JP6848306B2 - How to install encoder device, drive device, stage device, robot device, and encoder device - Google Patents
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Description
本発明は、エンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、ロボット装置、及びエンコーダ装置の取り付け方法に関する。 The present invention relates to an encoder device, a drive device, a stage device, a robot device, and a method for attaching an encoder device.
回転軸の回転の数を区別する多回転型のエンコーダ装置は、ロボット装置などの各種装置に搭載されている（例えば、下記の特許文献１参照）。ロボット装置の動作中において、エンコーダ装置は、例えばロボット装置の主電源から電力供給を受けて、回転の数を示す多回転情報と１回転未満の角度位置を示す角度位置情報とを含む回転位置情報を検出する。
A multi-rotation type encoder device that distinguishes the number of rotations of a rotating shaft is mounted on various devices such as a robot device (see, for example,
ロボット装置が所定の処理を終了すると、その主電源がオフにされることがある。この場合に、ロボット装置の主電源からエンコーダ装置への電力供給も停止される。ロボット装置には、主電源が次にオンに切り替えられた際（例、次回の動作を開始する際）に、初期の姿勢などの情報が必要とされることがある。そのため、エンコーダ装置には、外部から電力が供給されない状態においても、多回転情報を保持することが求められる。そこで、エンコーダ装置として、主電源からの電力供給が得られない状態において、バッテリーから供給される電力によって多回転情報を保持するものが用いられる。 When the robot device finishes a predetermined process, its main power may be turned off. In this case, the power supply from the main power supply of the robot device to the encoder device is also stopped. The robot device may need information such as the initial posture the next time the main power is switched on (eg, when the next operation is started). Therefore, the encoder device is required to hold the multi-rotation information even when power is not supplied from the outside. Therefore, as an encoder device, a device that holds multi-rotation information by the electric power supplied from the battery is used in a state where the electric power supply from the main power source cannot be obtained.
本発明の第１の態様によれば、エンコーダ装置が提供される。エンコーダ装置は、移動部の位置情報を検出する位置検出部を備えてよい。エンコーダ装置は、位置検出部に対して相対移動する第１磁石を備えてよい。エンコーダ装置は、第１磁石の相対移動による磁界の変化によって検出信号が発生する信号発生部を備えてよい。エンコーダ装置は、第２磁石によって、信号発生部における磁界の変化を抑制する第１状態と、信号発生部における磁界の変化を抑制しない第２状態とが切り替え可能であり、移動部の位置情報を検出する際に第２状態とし、移動部の位置情報を検出しない際に第１状態としてよい。 According to the first aspect of the present invention, an encoder device is provided. The encoder device may include a position detecting unit that detects the position information of the moving unit. The encoder device may include a first magnet that moves relative to the position detection unit. The encoder device may comprise a signal generator which detects the signal by a change in magnetic field due to the relative movement of the first magnet is generated. The encoder device can switch between the first state in which the change in the magnetic field in the signal generating part is suppressed and the second state in which the change in the magnetic field in the signal generating part is not suppressed by the second magnet, and the position information of the moving part can be switched. The second state may be set when the detection is performed, and the first state may be set when the position information of the moving portion is not detected.
本発明の第２の態様に従えば、第１の態様のエンコーダ装置と、移動部に駆動力を供給する駆動部と、を備える駆動装置が提供される。 According to the second aspect of the present invention, there is provided a drive device including the encoder device of the first aspect and the drive unit that supplies the driving force to the moving unit.
本発明の第３の態様に従えば、第２の態様の駆動装置と、駆動装置によって移動するステージと、を備えるステージ装置が提供される。 According to the third aspect of the present invention, there is provided a stage device including the drive device of the second aspect and the stage moved by the drive device.
本発明の第４の態様に従えば、第２の態様の駆動装置と、駆動装置によって移動するアームと、を備えるロボット装置が提供される。 According to the fourth aspect of the present invention, there is provided a robot device including the drive device of the second aspect and an arm moved by the drive device.
本発明の第５の態様によれば、エンコーダ装置の取付方法が提供される。エンコーダ装置の取付方法は、位置検出部に対して相対移動する第１磁石と、第１磁石の相対移動による磁界の変化によって検出信号が発生する信号発生部と、を備えるエンコーダ装置の取り付け方法であってよい。エンコーダ装置の取り付け方法は、信号発生部に検出信号が発生しない第１状態にするために、位置検出部、第１磁石及び信号発生部を含む本体部に第２磁石を取り付けることを含んでよい。エンコーダ装置の取り付け方法は、移動部に本体部を取り付けることを含んでよい。エンコーダ装置の取り付け方法は、信号発生部に検出信号が発生する第２状態に切り替えるために第２磁石を取り外すことを含んでよい。 According to a fifth aspect of the present invention, a method for mounting an encoder device is provided. Mounting of the encoder device is a first magnet and, mounting method of the encoder device comprising: a signal generating unit a detection signal by a change in magnetic field due to the relative movement of the first magnet occurs, the relatively moving with respect to the position detection unit It may be there. The method of attaching the encoder device may include attaching a second magnet to the main body including the position detection unit, the first magnet, and the signal generation unit in order to make the first state in which the detection signal is not generated in the signal generation unit. .. The method of attaching the encoder device may include attaching the main body to the moving portion. Method of mounting an encoder device that you remove the second magnet to switch to the second state detection signal to the signal generator is generated may Nde free.
［第１実施形態］
第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣを示す図である。このエンコーダ装置ＥＣは、移動部の位置情報（移動位置情報）を検出する。エンコーダ装置ＥＣは、例えばロータリーエンコーダである。移動部は、例えばモータＭ（動力供給部）の回転軸ＳＦであり、移動部の移動は、例えば所定の軸まわりの回転である。また、移動部の位置情報は、例えば、回転軸ＳＦの回転位置情報である。
[First Embodiment]
The first embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram showing an encoder device EC according to the present embodiment. This encoder device EC detects the position information (moving position information) of the moving unit. The encoder device EC is, for example, a rotary encoder. The moving unit is, for example, the rotation axis SF of the motor M (power supply unit), and the movement of the moving unit is, for example, rotation around a predetermined axis. Further, the position information of the moving portion is, for example, the rotation position information of the rotation axis SF.
回転軸ＳＦは、例えばモータＭのシャフト（回転子）であるが、モータＭのシャフトに変速機などの動力伝達部を介して接続されるとともに負荷に接続される作用軸（出力軸）であってもよい。エンコーダ装置ＥＣが検出した回転位置情報は、モータ制御部ＭＣに供給される。モータ制御部ＭＣは、エンコーダ装置ＥＣから供給された回転位置情報を使って、モータＭの回転を制御する。モータ制御部ＭＣは、回転軸ＳＦの回転を制御する。なお、エンコーダ装置ＥＣは、例えばリニアエンコーダでもよく、リニアモータ、平面モータなどの動力駆動部の移動部（移動軸）の位置情報（移動位置情報）を検出してもよい。 The rotary shaft SF is, for example, a shaft (rotor) of the motor M, but is an action shaft (output shaft) connected to the shaft of the motor M via a power transmission unit such as a transmission and connected to a load. You may. The rotation position information detected by the encoder device EC is supplied to the motor control unit MC. The motor control unit MC controls the rotation of the motor M by using the rotation position information supplied from the encoder device EC. The motor control unit MC controls the rotation of the rotation shaft SF. The encoder device EC may be, for example, a linear encoder, and may detect position information (moving position information) of a moving unit (moving axis) of a power driving unit such as a linear motor or a flat motor.
エンコーダ装置ＥＣは、位置検出部１と、電力供給部２とを備える。位置検出部１は、回転軸ＳＦの回転位置情報を検出する。電力供給部２は、位置検出部１へ電力を供給する。電力供給部２は、例えば、第１磁石３と、信号発生部４と、切替部５と、バッテリー６とを備える。第１磁石３は、回転軸ＳＦに連動して移動し、信号発生部４は、第１磁石３の移動による磁界の変化によって検出信号が発生する。切替部５は、信号発生部４で発生した検出信号を制御信号に用いて、バッテリー６から位置検出部１への電力の供給の有無を切替える。位置検出部１は、電力供給部２から電力の供給を受けて位置情報の検出を開始する。例えば、位置検出部１は、信号発生部４で発生した検出信号に基づいて電力供給部２から供給される電力によって、回転軸ＳＦの回転位置情報を検出する。なお、位置検出部１は回転軸ＳＦに固定されて回転軸ＳＦに連動して移動してもよく、第１磁石３は位置検出部１に対して相対移動する。
The encoder device EC includes a
また、エンコーダ装置ＥＣは、第２磁石７を備える。第２磁石７は、信号発生部４における磁界の変化の抑制（低減を含む）が可能である。第２磁石７は、信号発生部４における磁界の変化の抑制の有無を切替可能である。第２磁石７は、例えば、信号発生部４における磁界の変化を抑制する第１状態（例、磁界変化抑制状態）と、信号発生部４における磁界の変化を抑制しない第２状態とに切替可能である。第２磁石７は、例えば、上記の第１状態において、信号発生部４に検出信号が発生しないように信号発生部４における磁界の変化を抑制する。そして、第２状態において、信号発生部４における磁界の変化は、第１磁石３の相対移動によって信号発生部４に検出信号が発生可能に設定される。
Further, the encoder device EC includes a
エンコーダ装置ＥＣは、例えば、回転軸ＳＦに取り付けられる前の状態（例、位置調整前や輸送時の状態など）において、第２磁石７は信号発生部４における磁界の変化を抑制する第１状態に設定される。例えば、エンコーダ装置ＥＣは、第１状態において、信号発生部４に検出信号を発生させないことで、電力供給部２のバッテリー６から電力が供給されず、バッテリー６の消耗が抑制される。また、例えば、エンコーダ装置ＥＣは、第１状態において、バッテリー６から電力が供給されないことによって回転位置情報の検出を行わなず、各部の消耗、劣化が抑制される。
