WO2012050130A1 - エンコーダ、駆動装置及びロボット装置 - Google Patents

エンコーダ、駆動装置及びロボット装置 Download PDF

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WO2012050130A1
WO2012050130A1 PCT/JP2011/073429 JP2011073429W WO2012050130A1 WO 2012050130 A1 WO2012050130 A1 WO 2012050130A1 JP 2011073429 W JP2011073429 W JP 2011073429W WO 2012050130 A1 WO2012050130 A1 WO 2012050130A1
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WO
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light
unit
shaft member
encoder
rotation
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PCT/JP2011/073429
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賢治 小俣
喬 長瀬
康 大野
正巳 桔梗
新太郎 引地
Original Assignee
株式会社ニコン
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Publication date
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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    • B25J13/00Controls for manipulators
    • B25J13/08Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/088Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices with position, velocity or acceleration sensors
    • GPHYSICS
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    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/22Optical devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/003Couplings; Details of shafts
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • H02K9/06Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft

Definitions

  • the present invention relates to an encoder, a drive device, and a robot apparatus.
  • the present application is Japanese Patent Application No. 2010-229788 filed on October 12, 2010, Japanese Patent Application No. 2010-229789 filed on October 12, 2010, and Japanese Patent Application filed on April 27, 2011.
  • the priority is claimed based on Japanese Patent Application No. 2011-099944 and Japanese Patent Application No. 2011-105139 filed on May 10, 2011, the contents of which are incorporated herein.
  • a geared motor configured to output the output rotation of a motor via a reduction gear with high transmission accuracy is used for a drive portion that requires high positioning accuracy in industrial robots, machine tools, etc.
  • a geared motor for example, as described in Patent Documents 1, 2, and 3, a motor main body, a reduction gear connected coaxially to the rotation shaft of the motor main body, and an output side of the reduction gear An output shaft connected in a coaxial state is disclosed.
  • the motor as described above needs to control the rotation angle of the output shaft of the reduction gear with high accuracy in order to perform positioning and the like with high accuracy.
  • a first encoder is attached to the rotating shaft of the motor, and a second encoder is attached to the output shaft of the speed reducer.
  • the output shaft provided in the speed reducer is relatively long in the axial direction, and shaft runout occurs at the tip of the output shaft, and information about rotation is detected with high accuracy. There was a problem that it might not be possible.
  • the first and second encoders are arranged side by side in the axial direction, and a detection unit for detecting a signal from each encoder and a processing unit for processing the signal are provided. For this reason, there is a problem that the apparatus is increased in size and costs are increased.
  • An object of an aspect of the present invention is to provide a drive device and a robot device that can detect information on rotation of a power transmission unit such as a speed reducer connected to a motor with high accuracy.
  • Another object is to provide an encoder, a drive device, and a robot device that can contribute to downsizing of the device.
  • An encoder is provided.
  • a motor rotating shaft member having a hollow portion is rotated around the rotation axis, and a power rotating shaft member inserted into the hollow portion is provided.
  • a power transmission unit connected via a shaft member, a first detector that is disposed on one end side in the direction of the rotation axis of the motor rotation shaft member and detects information relating to the rotation of the motor, and a rotation axis of the power rotation shaft member
  • a drive device is provided that includes a second detector that is disposed on one end side in the direction and detects information related to rotation of the power transmission unit, and an adjustment unit that can adjust the eccentricity of the power rotation shaft member with respect to the rotation axis.
  • the first detector disposed on one end side in the rotation axis direction of the motor rotation shaft member having the hollow portion, and the rotation axis direction of the power rotation shaft member inserted into the hollow portion
  • a first detector that measures information relating to the rotation of the first scale and the first scale that rotates integrally with the motor rotation shaft member.
  • the second detector includes a second scale that rotates integrally with the power rotary shaft member, and a second sensor unit that measures information related to the rotation of the second scale, and the first sensor unit and the second sensor.
  • the units are provided on the same substrate, and an encoder is provided.
  • a motor that rotates the motor rotation shaft member around the rotation axis
  • a power transmission unit that has a power rotation shaft member and is connected to the load side of the motor via the motor rotation shaft member.
  • a detection device that detects information related to rotation of the motor and information related to rotation of the power transmission unit, and the detection device is a drive device that is an encoder according to the second aspect of the present invention.
  • a robot comprising a shaft member and a drive device that drives the shaft member, wherein the drive device is the drive device of the first aspect or the third aspect of the present invention.
  • the first detection includes the first light receiving unit that receives the first light via the first index unit provided on the first rotating shaft member that rotates around the predetermined axis. And a second light receiving portion that receives the second light via the second indicator portion provided on the second rotating shaft member connected to the first rotating shaft member via the power transmission portion.
  • An encoder having a discontinuous portion in which at least one of the first detection unit and the second detection unit is disposed is provided.
  • a motor rotating shaft member is rotated around a predetermined axis, and a power rotating shaft member is connected to the load side of the motor via the motor rotating shaft member.
  • a drive device including a power transmission unit and a detection device that detects information related to rotation of the motor and information related to rotation of the power transmission unit, and the detection device is the encoder described above.
  • a robot apparatus comprising a shaft member and a drive device that drives the shaft member, wherein the drive device is the drive device described above.
  • a first light receiving region that receives light via a first indicator portion provided on a first rotating shaft member that rotates about a predetermined axis, and a first rotating shaft member;
  • a light receiving portion having a second light receiving region for receiving light via a second indicator portion provided on a second rotating shaft member connected via a power transmission portion, and a first rotation.
  • An encoder is provided that includes a detection unit that detects information related to rotation of the shaft member and information related to rotation of the second rotation shaft member.
  • a motor having a motor that rotates the motor rotation shaft member around a predetermined axis and a power rotation shaft member, and connected to the load side of the motor via the motor rotation shaft member.
  • a detection device that detects information related to rotation of the motor and information related to rotation of the power transmission unit, and the detection device is provided with a drive device in which the encoder according to the first aspect of the present invention is used.
  • a robot apparatus that includes a shaft member and a drive device that drives the shaft member, and the drive device is the drive device according to the second aspect of the present invention.
  • a first encoder disk attached to a first rotating shaft member rotating around a predetermined axis and having a first index portion formed thereon, the first rotating shaft member and power
  • a second encoder disk that is attached to a second rotating shaft member that is connected via a transmission part and has a second index part formed thereon, and a first that illuminates the first index part of the first encoder disk
  • An encoder including a detection unit that selectively receives light is provided.
  • a motor rotating shaft member is rotated around a predetermined axis, and a power rotating shaft member is connected to the load side of the motor via the motor rotating shaft member.
  • a detection device that detects information related to rotation of the motor and information related to rotation of the power transmission portion, and the detection device is provided with a drive device that is the encoder described above.
  • a robot apparatus that includes a shaft member and a drive device that drives the shaft member, and the drive device is the drive device described above.
  • the first index portion has a first scale that rotates integrally with a first rotating shaft member that rotates around a predetermined axis, and a second index portion.
  • a second scale that rotates integrally with a second rotary shaft member connected to the first rotary shaft member via a power transmission unit; and a first detector that outputs a first signal based on the first index unit.
  • One of the first control board, the second control board having a second detection unit that outputs a second signal based on the second indicator, and the first control board and the second control board A signal processing unit that is provided on the substrate and calculates information related to rotation of the first scale based on the first signal and information related to rotation of the second scale based on the second signal;
  • the first control board and the second control board are juxtaposed in a predetermined direction Is, the encoder is provided.
  • information related to the rotation of the power transmission unit such as a speed reducer connected to the motor can be detected with high accuracy.
  • the figure which shows the structure of the drive device which concerns on 1st Embodiment of this invention The figure which shows the structure of the drive device which concerns on 2nd Embodiment.
  • the figure which shows the structure of the drive device which concerns on 3rd Embodiment The figure which shows the structure of the drive device which concerns on 4th Embodiment.
  • the front view of the rotation hub which concerns on 4th Embodiment The figure which shows the structure of the drive device which concerns on 5th Embodiment.
  • the elements on larger scale of the drive device concerning a 5th embodiment The figure which shows the structure of the drive device which concerns on 6th Embodiment.
  • Sectional drawing which shows schematic structure of the drive device in 7th Embodiment.
  • the block diagram which shows an example of the detection part in 7th Embodiment.
  • substrate shown in FIG. The figure which shows the structure of the drive device which concerns on 8th Embodiment.
  • the block diagram which shows simply the detection part which concerns on this embodiment.
  • 1 is a schematic configuration diagram of an encoder according to the present embodiment.
  • Sectional drawing which shows schematic structure of the drive device in 12th Embodiment.
  • the enlarged view which shows the structure in the 1st parameter
  • the block diagram which shows the structure of the detection part which concerns on this embodiment.
  • Sectional drawing which shows schematic structure of the drive device in 13th Embodiment.
  • the schematic diagram which shows an example which has arrange
  • the schematic diagram which shows another example which has arrange
  • the schematic diagram which shows the example of a change of the form shown in FIG. Sectional drawing which shows schematic structure of the drive device in 14th Embodiment.
  • the schematic plan view which shows the parameter
  • the schematic diagram which shows the structure of the robot hand which concerns on this embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the driving apparatus according to the first embodiment.
  • the drive device ACT includes a motor 1, a motor shaft (first rotation shaft member, motor rotation shaft member) 2, a speed reducer (power transmission unit) 3, and an output shaft (second rotation shaft member, power rotation shaft member). 4, a first detector (encoder) EC 1, a second detector (encoder) EC 2, and a housing 12 for housing them.
  • the driving device ACT rotates the output shaft 4 at a rotational speed obtained by reducing the rotation of the motor 1 by the speed reducer 3 provided on the load side.
  • the motor shaft 2 and the output shaft 4 rotate around a rotation axis (predetermined axis) C.
  • a rotation axis C direction of the motor shaft 2 and the output shaft 4 is a Z-axis direction
  • orthogonal directions on a plane perpendicular to the Z-axis direction are an X-axis direction and a Y-axis direction, respectively.
  • the rotation (inclination) directions around the X axis, the Y axis, and the Z axis are the ⁇ X, ⁇ Y, and ⁇ Z directions, respectively.
  • the motor shaft 2 is formed in a hollow and substantially cylindrical shape, and rotates around the rotation axis C by the rotational drive of the motor 1, and transmits the power of the motor 1 to the speed reducer 3.
  • a rotating hub (first hub portion) 21 is integrally provided at the + Z side end portion of the motor shaft 2.
  • the output shaft 4 is supported by the housing 12 via a bearing member 10 such as a cross roller bearing.
  • the output shaft 4 includes a first shaft member 4A and a second shaft member 4B.
  • the first shaft member 4A and the second shaft member 4B are inserted into the hollow portion 2a of the motor shaft 2 in a state (coaxial state) in which the rotation axis C and the axis are matched.
  • the first shaft member 4 ⁇ / b> A and the second shaft member 4 ⁇ / b> B are integrally connected by a coupling member 30 as an adjustment unit that can adjust the eccentricity of the output shaft 4 with respect to the rotation axis C.
  • the coupling member 30 has a substantially cylindrical shape.
  • the fastening portion 30a at the end portion on the ⁇ Z side is fastened and fixed to the first shaft member 4A
  • the fastening portion 30b at the end portion on the + Z side is fastened and fixed to the second shaft member 4B.
  • a spiral groove 30 c formed around the rotation axis C is provided between the fastening portions 30 a and 30 b in the coupling member 30.
  • the spiral groove 30 c is formed so as to penetrate the outer peripheral surface side and the inner peripheral surface side of the coupling member 30.
  • the coupling member 30 can rotate the first shaft member 4A and the second shaft member 4B integrally around the rotation axis C, and the second shaft member 4A and the second shaft member 4A can be rotated together with the second shaft member 4A.
  • the shaft member 4B is connected so as to be relatively displaceable with the axis of the shaft member 4B.
  • the second shaft member 4B is fixed to the coupling member 30 at the ⁇ Z side end, and is supported by the rotary hub 21 via the rotary bearing (first bearing member) 31 on the + Z side from the center.
  • a rotary hub 22 is integrally provided at the + Z side end of the second shaft member 4B.
  • the first detector EC1 detects information related to the rotation of the motor 1, and extends in a direction orthogonal to the rotation axis C and is provided on a rotary hub 21 (first scale, first scale).
  • An encoder disk (first rotation member) 41 and a detection unit (first sensor unit) 42 provided on a control board (substrate, fixed member) B facing the rotation plate 41 are provided.
  • An index pattern (an index part, a pattern, not shown) is provided along the circumferential direction on the surface of the rotating plate 41 facing the detection unit 42.
  • the detection unit 42 receives the detection light reflected by the index pattern of the rotating plate 41 by a light receiving element such as a photodiode, for example, thereby information related to the rotation of the rotating plate 41, that is, information related to the rotation of the motor shaft 2 and the motor 1. Is detected.
  • the second detector EC2 detects information related to the rotation of the speed reducer 3 and extends in a direction orthogonal to the rotation axis C and is provided on the rotating hub 22 with a gap between the rotating plate 41 and the second detector EC2.
  • An indicator pattern (an indicator portion, a pattern, not shown) is provided along the circumferential direction on the surface of the rotating plate 51 facing the detection portion 52.
  • the detection unit 52 receives the detection light reflected by the index pattern of the rotating plate 51 by a light receiving element such as a photodiode, for example, and thereby information related to the rotation of the rotating plate 51, that is, the rotation of the output shaft 4 and the speed reducer 3. Detect information.
  • the control board B is fixed to the housing 12 in a gap between the rotary plate 41 and the rotary plate 51 so as to be substantially parallel to the rotary plate 41 and the rotary plate 51.
  • Rotation of the motor shaft 2 causes the rotating hub 21 and the rotating plate 41 to rotate.
  • the detection unit 42 detects information related to the rotation of the rotating plate 41, information related to the rotation of the motor 1 can be detected.
  • the rotating hub 22 and the rotating plate 51 are rotated by the rotation of the output shaft 4.
  • the detection unit 52 detects information related to the rotation of the rotating plate 51, information related to the rotation of the speed reducer 3 can be detected.
  • the first shaft member 4A and the second shaft member 4B rotate integrally.
  • the second shaft member 4B is supported via the rotary bearing 31 with respect to the rotary hub 21 provided with the rotary plate 41. Therefore, even when the second shaft member 4B is relatively long and the tip on the second detector EC2 side is displaced from the rotation axis C due to an error such as a squareness, shaft runout or the like does not substantially occur.
  • the rotating plate 41 and the rotating plate 51 rotate with high concentricity and coaxiality with respect to the rotation axis C without being eccentric.
  • the second shaft member 4B is connected to the first shaft member 4A via the coupling member 30. Therefore, even when the first shaft member 4A is eccentric with respect to the second shaft member 4B, or when the axis of the first shaft member 4A is inclined with respect to the axis of the second shaft member 4B, the coupling member 30 Elastically deform to adjust (absorb) eccentricity and inclination. As a result, the second shaft member 4B can rotate with high concentricity and coaxiality with respect to the rotation axis C without substantially adversely affecting the position and inclination of the axis of the first shaft member 4A.
  • the rotating plate 41 and the rotating plate 51 rotate with high concentricity and coaxiality around the rotation axis C with reduced eccentricity. Therefore, information regarding the rotation of the motor 1 and the like and information regarding the rotation of the speed reducer 3 can be detected with high accuracy.
  • the detection units 42 and 52 are provided on the same control board B, the apparatus can be downsized and compared with the case where the detection unit 42 and the detection unit 52 are provided on separate substrates. Low price is realized.
  • FIG. 2 the same or equivalent elements as those of the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
  • the output shaft 4 is constituted by the first shaft member 4A and the second shaft member 4B connected by the coupling member 30 as the adjusting portion.
  • the output shaft 4 includes an adjustment unit.
  • the output shaft 4 in the drive unit ACT is formed in a substantially cylindrical shape having a through hole 4k having a rotation axis C as a central axis.
  • a plurality (four in FIG. 2) of slit portions S as adjustment portions are provided in the vicinity of the position where the speed reducer 3 is arranged in the Z direction with an interval in the rotation axis C direction.
  • Each slit portion S penetrates the outer peripheral surface and inner peripheral surface of the output shaft 4 and has a gap in the circumferential direction rather than the entire circumference (a non-slit portion is partially formed in the circumferential direction). And so on) around the rotation axis C.
  • said clearance gap (non-slit part) in the some slit part S is formed in the position mutually shifted in the circumferential direction.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the slit portion S is elastically deformed to adjust (absorb) eccentricity and inclination.
  • the adjustment is performed, for example, by rotating one end side of the output shaft 4 on the + Z side with respect to the slit portion S on the + Z side and the other end side on the ⁇ Z side with respect to the slit portion S integrally. This occurs when the other end side is eccentric with respect to one end side of the output shaft 4.
  • the adjustment occurs, for example, when the axis on one end side of the output shaft 4 is inclined with respect to the axis on the other end side.
  • the one end side of the output shaft 4 rotates with high concentricity and coaxiality with respect to the rotation axis C without adversely affecting the position and inclination of the axis on the other end side.
  • the same operation and effect as the first embodiment can be obtained.
  • the output shaft 4 itself includes a slit portion S that is an adjustment portion. Therefore, work such as assembling the coupling member becomes unnecessary. As a result, it is possible to contribute to the improvement of work efficiency and to realize further downsizing and cost reduction of the apparatus.
  • FIG. 3 the same or equivalent elements as those of the second embodiment shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
  • the driving device ACT includes a cooling fan (cooling unit) 60 for cooling the first detector EC1 and the second detector EC2.
  • a plurality of cooling fans 60 are provided at predetermined intervals around the rotation axis C on the outer peripheral surface of the rotating hub 21.
  • Other configurations are the same as those of the second embodiment.
  • the cooling fan 60 is also rotated together with the rotating hub 21, and air flows. Due to the flow of air, heat exchange is efficiently performed between the rotary plates 41 and 51 and the detection units 41 and 42 in the first and second detectors EC1 and EC2, and the rotary plates 41 and 51 and the detection unit 41 are exchanged. , 42 are cooled.
  • the same operation and effect as in the second embodiment can be obtained. Furthermore, in this embodiment, it is possible to suppress a decrease in detection accuracy of the first and second detectors EC1 and EC2 due to heat such as thermal expansion, and it is possible to detect information related to rotation of the output shaft 4 with higher accuracy. Become. In the present embodiment, since the cooling fan 60 operates as the rotary hub 21 rotates, it is not necessary to provide a separate drive source for the cooling fan 60, which can further contribute to downsizing and cost reduction of the apparatus.
  • the configuration in which the cooling fan 60 is provided in the rotary hub 21 is exemplified, but the present invention is not limited to this.
  • the rotation hub 22, the motor shaft 2, the output shaft 4, etc. may be provided, or the rotation hub 22, the motor shaft 2, the output shaft 4, etc. Can be adopted.
  • the cooling fan 60 can be provided on the motor shaft 2 and the rotating hub 21 that have a large number of rotations and can be effectively cooled.
  • the rotary hub 21 of the drive unit ACT includes an adjustment unit that can adjust the eccentricity of the motor shaft 2 with respect to the rotation axis C.
  • the rotating hub 21 of the present embodiment includes an output shaft between an end 21 a to which the + Z side end of the motor shaft 2 is connected and an end 21 b on which the rotating plate 41 is provided.
  • a slit portion (elastic portion) 21S including a slit 21d formed around the central axis 21C is provided.
  • the rotary hub 21 is supported by the housing 12 via a rotary bearing (second bearing member) 11.
  • a rotary bearing second bearing member
  • Other configurations are the same as those of the second embodiment.
  • the rotary hub 21 serves as an adjustment portion in the slit portion 21S.
  • the end portion 21b provided with the rotating plate 41 does not adversely affect the eccentricity of the output shaft 4 and the inclination of the central axis, and does not adversely affect the rotational axis C. Will rotate with high concentricity and coaxiality.
  • the rotary hub 21 is supported by the housing 12 via the rotary bearing 11, it is possible to suppress eccentricity due to the shake of the rotary hub 21.
  • the rotating plate 41 in addition to obtaining the same operation and effect as the second embodiment, the rotating plate 41 can be rotated with high accuracy around the rotation axis C, and information on the rotation of the motor 1 is also provided. It becomes possible to detect with high accuracy.
  • control board B is attached to the support member 61, and the support member 61 outputs via the rotary bearing (third bearing member) 62. It is supported by the shaft 4 (in FIG. 7, illustration of the rotating hubs 21 and 22 is omitted for easy understanding). Further, the control board B in the present embodiment is disposed substantially parallel to the rotating plate 41 and the rotating plate 51 between the rotating plate 41 and the rotating plate 51.
  • the control board B is supported and positioned on the output shaft 4 via the support member 61 and the rotary bearing 62.
  • the rotating plate 41 is supported and positioned on the output shaft 4 via the rotating hub 21 and the rotating bearing 31.
  • the rotating plate 51 is supported and positioned on the output shaft 4 via the rotating hub 22. Therefore, the rotating plate 41 and the detecting unit 42 in the first detector EC1 and the rotating plate 51 and the detecting unit 52 in the second detector EC2 are all positioned with the output shaft 4 as a reference.
  • the rotating plate 41 and the rotating plate 51 are disposed substantially in parallel with the control board B at substantially the same position in the rotation axis C direction.
  • the detection unit 42 and the detection unit 52 are arranged on the ⁇ Z side surface, which is the same side of the control board B, so as to face the + Z side surfaces of the rotating plates 41 and 51, respectively.
  • the rotating hub 21 is supported by the housing 12 via the rotating bearing 11. Further, the rotating plate 41 and the rotating plate 51 in the present embodiment are arranged substantially flush with each other at a position facing the control board B.
  • control board B is disposed on the + Z side with respect to the rotary hubs 21 and 22, so that the control board B can be accessed without removing the rotary hub 22 from the output shaft 4, The control board B can be exchanged.
  • control board B is supported on the output shaft 4 via the support member 61 and the rotary bearing 62. It is suitable for improving detection accuracy.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of a control system related to the detection process.
  • the index patterns detected by the light receiving elements of the detection unit 42 and the detection unit 52 include an absolute pattern (hereinafter referred to as an ABS pattern) and an incremental pattern (hereinafter referred to as an INC pattern).
  • an ABS pattern detection signal is input to the shift register 70, for example, and an INC pattern detection signal is input to the holding circuit 71, for example.
  • an ABS pattern detection signal is input to, for example, the shift register 7272, and an INC pattern detection signal is input to the holding circuit 73, for example. Both signals from the shift registers 70 and 72 are input to the conversion circuit 80 via the switching unit 75.
  • Both signals from the holding circuits 71 and 73 are input to the interpolation circuit 81 through the switching unit 76.
  • Position information calculated by a predetermined calculation process is appropriately input / output via the interface unit 85.
  • the conversion circuit 80, the interpolation circuit 81, and the interface unit 85 are also used (shared unit).
  • the control board B includes a semiconductor device such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit). The shared use of at least a part of the processing unit is advantageous for simplification of the configuration, downsizing, and the like.
  • the detection units 42 and 52 are provided on the same control board B.
  • detector 42 and detector 52 can be provided separately on separate juxtaposed substrates. Also in this case, for example, by using at least a part of the processing unit including the ASIC or the like, the apparatus can be reduced in size and cost.
  • the present invention is not limited to this, and one end side and the other end side in the rotation axis C direction are relatively elastic. If deformable, a configuration using a disk-shaped coupling member or a bellows-type coupling member may be used.
  • the configuration in which the control board B is supported on the output shaft 4 via the rotary bearing 62 is exemplified.
  • the present invention is not limited to this, and depending on the arrangement of the control board B, the motor shaft may be provided via the rotary bearing.
  • the structure supported by 2 may be sufficient. The same applies to the sixth embodiment.
  • 1st detector EC1 and 2nd detector EC2 in above-described embodiment are comprised with the optical detector, you may comprise with a magnetic detector, and 1st detector EC1.
  • the second detector EC2 may be configured magnetically, and the first detector EC1 may be configured magnetically and the second detector EC2 may be configured optically.
  • the detectors (encoders) EC1 and EC2 in the present embodiment are reflective encoders, but may be transmissive encoders.
  • the drive device ACT includes a motor 1, a motor shaft (first rotation shaft member, motor rotation shaft member) 2, a speed reducer (power transmission unit) 3, and an output shaft. (Second rotating shaft member, power rotating shaft member) 4 and an encoder 210 are provided.
  • the motor shaft 2 is formed in a hollow and substantially cylindrical shape, and rotates around the rotation axis C by the rotational drive of the motor 1, and is rotatably supported by the casing 211 via the bearing 205. Is done.
  • an encoder disk (first encoder disk, first scale, first rotating member) 212 is provided at the + Z side end of the motor shaft 2 substantially in parallel with the XY plane. Details of the encoder disk 212 will be described later.
  • the output shaft 4 is formed in a substantially cylindrical shape, and rotates around the rotation axis C by the rotation drive of the motor 1.
  • the output shaft 4 is inserted into the hollow portion 2 a of the motor shaft 2 coaxially (coaxially) with the motor shaft 2.
  • the + Z side end of the output shaft 4 is rotatably supported by the motor shaft 2 via a bearing 206.
  • An encoder disk (second encoder disk, second scale, second rotating member) 213 is provided at the + Z side end of the output shaft 4 substantially in parallel with the XY plane. Details of the encoder disk 213 will be described later.
  • the motor shaft 2 and the output shaft 4 are connected via a speed reducer 3.
  • a speed reducer 3 for example, a wave gear speed reducer is used.
  • the rotation of the motor shaft 2 is output from the output shaft 4 as a reduced speed rotation via the speed reducer 3.
  • the encoder 210 includes a first indicator portion 220 provided on the + Z side surface 212a of the encoder disk 212, a second indicator portion 230 provided on the + Z side surface 213a of the encoder disc 213, and a detection signal control board B (
  • the first and second detectors 240 and 241 provided to face the first and second indicator portions 220 and 230 are provided on the fixing member (hereinafter also referred to as the substrate B).
  • the encoder disk 213 is disposed on the + Z side of the encoder disk 212.
  • the surface 213a of the encoder disk 213 is arranged in a state of protruding to the + Z side with respect to the surface 212a of the encoder disk 212.
