编码器、具有编码器的电机、和伺服系统的制作方法_3

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使用各种方法,而不特别地限定。作为示例,下面描述了根据高增量信号和低增量信号以及绝对信号来计算绝对位置、然后生成位置数据的情况。
[0092]如图6所示,位置数据生成部130包括绝对位置确定部131、第一位置确定部132、第二位置确定部133、以及位置数据计算部134。绝对位置确定部131将来自受光阵列PAl、PA2的各绝对信号二进制化,并将信号转换成表示绝对位置的位数据。然后,绝对位置确定部131根据预先确定的位数据和绝对位置的对应关系来确定绝对位置。
[0093]另一方面,第一位置确定部132使来自受光阵列PIl的四个相位各自的低增量信号中的、180°相位差的低增量信号彼此相减。通过减去180°相位差的信号,能够将一个间距内的反射狭缝的制造误差、测量误差等抵消。如上所述,在此将从相减得到的信号称作“第一增量信号”和“第二增量信号”。该第一增量信号和第二增量信号相互在电角具有90°相位差(简称作“A相信号”、“B相信号”等)。然后,第一位置确定部132根据这两个信号来确定一个间距内的位置。用于确定一个间距内的位置的方法不特别地限定。例如,在作为周期信号的低增量信号是正弦信号的情况下,上述的确定方法的示例是通过对A相和B相的两个正弦信号的相除结果进行反正切运算来计算电角Φ。或者,还具有使用跟踪电路来将两个正弦信号转换成电角Φ的方法。或者,还具有在预先创建的表格中确定与A相和B相的信号的值相对应地关联的电角Φ的方法。此时,优选地,第一位置确定部132针对各检测信号将A相和B相的两个正弦信号从模拟向数字转换。
[0094]位置数据计算部134将由第一位置确定部132确定的一个间距内的位置重叠于由绝对位置确定部131确定的绝对位置上。通过这种设置,能够以比基于绝对信号的绝对位置更高的分辨率来计算绝对位置。根据本实施方式,该计算出的绝对位置的分辨率与间距短的狭缝轨道SI2的狭缝的数量一致。即,在该示例中,所计算出的绝对位置的分辨率是基于绝对信号的绝对位置的分辨率的两倍。
[0095]另一方面,第二位置确定部133对来自受光阵列PI2L、PI2R的高增量信号进行与上述的第一位置确定部132相同的处理,并根据这两个信号来确定一个间距内的高精度的位置。然后,位置数据计算部134将由第二位置确定部133确定的一个间距内的位置重叠于基于上述的低增量信号计算出的绝对位置上。通过这种配置,能够计算具有比根据低增量信号计算出的绝对位置更高的分辨率的绝对位置。
[0096]位置数据计算部134对如此计算出的绝对位置进行倍增处理从而进一步提高分辨率,并将结果作为表示高精度的绝对位置的位置数据输出到控制器CT。以这种方式根据分辨率不同的多个位置数据来确定高分辨率的绝对位置的方法称作“累积方法”。
[0097]1-3.实施方式I的有利的示例
[0098]根据本实施方式,多个狭缝轨道包括具有与其他的增量图案不同间距的增量图案的狭缝轨道SI I,并且受光阵列PII被构成为接收被狭缝轨道SI I反射的光。即,编码器100包括:多种类型的狭缝轨道SI2、SI1,每个狭缝轨道包括间距不同的增量图案;以及被构成为从其接收光的多个受光阵列PI2L、PI2R、PIl0通过这种配置,能够通过上述的累积方式生成表示高分辨率的绝对位置的位置数据,由此能够实现高分辨率。
[0099]另外,根据本实施方式,受光阵列PIl被构成为与光源121夹着受光阵列PA1,除了上述的更高的分辨率以外,还能够实现更高的精度。要注意到,“实现更高的精度”是指通过减少噪声等来提高检测信号的可靠性。
[0100]通常,随着受光阵列远离光源配置,受光量减少。当为了确保受光量而增大受光面积时,各受光元件的结电容增大,因此信号的响应性下降。另外,如果受光量减少,则即使在回路侧增益增大,信号响应性也同样地下降。
[0101]另一方面,如本实施方式那样,在采取将受光阵列PIl夹着其他的受光阵列而配置在远离光源121的位置上的结构的情况下,能够将这种响应性减小的影响抑制到最低限。即,由于从受光阵列PI2L、PI2R获得的信号的分辨率很高,因此信号与其他的受光阵列的信号相比成为高周期的重复信号,但是最终的绝对位置的精度被从该受光阵列PI2L、PI2R输出的信号的响应性相对较大地影响。因此,受光阵列PI2L、PI2R的配置位置在精度提高方面是重要的因素。另外,从受光阵列PA1、PA2输出的信号如上所述,表示精度较低的一转内的绝对位置。这些输出信号也用作最终的绝对位置的基础,因此对于精度提高需要准确性和响应性。因此,受光阵列PA1、PA2的配置位置在精度提高方面也作为重要的因素。
