタル方式のロータリーエンコーダの代表モデル例（上記イメージはWDGIシリーズ）

光学式/磁気式

光学式は高分解能・高精度な検出が可能です。一方、磁気式は耐環境性に優れており、振動や衝撃のある環境に適しています。

特徴	光学式 (Optical)	磁気式 (Magnetic)
分解能	非常に高い (最大 25,000 PPR 等)	中程度 (最大 16,384 PPR 等)
耐久性	精密だが振動・衝撃に注意が必要	非常に高い (衝撃、湿度、油に強い)
サイズ	光学系のスペースが必要	非常にコンパクトに設計可能
メリット	高精度・高分解能な制御に最適	過酷な環境下での信頼性・長寿命

出力インターフェイス

ロータリーエンコーダの出力インターフェイスは、制御システムの進化に伴い、古典的なパルス出力から高度なネットワーク通信まで多岐にわたっています。

例えば、Wachendorff製のインクリメンタル方式ロータリーエンコーダではTTL、HTL、sin/cos など、電気信号に対応し、アブソリュート方式ロータリーエンコーダでは、CANopen、EtherCAT、EtherNet/IP、PROFINET、IO-Link など、幅広いインターフェースに対応しています。

インクリメンタル方式の出力波形例（TTL/HTL等）

現場での課題

ロータリーエンコーダ（インクリメンタル／アブソリュート）を実際の産業現場に導入する際、よく問題となる点は次のようなものです。

課題①過酷な環境下での故障と物理的摩耗

建設機械、モバイルマシン、屋外設備といった現場は、精密機器にとって過酷そのものです。

物理的ダメージ：激しい振動や予期せぬ衝撃、急激な温度変化、さらには粉塵や水分の侵入により、ロータリーエンコーダのベアリングやシャフトは非常に損傷しやすい環境にあります。

理論値の限界：一般的な指標である「理論寿命計算（DIN ISO 281：軸受の基本定格荷重や回転数から、金属疲労による寿命を予測する規格）」だけでは、実際の過酷な環境下での耐久性を十分に保証できないのが実情です。

課題②高速回転時や強電磁環境下でのノイズトラブル

高速回転を伴うモーターやインバータ駆動機器、大電流機器がひしめく周辺環境では、電気的な外乱が大きなリスクとなります。

信号トラブル： EMCノイズや急激な電源変動により、インクリメンタル方式では信号の欠落や誤カウントが発生し、設備の誤作動や停止を招く恐れがあります。

マルチターン管理の壁：アブソリュートエンコーダにおいて、1回転を超える位置（回転数）を管理する場合、従来方式では「バッテリーで回転数を保持する」か「ギア機構で機械的にカウントする」必要がありました。しかし、これにはバッテリー交換の手間や、摩耗による故障、サイズ増大といった運用上の課題が常に付きまといます。

課題③：現場ごとに異なる信号規格への対応

装置や納入先ごとに求められる仕様が異なるため、運用面で多大なコストが発生しています。

在庫と発注の負荷：分解能（ppr）や出力形式ごとに型番が異なるため、予備品の在庫が膨れ上がります。また、仕様変更のたびに再発注が必要になります。

設定の柔軟性：現場での微調整が困難であり、設定ミスによる設備停止リスクや、直線運動を計測するリニアエンコーダ（リニアスケール）等を含めたシステム全体の調整に多大な時間を要しています。

これらの課題に対しWachendorffが提供できるソリューションとは？

上述の課題に対して、Wachendorffは次のようなソリューションを提供できます。

ソリューション①：「実証」に基づいたメカニカル強化設計

Wachendorffは、理論値だけでなく、実機試験を組み合わせることで、物理的な耐久性を実証しています。

① ベアリングパッケージ認定によるメカ強化設計：開発段階において、シャフトとボールベアリングを含む“ベアリングパッケージ”を徹底検証。

② 自社ラボでの多層的耐久試験：「壊れない」を証明するため、以下のシビアなテストをクリアしています。

HALT温度サイクル試験 / 耐振動・耐衝撃試験 / IP保護等級確認 / EMC試験 / 長期連続運転試験

実例：WDGA 58Fの構造

最大8000rpm、アキシャル50N、ラジアル60Nという、通常では考えられない高負荷条件で安定動作を実証済み。

③ 5年保証を支える品質戦略：「部品単位検証 → サプライヤー監査 → 実機耐久 → 最終製品長期試験」という徹底したプロセスを構築。理論ではなく、積み上げた“実証”こそが信頼の担保です。

ソリューション②：ノイズを克服する独自技術と堅牢な筐体

強電磁環境下や高速回転時でも、安定した信号出力を実現します。

① EMC国際規格準拠：DIN EN 61000-6-2（耐ノイズ）、DIN EN 61000-4-2（ESD 8kV）、DIN EN 61000-4-4（バースト 2kV）などの厳しい規格をクリアしています（例：WDGI 58E）。