  • the position of the encoder disk 212 in the axial direction is different from that of the encoder disk 213.
  • the first indicator portion 220 includes an incremental pattern 221 (hereinafter referred to as an INC pattern 221) located on the outer peripheral side of the encoder disk 212 and an absolute pattern located on the inner peripheral side (radially inner side, central side) of the encoder disk 212. 222 (hereinafter referred to as ABS pattern 222).
  • the second indicator portion 230 includes an incremental pattern 231 (hereinafter referred to as INC pattern 231) located on the outer peripheral side (radially outer side) of the encoder disk 213, and an inner peripheral side (radially inner side, And an absolute pattern 232 (hereinafter referred to as an ABS pattern 232) located on the center side.
  • the ABS patterns 222 and 232 represent the absolute position information in the rotation direction on the respective disks 212 and 213, and are constituted by a predetermined number of M-sequence codes, for example.
  • the INC patterns 221 and 231 represent relative position information in the rotation direction of the respective disks 212 and 213, and are constituted by, for example, pulse patterns. These patterns are formed by a light reflecting portion having a sign of 1 (H) and a light absorbing portion having a sign of 0 (L).
  • the light reflecting portion can be formed of a member having high reflectivity such as gold, aluminum, chromium, copper, and the like.
  • the light absorbing portion can be formed of a layer that absorbs light, such as a layer coated with a black paint, a black alumite layer, a plating layer (eg, nickel plating layer), a chromium oxide layer, or the like.
  • FIG. 11 is a plan view showing a schematic configuration of the first detection unit 240 and the second detection unit 241.
  • the first detection unit 240 includes a first light source (first light source) 242 that is configured by LEDs and irradiates light toward the first index unit 220, and the first index unit 220.
  • a light receiving unit (first light receiving unit) 244 that receives the reflected light (first light) of the first light source 242 and a signal processing unit 245, and a plan view holding the semiconductor unit 260 And a substantially rectangular base substrate BS1.
  • the second detection unit 241 includes a second light source (second light source) 243 that is configured by an LED or the like and emits light toward the second index unit 230, and a second light source via the second index unit 230.
  • a light receiving portion (second light receiving portion) 246 that receives the reflected light (second light) 243, a semiconductor portion 261 including a signal processing portion 247, and a substantially rectangular base substrate in plan view that holds the semiconductor portion 261 BS2.
  • the light receiving units 244 and 246 are constituted by light receiving elements such as photodiodes, for example, and output light reception signals based on the received light to the signal processing units 245 and 247, respectively.
  • the signal processing units 245 and 247 include a binarization unit, a filter, an A / D (analog-digital) conversion unit, an arithmetic processing unit, and the like, and are configured by a semiconductor device such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit). .
  • the signal processing units 245 and 247 perform predetermined signal processing on the received light signals input from the light receiving units 244 and 246 to perform information on the rotation of the disks 212 and 213, that is, information on the rotation of the motor shaft 2 and the output shaft 4. Is detected.
  • the signal processing units 245 and 247 output information on the detected rotations of the motor shaft 2 and the output shaft 4 to the control unit CONT.
  • the control unit CONT controls driving of the motor 1 according to the output information regarding each rotation.
  • the two detection units are held.
  • the encoder 210 according to this embodiment reduces the size of the arrangement space of the first detection unit 240 and the second detection unit 241 on the substrate B, thereby reducing the size of the substrate B itself. The entire 210 is downsized.
  • the substrate B according to the present embodiment has a discontinuous portion 100 (see FIG. 13).
  • the discontinuous portion 100 (110) is formed on at least the incident surface side of the substrate B on which the first light L1 and the second light L2 are incident.
  • the discontinuous portion 100 (110) includes a discontinuous portion and its peripheral region on the continuous first surface Ba of the substrate B.
  • At least one of the first detector 240 and the second detector 241 is disposed in the discontinuous portion 100 (110).
  • the discontinuous portion is formed in an opening K described later which is a hole penetrating from the first surface Ba to the second surface Bb of the substrate B or the first surface Ba of the substrate B. It has the below-mentioned recessed part B3 which is a hole part.
  • the first detector 240 is attached to the first surface Ba side (the surface on the ⁇ Z direction side, the inner surface) of the substrate B, and the second surface Bb side (the surface on the + Z direction side) of the substrate B
  • the second detector 241 is attached to the outer surface.
  • the second detection unit 241 is attached to the detection signal control board B so that the semiconductor unit 261 faces the encoder disk 213 side.
  • the detection signal control board B is formed with an opening K made of a through hole that faces the functional surface of the second detection unit 241.
  • the opening K formed so as to penetrate the substrate B is formed at least on the incident surface side on which the first light L1 and the second light L2 are incident. As a result, a discontinuous portion is generated on the first surface Ba of the substrate B, and the discontinuous portion 100 is configured.
  • the surface 213a of the encoder disk 213 protrudes from the surface 212a of the encoder disk 212. That is, the position in the Z direction of the 1st index part 220 and the 2nd index part 230 has shifted.
  • the thickness of the substrate B is set to be the same as the positional deviation amount in the first index part 220 and the second index part 230.
  • FIG. 12 shows a planar configuration as viewed from the first surface Ba side (motor shaft 2 side) in the rotation axis C direction by the rotational drive of the motor 1 on the substrate B to which the first detection unit 240 and the second detection unit 241 are attached.
  • the substrate B has a disc shape.
  • the first detection unit 240 and the second detection unit 241 are arranged along the radial direction of the substrate B.
  • the first detection unit 240 and the second detection unit 241 are arranged so that a part of each other overlaps in the radial direction of the substrate B (eg, the X direction).
  • An overlapping portion in the first detection unit 240 and the second detection unit 241 is a portion excluding the semiconductor unit 260 and the semiconductor unit 261.
  • the base substrates BS1 and BS2 are attached to the substrate B so as to partially overlap each other.
  • FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view of the first detection unit 240 and the second detection unit 241 and their peripheral portions of the substrate B.
  • a through hole B1 through which a fastening member P (for example, a bolt) for fixing the first detection unit 240 and the second detection unit 241 in a predetermined position is inserted into the substrate B. Is formed.
  • the substrate B is formed with two through holes B1 through which the fastening members P are inserted.
  • the fastening member P is inserted through the mounting holes 240c and 241c formed in the first detection unit 240 and the second detection unit 241 and the through hole B1. Accordingly, the first detection unit 240 and the second detection unit 241 are fixed to the substrate B via the same fastening member P.
  • the substrate B is fixed to the housing portion ACT1 of the driving device ACT by being fastened via a fixing member 101 (for example, a screw).
  • a fixing member 101 for example, a screw.
  • Two mounting holes B2 through which the fixing member 101 is inserted are formed in the substrate B.
  • 14A and 14B are explanatory diagrams illustrating an example of a method of attaching the first detection unit 240 and the second detection unit 241.
  • a substrate B on which an opening K is formed is prepared, and a first detection unit 240 is attached to a predetermined region defined with the opening K as a reference.
  • the through hole B1 and the mounting hole B2 are formed simultaneously with the light receiving portion 244 and the opening K of the first detecting portion 240 as a reference.
  • the attachment hole 240c penetrating the base substrate BS1 of the first detection unit 240 is formed together with the formation of the through hole B1 in the substrate B.
  • the attachment hole 240c may not be formed when the base substrate BS1 is small (the same applies to FIG. 15 described later).
  • the mounting hole B2 is formed at the same time as or before and after the formation of the through hole B1.
  • the substrate B fixed to the housing part ACT1 of the driving device ACT via the mounting hole B2 is transferred to the opening K and the encoder disk 213 (second indicator part) of the output shaft 4 incorporated in the housing part ACT1. 230) can be accurately aligned.
  • a mounting hole 241c penetrating through the base substrate BS2 of the second detection unit 241 is formed with reference to the light receiving unit 246 and the opening K of the second detection unit 241.
  • the second detector 241 is well aligned with the opening K when attached to the substrate B via the attachment hole 241c.
  • the fastening member P is inserted into the through-hole B1 of the substrate B, the attachment hole 240c of the first detection unit 240, and the attachment hole 241c of the second detection unit 241, so that the back surface (second surface Bb) of the substrate B is inserted.
  • the 2nd detection part 241 is attached (refer FIG. 12).
  • the second detection unit 241 attached to the substrate B in this way is well aligned with the opening K. Therefore, the semiconductor part 260 can face the opening K, and the reflected light (second light L2) from the second index part 230 can be reliably received.
  • the board B to which the first detection unit 240 and the second detection unit 241 are attached and the encoder main body 210a fixed with reference to the inlay part ACT1a of the housing part ACT1 are aligned, and the fixing member is fixed to the attachment hole B2.
  • the substrate B is fixed to the housing part ACT1 by inserting the 101 (see FIG. 12).
  • the first detection unit 240 and the second detection unit 241 attached to the substrate B are accurately positioned at positions facing the first index unit 220 and the second index unit 230 of the encoder disks 212 and 213. Become.
  • the first detection unit 240 and the second detection unit 241 are connected to the encoder disk by inserting the convex pin of the encoder main body 210a fixed with respect to the inlay part ACT1a into the mounting hole B2 of the substrate B.
  • a state in which the first and second index portions 220 and 230 of 212 and 213 are opposed to each other with high accuracy may be formed.
  • the operation of the encoder 210 will be described. First, when the encoder 210 is powered on, the first light source 242 and the second light source 243 are turned on, the first light L1 is received by the first detection unit 240, and the second light L2 is received by the second light L2. 2 is received by the detector 241.
  • the signal processing unit 245 performs amplification, binarization, noise removal, and the like on the received light signal based on the light via the ABS pattern 222 in the first light L1, and obtains pattern information composed of logic signals.
  • the signal processing unit 245 obtains absolute position information P1 within one rotation of the encoder disk 212 corresponding to the pattern information, that is, the motor shaft 2.
  • the signal processing unit 247 binarizes the received light signal based on the light via the ABS pattern 232 in the second light L2, performs noise removal, etc., and obtains pattern information composed of logic signals. Further, the signal processing unit 247 obtains the encoder disk 213 corresponding to the pattern information, that is, the absolute position information P2 within one rotation of the output shaft 4.
  • the control unit CONT always turns on the first light source 242 and the second light source 243.
  • the first detection unit 240 receives the light via the INC pattern 221 and the ABS pattern 222 as the first light L1 and outputs a light reception signal to the signal processing unit 245.
  • the signal processing unit 245 performs amplification, binarization, noise removal, and the like on the output light reception signal to calculate high-resolution position information on the motor shaft 2, and stores the position information as data.
  • the signal processing unit 245 can detect the rotation direction of the motor shaft 2 based on the absolute position information P1 at the time of activation and the position information of the motor shaft 2. Further, the signal processing unit 245 can obtain the position of the encoder disk 212, that is, the motor shaft 2 in the rotation direction based on the above information. The signal processing unit 245 stores position information in the rotation direction of the motor shaft 2. The position information stored in the signal processing unit 245 is sequentially updated as the motor shaft 2 rotates.
  • the second detection unit 241 receives light via the INC pattern 231 and the ABS pattern 232 as the second light L2, and outputs a light reception signal to the signal processing unit 247.
  • the signal processing unit 247 performs amplification, binarization, noise removal, and the like on the output received light signal to calculate high-resolution position information on the output shaft 4, and stores the position information as data.
  • the signal processing unit 247 can detect the rotation direction of the output shaft 4 based on the absolute position information P2 at the time of activation and the position information of the output shaft 4. Further, the signal processing unit 247 can obtain the position of the encoder disk 213, that is, the output shaft 4 in the rotation direction based on the above information.
  • the position information stored in the signal processing unit 247 is sequentially updated as the output shaft 4 rotates.
  • control unit CONT controls the driving of the driving device ACT or the motor 1 based on the position information in the rotation direction of the motor shaft 2 and the output shaft 4 sequentially updated in the signal processing units 245 and 247. Can do.
  • the second detection unit 241 disposed on the second surface Bb side of the substrate B via the opening K in which the detection signal control substrate B constitutes the discontinuous portion 100 is the first.
  • the second light L2 can be received, and a part of the first detection unit 240 arranged on the first surface Ba side of the substrate B is arranged so as to overlap with a part of the second detection unit 241 in a plane. Therefore, the arrangement space of the first and second detectors 240 and 241 on the substrate B is reduced, and the encoder 210 including the substrate B can be reduced in size and price. Therefore, also in the drive device ACT provided with the encoder 210 of the present embodiment, it is possible to reduce the size and price of the device.
  • the first detection unit 240 and the second detection unit 241 are arranged so as to partially overlap in the radial direction of the substrate B.
  • a part of the base substrates BS1 and BS2 of the first detection unit 240 and the second detection unit 241 is planar in the circumferential direction of the substrate B (eg, the rotation direction of the motor shaft 2). It can be configured to be attached to the substrate B so as to overlap.
  • the second detection unit 241 is disposed on the substrate B at a position shifted by an angle ⁇ around the Z axis with respect to the first detection unit 240, via the opening K.
  • the second light L2 can be received.
  • the semiconductor unit 261 of the second detection unit 241 and the semiconductor unit 260 of the first detection unit 240 are planar. Does not overlap. Therefore, the arrangement position of the first detection unit 240 can be brought closer to the center direction (radial direction) of the substrate B.
  • the substrate B can be reduced in size by disposing the first detection unit 240 from the center side of the substrate B (central portion). Therefore, in this modification which is one embodiment, the planar arrangement space of the first and second detection units 240 and 241 on the substrate B in the Z direction is reduced. For this reason, the encoder 210 including the substrate B can be reduced in size and price. Furthermore, also in the drive device ACT provided with the encoder 210 of the present embodiment, the device can be reduced in size and price.
  • the first detection part 240 and the second detection part in the circumferential direction of the substrate B are satisfied.
  • the portion 241 may be arranged so as to be relatively shifted to a position where it does not overlap in a plane. According to this configuration, the first detection unit 240 can be disposed closer to the center direction of the substrate B than when the first detection unit 240 and the second detection unit 241 are disposed along the circumferential direction of the substrate B. Therefore, the substrate B can be reduced in size.
  • the first detection unit 240 and the second detection unit 241 may be arranged at positions shifted on the same circumference of the substrate B.
  • the light emitting surface of the first light source 242 is set so that the first light source 242 of the first detection unit 240 arranged at a position not facing the first index unit 220 can irradiate the first index unit 220 with light.
  • the first index unit 220 is tilted toward the first index unit 220 so that the light reflected by the first index unit 220 can be received by the light receiving unit 244 of the first detection unit 240. What is necessary is just to incline and comprise to the light emission surface side.
  • the case where the first detection unit 240 and the second detection unit 241 are arranged on both surfaces of the substrate B has been described as an example.
  • the first detector 240 and the second detector 241 may be arranged on the first surface Ba side of the substrate.
  • 17 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the substrate B shown in FIG.
  • the first surface Ba on the incident surface side where the first light L1 and the second light L2 are incident is formed with a recess B3 for holding the second detection unit 241.
  • the depth of the recess B ⁇ b> 3 corresponds to the height of the second detection unit 241.
  • the upper surface of the second detection unit 241 held in the recess B3 is substantially flush with the first surface Ba of the substrate B. That is, a concave-convex structure is formed on the first surface Ba side of the substrate B by the concave portion B3.
  • the substrate as in the above embodiment. There is no need to form an opening K in B.
  • the second detection unit 241 is the first surface Ba of the substrate B, and is arranged so that the base substrates BS1 and BS2 overlap in the radial direction of the substrate B in a plan view.
  • the first detection unit 240 and the second detection unit 241 are fixed to the substrate B via the same fastening member P. That is, at least a part of the second detection unit 241 is arranged in a state of being stacked on the first detection unit 240. 16 and 17, the recess B3 (uneven structure) formed on the inner surface side of the substrate B generates a discontinuous portion on the first surface Ba, which is a discontinuity in the present invention.
  • Part 110 is configured.
  • the surface 213a of the encoder disk 213 protrudes in the Z direction with respect to the surface 212a of the encoder disk 213 as shown in FIG. Therefore, the position in the Z direction of the 1st index part 220 and the 2nd index part 230 has shifted.
  • the amount of positional deviation in the first index unit 220 and the second index unit 230 is set to the same value as the thickness of the second detection unit 241, that is, the depth of the recess B3. Accordingly, the distance from the first detection unit 240 arranged on the first surface Ba to the substrate B with respect to the first index unit 220 and the second index unit 230 in the second detection unit 241 arranged in the recess B3 of the substrate B. The distance matches.
  • the first detection unit 240 can receive the first light L1 and the second detection unit 241 disposed so as to overlap the first detection unit 240 has the second light. L2 can be received.
  • the planar arrangement space of the detection units 240 and 241 on the substrate B in the Z direction is reduced in size, and the encoder 210 including the substrate B can be reduced in size and price. Therefore, also in the drive device ACT provided with the encoder 210 of the present embodiment, it is possible to reduce the size and price of the device.
  • the light sources 242 and 243 are provided corresponding to the first and second indicator portions 220 and 230, respectively. In another embodiment, it is possible to illuminate both the first and second indicator portions 220 and 230 with a single light source.
  • the encoder 210 in the present embodiment is a reflective encoder, but may be a transmissive encoder.
  • the encoder 210 in the present embodiment forms a predetermined pattern (eg, patterns 221, 222, etc.) on the side surface of the encoder disk 212 different from the surface 212a, and has a predetermined pattern on the side surface of the encoder disk 213 different from the surface 213a.
  • a pattern eg, patterns 231, 232, etc.
  • the first detection unit 240 and the second detection unit 241 of the encoder 210 in the present embodiment may be arranged to face each of the side surfaces.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the drive device according to the eighth embodiment.
  • the drive device ACT includes a motor 1, a motor shaft (first rotation shaft member, motor rotation shaft member) 2, a speed reducer (power transmission unit) 3, and an output shaft. (Second rotating shaft member, power rotating shaft member) 4 and an encoder 310 are provided.
  • the motor shaft 2 is formed in a hollow and substantially cylindrical shape, and rotates around the rotation axis C by the rotational drive of the motor 1, and is rotatably supported by the casing 311 via the bearing 305. Is done.
  • an encoder disk (scale, rotating member) 312 is provided on the + Z side end of the motor shaft 2 substantially in parallel with the XY plane. Details of the encoder disk 312 will be described later.
  • the output shaft 4 is formed in a substantially cylindrical shape, and rotates around the rotation axis C by the rotation drive of the motor 1.
  • the output shaft 4 is inserted into the hollow portion 2 a of the motor shaft 2 coaxially (coaxially) with the motor shaft 2.
  • the + Z side end of the output shaft 4 is rotatably supported by the motor shaft 2 via a bearing 306.
  • an encoder disk (scale, rotating member) 313 is provided at the + Z side end of the output shaft 4 substantially in parallel with the XY plane. Details of the encoder disk 313 will be described later.
  • the motor shaft 2 and the output shaft 4 are connected via a speed reducer 3.
  • a speed reducer 3 for example, a wave gear speed reducer is used.
  • the rotation of the motor shaft 2 is output from the output shaft 4 as a reduced speed rotation via the speed reducer 3.
  • the encoder 310 includes a first indicator portion 320 provided on the surface 312a on the + Z side of the encoder disk 312, a second indicator portion 330 provided on the surface 313a on the + Z side of the encoder disc 313, and a detection signal control board (fixed).
  • Member) B includes a detection unit 340 provided to face the first and second index units 320 and 330.
  • the encoder disk 313 is disposed in a recess 312b formed on the + Z side of the encoder disk 312 so that the surfaces 312a and 313a are substantially flush with each other.
  • the first index unit 320 includes an incremental pattern 321 (hereinafter referred to as an INC pattern 321) located on the outer peripheral side and an absolute pattern 322 (hereinafter referred to as an ABS pattern 322) located on the inner peripheral side.
  • the second indicator portion 330 includes an incremental pattern 331 (hereinafter referred to as an INC pattern 331) located on the outer peripheral side and an absolute pattern 332 (hereinafter referred to as an ABS pattern 332) located on the inner peripheral side. ing.
  • the ABS patterns 322 and 332 represent absolute position information in the rotation direction of the respective disks 312 and 313, and are configured by a predetermined number of M-sequence codes, for example.
  • the INC patterns 321 and 331 represent relative position information in the rotation direction of the respective disks 312 and 313, and are constituted by, for example, pulse patterns. These patterns are formed by a light reflecting portion having a sign of 1 (H) and a light absorbing portion having a sign of 0 (L).
  • the light reflecting portion can be formed of a member having high reflectivity such as gold, aluminum, chromium, copper, and the like.
  • the light absorbing portion can be formed of a layer that absorbs light, such as a layer coated with a black paint, a black alumite layer, a plating layer (eg, nickel plating layer), a chromium oxide layer, or the like.
  • the detection unit 340 includes a first light source 341 configured by an LED or the like provided at a position facing the first index unit 320, and a first LED configured by an LED or the like provided at a position facing the second index unit 330.
  • FIG. 19 is a block diagram illustrating an example of the detection unit 340.
  • the light receiving unit 343 includes a first light receiving region 351 that receives light from the first light source 341 via the first indicator unit 320 and a second light source 342 that passes through the second indicator unit 330.
  • a second light receiving region 352 that receives light is integrally provided.
  • the first light receiving region 351 includes an INC light receiving region 351A that receives light via the INC pattern 321 in the first indicator portion 320, and an ABS light receiving region 351B that receives light via the ABS pattern 322 in the first indicator portion 320. It has.
  • the second light receiving region 352 includes an INC light receiving region 352A that receives light via the INC pattern 331 in the second indicator portion 330 and an ABS light receiver that receives light via the ABS pattern 332 in the second indicator portion 330.
  • Region 352B Each of the light receiving regions 351A, 351B, 352A, 352B is composed of a light receiving element such as a photodiode, for example, and outputs a light receiving signal to the signal processing unit 344.
  • the light receiving areas 351A, 351B, 352A, and 352B in the present embodiment are configured by, for example, dividing one light receiving area into light receiving areas 351A, 351B, 352A, and 352B.
  • a photodiode array may be provided for each light receiving region 351A, 351B, 352A, 352B.
  • the signal processing unit 344 includes a semiconductor device such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) including a binarization unit, a filter, an A / D (analog-digital) conversion unit, an arithmetic processing unit, and the like.
  • the signal processing unit 344 performs predetermined signal processing on the light receiving signals input from the light receiving regions 351A, 351B, 352A, 352B, and information regarding the rotation of the disks 312 and 313, that is, the rotation of the motor shaft 2 and the output shaft 4. It detects information about.
  • the signal processing unit 344 outputs information relating to the detected rotation of the motor shaft 2 and the output shaft 4 to the control unit CONT.
  • the control unit CONT controls driving of the motor 1 according to the output information regarding each rotation.
  • the operation of the encoder 310 of this embodiment will be described.
  • the ABS pattern 322 is composed of, for example, 11 bits, and the ABS light receiving area 351B performs detection in a 13-bit range obtained by adding 2 redundant bits.
  • the ABS pattern 32 is composed of, for example, 9 bits, and the ABS light receiving area 352B performs detection in an 11-bit range obtained by adding 2 redundant bits.
  • the ABS light receiving area 51B receives light via the ABS pattern 322 in the first index part 320, and the ABS light receiving area 352B passes through the ABS pattern 332 in the second index part 330. Light is received and a light reception signal is output to the signal processing unit 344.
  • the signal processing unit 344 amplifies the light receiving signal for each bit, binarizes, removes noise, etc. for the light receiving signal in the ABS light receiving region 351B, and obtains pattern information composed of logic signals.
  • the encoder disk 312 corresponding to the information, that is, the absolute position information P1 within one rotation of the motor shaft 2 is obtained.
  • the signal processing unit 344 binarizes the received light signal for each bit, removes noise, etc. for the received light signal in the ABS light receiving region 352B, and obtains pattern information composed of logic signals.
  • the encoder disk 313 corresponding to the pattern information, that is, the absolute position information P2 within one rotation of the output shaft 4 is obtained.
  • the INC light receiving region 351A receives light via the INC pattern 321 in the first indicator portion 320
  • the INC light receiving region 352A receives light via the INC pattern 331 in the second indicator portion 330
  • the received light signal is output to the signal processing unit 344.
  • the signal processing unit 344 performs amplification, binarization, noise removal, and the like on the received light signal of the INC light receiving region 351A to calculate high-resolution relative position information ⁇ 1, and inputs the received light signal with a delay.
  • the rotation direction of the encoder disk 312, that is, the motor shaft 2 is detected based on the relative position information corresponding to the received light signal, and the encoder disk 312, that is, the motor shaft is detected based on these information and the absolute position information P1 at the time of activation. 2 is determined in the rotational direction.
  • the signal processing unit 344 performs amplification, binarization, noise removal, and the like on the light reception signal of the INC light reception region 352A to calculate high-resolution relative position information ⁇ 2, and delays the light reception signal.
  • the encoder disk 313, that is, the rotation direction of the output shaft 4 is detected based on the relative position information corresponding to each received light signal, and the encoder disk 313, based on this information and the absolute position information P2 at the time of activation, That is, the position of the output shaft 4 in the rotation direction is obtained.
  • N ′ Let T-1.
  • N ′ T.
  • N ′ T + 1 and (3 ⁇ 360 degrees) / (4 ⁇ N) ⁇ R ⁇ 0 degrees
  • N ′ T.
  • the position in the rotation direction of the output shaft 4 is obtained by the equation (1) represented by the position P1 + (resolution of the first light receiving region 51) ⁇ N ′.
  • the control unit CONT outputs the position of the motor shaft 2 and the output shaft 4 in the rotational direction that are output as a result of processing the received light signal from the signal processing unit 344, and the output shaft 4 that is output as a result obtained by Expression (1). Check the consistency with the position in the rotation direction. If there is no problem in consistency, the drive of the motor 1 is controlled according to the positions of the motor shaft 2 and the output shaft 4 in the rotational direction.
  • the encoder 310 includes both the first and second light receiving regions 351 and 352 in the light receiving unit 343 of the detection unit 340. Therefore, compared with the case where the detection unit is provided in each of the motor shaft 2 and the output shaft 4, it is possible to realize a reduction in size and price of the apparatus. Therefore, also in the drive device ACT provided with the encoder 310 of the present embodiment, it is possible to reduce the size and cost of the device.