The encoder device EC is, for example, in a state before being attached to the rotary shaft SF (for example, a state before position adjustment or during transportation), a first state in which the
エンコーダ装置ＥＣは、例えば、回転軸ＳＦに取り付けられた後の状態（例、位置情報の検出時の状態など）において、第２磁石７は信号発生部４における磁界の変化を抑制しない第２状態に設定される。例えば、第２磁石７は、第１状態において信号発生部４に磁界を形成する位置に取り付けられ、この位置から取り外されることで第２状態に切替られる。例えば、エンコーダ装置ＥＣは、信号発生部４において磁気が発生しないように第２磁石７が磁気的に取り外されることで第２状態に切り替えられる。また、第２磁石７は、第１状態において、本体部（後述の保持部５１及び治具５２、又は保持部５１）に挿入されて、信号発生部４において磁気が発生するように磁気的に本体部に取り付けられている。このように、例えば、第２磁石７は、本体部に対して挿脱可能（又は着脱可能）に構成されている。例えば、エンコーダ装置ＥＣは、第２状態において、信号発生部４に検出信号が発生した際に、電力供給部２から電力が供給され、位置検出部１が回転軸ＳＦの回転位置情報を検出する。電力供給部２は、検出信号の発生に応じて断続的（例、間欠的、選択的）に、バッテリー６から電力を供給する。なお、第２磁石７は複数個で構成されてもよい。
The encoder device EC is, for example, in a state after being attached to the rotating shaft SF (for example, a state at the time of detecting position information), a second state in which the
以下、エンコーダ装置ＥＣの各部について説明する。位置検出部１は、回転軸ＳＦの回転位置情報を検出する。本実施形態におけるエンコーダ装置ＥＣは、多回転アブソリュートエンコーダであり、回転軸ＳＦの回転の数を示す多回転情報、および１回転未満の角度位置（回転角）を示す角度位置情報を含む回転位置情報を検出する。位置検出部１は、回転軸ＳＦの多回転情報を検出する多回転情報検出部１Ａ、及び回転軸ＳＦの角度位置を検出する角度検出部１Ｂを備える。
Hereinafter, each part of the encoder device EC will be described. The
位置検出部１の少なくとも一部（例、角度検出部１Ｂ）は、例えば、通常状態において、第１電源８から供給される電力によって回転軸ＳＦの回転位置情報を検出する。第１電源８は、例えば、エンコーダ装置ＥＣが搭載される装置（例、駆動装置、ステージ装置、ロボット装置）の主電源であり、通常状態において回転軸ＳＦの駆動に消費される電力を供給する。例えば、モータ制御部ＭＣは、エンコーダ装置ＥＣの検出結果に基づいて、第１電源８からの電力を調整してモータＭに供給することで、回転軸ＳＦの回転を制御する。
At least a part of the position detection unit 1 (eg, the
位置検出部１は、第１電源８の電力が投入されている状態（第１電源８がオンになっている状態、通常状態）で、第１電源８から電力の供給を受けて動作する。また、第１電源８が位置検出部１に投入されている状態において、角度検出部１Ｂ（又はその回路）は動作できる。例えば、第１電源８が位置検出部１に投入された通常状態になった場合に、角度検出部１Ｂは角度位置情報の検出（例、演算）を開始し、同様に多回転情報検出部１Ａも多回転情報の検出（例、センサによる検出、検出結果の処理、演算）を開始する。
The
また、位置検出部１の少なくとも一部（例、多回転情報検出部１Ａ）は、例えば、第１電源８からの電力の供給が遮断された状態（例、第１電源８が投入されていない状態、第１電源８がオフになっている状態、バックアップ状態）において、第１電源８とは異なる第２電源（例、バッテリー６）から供給される電力によって動作する。例えば、位置検出部１に対して第１電源８からの電力の供給が断たれた状態において、電力供給部２は、位置検出部１の少なくとも一部（例、多回転情報検出部１Ａ）に対して検出信号をもとに断続的（間欠的、選択的）に電力を供給し、位置検出部１は、電力供給部２から電力が供給された際に回転軸ＳＦの回転位置情報の少なくとも一部（例、多回転情報）を検出する。
Further, at least a part of the position detection unit 1 (eg, the multi-rotation
また、第１電源８が投入されていない状態において、多回転情報検出部１Ａ（又はその回路）は動作できる。例えば、第１電源８が投入されていなく第２電源から電力が供給されたバックアップ状態になった場合に、多回転情報検出部１Ａは多回転情報の検出を継続するが、角度検出部１Ｂは角度位置情報の検出を停止する。このように、多回転情報検出部１Ａは、検出信号に基づき、電源（第１電源８、バッテリー６等の第２電源など）のオンオフ状態（通常状態およびバックアップ状態）に関係なく、多回転情報の検出を行う。
Further, the multi-rotation
多回転情報検出部１Ａは、例えば、磁気式の検出部であり、磁気によって多回転情報を検出する。多回転情報検出部１Ａは、例えば、第１磁石３、磁気センサ１２、処理部１３、及び記憶部１４を備える。
The multi-rotation
第１磁石３は、例えば、回転軸ＳＦに固定されたスケールＳに設けられる。スケール（この場合、円板）Ｓは回転軸ＳＦとともに回転するため、第１磁石３は回転軸ＳＦと連動して回転（移動）する。磁気センサ１２は回転軸ＳＦの外部に固定され、第１磁石３および磁気センサ１２は、回転軸ＳＦの回転によって互いの相対位置が変化する。第１磁石３が形成する磁気センサ１２上の磁界の強さおよび向きは、回転軸ＳＦの回転によって変化する。なお、第１磁石３は、複数の磁石（例、２つ）を有し、その少なくとも１つがスケールＳとは異なる別のスケールに配置されて回転軸ＳＦとともに回転してもよい。
The
磁気センサ１２は、第１磁石３が形成する磁界を検出し、処理部１３は、磁石が形成する磁界を磁気センサ１２が検出した結果に基づいて、回転軸ＳＦの位置情報（例、多回転情報）を検出（算出）する。処理部１３は、例えば、多回転情報を処理する多回転処理部である。記憶部１４は、処理部１３からの位置情報（例、多回転情報）の記憶指示（データの書き込み指令）に基づいて、処理部１３が検出して処理した位置情報を記憶する。なお、第１磁石３は磁気センサ１２又は信号発生部４に対して相対的な移動が可能であればよく、例えば、磁気センサ１２がスケールＳに設けられ、第１磁石３がスケールＳの外部に設けられてもよい。
The
角度検出部１Ｂは、光学式または磁気式のエンコーダであり、スケールＳの一回転内の位置情報（角度位置情報、絶対又は相対位置情報）を検出する。例えば、角度検出部１Ｂは、光学式のエンコーダである場合、スケール（この場合、円板）Ｓのパターンニング情報を受光素子で読み取ることにより、回転軸ＳＦの１回転以内の角度位置情報を検出する。スケールＳのパターンニング情報は、例えばスケールＳ上のスリット（透過パターン）又は反射パターン等による明暗のパターンである。角度検出部１Ｂは、多回転情報検出部１Ａの検出対象と同じ回転軸ＳＦの角度位置情報を検出する。
The
角度検出部１Ｂは、スケールＳ、発光素子２１、受光センサ２２、及び処理部２３を備える。スケールＳは、回転軸ＳＦに固定されて設けられている。スケールＳは、インクリメンタルパターンＩＮＣ及びアブソリュートパターンＡＢＳを含む。インクリメンタルパターンＩＮＣ及びアブソリュートパターンＡＢＳは、例えば、スケールＳにおいて第１磁石３と同じ側の面に設けられる。インクリメンタルパターンＩＮＣ及びアブソリュートパターンＡＢＳは、例えば、回転軸ＳＦに関する放射方向（例、径方向）において、第１磁石３の外側に配置される。アブソリュートパターンＡＢＳは、例えば、回転軸ＳＦに関する放射方向（例、径方向）において、インクリメンタルパターンＩＮＣの外側に配置される。
The
なお、インクリメンタルパターンＩＮＣ及びアブソリュートパターンＡＢＳの一方または双方は、スケールＳにおいて第１磁石３と同じ側の面又は反対側の面に設けられていてもよい。また、インクリメンタルパターンＩＮＣ及びアブソリュートパターンＡＢＳの一方または双方は、第１磁石３の位置に対して内側と外側との少なくとも一方に設けられていてもよい。また、第１磁石３は、スケールＳと別の部材に設けられてもよい。例えば、スケールＳは、移動体（例、回転軸ＳＦ）に固定された第１の移動体（例、第１の回転体）であって、第１磁石３は、移動体（例、回転軸ＳＦ）に固定された第２の移動体（例、第２の回転体）に設けられてもよい。上記の第１の移動体は、第２の移動体と一体化（ユニット化）されてもよい。
One or both of the incremental pattern INC and the absolute pattern ABS may be provided on the same side surface or the opposite side surface of the
発光素子２１（照射部、発光部）は、スケールＳのインクリメンタルパターンＩＮＣ及びアブソリュートパターンＡＢＳに光を照射する。受光センサ２２（光検出部）は、発光素子２１から照射されインクリメンタルパターンＩＮＣを経由した光、及び発光素子２１から照射されアブソリュートパターンＡＢＳを経由した光を検出する。図１において、角度検出部１Ｂは反射型であり、受光センサ２２は、スケールＳで反射した光を検出する。角度検出部１Ｂは透過型であってもよく、この場合、受光センサ２２は、スケールＳを透過した光を検出する。
The light emitting element 21 (irradiating unit, light emitting unit) irradiates the incremental pattern INC and the absolute pattern ABS of the scale S with light. The light receiving sensor 22 (photodetector) detects the light emitted from the
受光センサ２２は、検出結果を示す信号を処理部２３へ供給する。処理部２３は、受光センサ２２の検出結果を使って、回転軸ＳＦの角度位置を検出する。例えば、処理部２３は、アブソリュートパターンＡＢＳからの光を検出した結果を使って第１分解能の角度位置情報を検出する。また、処理部２３は、インクリメンタルパターンＩＮＣからの光を検出した結果を使って、第１分解能の角度位置情報に内挿演算を行うことにより、第１分解能よりも高い第２分解能の角度位置情報を検出する。
The
本実施形態において、エンコーダ装置ＥＣは、信号処理部２５を備える。信号処理部２５は、処理部１３から出力される信号、及び処理部２３から出力される信号を処理する。信号処理部２５は、合成部２６および通信部２７を備える。信号処理部２５は、例えば、その少なくとも一部が処理基板部５４に設けられる。信号処理部２５の少なくとも一部は、処理基板部５４と別の部分に設けられてもよい。
In the present embodiment, the encoder device EC includes a
合成部２６は、処理部２３が検出した第２分解能の角度位置情報を取得する。また、合成部２６は、多回転情報検出部１Ａの記憶部１４から回転軸ＳＦの多回転情報を取得する。合成部２６は、処理部２３からの角度位置情報、及び多回転情報検出部１Ａからの多回転情報を合成し、回転軸ＳＦの回転位置情報を算出する。例えば、処理部２３の検出結果がθ［ｒａｄ］であり、多回転情報検出部１Ａの検出結果がｎ回転である場合に、合成部２６は、回転位置情報として（２π×ｎ＋θ）［ｒａｄ］を算出する。回転位置情報は、多回転情報と、１回転未満の角度位置情報とを組にした情報でもよい。
The synthesizing
そして、合成部２６は、算出した回転位置情報を通信部２７に送信する。通信部２７（外部通信部、外部接続インターフェース）は、有線または無線によって、モータ制御部ＭＣの通信部ＭＣ１と通信可能に接続されている。通信部２７は、デジタル形式の回転位置情報を、モータ制御部ＭＣの通信部ＭＣ１に供給する。モータ制御部ＭＣは、角度検出部１Ｂの通信部２７からの回転位置情報を適宜復号する。モータ制御部ＭＣは、回転位置情報を使ってモータＭへ供給される電力（駆動電力）を制御することにより、モータＭの回転を制御する。
Then, the
電力供給部２は、第１電源８からの電力の供給が遮断された状態（例、第１電源８が投入されていない状態、第１電源８がオフになっている状態、バックアップ状態）において、電力を供給する。
The
信号発生部４は、移動部（例、回転軸ＳＦ）の移動（例、回転）に伴う磁界の変化によって電気信号（検出信号）が発生する（出力する）。この電気信号は、例えば、電力（電流、電圧）が時間変化する波形を含む。信号発生部４には、例えば、回転軸ＳＦの回転に伴って変化する磁界によって、電気信号として検出信号が発生する。例えば、信号発生部４には、多回転情報検出部１Ａが回転軸ＳＦの多回転情報の検出に用いる第１磁石３が形成する磁界の変化によって、検出信号が発生する。信号発生部４は、回転軸ＳＦの回転によって、第１磁石３との相対的な角度位置が変化するように、配置される。信号発生部４には、例えば、信号発生部４と第１磁石３との相対位置が所定の位置になった際に、パルス状の電気信号が発生する。
The
バッテリー６は、信号発生部４で発生する検出信号に応じて、位置検出部１で消費される電力の少なくとも一部を供給する。バッテリー６は、例えばボタン型電池、乾電池などの一次電池であるが、リチウムイオン二次電池などの二次電池でもよい。
The
切替部５は、信号発生部４で発生した検出信号を制御信号に用いてバッテリー６から位置検出部１への電力の供給の有無を切り替える。例えば、切替部５は、信号発生部４で発生する電気信号のレベルが閾値以上になることでバッテリー６から位置検出部１への電力の供給を開始させる。例えば、切替部５は、信号発生部４で閾値以上の検出信号が発生することでバッテリー６から位置検出部１への電力の供給を開始させる。
The
また、切替部５は、信号発生部４で発生する電気信号のレベルが閾値未満になることでバッテリー６から位置検出部１への電力の供給を停止させる。例えば、切替部５は、信号発生部４で発生する検出信号が閾値未満になることでバッテリー６から位置検出部１への電力の供給を停止させる。例えば、第１電源８からの電力の供給が遮断された状態（バックアップ状態）において、信号発生部４にパルス状の電気信号が発生する場合、切替部５は、この電気信号のレベル（電位）がローレベルからハイレベルに立ち上がった際に、バッテリー６から位置検出部１への電力の供給を開始させ、この電気信号のレベル（電位）がローレベルへ変化してから所定の時間経過後に、バッテリー６から位置検出部１への電力の供給を停止させる。
Further, the
なお、電力供給部２は、検出信号の電圧をレギュレータなどで調整した電力を位置検出部１に供給してもよい。例えば、電力供給部２は、検出信号の電圧をレギュレータなどで調整した電力と、バッテリー６からの電力とを併用してあるいは切り替えて、位置検出部１に供給してもよい。
The
図２は、本実施形態に係る第１磁石３、磁気センサ１２、及び信号発生部４を示す図である。図２（Ａ）には第１磁石３、磁気センサ１２、及び信号発生部４の斜視図を示し、図２（Ｂ）には回転軸ＳＦの方向から見た第１磁石３、磁気センサ１２、及び信号発生部４の平面図を示した。また、図２（Ｃ）には、第１磁気センサ１２ａの回路構成を示した。
FIG. 2 is a diagram showing a
第１磁石３は、回転によって回転軸ＳＦに対する放射方向（径方向）における磁界の向きおよび強さが変化するように構成される。第１磁石３は、例えば回転軸ＳＦと同軸の円環状の部材である。第１磁石３の主面（表面および裏面）は、それぞれ、回転軸ＳＦとほぼ垂直である。図２（Ｂ）に示すように、第１磁石３は、４極に着磁した永久磁石である。第１磁石３は、その内周側と外周側のそれぞれにおいて周方向にＮ極とＳ極が並んでおり、内周側と外周側とで位相が１８０°ずれている。第１磁石３において、内周側におけるＮ極とＳ極との境界は、外周側におけるＮ極とＳ極との境界と、周方向の位置（角度位置）がほぼ一致している。
The
以下の説明において、回転軸ＳＦの先端側（図１のモータＭと反対側）から見た場合の、反時計回りの回転を順回転、時計回りの回転を逆回転という。また、順回転の角度を正の値で表し、逆回転の角度を負の値で表す。なお、回転軸ＳＦの基端側（図１のモータＭ側）から見た場合の、反時計回りの回転を順回転、時計回りの回転を逆回転と定義してもよい。 In the following description, the counterclockwise rotation is referred to as forward rotation and the clockwise rotation is referred to as reverse rotation when viewed from the tip side (opposite side of the motor M in FIG. 1) of the rotating shaft SF. Further, the angle of forward rotation is represented by a positive value, and the angle of reverse rotation is represented by a negative value. Note that the counterclockwise rotation when viewed from the base end side (motor M side in FIG. 1) of the rotation axis SF may be defined as forward rotation, and clockwise rotation may be defined as reverse rotation.
