编码器、带编码器的电机及伺服系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及编码器、带编码器的电机及伺服系统。
【背景技术】
[0002]在专利文献I中记载了一种光整周编码器，其对形成在圆盘的整周的多个狭缝的几乎全部照射光，并接收该狭缝的反射光或者透射光。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本专利第5099459号公报
【发明内容】
[0006]本发明要解决的问题
[0007]上述光整周编码器具有发光部、具备多个旋转狭缝的旋转磁道、具备多个固定狭缝的固定磁道、导光部、反射部、以及受光部。从发光部射出的光通过导光部，经由从旋转轴附近向径方向外周部扩展且向轴方向延伸的波导而被引导到多个固定狭缝。透过多个固定狭缝及多个旋转狭缝的光通过反射部朝向该多个旋转狭缝进行反射。被反射的光再次入射到导光部，经由波导进行聚光且朝向旋转轴附近被引导，并且由受光部来接收。关于这种结构的上述以往技术的光整周编码器，其装置结构复杂且庞大，在小型化的方面存在改善的余地。
[0008]本发明的目的在于提供能够利用简单的结构来实现小型化的编码器、带编码器的电机及伺服系统。
[0009]用于解决问题的方法
[0010]为了解决上述问题，根据本发明的一个观点，提供如下编码器，所述编码器具有:圆盘，所述圆盘固定于旋转体；一个或多个第一狭缝，所述一个或多个第一狭缝配置在所述圆盘上的围绕该圆盘的旋转中心的圆周方向的一部分，并且构成为分别对光进行反射或者透射；光源，其配置在所述旋转体的旋转轴心附近，并且构成为向至少包含根据所述圆盘的旋转的所述第一狭缝的旋转轨迹的区域射出光；以及多个第一受光元件，所述多个第一受光元件沿着围绕所述旋转轴心的圆周方向而排列，并且构成为接收由所述第一狭缝反射或者透射的光。
[0011]另外，为了解决上述问题，根据本发明的另一个观点，提供如下带编码器的电机，所述带编码器的电机具备:电机，所述电机的转子相对于定子进行旋转；以及上述编码器，所述编码器对所述转子的位置及速度的至少一者进行检测。
[0012]另外，为了解决上述问题，根据本发明的另一个观点，提供如下伺服系统，所述伺服系统具备:电机，所述电机的转子相对于定子进行旋转；上述编码器，所述编码器对所述转子的位置及速度的至少一者进行检测；以及控制装置，其构成为基于所述编码器的检测结果来控制所述电机。
[0013]发明效果
[0014]根据本发明的编码器等，能够利用简单的结构来实现小型化。
【附图说明】
[0015]图1是用于说明一个实施方式涉及的伺服系统的说明图。
[0016]图2是用于说明本实施方式涉及的编码器的说明图。
[0017]图3是用于说明本实施方式涉及的圆盘的说明图。
[0018]图4是用于说明本实施方式涉及的光学模块及受光阵列的说明图。
[0019]图5是用于说明变形例涉及的圆盘的说明图。
[0020]图6是用于说明本变形例涉及的光学模块及受光阵列的说明图。
[0021]图7是用于说明其它变形例涉及的光学模块及受光阵列的说明图。
[0022]图8是用于说明另一个其它变形例涉及的光学模块及受光阵列的说明图。
[0023]图9是用于说明另一个其它变形例涉及的光学模块及受光阵列的说明图。
[0024]图10是用于说明另一个其它变形例涉及的光学模块及受光阵列的说明图。
[0025]图11是用于说明另一个其它变形例涉及的光学模块及受光阵列的说明图。
[0026]图12是用于说明另一个其它变形例涉及的圆盘的说明图。
[0027]图13是用于说明另一个其它变形例涉及的光学模块及受光阵列的说明图。
【具体实施方式】
[0028]以下，参照附图对一个实施方式进行说明。
[0029]< 1.伺服系统〉
[0030]首先，参照图1对本实施方式涉及的伺服系统的结构进行说明。如图1所示，伺服系统S具有伺服电机SM和控制装置CT。伺服电机SM具有编码器100和电机M。
[0031]电机M是不包含编码器100的动力产生源的一例。电机M是转子(省略图示)相对于定子(省略图示)旋转的旋转型电机，通过使固定于转子的轴SH围绕旋转轴心AX旋转，输出旋转力。
[0032]此外，虽然有时也将电机M单体称为伺服电机，但在本实施方式中，将包含编码器100的结构称为伺服电机SM。即，伺服电机SM相当于带编码器的电机的一例。以下，为了便于说明，对带编码器的电机是以追随位置、速度等目标值的方式被控制的伺服电机的情况进行说明，但带编码器的电机不一定限于伺服电机。例如仅用于显示编码器的输出等时，带编码器的电机如果附设有编码器，则还包含用于伺服系统以外的电机。
[0033]另外，例如只要是编码器100能够检测位置数据等的电机，则不特别地限定电机Mo另外，电机M并不限于使用电作为动力源的电动式电机的情况，例如，也可以是液压式电机、气压式电机、蒸汽式电机等使用其它的动力源的电机。但是，为了便于说明，以下，对电机M是电动式电机的情况进行说明。
