JP6128328B2 - エンコーダ、エンコーダ付きモータ、サーボシステム - Google Patents
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Description
まず、図1を参照しつつ、本実施形態に係るサーボシステムの構成について説明する。図1に示すように、サーボシステムSは、サーボモータSMと、制御装置CTとを有する。サーボモータSMは、エンコーダ100と、モータMとを有する。
次に、本実施形態に係るエンコーダ100について説明する。図2に示すように、エンコーダ100は、ディスク110と、光学モジュール120と、位置データ生成部130とを有する。
ディスク110は、図3に示すように円板状に形成され、ディスク中心Oが軸心AXとほぼ一致するように配置される。ディスク110は、モータMのシャフトSHに連結され、シャフトSHの回転により回転する。なお、本実施形態では、モータMの回転を測定する被測定対象の例として、円板状のディスク110を例に挙げて説明するが、例えば、シャフトSHの端面などの他の部材を被測定対象として使用することも可能である。また、図2に示す例では、ディスク110がシャフトSHに直接連結されているが、ハブ等の連結部材を介して連結されてもよい。
光学検出機構は、スリットトラックSA1,SA2,SI1,SI2と光学モジュール120とを有する。各スリットトラックは、ディスク110の上面にディスク中心Oを中心としたリング状に配置されたトラックとして形成される。各スリットトラックは、トラックの全周にわたって、測定方向Cに沿って並べられた複数の反射スリット(図4における斜線ハッチング部分)を有する。1つ1つの反射スリットは、光源121から照射された光を反射する。
ディスク110は、例えば金属等の光を反射する材質により形成される。そして、ディスク110の表面における光を反射させない部分に反射率の低い材質(例えば酸化クロム等)を塗布等により配置することで、配置されない部分に反射スリットが形成される。なお、光を反射させない部分をスパッタリング等により粗面として反射率を低下させることで、反射スリットが形成されてもよい。
光学モジュール120は、図2及び図5に示すように、ディスク110と平行な一枚の基板BAとして形成される。これにより、エンコーダ100を薄型化したり、光学モジュール120の製造を容易にすることが可能である。従って、ディスク110の回転に伴い、光学モジュール120は、スリットトラックSA1,SA2,SI1,SI2に対して測定方向Cで相対移動する。なお、光学モジュール120は必ずしも一枚の基板BAとして構成される必要はなく、各構成が複数の基板として構成されてもよい。この場合、それらの基板が集約して配置されていればよい。また、光学モジュール120は基板状でなくともよい。
ε=(2G−Δd)/(G−Δd) …(式1)
位置データ生成部130は、モータMの絶対位置を測定するタイミングにおいて、光学モジュール120から、絶対位置を表すビットパターンをそれぞれ備えた2つのアブソリュート信号と、位相が90°ずつズレる4つの信号を含む高インクリメンタル信号及び低インクリメンタル信号とを取得する。そして、位置データ生成部130は、取得した信号に基づいて、これらの信号が表すモータMの絶対位置を算出し、算出した絶対位置を表す位置データを制御装置CTに出力する。
本実施形態では、複数のスリットトラックが、一のインクリメンタルパターンを有するスリットトラックSI2と、他のインクリメンタルパターンよりもピッチの長いインクリメンタルパターンを有するスリットトラックSI1とを有し、受光アレイPI1は、そのピッチの長いスリットトラックSI1で反射した光を受光するように構成される。つまり、エンコーダ100は、ピッチの異なるインクリメンタルパターンを各々有する複数種類のスリットトラックSI1,SI2を有し、それらを受光するように構成された複数の受光アレイPI1,PI2を有する。これにより、受光アレイPI1の信号の逓倍処理と受光アレイPI2の信号の逓倍処理を積み上げる逓倍積上げ方式による高分解能な絶対位置を表す位置データを生成することが可能となるので、高い分解能を実現することができる。
以上、添付図面を参照しながら一実施の形態について詳細に説明した。しかしながら、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲は、ここで説明した実施の形態に限定されるものではない。本実施形態の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、技術的思想の範囲内において、様々な変更や修正、組み合わせなどを行うことに想到できることは明らかである。従って、これらの変更や修正、組み合わせなどが行われた後の技術も、当然に技術的思想の範囲に属するものである。
120 光学モジュール
121 光源
C 測定方向
CT 制御装置
M モータ
PA1,PA2 受光アレイ
PI1 受光アレイ
PI2 受光アレイ
S サーボシステム
SA1 スリットトラック
SA2 スリットトラック
SI1 スリットトラック
SI2 スリットトラック
SM サーボモータ
Claims (5)
- 測定方向に沿って並べられた複数の反射スリットをそれぞれ有する複数のスリットトラックと、
前記複数のスリットトラックに拡散光を出射するように構成された点光源と、
前記測定方向と略垂直な幅方向において前記点光源を間に挟んで配置され、アブソリュートパターンを有する2つの前記スリットトラックのそれぞれで反射した光を受光しアブソリュート信号を出力するように構成された2つの第1受光アレイと、
一方の前記第1受光アレイと前記点光源との間に配置され、第1のインクリメンタルパターンを有する前記スリットトラックで反射した光を受光し第1のインクリメンタル信号を出力するように構成された第2受光アレイと、
他方の前記第1受光アレイと前記点光源との間に配置され、前記第1のインクリメンタルパターンよりもピッチの長い第2のインクリメンタルパターンを有する前記スリットトラックで反射した光を受光し前記第1のインクリメンタル信号よりも低分解能である第2のインクリメンタル信号を出力するように構成された、前記測定方向の長さが前記第2受光アレイよりも所定量だけ短い第3受光アレイと、を有する、エンコーダ。 - 前記測定方向は、中心軸を中心とした円周方向であり、
前記第3受光アレイは、
前記第2受光アレイよりも前記中心軸側に配置される、請求項1に記載のエンコーダ。 - 前記第1受光アレイの受光量を調整するための2つの第2受光素子を有し、
前記2つの第2受光素子は、
前記第3受光アレイの前記測定方向の長さを前記第2受光アレイよりも所定量だけ短くしたことにより形成される、前記測定方向において前記第3受光アレイの両側の配置スペースに配置される、請求項1又は2に記載のエンコーダ。 - 可動子が固定子に対して移動するリニアモータ、又は、回転子が固定子に対して回転する回転型モータと、
前記可動子又は前記回転子の位置及び速度の少なくとも一方を検出するように構成された、請求項1〜3のいずれか1項に記載のエンコーダと、を備える、エンコーダ付きモータ。 - 可動子が固定子に対して移動するリニアモータ、又は、回転子が固定子に対して回転する回転型モータと、
前記可動子又は前記回転子の位置及び速度の少なくとも一方を検出するように構成された、請求項1〜3のいずれか1項に記載のエンコーダと、
前記エンコーダの検出結果に基づいて前記リニアモータ又は前記回転型モータを制御するように構成された制御装置と、を備える、サーボシステム。
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