编码器、附带编码器的马达、伺服系统的制作方法_3

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置进行译码。将该受光阵列PAUPA2的受光信 号称为"绝对信号"。该绝对信号相当于第2受光信号的一个例子。另外,使用与本实施方 式不同的绝对图案时,则受光阵列PAUPA2呈与该图案相应的构成。
[0化7] 受光阵列PI1、PI2具有沿测定方向C(线Lcp)排列的多个受光元件,分别接收由 相对应的狭缝码道SI1、SI2的反射狭缝反射的光。首先,举例说明受光阵列PI1。
[0化引在本实施方式中,狭缝码道SI1的增量图案的1个节距(投影的影像中的1个节 距,即eXP1)中排列有合计4个受光元件的组(图5中W"SET1"表示),并且,4个受光 元件的组沿测定方向C还排列有多个。而且,由于增量图案在每1个节距中反复形成反射 狭缝,因此各受光元件在圆盘110旋转时,在1个节距中生成1个周期(W电角为360° ) 的周期信号。而且,由于在相当于1个节距的1组中配置4个受光元件,因此1组内的相 邻的受光元件彼此检测出相互具有90°相位差的周期信号。将该各受光信号称为A相信 号、B相信号(相对于A相信号的相位差为90° )、A-相信号(相对于A相信号的相位差为 180° )、B-相信号(相对于B相信号的相位差为180° )。
[0059] 由于增量图案表示1个节距中的位置,因此1组中的各相位的信号和与其相应的 其它组中的各相位的信号成为同样变化的值。因而,同一相位的信号在多个组中进行加法 运算。因而,由图5所示的受光阵列PI1的很多的受光元件检测出相位各偏移90°的4个 信号。
[0060] 另一方面,受光阵列PI2也构成为与受光阵列PI1相同。即,狭缝码道SI2的增量 图案的1个节距(投影的影像中的1个节距,即eXP2)中排列合计4个受光元件的组(图 5中W"SET2"表示),并且,4个受光元件的组沿测定方向C还排列有多个。因而,由受光阵 列PIUPI2分别生成相位各偏移90°的4个信号。将该4个信号称为"增量信号"。该增 量信号相当于第1受光信号的一个例子。另外,由对应于节距较短的狭缝码道SI2的受光 阵列PI2生成的增量信号与其它增量信号相比呈高分辨率,因此称为"高增量信号",由对 应于节距较长的狭缝码道SI1的受光阵列PI1生成的增量信号与其它增量信号相比呈低分 辨率,因此称为"低增量信号"。
[0061] 另外,在本实施方式中,虽然作为一个例子说明在相当于增量图案的1个节距的1 组中包含4个受光元件的情况,但是例如1组中包含2个受光元件等,1组中的受光元件数 并不特别进行限定。
[0062] (2-3.控制部) 控制部130具有位置数据生成部140和电流可变部150。
[0063] 位置数据生成部140在测定马达M的绝对位置的时刻(例如编码器100的电源接 通时),从光学模块120取得;2个绝对信号,分别具备表示绝对位置的比特图案;W及高增 量信号及低增量信号,包含相位各偏移90°的4个信号。而且,位置数据生成部140根据2 个绝对信号中所选择的一个绝对信号和2个增量信号,计算出该些信号表示的马达M的绝 对位置,生成表示绝对位置的位置数据并输出至控制装置CT。测定绝对位置后(例如编码 器100的电源接通后,且马达M开始旋转后),位置数据生成部140根据上述计算出的绝对 位置W及依据高增量信号及低增量信号计算出的相对位置,生成位置数据并输出至控制装 置CT。
[0064] 位置数据生成部140相当于生成位置数据的单元的一个例子。另外,基于位置数 据计算部140的位置数据的生成方法可使用各种各样的方法,并不特别进行限定。在此,W 根据高增量信号及低增量信号和一个绝对信号而计算出绝对位置并生成位置数据的情况 为例进行说明。
[00化]如图6所示,位置数据生成部140具有绝对位置特定部141、第1位置特定部142、 第2位置特定部143、信号选择部144、相位差计算部145、相位范围特定部146及位置数据 计算部147。
