JP6794501B2 - アブソリュートエンコーダ - Google Patents
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Description
(式1) 主軸の回転量=主軸の回転角+主軸の回転数×360°
このように主軸の回転量を特定することでコストアップを抑えつつ精度を維持可能なアブソリュートエンコーダを提供することができる。
実施の形態は、このような思索に基づいて案出されたもので、以下に具体的な構成を説明する。
また、第1、第2などの序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、この用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられ、この用語によって構成要素が限定されるものではない。
本発明の実施の形態に係るエンコーダ100について説明する。図1は、実施の形態に係るエンコーダ100を示す斜視図である。以下、XYZ直交座標系をもとに説明する。X軸方向は水平な前後方向に対応し、Y軸方向は水平な左右方向に対応し、Z軸方向は鉛直な上下方向に対応する。Y軸方向およびZ軸方向はそれぞれX軸方向に直交する。X軸方向は前方向あるいは後方向と、Y軸方向は左方向あるいは右方向と、Z軸方向は上方向あるいは下方向と表記することがある。このような方向の表記はエンコーダ100の使用姿勢を制限するものではなく、エンコーダ100は任意の姿勢で使用されうる。
(式2) 第1回転体20の回転数=第2回転体24の回転角/(R12×360)+第2回転体24の回転数/R12
(式3) 第1回転体20の回転量=第1回転体20の回転角+第1回転体20の回転数×360°
主軸1aの回転量は第1回転体20の回転量に等しいから、主軸1aの回転量は例えば式4によって特定することができる。
(式4) 主軸1aの回転量=第1回転体20の回転角+第1回転体20の回転数×360°
図2に示すように、制御部40は、第1回転角取得部41と、第2回転角取得部42と、ホール信号取得部43と、対応関係テーブル44と、回転数特定部45と、出力部46と、を含む。これら各ブロックは、ハードウエア的には、コンピュータのCPU(central processing unit)をはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウエア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウエア、ソフトウエアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、本明細書に触れた当業者には理解されるところである。
図6は対応関係テーブル44の動作の一例を説明する説明図である。対応関係テーブル44は、例えば90°の位相差を有する2つの正弦波状の信号Ha、Hbの振幅の情報と、この2つの信号の振幅に対応する角度θと、この角度θに対応する第2回転体24の回転数N2と、をテーブル形式で記憶している。対応関係テーブル44は、取得したデジタル検知信号の振幅に対応して0°〜360°の範囲で角度θを特定する。対応関係テーブル44は、特定された角度θに対応して0〜3回転の範囲で第2回転体24の回転数N2を特定する。図6に示すように、角度θが0°以上で90°未満の範囲ではN2=0回転、角度θが90°以上で180°未満の範囲ではN2=1回転、角度θが180°以上で270°未満の範囲ではN2=2回転、角度θが270°以上で360°未満の範囲ではN2=3回転と特定する。
マグネットM1〜M3(以下、各マグネットと表記することがある。)は略円筒形状を有する。各マグネットは、例えばフェライト系やNdFeB系の磁石材料から形成される。各マグネットは、例えば樹脂バインダを含むゴム磁石やボンド磁石であってもよい。各マグネットの各角度センサに対向する対向面には複数(例えば、2極)の磁極が設けられる。各マグネットの磁化方向は各マグネットの対向面に直交する方向であってもよく、対向面に平行な方向であってもよい。各マグネットの内部で対向面に平行な方向で、対向面付近で対向面に直交する方向であってもよい。実施の形態では、各マグネットの各角度センサに対向する端部には2極の磁極が設けられる。
角度センサAS1、AS2(以下、各角度センサと表記することがある。)は、各ロータの1回転に対応する0°〜360°の範囲の絶対的な回転角を検知するセンサである。各角度センサは検知した回転角に応じた信号(例えばデジタル信号)を制御部40に出力する。各角度センサは、一旦通電を停止して再通電をした場合にも、通電停止前と同じ回転角を出力する。このためバックアップ電源を備えない構成が可能である。図4に示すように、角度センサAS1は、第1回転体20の軸方向端面に設けたマグネットM1の磁極と隙間を介して対向する位置にて、センサ支持部に固定される。角度センサAS2は、第2回転体24の軸方向端面に設けたマグネットM2の磁極と隙間を介して対向する位置にてセンサ支持部に固定される。