ここで、第１磁石３に固定した座標系において、周方向におけるＮ極とＳ極との１つの境界の角度位置を位置３ａで表し、位置３ａから９０°回転した角度位置を位置３ｂで表す。また、位置３ｂから９０°回転した角度位置を位置３ｃで表し、位置３ｃから９０°回転した位置を位置３ｄで表す。位置３ｃは、周方向におけるＮ極とＳ極とのもう一つの境界の角度位置である。
Here, in the coordinate system fixed to the
位置３ａから反時計回りに１８０°の第１区間において、第１磁石３の外周側にＮ極が配置されており、第１磁石３の内周側にＳ極が配置されている。この第１区間において、磁界の径方向の向きは、概ね第１磁石３の外周側から内周側へ向かう向きである。第１区間において、磁界の強さは、位置３ｂにおいて最大となり、位置３ａの近傍および位置３ｃの近傍で最小となる。
In the first section 180 ° counterclockwise from the
位置３ｃから反時計回りに１８０°の第２区間において、第１磁石３の内周側にＮ極が配置されており、第１磁石３の外周側にＳ極が配置されている。この第２区間において、磁界の径方向の向きは、第１磁石３の内周側から外周側へ向かう向きである。第２区間において、磁界の強さは、位置３ｄにおいて最大となり、位置３ａの近傍および位置３ｃの近傍で最小となる。
In the second section 180 ° counterclockwise from the
このように、第１磁石３が形成する磁界の径方向の向きは、位置３ａにおいて反転し、位置３ｃにおいて反転する。第１磁石３は、第１磁石３の外部に固定された座標系に対し、第１磁石３の回転に伴って径方向の磁界の向きが反転する交流磁界を形成する。信号発生部４は、第１磁石３の主面の法線方向から見て第１磁石３と重なる位置に配置されている。
As described above, the radial direction of the magnetic field formed by the
本実施形態において、信号発生部４は、第１信号発生部４ａおよび第２信号発生部４ｂを備える。第１信号発生部４ａおよび第２信号発生部４ｂは、それぞれ、電気信号を発生するユニットであり、第１磁石３と非接触に設けられる。第１信号発生部４ａは、第１感磁性部４１および第１発電部４２を備える。第１感磁性部４１および第１発電部４２は、第１磁石３の外部に固定されており、第１磁石３の回転に伴って第１磁石３上の各位置との相対位置が変化する。例えば、図２（Ｂ）では、第１信号発生部４ａから反時計回りに４５°の位置に、第１磁石３の位置３ｂが配置されており、この状態から第１磁石３が順方向（反時計回り）に１回転すると、信号発生部４の近傍を位置３ｂ、位置３ｃ、位置３ｄ、位置３ａが、この順に通過する。
In the present embodiment, the
第１感磁性部４１は、ウィーガントワイヤなどの感磁性ワイヤ（磁性体）である。第１感磁性部４１には、第１磁石３の回転に伴う磁界の変化によって大バルクハウゼンジャンプ（ウィーガンド効果）が生じる。第１感磁性部４１は、円柱状の部材であり、その軸方向が第１磁石３の径方向に設定されている。第１感磁性部４１は、その軸方向に交流磁界が印加され磁界が反転する際に、軸方向の一端から他端に向かう磁壁が発生する。
The first magnetically
第１発電部４２は、第１感磁性部４１に巻き付けられて配置される高密度コイルなどである。第１発電部４２には、第１感磁性部４１における磁壁の発生に伴って電磁誘導が生じ、誘導電流が流れる。信号発生部４は、第１磁石３が所定の位置に配置された際に、検出信号が発生する。例えば、図２（Ｂ）に示した第１磁石３の位置３ａまたは位置３ｃが信号発生部４の近傍を通過する際に、第１発電部４２にパルス状の電流（電気信号）が発生する。また、第１発電部４２は、大バルクハウゼンジャンプを利用して正パルスや負パルス等の検出パルスを含む検出信号を出力可能であり、外部（例、図１の第１電源８）からの電力供給がなくても動作可能である。
The first
第１発電部４２に発生する電流の向きは、磁界の反転前後の向きに応じて変化する。例えば、第１磁石３の外側を向く磁界から内側を向く磁界へ反転時に発生する電流の向きは、第１磁石３の内側を向く磁界から外側を向く磁界へ反転時に発生する電流の向きの反対になる。第１発電部４２に発生する電力（誘導電流）は、例えば高密度コイルの巻き数により設定できる。
The direction of the current generated in the first
図２（Ａ）に示すように、第１感磁性部４１および第１発電部４２は、ケース４３に収納されている。ケース４３には端子４３ａおよび端子４３ｂが設けられている。第１発電部４２の高密度コイルは、その一端が端子４３ａと接続され、その他端が端子４３ｂと接続されている。第１発電部４２で発生した電力は、端子４３ａおよび端子４３ｂを介して、第１信号発生部４ａの外部へ取り出し可能である。
As shown in FIG. 2A, the first magnetic
第２信号発生部４ｂは、第１信号発生部４ａが配置される角度位置から０°より大きく１８０°よりも小さい角度をなす角度位置に、配置される。第１信号発生部４ａの角度位置と第２信号発生部４ｂの角度位置との角度は、４５°以上１３５°以下の範囲から選択され、図２（Ｂ）では約９０°である。第２信号発生部４ｂは、第１信号発生部４ａと同様の構成である。第２信号発生部４ｂは、第２感磁性部４５および第２発電部４６を備える。第２感磁性部４５および第２発電部４６は、それぞれ、第１感磁性部４１および第１発電部４２と同様であり、その説明を省略する。第２感磁性部４５および第２発電部４６は、ケース４７に収納されている。ケース４７には端子４７ａおよび端子４７ｂが設けられている。第２発電部４６で発生した電力は、端子４７ａおよび端子４７ｂを介して、第２信号発生部４ｂの外部へ取り出し可能である。
The second
なお、上述の信号発生部４の構成は一例であり、その構成は適宜変更可能である。例えば、信号発生部４は、大バルクハウゼンジャンプ（ウィーガンド効果）を利用しない電磁誘導によって電力を発生してもよい。また、信号発生部４が備える発電ユニットの数は、適宜変更可能であり、例えば、１つでもよいし、３つ以上でもよい。また、信号発生部４の配置についても適宜変更可能である。
The configuration of the
磁気センサ１２は、第１磁気センサ１２ａおよび第２磁気センサ１２ｂを含む。第１磁気センサ１２ａは、回転軸ＳＦの回転方向において、第１感磁性部４１（第１信号発生部４ａ）に対して０°より大きく９０°未満の角度位置で配置される。第２磁気センサ１２ｂは、回転軸ＳＦの回転方向において、第１感磁性部４１（第１信号発生部４ａ）に対して９０°より大きく１８０°未満の角度位置で配置される。
The
図２（Ｃ）に示すように、第１磁気センサ１２ａは、磁気抵抗素子４８と、磁気抵抗素子４８に一定の強さの磁界を与えるバイアス磁石（図示せず）と、磁気抵抗素子４８からの波形を整形する波形整形回路（図示せず）とを備える。磁気抵抗素子４８は、エレメント４９ａ、エレメント４９ｂ、エレメント４９ｃ、及びエレメント４９ｄを直列に結線したフルブリッジ形状である。エレメント４９ａとエレメント４９ｃとの間の信号線は、電源端子４８ｐに接続されている。エレメント４９ｂとエレメント４９ｄとの間の信号線は、接地端子４８ｇに接続されている。エレメント４９ａとエレメント４９ｂとの間の信号線は、第１出力端子４８ａに接続されている。エレメント４９ｃとエレメント４９ｄとの間の信号線は、第２出力端子４８ｂに接続されている。第２磁気センサ１２ｂは、第１磁気センサ１２ａと同様の構成である。
As shown in FIG. 2C, the first
図３は、本実施形態に係る第２磁石を示す図である。図３において、Ｘ方向およびＹ方向は、回転軸ＳＦに垂直な方向であり、Ｚ方向は、回転軸ＳＦに平行な方向である。回転軸ＳＦの回転方向（移動方向）は、ＸＹ平面に平行であり、Ｚ方向は、回転軸ＳＦの回転方向に対する交差方向である。Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向のそれぞれについて、適宜、矢印の先と同じ側を＋側（例、＋Ｚ側）と称し、矢印の先と反対側を−側（例、−Ｚ側）と称する。＋Ｚ側は、例えば回転軸ＳＦの先端側（図１のモータＭと反対側）であり、−Ｚ側は、例えば回転軸ＳＦの基端側（モータＭと同じ側）である。 FIG. 3 is a diagram showing a second magnet according to the present embodiment. In FIG. 3, the X direction and the Y direction are directions perpendicular to the rotation axis SF, and the Z direction is a direction parallel to the rotation axis SF. The rotation direction (movement direction) of the rotation axis SF is parallel to the XY plane, and the Z direction is an intersection direction with respect to the rotation direction of the rotation axis SF. In each of the X, Y, and Z directions, the same side as the tip of the arrow is referred to as the + side (eg, + Z side), and the side opposite to the tip of the arrow is referred to as the-side (eg, -Z side). Refer to. The + Z side is, for example, the tip end side of the rotary shaft SF (the side opposite to the motor M in FIG. 1), and the −Z side is, for example, the base end side of the rotary shaft SF (the same side as the motor M).