  • the first and second light receiving regions 351 and 352 are provided on the same surface. Therefore, the first and second light receiving regions 351 and 352 can be manufactured in the same process.
  • the encoder 310 and the driving device ACT have a light receiving unit that receives light via the encoder disk 312 and a light receiving unit that receives light via the encoder disk 313 in the same element array. Therefore, it is possible to reduce the size and cost of the apparatus.
  • the encoder 310 in the present embodiment outputs the absolute position information P1 and P2 obtained by the signal processing unit 344 to the control unit CONT, and the control unit CONT obtains the positions of the motor shaft 2 and the output shaft 4 in the rotation direction. It is good also as a structure.
  • the encoder disk 313 provided on the output shaft 4 has a positional variation of only about a dozen ⁇ m even when an external force in the thrust direction (Z direction) is applied.
  • the encoder disk 312 provided on the motor shaft 2 needs to allow fluctuation in units of 100 ⁇ m in order to allow the thrust fluctuation of the motor 1.
  • the light receiving unit 343 and the light sources 341 and 342 are manufactured in different manufacturing processes, there is a case where a step is generated between the light receiving unit 343 and the light sources 341 and 342 and the light receiving unit 343 and the light sources 341 and 342 may be arranged at different positions in the Z direction.
  • the light receiving unit 343 the first light receiving region 351 and the second light receiving region 352
  • the light sources 341 and 342 are at different positions in the Z direction
  • the light is reflected by the pattern of the first index unit 320 incident on the light receiving unit 343.
  • the light position pattern image position
  • FIG. 21 shows the gap in the Z direction (horizontal axis, between the light receiving unit 343 and the light sources 341 and 342 when the light sources 341 and 342 are 0.3 mm from the light receiving unit 343 and at a position protruding to the ⁇ Z side.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the surface 312a of the encoder disk 312 and the allowable gap fluctuation amount (vertical axis) between the surface 33a of the encoder disk 313 and the following.
  • FIG. 21 shows a plurality of graphs G1 to G5 for each permissible variation amount of the edge position (or light receiving position) in the direction around the rotation axis C of the pattern in each of the index units 320 and 330 projected onto the light receiving unit 343. Yes.
  • the graph G1 is a graph in the case of having an allowable variation amount of 5% with respect to one pitch of the pattern in each of the index portions 320 and 330.
  • Graphs G2 to G5 are graphs in the case of having allowable variation amounts of 10%, 15%, 20%, and 25% with respect to one pitch of the pattern.
  • the allowable gap variation amount is 0.6 mm.
  • the allowable value of the difference in the Z-direction position of the encoder disks 312 and 313 is 0.3 mm.
  • the allowable gap fluctuation amount is also increased.
  • the gap is preferably set to 2 to 3 mm.
  • FIG. 22 is a diagram showing an optical path until light emitted from the light sources 341 and 342 is reflected by the encoder disks 312 and 313 and enters the light receiving areas 351 and 352, and the horizontal axis is the direction around the rotation axis C.
  • the position from the center of each light receiving area 51, 52, and the vertical axis indicate the gap in the Z direction between the light receiving areas 351, 352 and the light sources 341, 342.
  • the optical paths indicated by reference signs G11 to G14 in FIG. 22 are patterns located at the first pitch, the third pitch, the fifth pitch, and the sixth pitch from the center of the light receiving areas 351 and 352 in the direction around the rotation axis C, respectively.
  • the optical path of the light irradiated to is shown.
  • FIG. 22 shows optical paths when there are five types of gap variations (1.7 mm, 1.85 mm, 2 mm, 2.15 mm, 2.3 mm in the case of FIG. 5) at each pitch position. ing.
  • the light receiving positions to the light receiving areas 351 and 352 change when the gap changes.
  • the fluctuation amount of the light receiving position at the pitch position where the distance from the center of each of the light receiving areas 351 and 352 is large increases, and in some cases, the above-described allowable fluctuation amount may be exceeded.
  • a light guide device DK for guiding the light receiving position of the light incident on each light receiving region 351, 352 to a predetermined position is provided even when the gap changes.
  • the light guide device DK includes long optical elements 360A and 360B made of, for example, a glass material.
  • the optical elements 360A and 360B are provided on the first and second light receiving regions 351 and 352, respectively, as shown in the schematic configuration diagram of FIG.
  • the light emitted from the light sources 341 and 342 is reflected by the encoder disks 312 and 313 (the first index unit 320 and the second index unit 330), and the light incident on the light receiving regions 351 and 352 is converted into the first and second index units.
  • the light is guided to a predetermined position according to the position around the rotation axis C of 320 and 330.
  • the direction of the Z direction is shown in the opposite direction to FIG.
  • FIG. 24 a position 320A where the first indicator 320 is disposed with a predetermined gap S with respect to the first light receiving region 351 and a position 320B including the gap variation ⁇ S are shown, and each position 320A, Optical paths RA and RB of the light reflected by 320B are shown.
  • the light of the optical path RA reflected at the position 320A enters the first light receiving region 351 at the light receiving position A1 and is reflected at the position 320B, as indicated by the broken line.
  • the light in the optical path RB enters the first light receiving region 351 at the light receiving position B1.
  • the optical element 360A when the optical element 360A is arranged, the light reflected at the position 320A and incident on the optical element 360A and the light reflected at the position 320B and incident on the optical element 360A are reflected by the refractive index of the optical element 360A. And both are incident on the first light receiving region 351 at the light receiving position K.
  • the refractive index and / or the Z direction of the optical element 360A depends on the distance H from the first light receiving region 351 to the light source 341, the gap S, and the gap variation ⁇ S.
  • the thickness t of light By appropriately setting the thickness t of light, light is guided so as to enter the first light receiving region 351 in the vicinity of a predetermined light receiving position K (positions K1 to K4 in FIG. 23) as shown in FIG. It becomes possible.
  • the light receiving position of the light to the first light receiving region 351 can be easily adjusted by adjusting the thickness of the optical element 360A. It is preferable to do.
  • the thickness t of the optical element 360A is about 0.
  • the light reflected by the first indicator 320 can be guided so as to enter the first light receiving region 51 in the vicinity of the predetermined light receiving position K. The same applies to the case where the light emitted from the light source 342 is reflected by the second indicator 330 and enters the light receiving region 352.
  • the positions of the light sources 341 and 342 are set to the thrust fluctuation of the motor 1 or an arbitrary height.
  • the light receiving positions of the light reflected by the first and second indicator portions 320 and 330 to the first and second light receiving regions 351 and 352 can be set as predetermined positions. For this reason, in the present embodiment, even when the allowable fluctuation amount of the gap is small, it is possible to reliably detect information related to the rotation of the motor shaft 2 and the output shaft 4.
  • the optical elements 360A and 360B do not need to be formed of the same material, may have different refractive indexes from different materials, and may have different thicknesses from the optical elements 360A and 360B. .
  • the first index portion 320 is provided on the + Z side surface 312a of the encoder disk 312 and the second index portion 330 is provided on the + Z side surface 313a of the encoder disk 313.
  • the present embodiment a case where an index portion is provided on the side surfaces (circumferential surfaces) of the encoder disks 412 and 413 will be described.
  • a first indicator portion 320 is provided on the inner peripheral surface 312c of the recess 312b of the encoder disk 312.
  • a second indicator portion 330 is provided on the outer peripheral surface 313 c of the encoder disk 313.
  • the first and second indicator portions 320 and 330 are shown in a simplified manner.
  • a detection unit 340 extending in the Z direction is inserted from the + Z side with a gap between each index unit 320 and 330.
  • a light source 341 and a first light receiving region 351 are provided on the surface of the detection unit 340 facing the first index unit 320.
  • a light source 342 and a second light receiving region 352 are provided on the surface of the detection unit 340 that faces the second index unit 330.
  • Other configurations are the same as those of the ninth embodiment.
  • the signal processing unit 344 performs signal processing on both of the light reception signals received by the first and second light receiving regions 351 and 352, but is not limited thereto.
  • a configuration may be adopted in which a signal processing unit is provided for each of the light receiving regions 351 and 352 to individually detect information related to the rotation of the motor shaft 2 and the output shaft 4.
  • the absolute position information detected by one signal processing unit is output to the other signal processing unit, and the other signal processing unit rotates the motor shaft 2 and the output shaft 4 based on both absolute position information.
  • requires the position in each direction may be sufficient.
  • the absolute position information detected by each signal processing unit is output to the control unit CONT, and the control unit CONT uses the absolute position information to determine the positions of the motor shaft 2 and the output shaft 4 in the rotation direction. Also good.
  • the light sources 341 and 342 are provided corresponding to the first and second indicator portions 320 and 330, respectively.
  • the present invention is not limited to this. It is good also as a structure which illuminates both the 1st, 2nd parameter
  • the encoder 310 includes one light source 346 that illuminates both the first and second indices 320 and 330, and a light receiving unit (sensor) 347.
  • Other configurations are the same as those in FIG. In the present embodiment, light from the light source 346 is reflected by the index portions 320 and 330 of the encoder disks 312 and 313, and the reflected light enters a predetermined area in the light receiving portion 347.
  • the configuration shown in FIG. 26 can be combined with configurations according to other embodiments.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the drive device according to the twelfth embodiment.
  • the drive device ACT includes a motor 1, a motor shaft (first rotation shaft member, motor rotation shaft member) 2, a speed reducer (power transmission unit) 3, and an output shaft. (Second rotating shaft member, power rotating shaft member) 4 and an encoder 410 are provided.
  • the motor shaft 2 is formed in a hollow and substantially cylindrical shape, and rotates around the rotation axis C by the rotational drive of the motor 1, and is rotatably supported by the casing 311 via the bearing 405. Is done.
  • an encoder disk (first encoder disk, first scale, first rotating member) 412 is provided at the + Z side end of the motor shaft 2 substantially in parallel with the XY plane. Details of the encoder disk 412 will be described later.
  • the output shaft 4 is formed in a substantially cylindrical shape, and rotates around the rotation axis C by the rotation drive of the motor 1.
  • the output shaft 4 is inserted into the hollow portion 2 a of the motor shaft 2 coaxially (coaxially) with the motor shaft 2.
  • the + Z side end of the output shaft 4 is rotatably supported by the motor shaft 2 via a bearing 406.
  • An encoder disk (second encoder disk, second scale, second rotating member) 413 is provided at the + Z side end of the output shaft 4 substantially in parallel with the XY plane. Details of the encoder disk 413 will be described later.
  • the motor shaft 2 and the output shaft 4 are connected via a speed reducer 3.
  • a speed reducer 3 for example, a wave gear speed reducer is used.
  • the rotation of the motor shaft 2 is output as a decelerated rotation from the output shaft 4 via the speed reducer 3.
  • the encoder 410 includes a first indicator portion 420 provided on the + Z side surface 412a of the encoder disk 412, a second indicator portion 430 provided on the + Z side surface 413a of the encoder disc 413, and a detection signal control board (fixed).
  • Member) B includes first and second indicator portions 420 and 430, and a detection portion 440 provided opposite to the first and second indicator portions 420 and 430.
  • the encoder disk 413 is disposed in a recess 412b formed on the + Z side of the encoder disk 412 so that the surfaces 412a and 413a are substantially flush with each other.
  • the first indicator section 420 includes an incremental pattern 421 (hereinafter referred to as an INC pattern 421) positioned on the outer peripheral side and an absolute pattern 422 (hereinafter referred to as an ABS pattern 422) positioned on the inner peripheral side.
  • the second indicator 430 includes an incremental pattern 431 (hereinafter referred to as an INC pattern 431) located on the outer peripheral side and an absolute pattern 432 (hereinafter referred to as an ABS pattern 432) located on the inner peripheral side. ing.
  • FIG. 28 is an enlarged view showing the structure of the first index part 420 and the second index part 430.
  • the patterns 421, 422, 431, and 432 of the first index part 420 and the second index part 430 have scales (symbols) with substantially the same interval. That is, the scale pitch (pitch) of each pattern 421,422,431,432 is mutually the same.
  • the ABS patterns 422 and 432 represent absolute position information in the rotation direction of the respective disks 412 and 413, and are composed of, for example, 9th order M-sequence codes.
  • the INC patterns 421 and 431 represent relative position information in the rotation direction of the respective disks 412 and 413, and are composed of, for example, a pattern of 9 bits and 512 pulses. These patterns are formed by a light reflecting portion having a sign of 1 (H) and a light absorbing portion having a sign of 0 (L).
  • the light reflecting portion can be formed of a member having high reflectivity such as gold, aluminum, chromium, copper, and the like.
  • the light absorbing portion can be formed of a layer that absorbs light, such as a layer coated with a black paint, a black alumite layer, a plating layer (eg, nickel plating layer), a chromium oxide layer, or the like.
  • FIG. 29 is a block diagram showing a configuration of the detection unit 440.
  • the detection unit 440 includes a first light source (first light source) configured by an LED or the like provided at a position facing the first index unit 420 (for example, a position separated by 1 to 3 mm).
  • first light source configured by an LED or the like provided at a position facing the first index unit 420 (for example, a position separated by 1 to 3 mm).
  • first light reflected light
  • processing unit processing unit
  • the detection unit 440 can selectively receive each of the lights L1 and L2 by the same light receiving unit 443, for example, by temporally separating the first light L1 and the second light L2. .
  • the irradiation timings of the first light source 441 and the second light source 442 may be relatively different from each other.
  • the light receiving unit 443 is irradiated with the first light L1 and the second light L2 at different timings.
  • the detection unit 440 can receive each light in one light receiving unit 443, that is, in the same light receiving region by separating the two lights temporally.
  • the first light source 441 and the second light source 442 are turned on at different timings. That is, the second light source 442 is turned off when the first light source 441 is turned on, and the first light source 441 is turned off when the second light source 442 is turned on.
  • the light receiving unit 443 includes a light receiving element such as a photodiode array, for example, and outputs a light reception signal to the signal processing unit 444.
  • the signal processing unit 444 includes a binarization unit, a filter, an A / D (analog-digital) conversion unit, an arithmetic processing unit, and the like.
  • the signal processing unit 444 includes a semiconductor device such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • the first process based on the light reception result of the first light L1 by the unit 443 position information calculation process on the motor shaft 2
  • the second process based on the light reception result of the second light L2 by the light receiving unit 443 Calculation processing of position information on the output shaft 444
  • the signal processing unit 444 performs predetermined signal processing on the light reception signals of the first light L1 and the second light L2, and information on the rotation of the disks 412, 413, that is, the rotation of the motor shaft 2 and the output shaft 4. It detects information about.
  • the signal processing unit 444 outputs information regarding the detected rotation of the motor shaft 2 and the output shaft 4 to the control unit CONT.
  • the control unit CONT controls driving of the motor 1 according to the output information regarding each rotation.
  • the pitches of the patterns 421, 422, 431, and 432 of the first index unit 420 and the second index unit 430 are the same as described above, the number of pulses that divide 360 degrees (of the first light source 441).
  • the number of pulses of the drive signal is larger in the first indicator portion 420 formed on the outer encoder disk 412.
  • the control unit CONT reduces the number of pulses of the drive signal of the first light source 441.
  • the method disclosed in Japanese Patent No. 3175054 can be adopted.
  • the signal processing unit 444 ASIC
  • the same calculation method can be used for detecting position information from the two encoder disks 412 and 413 regardless of the difference in the number of pulses.
  • the operation of the encoder 410 will be described.
  • the first light source 441 is turned on, and the first light L1 is received by the light receiving unit 443.
  • the second light source 442 is turned on, the second light L ⁇ b> 2 is received by the light receiving unit 443.
  • the light receiving unit 443 outputs a light reception signal based on the received light to the signal processing unit 444.
  • the signal processing unit 444 performs amplification, binarization, noise removal, and the like on the light reception signal by the ABS pattern 422 in the first light L1, and obtains pattern information composed of logic signals. Further, the signal processing unit 444 obtains the encoder disk 412 corresponding to the pattern information, that is, the absolute position information P1 within one rotation of the motor shaft 2. Similarly, the signal processing unit 444 binarizes a received light signal by the ABS pattern 432 in the second light, performs noise removal, and obtains pattern information including a logic signal. Further, the signal processing unit 444 obtains the encoder disk 413 corresponding to the pattern information, that is, the absolute position information P2 within one rotation of the output shaft 4.
  • FIG. 30 is a timing chart showing the irradiation timing of the first light source 441 and the second light source 442, the timing of signal processing in the signal processing unit 444, and the timing of updating position information.
  • the control unit CONT turns on the lighting by alternately shifting the irradiation timings of the first light source 441 and the second light source 442. For example, as shown in FIG.
  • the light receiving unit 443 receives light via the INC pattern 421 and the ABS pattern 422 as the first light, and outputs the received light signal to the signal processing unit 444.
  • the signal processing unit 444 performs amplification, binarization, noise removal, and the like on the output light reception signal to calculate high-resolution position information on the motor shaft 2, and stores the position information as data.
  • the signal processing unit 444 can detect the rotation direction of the motor shaft 2 based on the absolute position information P1 at the time of activation and the position information of the motor shaft 2. Further, the signal processing unit 444 can obtain the position of the encoder disk 412, that is, the motor shaft 2 in the rotation direction based on the above information.
  • the signal processing unit 444 stores position information in the rotation direction of the motor shaft 2.
  • the light receiving unit 443 receives light via the INC pattern 431 and the ABS pattern 432 as the second light L2, and outputs a light reception signal to the signal processing unit 444.
  • the signal processing unit 444 performs amplification, binarization, noise removal, and the like on the output received light signal to calculate high-resolution position information on the output shaft 4, and stores the position information as data.
  • the signal processing unit 444 can detect the rotation direction of the output shaft 4 based on the absolute position information P2 at the time of activation and the position information of the output shaft 4. Further, the signal processing unit 444 can obtain the position of the encoder disk 413, that is, the output shaft 4 in the rotation direction based on the above information.
  • the signal processing unit 444 stores position information of the output shaft 4 in the rotation direction.
  • the position information in the rotation direction of the motor shaft 2 and the output shaft 4 calculated by alternately turning on the first light source 441 and the second light source 442 is stored in the signal processing unit 444.
  • the control unit CONT may cause the signal processing unit 444 to perform signal processing of the reflected light of the other light sources 441 and 442 at the timing when one of the light sources 441 and 442 is turned on.
  • the signal processing time for the signal processing unit 444 to calculate the position information in the rotation direction of the motor shaft 2 and the output shaft 4 can be shortened.
  • the signal processing unit 444 uses the same polynomial for generating the patterns of the first index unit 420 and the second index unit 430, so that the position information of the motor shaft 2 and the output shaft 4 is the same.
  • the calculation speed for calculating can be improved.
  • the control unit CONT turns on the first light source 441 and the second light source 442 by alternately shifting the timing.
  • the first light source 441 is turned on
  • the light receiving unit 443 receives the first light L1 again through the INC pattern 421 and the ABS pattern 422, and outputs a received light signal to the signal processing unit 444.
  • the signal processing unit 444 is the motor shaft 2
  • the position in the rotation direction is calculated.
  • the second light source 442 is turned on, the light receiving unit 443 receives the second light L2 via the INC pattern 431 and the ABS pattern 432 again, and outputs a received light signal to the signal processing unit 444.
  • the signal processing unit 444 The position of the output shaft 44 in the rotation direction is calculated.
  • the signal processing unit 444 displays the position information in the rotation direction of the motor shaft 2 and the output shaft 4 newly calculated when the first light source 441 and the second light source 442 are turned on. It is made to update sequentially collectively. As a result, the latest position information is stored in the signal processing unit 444.
  • the position information may be updated at the timing when each of the first light source 441 and the second light source 442 is turned on. That is, only the position information in the rotation direction of the motor shaft 2 in the signal processing unit 444 is updated at the timing when the first light source 441 is turned on, and the output shaft in the signal processing unit 444 is turned on at the timing when the second light source 442 is turned on. Only the position information in the rotation direction 4 may be updated.
  • the control unit CONT can control the driving of the driving device ACT or the motor 1 based on the position information in the rotation direction of the motor shaft 2 and the output shaft 4 that are sequentially updated in the signal processing unit 444. .
  • the encoder 410 includes the reflected light (first light) from the first index unit 420 and the reflected light from the second index unit 430 (first light) in the same light receiving region (the light receiving unit 443) of the detection unit 440. Since the second light) can be selectively received, the apparatus can be reduced in size and cost compared with the case where the detection unit is provided in each of the motor shaft 2 and the output shaft 4. Therefore, also in the drive device ACT including the encoder 410 of the present embodiment, it is possible to reduce the size and cost of the device.
  • the detection unit 440 may optically separate the first light and the second light so that each light is selectively received by the same light receiving unit 443.
  • the wavelengths of the light emitted from the first light source 441 and the second light source 442 may be made different from each other. The first light and the second light having different wavelengths are irradiated.
  • a light source that emits 630 nm red light is used as the first light source 441, and a light source that emits 530 nm green light is used as the second light source 442.
  • FIG. 31A and FIG. 31B are diagrams showing the configuration of the light receiving unit 443 that receives the wavelength-separated light.
  • FIG. 31A shows a planar configuration
  • FIG. 31B is a diagram showing a cross-sectional configuration.
  • an image sensor 543 including a CCD having a plurality of pixels G is used as the light receiving unit 443.
  • the size of each pixel G is set to be sufficiently smaller than the first indicator portion 420 (INC pattern 421 and ABS pattern 431) and the second indicator portion 430 (INC pattern 422 and ABS pattern 432).
  • Reflected light (first light L1) from the first indicator portion 420 by the first light source 441 and reflected light from the second indicator portion 430 by the second light source 442 are provided on each pixel G of the image sensor 543.
  • a wavelength selection filter F for selecting and receiving the second light L2) is provided. As shown in FIG. 31B, the wavelength selection filter F transmits only the first light and reflects the second light, and transmits only the second light and reflects the first light.
  • a second filter unit F2 for selecting and receiving the second light L2
  • the first filter portion F1 and the second filter portion F2 are arranged in a staggered manner with respect to each pixel G as shown in FIG. 31A. Thereby, the first light and the second light are irradiated substantially uniformly over the entire imaging surface of the imaging element 543, respectively. Accordingly, the plurality of pixels G are provided with a first pixel group (first light receiving element group) G1 capable of receiving only the first light by providing the first filter unit F1, and a second filter unit F2. Accordingly, a second pixel group (second light receiving element group) G2 that can receive only the second light is configured.
  • the light receiving unit 443 (imaging device 543) selectively receives the first light and the second light having different wavelengths by the first pixel group G1 and the second pixel group G2, and receives the light reception signal.
  • the signal is output to the signal processing unit 444.
  • the operation of the encoder 410 according to this modification will be described.
  • the first light source 441 and the second light source 442 are turned on simultaneously.
  • the first light L1 passes through the first filter portion F1 of the wavelength selection filter F, and is received by the first pixel group G1 of the imaging element 543, and the second light L2 is the second light of the wavelength selection filter F.
  • the light is received by the second pixel group G2 of the image sensor 543 by passing through the filter portion F2.
  • the light receiving unit 443 outputs a light reception signal based on the received light to the signal processing unit 444.
  • the signal processing unit 444 performs amplification, binarization, noise removal, and the like on the light received by the ABS pattern 422 in the first light L1, obtains pattern information composed of logic signals, and corresponds to this pattern information.
  • the absolute position information P1 within one rotation of the encoder disk 412, that is, the motor shaft 2 is obtained.
  • the signal processing unit 444 binarizes a light reception signal by the ABS pattern 432 in the second light L2, performs noise removal, and obtains pattern information composed of logic signals, and corresponds to this pattern information.
  • the encoder disk 413, that is, the absolute position information P2 within one rotation of the output shaft 4 is obtained.
  • the control unit CONT turns on the first light source 441 and the second light source 442 simultaneously.
  • the first light source 441 and the second light source 442 are always lit when the motor shaft 2 rotates.
  • the first light source 441 and the second light source 442 are turned on, and the first light L1 and the second light L2 are simultaneously irradiated onto the light receiving element 543 of the light receiving unit 443.
  • the light receiving element 543 receives the first pixel group G1 and the second pixel group G2 in a state where the first light L1 and the second light L2 are separated, and outputs a light reception signal based on the received light to the signal processing unit 444. can do.
  • the signal processing unit 444 performs amplification, binarization, noise removal, and the like on the output received light signal to calculate high-resolution position information on the motor shaft 2 and the output shaft 4.
  • the signal processing unit 444 can detect the rotation directions of the motor shaft 2 and the output shaft 4 based on the absolute position information P1 and P2 at the time of activation and the position information of the motor shaft 2 and the output shaft 4.
  • the signal processing unit 444 stores position information of the motor shaft 2 and the output shaft 4 in the rotation direction.
  • control unit CONT outputs the received light signal received by the light receiving unit 443 to the signal processing unit 444 based on the first light L1 and the second light L2 from the first light source 441 and the second light source 442 that are always turned on. To do.
  • the signal processing unit 444 sequentially updates the position information in the rotation direction of the motor shaft 2 and the output shaft 4 that are newly calculated.
  • the control unit CONT can control the driving of the driving device ACT or the motor 1 based on position information in the rotation direction of the motor shaft 2 and the output shaft 4 that are sequentially updated in the signal processing unit 444.
  • the reflected light (first light L1) from the first index unit 420 and the reflected light (first light L1) can be selectively received by optically separating it by the wavelength selection filter F. Therefore, compared with the case where the detection unit is provided in each of the motor shaft 2 and the output shaft 4, it is possible to realize a reduction in size and price of the apparatus. Therefore, also in the drive device ACT including the encoder 410 of the present embodiment, it is possible to reduce the size and cost of the device.
  • the encoder disks 412 and 413 have been described on the assumption that there is no difference in the height between them (the gap in the axial direction of the rotation axis C). It is difficult to arrange them completely on the same plane. Further, as described above, when the pitches of the patterns 421, 422, 431, and 432 of the first index unit 420 and the second index unit 430 are made the same, the first index unit 420 arranged on the outer side is more encoder disk. The number of pulses when the 412 patterns 421 and 422 are divided by 360 degrees increases. That is, the drive pulse for causing the first light source 441 to emit light requires a larger number of pulses than the drive pulse for causing the second light source 442 to emit light.