エンコーダは安価な構成で分解能を高められることが望ましい。そこで、実施の形態のエンコーダ100は、回転体と一体に回転するマグネットM3と、マグネットM3の磁極P3を検知して、それぞれ異なる位相の正弦波状の検知信号を出力する複数の回転センサ38と、を備える。この構成によれば、エンコーダ100が、複数の回転センサ38の異なる位相の正弦波状の検知信号を用いて主軸1aの回転量を特定するから、安価な構成で分解能を高めることができる。
それぞれのマグネットは、磁界の向きがそれぞれ異なる方向を向くように配置されてもよい。これにより、角度センサの検知精度の低下を抑制することができる。実施の形態のエンコーダ100では、マグネットM1、M2、M3を、磁界の向きがそれぞれ異なる方向を向くように配置しているが、磁界が干渉するおそれのある近接するマグネットについてのみ、磁界の向きがそれぞれ異なる方向を向くように配置してもよい。
実施の形態では、複数の回転センサ38が2個のホール素子を備える例について説明したが、これに限られない。例えば、複数の回転センサ38は3個以上のホール素子を備えてもよい。
実施の形態では、中間回転体22を備え、中間回転体22にウォームギア部5wを形成する例について説明したが、これに限られない。例えば、中間回転体22を削除し、ウォームギア部を第1回転体20に形成するようにしてもよい。エンコーダの構成が一層簡素になり小型化に有利になる。
実施の形態の説明では、マグネットM1〜M3それぞれが一体の部材である例について説明したがこれに限られない。マグネットM1〜M3それぞれは、複数のピースを組み合わせて構成してもよい。
実施の形態の説明では、複数の回転センサ38がホール素子である例について説明したがこれに限られない。複数の回転センサはマグネットの磁極を検知して正弦波状の検知信号を出力するものであればよく、別の検知原理に基づくセンサであってもよい。
実施の形態の説明では、各歯車を形成する円形部材3、5、6、8が樹脂材料から形成される例について説明したがこれに限られない。これらの円形部材の幾つかは金属材料やその他の材料から形成されてもよい。
Claims (2)
- 主軸の複数回の回転にわたる回転量を特定するアブソリュートエンコーダであって、
前記主軸の回転に伴い回転する回転体と、
前記回転体と一体に回転するマグネットと、
前記マグネットの磁極を検知して検知信号を出力する複数の回転センサと、
を備え、
前記回転体は、前記主軸と一体に回転する第1回転体と、前記第1回転体の回転に伴い回転する第3回転体と、を含み、
前記第1回転体の回転角を検知する第1角度センサを備え、
前記マグネットは前記第3回転体に配置され、
前記回転体は、前記第1回転体と前記第3回転体の間に配置される第2回転体を含み、
前記第2回転体は、前記第1回転体に対して第1減速比で減速回転し、
前記第3回転体は、前記第2回転体に対して第2減速比で減速回転し、
前記第1回転体の回転を前記第2回転体に伝達する機構は、ウォームギア部とウォームホイール部からなるウォーム機構を含み、
前記第1回転体の回転を前記第2回転体に伝達する機構は、前記第1回転体に対して第3減速比で減速回転する中間回転体を含み、
前記第2回転体は前記中間回転体に対して第4減速比で減速回転し、
前記第2回転体の回転軸は前記第3回転体の回転軸と平行に設けられ、
前記第1回転体は、前記第2回転体の回転軸と前記第3回転体の回転軸の間に挟まれるように設けられることを特徴とするアブソリュートエンコーダ。 - 前記第1角度センサの検知結果に応じて前記第1回転体の回転角を特定し、
前記第2回転体の回転角を検知する第2角度センサを備え、前記第2角度センサの検知結果および前記複数の回転センサからの前記検知信号に応じて前記第1回転体の回転数を特定し、
特定された前記第1回転体の回転角および前記第1回転体の回転数に応じて前記第1回転体の回転量を特定することを特徴とする請求項1に記載のアブソリュートエンコーダ。
Priority Applications (1)
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JP2019112455A JP6794501B2 (ja) | 2019-06-18 | 2019-06-18 | アブソリュートエンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2019112455A JP6794501B2 (ja) | 2019-06-18 | 2019-06-18 | アブソリュートエンコーダ |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2016231659A Division JP6545141B2 (ja) | 2016-11-29 | 2016-11-29 | アブソリュートエンコーダ |
Publications (2)
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Family Applications (1)
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JP2019112455A Active JP6794501B2 (ja) | 2019-06-18 | 2019-06-18 | アブソリュートエンコーダ |
Country Status (1)
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