② ノイズ耐性を高める構造設計：アルミダイカストやステンレス金属ハウジングによる高いシールド性を確保。さらに逆接続保護・短絡保護回路を搭載し、4.75～32VDCの広範囲電源に対応します。

③ 独自技術 EnDra®（マルチターンテクノロジー）：Wachendorff Automationが開発した EnDra®（Energy Wire）は、ウィーガンド線（Wiegand wire）を利用した革新的な技術です。

動作の流れ（EnDra®の原理）：
1.シャフト上の磁石とホールセンサで1回転の絶対位置を検出します。
2.磁界がウィーガンド線（Wiegand wire）を通過すると、内部で磁化反転が発生します。
3.これにより、回転速度に依存しない強力な電圧パルスが発生し、回転数を記録します。

メリット：外部電源やバッテリーを使わずに回転数を記録できるため、メンテナンスフリーで振動・ノイズに極めて強い構造を実現しました。

④ Opto-ASIC：自社開発の信号処理ASICにより、高速回転時でも極めて高い信号品質を確保します。

ソリューション③：NFC非接触設定による柔軟な運用（WDGNシリーズ）

スマートフォン一つで、在庫削減と現場対応力の向上を同時に実現します。

① NFCによる非接触設定：電源OFFの状態でも、スマートフォンをかざすだけで設定可能。組立前や現場設置後でも即時に仕様を変更できます。

② 1台で多用途対応：1～16,384 pprの分解能設定や、HTL/TTLの切替が可能。これにより在庫の共通化（共通在庫化）を実現します。

③ 高度なパラメータ設定（Advancedモデル）：チャネル別設定、ゼロ位置調整、パルス幅設定など、現場のニーズに合わせた微調整が可能です。

④ 設定データ保存・コピー：アプリで設定を保存し、他の個体へ即座に転送（コピー）できるため、複数台のセットアップも容易です。
⑤ セキュリティ機能：PIN/PUK保護機能により、第三者による不正な設定変更を防止します。

Wachendorffのソリューションは、在庫削減・現場対応力向上・設定ミス低減を同時に実現し、現場のあらゆる課題を解決へと導きます。

Wachendorfの強み

Wachendorff製インクリメンタル方式のロータリーエンコーダは以下の強みを持っています：

1. 圧倒的な耐久性と信頼性（Made in Germany）
　5年間の長期製品保証を提供し、高い品質と長期信頼性を担保しています。過酷な振動、衝撃、汚れ、極端な温度変化環境にも対応した設計です。

2. 革新的なテクノロジー
　EnDra® や QuattroMag® といった独自技術により、摩耗低減・高分解能・高耐環境性能を実現しています。

3. 高度なカスタマイズ対応
　世界2,000以上のカスタム導入実績があり、特定用途向けの設計にも柔軟に対応可能です。

4. 豊富な製品ラインナップとインターフェース
　インクリメンタル/アブソリュート両対応、CANopen、SSI、EtherCAT、PROFINETなど多様な通信に対応します。

5. 業界特化の専門性
　建機・重機・AGV・梱包機など、産業機器分野の厳しい要求にも適した製品を提供しています。特に、衛生対応が求められる食品・飲料・ラベリング機器、高温・粉塵にさらされる鉄鋼・重工業、そして耐環境性が必須となるクレーンや高所作業車といったモバイルマシン分野において、その専門性を発揮します。

Wachendorfのインクリメンタルエンコーダ

Wachendorffのインクリメンタル方式のロータリーエンコーダは、建設機械のアーティキュレーション位置検出や、AGVの速度制御、梱包機ラインでのロールフィードバックなど、多数の現場で採用されています。

・堅牢な標準産業用インクリメンタルエンコーダの優れている点

1. 高耐環境性：IP67以上の防水防塵性能
2. 高機械耐力：最大500 Nの軸方向/ラジアル荷重に対応
3. 高出力周波数：最大2 MHz対応で高速制御に最適
4. 多様なインターフェース対応（TTL/HTLなど）
5. 長期安定性と5年間保証による信頼性担保

なぜ「堅牢な標準産業用」が必要なのか

建機、AGV、梱包機、あるいはフィルム・紙などのロール長さ測定や、食品カット位置制御、風車のピッチ角制御などの現場では、エンコーダの停止が機械全体の故障に直結します。そのため、WachendorffのWDGIシリーズのように、過酷な環境下でも長期間安定動作する「高い信頼性」と「長期の5年保証」を備えた製品が不可欠です。

他社製品との比較

機能・仕様	Wachendorff WDGI	一般他社標準エンコーダ
保証期間	5年間※条件有	1〜2年間
耐環境性	IP67/IP65	IP65前後
最大出力周波数	2 MHz	500 kHz〜1 MHz
軸荷重対応	最大500 N	200〜300 N
インターフェース対応	TTL/HTL/sin-cos	TTL/HTLのみ