  • the pitch of the patterns 421 and 422 of the first index part 420 is larger than the pitch of the patterns 431 and 432 of the second index part 430.
  • the pitch of the image by the first light and the second light projected on the light receiving unit 443 Need to be substantially matched.
  • the first light imaged by the light receiving unit 443 by adjusting the distances of the first light source 441 and the second light source 442 with respect to the first and second indicator units 420 and 430.
  • the magnification of the reflected image by L1 and the 2nd light L2 can be made the same.
  • the reflective encoder 410 is a case where the gap in the axial direction of the rotation axis C is changed by making the distance between the light source and the disk and the distance between the light receiving unit and the disk the same.
  • the size of the reflected image in the light receiving unit can be kept constant.
  • the encoder disk 413 in the encoder 410 of this embodiment as shown in FIG. 32 is directly connected to the speed reducer 3, and the gap fluctuation (thrust fluctuation) is smaller than that of the encoder disk 412. In the encoder 410, the size of the reflected image at the light receiving portion hardly changes.
  • the radius of the encoder disk 412 is 18 mm, and the radius of the encoder disk 413 is 15 mm.
  • the pitch of the encoder disk 413 on the light receiving portion 443 is the same as that of the encoder disk 412, it is 0.368 mm, which is different from 0.442 mm of the encoder disk 412. Therefore, the percentage obtained by the following equation for the gap between the encoder disk 413 and the second light source 442 is reduced to a value obtained by multiplying the gap of the encoder disk 412.
  • the distance (gap; d1) between the first light source 441 and the first index part 420 is 3 mm
  • the pattern pitch (image pitch) on the detection unit 440 matches.
  • the pattern pitches of the reflected light by the first light and the second light can be matched on the detection unit 440. . Therefore, the positions of the motor shaft 2 and the output shaft 4 in the rotation direction can be detected with high accuracy, and the drive of the drive device ACT or the motor 1 can be controlled well.
  • FIG. 33 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the drive apparatus according to the thirteenth embodiment.
  • the encoder 410 includes one light source 446 that illuminates both the first and second indicators 420 and 430, and a light receiving unit (sensor) 447.
  • the first encoder disk (first scale, first rotating member) 412 and the second encoder disk (second scale, second rotating member) 413 are arranged in the axial direction via the gap 418. It is arranged along with it.
  • the index portion 420 is provided on a surface near the gap 418 in the encoder disk 412
  • the index portion 430 is provided on a surface near the gap 418 in the encoder disk 13.
  • the patterns 421 and 422 of the index portion 420 on the encoder disk 412 are covered with the encoder disk 413.
  • the patterns 431 and 432 of the index portion 430 on the encoder disk 413 are covered with the encoder disk 412.
  • the size of the gap 418 can be smaller than the thickness of the encoder disk 413 or the encoder disk 412.
  • the size of the gap 418 is 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.5, 0.
  • At least a part of the encoder disk 412 and the encoder disk 413 is made of a transparent member.
  • the transmissive member various known materials can be used in addition to glass.
  • at least a portion of the encoder disk 413 that is relatively close to the light source 446 may comprise a transmissive member and the encoder disk 412 may comprise a non-transmissive member.
  • FIG. 34 is an enlarged schematic diagram for explaining an example of the progress of light.
  • part of the light from the light source 446 passes through the encoder disk 413 and is reflected by the patterns 431 and 432 of the indicator section 430.
  • the light reflected by the index unit 430 passes through the encoder disk 413 again and enters the light receiving unit 447.
  • another part of the light from the light source 446 passes through the encoder disk 413 and is reflected by the patterns 421 and 422 of the indicator section 420 through the gap 418.
  • the light reflected by the index unit 420 enters the light receiving unit 447 through the gap 418 and the encoder disk 413.
  • both the light that enters the index unit 430 and the light that enters the index unit 420 pass through the encoder disk 413.
  • the equalization of the optical distance for detection is advantageous for simplifying the pattern design.
  • an optical functional film may be provided on at least a part of the surface of the encoder disk 412 and / or the encoder disk 413.
  • an antireflection film can be used as the optical functional film. Proper control of the optical characteristics such as the reflection characteristics of the surfaces of the encoder disks 412 and 413 is advantageous in improving detection accuracy.
  • a wavelength filter can be provided on at least a part of the surface of the encoder disk 412 and / or the encoder disk 413, as shown in FIGS.
  • the two indicator portions 420 and 430 can be arranged so as to overlap along one optical axis. This is advantageous for simplification of design and miniaturization.
  • the index part 430 and the index part 420 are arranged on the same optical path.
  • the pattern of the indicator portion 430 that is relatively close to the light source 446 has a selection function for infrared rays
  • the pattern of the indicator portion 420 has a selection function for visible light. That is, the pattern of the indicator portion 430 includes a reflection portion that reflects infrared light and transmits visible light, and an absorption portion that absorbs infrared light and transmits visible light.
  • the pattern of the indicator part 420 includes a reflection part that reflects visible light and an absorption part that absorbs visible light. Infrared light reflected by the pattern of the indicator portion 430 enters a predetermined region of the light receiving portion 447.
  • An infrared transmission filter 461 can be arranged in the light receiving region for detecting infrared rays as necessary.
  • visible light reflected by the pattern of the indicator portion 420 enters a predetermined region of the light receiving portion 447.
  • An infrared blocking filter 432 can be disposed in the light receiving region for detecting visible light as necessary.
  • the index part 430 and the index part 420 are arranged on the same optical path.
  • the pattern of the indicator portion 430 that is relatively close to the light source 446 has a selection function for visible light
  • the pattern of the indicator portion 420 has a selection function for infrared rays. That is, the pattern of the indicator portion 430 includes a reflection portion that reflects visible light and transmits infrared light, and an absorption portion that absorbs visible light and transmits infrared light.
  • the pattern of the indicator part 420 has a reflection part that reflects infrared rays and an absorption part that absorbs infrared rays. Visible light reflected by the pattern of the indicator portion 430 enters a predetermined region of the light receiving portion 447.
  • An infrared blocking filter 463 can be disposed in the light receiving region for detecting visible light as necessary.
  • the infrared light reflected by the pattern of the indicator portion 420 enters a predetermined region of the light receiving portion 447.
  • An infrared transmission filter 464 can be disposed in the light receiving region for detecting infrared rays as necessary.
  • the encoder 410 can include one or more light sources capable of emitting light having a broad wavelength.
  • one or a plurality of light receiving parts (sensors) 447 can be provided.
  • the light receiving unit 447 may have a plurality of light receiving regions that are substantially partitioned.
  • the light receiving unit 447 can include a color image sensor such as a CCD.
  • the encoder disk 412 and / or the encoder disk 413 can be provided with additional optical functions.
  • at least a portion of the encoder disk 413 may have a shape with a curvature.
  • at least part of the light from the light source 446 passes through the encoder disk 413 and is focused on the pattern. Appropriate control of the transmission characteristics of the encoder disks 412 and 413 is advantageous in improving detection accuracy and increasing the pattern definition.
  • a part of the detection light can be substantially not transmitted through the encoder disk 413.
  • the encoder disk 413 has an opening (through hole) 470 provided at a position corresponding to the index portion 420.
  • part of the light from the light source 446 passes through the opening 470 of the encoder disk 413 and is reflected by the pattern of the index portion 420.
  • the light reflected by the index unit 420 passes through the opening 470 again and enters the light receiving unit 447.
  • FIG. 38 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the drive apparatus according to the fourteenth embodiment.
  • the first index portion (first scale) 420 and the second index portion (second scale) 430 are provided on the fixed-side member (substrate B), and the rotation-side member.
  • the detection unit 440 (the light receiving unit 492 and the light receiving unit 494) is provided in the (first encoder disk 412 and second encoder disk 413).
  • the structure which has the hollow part 2a may be sufficient as the motor shaft 2 like the above-mentioned embodiment, and the structure which has the hollow part may be sufficient as the output shaft 4.
  • FIG. 39 is a schematic plan view showing the indicator portions 420 and 430 provided on the substrate B on the fixed side.
  • a first scale 491 having a first indicator 420 (INC pattern 421, ABS pattern 422) and a second indicator 430 (INC pattern 431, ABS pattern 432) are provided on the same member.
  • a second scale 492 is provided.
  • the patterns of the indicator portions 420 and 430 are arranged in a plurality of annular regions arranged concentrically with each other.
  • the first control board 481 is mounted on the first encoder disk 412 and the second control board 482 is mounted on the second encoder disk 413.
  • the control board 481 includes a light source 491 and a light receiving unit 492. Part of the light from the light source 491 is reflected by the first indicator unit 420. The reflected light from the first indicator unit 420 enters the light receiving unit 492.
  • the control board 482 includes a light source 493 and a light receiving unit 494. A part of the light from the light source 493 is reflected by the second indicator 430. The reflected light from the second index part 430 enters the light receiving part 494.
  • the first signal from the light receiving unit 492 and the second signal from the light receiving unit 494 are sent to a signal processing unit (not shown).
  • the signal processing unit is a dual-purpose unit that is used for both the processing related to the first signal and the processing related to the second signal, such as the detection units 42 and 52 shown in FIG. 9 and the signal processing unit 344 described above. Can be included.
  • the dual-purpose unit in the signal processing unit is mounted on one of the first control board 481 and the second control board 482. By providing the shared portion, the apparatus can be reduced in size and cost.
  • the detection unit 440 detects the reflected light of the first light source 441 and the second light source 442 in the first index unit 420 and the second index unit 430 has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this, and a transmission type encoder such as a configuration in which light transmitted through the first index unit 420 and the second index unit 430 is incident on the same detection unit 440 by being deflected.
  • the encoder 410 forms a predetermined pattern (eg, patterns 421, 422, etc.) on the side surface of the encoder disk 412 different from the surface 412a, and has a predetermined pattern on the side surface of the encoder disk 413 different from the surface 413a.
  • a pattern eg, patterns 431, 432, etc.
  • the detection unit 440 of the encoder 410 in the present embodiment may be configured to be disposed so as to face each of the side surfaces.
  • the signal processing unit 444 is configured to perform signal processing on both the first light and the received light signal by the second light.
  • the present invention is not limited to this, and the first light and the first light A configuration may be adopted in which a signal processing unit is provided for each of the two lights, and information relating to rotation of the motor shaft 2 and the output shaft 4 is individually detected.
  • the absolute position information detected by one signal processing unit is output to the other signal processing unit, and the other signal processing unit rotates the motor shaft 2 and the output shaft 4 based on both absolute position information.
  • the position in each direction may be obtained, or the absolute position information detected by each signal processing unit is output to the control unit CONT, and the control unit CONT outputs the motor shaft 2 and the output using these absolute position information. It is good also as a structure which calculates
  • control board B may be configured such that both the first detection unit and the second detection unit are mounted, or the first control in which the first detection unit is mounted.
  • the board may be configured with a second control board mounted with the second detection unit and juxtaposed with the first control board.
  • the first control board and the second control board are electrically connected to each other in a predetermined direction (for example, the radial direction or the axial direction of a shaft member such as the motor shaft 2 or the output shaft 4). Are arranged at predetermined intervals.
  • the encoder includes a first indicator portion, a first scale that rotates integrally with a first rotating shaft member that rotates around a predetermined axis, and a second indicator portion, A second scale that rotates integrally with a second rotary shaft member connected to the first rotary shaft member via a power transmission unit; and a first detector that outputs a first signal based on the first index unit.