図３（Ａ）は、エンコーダ装置ＥＣを＋Ｙ側から見た平面図である。本実施形態において、エンコーダ装置ＥＣは、本体部として保持部５１および治具５２、又は本体部として保持部５１を備える。保持部５１は、図１に示した位置検出部１および電力供給部２の少なくとも一部を保持する。保持部５１は、例えば、中空の円柱状の部材である。保持部５１は、例えば、支持部５３および処理基板部５４を含む。支持部５３は、例えば、円筒状の部材であり、図１のモータＭにおける固定子側の部材（例、本体部ＢＤ）と固定される。モータＭの本体部ＢＤは、モータＭにおける電機子（例、可動子）および磁石（例、固定子）を収容する。モータＭにおける電機子は、回転軸ＳＦと接続される。
FIG. 3A is a plan view of the encoder device EC as viewed from the + Y side. In the present embodiment, the encoder device EC includes a holding
支持部５３は、例えば、円筒状の部材であり、その内部にスケールＳを収容する。スケールＳは、保持部５１と接触しないように回転軸ＳＦに取り付けられ、保持部５１は、スケールＳを囲む（例、覆う）ように配置される。例えば、スケールＳは、フランジ状の部材であり、その軸ＡＸがベアリング５０を介して保持部５１に支持される。回転軸ＳＦは、その先端側（＋Ｚ側）が支持部５３の内部に挿入され、スケールＳの軸ＡＸと固定される。
The
処理基板部５４は、例えば、支持部５３に対してモータＭ（例、本体部ＢＤ）と反対側（＋Ｚ側）に配置される。処理基板部５４は、支持部５３に固定されている。処理基板部５４は、例えば、円筒状の支持部５３の片方の開口を塞ぐように設けられる。処理基板部５４は、例えば円板状であり、その回転軸ＳＦの基端側（−Ｚ側）の面５５ａが保持部５１と固定される。
The
処理基板部５４は、例えばプリント基板を含み、その表面に配線が形成されている。処理基板部５４は、エンコーダ装置ＥＣの回路（後に図５に示す）に含まれる電子部品の少なくとも一部を保持する。処理基板部５４は、例えば、位置検出部１に含まれる部材（例、電子部品）および電力供給部２に含まれる部材（例、電子部品、バッテリー６）の少なくとも一部を保持する。処理基板部５４は、例えば、図１の磁気センサ１２、処理部１３、記憶部１４、発光素子２１、受光センサ２２、処理部２３、信号処理部２５、信号発生部４、切替部５、及びバッテリー６を保持する。
The
なお、位置検出部１および電力供給部２の少なくとも一部は、支持部５３に保持されてもよい。例えば、センサ部（磁気センサ１２、発光素子２１、及び受光センサ２２）の少なくとも一部は、支持部５３に保持（例、支持、固定）されてもよい。また、位置検出部１および電力供給部２の少なくとも一部（例、バッテリー６）は、保持部５１（例、第１保持部）と別の部材（例、第２保持部）に保持されてもよい。また、保持部５１は、円柱状以外の形状でもよく、例えば、ＸＹ平面での形状が矩形の柱状あるいは板状でもよいし、その他の形状でもよい。
At least a part of the
信号発生部４は、例えば、処理基板部５４の＋Ｚ側の面５５ｂに配置される。信号発生部４は、例えば、面５５ｂに実装（支持、マウント）され、面５５ｂに形成された配線と電気的に接続される。なお、信号発生部４は、処理基板部５４の−Ｚ側の面５５ａに配置（例、実装）されてもよく、例えば、支持部５３の内側に収容されていてもよい。また、信号発生部４は、支持部５３に保持（例、支持、固定）されてもよい。
The
治具５２は、第２磁石７を保持する。例えば、治具５２は、上述の第１状態において保持部５１に取り付けられ、上述の第２状態において保持部５１から取り外し可能である。治具５２は、例えば、ネジなどの固定部材５６によって保持部５１に取り付けられており、固定部材５６を外すことによって保持部５１から分離可能である。第２磁石７は、治具５２が保持部５１に取り付けられた状態において、治具５２を介して保持部５１に保持される。第２磁石７は、治具５２が保持部５１から取り外されることで、保持部５１から取り外される（分離される）。
The
なお、治具５２は、第２磁石７を備えてもよく、第２磁石７と固定（例、ユニット化）されていてもよい。また、治具５２は、第２磁石７を備えなくてもよく、第２磁石７と別の部材でもよい。例えば、第２磁石７は、治具５２に取り付け可能でもよく、治具５２に取り付けられた状態で治具５２が保持部５１に取り付けられることで、信号発生部４と位置決めされてもよい。
The
図３（Ｂ）は、第１磁石３、信号発生部４、及び第２磁石７を＋Ｚ側から見た平面図である。第２磁石７は、例えば、永久磁石であり、形成する磁界の向きおよび強さが一定である。第２磁石７は、第２磁石７は、保持部５１に取り付けられた状態で信号発生部４との相対位置が固定される。第２磁石７は、信号発生部４ごとに設けられ、第２磁石７として第２磁石７ａおよび第２磁石７ｂが設けられる。第２磁石７ａは第１信号発生部４ａに対応し、第２磁石７ｂは第２信号発生部４ｂに対応する。
FIG. 3B is a plan view of the
第２磁石７ａは、第１信号発生部４ａの位置に磁界を形成する位置に配置される。例えば、第２磁石７ａは、第１信号発生部４ａに対して第１磁石３と反対において、第１信号発生部４ａの近傍に配置される。第２磁石７ａは、治具５２が固定部材５６によって保持部５１に取り付けられることで、第１信号発生部４ａと位置決めされる。また、第２磁石７ｂは、第２信号発生部４ｂの位置に磁界を形成する位置に配置される。例えば、第２磁石７ｂは、第２信号発生部４ｂに対して第１磁石３と反対において、第２信号発生部４ｂの近傍に配置される。第２磁石７ｂは、治具５２が固定部材５６によって保持部５１に取り付けられることで、第２信号発生部４ｂと位置決めされる。
The
なお、第２磁石７の位置は、図３の例に限定されず、適宜変更可能である。例えば、第２磁石７ａは、信号発生部４の側方に配置されてもよく、ＸＹ平面において信号発生部４と並んで配置されてもよい。また、第２磁石７は、信号発生部４と第１磁石３との間に配置されてもよい。
The position of the
第２磁石７は、信号発生部４における検出信号の発生を抑制するように設けられる。例えば、信号発生部４は、交流磁界が印加され磁界が反転する際に検出信号が発生し、第２磁石７は、信号発生部４において磁界の向きの反転（磁界の変化）が発生しないように、信号発生部４に磁界を印加する。
The
図３（Ｃ）は、第１磁石３が第１信号発生部４ａに形成する第１磁界ＭＦ１、第２磁石７ａが第１信号発生部４ａに形成する第２磁界ＭＦ２、及び第１磁界ＭＦ１と第２磁界ＭＦ２とを合成したＭＦ３を示す図である。ＭＦ３は、第１信号発生部４ａにおける磁界に相当する。図３（Ｃ）において、横軸は、第１信号発生部４ａに対する第１磁石３の回転位置である。例えば、図３（Ｃ）の横軸において「１１ａ」は、第１信号発生部４ａの位置に第１磁石３の位置３ａ（図３（Ｂ）参照）が配置される回転位置であることを示す。図３（Ｃ）の縦軸は、回転軸ＳＦに関する放射方向の内側から外側へ向かう向きを正（＋）とした磁界の強さである。例えば、磁界が負（−）である場合、磁界の向きは、回転軸ＳＦに関する放射方向の外側から内側へ向かう向きである。
FIG. 3C shows a first magnetic field MF1 formed by the
第１磁石３が形成する第１磁界ＭＦ１の向きは、位置３ａおよび位置３ｃのそれぞれにおいて反転する。第２磁石７ａが形成する第２磁界ＭＦ２は、第１磁石３の位置に依存せず（位置情報によらず）、一定である。第２磁界ＭＦ２の磁界の向きは、例えば、回転軸ＳＦに関する放射方向の外側から内側へ向かう向きである。このように、例えば、第２磁石７ａは信号発生部４における磁界の向き（例、第２磁界ＭＦ２の向き）を一定に保つことが可能（例、磁界の変化を抑制可能）である。第２磁石７ａが信号発生部４に形成する第２磁界ＭＦ２の強さの絶対値は、第１磁石３が信号発生部４に形成する第１磁界ＭＦ１の強さの絶対値よりも大きい。例えば、第２磁界ＭＦ２の強さの絶対値は、位置３ｂおよび位置３ｄのそれぞれにおいて極大となり、第１磁界ＭＦ１の強さの絶対値は、第２磁界ＭＦ２の強さの絶対値の極大値よりも大きい。また、例えば、第２磁石７が信号発生部４に形成する磁界は、第１磁石３が信号発生部４に形成する磁界よりも強い。
The orientation of the first magnetic field MF1 formed by the
第１信号発生部４ａにおいて、第１磁界ＭＦ１と第２磁界ＭＦ２とを合成したＭＦ３は、第１磁界ＭＦ１に負のオフセットを加えたパターンである。ＭＦ３の強さは、第１磁石３の回転位置に応じて変化するが、第１磁界ＭＦ１の強さの絶対値が第２磁界ＭＦ２の強さの絶対値の極大値よりも大きい場合、ＭＦ３の向きは、反転しない。ＭＦ３の向きが反転しない場合、第１信号発生部４ａは、検出信号が発生しない。
In the first
次に、本実施形態に係るエンコーダ装置の取り付け方法（組み立て方法）の例について説明する。図４は、本実施形態に係るエンコーダ装置の取り付け方法を示す図である。まず、図４（Ａ）に示すように、治具５２が取り付けられた保持部５１をモータＭに取り付ける。例えば、スケールＳと回転軸ＳＦとを固定し、保持部５１をモータＭの固定子側の部材（例、本体部ＢＤ）と固定する。スケールＳは、例えば、ベアリング５０を介して、予め保持部５１に支持されている。信号発生部４、磁気センサ１２（図１参照）、発光素子２１、及び受光センサ２２は、例えば、保持部５１に予め取り付けられている。第２磁石７は、治具５２を介して保持部５１に取り付けられており、信号発生部４における磁界の変化を抑制する第１状態である。信号発生部４は、第２磁石７が取り付けられていることで、検出信号が発生しない状態である。
Next, an example of an attachment method (assembly method) of the encoder device according to the present embodiment will be described. FIG. 4 is a diagram showing a method of attaching the encoder device according to the present embodiment. First, as shown in FIG. 4A, the holding
次に、図４（Ｂ）に示すように、第２磁石７を保持した治具５２を保持部５１から取り外す。第２磁石７は、保持部５１から取り外されることで、信号発生部４における磁界の変化の抑制の有無が切替えられる。例えば、第２磁石７を保持した治具５２が保持部５１から取り外されることで、第２磁石７は、信号発生部４における磁界の変化の抑制しない第２状態へ切替わる（変化する）。信号発生部４は、第２磁石７が取り外されることで、検出信号が発生可能な状態になる。例えば、位置検出部１は、第２磁石７が信号発生部における磁界の変化を抑制しない第２状態において、電力供給部２から電力の供給を受けることができる。また、例えば、電力供給部２は、第２磁石７が信号発生部における磁界の変化を抑制しない第２状態において、位置検出部１へ電力を供給することができる。
Next, as shown in FIG. 4B, the
図４（Ｃ）に示すように、エンコーダ装置ＥＣは、図１の位置検出部１および電力供給部２を保持した保持部５１がモータＭに取り付けられ、かつ第２磁石７を保持した治具５２が保持部５１から取り外された状態で、回転軸ＳＦの回転位置情報を検出する。本明細書において、第２磁石７を保持した治具５２が保持部５１を、適宜、エンコーダ本体ＥＣ１という。エンコーダ本体ＥＣ１は、例えば、位置検出部１、電力供給部２、及び保持部５１を含み、第２磁石７を含まない。例えば、エンコーダ本体ＥＣ１は、第２磁石７を保持した治具５２を含まない。
As shown in FIG. 4C, the encoder device EC is a jig in which the holding
なお、図４に示したエンコーダ本体ＥＣ１（エンコーダ装置）の取り付け方法は、一例であり、適宜変更可能である。例えば、図４では、エンコーダ本体ＥＣ１がモータＭに取り付られた後に、第２磁石７を保持した治具５２がエンコーダ本体ＥＣ１から取り外されるが、エンコーダ本体ＥＣ１は、第２磁石７を保持した治具５２がエンコーダ本体ＥＣ１から取り外された後に、モータＭに取り付けられてもよい。第２磁石７は、例えば、エンコーダ本体ＥＣ１が回転軸ＳＦの回転位置情報を検出する前に、信号発生部４における磁界の変化（例、磁界の向きの反転）を抑制する第１状態から、信号発生部４における磁界の変化（例、磁界の向きの反転）を抑制しない第２状態へ切り替えられてもよい。第２磁石７は、例えば、第１電源８からエンコーダ装置ＥＣへ電力の供給が開始される前に、上記の第１状態から上記の第２状態へ切り替えられてもよい。
The mounting method of the encoder main body EC1 (encoder device) shown in FIG. 4 is an example and can be changed as appropriate. For example, in FIG. 4, after the encoder main body EC1 is attached to the motor M, the