[0066] 绝对位置特定部141具有比较器148和阔值可变部149。比较器148分别对由信 号选择部144选择的受光阵列PAUPA2中的一个绝对信号(来自9个受光元件的各输出信 号)的各振幅和规定的阔值进行比较。然后,比较器148通过在振幅超过阔值时为检出,在 振幅未超过阔值时为未检出而进行二值化,变换为表示绝对位置的比特数据。另外,比较器 148相当于进行比较的单元的一个例子。然后,绝对位置特定部141根据预先规定的比特数 据和绝对位置的对应关系而特定绝对位置。阔值可变部149变更比较器148的阔值。在后 面说明其详细构成。
[0067] 信号选择部144根据来自受光阵列PI1、PI2的2个增量信号,选择来自受光阵列 PA1、PA2的2个绝对信号的任意一个。具体而言,信号选择部144根据由相位范围特定部 146特定的相位范围,选择2个绝对信号的任意一个。另外,信号选择部144相当于选择2 个第2受光信号的任意一个的单元的例子。W下对其详细构成进行说明。
[0068] 首先,对圆盘110与转轴甜的偏屯、W及光学模块120的旋转方向的倾斜都不存在 的情况进行说明。图7是用于说明此时的各受光阵列的受光信号的波形的一个例子的说明 图。在图7中,上段的正弦波状波形是从受光阵列PI1输出的4个增量信号中的1个信号的 波形。该波形中的数字表示使1个周期电角为360° )为100%时的相位的大小。另 夕F,中段的脉冲状波形是从受光阵列PA1中的1个受光元件输出的受光信号的波形。另外, 下段的脉冲状波形是从受光阵列PA2中的1个受光元件(与上述受光阵列PA1的受光元件 相对应的受光元件)输出的受光信号的波形。
[0069] 如图4所示,狭缝码道SI1和狭缝码道SA2的各反射狭缝的端部(对应于测定方 向C的端部)大致一致。而且,狭缝码道SA2 (狭缝码道SA1也一样)的各反射狭缝的测定 方向C上的长度与狭缝码道SI1的反射狭缝的节距P1的整数倍大致一致。因此,如图7所 示,受光阵列PA2的受光信号的波形在受光阵列PI1的受光信号的相位为0% (= 100% ) 时成为导通、关断的转变点。另一方面,如前所述,狭缝码道SA1、SA2的绝对图案在测定方 向C上仅偏置节距P1的一半(相位差50%)而形成。因此,受光阵列PA1的输出信号的波 形相对于受光阵列PA2的波形,相位偏移50% (在该例子中对应于测定方向C而延迟)。
[0070] 此时,相位范围特定部146作为受光阵列PA1的受光信号与受光阵列PA2的受光 信号相比振幅稳定的范围,特定75%~25%的相位范围。W下,将该相位范围称为第1相 位范围(图7的白色双箭头)。另外,相位范围特定部146作为受光阵列PA2的受光信号与 受光阵列PA1的受光信号相比振幅稳定的范围,特定25%~75%的相位范围。W下,将该 相位范围称为第2相位范围(图7的交叉影线双箭头)。另外,虽然在该例子中将第1相位 范围和第2相位范围特定为相同的相位宽度(50%),但是也可W成为不同的相位宽度,还 可W使各相位宽度为50%W外。相位范围特定部146相当于根据2个第1受光信号而进行 特定的单元的一个例子。
[0071] 信号选择部144从相位范围特定部146输入第1相位范围及第2相位范围,并从 受光阵列PI1输入受光信号。而且,信号选择部144在受光阵列PI1的受光信号的相位处 于上述第1相位范围时,选择受光阵列PA1的受光信号,在受光阵列PI1的受光信号的相位 处于第2相位范围时,选择受光阵列PA2的受光信号。由此,由于可W使用不是检出图案的 变化点等振幅不稳定的区域一方的受光信号来特定绝对位置,因此能够提高检测精度。