  • One of the first control board, the second control board having a second detection unit that outputs a second signal based on the second indicator, and the first control board and the second control board A signal processing unit that is provided on the substrate and calculates information related to rotation of the first scale based on the first signal and information related to rotation of the second scale based on the second signal;
  • the first control board and the second control board are predetermined Direction are juxtaposed to each other in (e.g., radial or axial direction of the shaft member such as a motor shaft 2 and output shaft 4).
  • FIG. 40 is a diagram illustrating a configuration of a part (tip of the finger portion) of the robot apparatus RBT including the driving apparatus ACT described in any of the above embodiments.
  • the drive device ACT described in the above embodiment may be used as a drive unit that drives the arm unit of the robot device RBT.
  • the robot apparatus RBT includes a terminal node portion 1101, a middle node portion 1102, and a joint portion 1103, and the terminal node portion 1101 and the middle node portion 1102 are connected via the joint portion 1103. It has become.
  • the joint portion 1103 is provided with a shaft support portion 1103a and a shaft portion 1103b.
  • the shaft support part 1103 a is fixed to the middle joint part 1102.
  • the shaft portion 1103b is supported in a state of being fixed by the shaft support portion 1103a.
  • the end joint part 1101 has a connection part 1101a and a gear 1101b.
  • the connecting portion 1101a is in a state where the shaft portion 1103b of the joint portion 1103 penetrates, and the end node portion 1101 can be rotated with the shaft portion 1103b as a rotation axis.
  • the gear 1101b is a bevel gear fixed to the connecting portion 1101a.
  • the connecting portion 1101a rotates integrally with the gear 1101b.
  • the middle joint 1102 has a housing 1102a and a driving device ACT.
  • the driving device ACT the driving device ACT described in the above embodiment can be used.
  • the driving device ACT is provided in the housing 1102a.
  • a rotating shaft member 1104a is attached to the driving device ACT.
  • a gear 1104b is provided at the tip of the rotating shaft member 1104a.
  • the gear 1104b is a bevel gear fixed to the rotary shaft member 1104a.
  • the gear 1104b is in mesh with the gear 1101b.
  • the rotation shaft member 1104a is rotated by the drive of the driving device ACT, and the gear 1104b is rotated integrally with the rotation shaft member 1104a.
  • the rotation of the gear 1104b is transmitted to the gear 1101b engaged with the gear 1104b, and the gear 1101b rotates.
  • the connecting portion 1101a also rotates, whereby the end node portion 1101 rotates about the shaft portion 1103b.
  • the end node 1101 can be rotated.
  • Cooling fan (cooling part), 62 ... rotary bearing (third bearing member), 112, 212, 312, 412 ... encoder disk (first rotary member), 113, 213, 313, 413 ... encoder disk (second rotary member) , 120, 220, 320, 420 ... 1st indicator part, 130, 230, 330, 430 ... 2nd indicator part, 240, 340, 440 ... 1st detector part, 241 ... 2nd detector part, 245, 247, 344 444 ...
  • Signal processing unit B1 through hole, B3 recess, L1 first light, L2 second light, 100, 110 discontinuous part, ACT drive device, RBT robot device, ACT1 housing unit, CONT ... control unit

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Abstract

 エンコーダは、第1指標部を有する第1スケールと、第2指標部を有する第2スケールと、固定部材と第1回転部材との間の第1相対回転に関して、第1指標部に基づく第1信号を出力する第1検出部と、前記固定部材と第2回転部材との間の第2相対回転に関して、前記第2指標部に基づく第2信号を出力する第2検出部と、前記第1信号に基づいて前記第1相対回転に関する情報を算出しかつ前記第2信号に基づいて前記第2相対回転に関する情報を算出する信号処理部と、を備える。

Description

エンコーダ、駆動装置及びロボット装置
 本発明は、エンコーダ、駆動装置及びロボット装置に関する。
 本願は、2010年10月12日に出願された日本特許出願2010-229788号、2010年10月12日に出願された日本特許出願2010-229789号、2011年4月27日に出願された日本特許出願2011-099944号、及び2011年5月10日に出願された日本特許出願2011-105139号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 産業ロボット、工作機械等において高い位置決め精度が要求される駆動部分には、モータの出力回転を高い伝達精度の減速機を介して出力するように構成されたギヤ付きモータ(駆動装置)が用いられることがある。ギヤ付きモータとしては、例えば、特許文献1、2、及び3に記載されているように、モータ本体と、モータ本体の回転軸に同軸状態で連結された減速機と、減速機の出力側に同軸状態で連結された出力軸とを有するものが開示されている。
 上記のようなモータは、位置決め等を精度良く行うために、減速機の出力軸の回転角を高い精度で制御する必要がある。そのために、モータの回転軸には第1のエンコーダが取り付けられ、減速機の出力軸には第2のエンコーダが取り付けられている。
実用新案登録第2522495号公報 特開2003-70284号公報 特開2006-271189号公報
 しかしながら、上述したようなモータ(駆動装置)においては、減速機に設けられた出力軸が軸方向に比較的長く、出力軸の先端部において軸振れが発生して回転に関する情報を高精度に検出できない場合があるという問題があった。
 また、上述したようなモータ(駆動装置)では、第1、第2のエンコーダが軸方向に並んで配置され、また各エンコーダからの信号を検出する検出部及び信号を処理する処理部をそれぞれ設けるため、装置が大型化するとともにコスト増を招くという問題があった。
 本発明の態様は、モータに接続された減速機等の動力伝達部の回転に関する情報などを高精度に検出できる駆動装置及びロボット装置を提供することを目的とする。
 また、別の目的は、装置の小型化に寄与できるエンコーダ及び駆動装置並びにロボット装置を提供することにある。
 本発明の第1の態様に従えば、固定部材又は第1回転部材に設けられ、第1指標部を有する第1スケールと、前記固定部材又は第2回転部材に設けられ、第2指標部を有する第2スケールであり、前記第2回転部材が前記第1回転部材と機械的につながった、前記第2スケールと、前記固定部材と前記第1回転部材との間の第1相対回転に関して、前記第1指標部に基づく第1信号を出力する第1検出部と、前記固定部材と前記第2回転部材との間の第2相対回転に関して、前記第2指標部に基づく第2信号を出力する第2検出部と、前記第1信号に基づいて前記第1相対回転に関する情報を算出しかつ前記第2信号に基づいて前記第2相対回転に関する情報を算出する信号処理部と、を備えたエンコーダが提供される。
 本発明の第2の態様に従えば、中空部を有するモータ回転軸部材を回転軸線周りに回転させるモータと、中空部に挿入された動力回転軸部材を有し、モータの負荷側にモータ回転軸部材を介して接続された動力伝達部と、モータ回転軸部材の回転軸線の方向の一端側に配置されモータの回転に関する情報を検出する第1検出器と、動力回転軸部材の回転軸線の方向の一端側に配置され動力伝達部の回転に関する情報を検出する第2検出器と、動力回転軸部材の回転軸線に対する偏心を調整可能な調整部と、を備える駆動装置が提供される。
 本発明の第3の態様に従えば、中空部を有するモータ回転軸部材の回転軸線方向の一端側に配置される第1検出器と、中空部に挿入される動力回転軸部材の回転軸線方向の一端側に配置される第2検出器と、を備え、第1検出器はモータ回転軸部材と一体的に回転する第1スケールと該第1スケールの回転に関する情報を計測する第1センサ部とを備え、第2検出器は動力回転軸部材と一体的に回転する第2スケールと該第2スケールの回転に関する情報を計測する第2センサ部とを備え、第1センサ部及び第2センサ部は、同一の基板に設けられる、エンコーダが提供される。
 本発明の第4の態様に従えば、モータ回転軸部材を回転軸線周りに回転させるモータと、動力回転軸部材を有しモータの負荷側にモータ回転軸部材を介して連結された動力伝達部と、モータの回転に関する情報及び動力伝達部の回転に関する情報を検出する検出装置と、を備え、検出装置は本発明の第2の態様のエンコーダである、駆動装置が提供される。
 本発明の第5の態様に従えば、軸部材と、軸部材を駆動させる駆動装置と、を備え、駆動装置が、本発明の第1の態様又は第3の態様の駆動装置である、ロボット装置が提供される。
 本発明の第6の態様に従えば、所定の軸線周りに回転する第1回転軸部材に設けられた第1指標部を介した第1の光を受光する第1受光部を含む第1検出部と、前記第1回転軸部材と動力伝達部を介して連結される第2回転軸部材に設けられた第2指標部を介した第2の光を受光する第2受光部を含む第2検出部と、前記第1検出部及び前記第2検出部を保持する保持基板と、を備え、前記保持基板は、前記第1の光と前記第2の光とが入射する入射面の側に、前記第1検出部及び前記第2検出部のうち少なくとも一方が配置される不連続部を有する、エンコーダが提供される。
 本発明の第7の態様に従えば、モータ回転軸部材を所定の軸線周りに回転させるモータと、動力回転軸部材を有し、前記モータの負荷側に前記モータ回転軸部材を介して連結された動力伝達部と、前記モータの回転に関する情報及び前記動力伝達部の回転に関する情報を検出する検出装置と、を備え、前記検出装置は上記のエンコーダである、駆動装置が提供される。
 本発明の第8の態様に従えば、軸部材と、前記軸部材を駆動させる駆動装置と、を備え、前記駆動装置は上記の駆動装置である、ロボット装置が提供される。
 本発明の第9の態様に従えば、所定の軸線周りに回転する第1回転軸部材に設けられた第1指標部を介した光を受光する第1受光領域と、第1回転軸部材と動力伝達部を介して連結される第2回転軸部材に設けられた第2指標部を介した光を受光する第2受光領域と、を有する受光部と、受光部を有し、第1回転軸部材の回転に関する情報及び第2回転軸部材の回転に関する情報を検出する検出部と、を備えるエンコーダが提供される。
 本発明の第10の態様に従えば、モータ回転軸部材を所定の軸線周りに回転させるモータと、動力回転軸部材を有し、モータの負荷側にモータ回転軸部材を介して連結された動力伝達部と、モータの回転に関する情報及び動力伝達部の回転に関する情報を検出する検出装置とを備え、検出装置は、本発明の第1の態様のエンコーダが用いられている駆動装置が提供される。
 本発明の第11の態様に従えば、軸部材と、軸部材を駆動させる駆動装置と、を備え、駆動装置は、本発明の第2の態様の駆動装置であるロボット装置が提供される。
 本発明の第12の態様に従えば、所定の軸線周りに回転する第1回転軸部材に取り付けられ、第1指標部が形成された第1のエンコーダディスクと、前記第1回転軸部材と動力伝達部を介して連結される第2回転軸部材に取り付けられ、第2指標部が形成された第2のエンコーダディスクと、前記第1のエンコーダディスクの前記第1指標部を照明する第1の光源と、前記第2のエンコーダディスクの前記第2指標部を照明する第2の光源と、前記第1指標部を介した第1の光と前記第2指標部を介した第2の光とを選択的に受光する検出部とを備えるエンコーダが提供される。
 本発明の第13の態様に従えば、モータ回転軸部材を所定の軸線周りに回転させるモータと、動力回転軸部材を有し、前記モータの負荷側に前記モータ回転軸部材を介して連結された動力伝達部と、前記モータの回転に関する情報及び前記動力伝達部の回転に関する情報を検出する検出装置と、を備え、前記検出装置は、上記のエンコーダである駆動装置が提供される。
 本発明の第14の態様に従えば、軸部材と、前記軸部材を駆動させる駆動装置と、を備え、前記駆動装置は、上記の駆動装置であるロボット装置が提供される。
 本発明の第15の態様に従えば、第1指標部を有し、所定の軸線周りに回転する第1回転軸部材と一体的に回転する第1スケールと、第2指標部を有し、前記第1回転軸部材と動力伝達部を介して連結される第2回転軸部材と一体的に回転する第2スケールと、前記第1指標部に基づく第1の信号を出力する第1検出部を有する第1制御基板と、前記第2指標部に基づく第2の信号を出力する第2検出部を有する第2制御基板と、前記第1制御基板と前記第2制御基板とのうち一方の基板に設けられ、前記第1の信号に基づいて前記第1スケールの回転に関する情報と前記第2の信号に基づいて前記第2スケールの回転に関する情報とを算出する信号処理部と、を備え、前記第1制御基板と前記第2制御基板とは、所定の方向に互いに並置されている、エンコーダが提供される。
 本発明の態様では、モータに接続された減速機等の動力伝達部の回転に関する情報を高精度に検出できる。
 また、本発明の態様によれば、装置の小型化に寄与できるエンコーダ及び駆動装置並びにロボット装置を提供することができる。
本発明の第1実施形態に係る駆動装置の構成を示す図。 第2実施形態に係る駆動装置の構成を示す図。 第3実施形態に係る駆動装置の構成を示す図。 第4実施形態に係る駆動装置の構成を示す図。 第4実施形態に係る回転ハブの正面図。 第5実施形態に係る駆動装置の構成を示す図。 第5実施形態に係る駆動装置の部分拡大図。 第6実施形態に係る駆動装置の構成を示す図。 本実施形態の検出処理にかかる制御系の一例を示すブロック図。 第7実施形態における駆動装置の概略構成を示す断面図。 第7実施形態における検出部の一例を示すブロック図。 第7実施形態における基板の平面構成を示す図。 第7実施形態における基板の要部の拡大断面図。 第7実施形態における第1検出部及び第2検出部の基板への取付方法の説明図。 第7実施形態における第1検出部及び第2検出部の基板への取付方法の説明図。 第7実施形態における変形例に係る基板の平面構成図。 変形例に係る基板の平面構成図。 図16に示す基板の要部拡大断面図。 第8実施形態に係る駆動装置の構成を示す図。 本実施形態に係る検出部を簡易的に示すブロック図。 本実施形態に係る駆動装置の通常動作時における動作を説明する図。 第9実施形態に係るエンコーダのギャップと、許容ギャップ変動量との関係を示す図。 本実施形態に係るエンコーダの光の光路を示す図。 本実施形態に係るエンコーダの光の光路を示す図。 本実施形態に係るエンコーダの概略構成図。 第10実施形態に係る駆動装置の構成を示す図。 第11実施形態に係る駆動装置の構成を示す図。 第12実施形態における駆動装置の概略構成を示す断面図。 本実施形態に係る第1指標部及び第2指標部における構造を示す拡大図。 本実施形態に係る検出部の構成を示すブロック図。 本実施形態に係るタイミングチャートを示す図。 変形例に係る受光部の構成を示す図。 変形例に係る受光部の構成を示す図。 本実施形態に係る第1光源及び第2光源の距離調整の説明図。 第13実施形態における駆動装置の概略構成を示す断面図。 本実施形態に係る光の進行の一例を説明するための拡大模式図。 本実施形態に係る波長フィルタを配置した一例を示す模式図。 本実施形態に係る波長フィルタを配置した別の一例を示す模式図。 図34に示す形態の変更例を示す模式図。 第14実施形態における駆動装置の概略構成を示す断面図。 本実施形態に係る固定側の基板に設けられた指標部示す模式平面図。 本実施形態に係るロボットハンドの構成を示す模式図。
 以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
 図1は、第1実施形態に係る駆動装置の概略構成を示す断面図である。
 駆動装置ACTは、モータ1と、モータ軸(第1回転軸部材、モータ回転軸部材)2と、減速機(動力伝達部)3と、出力軸(第2回転軸部材、動力回転軸部材)4と、第1検出器(エンコーダ)EC1と、第2検出器(エンコーダ)EC2と、これらを収容するハウジング12とを備えている。
 駆動装置ACTは、モータ1の回転を負荷側に設けられた減速機3により減速させた回転速度で出力軸4を回転させる。モータ軸2及び出力軸4は、回転軸線(所定の軸線)C周りに回転するようになっている。
 以下、各図の説明においてはXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。モータ軸2及び出力軸4の回転軸線C方向をZ軸方向とし、Z軸方向に垂直な平面上の直交方向をそれぞれX軸方向及びY軸方向とする。また、X軸、Y軸、及びZ軸周りの回転(傾斜)方向をそれぞれ、θX、θY、及びθZ方向とする。
 モータ軸2は、中空かつ実質的円筒形状に形成され、モータ1の回転駆動により回転軸線C周りに回転するものであり、モータ1の動力を減速機3に伝達する。モータ軸2の+Z側の端部には、回転ハブ(第1ハブ部)21が一体的に設けられている。
 出力軸4は、クロスローラベアリング等の軸受部材10を介してハウジング12に支持されている。出力軸4は、第1軸部材4A、及び第2軸部材4Bを備えている。第1軸部材4A、及び第2軸部材4Bは、モータ軸2の中空部2aに、回転軸線Cと軸線を合致させた状態(同軸状態)で挿入される。第1軸部材4A及び第2軸部材4Bは、出力軸4の回転軸線Cに対する偏心を調整可能な調整部としてのカップリング部材30により一体的に連結されている。
 カップリング部材30は、実質的円筒形状を備えている。カップリング部材30において、-Z側の端部における締結部30aが第1軸部材4Aと締結固定され、+Z側の端部における締結部30bが第2軸部材4Bと締結固定されている。カップリング部材30における締結部30a、30bの間には、回転軸線C周りに形成された螺旋溝30cが設けられている。螺旋溝30cは、カップリング部材30の外周面側と内周面側とを貫通して形成されている。カップリング部材30は、螺旋溝30cの存在によって、第1軸部材4A及び第2軸部材4Bを、それらが回転軸線C周りに一体的に回転可能、且つ第1軸部材4Aの軸線と第2軸部材4Bの軸線とが相対的に変位可能となるように連結している。
 第2軸部材4Bは、-Z側端部においてカップリング部材30に固定され、中央部よりも+Z側において回転軸受(第1軸受部材)31を介して回転ハブ21に支持されている。第2軸部材4Bの+Z側の端部には、回転ハブ22が一体的に設けられている。
 第1検出器EC1は、モータ1の回転に関する情報を検出するものであって、回転軸線Cと直交する方向に延在して回転ハブ21に設けられた回転板(第1スケール、第1のエンコーダディスク、第1回転部材)41と、回転板41と対向して制御基板(基板、固定部材)Bに設けられた検出部(第1センサ部)42とを備えている。回転板41における、検出部42と対向する面には、周方向に沿って指標パターン(指標部、パターン、不図示)が設けられている。検出部42は、回転板41の指標パターンで反射した検知光を、例えばフォトダイオードなどの受光素子で受光することにより、回転板41の回転に関する情報、すなわちモータ軸2及びモータ1の回転に関する情報を検出する。
 第2検出器EC2は、減速機3の回転に関する情報を検出するものであって、回転軸線Cと直交する方向に延在し回転板41との間に隙間をあけて回転ハブ22に設けられた回転板(第2スケール、第2のエンコーダディスク、回転部材)51と、回転板51と対向して制御基板Bに設けられた検出部(第2センサ部)52とを備えている。回転板51における検出部52と対向する面には、周方向に沿って指標パターン(指標部、パターン、不図示)が設けられている。検出部52は、回転板51の指標パターンで反射した検知光を、例えばフォトダイオードなどの受光素子で受光することにより、回転板51の回転に関する情報、すなわち出力軸4及び減速機3の回転に関する情報を検出する。
 制御基板Bは、回転板41と回転板51との間の隙間に、当該回転板41及び回転板51と実質的平行に配置されて、ハウジング12に固定されている。
 次に、駆動装置ACTの動作について説明する。
 モータ1の駆動によりモータ軸2が回転すると、減速機3を介して出力軸4が減速機3の減速比に応じた回転数で回転する。
 モータ軸2の回転により、回転ハブ21及び回転板41が回転する。検出部42が回転板41の回転に関する情報を検出することにより、モータ1の回転に関する情報を検出することができる。同様に、出力軸4の回転により回転ハブ22及び回転板51が回転する。検出部52が回転板51の回転に関する情報を検出することにより、減速機3の回転に関する情報を検出することができる。
 出力軸4の回転においては、第1軸部材4A及び第2軸部材4Bが一体的に回転する。回転板41、51が配置された+Z側の端部近傍において、回転板41が設けられた回転ハブ21に対して、第2軸部材4Bが回転軸受31を介して支持される。そのため、第2軸部材4Bが比較的長く直角度等の誤差で第2検出器EC2側の先端が回転軸線Cから変位する場合でも、軸振れ等が実質的に生じない。その結果、回転板41と回転板51とはほぼ偏心することなく、回転軸線Cに対して高い同心度及び同軸度で回転する。また、第2軸部材4Bは、カップリング部材30を介して第1軸部材4Aに連結されている。そのため、第1軸部材4Aが第2軸部材4Bに対して偏心している場合や、第1軸部材4Aの軸線が第2軸部材4Bの軸線に対して傾いている場合でも、カップリング部材30が弾性変形して偏心や傾きを調整(吸収)する。その結果、第2軸部材4Bは第1軸部材4Aの軸線の位置・傾きに悪影響を実質的に及ぼされることなく、回転軸線Cに対して高い同心度及び同軸度で回転することができる。
 このように、本実施形態では、回転板41と回転板51とが偏心を低減した、回転軸線Cを中心として高い同心度及び同軸度で回転する。そのため、モータ1等の回転に関する情報、及び減速機3の回転に関する情報を高精度に検出することができる。また、本実施形態では、検出部42、52が同一の制御基板Bに設けられているため、検出部42と検出部52とを個別の基板に設けた場合と比較して装置の小型化及び低価格化が実現される。
(第2実施形態)
 次に、第2実施形態について、図2を参照して説明する。
 図2において、図1に示す第1実施形態の構成要素と同一又は同等の要素については同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
 上記第1実施形態では、調整部としてのカップリング部材30で連結された第1軸部材4A及び第2軸部材4Bにより出力軸4が構成されている。本実施形態では、出力軸4が調整部を備える。
 図2に示すように、本実施形態において、駆動装置ACTにおける出力軸4は、回転軸線Cを中心軸線とする貫通孔4kを備える実質的円筒形状に形成されている。出力軸4において、Z方向で減速機3が配される位置の近傍に、調整部としてのスリット部Sが回転軸線C方向に間隔をあけて複数(図2では4つ)設けられている。各スリット部Sは、出力軸4の外周面と内周面とを貫通するように、且つ全周ではなく周方向に隙間があくように(周方向で部分的に非スリット部が形成されるように)、回転軸線C周りに形成されている。また、複数のスリット部Sにおける上記の隙間(非スリット部)は、周方向で互いにずれた位置に形成されている。他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
 上記構成の駆動装置ACTでは、スリット部Sが弾性変形して偏心や傾きを調整(吸収)可能である。その調整は、例えば、出力軸4におけるスリット部Sよりも+Z側で回転板51が設けられた一端側と、スリット部Sよりも-Z側の他端側とが一体的に回転し、また、出力軸4の一端側に対して他端側が偏心している場合に生じる。あるいは、その調整は、例えば、出力軸4の一端側の軸線が他端側の軸線に対して傾いている場合に生じる。スその結果、出力軸4の一端側は他端側の軸線の位置・傾きに悪影響を及ぼされることなく、回転軸線Cに対して高い同心度及び同軸度で回転する。
 本実施形態でも、上記第1実施形態と同様の作用・効果が得られる。さらに、本実施形態では、出力軸4自体が調整部であるスリット部Sを備えている。そのため、カップリング部材を組み付ける等の作業が不要になる。その結果、作業効率の向上に寄与できるとともに、さらなる装置の小型化、低価格化を実現することができる。
(第3実施形態)
 次に、第3実施形態について、図3を参照して説明する。
 図3において、図2に示す第2実施形態の構成要素と同一又は同等の要素については同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
 本実施形態において、駆動装置ACTは、第1検出器EC1と第2検出器EC2とを冷却するための冷却ファン(冷却部)60を備える。冷却ファン60は、回転ハブ21の外周面に回転軸線C周りに所定間隔で複数設けられている。他の構成は、上記第2実施形態と同様である。
 上記構成の駆動装置ACTでは、モータ1の駆動により、モータ軸2及び回転ハブ21が回転した際に、冷却ファン60も回転ハブ21とともに回転し、エアの流動が生じる。エアの流動により、第1、第2検出器EC1、EC2における回転板41、51や検出部41、42との間で熱交換が効率的に行われて、回転板41、51や検出部41、42が冷却される。
 本実施形態でも、上記第2実施形態と同様の作用・効果が得られる。さらに、本実施形態では、熱膨張等の熱による第1、第2検出器EC1、EC2の検出精度の低下を抑制でき、出力軸4の回転に関する情報をより高精度に検出することが可能になる。また、本実施形態では、冷却ファン60が回転ハブ21の回転に伴って作動するため、別途冷却ファン60の駆動源を設ける必要がなく、装置の小型化及び低価格化に一層寄与できる。
 なお、本実施形態では、回転ハブ21に冷却ファン60を設ける構成を例示したが、これに限定されるものではない。代替的及び/追加的に、スペースの制約等に応じて、回転ハブ22やモータ軸2、出力軸4等に設ける構成や、これら回転ハブ22やモータ軸2、出力軸4等の複数に亘って設ける構成を採用できる。この場合も、回転数が多く効果的な冷却が可能なモータ軸2や回転ハブ21に冷却ファン60を設けることができる。
(第4実施形態)
 次に、第4実施形態について、図4及び図5を参照して説明する。
 図4及び図5において、図2に示した第2実施形態の構成要素と同一又は同等の要素については同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
 本実施形態において、駆動装置ACTの回転ハブ21がモータ軸2の回転軸線Cに対する偏心を調整可能な調整部を備えている。図5に示すように、本実施形態の回転ハブ21は、モータ軸2の+Z側の端部が接続される端部21aと、回転板41が設けられる端部21bとの間に、出力軸4におけるスリット部Sと同様に、中心軸線21C周りに形成されたスリット21dを備えたスリット部(弾性部)21Sが設けられている。
 また、図4に示すように、回転ハブ21は、回転軸受(第2軸受部材)11を介してハウジング12に支持されている。
 他の構成は、上記第2実施形態と同様である。
 上記構成の駆動装置ACTでは、回転ハブ21の端部21bにおける軸線に対して、端部21aにおける軸線が偏心している場合や、傾いている場合でも、回転ハブ21が調整部としてスリット部21Sにおいて弾性変形して偏心や傾きを調整(吸収)するため、回転板41が設けられた端部21bは、出力軸4の偏心や中心軸線の傾きに悪影響を及ぼされることなく、回転軸線Cに対して高い同心度及び同軸度で回転することになる。さらに、回転ハブ21は、回転軸受11を介してハウジング12に支持されることから、回転ハブ21の振れによる偏心を抑制することができる。
 従って、本実施形態では、上記第2実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、回転板41を回転軸線C周りに高精度回転させることができ、モータ1の回転に関する情報も高精度に検出することが可能になる。
(第5実施形態)
 次に、第5実施形態について、図6及び図7を参照して説明する。
 これらの図において、図2に示した第2実施形態の構成要素と同一又は同等の要素については同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
 本実施形態において、駆動装置ACTは、図6及び図7に示すように、制御基板Bが支持部材61に取り付けられており、支持部材61は回転軸受(第3軸受部材)62を介して出力軸4に支持されている(図7では、理解を容易にするために、回転ハブ21、22の図示を省略している)。また、本実施形態における制御基板Bは、回転板41と回転板51との間で、回転板41と回転板51とに対して実質的平行に配置されている。
 上記構成の駆動装置ACTでは、制御基板Bが支持部材61及び回転軸受62を介して出力軸4に支持・位置決めされている。また、回転板41は、回転ハブ21、回転軸受31を介して出力軸4に支持・位置決めされている。そして、回転板51は、回転ハブ22を介して出力軸4に支持・位置決めされている。そのため、第1検出器EC1における回転板41及び検出部42と、第2検出器EC2における回転板51及び検出部52とは、いずれも出力軸4を基準として位置決めされている。
 従って、本実施形態では、上記第2実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、各検出器EC1、EC2において回転板41、51の回転に関する情報を高精度に検出できるとともに、各検出器EC1、EC2で検出された回転に関する情報の相関関係も高精度で対応付けることが可能になり、モータ1及び減速機3の回転に関する情報についても高精度に検出することができる。また、本実施形態では、制御基板Bを位置決めするためにハウジング12において高精度の加工形状が不要になり、制御基板Bの組み込み性の容易化を図ることができる。