次に、実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣの回路構成について説明する。図５は、本実施形態に係る位置検出部１（例、多回転情報検出部１Ａ）および電力供給部２の回路構成を示す図である。電力供給部２は、第１信号発生部４ａ、整流スタック６１、第２信号発生部４ｂ、整流スタック６２、及びバッテリー６を備える。また、電力供給部２は、図１の切替部５としてレギュレータ６３を備える。
Next, the circuit configuration of the encoder device EC according to the embodiment will be described. FIG. 5 is a diagram showing a circuit configuration of a position detection unit 1 (eg, multi-rotation
整流スタック６１は、第１信号発生部４ａから流れる電流を整流する整流器である。整流スタック６１の第１入力端子６１ａは、第１信号発生部４ａの端子４３ａと接続されている。整流スタック６１の第２入力端子６１ｂは、第１信号発生部４ａの端子４３ｂと接続されている。整流スタック６１の接地端子６１ｇは、シグナルグランドＳＧと同電位が供給される接地線ＧＬに接続されている。多回転情報検出部１Ａの動作時に、接地線ＧＬの電位は、回路６０の基準電位になる。整流スタック６１の出力端子６１ｃは、レギュレータ６３の制御端子６３ｃに接続されている。
The
整流スタック６２は、第２信号発生部４ｂから流れる電流を整流する整流器である。整流スタック６２の第１入力端子６２ａは、第２信号発生部４ｂの端子４７ａと接続されている。整流スタック６２の第２入力端子６２ｂは、第２信号発生部４ｂの端子４７ｂと接続されている。整流スタック６２の接地端子６２ｇは、接地線ＧＬに接続されている。整流スタック６２の出力端子６２ｃは、レギュレータ６３の制御端子６３ｃに接続されている。
The
レギュレータ６３は、このレギュレータ６３のオン状態及びオフ状態に応じて、バッテリー６から位置検出部１へ供給される電力を調整する。レギュレータ６３は、バッテリー６と位置検出部１との間の電力の供給経路に設けられるスイッチ（例、スイッチング素子６４）を含む。レギュレータ６３は、信号発生部４で発生する電気信号（検出信号）を制御信号（例、イネーブル信号）に用いてスイッチング素子６４の動作を制御する。
The
レギュレータ６３の入力端子６３ａは、バッテリー６に接続されている。レギュレータ６３の出力端子６３ｂは、電源線ＰＬに接続されている。レギュレータ６３の接地端子６３ｇは、接地線ＧＬに接続されている。レギュレータ６３の制御端子６３ｃはイネーブル端子であり、レギュレータ６３は、制御端子６３ｃに閾値以上の電圧が印加された状態で、出力端子６３ｂの電位を所定電圧に維持する。レギュレータ６３の出力電圧（上記の所定電圧）は、計数部６７がＣＭＯＳなどで構成される場合に例えば３Ｖである。記憶部１４の動作電圧は、例えば、所定電圧と同じ電圧に設定される。なお、所定電圧は、電力供給に必要な電圧であり、一定の電圧値でもよいし、段階的に変化する電圧でもよい。
The
スイッチング素子６４（スイッチ）は、位置検出部１に電力を供給する回路６０の導通と遮断とを切替える。回路６０は、例えば、第２電源（例、バッテリー６）の第１電極（正極）と第２電極（負極）とを結ぶ電力の供給経路を構成し、電源線ＰＬおよび接地線ＧＬを含む。接地線ＧＬは、例えば、バッテリー６の負極と接続され、その電位が回路６０の基準電位となる。スイッチング素子６４は、例えば、バッテリー６から回路６０を介した位置検出部１への電力の供給の有無を切替える。
The switching element 64 (switch) switches between conduction and interruption of the
レギュレータ６３は、信号発生部４から制御端子６３ｃに供給される電気信号を制御信号（イネーブル信号）に用いて、スイッチング素子６４の第１端子６４ａと第２端子６４ｂとの間の導通状態（オン状態）と絶縁状態（オフ状態）とを切り替える。例えば、スイッチング素子６４は、ＭＯＳ、ＴＦＴなどを含み、第１端子６４ａと第２端子６４ｂとはソース電極とドレイン電極であり、制御端子６４ｃがゲート電極である。
The
制御端子６４ｃは、信号発生部４で発生する電気信号（検出信号）によって充電される。スイッチング素子６４は、制御端子６４ｃの電圧に応じて回路６０を導通へ切替える。例えば、スイッチング素子６４は、制御端子６４ｃの電位が回路６０の基準電位である状態で回路６０を遮断している。また、スイッチング素子６４は、制御端子６４ｃの電圧が所定値以上になることで、第１端子６４ａと第２端子６４ｂとの間が導通状態（オン状態）になる。回路６０を導通へ切替える。第１端子６４ａと第２端子６４ｂとの間がオン状態になると、バッテリー６から、電源線ＰＬおよび接地線ＧＬを介して回路６０に電力が供給される。なお、電力供給部２は、レギュレータ６３のオン状態及びオフ状態を取得する手段を備えてもよい。
The
また、多回転情報検出部１Ａは、第１磁気センサ１２ａおよび第２磁気センサ１２ｂを含む。例えば、多回転情報検出部１Ａは、図１に示した処理部１３として、アナログコンパレータ６５、アナログコンパレータ６６、及び計数部６７を含む。第１磁気センサ１２ａおよび第２磁気センサ１２ｂは、それぞれ、回転軸ＳＦを検出するセンサである。第１磁気センサ１２ａおよび第２磁気センサ１２ｂは、回転軸ＳＦに取り付けられた第１磁石３が形成する磁界を検出することで、回転軸ＳＦを検出する。第１磁気センサ１２ａおよび第２磁気センサ１２ｂは、それぞれ、バッテリー６から供給される電力を用いて、第１磁石３が形成する磁界を検出する。
Further, the multi-rotation
第１磁気センサ１２ａの電源端子５５ｐは、電源線ＰＬに接続されている。第１磁気センサ１２ａの接地端子５５ｇは、接地線ＧＬに接続されている。第１磁気センサ１２ａの出力端子５５ｃは、アナログコンパレータ６５の入力端子６５ａに接続されている。出力端子５５ｃは、例えば、図２（Ｃ）に示した第２出力端子４８ｂの電位と基準電位との差に相当する電圧を出力する。
The
アナログコンパレータ６５は、第１磁気センサ１２ａから出力される電圧を二値化する二値化部である。アナログコンパレータ６５は、例えば比較器であり、第１磁気センサ１２ａから出力される電圧を所定電圧と比較する。アナログコンパレータ６５の電源端子６５ｐは、電源線ＰＬに接続されている。アナログコンパレータ６５の接地端子６５ｇは、接地線ＧＬに接続されている。アナログコンパレータ６５の出力端子６５ｂは、計数部６７の第１入力端子６７ａに接続されている。アナログコンパレータ６５は、第１磁気センサ１２ａの出力電圧が閾値以上である場合に出力端子からＨレベルの信号を出力し、閾値未満である場合に出力端子からＬレベルの信号を出力する。
The
第２磁気センサ１２ｂおよびアナログコンパレータ６６は、第１磁気センサ１２ａおよびアナログコンパレータ６５と同様の構成である。第２磁気センサ１２ｂの電源端子５６ｐは、電源線ＰＬに接続されている。第２磁気センサ１２ｂの接地端子５６ｇは、接地線ＧＬに接続されている。第２磁気センサ１２ｂの出力端子５６ｃは、アナログコンパレータ６６の入力端子６６ａに接続されている。アナログコンパレータ６６の電源端子６６ｐは、電源線ＰＬに接続されている。アナログコンパレータ６６の接地端子６６ｇは、接地線ＧＬに接続されている。アナログコンパレータ６６の出力端子６６ｂは、計数部６７の第２入力端子６７ｂに接続されている。アナログコンパレータ６６は、第２磁気センサ１２ｂの出力電圧が閾値以上である場合に出力端子からＨレベルの信号を出力し、閾値未満である場合に出力端子６６ｂからＬレベルの信号を出力する。
The second
計数部６７は、回転軸ＳＦの多回転情報を、バッテリー６から供給される電力を用いて計数する。計数部６７は、例えばＣＭＯＳ論理回路などを含む。計数部６７は、電源端子６７ｐおよび接地端子６７ｇを介して供給される電力を用いて動作する。計数部６７の電源端子６７ｐは、電源線ＰＬに接続されている。計数部６７の接地端子６７ｇは、接地線ＧＬに接続されている。計数部６７は、第１入力端子６７ａを介して供給される電圧、及び第２入力端子６７ｂを介して供給される電圧を制御信号として、計数処理を行う。
The
記憶部１４は、処理部１３が検出した回転位置情報の少なくとも一部（例、多回転情報）を、バッテリー６から供給される電力を用いて記憶する（書き込み動作を行う）。記憶部１４は、処理部１３が検出した回転位置情報として、計数部６７による計数の結果（多回転情報）を記憶する。記憶部１４の電源端子１４ｐは、電源線ＰＬに接続されている。記憶部１４の接地端子１４ｇは、接地線ＧＬに接続されている。記憶部１４は、例えば不揮発性メモリを含み、電力が供給されている間に書き込まれた情報を、電力が供給されない状態においても保持可能である。なお、多回転情報検出部１Ａは、レギュレータ６３のオン状態及びオフ状態を取得する手段を備えてもよい。
The
本実施形態において、整流スタック６１、整流スタック６２とレギュレータ６３との間には、キャパシタ６９が設けられている。キャパシタ６９の第１電極６９ａは、整流スタック６１、整流スタック６２とレギュレータ６３の制御端子６３ｃとを接続する信号線に接続されている。キャパシタ６９の第２電極６９ｂは、接地線ＧＬに接続されている。このキャパシタ６９は、例えば平滑キャパシタであり、脈動を低減してレギュレータの負荷を低減する。キャパシタ６９の定数は、例えば、処理部１３により回転位置情報を検出して記憶部１４に回転位置情報を書き込むまでの期間に、バッテリー６から処理部１３および記憶部１４への電力供給が維持されるように設定される。
In the present embodiment, a
次に、電力供給部２および多回転情報検出部１Ａの動作について、回転軸ＳＦが反時計回りに回転（順回転）するときの多回転情報検出部１Ａの動作を代表的に説明する。図６は、回転軸ＳＦが反時計回りに回転（順回転）するときの多回転情報検出部１Ａの動作を示すタイミングチャートである。
Next, regarding the operations of the
図６の「磁界」において、実線は第１信号発生部４ａの位置での磁界を示し、破線は第２信号発生部４ｂの位置での磁界を示す。「第１信号発生部」、「第２信号発生部」は、ぞれぞれ、第１信号発生部４ａの出力、第２信号発生部４ｂの出力を示し、１方向に流れる電流の出力を正（＋）とし、その逆方向に流れる電流の出力を負（−）とした。「イネーブル信号」は、信号発生部４で発生する電気信号によりレギュレータ６３の制御端子６３ｃに印加される電位を示し、ハイレベルを「Ｈ」で表し、ローレベルを「Ｌ」で表した。「レギュレータ」は、レギュレータ６３の出力を示し、ハイレベルを「Ｈ」で表し、ローレベルを「Ｌ」で表した。
In the "magnetic field" of FIG. 6, the solid line indicates the magnetic field at the position of the first
図６の「第１磁気センサ」、「第２磁気センサ」は、それぞれ、第１磁気センサ１２ａ、第２磁気センサ１２ｂの出力を実線で示す。「第１磁気センサ」、「第２磁気センサ」において点線は、常時駆動された場合の出力である。「第１アナログコンパレータ」、「第２アナログコンパレータ」は、それぞれ、アナログコンパレータ６５、アナログコンパレータ６６からの出力を示す。
In the "first magnetic sensor" and "second magnetic sensor" of FIG. 6, the outputs of the first
第１信号発生部４ａは、角度位置１３５°において、逆方向に流れる電流パルス（「第１信号発生部」の負）を出力する。また、第１信号発生部４ａは、角度位置３１５°において、順方向に流れる電流パルス（「第１信号発生部」の正）を出力する。第２信号発生部４ｂは、角度位置４５°において、順方向に流れる電流パルス（「第２信号発生部」の正）を出力する。また、第２信号発生部４ｂは、角度位置２２５°において、逆方向に流れる電流パルス（「第２信号発生部」の負）を出力する。そのため、イネーブル信号は、角度位置４５°、角度位置１３５°、角度位置２２５°、角度位置３１５°のそれぞれにおいて、ハイレベルに切り替わる。また、レギュレータ６３は、イネーブル信号がハイレベルに維持された状態に対応して、角度位置４５°、角度位置１３５°、角度位置２２５°、角度位置３１５°のそれぞれにおいて、電源線ＰＬに所定電圧を供給する。
The first
本実施形態において、第１磁気センサ１２ａの出力と第２磁気センサ１２ｂの出力は、９０°の位相差を有しており、処理部１３は、この位相差を利用して回転位置情報を検出する。第１磁気センサ１２ａの出力は、角度位置０°から角度位置１８０°の範囲において、正のサイン波状である。この角度範囲において、レギュレータ６３は角度位置４５°、角度位置１３５°において電力を出力する。第１磁気センサ１２ａおよびアナログコンパレータ６５は、角度位置４５°と角度位置１３５°のそれぞれにおいて供給される電力により駆動される。アナログコンパレータ６５から出力される信号（以下、Ａ相信号という）は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに維持されており、角度位置４５°と角度位置１３５°のそれぞれにおいてＨレベルになる。