※5年保証の主な条件
保証期間・・・標準製品は納品（出荷）から5年
対象・・・・・製造上・材料上の欠陥による不具合
適用条件・・・正常な使用とメーカー指示による取り扱いが前提
対象外・・・・誤用・改造・不適切な設置・保守されていない状態など
手続き・・・・技術相談後、返送番号（RSN）を取得する必要あり

製品仕様・選定ガイド

	WDG	WDGI	WDGP	WDGN	WDGR
技術方式	磁気式／一部光学式	光学式／磁気式	磁気式	磁気式（NFCプログラマブル）	光学式＋磁気式（冗長構成）
最大分解能 (ppr)	～2,500（モデル依存）	25,000（モデル依存）	16,384	16,384	モデル依存
NFC設定	非対応	非対応	非対応	対応	非対応
出力信号	TTL / HTL	TTL / HTL / RS422 / 1Vpp（SinCos）	TTL / HTL / RS422	TTL / HTL / RS422	TTL / HTL / RS422（二重出力）
代表ハウジング径 (mm)	24 / 30 / 40 / 50 / 58	36 / 58 / 63 / 115	36 / 58	36 / 58	58
保護等級	IP40 ～ IP67	IP65 / IP67 / IP69K	IP65 / IP67	最大 IP67	IP67
最大出力周波数	約 300 kHz（代表値）	最大 2 MHz	最大 1 MHz	最大 1 MHz	産業用高周波対応
使用温度範囲	-20 ～ +80℃（モデル依存）	-40 ～ +85℃	-40 ～ +85℃（モデル依存）	-40 ～ +85℃（モデル依存）	-40 ～ +85℃
高シャフト負荷対応	軽～標準負荷	最大 300N 軸／ラジアル（重負荷型）	高耐振動・耐衝撃	標準産業用途	重負荷対応
主な用途	小型・コスト重視用途	高精度・重耐環境用途	堅牢な産業用途	柔軟設定が必要な高分解能用途	安全・冗長用途

Wachendorff社製エンコーダ「WDGシリーズ」の型番構成表

シャフトおよび取付フランジの仕様詳細

A：シンクロフランジ (Syncro flange)
B：クランピングフランジ (Clamping flange)
C：ラウンドフランジ (Round flange)
　・拡張ボアホール（取付穴）付き
D：クランピングフランジ (Clamping flange)
　・ヘビーデューティー（高荷重・堅牢仕様）
E：ブラインドボア・ホローシャフト (Blind bore hollow shaft)
　・貫通していない「袋穴」タイプの中空軸
F：クランピングフランジ (Clamping flange)
　・コンパクト設計
G：ホローシャフト (Hollowshaft)
　・特殊トルクサポート（回り止め）付き
H：ホローシャフト (Hollowshaft)
　・標準的な中空軸
I：ホローシャフト (Hollowshaft)
　・絶縁仕様（電気的ノイズを遮断）
K：ラウンドフランジ / クランピングフランジ
　・本体径 Φ 36 または 40 の場合：ラウンドフランジ
　・本体径 Φ 58 の場合：クランピングフランジ（ロング6mmシャフト仕様）
J：サーボフランジ (Servo flange)
　・許容シャフト荷重の強化および高IP（防塵・防水）仕様
M：タコフランジ / モーターフィードバックフランジ
　・本体径 Φ 115 の場合：タコフランジ（11mmシャフト）
　・本体径 Φ 58 の場合：モーターフィードバック用フランジ
N：クランピングフランジ (Clamping flange)
　・1.25インチ追加仕様
Q：スクエアフランジ (Square flange)
　・四角形フランジ
R：ステータカップリング (Stator coupling)
S：スクリューフランジ / クランピングフランジ
　・本体径 Φ 36 または 40 の場合：スクリューフランジ
　・本体径 Φ 58 の場合：クランピングフランジ（耐腐食性仕様）
T：タコフランジ (Tacho flange)10mmシャフト仕様
V：スクリューフランジ / クランピングフランジ
　・本体径 Φ 53 の場合：スクリューフランジ
　・本体径 Φ 58 の場合：クランピングフランジ（食品・飲料業界向け仕様）

Wachendorffとは

ヴァッヘンドルフ（Wachendorff Automation GmbH & Co. KG）は、ドイツ・ガイゼンハイム（フランクフルト近郊）に本社を置き、USA、UK、フランス、イタリア、中国、日本など世界各地に拠点を持つ、設立1978年・40年以上の歴史あるエンコーダ専門メーカーです。
特に堅牢で高精度なエンコーダ製品は、産業機械や建機、モバイルマシンまで幅広い用途で高い評価を獲得しています。近年では、物流DXを支えるAGV/AMR（自律走行ロボット）や、スマート工場向けの包装機、精密な位置決めが不可欠な医療機器・ロボット・テスト装置、さらには過酷な風力発電やエレベーターの昇降制御まで、その活用フィールドは全産業に広がっています。