[0034]编码器100与电机M的轴SH的旋转力输出侧相反的一侧连结。但是，不一定限于相反的一侧，编码器100也可以与轴SH的旋转力输出侧连结。另外，编码器100也可以不用与电机M直接连结，例如也可以经由减速器、旋转方向转换器等其它的结构进行连结。编码器100通过检测轴SH(旋转体)的位置，来检测电机M的位置(还称为旋转角度。)，并输出表示该位置的位置数据。
[0035]除了对电机M的位置进行检测之外或者取代对电机M的位置进行检测，编码器100也可以对电机M的速度(还称为旋转速度、角速度等。)及电机M的加速度(还称为旋转加速度、角加速度等。)的至少一者进行检测。此时，关于电机M的速度及加速度，例如能够通过用时间对位置进行一阶微分或者二阶微分、或者将检测信号(例如后述的增量信号)进行规定的时间计数等处理而进行检测。为了便于说明，以下，对编码器100检测的物理量是位置的情况进行说明。
[0036]控制装置CT获取从编码器100输出的位置数据，基于该位置数据控制电机M的旋转。因而，在使用电动式电机作为电机M的本实施方式中，控制装置CT基于位置数据控制对电机M施加的电流或者电压等，来控制电机M的旋转。并且，控制装置CT也能够这样控制电机M:从上位控制装置(未图示)中获取上位控制信号，从而从电机M的轴SH中输出能够实现该上位控制信号中表示的位置等的旋转力。此外，在电机M使用液压式、气压式、蒸汽式等其它的动力源的情况下，控制装置CT通过控制这些动力源的供给，能够控制电机M的旋转。
[0037]< 2.编码器〉
[0038]接着，对本实施方式涉及的编码器100进行说明。如图2所示，编码器100具有圆盘110、光学模块120、以及位置数据生成部130。
[0039]在此，为了便于说明编码器100的结构，这样规定上下等方向，并适当地使用。在图2中，将圆盘110与光学模块120面对的方向、即Z轴的正方向规定为“上”，将Z轴的负方向规定为“下”。但是，该方向根据编码器100的设置方式而改变，不限定编码器100的各结构的位置关系。
[0040](2 - 1.圆盘)
[0041]如图3所示，圆盘110形成为圆板状，并配置成旋转中心O与旋转轴心AX大致一致。因而，圆盘110上的围绕旋转中心O的圆周方向、和围绕轴SH的旋转轴心AX的圆周方向大致一致。以下适当地将这些统一记载为“圆周方向C”。圆盘110固定于作为旋转体的一例的轴SH，通过轴SH的旋转而进行旋转。此外，在本实施方式中，作为测定电机M的旋转的被测定对象的例子，以圆板状的圆盘110为例进行说明，但是，例如，还能够将轴SH的端面等其它的部件用作被测定对象。另外，在图2所示的例子中，圆盘110与轴SH直接连结，但也可以经由衬套等连结部件进行连结。在该情况下，衬套等连结部件相当于旋转体的一例。
[0042]如图3所示，圆盘110具有第一狭缝Sa及狭缝磁道SI。圆盘110与电机M的驱动一起进行旋转，而光学模块120与圆盘110对置且固定地进行配置。因而，第一狭缝Sa及狭缝磁道SI和光学模块120随着电机M的驱动，相互沿着圆周方向C(图3所示的箭头C的方向。)进行相对旋转。
[0043](2 - 2.光学检测机构)
[0044]光学检测机构具有第一狭缝Sa、狭缝磁道S1、以及光学模块120。第一狭缝Sa(图3中的网格状阴影部分)配置在圆盘110的上表面的围绕其旋转中心O的圆周方向C的一部分。另外，狭缝磁道SI在圆盘110的上表面配置成以旋转中心O为中心的环状。狭缝磁道SI具有沿着圆周方向C遍及其整周而排列的多个第二狭缝Si (图3中的斜线阴影部分)。第一狭缝Sa及第二狭缝Si构成为对从光源121射出的光进行反射的反射狭缝。
[0045](2-2-1.圆盘)
[0046]圆盘110例如由金属等对光进行反射的材质形成。并且，通过涂敷等方法在圆盘110的表面中的不反射光的部分上配置反射率低的材质(例如，氧化铬等)，从而在未配置的部分上形成反射狭缝。此外，也可以通过喷溅等方法使不反射光的部分作为粗糙面来降低反射率，从而形成反射狭缝。
[0047]此外，关于圆盘110的材质、制造方法等不特别地限定。例如，还能够使用玻璃、透明树脂等透光的材质形成圆盘110。此时，通过蒸镀等方法在圆盘110的表面上配置对光进行反射的材质(例如，铝等)，从而能够形成反射狭缝。
[0048]第一狭缝Sa配置在圆盘110的上表面上的比狭缝磁道SI更靠近旋转中心O侧的位置，即在以圆盘110的旋转中心O为中心的半径方向(图3所示的箭头R的方向。以下适当地记载为“半径方向R”。)上、配置在狭缝磁道SI的内侧。如上所述，第一狭缝Sa配置在围绕圆盘110的旋转中心O的圆周方向C的一部分。具体而言，第一狭缝Sa配置成局部存在于狭缝磁道SA上的角度Θ的范围内，其中，狭缝磁道SA是与该第一狭缝Sa对应的遍及围绕旋转中心O的整周的虚拟区域。因此，第一狭缝Sa形成为具有狭缝磁道SA的宽度(沿半径方向R的长度)的圆弧状。在