In the present embodiment, the output of the first
また、第２磁気センサ１２ｂの出力は、角度位置２７０°（−９０°）から角度位置９０°の範囲において、正のサイン波状である。この角度範囲において、レギュレータ６３は、角度位置３１５°（−４５°）、角度位置４５°において電力を出力する。第２磁気センサ１２ｂおよびアナログコンパレータ６６は、角度位置３１５°と角度位置４５°のそれぞれにおいて供給される電力により駆動される。アナログコンパレータ６６から出力される信号（以下、Ｂ相信号という）は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに維持されており、角度位置３１５°と角度位置４５°のそれぞれにおいてＨレベルになる。
Further, the output of the second
ここで、計数部６７に供給されるＡ相信号がＨレベル（Ｈ）であり、計数部６７に供給されるＢ相信号がＬレベルである場合に、これら信号レベルの組を（Ｈ，Ｌ）のように表す。図６では、角度位置３１５°において信号レベルの組が（Ｌ，Ｈ）であり、角度位置４５°において信号レベルの組が（Ｈ，Ｈ）、角度位置１３５°において信号レベルの組が（Ｈ，Ｌ）である。
Here, when the A-phase signal supplied to the
計数部６７は、磁気センサ１２が検出したＡ相信号とＢ相信号の一方または双方がＨレベルである場合に、記憶部１４に信号レベルの組を記憶させる。計数部６７は、次に検出したＡ相信号とＢ相信号の一方または双方がＨレベルである場合に、前回のレベルの組を記憶部１４から読み出し、前回のレベルの組と今回のレベルの組と比較して回転方向を判定する。
The
例えば、前回の信号レベルの組が（Ｈ，Ｈ）であって、今回の信号レベルが（Ｈ，Ｌ）である場合には、前回の検出において角度位置４５°であり、今回の検出において角度位置１３５°であるので、反時計回り（順回転）であることがわかる。計数部６７は、今回のレベルの組が（Ｈ，Ｌ）であって、かつ前回のレベルの組が（Ｈ，Ｈ）である場合、カウンタをアップすることを示すアップ信号を記憶部１４に供給する。記憶部１４は、計数部６７からのアップ信号を検出した場合に、記憶している多回転情報を１増加した値に更新する。本実施形態に係る多回転情報検出部１Ａは、回転軸ＳＦの回転方向を判定しながら、多回転情報を検出できる。
For example, when the previous signal level set is (H, H) and the current signal level is (H, L), the angle position is 45 ° in the previous detection, and the angle is in the current detection. Since the position is 135 °, it can be seen that it is counterclockwise (forward rotation). When the current level set is (H, L) and the previous level set is (H, H), the
本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣは、信号発生部４に電気信号が発生してから短時間のうちに、バッテリー６から多回転情報検出部１Ａに電力が供給され、多回転情報検出部１Ａがダイナミック駆動（間欠駆動）する。多回転情報の検出および書き込みの終了後は、多回転情報検出部１Ａへの電源供給は絶たれるが、計数値は、記憶部１４に格納されているので保持される。このようなシーケンスは、外部からの電力供給が絶たれた状態においても、第１磁石３上の所定位置が信号発生部４の近傍を通過するたびに繰り返される。
In the encoder device EC according to the present embodiment, power is supplied from the
記憶部１４に記憶されている多回転情報は、例えば、次にモータＭが起動される際にモータ制御部ＭＣなどに読み出され、回転軸ＳＦの初期位置などの算出に利用される。このようなエンコーダ装置ＥＣは、信号発生部４で発生する電気信号に応じて、位置検出部１（例、多回転情報検出部１Ａ）で消費される電力の少なくとも一部をバッテリー６が供給するので、バッテリー６を長寿命にすることができる。バッテリー６のメンテナンス（例、交換）をなくしたり、メンテナンスの頻度を減らしたりすることができる。例えば、バッテリー６の寿命がエンコーダ装置ＥＣの他の部分の寿命よりも長い場合、バッテリー６の交換を不要にすることもできる。
The multi-rotation information stored in the
また、ウィーガントワイヤ等の感磁性ワイヤを利用すると、第１磁石３の回転が極めて低速であっても、信号発生部４からパルス電流の出力が得られる。そのため、例えばモータＭへ電力供給がなされていない状態などにおいて、回転軸ＳＦ（第１磁石３）の回転が極めて低速な場合にも、信号発生部４の出力を電気信号として利用できる。
Further, when a magnetically sensitive wire such as a Wiegand wire is used, a pulse current output can be obtained from the
なお、多回転情報検出部１Ａは、上記の実施形態において磁気式の検出部であるが、光学式（例、反射光又は透過光）の検出部であってもよい。この場合、多回転情報検出部１Ａの一部は、角度検出部１Ｂと共用であってもよい。また、電力供給部２は、信号発生部４で発生する検出信号の電力を電源に用いてもよい。例えば、電力供給部２は、検出信号の電圧をレギュレータなどで所定電圧に調整し、検出信号の電力を位置検出部１に供給してもよい。また、上述の実施形態において、信号発生部４は、第１磁石３に対して所定の位置関係になった際に検出信号が発生する。エンコーダ装置ＥＣ（多回転情報検出部１Ａ）は、信号発生部４を、回転軸ＳＦ（第１磁石３）の位置情報を検出するセンサとして備えてもよい。
The multi-rotation
［第２実施形態］
第２実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図７は、本実施形態に係るエンコーダ装置を示す図である。このエンコーダ装置ＥＣは、第２磁石７の磁気回路を形成するヨーク７１を備える。信号発生部４（例、第１信号発生部４ａ）は、感磁性部（例、図２の第１感磁性部４１）を備え、第１感磁性部４１は、ヨーク７１が形成する磁気回路における磁界を感じる位置に配置される。
[Second Embodiment]
The second embodiment will be described. In the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified. FIG. 7 is a diagram showing an encoder device according to the present embodiment. The encoder device EC includes a
ヨーク７１は、例えば、第２磁石７とユニット化され、治具５２に保持される。治具５２は、１つ又は複数のヨーク７１を備えてもよく、第２磁石７と固定（例、ユニット化）されていてもよい。また、治具５２は、ヨーク７１を備えなくてもよく、ヨーク７１と別の部材でもよい。例えば、ヨーク７１は、治具５２に取り付け可能でもよく、治具５２に取り付けられた状態で治具５２が保持部５１に取り付けられることで、信号発生部４と位置決めされてもよい。また、ヨーク７１は、第２磁石７と固定されていなくてもよく、保持部５１（例、処理基板部５４）に配置されてもよい。
The
ヨーク７１は、例えば、第２磁石７が形成する磁界のうち信号発生部４以外の部分に作用する磁界を低減する。例えば、第２磁石７は、信号発生部４に形成される磁界の損失を減らすことで、信号発生部４で検出信号が発生することを効率的に抑制する。ヨーク７１は、例えば、第２磁石７を小型化しつつ、信号発生部４で検出信号が発生しないように第２磁石７の磁界の強さを確保することに寄与する。ヨーク７１は、例えば、信号発生部４と第２磁石７との位置関係の制約を緩和する（第２磁石７の配置自由度を高くする）ことに寄与する。例えば、ヨーク７１は、第２磁石７が信号発生部４から離れて配置される場合において、信号発生部４で検出信号が発生しないように第２磁石７の磁界の強さを確保することに寄与する。エンコーダ装置ＥＣは、図４で説明したように、第２磁石７が取り外された第２状態で回転軸ＳＦの回転位置情報を検出する。
The
［第３実施形態］
第３実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図８は、本実施形態に係るエンコーダ装置を示す図である。図８（Ａ）に示すように、エンコーダ装置ＥＣにおいて、第２磁石７は、電磁石７２を含む。電磁石７２は、磁心７３、コイル７４、及び電力の供給経路７５（例、配線）を含む。
[Third Embodiment]
The third embodiment will be described. In the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified. FIG. 8 is a diagram showing an encoder device according to the present embodiment. As shown in FIG. 8A, in the encoder device EC, the
電磁石７２は、例えば、図１に示したバッテリー６と異なるバッテリー７６から電力の供給を受けて、磁界を形成する。第２磁石７は、電磁石７２が電力供給される状態で信号発生部４における磁界の変化を抑制する。第２磁石７は、例えば、図８で説明したように保持部５１に取り付けられた状態で、信号発生部４における磁界の変化を抑制する第１状態に設定される。また、第２磁石７は、例えば、保持部５１から取り外された状態で、信号発生部４における磁界の変化を抑制しない第２状態に設定される。エンコーダ装置ＥＣは、第２磁石７が第２状態に設定された状態で、回転軸ＳＦの回転位置情報を検出する。
For example, the
第２磁石７は、例えば、電磁石７２への電力供給の有無によって、信号発生部４における磁界の変化の抑制の有無が切替えられてもよい。例えば、第２磁石７は、バッテリー７６からの電力が供給された状態において、信号発生部４における磁界の変化を抑制する第１状態である。また、第２磁石７は、バッテリー７６から電力供給が断たれた状態において、信号発生部４における磁界の変化を抑制しない第２状態である。第２磁石７は、バッテリー７６から電力供給が断たれることで、上記の第１状態から上記の第２状態へ切替わる。
The
例えば、図８（Ｂ）に示すように、第２磁石７は、第２磁石７への電力の供給経路７５からバッテリー７６が取り外されることで、上記の第１状態から上記の第２状態へ切替わる。また、例えば、図８（Ｃ）に示すように、供給経路７５にはスイッチ７７が設けられ、スイッチが供給経路７５を導通（オン状態）から絶縁（オフ状態）へ切り替えられることで、上記の第１状態から上記の第２状態へ切り替えられる。また、例えば、第２磁石７（電磁石７２）は、治具５２が取り外されることによって上記の第１状態から上記の第２状態へ切り替わるように構成してもよい。
For example, as shown in FIG. 8B, the
［第４実施形態］
第４実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図９は、本実施形態に係るエンコーダ装置を示す図である。信号発生部４は、図２、図６等で説明したように、第１磁石３が所定の位置（例、磁界の変化に伴い検出信号が発生する位置）に配置された際に、検出信号が発生する。本実施形態において、第２磁石７は、第１磁石３の所定の位置への移動を抑制する。第２磁石７は、第１磁石３の所定の位置への移動を抑制することで、信号発生部４における磁界の変化（例、磁界の向きの反転）の抑制が可能である。第２磁石７は、第１磁石３の所定の位置への移動を抑制することで、信号発生部４で検出信号が発生することを抑制する。
[Fourth Embodiment]
A fourth embodiment will be described. In the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified. FIG. 9 is a diagram showing an encoder device according to the present embodiment. As described with reference to FIGS. 2, 6 and the like, the