(第6実施形態)
 次に、第6実施形態について、図8を参照して説明する。
 この図において、図2に示した第2実施形態の構成要素と同一又は同等の要素については同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
 本実施形態における駆動装置ACTは、回転板41と回転板51とが回転軸線C方向で実質的同一の位置に、制御基板Bと実質的平行に配置されている。また、検出部42及び検出部52は、それぞれ回転板41、51の+Z側の面と対向するように、制御基板Bにおける同一側である-Z側の面に配置されている。また、回転ハブ21は、回転軸受11を介してハウジング12に支持されている。また、本実施形態における回転板41及び回転板51は、制御基板Bに対向する位置に互いに実質的面一で配置されている。
 上記構成の駆動装置ACTでは、制御基板Bが回転ハブ21、22よりも+Z側に配置されることになるため、回転ハブ22を出力軸4から取り外すことなく、制御基板Bにアクセスしたり、制御基板Bを交換することが可能になる。
 そのため、本実施形態では、上記第2実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、制御基板Bに対する作業を簡便に行うことが可能になり、作業効率を向上させることができる。
 なお、本実施形態においても、図6及び図7に示した第5実施形態と同様に、制御基板Bを支持部材61及び回転軸受62を介して出力軸4に支持させる構成とすることが、検出精度の向上のために好適である。
 図9は、検出処理にかかる制御系の一例を示すブロック図である。
 図9において、検出部42及び検出部52の受光素子で検出される指標パターンは、アブソリュートパターン(以下、ABSパターンと称する)、及びインクリメンタルパターン(以下、INCパターンと称する)を含む。検出部42に関し、ABSパターンの検出信号は、例えばシフトレジスタ70に入力され、INCパターンの検出信号は、例えば保持回路71に入力される。検出部52に関し、ABSパターンの検出信号は、例えばシフトレジスタ7272に入力され、INCパターンの検出信号は、例えば保持回路73に入力される。シフトレジスタ70、72からの信号はともにスイッチング部75を経て変換回路80に入力される。保持回路71、73からの信号はともにスイッチング部76を経て内挿回路81に入力される。所定の演算処理により算出された位置情報がインターフェイス部85を介して適宜に入出力される。図9に示す検出部42及び52において、例えば、変換回路80、内挿回路81、及インターフェイス部85が兼用される(兼用部)。制御基板B(図1参照)は、例えばASIC(Application Specific Integrated Circuit)などの半導体装置を含む。こうした処理部の少なくとも一部の兼用は、構成の簡素化、ダウンサイジング等に有利である。
 前述したように、本実施形態において、検出部42、52が同一の制御基板Bに設けられている。代替的に、他の実施形態において、検出部42と検出部52とを個別の並置された基板に別々に設けることができる。この場合にも、例えばASIC等を含む処理部の少なくとも一部を兼用することより、装置の小型化及び低価格化が図られる。
 なお、例えば、上記第1実施形態で示したカップリング部材30としてスリット形を例示したが、これに限定されるものではなく、回転軸線C方向の一端側と他端側とが相対的に弾性変形可能であれば、ディスク形のカップリング部材やベローズ形のカップリング部材を用いる構成としてもよい。
 また、上記第5実施形態では、制御基板Bを回転軸受62を介して出力軸4に支持させる構成を例示したが、これに限られず、制御基板Bの配置によっては回転軸受を介してモータ軸2に支持させる構成であってもよい。これは、第6実施形態についても同様である。
 なお、上記した実施形態における第1検出器EC1及び第2検出器EC2は、光学式の検出器で構成しているが、磁気式の検出器で構成してもよいし、第1検出器EC1を光学式で第2検出器EC2を磁気式で構成してもよいし、第1検出器EC1を磁気式で第2検出器EC2を光学式で構成してもよい。
 なお、本実施形態における検出器(エンコーダ)EC1、EC2は、反射型のエンコーダであるが、透過型のエンコーダであってもよい。
(第7実施形態)
 次に、第7実施形態について図10から図15を参照して説明する。
 以降の説明において、上記の実施形態の構成要素と同一又は同等の要素については同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
 図10に示すように、本実施形態において、駆動装置ACTは、モータ1と、モータ軸(第1回転軸部材、モータ回転軸部材)2と、減速機(動力伝達部)3と、出力軸(第2回転軸部材、動力回転軸部材)4と、エンコーダ210とを備えている。
 本実施形態においても、モータ軸2は、中空かつ実質的円筒形状に形成され、モータ1の回転駆動により回転軸線C周りに回転するものであり、軸受205を介してケーシング211に回転自在に支持される。本実施形態において、モータ軸2の+Z側の端部には、XY平面と実質的平行にエンコーダディスク(第1のエンコーダディスク、第1スケール、第1回転部材)212が設けられている。エンコーダディスク212の詳細については後述する。
 出力軸4は、実質的円柱形状に形成され、モータ1の回転駆動により回転軸線C周りに回転する。また、出力軸4は、モータ軸2の中空部2aにモータ軸2と同軸(同軸状態)で挿通されている。出力軸4の+Z側の端部は、軸受206を介してモータ軸2に回転自在に支持される。出力軸4の+Z側の端部には、XY平面と実質的平行にエンコーダディスク(第2のエンコーダディスク、第2スケール、第2回転部材)213が設けられている。エンコーダディスク213の詳細については後述する。
 モータ軸2と出力軸4とは減速機3を介して連結されている。減速機3としては、例えば波動歯車減速機が用いられている。減速機3を介してモータ軸2の回転が出力軸4から減速回転として出力される。
 エンコーダ210は、エンコーダディスク212の+Z側の表面212aに設けられた第1指標部220と、エンコーダディスク213の+Z側の表面213aに設けられた第2指標部230と、検出信号制御基板B(固定部材)(以下、基板Bと称することもある)に第1、第2指標部220、230と対向して設けられた第1、第2検出部240、241とを備えている。本実施形態では、エンコーダディスク213は、エンコーダディスク212の+Z側に配置されている。換言すると、エンコーダディスク212の表面212aに対してエンコーダディスク213の表面213aが+Z側に突出した状態で配置されている。エンコーダディスク212の軸方向の位置が、エンコーダディスク213のそれと異なる。
 第1指標部220は、エンコーダディスク212の外周側に位置するインクリメンタルパターン221(以下、INCパターン221と称する)と、エンコーダディスク212の内周側(径方向内側、中央側)に位置するアブソリュートパターン222(以下、ABSパターン222と称する)とを備えている。同様に、第2指標部230は、エンコーダディスク213の外周側(径方向外側)に位置するインクリメンタルパターン231(以下、INCパターン231と称する)と、エンコーダディスク213の内周側(径方向内側、中央側)に位置するアブソリュートパターン232(以下、ABSパターン232と称する)とを備えている。
 ABSパターン222、232は各ディスク212、213における回転方向の絶対位置情報を表すものであり、例えば所定数のM系列符合で構成される。INCパターン221、231は、各ディスク212、213における回転方向の相対位置情報を表すものであり、例えばパルスのパターンで構成される。これらのパターンは、符合が1(H)となる光の反射部と、符合が0(L)となる光の吸収部とで形成されるものである。光の反射部は、例えば、金、アルミニウム、クロム、銅等の反射率が高い部材で形成され得る。光の吸収部は、例えば、黒色塗料が塗布された層、黒色アルマイト層、めっき層(例、ニッケルめっき層)、酸化クロム層等の光を吸収する層で形成され得る。
 図11は第1検出部240及び第2検出部241の概略構成を示す平面図である。図11に示すように、第1検出部240は、LED等から構成されて第1指標部220に向けて光を照射する第1光源(第1の光源)242と、第1指標部220を介した第1光源242の反射光(第1の光)を受光する受光部(第1受光部)244と、信号処理部245と、を含む半導体部260と、半導体部260を保持する平面視実質的矩形状のベース基板BS1と、を有している。
 一方、第2検出部241は、LED等から構成されて第2指標部230に向けて光を照射する第2光源(第2の光源)243と、第2指標部230を介した第2光源243の反射光(第2の光)を受光する受光部(第2受光部)246と、信号処理部247と含む半導体部261と、半導体部261を保持する平面視実質的矩形状のベース基板BS2と、を有している。
 受光部244、246は、例えばフォトダイオード等の受光素子で構成されており、受光した光に基づく受光信号を信号処理部245、247にそれぞれ出力するようになっている。信号処理部245、247は、二値化部、フィルタ、A/D(アナログ-デジタル)変換部、演算処理部等を含む、例えばASIC(Application Specific Integrated Circuit)などの半導体装置により構成されている。信号処理部245、247は、受光部244、246から入力した受光信号に対して所定の信号処理を施して各ディスク212、213の回転に関する情報、すなわちモータ軸2及び出力軸4の回転に関する情報を検出するものである。信号処理部245、247は、検出したモータ軸2及び出力軸4の回転に関する情報を制御部CONTに出力する。制御部CONTは、出力された各回転に関する情報に応じてモータ1の駆動を制御する。
 ところで、例えばモータ軸及び出力軸の回転を検出する検出部(本実施形態の第1検出部240及び第2検出部241に相当)を2つ備えた構成においては、該2つの検出部を保持する基板(本実施形態の基板Bに相当)上に大きなスペースが必要となることから、エンコーダ自体が大型化してしまうといった問題があった。これに対して、本実施形態に係るエンコーダ210は、基板Bにおける第1検出部240及び第2検出部241の配置スペースを小型化することで基板B自体を小さくし、基板Bを備えたエンコーダ210全体の小型化を図っている。
 例えば、本実施形態に係る基板Bは不連続部100を有している(図13参照)。本実施形態において、不連続部100(110)は、上記第1の光L1及び第2の光L2が入射する基板Bの少なくとも入射面の側に形成される。また、不連続部100(110)は、基板Bにおける連続する第1面Baにおいて不連続な部分及びこの周辺領域を含む。不連続部100(110)には、第1検出部240及び第2検出部241の少なくとも一方が配置される。例えば、本実施形態において、不連続部は、基板Bの第1面Baから第2面Bbまで貫通している孔部である後述の開口部K、又は、基板Bの第1面Baに形成される孔部である後述の凹部B3、を有する。
 本実施形態において、基板Bの第1面Ba側(-Z方向側の面、内側面)に第1検出部240が取り付けられており、基板Bの第2面Bb側(+Z方向側の面、外側面)に第2検出部241が取り付けられている。第2検出部241は、半導体部261をエンコーダディスク213側に向けるように検出信号制御基板Bに取り付けられている。検出信号制御基板Bには第2検出部241の機能面を臨ませる貫通孔からなる開口部Kが形成されている。このように本実施形態においては、基板Bを貫通するように形成された開口部Kは、第1の光L1及び第2の光L2が入射する入射面の側に少なくとも形成されている。その結果、基板Bの第1面Baに不連続な部分が生じ、上記不連続部100が構成される。
 なお、本実施形態では、エンコーダディスク212の表面212aに対してエンコーダディスク213の表面213aが突出した状態で配置されている。すなわち、第1指標部220及び第2指標部230のZ方向における位置がずれている。これに対応し、基板Bの厚みを上記第1指標部220及び第2指標部230における位置ズレ量と同じに設定している。これにより、基板Bの第1面Ba側に配置される第1検出部240における第1指標部220に対する距離と、基板Bの第2面Bb側に配置される第2検出部241における第2指標部230に対する距離とを一致させることができる。
 図12は第1検出部240及び第2検出部241が取り付けられた基板Bにおけるモータ1の回転駆動により回転軸線C方向における第1面Ba側(モータ軸2側)から視た平面構成を示す図である。図12に示すように、基板Bは円板形状から構成される。第1検出部240及び第2検出部241が基板Bの径方向に沿って配置されている。
 また、第1検出部240及び第2検出部241は、基板Bの径方向(例、X方向)にて互いの一部分が重なるように配置されている。第1検出部240及び第2検出部241における重なり部分は、半導体部260及び半導体部261を除く部分である。本実施形態ではベース基板BS1、BS2の一部同士が平面的に重なるように基板Bに取り付けられている。
 図13は基板Bの第1検出部240及び第2検出部241及びその周辺部分を拡大する断面図である。図13に示すように、基板Bには第1検出部240及び第2検出部241を所定の位置に位置決めした状態で固定するための締結部材P(例えば、ボルト)が挿通される貫通孔B1が形成されている。また、基板Bには締結部材Pが挿通される貫通孔B1が2個形成されている。上記締結部材Pは、第1検出部240及び第2検出部241に形成された取付孔240c、241c及び上記貫通孔B1に挿通される。これにより、第1検出部240及び第2検出部241は、同一の締結部材Pを介して基板Bに固定されたものとなっている。
 また、基板Bは固定部材101(例えば、ねじ)を介して締結されることで駆動装置ACTの筐体部ACT1に固定されている。基板Bには固定部材101を挿通させるための取付孔B2が2個形成されている。
 ここで、基板Bに第1検出部240及び第2検出部241を精度良く位置決めした状態で固定する方法について説明する。図14A及び図14Bは第1検出部240及び第2検出部241の取付方法の一例を示す説明図である。
 はじめに、図14Aに示すように、開口部Kを形成した基板Bを用意し、開口部Kを基準として規定される所定領域に第1検出部240を取り付ける。続いて、図14Bに示すように、第1検出部240の受光部244及び開口部Kを基準として上記貫通孔B1と取付孔B2とを同時に形成する。このとき、基板Bに貫通孔B1を形成するのと一緒に第1検出部240のベース基板BS1を貫通する取付孔240cを形成する。なお、例えば、取付孔240cは、ベース基板BS1が小さい場合等において、形成しなくてもよい(後述の図15の場合も同様)。
 なお、取付孔B2は、上記貫通孔B1を形成するのと同時或いは前後するタイミングで形成される。これにより、取付孔B2を介して駆動装置ACTの筐体部ACT1に固定された基板Bは、開口部Kと筐体部ACT1内に組み込まれた出力軸4のエンコーダディスク213(第2指標部230)とが精度良く位置合わせされた状態とすることができる。
 次に、第2検出部241の受光部246及び開口部Kを基準にして第2検出部241のベース基板BS2を貫通する取付孔241cを形成する。これにより、第2検出部241は取付孔241cを介して基板Bに取り付けられると開口部Kに対して良好に位置合わせされた状態となる。
 続いて、基板Bの貫通孔B1、第1検出部240の取付孔240c、及び第2検出部241の取付孔241cに締結部材Pを挿通させることで基板Bの裏面(第2面Bb)に第2検出部241を取り付ける(図12参照)。このようにして基板Bに取り付けられた第2検出部241は、開口部Kに対して良好に位置合わせされたものとなっている。そのため、半導体部260を開口部K内に臨ませることができ、第2指標部230による反射光(第2の光L2)を確実に受光することができる。
 最後に、第1検出部240及び第2検出部241が取り付けられた基板Bと筐体部ACT1のインロー部ACT1aを基準に固定したエンコーダ本体部210aとを位置合わせし、取付孔B2に固定部材101を挿通することで基板Bを筐体部ACT1に固定する(図12参照)。これにより、基板Bに取り付けられた第1検出部240及び第2検出部241は、エンコーダディスク212、213の第1指標部220及び第2指標部230に対向する位置に精度良く位置決めした状態となる。なお、本実施形態では、インロー部ACT1aを基準に固定したエンコーダ本体部210aの凸状ピンを基板Bの取付孔B2に挿入させることで、第1検出部240及び第2検出部241をエンコーダディスク212、213の第1指標部220及び第2指標部230に対向する位置に精度良く位置決めした状態を形成してもよい。
 次に、エンコーダ210の動作について説明する。
 まず、エンコーダ210に電源が投入された起動時において、第1光源242及び第2光源243が点灯して第1の光L1が第1検出部240に受光されるとともに第2の光L2が第2検出部241に受光される。
 信号処理部245は、第1の光L1のうちABSパターン222を介した光に基づく受光信号を増幅、二値化、ノイズ除去等を行って、論理信号で構成されるパターン情報を求める。また信号処理部245は、このパターン情報と対応するエンコーダディスク212、すなわちモータ軸2の一回転内の絶対位置情報P1を求める。同様に、信号処理部247は、第2の光L2のうちABSパターン232を介した光に基づく受光信号を二値化、ノイズ除去等を行って、論理信号で構成されるパターン情報を求める。また、信号処理部247は、このパターン情報と対応するエンコーダディスク213、すなわち出力軸4の一回転内の絶対位置情報P2を求める。
 続いて、起動時の絶対位置情報P1、P2を求めた後のエンコーダ10の通常動作について説明する。通常動作時において、制御部CONTは第1光源242及び第2光源243を常時点灯させる。第1検出部240は第1の光L1としてINCパターン221及びABSパターン222を介した光を受光し、受光信号を信号処理部245に出力する。信号処理部245は出力された受光信号に対して、増幅、二値化、ノイズ除去等を行ってモータ軸2における高分解能な位置情報を算出し、その位置情報をデータとして記憶する。信号処理部245は、上記起動時の絶対位置情報P1及び上記モータ軸2の位置情報に基づいて、モータ軸2の回転方向を検出することができる。また、信号処理部245は、上記情報に基づいてエンコーダディスク212、すなわちモータ軸2の回転方向における位置を求めることができる。信号処理部245は、モータ軸2の回転方向における位置情報を記憶する。なお、信号処理部245に記憶される位置情報は、モータ軸2の回転に伴って順次更新される。
 同様に、第2検出部241は第2の光L2としてINCパターン231及びABSパターン232を介した光を受光し、受光信号を信号処理部247に出力する。信号処理部247は出力された受光信号に対して、増幅、二値化、ノイズ除去等を行って出力軸4における高分解能な位置情報を算出し、該位置情報をデータとして記憶する。信号処理部247は、上記起動時の絶対位置情報P2及び上記出力軸4の位置情報に基づいて、出力軸4の回転方向を検出することができる。また、信号処理部247は、上記情報に基づいてエンコーダディスク213、すなわち出力軸4の回転方向における位置を求めることができる。なお、信号処理部247に記憶される位置情報は、出力軸4の回転に伴って順次更新される。
 以上のようにして、制御部CONTは信号処理部245、247内に順次更新されるモータ軸2及び出力軸4の回転方向における位置情報に基づき、駆動装置ACT又はモータ1の駆動を制御することができる。
 このように、本実施形態におけるエンコーダ210は、検出信号制御基板Bが不連続部100を構成する開口部Kを介して基板Bの第2面Bb側に配置された第2検出部241が第2の光L2を受光可能とされるとともに基板Bの第1面Ba側に配置される第1検出部240一部が第2検出部241の一部と平面的に重なるように配置される。そのため、基板B上における第1、第2検出部240,241の配置スペースが小型化されて該基板Bを備えたエンコーダ210の小型化及び低価格化を実現できる。従って、本実施形態のエンコーダ210を備える駆動装置ACTにおいても、装置の小型化及び低価格化を実現できる。
 (変形例)
 なお、上記実施形態では、第1検出部240及び第2検出部241を基板Bの径方向において一部が重なるように配置している。代替的に、図15に示すように、基板Bの周方向(例、モータ軸2の回転方向)において第1検出部240及び第2検出部241のベース基板BS1、BS2同士の一部が平面的に重なるように基板Bに取り付けられる構成にできる。
 一例として、図15に示すように、第2検出部241は第1検出部240に対して基板B上において、Z軸周りに角度θだけずれた位置に配置されており、開口部Kを介して第2の光L2を受光可能となっている。このように、第2検出部241を基板Bの周方向に角度θだけ回転させた位置に配置すると、第2検出部241の半導体部261と第1検出部240の半導体部260とが平面的に重ならない。そのため、第1検出部240の配置位置を基板Bの中心方向(径方向)に近づけることができる。
 よって、第1検出部240を基板Bの中心側より(中央部)に配置することで基板Bを小型化することができる。従って、一実施形態である本変形例においては、基板B上における第1、第2検出部240,241のZ方向視における平面的な配置スペースが小型化される。そのため、該基板Bを備えたエンコーダ210の小型化及び低価格化を実現できる。さらに、本実施形態のエンコーダ210を備える駆動装置ACTにおいても、装置の小型化及び低価格化を実現できる。
 また、第2検出部241の半導体部261と第1検出部240の半導体部260とが平面的に重ならない関係を満たしていれば、基板Bの周方向において第1検出部240及び第2検出部241が平面的に重ならない位置に相対的にずらして配置されるのみでも構わない。この構成によれば、第1検出部240及び第2検出部241を基板Bの周方向に沿って配置する場合に比べ、第1検出部240を基板Bの中心方向に近づけて配置できる。そのため、基板Bを小型化することができる。
 また、基板Bの同一の周上におけるずれた位置に第1検出部240及び第2検出部241が配置されていても構わない。この場合、例えば、第1指標部220と対向しない位置に配置される第1検出部240の第1光源242が第1指標部220に光を照射可能なように第1光源242の発光面を第1指標部220側に向けて傾斜させ、該第1指標部220を介した反射光を第1検出部240の受光部244が該反射光を受光可能なように第1指標部220を該発光面側に傾斜させて構成すればよい。
 また、上記実施形態及び変形例では、第1検出部240及び第2検出部241を基板Bの両面に配置する場合を例に説明した。代替的に、図16に示すように、基板の第1面Ba側に第1検出部240及び第2検出部241を配置する構成であっても構わない。図17は図16に示す基板Bの要部拡大断面図である。
 図16、17に示すように、第1の光L1と第2の光L2とが入射する入射面側の第1面Baには第2検出部241を保持するための凹部B3が形成されている。凹部B3の深さは第2検出部241の高さに対応している。凹部B3内に保持された第2検出部241の上面は基板Bの第1面Baとほぼ面一となっている。すなわち、基板Bの第1面Ba側には凹部B3によって凹凸構造が形成されている。なお、一実施形態である本変形例においては、第1検出部240及び第2検出部241のいずれもが基板Bの第1面Ba側に配置されているので、上記実施形態のように基板Bに開口部Kを形成する必要が無い。
 また、第2検出部241は基板Bの第1面Baであって、平面視した状態で基板Bの径方向において、それぞれのベース基板BS1、BS2が重なるように配置されている。第1検出部240及び第2検出部241は、同一の締結部材Pを介して基板Bに固定されている。すなわち、第2検出部241の少なくとも一部は第1検出部240上に積層された状態で配置されている。このように図16、17に示した態様においては、基板Bの内面側に形成された凹部B3(凹凸構造)が第1面Baに不連続な部分を生じさせており、本発明における不連続部110を構成している。
 本変形例においても、図16に示すようにエンコーダディスク213の表面212aに対してエンコーダディスク213の表面213aがZ方向に突出した状態で配置されている。そのため、第1指標部220及び第2指標部230のZ方向における位置がずれている。本変形例では、上記第1指標部220及び第2指標部230における位置ズレ量を第2検出部241の厚み、すなわち凹部B3の深さと同じ値に設定している。これにより、基板Bに第1面Baに配置される第1検出部240における第1指標部220に対する距離と、基板Bの凹部B3に配置される第2検出部241における第2指標部230に対する距離とが一致している。
 本変形例に係るエンコーダ210においても、第1検出部240が第1の光L1を受光可能とされるとともに第1検出部240に重なるように配置された第2検出部241が第2の光L2を受光可能とされる。その結果、基板B上における検出部240,241のZ方向視における平面的な配置スペースが小型化され、基板Bを備えたエンコーダ210の小型化及び低価格化を実現できる。従って、本実施形態のエンコーダ210を備える駆動装置ACTにおいても、装置の小型化及び低価格化を実現できる。
 なお、上記実施形態では、第1、第2指標部220、230のそれぞれに対応させて光源242、243を設ける構成としている。他の実施形態において、一つの光源で第1、第2指標部220、230の双方を照明する構成にできる。なお、本実施形態におけるエンコーダ210は、反射型のエンコーダであるが、透過型のエンコーダであってもよい。また、本実施形態におけるエンコーダ210は、表面212aとは異なるエンコーダディスク212の側面に所定のパターン(例、パターン221、222等)を形成し、表面213aとは異なるエンコーダディスク213の側面に所定のパターン(例、パターン231、232等)を形成するように構成してもよい。この場合、本実施形態におけるエンコーダ210の第1検出部240及び第2検出部241は、上記各側面に対向させて配置させる構成としてもよい。
(第8実施形態)
 次に、第8実施形態について図18から図20を参照して説明する。
 以降の説明において、上記の実施形態の構成要素と同一又は同等の要素については同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
 図18は、第8実施形態に係る駆動装置の概略構成を示す断面図である。
 図18に示すように、本実施形態において、駆動装置ACTは、モータ1と、モータ軸(第1回転軸部材、モータ回転軸部材)2と、減速機(動力伝達部)3と、出力軸(第2回転軸部材、動力回転軸部材)4と、エンコーダ310とを備えている。
 本実施形態においても、モータ軸2は、中空かつ実質的円筒形状に形成され、モータ1の回転駆動により回転軸線C周りに回転するものであり、軸受305を介してケーシング311に回転自在に支持される。本実施形態において、モータ軸2の+Z側の端部には、XY平面と実質的平行にエンコーダディスク(スケール、回転部材)312が設けられている。エンコーダディスク312の詳細については後述する。
 出力軸4は、実質的円柱形状に形成され、モータ1の回転駆動により回転軸線C周りに回転する。また、出力軸4は、モータ軸2の中空部2aにモータ軸2と同軸(同軸状態)で挿通されている。出力軸4の+Z側の端部は、軸受306を介してモータ軸2に回転自在に支持される。また、出力軸4の+Z側の端部には、XY平面と実質的平行にエンコーダディスク(スケール、回転部材)313が設けられている。エンコーダディスク313の詳細については後述する。
 モータ軸2と出力軸4とは減速機3を介して連結されている。減速機3としては、例えば波動歯車減速機が用いられている。減速機3を介してモータ軸2の回転が出力軸4から減速回転として出力される。
 エンコーダ310は、エンコーダディスク312の+Z側の表面312aに設けられた第1指標部320と、エンコーダディスク313の+Z側の表面313aに設けられた第2指標部330と、検出信号制御基板(固定部材)Bに第1、第2指標部320、330と対向して設けられた検出部340とを備えている。
 エンコーダディスク313は、エンコーダディスク312の+Z側に形成された凹部312bに、表面312a、313aが実質的面一となる高さで配置されている。
 第1指標部320は、外周側に位置するインクリメンタルパターン321(以下、INCパターン321と称する)と、内周側に位置するアブソリュートパターン322(以下、ABSパターン322と称する)とを備えている。同様に、第2指標部330は、外周側に位置するインクリメンタルパターン331(以下、INCパターン331と称する)と、内周側に位置するアブソリュートパターン332(以下、ABSパターン332と称する)とを備えている。
 ABSパターン322、332は各ディスク312、313における回転方向の絶対位置情報を表すものであり、例えば所定数のM系列符合で構成される。INCパターン321、331は、各ディスク312、313における回転方向の相対位置情報を表すものであり、例えばパルスのパターンで構成される。これらのパターンは、符合が1(H)となる光の反射部と、符合が0(L)となる光の吸収部とで形成されるものである。光の反射部は、例えば、金、アルミニウム、クロム、銅等の反射率が高い部材で形成され得る。光の吸収部は、例えば、黒色塗料が塗布された層、黒色アルマイト層、めっき層(例、ニッケルめっき層)、酸化クロム層等の光を吸収する層で形成され得る。
 検出部340は、第1指標部320と対向する位置に設けられたLED等から構成される第1光源341と、第2指標部330と対向する位置に設けられたLED等から構成される第2光源342と、第1指標部320を介した第1光源341の光及び第2指標部330を介した第2光源342の光を受光する受光部343と、信号処理部344とを備えている。
 図19は、検出部340の一例を示すブロック図である。
 図19に示すように、受光部343には、第1指標部320を介した第1光源341の光を受光する第1受光領域351と、第2指標部330を介した第2光源342の光を受光する第2受光領域352とが一体的に備えられている。第1受光領域351は、第1指標部320におけるINCパターン321を介した光を受光するINC受光領域351Aと、第1指標部320におけるABSパターン322を介した光を受光するABS受光領域351Bとを備えている。同様に、第2受光領域352は、第2指標部330におけるINCパターン331を介した光を受光するINC受光領域352Aと、第2指標部330におけるABSパターン332を介した光を受光するABS受光領域352Bとを備えている。各受光領域351A、351B、352A、352Bは、例えばフォトダイオード等の受光素子で構成されており、受光信号を信号処理部344に出力する。なお、本実施形態における受光領域351A、351B、352A、352Bは、例えば、1つのフォトダイオードアレイを受光領域351A、351B、352A、352Bごとに受光領域を分割して構成している。代替的に、受光領域351A、351B、352A、352Bごとにフォトダイオードアレイを有するように構成してもよい。
 信号処理部344は、二値化部、フィルタ、A/D(アナログ-デジタル)変換部、演算処理部等を含む、例えばASIC(Application Specific Integrated Circuit)などの半導体装置により構成されている。信号処理部344は、受光領域351A、351B、352A、352Bから入力した受光信号に対して所定の信号処理を施して各ディスク312、313の回転に関する情報、すなわちモータ軸2及び出力軸4の回転に関する情報を検出するものである。信号処理部344は、検出したモータ軸2及び出力軸4の回転に関する情報を制御部CONTに出力する。制御部CONTは、出力された各回転に関する情報に応じてモータ1の駆動を制御する。
 次に、本実施形態のエンコーダ310の動作について説明する。
 まず、エンコーダ310の起動時の動作について説明する。
 ここでは、ABSパターン322が、例えば11ビットで構成され、ABS受光領域351Bが冗長2ビットを追加した13ビットの範囲で検出を行うものとする。また、ABSパターン32が、例えば9ビットで構成され、ABS受光領域352Bが冗長2ビットを追加した11ビットの範囲で検出を行うものとする。
 エンコーダ310に電源が投入されると、例えばABS受光領域51Bが第1指標部320におけるABSパターン322を介した光を受光し、ABS受光領域352Bが第2指標部330におけるABSパターン332を介した光を受光し、受光信号を信号処理部344に出力する。