[0102]另一方面,在如本实施方式配置有三种受光阵列(第一至第三受光阵列的一例)的情况下,难以与光源121相邻地配置所有种类的受光阵列,至少一种受光阵列与光源121之间夹着其他的受光阵列。基于这样的情况,根据本实施方式,受光阵列PIl被配置为与光源121夹着其他的受光阵列。因此,能够使对绝对位置的精度具有较大影响的受光阵列PI2L、PI2R以及受光阵列PA1、PA2接近光源121,由此能够提高响应性,进而能够提高绝对位置的精度。
[0103]另外,根据本实施方式,受光阵列PI2L、PI2R在测量方向上夹着光源121,受光阵列PA1、PA2在宽度方向上夹着光源121。通过这种配置,能够尽可能将响应性相对较大地影响精度的受光阵列PI2L、PI2R靠近光源121配置,而与被狭缝宽度和反射限制的距离无关。因此,能够进一步提闻精度。
[0104]要注意,在本实施方式中,进一步如上所述地采取累积方法,由于受光阵列PIl中的信号的分辨率比受光阵列PI2L、PI2R中的信号的分辨率低,因此在受光阵列PIl中要求的信号的响应性较低(换言之,信号的响应性的允许范围更大)。因此,难以受到响应性的影响,使得能够进一步提高精度。即,能够将信号的分辨率高的受光阵列PI2L、PI2R配置在光源121的附近,由此能够确保高的信号响应性。
[0105]另一方面,来自狭缝轨道的反射光的一部分有可能在各受光阵列所具有的各受光元件的表面上被反射。当该反射光再次被狭缝轨道反射并被其他的受光阵列接收时,产生串扰,由此引起噪声。并且,在如本实施方式那样沿着光源121的周围配置了多个受光阵列的情况下,从光源121射出的光是扩散光,因此在受光阵列的表面上反射并再次被狭缝轨道反射的光被配置在受光阵列的外侧(光源121的相反侧)的受光阵列相对较大量地接收。因此,在存在如本实施方式那样与光源121之间夹着另一受光阵列进行配置的受光阵列的情况下,该受光阵列接收由更靠近光源121的受光阵列产生的反射成分,由此能够产生更大的噪声。另一方面,在受光阵列与光源121之间不存在其他的受光阵列的情况下,由受光阵列产生的反射成分的影响减小。
[0106]因此,通过如本实施方式那样将受光阵列PIl配置在其与光源121夹着其他的受光阵列的位置上,对于具有相对较大的噪声影响的受光阵列PI2L、PI2R以及受光阵列PA1、PA2,能够以在它们与光源121之间不存在其他的受光阵列的方式进行配置。由此能够减小由受光阵列的反射成分产生的噪声,并提高精度。
[0107]另一方面,如图7所示,在圆盘110的材质111的表面上存在有大量的微小的凹凸,这引起从光源121射出的光被圆盘110反射时产生不规则反射(散射)。
[0108]图8概念性地示出了材质111的微小的凹凸中的凸部112的形状的示例。
[0109]此外,在图8中,不规则反射成分的各箭头的长度表示强度的大小。在图8所示的示例中,凸部112包括上表面112a以及包围上表面112a的周围的倾斜的侧面112b。上表面112a具有比较平坦的形状,因此从上方(在该示例中,沿Y轴的正侧且沿Z轴的正侧)倾斜照射的入射光的表面积很大,但是,侧面112b倾斜,因此被照射入射光的表面积很小。因此,如图8所示,对于由入射光产生的不规则反射成分的强度,被上表面112a散射的前方散射成分Lf、上方散射成分Lu、以及后方散射成分Lb相对较大,被侧面112b在圆周方向上散射的侧部散射成分Ls相对较小。另外,前方散射成分Lf、上方散射成分Lu、和后方散射成分Lb中,向规则反射方向散射的前方散射成分Lf的强度最大,向上方散射的上方散射成分Lu以及向与入射光的行进方向相反的方向散射的后方散射成分Lb的强度为中等(比侧部散射成分Ls大)。因此,整体上,不规则反射成分的分布主要在沿着Y-Z平面的方向上。