第２磁石７は、例えば、永久磁石であり、保持部５１から取り外し可能に設けられる。第２磁石７は、例えば、保持部５１に取り付けられた状態で、信号発生部４における磁界の変化を抑制する第１状態に設定される。また、第２磁石７は、例えば、保持部５１から取り外された状態で、信号発生部４における磁界の変化を抑制しない第２状態に設定される。エンコーダ装置ＥＣは、第２磁石７が第２状態に設定された状態で、回転軸ＳＦの回転位置情報を検出する。なお、第２磁石７には、図７で説明したヨーク７１が設けられてもよい。また、第２磁石７は、図８で説明したように、電磁石を含んでもよい。第２磁石７が電磁石を含む場合、例えば、電磁石への電力供給の有無によって、上記の第１状態と上記の第２状態とが切り替えられてもよい。
The
第２磁石７は、例えば、一対の磁石（磁石７８ａおよび磁石７８ｂ）を含む。磁石７８ａおよび磁石７８ｂは、回転軸ＳＦと信号発生部４との相対移動を抑制する。例えば、磁石７８ａおよび磁石７８ｂの一方（例、磁石７８ａ）は、回転軸ＳＦに連動して移動し、磁石７８ａおよび磁石７８ｂの他方（例、磁石７８ｂ）は、は保持部５１（例、支持部５３）に設けられる。例えば、磁石７８ａは、モータＭの可動子と連動して移動する部材(例、回転軸ＳＦ、スケールＳ)に取り外し可能に設けられる。また、磁石７８ｂは、例えば、モータＭの固定子側の部材（例、保持部５１）に取り外し可能に設けられる。第２磁石７は、磁石７８ａおよび磁石７８ｂが取り付けられた状態で上記の第１状態である。また、第２磁石７は、磁石７８ａと磁石７８ｂとの一方または双方が取り外された状態で上記の第２状態である。
The
磁石７８ａおよび磁石７８ｂの各々は、例えば、スケールＳの周方向と交差する方向（例、回転軸ＳＦと平行な方向）にＮ極とＳ極とが分布するように配置される。なお、磁石７８ａおよび磁石７８ｂの各々は、例えば、スケールＳの周方向にＮ極とＳ極とが分布するように配置されてもよい。また、磁石７８ａおよび磁石７８ｂの各々は、例えば、スケールＳの径方向にＮ極とＳ極とが分布するように配置されてもよい。
Each of the
なお、第２磁石７は、磁石７８ａおよび磁石７８ｂが電磁石である場合、磁石７８ａと磁石７８ｂとの少なくとも一方への電力供給の有無によって第１状態と第２状態とが切り替えられる。また、第２磁石７は、磁石７８ａまたは磁石７８ｂが電磁石である場合、この電磁石への電力供給の有無によって第１状態と第２状態とが切り替えられる。また、第２磁石７は、磁石７８ａおよび磁石７８ｂが電磁石である場合、磁界の向きと磁界の強さとの一方または双方が可変でもよい。
When the
図１０は、本実施形態に係る第２磁石の配置を示す図である。磁石７８ａおよび磁石７８ｂの各々は、例えば、スケールＳの周方向で９０°ごとに配置される。図１０（Ａ）に示すように、磁石７８ｂは、第１磁石３の位置３ａが第１信号発生部４ａの近傍に配置される際に、磁石７８ａと対向する位置に配置される。図１０（Ａ）の状態において、互いに対向する磁石７８ａと磁石７８ｂとの間には斥力が発生し、スケールＳは、この斥力によって回転し、第１磁石３の位置３ａが第１信号発生部４ａの位置またはその近傍に配置されることが抑制される。
FIG. 10 is a diagram showing the arrangement of the second magnet according to the present embodiment. Each of the
図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の状態からスケールＳが反時計回りに９０°回転した状態である。磁石７８ｂは、第１磁石３の位置３ｃが第２信号発生部４ｂの近傍に配置される際に、磁石７８ａと対向する位置に配置される。図１０（Ｂ）の状態において、互いに対向する磁石７８ａと磁石７８ｂとの間には斥力が発生し、スケールＳは、この斥力によって回転し、第１磁石３の位置３ｃが第２信号発生部４ｂの位置またはその近傍に配置されることが抑制される。図１０（Ｂ）の状態からスケールＳが反時計回りに９０°あるいは１８０°回転した場合についても同様に、スケールＳは、磁石７８ａと磁石７８ｂとの斥力によって回転し、第１磁石３は、その位置３ａあるいは位置３ｃが信号発生部４の位置またはその近傍に配置されることが抑制される。
FIG. 10B shows a state in which the scale S is rotated 90 ° counterclockwise from the state shown in FIG. 10A. The
なお、第２磁石７（磁石７８ａ、磁石７８ｂ）の配置は、図１０の例に限定されず、適宜変更可能である。図１１および図１２は、本実施形態に係る第２磁石の配置の例を示す図である。図１１（Ａ）において、磁石７８ａは、スケールＳの周方向における９０°ごとの４か所に設けられ、磁石７８ｂは、スケールＳの周方向の１か所に設けられる。この場合、磁石７８ａと磁石７８ｂが対向する位置からスケールＳが９０°回転するごとに、磁石７８ａと磁石７８ｂとの間に斥力が発生し、第１磁石３は、位置３ａあるいは位置３ｃが信号発生部４の近傍に配置されることが抑制される。なお、図１１（Ａ）の磁石７８ｂは、図１０（Ａ）の４つの磁石７８ｂのうち３つを省略した配置であるが、図１０（Ａ）の４つの磁石７８ｂのうち１つまたは２つを省略した配置でもよい。
The arrangement of the second magnet 7 (
図１１（Ｂ）において、磁石７８ａは、スケールＳの周方向の１か所に設けられ、磁石７８ｂは、スケールＳの周方向における９０°ごとの４か所に設けられる。この場合、磁石７８ａと磁石７８ｂが対向する位置からスケールＳが９０°回転するごとに、磁石７８ａと磁石７８ｂとの間に斥力が発生し、第１磁石３は、位置３ａあるいは位置３ｃが信号発生部４の近傍に配置されることが抑制される。なお、図１１（Ｂ）の磁石７８ａは、図１０（Ａ）の４つの磁石７８ａのうち３つを省略した配置であるが、図１０（Ａ）の４つの磁石７８ａのうち１つまたは２つを省略した配置でもよい。
In FIG. 11B, the
図１２（Ａ）において、磁石７８ａおよび磁石７８ｂのそれぞれは、スケールＳの周方向の２か所に設けられる。２つの磁石７８ａは、スケールＳの周方向で互いに１８０°ずれて配置される。また、２つの磁石７８ｂは、スケールＳの周方向で互いに９０°ずれて配置される。この場合、磁石７８ａと磁石７８ｂが対向する位置からスケールＳが９０°回転するごとに、磁石７８ａと磁石７８ｂとの間に斥力が発生し、第１磁石３は、位置３ａあるいは位置３ｃが信号発生部４の近傍に配置されることが抑制される。なお、２つの磁石７８ａは、スケールＳの周方向で互いに９０°ずれて配置され、２つの磁石７８ｂは、スケールＳの周方向で互いに１８０°ずれて配置される場合について同様である。
In FIG. 12A, each of the
図１２（Ｂ）において、磁石７８ａおよび磁石７８ｂは、第１磁石３が所定の位置（例、信号発生部４に検出信号が発生する位置）から外れて配置される際に、磁石７８ａと磁石７８ｂとの間に磁界による引力が発生する。磁石７８ａおよび磁石７８ｂは、第１磁石３が所定の位置から外れて配置される際に、互いに異なる極性が対向する。スケールＳは、磁石７８ａと磁石７８ｂとの引力によって回転が抑制され、第１磁石の所定の位置への移動が抑制される。図１２（Ｂ）において、磁石７８ａは、スケールＳの周方向の９０°ごとの４か所に設けられ、磁石７８ｂは、スケールＳの周方向の９０°ごとの４か所に設けられる。磁石７８ａと磁石７８ｂとの少なくとも一方は、図１１、図１２（Ａ）で説明したように、一部が省略されてもよい。
In FIG. 12B, the
なお、第２磁石７は、第１磁石３との間の引力あるいは斥力によって、第１磁石３の所定の位置への移動を抑制してもよい。例えば、第２磁石７は、上記の一対の磁石の一方の磁石として、第１磁石３を用いる構成でもよい。また、第２磁石７は、第１磁石３の所定の位置への移動を抑制し、かつ第１磁界ＭＦ１（図３（Ｃ）参照）と第２磁界ＭＦ２とを合成した磁界ＭＦ３の向きが反転しないように設けられてもよい。なお、上述したように、例えば、本実施形態における第２磁石７は、信号発生部４に対するスケールの第１磁石３の相対移動（例、所定方向への回転、振動を含む移動）を防止する脱着可能な移動防止用磁石（例、振動防止用磁石）として構成される。
The
［駆動装置］
次に、実施形態に係る駆動装置について説明する。図１３は、駆動装置ＭＴＲの一例を示す図である。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。この駆動装置ＭＴＲは、電動モータを含むモータ装置である。駆動装置ＭＴＲは、回転軸ＳＦと、回転軸ＳＦを回転駆動する本体部（駆動部）ＢＤと、回転軸ＳＦの回転位置情報を検出するエンコーダ装置ＥＣとを有している。
[Drive]
Next, the drive device according to the embodiment will be described. FIG. 13 is a diagram showing an example of the drive device MTR. In the following description, the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals to omit or simplify the description. This drive device MTR is a motor device including an electric motor. The drive device MTR includes a rotation axis SF, a main body (drive unit) BD that rotationally drives the rotation axis SF, and an encoder device EC that detects rotation position information of the rotation axis SF.
図１３において、信号発生部４は、スケールＳに対して、発光素子２１および受光センサ２２と同じ側に配置されている。なお、第１磁石３、信号発生部４、スケールＳ、発光素子２１、及び受光センサ２２の配置は、図１３に示す配置に限定されず、例えば図１に示した配置でもよいし、その他の配置でもよい。例えば、信号発生部４は、スケールＳに対して、発光素子２１および受光センサ２２と逆側の面に配置されてもよい。
In FIG. 13, the
回転軸ＳＦは、負荷側端部ＳＦａと、反負荷側端部ＳＦｂとを有している。負荷側端部ＳＦａは、減速機など他の動力伝達機構に接続される。反負荷側端部ＳＦｂには、固定部を介してスケールＳが固定される。このスケールＳの固定とともに、エンコーダ装置ＥＣが取り付けられている。エンコーダ装置ＥＣは、上述した実施形態、変形例、あるいはその組み合わせに係るエンコーダ装置である。 The rotating shaft SF has a load-side end SFa and a non-load-side end SFb. The load side end SFa is connected to another power transmission mechanism such as a speed reducer. The scale S is fixed to the counterload side end SFb via the fixing portion. Along with fixing the scale S, an encoder device EC is attached. The encoder device EC is an encoder device according to the above-described embodiment, modification, or combination thereof.
この駆動装置ＭＴＲは、エンコーダ装置ＥＣの検出結果を使って、図１などに示したモータ制御部ＭＣが本体部ＢＤを制御する。駆動装置ＭＴＲは、エンコーダ装置ＥＣのバッテリー交換の必要性が無いもしくは低いので、メンテナンスコストを減らすことができる。なお、駆動装置ＭＴＲは、モータ装置に限定されず、油圧や空圧を利用して回転する軸部を有する他の駆動装置であってもよい。 In this drive device MTR, the motor control unit MC shown in FIG. 1 or the like controls the main body unit BD by using the detection result of the encoder device EC. Since the drive device MTR does not require or reduces the need for battery replacement of the encoder device EC, the maintenance cost can be reduced. The drive device MTR is not limited to the motor device, and may be another drive device having a shaft portion that rotates using hydraulic pressure or pneumatic pressure.