 信号処理部344は、ABS受光領域351Bの受光信号に対して、各ビット毎に受光信号を増幅、二値化、ノイズ除去等を行って、論理信号で構成されるパターン情報を求め、このパターン情報と対応するエンコーダディスク312、すなわちモータ軸2の一回転内の絶対位置情報P1を求める。同様に、信号処理部344は、ABS受光領域352Bの受光信号に対して、各ビット毎に受光信号を二値化、ノイズ除去等を行って、論理信号で構成されるパターン情報を求め、このパターン情報と対応するエンコーダディスク313、すなわち出力軸4の一回転内の絶対位置情報P2を求める。
 続いて、起動時の絶対位置情報P1、P2を求めた後のエンコーダ310の通常動作時における動作を説明する。
 通常動作時においては、INC受光領域351Aが第1指標部320におけるINCパターン321を介した光を受光し、INC受光領域352Aが第2指標部330におけるINCパターン331を介した光を受光し、受光信号を信号処理部344に出力する。
 信号処理部344は、INC受光領域351Aの受光信号に対して、増幅、二値化、ノイズ除去等を行って高分解能な相対位置情報θ1を算出するとともに、受光信号を遅延させて入力させ各受光信号に対応する相対位置情報に基づいてエンコーダディスク312、すなわちモータ軸2の回転方向を検出し、これらの情報と上記起動時の絶対位置情報P1とに基づいて、エンコーダディスク312、すなわちモータ軸2の回転方向における位置を求める。同様に、信号処理部344は、INC受光領域352Aの受光信号に対して、増幅、二値化、ノイズ除去等を行って高分解能な相対位置情報θ2を算出するとともに、受光信号を遅延させて入力させ各受光信号に対応する相対位置情報に基づいてエンコーダディスク313、すなわち出力軸4の回転方向を検出し、これらの情報と上記起動時の絶対位置情報P2とに基づいて、エンコーダディスク313、すなわち出力軸4の回転方向における位置を求める。
 一方、減速機3における減速比をN、モータ軸2の回転数をN’とすると、エンコーダディスク313の位置情報P2を減速比Nで除算した際の商をT、剰余をRとすると、信号処理部344は、エンコーダディスク312、すなわちモータ軸2の回転数N’を、図20に示すように、位置情報P1における上位2ビットの符合及び剰余Rに基づいて設定する。例えば、エンコーダディスク312の位置情報P1における上位2ビットの符合がL、L(0,0)であった場合、0≦R≦360度/(4×N)であればN’=Tとする。また、上位2ビットの符合がL、L(0,0)で(3×360度)/(4×N)≦R<(4×360度)/(4×N)の場合はN’=T-1とする。上位2ビットの符合がL、H(0,1)及びH、L(1,0)の場合はN’=Tとする。そして、上位2ビットの符合がH、H(1,1)であった場合には、0≦R<(4×360度)/(4×N)であればN’=T+1とし、(3×360度)/(4×N)≦R<0度であればN’=Tとする。出力軸4の回転方向における位置は、位置P1+(第1受光領域51の分解能)×N’で示される式(1)により求められる。
 制御部CONTは、信号処理部344から受光信号を処理した結果として出力されるモータ軸2及び出力軸4の回転方向における位置と、式(1)により求められた結果として出力される出力軸4の回転方向における位置との整合性を確認する。整合性に問題がなければ、モータ軸2及び出力軸4の回転方向における位置に応じてモータ1の駆動を制御する。
 このように、本実施形態におけるエンコーダ310は、検出部340の受光部343に第1、第2受光領域351、352の双方を備えている。そのため、モータ軸2及び出力軸4のそれぞれに検出部を設けた場合と比べて、装置の小型化及び低価格化を実現することが可能になる。従って、本実施形態のエンコーダ310を備える駆動装置ACTにおいても、装置の小型化及び低価格化を実現することが可能になる。また、本実施形態では、第1、第2受光領域351、352が同一側の面に設けられている。そのため、当該第1、第2受光領域351、352を同一工程で製造することが可能になる。その結果、エンコーダ310及び駆動装置ACTの製造に係る時間及びコストを低減することができ、生産性の向上に寄与できる。また、本実施形態におけるエンコーダ310及び駆動装置ACTは、エンコーダディスク312を介した光を受光する受光部とエンコーダディスク313を介した光を受光する受光部とを同一の素子アレイで構成しているため、装置の小型化及びコスト削減を図ることができる。
 なお、本実施形態におけるエンコーダ310は、信号処理部344が求めた絶対位置情報P1、P2を制御部CONTに出力し、制御部CONTがモータ軸2及び出力軸4の回転方向における位置をそれぞれ求める構成としてもよい。
(第9実施形態)
 次に、第9実施形態について図21から図24を参照して説明する。
 以降の説明において、上記の実施形態の構成要素と同一又は同等の要素については同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
 上記第8実施形態では、第1指標部320が設けられるエンコーダディスク312の表面312aと、第2指標部330が設けられるエンコーダディスク313の表面313aとが実質的面一であるとして説明したが、本実施形態では、表面312a、313aの間に段差が生じる場合について説明する。
 図18に示したように、出力軸4に設けられているエンコーダディスク313は、スラスト方向(Z方向)の外力が加わった場合でも十数μm程度しか位置変動が生じない。一方、モータ軸2に設けられたエンコーダディスク312は、モータ1のスラスト変動を許容するために100μm単位での変動を許容する必要がある。
 ここで、例えば、受光部343と光源341、342とは異なる製造工程で製造されるため、両者の間には段差が生じ、Z方向で互いに異なる位置に配置される場合がある。受光部343(第1受光領域351、第2受光領域352)と光源341、342とがZ方向で異なる位置にある場合には、受光部343に入射する第1指標部320のパターンで反射した光の位置(パターン像の位置)に変動が生じる可能性がある。
 図21は、光源341、342が受光部343よりも0.3mm、-Z側に突出した位置にある場合に、受光部343と光源341、342との間のZ方向のギャップ(横軸、以下単にギャップと称する)と、エンコーダディスク312の表面312aとエンコーダディスク313の表面33aとの許容ギャップ変動量(縦軸)との関係を示す図である。図21には、受光部343に投影される各指標部320、330におけるパターンの回転軸線C周り方向のエッジ位置(又は受光位置)の許容変動量毎に複数のグラフG1~G5が示されている。グラフG1は、各指標部320、330におけるパターンの1ピッチに対して5%の許容変動量を有する場合のグラフである。グラフG2~G5は、それぞれ上記パターンの1ピッチに対して10%、15%、20%、25%の許容変動量を有する場合のグラフである。
 例えば、各指標部320、330におけるパターンの1ピッチに対して、25%の許容変動量(グラフG5)を有する場合には、ギャップが2mmであれば、許容ギャップ変動量は0.6mmとなる。そして、上述したモータ1のスラスト変動を0.3mm(300μm)とした場合には、エンコーダディスク312、313のZ方向の位置の差の許容値は0.3mmとなる。図21に示されるように、ギャップを大きくすれば、許容ギャップ変動量も大きくなるが、受光部240における受光信号の強度が低下するため、ギャップは2~3mmとすることが好適である。
 また、図22は、光源341、342から発光された光がエンコーダディスク312、313で反射して受光領域351、352に入射するまでの光路を示す図であり、横軸は回転軸線C周り方向で各受光領域51、52の中央からの位置、縦軸は受光領域351、352と光源341、342との間のZ方向のギャップを示している。図22における符合G11~G14の光路は、回転軸線C周り方向で各受光領域351、352の中央から1番目のピッチ、3番目のピッチ、5番目のピッチ、6番目のピッチにそれぞれ位置するパターンに照射された光の光路を示している。また、図22は、各ピッチの位置において5種類(図5の場合、1.7mm、1.85mm、2mm、2.15mm、2.3mm)のギャップの変動がある場合の光路がそれぞれ示されている。
 図22に示されるように、各ピッチ位置での光路G11~G14は、ギャップの変動が生じた場合に、受光領域351、352への受光位置が変動する。特に、各受光領域351、352における中央からの距離が大きいピッチ位置での受光位置の変動量が大きくなり、場合によっては上述した許容変動量を越える可能性もある。
 そこで、本実施形態では、図23に示すように、ギャップの変動が生じた場合でも各受光領域351、352へ入射する光の受光位置を所定位置に導光する導光装置DKが設けられている。導光装置DKは、例えばガラス材で形成される長尺の光学素子360A、360Bを備えている。光学素子360A、360Bは、図24の概略構成図に示されるように、第1、第2受光領域351、352上にそれぞれ接合して設けられている。光源341、342から発光された光がエンコーダディスク312、313(第1指標部320、第2指標部330)で反射して受光領域351、352に入射する光を、第1、第2指標部320、330の回転軸線C周り方向の位置に応じた所定位置に導光するものである。なお、図24においては、Z方向の向きを図18に対して逆方向で図示している。
 光源341から発光された光が第1指標部320で反射して受光領域351に入射する場合と、光源342から発光された光が第2指標部330で反射して受光領域352に入射する場合は同様である。以下では、光源341から発光された光が第1指標部320で反射して受光領域351に入射する場合についてのみ説明する。
 図24においては、第1指標部320が第1受光領域351に対して所定のギャップSで配置された位置320A、及びギャップ変動ΔSを含む位置320Bが示されており、また、各位置320A、320Bで反射する光の光路RA、RBが示されている。
 導光装置DKの光学素子360Aが配置されていない場合、破線で示されるように、位置320Aで反射する光路RAの光は受光位置A1で第1受光領域351に入射し、位置320Bで反射する光路RBの光は受光位置B1で第1受光領域351に入射する。
 一方、光学素子360Aが配置されている場合には、位置320Aで反射して光学素子360Aに入射した光、及び位置320Bで反射して光学素子360Aに入射した光は、光学素子360Aの屈折率に応じて屈折し、双方とも受光位置Kで第1受光領域351に入射する。
 例えば、第1指標部320において反射する位置が変動する場合、第1受光領域351から光源341までの距離H、ギャップS、ギャップ変動ΔSに応じて、光学素子360Aの屈折率及び/又はZ方向の厚さtを適宜設定することにより、図23に示すように、所定の受光位置Kの近傍(図23では位置K1~K4)に光が第1受光領域351に入射するように導光することが可能になる。この場合、屈折率の変更は、光学素子360Aの材質変更を伴って手間が掛かることから、光学素子360Aの厚さを調整することにより第1受光領域351への光の受光位置を容易に調整することが好適である。
 例えば、ガラス材の光学素子360Aの屈折率=1.5、距離H=0.3mm、ギャップS=3.0mm、ギャップ変動ΔS=0.3mmのときには、光学素子360Aの厚さtを約0.86mmとすることで、第1指標部320で反射した光が所定の受光位置Kの近傍で第1受光領域51に入射するように導光することが可能になる。これは、光源342から発光された光が第2指標部330で反射して受光領域352に入射する場合についても同様である。
 このように、本実施形態では、上記第1実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、モータ1のスラスト変動や任意の高さに光源341、342の位置を設定した場合でも第1、第2指標部320、330で反射した光の第1、第2受光領域351、352への受光位置を所定位置とすることが可能になる。そのため、本実施形態では、ギャップの許容変動量が小さい場合でも、確実にモータ軸2、出力軸4の回転に関する情報を検出することが可能になる。
 なお、光学素子360A及び360Bは同一材料で形成する必要はなく、互いに異なる材料で互いに異なる屈折率を備え、厚さについても光学素子360A及び360Bで互いに異なる厚さを備える構成であってもよい。
(第10実施形態)
 次に、第10実施形態について、図25を参照して説明する。
 以下の説明において、上記実施形態の構成要素と同一又は同等の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
 上記第9実施形態では、第1指標部320がエンコーダディスク312の+Z側の表面312aに設けられ、第2指標部330がエンコーダディスク313の+Z側の表面313aに設けられる構成とした。本実施形態では、エンコーダディスク412、413の側面(周面)に指標部が設けられる場合について説明する。
 図25に示すように、本実施形態のエンコーダ310では、エンコーダディスク312における凹部312bの内周面312cには第1指標部320が設けられている。エンコーダディスク313の外周面313cには第2指標部330が設けられている。なお、図25では、第1、第2指標部320、330を簡略化して図示している。
 上記内周面312cと外周面313cと間には、Z方向に延在する検出部340が、各指標部320、330との間に隙間をあけて+Z側から挿入されている。検出部340における第1指標部320と対向する面には、光源341及び第1受光領域351が設けられている。また、検出部340における第2指標部330と対向する面には、光源342及び第2受光領域352が設けられている。他の構成は、上記第9実施形態と同様である。
 本実施形態では、上記第9実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、スペースの制約等によって、出力軸4の回転軸線C上に検出部340等を配置できない場合でも、容易にモータ軸2及び出力軸4の回転に関する情報を検出することが可能である。
 なお、上記実施形態では、信号処理部344が第1、第2受光領域351、352が受光した受光信号の双方について信号処理する構成としたが、これに限定されるものではない。代替的に、各受光領域351、352毎に信号処理部をそれぞれ設けてモータ軸2、出力軸4の回転に関する情報を個別に検出させる構成であってもよい。この場合には、例えば、一方の信号処理部で検出した絶対位置情報を他方の信号処理部に出力し、他方の信号処理部が両絶対位置情報に基づいてモータ軸2及び出力軸4の回転方向における位置をそれぞれ求める構成であってもよい。あるいは、各信号処理部で検出した絶対位置情報をそれぞれ制御部CONTに出力し、これらの絶対位置情報を用いて制御部CONTがモータ軸2及び出力軸4の回転方向における位置をそれぞれ求める構成としてもよい。
 また、上記実施形態では、第1、第2指標部320、330のそれぞれに対応させて光源341、342を設ける構成としたが、これに限られず、次に説明するように、一つの光源で第1、第2指標部320、330の双方を照明する構成としてもよい。
(第11実施形態)
 図26に示す第11実施形態において、エンコーダ310は、第1、第2指標320、330の双方を照明する一つの光源346と、受光部(センサ)347とを備える。他の構成は図18の構成と同様である。本実施形態において、光源346からの光がエンコーダディスク312及び313の各指標部320、330で反射し、それらの反射光が受光部347における所定の領域にそれぞれ入る。代替的及び/又は追加的に、図26に示す構成は、他の実施形態にかかる構成と組み合わせ可能である。
(第12実施形態)
 次に、第12実施形態について説明する。
 以降の説明において、上記の実施形態の構成要素と同一又は同等の要素については同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
 図27は、第12実施形態に係る駆動装置の概略構成を示す断面図である。
 図27に示すように、本実施形態において、駆動装置ACTは、モータ1と、モータ軸(第1回転軸部材、モータ回転軸部材)2と、減速機(動力伝達部)3と、出力軸(第2回転軸部材、動力回転軸部材)4と、エンコーダ410とを備えている。
 本実施形態においても、モータ軸2は、中空かつ実質的円筒形状に形成され、モータ1の回転駆動により回転軸線C周りに回転するものであり、軸受405を介してケーシング311に回転自在に支持される。本実施形態において、モータ軸2の+Z側の端部には、XY平面と実質的平行にエンコーダディスク(第1のエンコーダディスク、第1スケール、第1回転部材)412が設けられている。エンコーダディスク412の詳細については後述する。
 出力軸4は、実質的円柱形状に形成され、モータ1の回転駆動により回転軸線C周りに回転する。また、出力軸4は、モータ軸2の中空部2aにモータ軸2と同軸(同軸状態)で挿通されている。出力軸4の+Z側の端部は、軸受406を介してモータ軸2に回転自在に支持される。また、出力軸4の+Z側の端部には、XY平面と実質的平行にエンコーダディスク(第2のエンコーダディスク、第2スケール、第2回転部材)413が設けられている。エンコーダディスク413の詳細については後述する。
 モータ軸2と出力軸4とは減速機3を介して連結されている。減速機3としては、例えば波動歯車減速機が用いられている。減速機3を介して、モータ軸2の回転が出力軸4から減速回転として出力される。
 エンコーダ410は、エンコーダディスク412の+Z側の表面412aに設けられた第1指標部420と、エンコーダディスク413の+Z側の表面413aに設けられた第2指標部430と、検出信号制御基板(固定部材)Bに第1、第2指標部420、430と対向して設けられた検出部440とを備えている。
 エンコーダディスク413は、エンコーダディスク412の+Z側に形成された凹部412bに、表面412a、413aが実質的面一となる高さで配置されている。
 第1指標部420は、外周側に位置するインクリメンタルパターン421(以下、INCパターン421と称する)と、内周側に位置するアブソリュートパターン422(以下、ABSパターン422と称する)とを備えている。同様に、第2指標部430は、外周側に位置するインクリメンタルパターン431(以下、INCパターン431と称する)と、内周側に位置するアブソリュートパターン432(以下、ABSパターン432と称する)とを備えている。
 図28は第1指標部420及び第2指標部430における構造を示す拡大図である。本実施形態においては、第1指標部420及び第2指標部430の各パターン421,422,431,432がそれぞれ実質的同一間隔の目盛り(符号)を有するようになっている。すなわち、各パターン421,422,431,432の目盛りピッチ(ピッチ)を互いに同一としている。
 ABSパターン422、432は各ディスク412、413における回転方向の絶対位置情報を表すものであり、例えば9次のM系列符合で構成される。INCパターン421、431は、各ディスク412、413における回転方向の相対位置情報を表すものであり、例えば9ビット、512パルスのパターンで構成される。これらのパターンは、符合が1(H)となる光の反射部と、符合が0(L)となる光の吸収部とで形成されるものである。光の反射部は、例えば、金、アルミニウム、クロム、銅等の反射率が高い部材で形成され得る。光の吸収部は、例えば、黒色塗料が塗布された層、黒色アルマイト層、めっき層(例、ニッケルめっき層)、酸化クロム層等の光を吸収する層で形成され得る。
 図29は検出部440の構成を示すブロック図である。検出部440は、図27に示すように、第1指標部420と対向する位置(例えば、1~3mmだけ離間した位置)に設けられたLED等から構成される第1光源(第1の光源)441と、第2指標部430と対向する位置に設けられたLED等から構成される第2光源(第2の光源)442と、第1指標部420を介した第1光源441の反射光(以下、第1の光と称す)L1及び第2指標部430を介した第2光源442の反射光(以下、第2の光と称す)L2を選択的に受光する受光部443と、信号処理部(処理部)444とを備えている。また、図29に示すように、第1光源441及び第2光源442は、駆動装置ACTの各部材の駆動を制御する制御部CONTに電気的に接続されており、その点灯及び消灯のタイミングが制御されるようになっている。
 ここで、検出部440は、例えば時間的に第1の光L1及び第2の光L2を分離することで同一の受光部443で各々の光L1,L2を選択的に受光可能となっている。ここで、第1の光L1及び第2の光L2を時間的に分離するには、第1光源441及び第2光源442の互いの照射タイミングを相対的に異ならせればよい。これにより受光部443には第1の光L1及び第2の光L2が異なるタイミングで照射されることとなる。
 よって、検出部440は時間的に2つの光を分離することで1個の受光部443、すなわち同一の受光領域においてそれぞれの光を受光できるようになっている。本実施形態では、第1光源441及び第2光源442を異なるタイミングで点灯させるようにしている。すなわち、第1光源441の点灯時には第2光源442が消灯し、第2光源442の点灯時には第1光源441が消灯している。
 受光部443は、例えばフォトダイオードアレイ等の受光素子で構成されており、受光信号を信号処理部444に出力するようになっている。信号処理部444は、二値化部、フィルタ、A/D(アナログ-デジタル)変換部、演算処理部等を含む、例えばASIC(Application Specific Integrated Circuit)などの半導体装置により構成されており、受光部443による第1の光L1の受光結果に基づく第1の処理(モータ軸2における位置情報の算出処理)を行うとともに、受光部443による第2の光L2の受光結果に基づく第2の処理(出力軸4における位置情報の算出処理)を行うものである。
 信号処理部444は、第1の光L1及び第2の光L2の受光信号に対して所定の信号処理を施して各ディスク412、413の回転に関する情報、すなわちモータ軸2及び出力軸4の回転に関する情報を検出するものである。信号処理部444は、検出したモータ軸2及び出力軸4の回転に関する情報を制御部CONTに出力する。制御部CONTは、出力された各回転に関する情報に応じてモータ1の駆動を制御する。
 ところで、上述のように第1指標部420及び第2指標部430の各パターン421,422,431,432のピッチが同一となっているため、360度を分割するパルス数(第1光源441の駆動信号のパルス数)は外側のエンコーダディスク412に形成される第1指標部420の方が多くなる。
 一例として、本実施形態では、制御部CONTが第1光源441の駆動信号のパルス数を減じるようにしている。パルス数を減じる方法としては、特許3175054号に開示される方法を採用することができる。これにより、上記信号処理部444(ASIC)が第1指標部420及び第2指標部430のパターンを生成する多項式を同じにすることができる。また、2つのエンコーダディスク412,413からの位置情報の検出がパルス数の違いによらず、同一の演算方法を用いることができる。
 次に、エンコーダ410の動作について説明する。
 まず、エンコーダ410に電源が投入された起動時において、例えば第1光源441が点灯して第1の光L1が受光部443に受光される。続いて、第2光源442が点灯すると第2の光L2が受光部443に受光される。このとき、受光部443は、受光した光に基づく受光信号を信号処理部444に出力する。
 信号処理部444は、第1の光L1のうちABSパターン422による受光信号を増幅、二値化、ノイズ除去等を行って、論理信号で構成されるパターン情報を求める。また、信号処理部444は、このパターン情報と対応するエンコーダディスク412、すなわちモータ軸2の一回転内の絶対位置情報P1を求める。同様に、信号処理部444は、第2の光のうちABSパターン432による受光信号を二値化、ノイズ除去等を行って、論理信号で構成されるパターン情報を求める。また、信号処理部444は、このパターン情報と対応するエンコーダディスク413、すなわち出力軸4の一回転内の絶対位置情報P2を求める。
 次に、起動時の絶対位置情報P1、P2を求めた後のエンコーダ410の通常動作について図29及び図30を用いて説明する。図30は、第1光源441及び第2光源442の照射タイミング、信号処理部444における信号処理のタイミングや位置情報の更新のタイミング、を示すタイミングチャートである。通常動作時において、制御部CONTは第1光源441及び第2光源442の照射タイミングをずらして交互に点灯させる。例えば図30に示すように、まず第1光源441が点灯すると、受光部443は第1の光としてINCパターン421及びABSパターン422を介した光を受光し、受光信号を信号処理部444に出力する。信号処理部444は出力された受光信号に対して、増幅、二値化、ノイズ除去等を行ってモータ軸2における高分解能な位置情報を算出し、その位置情報をデータとして記憶する。信号処理部444は、上記起動時の絶対位置情報P1及び上記モータ軸2の位置情報に基づいて、モータ軸2の回転方向を検出することができる。また、信号処理部444は、上記情報に基づいてエンコーダディスク412、すなわちモータ軸2の回転方向における位置を求めることができる。信号処理部444は、モータ軸2の回転方向における位置情報を記憶する。
 続いて、第2光源441が点灯すると、受光部443は第2の光L2としてINCパターン431及びABSパターン432を介した光を受光し、受光信号を信号処理部444に出力する。信号処理部444は出力された受光信号に対して、増幅、二値化、ノイズ除去等を行って出力軸4における高分解能な位置情報を算出し、その位置情報をデータとして記憶する。信号処理部444は、上記起動時の絶対位置情報P2及び出力軸4の位置情報に基づいて、出力軸4の回転方向を検出することができる。また、信号処理部444は、上記情報に基づいてエンコーダディスク413、すなわち出力軸4の回転方向における位置を求めることができる。信号処理部444は、出力軸4の回転方向における位置情報を記憶する。
 このように、本実施形態においては、第1光源441及び第2光源442が交互に点灯することで算出されたモータ軸2及び出力軸4の回転方向における位置情報を信号処理部444に記憶するようにしている。なお、制御部CONTは、一方の光源441,442が点灯しているタイミングで、信号処理部444が他方の光源441,442の反射光の信号処理を行うようにしてもよい。これにより、信号処理部444がモータ軸2及び出力軸4の回転方向における位置情報を算出する信号処理時間を短縮することができる。また、本実施形態では、信号処理部444(ASIC)が第1指標部420及び第2指標部430のパターンを生成する多項式が同じとなっているので、モータ軸2及び出力軸4の位置情報を算出する演算速度を向上させることができる。
 上述のように制御部CONTは第1光源441及び第2光源442のタイミングをずらして交互に点灯させる。第1光源441が点灯すると受光部443はINCパターン421及びABSパターン422を介した第1の光L1を再度受光し、受光信号を信号処理部444に出力し、信号処理部444はモータ軸2の回転方向における位置を算出する。同様に、第2光源442が点灯すると受光部443はINCパターン431及びABSパターン432を介した第2の光L2を再度受光し、受光信号を信号処理部444に出力し、信号処理部444は出力軸44の回転方向における位置を算出する。
 ここで、例えば図30に示すように、信号処理部444は、第1光源441及び第2光源442がそれぞれ点灯することで新しく算出されたモータ軸2及び出力軸4の回転方向における位置情報をまとめて順次更新するようにしている。これにより、信号処理部444には最新の位置情報が記憶されるようになっている。
 なお、第1光源441及び第2光源442の各々が点灯するタイミングで位置情報を更新する構成であっても構わない。すなわち、第1光源441が点灯したタイミングにて信号処理部444内のモータ軸2の回転方向における位置情報のみを更新し、第2光源442が点灯したタイミングにて信号処理部444内の出力軸4の回転方向における位置情報のみを更新するようにしても構わない。この構成によれば、制御部CONTは信号処理部444内に順次更新されるモータ軸2及び出力軸4の回転方向における位置情報に基づき、駆動装置ACT又はモータ1の駆動を制御することができる。
 このように、本実施形態におけるエンコーダ410は、検出部440の同一の受光領域(受光部443)において第1指標部420による反射光(第1の光)及び第2指標部430による反射光(第2の光)を選択的に受光可能であるので、モータ軸2及び出力軸4のそれぞれに検出部を設けた場合と比べて、装置の小型化及び低価格化を実現できる。従って、本実施形態のエンコーダ410を備える駆動装置ACTにおいても、装置の小型化及び低価格化を実現できる。
 (変形例)
 なお、上記実施形態では、検出部440が時間的に第1の光及び第2の光を分離することで各々の光を1個の受光部443により選択的に受光する例について説明したが、例えば検出部440が光学的に第1の光及び第2の光を分離することで各々の光を同一の受光部443により選択的に受光する構成であっても構わない。ここで、第1の光及び第2の光を光学的に分離するには、第1光源441及び第2光源442の照射する光の波長を互いに異ならせればよく、これにより受光部443には波長の異なる第1の光及び第2の光が照射されることになる。
 一例として、第1光源441として630nmの赤色光を照射するものを用い、第2光源442として530nmの緑色光を照射するものを用いる。
 図31A及び図31Bは波長分離した光を受光する受光部443の構成を示す図である。図31Aは平面構成を示し、図31Bは断面構成を示す図である。本構成では、図31A及び31Bに示すように、受光部443として複数の画素Gを有するCCDからなる撮像素子543が用いられる。なお、各画素Gの大きさは、第1指標部420(INCパターン421及びABSパターン431)及び第2指標部430(INCパターン422及びABSパターン432)に比べて十分に小さく設定されている。
 撮像素子543の各画素Gには、上記第1光源441による第1指標部420からの反射光(第1の光L1)と、上記第2光源442による第2指標部430からの反射光(第2の光L2)とを選択して受光する波長選択フィルタFが設けられている。波長選択フィルタFは、図31Bに示すように第1の光のみを透過させるとともに第2の光を反射する第1フィルタ部F1と、第2の光のみを透過させるとともに第1の光を反射する第2フィルタ部F2とを有している。
 第1フィルタ部F1及び第2フィルタ部F2は、図31Aに示すように上記各画素Gに対して千鳥状に配置されている。これにより、第1の光及び第2の光がそれぞれ撮像素子543の撮像面の全体に亘って実質的均一に照射されるようになっている。従って、複数の画素Gは、第1フィルタ部F1が設けられることで第1の光のみを受光可能とする第1画素群(第1の受光素子群)G1と、第2フィルタ部F2が設けられることで第2の光のみを受光可能とする第2画素群(第2の受光素子群)G2とを構成している。
 このような構成に基づき、受光部443(撮像素子543)は第1画素群G1及び第2画素群G2によって波長の異なる第1の光及び第2の光を選択的に受光し、受光信号を信号処理部444に出力するようになっている。
 次に、本変形例に係るエンコーダ410の動作について説明する。
 まず、エンコーダ410に電源が投入された起動時において、第1光源441及び第2光源442が同時に点灯する。このとき、第1の光L1は波長選択フィルタFの第1フィルタ部F1を透過することで撮像素子543の第1画素群G1に受光され、第2の光L2は波長選択フィルタFの第2フィルタ部F2を透過することで撮像素子543の第2画素群G2に受光される。このとき、受光部443は、受光した光に基づく受光信号を信号処理部444に出力する。
 信号処理部444は、第1の光L1のうちABSパターン422による受光信号を増幅、二値化、ノイズ除去等を行って、論理信号で構成されるパターン情報を求め、このパターン情報と対応するエンコーダディスク412、すなわちモータ軸2の一回転内の絶対位置情報P1を求める。同様に、信号処理部444は、第2の光L2のうちABSパターン432による受光信号を二値化、ノイズ除去等を行って、論理信号で構成されるパターン情報を求め、このパターン情報と対応するエンコーダディスク413、すなわち出力軸4の一回転内の絶対位置情報P2を求める。
 次に、起動時の絶対位置情報P1、P2を求めた後のエンコーダ410の通常動作について説明する。通常動作時において、制御部CONTは第1光源441及び第2光源442を同時に点灯させる。例えば、第1光源441及び第2光源442はモータ軸2の回転時において常時点灯した状態とされている。
 本実施形態では、第1光源441及び第2光源442がそれぞれ点灯して第1の光L1及び第2の光L2が受光部443の受光素子543に同時に照射される。受光素子543は、第1画素群G1及び第2画素群G2が第1の光L1及び第2の光L2を分離した状態で受光し、受光した光に基づく受光信号を信号処理部444に出力することができる。
 信号処理部444は出力された受光信号に対して、増幅、二値化、ノイズ除去等を行ってモータ軸2及び出力軸4における高分解能な位置情報を算出する。信号処理部444は、上記起動時の絶対位置情報P1,P2及び上記モータ軸2及び出力軸4の位置情報に基づいて、モータ軸2及び出力軸4の回転方向を検出することができる。信号処理部444は、モータ軸2及び出力軸4の回転方向における位置情報を記憶する。なお、上記説明ではモータ軸2及び出力軸4の位置情報を同時に算出する場合について説明したが、これらを時間的にずらして算出するようにしても構わない。このようにすれば、演算処理を行う回路部の構成を簡略化できる。