[0072] 下面,对圆盘110与转轴甜的偏屯、W及光学模块120的旋转方向的倾斜至少存在 一个的情况进行说明。该种情况下,如图5的假想线SL1或假想线SL2所示,圆盘110的各 反射狭缝根据偏屯、方向或旋转方向而相对于光学模块120倾斜相对。其结果,从偏置配置 在宽度方向R上的受光阵列PI1、PI2输出的2个受光信号相互产生相移。也就是说,狭缝 如假想线SL1那样倾斜相对时,受光阵列PI1的受光信号与受光阵列PI2相比相位超前,狭 缝如假想线SL2那样倾斜相对时,受光阵列PI1的受光信号与受光阵列PI2相比相位滞后。 另外,测定方向C与图5所示的箭头方向相反时,上述相移中的受光阵列PIUPI2的对应关 系变为相反。
[0073] 相位差计算部145输入受光阵列PI1、PI2的受光信号,计算出2个受光信号的相 位差A0 (受光阵列PI2相对于受光阵列PI1的相位差)。此时,由于在从受光阵列PI1得 到的低增量信号和从受光阵列PI2得到的高增量信号中分辨率不同,因此也可W为使它们 一致而将从两个受光信号得到的电角换算为机械角。虽然将电角换算为机械角的方法并不 特别进行限定,但是作为该方法的一个例子,例如有如下方法,使分辨率低的位置数据的倍 增系数比分辨率高的一方大,W使倍增处理后的分辨率一致。在本实施方式的例子中,如上 所述,狭缝码道SI2的反射狭缝数是狭缝码道SI1的反射狭缝数的2倍,高增量信号是低增 量信号2倍的分辨率,因此,高增量信号的倍增系数为2"时,通过使低增量信号的倍增系数 为2^,从而能够使倍增处理后的分辨率一致。
[0074]而且,相位差计算部145根据计算出的相位差A0,而计算出受光阵列PA1的受 光信号相对于受光阵列PI1的受光信号的相位差(W下称为"第1相位差A0 1")W及受 光阵列PA2的受光信号相对于受光阵列PI1的受光信号的相位差(W下称为"第2相位差 A0 2")。另外,相位差计算部145相当于进行计算的单元的一个例子。
[0075] 虽然该第1相位差A0 1及第2相位差A0 2的计算方法并不特别进行限定,但 是例如可如下进行。如图3所示,使狭缝码道SI1的中屯、半径为rl,使狭缝码道SI2的中屯、 半径为r2,使狭缝码道SA1的中屯、半径为R1,使狭缝码道SA2的中屯、半径为R2时,如图5 所示,光学模块120中的受光阵列PI1的中屯、半径(W前述的测定中屯、化为中屯、的半径, W下相同)为erl,受光阵列PI2的中屯、半径为er2,受光阵列PA1的中屯、半径为eRl, 受光阵列PA2的中屯、半径为eR2。因而,第1相位差A0 1及第2相位差A0 2如下式所 /J、- 〇 A0 1 =A0X(erl-eRl)/(erl-e蝴? ? ?(式 2) A0 2 =A0X(erl-e哟 / (erl-e蝴? ? ?(式扣
[0076] 另外,计算方法不限定于上述内容,例如也可W根据相位差A0计算出圆盘110 的反射狭缝相对于光学模块120的倾斜角0s(参照图5),并使用该倾斜角0S计算出第1 相位差A0 1及第2相位差A0 2。
[0077] 图8是用于说明通过相位差计算部145计算出的第1相位差A0 1例如为-10% (10%的相位超前)、第2相位差A0 2例如为+20% (20%的相位滞后)时的各受光阵列的 受光信号的波形的一个例子的说明图。另外,此时的相移对应于狭缝向假想线SL1侧倾斜 的情况。
[007引此时,相位范围特定部146在第1相位差A0 1为0时,也就是使图7所示的情况 中的第1相位范围(75%~25%)为基准相位范围(第1基准相位范围的一个例子),并 根据该基准相位范围和上述第1相位差A0 1(-10%),将第1相位范围特定为65% (= 75% -10% )~15% ( = 25% -10% )。另外,相位范围特定部146在第2相位差A0 2为 0时,也就是使图7所示的情况中的第2相位范围(25 %~75 %)为基准相位范围(第2基 准相位范围的一个例子),并根据该基准相位范围和上述第2相位差(+20% ),将第2相位 范围特定为45% ( = 25% +20% )~95% ( = 75% +20% )。然后,信号选择部144在受 光阵列PI1的受光信号的相位处于上述第1相位范围
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