［ステージ装置］
次に、実施形態に係るステージ装置について説明する。図１４は、ステージ装置ＳＴＧを示す図である。このステージ装置ＳＴＧは、図１３に示した駆動装置ＭＴＲの回転軸ＳＦのうち負荷側端部ＳＦａに、ステージ（回転テーブルＴＢ、移動物体）を取り付けた構成である。ステージ装置ＳＴＧは、例えば、１次元のリニアモータによって、ステージを１方向に直線的に移動させる構成でもよい。また、ステージ装置ＳＴＧは、複数の１次元のリニアモータあるいは２次元のリニアモータ（例、平面モータ）によって、ステージを２方向に移動させる構成でもよい。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。
[Stage device]
Next, the stage apparatus according to the embodiment will be described. FIG. 14 is a diagram showing a stage device STG. This stage device STG has a configuration in which a stage (rotary table TB, moving object) is attached to a load-side end SFa of the rotation axis SF of the drive device MTR shown in FIG. The stage device STG may be configured to linearly move the stage in one direction by, for example, a one-dimensional linear motor. Further, the stage device STG may be configured to move the stage in two directions by a plurality of one-dimensional linear motors or two-dimensional linear motors (eg, a flat motor). In the following description, the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals to omit or simplify the description.
ステージ装置ＳＴＧは、駆動装置ＭＴＲを駆動して回転軸ＳＦを回転させる。この回転は、回転テーブルＴＢに伝達され、その際にエンコーダ装置ＥＣは、回転軸ＳＦの角度位置等を検出する。エンコーダ装置ＥＣからの出力を用いることにより、回転テーブルＴＢの角度位置を検出することができる。なお、駆動装置ＭＴＲの負荷側端部ＳＦａと回転テーブルＴＢとの間に減速機等が配置されてもよい。 The stage device STG drives the drive device MTR to rotate the rotation axis SF. This rotation is transmitted to the rotary table TB, and at that time, the encoder device EC detects the angular position of the rotary axis SF and the like. By using the output from the encoder device EC, the angular position of the rotary table TB can be detected. A speed reducer or the like may be arranged between the load side end SFa of the drive device MTR and the rotary table TB.
ステージ装置ＳＴＧは、エンコーダ装置ＥＣのバッテリー交換の必要性が低い又は無いので、メンテナンスコストを減らすことができる。なお、ステージ装置ＳＴＧは、例えば、旋盤等の工作機械に備える回転テーブル等に適用できる。 Since the stage device STG requires less or no battery replacement for the encoder device EC, maintenance costs can be reduced. The stage device STG can be applied to, for example, a rotary table provided in a machine tool such as a lathe.
［ロボット装置］
次に、実施形態に係るロボット装置について説明する。図１５は、ロボット装置ＲＢＴを示す斜視図である。なお、図１５には、ロボット装置ＲＢＴの一部（関節部分）を模式的に示した。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略装置または簡略化する。このロボット装置ＲＢＴは、第１アームＡＲ１と、第２アームＡＲ２と、関節部ＪＴとを有している。第１アームＡＲ１は、関節部ＪＴを介して、第２アームＡＲ２と接続されている。
[Robot device]
Next, the robot device according to the embodiment will be described. FIG. 15 is a perspective view showing the robot device RBT. Note that FIG. 15 schematically shows a part (joint portion) of the robot device RBT. In the following description, the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and the description will be omitted or simplified. This robot device RBT has a first arm AR1, a second arm AR2, and a joint portion JT. The first arm AR1 is connected to the second arm AR2 via the joint JT.
第１アームＡＲ１は、腕部１０１、軸受１０１ａ、及び軸受１０１ｂを備えている。第２アームＡＲ２は、腕部１０２および接続部１０２ａを有する。接続部１０２ａは、関節部ＪＴにおいて、軸受１０１ａと軸受１０１ｂの間に配置されている。接続部１０２ａは、回転軸ＳＦ２と一体的に設けられている。回転軸ＳＦ２は、関節部ＪＴにおいて、軸受１０１ａと軸受１０１ｂの両方に挿入されている。回転軸ＳＦ２のうち軸受１０１ｂに挿入される側の端部は、軸受１０１ｂを貫通して減速機ＲＧに接続されている。
The first arm AR1 includes an
減速機ＲＧは、駆動装置ＭＴＲに接続されており、駆動装置ＭＴＲの回転を例えば１００分の１等に減速して回転軸ＳＦ２に伝達する。図１５に図示しないが、駆動装置ＭＴＲの回転軸ＳＦのうち負荷側端部ＳＦａは、減速機ＲＧに接続されている。また、駆動装置ＭＴＲの回転軸ＳＦのうち反負荷側端部ＳＦｂには、エンコーダ装置ＥＣのスケールＳが取り付けられている。 The speed reducer RG is connected to the drive device MTR, and reduces the rotation of the drive device MTR to, for example, 1/100 or the like and transmits it to the rotation shaft SF2. Although not shown in FIG. 15, the load side end SFa of the rotation shaft SF of the drive device MTR is connected to the speed reducer RG. Further, a scale S of the encoder device EC is attached to the counterload side end SFb of the rotation axis SF of the drive device MTR.
ロボット装置ＲＢＴは、駆動装置ＭＴＲを駆動して回転軸ＳＦを回転させると、この回転が減速機ＲＧを介して回転軸ＳＦ２に伝達される。回転軸ＳＦ２の回転により接続部１０２ａが一体的に回転し、これにより第２アームＡＲ２が、第１アームＡＲ１に対して回転する。その際、エンコーダ装置ＥＣは、回転軸ＳＦの角度位置等を検出する。従って、エンコーダ装置ＥＣからの出力を用いることにより、第２アームＡＲ２の角度位置を検出することができる。ロボット装置ＲＢＴは、エンコーダ装置ＥＣのバッテリー交換の必要性が無いもしくは低いので、メンテナンスコストを減らすことができる。なお、ロボット装置ＲＢＴは、上記の構成に限定されず、駆動装置ＭＴＲは、関節を備える各種ロボット装置に適用できる。
When the robot device RBT drives the drive device MTR to rotate the rotation shaft SF, this rotation is transmitted to the rotation shaft SF2 via the speed reducer RG. The rotation of the rotation shaft SF2 causes the
なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態などで説明した態様に限定されるものではない。上述の実施形態などで説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態などで引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。 The technical scope of the present invention is not limited to the embodiments described in the above-described embodiments. One or more of the requirements described in the above embodiments and the like may be omitted. In addition, the requirements described in the above-described embodiments and the like can be combined as appropriate. In addition, to the extent permitted by law, the disclosure of all documents cited in the above-mentioned embodiments and the like shall be incorporated as part of the description in the main text.
１・・・位置検出部、２・・・電力供給部、３・・・第１磁石、４・・・信号発生部、５・・・切替部、６・・・バッテリー、７・・・第２磁石、８・・・第１電源、７１・・・ヨーク、７２・・・電磁石、７８ａ、７８ｂ・・・一対の磁石、ＥＣ・・・エンコーダ装置、ＭＴＲ・・・駆動装置、ＲＢＴ・・・ロボット装置 1 ... position detection unit, 2 ... power supply unit, 3 ... 1st magnet, 4 ... signal generation unit, 5 ... switching unit, 6 ... battery, 7 ... 2 magnets, 8 ... 1st power supply, 71 ... yoke, 72 ... electromagnets, 78a, 78b ... pair of magnets, EC ... encoder device, MTR ... drive device, RBT ...・ Robot device
Claims (17)
前記位置検出部に対して相対移動する第１磁石と、
前記第１磁石の相対移動による磁界の変化によって検出信号が発生する信号発生部と、を備え、
第２磁石によって、前記信号発生部における磁界の変化を抑制する第１状態と、前記信号発生部における磁界の変化を抑制しない第２状態とが切り替え可能であり、前記移動部の位置情報を検出する際に前記第２状態とし、前記移動部の位置情報を検出しない際に前記第１状態とする、エンコーダ装置。 A position detection unit that detects the position information of the moving unit, and
A first magnet that moves relative to the position detection unit,
A signal generating unit that generates a detection signal due to a change in the magnetic field due to the relative movement of the first magnet is provided .
The second magnet can switch between a first state in which the change in the magnetic field in the signal generating portion is suppressed and a second state in which the change in the magnetic field in the signal generating portion is not suppressed, and detects the position information of the moving portion. and the second state when, shall be the first state when not detecting the positional information of the movable portion, the encoder apparatus.
前記電力供給部は、前記検出信号を制御信号に用いて、バッテリーから前記位置検出部への電力の供給の有無を切替える切替部を備える、請求項１に記載のエンコーダ装置。 A power supply unit that supplies power to the position detection unit based on the generation of the detection signal is provided.
The encoder device according to claim 1, wherein the power supply unit includes a switching unit that switches whether or not power is supplied from the battery to the position detection unit by using the detection signal as a control signal.
前記第２磁石は、前記保持部に取り付けられた状態で前記信号発生部における磁界の変化を抑制し、前記保持部から取り外されることで前記抑制の有無が切替えられる、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。 A holding portion for holding the second magnet is provided.
Claims 1 to 3 say that the second magnet suppresses a change in the magnetic field in the signal generating portion while being attached to the holding portion, and the presence or absence of the suppression can be switched by removing the second magnet from the holding portion. The encoder device according to any one of the above.
前記信号発生部は、前記磁気回路における磁界を感じる感磁性部を備える、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。 A yoke for forming the magnetic circuit of the second magnet is provided.
The encoder device according to any one of claims 1 to 7, wherein the signal generating unit includes a magnetically sensitive unit that senses a magnetic field in the magnetic circuit.
前記第２磁石は、前記第１磁石の前記所定の位置への移動を抑制する、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。 In the signal generation unit, when the first magnet is arranged at a predetermined position, the detection signal is generated.
The encoder device according to any one of claims 1 to 8, wherein the second magnet suppresses the movement of the first magnet to the predetermined position.
前記一対の磁石の一方は前記移動部に連動して移動し、前記一対の磁石の他方は前記保持部に設けられ、
前記第１磁石が前記所定の位置に配置される際に、前記一対の磁石の間に磁界による斥力が発生する、請求項１０に記載のエンコーダ装置。 A holding unit for holding the signal generating unit is provided.
One of the pair of magnets moves in conjunction with the moving portion, and the other of the pair of magnets is provided on the holding portion.
The encoder device according to claim 10, wherein a repulsive force due to a magnetic field is generated between the pair of magnets when the first magnet is arranged at the predetermined position.
前記第１磁石が前記所定の位置から外れて配置される際に、前記一対の磁石の間に磁界による引力が発生する、請求項１０に記載のエンコーダ装置。 One of the pair of magnets moves in conjunction with the moving portion, and the other of the pair of magnets is provided on the holding portion.
The encoder device according to claim 10, wherein an attractive force due to a magnetic field is generated between the pair of magnets when the first magnet is arranged away from the predetermined position.
前記移動部に駆動力を供給する駆動部と、を備える駆動装置。 The encoder device according to any one of claims 1 to 13, and the encoder device.
A drive device including a drive unit that supplies a driving force to the moving unit.
前記駆動装置によって移動するステージと、を備えるステージ装置。 The drive device according to claim 14,
A stage device including a stage that is moved by the drive device.
前記駆動装置によって移動するアームと、を備えるロボット装置。 The drive device according to claim 14,
A robot device including an arm that is moved by the drive device.
前記信号発生部に前記検出信号が発生しない第１状態にするために、前記位置検出部、前記第１磁石及び前記信号発生部を含む本体部に第２磁石を取り付けることと、
移動部に前記本体部を取り付けることと、
前記信号発生部に前記検出信号が発生する第２状態に切り替えるために前記第２磁石を取り外すことと、を含むエンコーダ装置の取り付け方法。 A first magnet moves relative to the position detection unit, a said mounting method of the encoder apparatus comprising: a signal generating unit, a detection signal by a change in magnetic field due to the relative movement of the first magnet is generated,
In order to make the first state in which the detection signal is not generated in the signal generation unit, a second magnet is attached to the main body portion including the position detection unit, the first magnet and the signal generation unit.
And attaching said body portion to the moving portion,
A method for attaching an encoder device, which includes removing the second magnet in order to switch to a second state in which the detection signal is generated in the signal generating unit.
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