[0110]图9示出了从X轴的正方向观察到的不规则反射成分的强度分布,图10示出了从Z轴的正方向观察到的不规则反射成分的强度分布。此外,图9中的各箭头的长度、以及图10中的与点E的距离分别表示强度的大小。由于由上述的凸部112产生的不规则反射,存在有大量微小的凸部112的圆盘110的表面上的不规则反射成分的强度分布如图9和图10所示,在沿着包含光的行进方向的平面(在该示例中为Y-Z平面)的方向上为细长的形状,并且在整体上在沿着Y轴的方向上具有指向性。更具体地,如图10所示,该不规则反射成分的强度分布以反射位置E为中心,是将在光的行进方向上并排设置的两个圆连接的大致8字状的分布,并且特别地,在光的行进方向远侧的圆形成比行进方向近侧的圆更大的分布形状。即,当在光学模块120中在以光源121为基准的相同的方向上配置了两个受光阵列的情况下,在两个受光阵列之间,产生例如应该到达一个受光阵列的反射光中的散射光到达另一受光阵列的串扰,引起噪声。并且,远离光源121的受光阵列与靠近光源121的受光阵列相比,接收更多量的光的不规则反射成分,因此有时产生更大的噪声。
[0111]另一方面,受光阵列PIl的噪声对最终精度产生影响度小,并且受光阵列PIl是抗噪声性较高的增量用的受光阵列。因此,如本实施方式所示,通过将受光阵列PIl配置在与光源121之间夹着其他的受光阵列的位置上,能够减小噪声影响比较大的受光阵列的噪声,并且能够提高精度。
[0112]另外,虽然受光阵列PU、PI2均接收增量图案的反射光,但两反射光为周期重复的重复光。如果一个重复光的噪声被重叠到另一重复光,则两个光将相互干涉,产生更大的噪声。另一方面,被受光阵列PA1、PA2接收的反射光是来自绝对图案的反射光,因此任一者不具有这种的重复周期或者具有较长的周期。因此,取决于这样的绝对图案的噪声不容易与来自增量图案的短周期的重复光干涉。
[0113]根据本实施方式的结构,重叠于受光阵列PIl上的噪声取决于绝对图案。因此,能够显著地抑制由不规则反射光与被配置在噪声比较重叠的位置上的受光阵列PII将要接收的反射光发生干涉等引起的噪声增大。因此,对于需要抑制由噪声产生的干涉的情况,本实施方式的结构非常有效。
[0114]另外,根据本实施方式,能够将噪声比较容易影响精度的受光阵列PI2L、PI2R配置在相对于光源121与其他的受光阵列不同的方向上。因此,能够减小到达受光阵列PI2L、PI2R的不规则反射本身的光量,由此能够进一步提高精度。
[0115]另外,如上所述,在输出绝对信号的两个受光阵列PA1、PA2中,由多个受光兀件各自的检测或未检测产生的位图案唯一地表示绝对位置。另一方面,在输出增量信号的受光阵列PU、PI2中,由相位对应的多个受光元件产生的检测信号被累加在一起来表示一个间距内的位置。在这种信号的性质上,受光阵列Pil、PI2需要相对较小量的受光,并且,由于噪声被平均化,因此具有相对较高的抗噪声性,然而受光阵列PA1、PA2需要充分的受光量并且具有相对较低的抗噪声性。
[0116]因此,在要确保绝对的受光量并且抑制噪声对绝对信号的影响的情况下,如本实施方式所述,可以采取受光阵列PA1、PA2被配置在比受光阵列PIl更靠近光源121的位置上的结构。通过这种配置,能够将受光阵列PA1、PA2靠近光源121配置,并确保受光量。另夕卜,如上所述,被配置在相对于光源121相同的方向上的受光阵列中的远离光源的受光阵列与靠近光源的受光阵列相比,接收光的更大量的不规则反射成分,根据本实施方式,具有较高的抗噪声性的受光阵列PIl被配置于在相同的方向上远离光源121的位置上,具有较低的抗噪声性的受光阵列PAl被配置于靠近光源121的位置上,因此能够将由上述的不规则反射成分产生的噪声的影响抑制到最低限。
[0117]另外,由圆盘110的偏心产生的检测误差通常倾向于依赖于狭缝轨道的半径,当半径很小时,误差增大,当半径很大时,误差减小。因此,在要提高相对于高增量信号的偏心的鲁棒性的情况下,如本实施方式所示,能够采取将受光阵列PIl相对于光源121配置在中心轴侧的位置的结构。通过这种配置,受光阵列PI2L、PI2R被配置在比受光阵列PIl更靠中心轴的相反侧(即,外周侧),并且在圆盘110上将间距小(即,具有很多狭缝)的狭缝轨道SI2配置在外周侧,由此能够增大狭缝轨道SI2的半径。因此,能够减小由输出高增量信号的受光阵列PI2L、PI2R的偏心产生的检测误差,并且能够提高相对于偏心的鲁棒性。另夕卜,能够确保具有很多狭缝的狭缝轨道SI2的更大的间距。
[0118]1-4.实施方式I的变型例
[0119]以上参照附图对实施方式I进行了详细说明。但是,权利要求书中记载的本发明的精神和范围不限于上述的实施方式。对于本实施方式所属的技术领域中的具有通
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