编码器、带编码器的电机及伺服系统的制作方法_3

文档序号:8399215阅读:来源:国知局
上述受光信号的第一受光元件Pa的位置确定为轴SH的绝对位置。
[0073]此外,在第一狭缝Sa位于与相互邻接的两个第一受光元件Pa的中间位置对置(在光的前进方向上对置)的位置的情况下,换句话说,相互邻接的第一受光元件Pa的各自位于与第一狭缝Sa的端部附近对置的位置的情况下,两者的第一受光元件Pa的受光信号变成“H”(信号的振幅超过了阈值的状态)和“L”(信号的振幅为阈值以下的状态)的转折点而变得不稳定,从而有可能降低绝对位置的检测精度。此时,位置数据生成部130使用包括相位各偏移90°的四个信号的增量信号,能够确定第一狭缝Sa位于与哪一个第一受光元件Pa对置的位置上。因而,本实施方式涉及的编码器100能够进一步高精度地确定基于绝对信号的绝对位置。
[0074]另一方面,位置数据生成部130在来自受光阵列PI的、四个相位各自的增量信号之中,使相位差为180°的增量信号彼此相减。如此,通过使具有180°相位差的信号相减,能够抵消一个间距内的反射狭缝的制造误差、测定误差等。在此,将如上所述的相减结果的信号称为“第一增量信号”及“第二增量信号”。该第一增量信号及第二增量信号在电角度中相互具有90°的相位差(简称为“A相信号”、“B相信号”等。)。于是,根据该两个信号,位置数据生成部130确定一个间距内的位置。不特别地限定该一个间距内的位置的确定方法。例如,在作为周期信号的增量信号为正弦波信号的情况下,作为上述确定方法的例子,存在通过对A相及B相的两个正弦波信号的相除结果进行arctan运算来计算电角度Φ的方法。或者,还存在使用跟踪电路将两个正弦波信号转换成电角度Φ的方法。或者,还存在在预先创建的表中确定与A相及B相的信号的值建立对应的电角度Φ的方法。此外,此时,位置数据生成部131优选按照每个检测信号对A相及B相的两个正弦波信号进行模拟-数字转换,并且,在对该转换后的两个数字信号进行倍增处理(内插分割)而提高分辨率之后,进行上述位置数据生成。
[0075]并且,位置数据生成部130通过合成来自绝对信号的精度比较粗略的绝对位置、和来自增量信号的高精度的一个间距内位置,生成表示高精度的绝对位置的位置数据。
[0076]< 3.基于本实施方式的效果的例子>
[0077]在以上说明的实施方式中,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。另外,光源121配置在轴SH的旋转轴心AX上,该光源121向至少包含根据圆盘110的旋转的第一狭缝Sa的旋转轨迹的区域射出光。通过圆盘110的旋转而由位于规定的旋转角度的第一狭缝Sa反射出的光,被沿着围绕旋转轴心AX的圆周方向C而排列的多个第一受光元件Pa之中的、与第一狭缝Sa对应的第一受光元件Pa来接收。由此,以相当于第一受光元件Pa的数量的分辨率来检测轴SH的一圈旋转内位置(绝对位置)。
[0078]如此构成的编码器100不需要固定狭缝、以及用于将光源121的射出光向第一狭缝Sa引导并且将该反射光向第一受光元件Pa引导的导光部件等。因而,能够使装置结构简单,并且能够实现编码器100的小型化。另外,作为对绝对位置进行检测的编码器,例如存在葛莱码方式、多重增量信号方式等,但它们在狭缝及受光元件中需要多个磁道,相对于此,本实施方式的编码器100能够使用一个磁道来进行绝对位置的检测,因此适合小型化。
[0079]在编码器100中,由于机械性变动、温度变化等原因,有时光源121或者第一受光元件Pa和圆盘110 (第一狭缝Sa)的间隙产生变动。此时,例如关于向圆盘110的圆周方向C的一部分区域射出光并且使用其反射光等的编码器而言,如果产生上述的间隙变动,则由反射光等出现的第一狭缝Sa的投影图像产生角度上的变动,因此,导致检测精度的降低。在本实施方式中,由于使用从整周获得的反射光等,因此,即使产生了上述的间隙变动的情况下,第一狭缝Sa的投影图像也不会产生角度上的变动。因而,即使产生了间隙变动也能够准确地对绝对位置进行检测,并且检测精度较高。
[0080]例如,在圆盘110的旋转中心O和轴SH的旋转轴心AX存在偏心的情况下,在第一狭缝Sa和第一受光元件Pa的位置关系中产生误差。在本实施方式中,光源121向至少包括第一狭缝Sa的旋转轨迹的区域、即圆盘110的整周射出光,并接收其反射光,因此,即使在第一狭缝Sa和第一受光元件Pa的位置关系中产生了误差的情况下,例如通过获取在圆周方向上配置在相差180°的位置上的第一受光元件Pa彼此的受光信号之和等,能够抵消该误差。因而,能够提高针对偏心的可靠性。
[0081]另外,在本实施方式中,基于由一个一个的第一受光元件Pa产生的受光信号(一个位的信号)来检测绝对位置。因而,不像例如在圆盘110上配置一个磁道的随机信号模式(串行的位系列)并基于由多个受光元件产生的受光信号来检测绝对位置的随机方式那样,使用由多个位构成的信号,而是能够使用一个位的信号来确定绝对位置,因此,能够减少信号处理量。其结果,处理速度变快,能够抑制产生测定时刻错开的情况。另外,由于受光信号的位数较小,因此容易修正绝对位置。
[0082]另外,在本实施方式中尤其是,第一狭缝Sa构成为对由光源121射出的光进行反射,第一受光元件Pa构成为接收被第一狭缝Sa反射的光。如此,通过将编码器100构成为反射型的编码器,能够将多个第一受光元件Pa配置成接近光源121,因此,能够实现装置的进一步小型化。
[0083]另外,在本实施方式中尤其是,编码器100具有:狭缝磁道SI,其设置在圆盘110上并具有增量图案;以及受光阵列PI,其构成为接收被该狭缝磁道SI反射的光,因此,通过对增量信号进行内插分割,能够实现高精度的绝对位置的检测。因而,能够获得小型且高分辨率的绝对值编码器。
[0084]另外,在本实施方式中尤其是,在与第一受光元件Pa的一个间距对应的角度范围内配置有四个第二受光元件Pi。假设构成为在第一受光元件Pa的一个间距范围内仅配置有一个第二受光元件Pi的情况下,有可能存在如下情况。即,第一受光元件Pa位于与第一狭缝Sa的端部附近对置的位置的情况下,第二受光元件Pi也位于与第二狭缝Si的端部附近对置的位置,并且受光信号变成位(受光信号的“H”及“L”)的转折点的区域,从而有可能绝对位置的检测精度下降。为了避免该情况,通过以成为两个磁道的方式使两个第一狭缝Sa在半径方向R上偏移、并且使彼此的狭缝Sa (也可以是第一受光元件Pa)在圆周方向C上偏移规定的间距(例如半个间距),能够在一个第一受光元件Pa的受光信号成为位的转折点的区域的情况下使用来自另一个第一受光元件Pa的受光信号来确定绝对位置,或者能够进行相反的处理,从而能够提高绝对位置的检测精度。但是,在该情况下需要将第一狭缝Sa及第一受光元件Pa配置在两个磁道上,因此,有可能导致编码器100的大型化。
[0085]对此,在本实施方式中,通过在与第一受光元件Pa的一个间距对应的角度范围内配置四个第二受光元件Pi,即使在第一受光元件Pa的受光信号变成位的转折点的区域的情况下,通过第二受光元件Pi的受光信号在电角度中存在于270°?360°的范围内或者存在于0° (360° )?90°的范围内等,能够确定绝对位置。因而,不需要如上所述地将第一狭缝Sa及第一受光元件Pa设成两个磁道,只要配置在一个磁道上即可,因此,能够使编码器100进一步小型化。
[0086]另外,在本实施方式中尤其是,多个第一受光元件Pa配置在比受光阵列PI更靠近旋转轴心AX侧、即内周侧。如前所述,基于第一狭缝Sa及第一受光元件Pa的绝对信号的分辨率与狭缝磁道SI的第二狭缝Si的数量一致。因而,如图3所示,关于第一狭缝Sa的圆周方向长度和狭缝磁道SI的第二狭缝Si的间距P,其各自对应的角度Θ —致。但是,基于第二狭缝Si的增量信号是在一个间距内具有一个周期的周期信号,因此,第二狭缝Si的圆周方向的长度成为上述间距P的大约一半。因此,第二狭缝Si的圆周方向长度比第一狭缝Sa的圆周方向长度短。
[0087]在本实施方式中,多个第一受光元件Pa配置在比受光阵列PI更靠近内周侧的位置,因此,在圆盘110侧,狭缝磁道SI配置在比第一狭缝Sa更靠近外周侧的位置。由此,能够确保第二狭缝Si的圆周方向长度更大。其结果,在与光源121的光源宽度的关系上,能够防止第二狭缝Si的检测精度(增量信号的精度)的下降。
[0088]另外,在本实施方式中尤其是,在以旋转轴心AX为中心的半径方向R上,多个第一受光元件Pa在与受光阵列PI之间隔开规定的距离PG而进行配置。通过该间隙,例如,即使在圆盘110的旋转中心O和轴SH的旋转轴心AX中存在偏心、并且第一狭缝Sa和第一受光元件Pa及狭缝磁道SI和受光阵列PI的位置关系上产生误差的情况下,也能够吸收该误差,并能够降低第一受光元件Pa和受光阵列PI之间产生的串扰。因而,能够进一步提高针对偏心的可靠性。
[0089]< 4.变形例 >
[0090]以上,参照附图对一个实施方式进行了详细的说明。然而,权利要求书所记载的技术思想的范围并不限于在此说明的实施方式。对于具有本实施方式所属的技术领域中的常识的人员而言,在技术思想的范围内,能够想到进行各种变更、修正以及组合等。因而,这些进行了变更、修正或组合等之后的技术当然也属于技术思想的范围内。以下,依次对这些变形例进行说明。
[0091](4 - 1.将受光阵列PA配置在受光阵列PI的外周侧的情况)
[0092]在上述实施方式中,对受光阵列PA配置在比受光阵列PI更靠近内周侧的位置的情况进行了说明,但相反地也可以配置在外周侧。使用图5及图6来对本变形例进行说明。
[0093]如图5所示,第一狭缝Sa配置在比狭缝磁道SI更靠近与旋转中心O相反的一侧的位置、即在以圆盘110的旋转中心O为中心的半径方向R上配置在狭缝磁道SI的外侧。与上述实施方式同样地,第一狭缝Sa配置成其局部存在于围绕圆盘110的旋转中心O的圆周方向C的一部分、即与狭缝磁道SA上的第二狭缝Si的间距P相当的角度Θ的范围内。另外,与上述实施方式同样地,狭缝磁道SI具有多个第二狭缝Si,所述多个第二狭缝Si沿着围绕旋转中心O的圆周方向C排列成具有增量图案。
[0094]如图6所示,受光阵列PA、PI配置成以光源121 (旋转轴心AX)为中心的同心圆状,受光阵列PA配置在比受光阵列PI更靠近与
当前第3页1 2 3 4 5 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1