 以下、同様に制御部CONTは常時点灯する第1光源441及び第2光源442による第1の光L1及び第2の光L2に基づいて受光部443が受光した受光信号を信号処理部444に出力する。信号処理部444は新しく算出されたモータ軸2及び出力軸4の回転方向における位置情報を順次更新するようにしている。制御部CONTは信号処理部444内に順次更新されるモータ軸2及び出力軸4の回転方向における位置情報に基づき、駆動装置ACT又はモータ1の駆動を制御することができる。
 このように、本変形例によれば、検出部440の同一の受光領域(受光部543)において第1指標部420による反射光(第1の光L1)及び第2指標部430による反射光(第2の光L2)を波長選択フィルタFで光学的に分離することで選択的に受光可能である。よって、モータ軸2及び出力軸4のそれぞれに検出部を設けた場合と比べて、装置の小型化及び低価格化を実現できる。従って、本実施形態のエンコーダ410を備える駆動装置ACTにおいても、装置の小型化及び低価格化を実現できる。
 また、上記第1実施形態においては、エンコーダディスク412,413の互いの高さ(回転軸線Cの軸方向のギャップ)に差がないことを前提にして説明したが、これらエンコーダディスク412,413を完全に同一平面に配置することは困難である。また、上述のように第1指標部420及び第2指標部430の各パターン421,422,431,432のピッチを同じにすると、外側に配置される第1指標部420の方が、エンコーダディスク412のパターン421,422を360度で分割した際のパルス数が多くなる。すなわち、第1光源441を発光させる駆動パルスの方が第2光源442を発光させる駆動パルスよりもパルス数が多く必要となる。
 そこで、第1指標部420のパターン421,422のピッチを第2指標部430のパターン431,432のピッチよりも大きくするのが望ましい。このようなパターンを有する第1指標部420及び第2指標部430を同一の受光部443で撮像するためには受光部443上に投影される第1の光及び第2の光による像のピッチを実質的に一致させる必要がある。この場合、図32に示すように、第1、第2指標部420、430に対する第1光源441及び第2光源442の各々の距離を調整することで受光部443に撮像される第1の光L1及び第2の光L2による反射像の倍率を同じにすることができる。
 なお、本実施形態における反射式のエンコーダ410は、光源とディスクとの距離と、受光部とディスクとの距離とを同一にすることで、回転軸線Cの軸方向のギャップが変動した場合であっても受光部における反射像の大きさを一定に保つことができるといった利点がある。これに対応し、図32のような本実施形態のエンコーダ410におけるエンコーダディスク413は、減速機3に直結され、エンコーダディスク412よりも上記ギャップの変動(スラスト変動)が小さいため、本実施形態におけるエンコーダ410は受光部における反射像の大きさが変化することは少ない。
 ここで、第1、第2指標部420、430に対する第1光源441及び第2光源442の距離を設定する場合の一例について説明する。本説明では、エンコーダディスク412の半径を18mm、エンコーダディスク413の半径を15mmとする。このとき、エンコーダディスク412はディスク上で2×18×π/29=0.221mm、エンコーダディスク413のピッチは2×15×π/29=0.184mmとなる。エンコーダディスク412の受光部443上のピッチは0.221×2=0.442mmとなる。一方、エンコーダディスク413の受光部443上のピッチはエンコーダディスク412と同一であれば、0.368mmとなり、エンコーダディスク412の0.442mmとは異なる。そこで、エンコーダディスク413と第2光源442とのギャップを下式で求めた百分率をエンコーダディスク412のギャップを掛け合わせた値に減ずる。
 エンコーダディスク412の半径をrとし、エンコーダディスク413の半径をrとした場合に、r/(2r-r)×100%=76%となる。第1光源441と第1指標部420との距離(ギャップ;d1)を3mmとした場合、第2光源442と第2指標部430との距離(ギャップ;d2)は3×0.76=2.3に設定すると検出部440上のパターンピッチ(像のピッチ)が一致する。
 これにより、エンコーダディスク412,413の互いの高さに差が生じた状態であっても、検出部440上において第1の光及び第2の光による反射光のパターンピッチを一致させることができる。そんため、モータ軸2及び出力軸4の回転方向における位置を精度良く検出することができ、駆動装置ACT又はモータ1の駆動を良好に制御することができる。
(第13実施形態)
 次に、第13実施形態について説明する。
 以降の説明において、上記の実施形態の構成要素と同一又は同等の要素については同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
 図33は、第13実施形態に係る駆動装置の概略構成を示す断面図である。
 本実施形態において、図33に示すように、エンコーダ410は、第1、第2指標420、430の双方を照明する一つの光源446と、受光部(センサ)447とを備える。また、本実施形態において、第1のエンコーダディスク(第1スケール、第1回転部材)412と第2のエンコーダディスク(第2スケール、第2回転部材)413とが間隙418を介して軸方向に沿って重ねて配置されている。
 本実施形態において、指標部420は、エンコーダディスク412における間隙418に近い面に設けられ、指標部430は、エンコーダディスク13における間隙418に近い面に設けられる。その結果、エンコーダディスク412上の指標部420のパターン421、422が、エンコーダディスク413に覆われる。また、エンコーダディスク413上の指標部430のパターン431、432が、エンコーダディスク412に覆われる。一実施形態において、間隙418の大きさは、エンコーディスク413又はエンコーダディスク412の厚みに比べて小さくできる。例えば、間隙418の大きさは、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1、又は0.05mm以下にできる。間隙418の内部に指標部420、430が配置されることにより、指標部420、430の各パターン421、422、431、432に不純物が付着するのが防止される。
 本実施形態において、エンコーダディスク412及びエンコーダディスク413の少なくとも一部が透過性部材からなる。透過性部材として、ガラスの他、様々な公知の材料を用いることができる。他の実施形態において、光源446に比較的近いエンコーダディスク413の少なくとも一部が透過性部材からなり、エンコーダディスク412が非透過性部材からなり得る。
 図34は、光の進行の一例を説明するための拡大模式図である。
 図34に示すように、本実施形態において、光源446からの光の一部がエンコーダディスク413を透過し、指標部430のパターン431、432で反射する。指標部430で反射した光は再びエンコーダディスク413を透過し、受光部447に入る。また、光源446からの光の別の一部がエンコーダディスク413を透過するとともに間隙418を介して指標部420のパターン421、422で反射する。指標部420で反射した光は間隙418及びエンコーダディスク413を介して受光部447に入る。
 本実施形態において、指標部430に入る光、指標部420に入る光の両方がエンコーダディスク413を通る。検出にかかる光学的な距離の均等化は、パターン設計の簡略化に有利である。
 代替的及び/又は追加的に、エンコーダディスク412及び/又はエンコーダディスク413の表面の少なくとも一部に光学的な機能膜を設けることができる。一実施形態において、光学的機能膜として反射防止膜を用いることができる。エンコーダディスク412、413の表面の反射特性等の光学的特性を適切に制御することは、検出精度の向上に有利である。
 別の一実施形態において、図35、図36に示すように、エンコーダディスク412及び/又はエンコーダディスク413の表面の少なくとも一部に波長フィルタを設けることができる。光の波長の適切な選択制御により、2つの指標部420、430を一光軸上に沿って重ねて配置可能である。これは、設計の簡略化や小型化に有利である。
 図35に示す一例において、指標部430と指標部420が同一光路上に配置される。一実施形態において、光源446に比較的近い指標部430のパターンが、赤外線に対する選択機能を有し、指標部420のパターンが可視光線に対する選択機能を有する。すなわち、指標部430のパターンは、赤外線を反射しかつ可視光線を透過する反射部と、赤外線を吸収しかつ可視光線を透過する吸収部とを有する。指標部420のパターンは、可視光線を反射する反射部と、可視光線を吸収する吸収部とを有する。指標部430のパターンで反射した赤外線が受光部447の所定領域に入る。赤外線を検出するための受光領域には、必要に応じて赤外線透過フィルタ461を配置することができる。一方、指標部420のパターンで反射した可視光線が受光部447の所定領域に入る。可視光線を検出するための受光領域には、必要に応じて赤外線遮断フィルタ432を配置することができる。
 図36に示す別の一例において、指標部430と指標部420が同一光路上に配置される。光源446に比較的近い指標部430のパターンが、可視光線に対する選択機能を有し、指標部420のパターンが赤外線に対する選択機能を有する。すなわち、指標部430のパターンは、可視光線を反射しかつ赤外線を透過する反射部と、可視光線を吸収しかつ赤外線を透過する吸収部とを有する。指標部420のパターンは、赤外線を反射する反射部と、赤外線を吸収する吸収部とを有する。指標部430のパターンで反射した可視光線が受光部447の所定領域に入る。可視光線を検出するための受光領域には、必要に応じて赤外線遮断フィルタ463を配置することができる。一方、指標部420のパターンで反射した赤外線が受光部447の所定領域に入る。赤外線を検出するための受光領域には、必要に応じて赤外線透過フィルタ464を配置することができる。
 波長選択フィルタを用いて同一光路上に複数の指標部420、430を配置する上記のような構成において、光源は1つ又は複数にできる。例えば、エンコーダ410は、ブロードな波長を有する光を射出可能な1つ又は複数の光源を有することができる。また、受光部(センサ)447は1つ又は複数にできる。例えば、受光部447は、実質的に区画された複数の受光領域を有することができる。あるいは、受光部447は、CCDなどのカラー画像センサを有することができる。
 図34に戻り、代替的及び/又は追加的に、エンコーダディスク412及び/又はエンコーダディスク413に追加的な光学機能を設けることができる。一実施形態において、エンコーダディスク413の少なくとも一部が曲率を有する形状を有することができる。例えば、光源446からの光の少なくとも一部がエンコーダディスク413を通りかつパターンに対して集光する。エンコーダディスク412、413の透過特性を適切に制御することは、検出精度の向上やパターンの高精細化に有利である。
 他の実施形態において、図37に示すように、検出用の光の一部がエンコーダディスク413を実質的に透過しない構成にできる。図37において、エンコーダディスク413は、指標部420に対応する位置に設けられた開口(貫通孔)470を有する。図37において、光源446からの光の一部がエンコーダディスク413の開口470を通り、指標部420のパターンで反射する。指標部420で反射した光は再び開口470を通り、受光部447に入る。
(第14実施形態)
 次に、第14実施形態について説明する。
 以降の説明において、上記の実施形態の構成要素と同一又は同等の要素については同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
 図38は、第14実施形態に係る駆動装置の概略構成を示す断面図である。
 本実施形態において、図38に示すように、固定側の部材(基板B)に第1指標部(第1スケール)420及び第2指標部(第2スケール)430が設けられ、回転側の部材(第1のエンコーダディスク412、第2のエンコーダディスク413)に検出部440(受光部492、受光部494)が設けられる。なお、上述の実施形態のように、モータ軸2は中空部2aを有する構成であってもよいし、出力軸4は中空部を有する構成であってもよい。
 図39は、固定側の基板Bに設けられた指標部420、430を示す模式平面図である。
 図39に示すように、同一部材上に、第1指標部420(INCパターン421、ABSパターン422)を有する第1スケール491と、第2指標部430(INCパターン431、ABSパターン432)を有する第2スケール492とが設けられている。一実施形態において、各指標部420、430のパターンは、互いに同心状に配置される複数の環状領域に配置されている。
 図38に戻り、一実施形態において、第1のエンコーダディスク412上に第1の制御基板481が搭載され、第2のエンコーダディスク413上に第2の制御基板482が搭載される。制御基板481は、光源491と受光部492とを有する。光源491からの光の一部は、第1指標部420で反射される。第1指標部420からの反射光は、受光部492に入る。同様に、制御基板482は、光源493と受光部494とを有する。光源493からの光の一部は、第2指標部430で反射される。第2指標部430からの反射光は、受光部494に入る。受光部492からの第1信号及び受光部494からの第2信号は、信号処理部(不図示)に送られる。このような形態においても、信号処理部は、例えば図9に示す検出部42及び52や上記の信号処理部344のように、第1信号に関する処理及び第2信号に関する処理に兼用される兼用部を含むことができる。例えば、信号処理部における兼用部は、第1の制御基板481と第2の制御基板482とのうち一方に実装される。兼用部を設けることにより、装置の小型化や低コスト化が図られる。
 なお、上記実施形態及び変形例では、検出部440が第1指標部420及び第2指標部430における第1光源441及び第2光源442の反射光をそれぞれ検出する場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第1指標部420及び第2指標部430を透過した光を偏向させることで同一の検出部440に入射させる構成のような透過型のエンコーダについても適用可能である。なお、本実施形態におけるエンコーダ410は、表面412aとは異なるエンコーダディスク412の側面に所定のパターン(例、パターン421、422等)を形成し、表面413aとは異なるエンコーダディスク413の側面に所定のパターン(例、パターン431、432等)を形成するように構成してもよい。この場合、本実施形態におけるエンコーダ410の検出部440は、上記各側面に対向させて配置させる構成としてもよい。
 例えば、上記実施形態では、信号処理部444が第1の光及び第2の光による受光信号の双方について信号処理する構成としたが、これに限定されるものではなく、第1の光及び第2の光毎に信号処理部をそれぞれ設けてモータ軸2、出力軸4の回転に関する情報を個別に検出させる構成であってもよい。この場合には、例えば、一方の信号処理部で検出した絶対位置情報を他方の信号処理部に出力し、他方の信号処理部が両絶対位置情報に基づいてモータ軸2及び出力軸4の回転方向における位置をそれぞれ求める構成であってもよいし、各信号処理部で検出した絶対位置情報をそれぞれ制御部CONTに出力し、これらの絶対位置情報を用いて制御部CONTがモータ軸2及び出力軸4の回転方向における位置をそれぞれ求める構成としてもよい。
 また、例えば、上記の実施形態において、制御基板Bは、第1検出部及び第2検出部の双方が実装されるように構成されてもよいし、第1検出部が実装される第1制御基板と第2検出部が実装され該第1制御基板に並置した第2制御基板とで構成されてもよい。このような場合、第1制御基板と第2制御基板とは、互いに電気的に接続された状態で所定の方向(例、モータ軸2や出力軸4などの軸部材の径方向又は軸方向)に所定間隔で並んで配置されている。例えば、上記した本実施形態におけるエンコーダは、第1指標部を有し、所定の軸線周りに回転する第1回転軸部材と一体的に回転する第1スケールと、第2指標部を有し、前記第1回転軸部材と動力伝達部を介して連結される第2回転軸部材と一体的に回転する第2スケールと、前記第1指標部に基づく第1の信号を出力する第1検出部を有する第1制御基板と、前記第2指標部に基づく第2の信号を出力する第2検出部を有する第2制御基板と、前記第1制御基板と前記第2制御基板とのうち一方の基板に設けられ、前記第1の信号に基づいて前記第1スケールの回転に関する情報と前記第2の信号に基づいて前記第2スケールの回転に関する情報とを算出する信号処理部と、を備え、前記第1制御基板と前記第2制御基板とは、所定の方向(例、モータ軸2や出力軸4などの軸部材の径方向又は軸方向)に互いに並置されている。
 次に、上記実施形態のいずれかに記載の駆動装置ACTを備えるロボット装置について説明する。
 図40は、上記実施形態のいずれかに記載の駆動装置ACTを備えるロボット装置RBTの一部(指部分の先端)の構成を示す図である。なお、上記実施形態に記載の駆動装置ACTは、ロボット装置RBTのアーム部を駆動する駆動部として用いてもよい。
 図40に示すように、ロボット装置RBTは、末節部1101、中節部1102及び関節部1103を有しており、末節部1101と中節部1102とが関節部1103を介して接続された構成になっている。関節部1103には軸支持部1103a及び軸部1103bが設けられている。軸支持部1103aは中節部1102に固定されている。軸部1103bは、軸支持部1103aによって固定された状態で支持されている。
 末節部1101は、接続部1101a及び歯車1101bを有している。接続部1101aには、関節部1103の軸部1103bが貫通した状態になっており、当該軸部1103bを回転軸として末節部1101が回転可能になっている。この歯車1101bは、接続部1101aに固定されたベベルギアである。接続部1101aは、歯車1101bと一体的に回転するようになっている。
 中節部1102は、筐体1102a及び駆動装置ACTを有している。駆動装置ACTは、上記実施形態に記載の駆動装置ACTを用いることができる。駆動装置ACTは、筐体1102a内に設けられている。駆動装置ACTには、回転軸部材1104aが取り付けられている。回転軸部材1104aの先端には、歯車1104bが設けられている。この歯車1104bは、回転軸部材1104aに固定されたベベルギアである。歯車1104bは、上記の歯車1101bとの間で噛み合った状態になっている。
 上記のように構成されたロボット装置RBTは、駆動装置ACTの駆動によって回転軸部材1104aが回転し、当該回転軸部材1104aと一体的に歯車1104bが回転する。歯車1104bの回転は、その歯車1104bと噛み合った歯車1101bに伝達され、歯車1101bが回転する。歯車1101bが回転することで接続部1101aも回転し、これにより末節部1101が軸部1103bを中心に回転する。
 このように、本実施形態によれば、駆動装置ACTを搭載することにより、例えば末節部1101を回転させることができる。
 以上、添付図面を参照しながら本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において種々変更可能である。
 1…モータ、 2…モータ軸(モータ回転軸部材)、 3…減速機(動力伝達部)、 4…出力軸(動力回転軸部材)、 4A…第1軸部材、 4B…第2軸部材、 11…回転軸受(第2軸受部材)、 12…ハウジング、 21…回転ハブ(第1ハブ部)、 21S…スリット部(弾性部)、 30…カップリング部材(調整部)、 31…回転軸受(第1軸受部材)、 41…回転板(第1スケール)、 42…検出部(第1センサ部)、 51…回転板(第2スケール)、 52…検出部(第2センサ部)、 60…冷却ファン(冷却部)、 62…回転軸受(第3軸受部材)、 112、212、312、412…エンコーダディスク(第1回転部材)、 113、213、313、413…エンコーダディスク(第2回転部材)、120、220、320、420…第1指標部、130、230、330、430…第2指標部、240、340、440…第1検出部、241…第2検出部、245、247、344、444…信号処理部、B1 貫通孔、B3 凹部、L1 第1の光、L2 第2の光、100、110 不連続部、ACT 駆動装置、RBT ロボット装置、ACT1 筐体部、CONT…制御部

Claims (64)

  1.  固定部材又は第1回転部材に設けられ、第1指標部を有する第1スケールと、
     前記固定部材又は第2回転部材に設けられ、第2指標部を有する第2スケールであり、前記第2回転部材が前記第1回転部材と機械的につながった、前記第2スケールと、
     前記固定部材と前記第1回転部材との間の第1相対回転に関して、前記第1指標部に基づく第1信号を出力する第1検出部と、
     前記固定部材と前記第2回転部材との間の第2相対回転に関して、前記第2指標部に基づく第2信号を出力する第2検出部と、
     前記第1信号に基づいて前記第1相対回転に関する情報を算出しかつ前記第2信号に基づいて前記第2相対回転に関する情報を算出する信号処理部と、
     を備えたエンコーダ。
  2.  前記信号処理部は、前記第1信号に関する処理及び前記第2信号に関する処理に兼用される兼用部を含む、請求項1に記載のエンコーダ。
  3.  前記第1スケールは、前記第1回転部材に設けられ、
     前記第2スケールは、前記第2回転部材に設けられ、
     前記固定部材は、前記第1検出部及び前記第2検出部の双方が配置された基板を含む、請求項1又は請求項2に記載のエンコーダ。
  4.  前記第1回転部材の軸方向の位置が、前記第2回転部材のそれと実質的に同じである、又は、前記第2回転部材のそれと異なる、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。
  5.  中空部を有するモータ回転軸部材の回転軸線方向の一端側に配置される第1検出器と、
     前記中空部に挿入される動力回転軸部材の前記回転軸線方向の一端側に配置される第2検出器と、を備え、
    前記第1検出器は、前記モータ回転軸部材と一体的に回転する第1スケールと、該第1スケールの回転に関する情報を計測する第1センサ部とを備え、
     前記第2検出器は、前記動力回転軸部材と一体的に回転する第2スケールと、該第2スケールの回転に関する情報を計測する第2センサ部とを備え、
     前記第1センサ部及び前記第2センサ部は、同一の基板に設けられる、
    ことを特徴とするエンコーダ。
  6.  前記基板は、前記第1スケールと前記第2スケールとの間に配置される、
     ことを特徴とする請求項5に記載のエンコーダ。
  7.  前記第1スケール及び前記第2スケールは、前記基板に対向する位置に互いに面一で配置される、
     ことを特徴とする請求項5に記載のエンコーダ。
  8.  モータ回転軸部材を回転軸線周りに回転させるモータと、
     動力回転軸部材を有し、前記モータの負荷側に前記モータ回転軸部材を介して連結された動力伝達部と、
     前記モータの回転に関する情報及び前記動力伝達部の回転に関する情報を検出する検出装置と、を備え、
     前記検出装置は、請求項5から請求項7のいずれか一項に記載のエンコーダであることを特徴とする駆動装置。
  9.  軸部材と、
     前記軸部材を駆動させる駆動装置と、を備え、
     前記駆動装置は、請求項8に記載の駆動装置であることを特徴とするロボット装置。
  10.  所定の軸線周りに回転する第1回転軸部材に設けられた第1指標部を介した第1の光を受光する第1受光部を含む第1検出部と、
     前記第1回転軸部材と動力伝達部を介して連結される第2回転軸部材に設けられた第2指標部を介した第2の光を受光する第2受光部を含む第2検出部と、
     前記第1検出部及び前記第2検出部を保持する保持基板と、を備え、
     前記保持基板は、前記第1の光と前記第2の光とが入射する入射面の側に、前記第1検出部及び前記第2検出部のうち少なくとも一方が配置される不連続部を有する、
     ことを特徴とするエンコーダ。
  11.  前記第1検出部と前記第2検出部とは、前記軸線の軸方向から平面視した状態において、少なくとも互いの一部が重なった状態で前記保持基板に配置される、
     ことを特徴とする請求項10に記載のエンコーダ。
  12.  前記保持基板に形成された貫通孔に挿通され、前記第1検出部と前記第2検出部とを保持するための締結部材を備える
     ことを特徴とする請求項10又は請求項11に記載のエンコーダ。
  13.  前記第1検出部及び前記第2検出部の一方が前記保持基板の一面側に配置され、前記第1検出部及び前記第2検出部の他方が前記保持基板の他面側に配置されている、
     ことを特徴とする請求項10から請求項12のいずれか一項に記載のエンコーダ。
  14.  前記第1検出部と前記第2検出部とは、前記軸線の軸方向から平面視した状態において、前記第1回転軸部材の回転方向に相対的にずらして前記保持基板に配置される、
     ことを特徴とする請求項10から請求項13のいずれか一項に記載のエンコーダ。
  15.  前記第1検出部と前記第2検出部とは、前記軸線の軸方向から平面視した状態において、前記第1回転軸部材の回転方向側の少なくとも互いの一部が重なっている、
     ことを特徴とする請求項10から請求項14のいずれか一項に記載のエンコーダ。
  16.  前記保持基板の厚さは、前記軸線の軸方向における前記第1指標部及び前記第2指標部材の位置ずれ量に基づいて設定される、
     ことを特徴とする請求項10から請求項15のいずれか一項に記載のエンコーダ。
  17.  前記不連続部は、少なくとも前記入射面の側に孔部を有する、
     ことを特徴とする請求項10から請求項16のいずれか一項に記載のエンコーダ。
  18.  モータ回転軸部材を所定の軸線周りに回転させるモータと、
     動力回転軸部材を有し、前記モータの負荷側に前記モータ回転軸部材を介して連結された動力伝達部と、
     前記モータの回転に関する情報及び前記動力伝達部の回転に関する情報を検出する検出装置と、を備え、
     前記検出装置は、請求項10から請求項17のいずれか一項に記載のエンコーダである、
     ことを特徴とする駆動装置。
  19.  前記モータ回転軸部材と前記動力回転軸部材とは同軸状態である、
     ことを特徴とする請求項18に記載の駆動装置。
  20.  軸部材と、
     前記軸部材を駆動させる駆動装置と、を備え、
     前記駆動装置は、請求項18又は請求項19に記載の駆動装置である、
     ことを特徴とするロボット装置。
  21.  所定の軸線周りに回転する第1回転軸部材に設けられた第1指標部を介した光を受光する第1受光領域と、前記第1回転軸部材と動力伝達部を介して連結される第2回転軸部材に設けられた第2指標部を介した光を受光する第2受光領域と、を有する受光部と、
     前記受光部を有し、前記第1回転軸部材の回転に関する情報及び前記第2回転軸部材の回転に関する情報を検出する検出部と、
     を備えることを特徴とするエンコーダ。
  22.  請求項21記載のエンコーダにおいて、
     前記検出部は、前記第1受光領域で受光した結果に基づく信号処理を行う第1信号処理部と、前記第2受光領域で受光した結果に基づく信号処理を行う第2信号処理部とをそれぞれ備えることを特徴とするエンコーダ。
  23.  請求項21記載のエンコーダにおいて、
     前記検出部は、前記第1受光領域で受光した結果に基づく信号処理、及び前記第2受光領域で受光した結果に基づく信号処理の双方を行う信号処理部を備えることを特徴とするエンコーダ。
  24.  請求項21から請求項23のいずれか一項に記載のエンコーダにおいて、
     前記第1受光領域は、前記第1指標部と対向する面に設けられ、
    前記第2受光領域は、前記第2指標部と対向する面に設けられることを特徴とするエンコーダ。
  25.  請求項21から請求項24のいずれか一項に記載のエンコーダにおいて、
     前記第1回転軸部材は中空部を有し、前記所定の軸線方向の一方側に前記第1指標部が設けられ、
     前記第2回転軸部材は前記中空部に挿入され前記所定の軸線周りに回転するとともに、前記所定の軸線方向の一方側に前記第2指標部が設けられることを特徴とするエンコーダ。
  26.  請求項25記載のエンコーダにおいて、
     前記第1指標部は、前記第1回転軸部材の前記中空部の内周面における前記所定の軸線方向の一方側に設けられ、
     前記第2指標部は、前記第2回転軸部材の外周面における前記所定の軸線方向の一方側に設けられ、
     前記受光部は、前記第1、第2受光領域を前記第1、第2指標部に対向させて、前記第1回転軸部材の内周面と前記第2回転軸部材の外周面との間に配置されることを特徴とするエンコーダ。
  27.  請求項21から請求項25のいずれか一項に記載のエンコーダにおいて、
     前記第1指標部は、前記第1回転軸部材における前記所定の軸線方向の一方側に設けられ、
     前記第2指標部は、前記第2回転軸部材における前記所定の軸線方向の一方側に設けられ、
     前記第1受光領域及び前記第2受光領域は、前記受光部における同一側の面に設けられることを特徴とするエンコーダ。
  28.  請求項21から請求項27のいずれか一項に記載のエンコーダにおいて、
     前記第1受光領域へ入射する前記光の受光位置を、前記第1受光領域と前記第1指標部との前記軸線周り方向の位置に応じた所定位置に導光する第1導光部を備えることを特徴とするエンコーダ。
  29.  請求項28記載のエンコーダにおいて、
     前記第1導光部は、所定の屈折率を有する第1光学素子を有することを特徴とするエンコーダ。
  30.  請求項21から29のいずれか一項に記載のエンコーダにおいて、
     前記第2受光領域へ入射する前記光の受光位置を、前記第2受光領域と前記第2指標部との前記軸線周り方向の位置に応じた所定位置に導光する第2導光部を備えることを特徴とするエンコーダ。
  31.  請求項30記載のエンコーダにおいて、
     前記第2導光部は、所定の屈折率を有する第2光学素子を有することを特徴とするエンコーダ。
  32.  請求項21から31のいずれか一項に記載のエンコーダにおいて、
     前記第1指標部を照明する第1光源と、前記第2指標部を照明する第2光源と、を備えることを特徴とするエンコーダ。
  33.  請求項21から31のいずれか一項に記載のエンコーダにおいて、
     前記第1指標部及び前記第2指標部を照明する光源を備えることを特徴とするエンコーダ。
  34.  モータ回転軸部材を所定の軸線周りに回転させるモータと、
     動力回転軸部材を有し、前記モータの負荷側に前記モータ回転軸部材を介して連結された動力伝達部と、
     前記モータの回転に関する情報及び前記動力伝達部の回転に関する情報を検出する検出装置と、を備え、
     前記検出装置は、請求項31から請求項33のいずれか一項に記載のエンコーダであることを特徴とする駆動装置。
  35.  前記モータ回転軸部材と前記動力回転軸部材とは同軸状態である、ことを特徴とする請求項34に記載の駆動装置。
  36.  軸部材と、
     前記軸部材を駆動させる駆動装置と、を備え、
     前記駆動装置は、請求項34又は請求項35に記載の駆動装置であることを特徴とするロボット装置。
  37.  所定の軸線周りに回転する第1回転軸部材に取り付けられ、第1指標部が形成された第1のエンコーダディスクと、
     前記第1回転軸部材と動力伝達部を介して連結される第2回転軸部材に取り付けられ、第2指標部が形成された第2のエンコーダディスクと、
     前記第1のエンコーダディスクの前記第1指標部を照明する第1の光源と、
     前記第2のエンコーダディスクの前記第2指標部を照明する第2の光源と、
     前記第1指標部を介した第1の光と前記第2指標部を介した第2の光とを選択的に受光する検出部とを備える、
     ことを特徴とするエンコーダ。
  38.  前記検出部は、前記第1の光と前記第2の光とを同一の受光領域において受光する、
     ことを特徴とする請求項37に記載のエンコーダ。
  39.  前記検出部において前記第1の光を受光した結果に基づく第1処理と前記検出部において前記第2の光を受光した結果に基づく第2処理とを行う処理部、
     を備えることを特徴とする請求項37又は請求項38に記載のエンコーダ。
  40.  前記第1指標部及び前記第2指標部は、それぞれ実質的同一間隔の目盛りを有していることを特徴とする請求項37から請求項39のいずれか一項に記載のエンコーダ。
  41.  前記検出部は、複数の受光素子を有し、
     前記複数の受光素子のうち第1の受光素子群は前記第1の光を受光して、前記複数の受光素子のうち第2の受光素子群は前記第2の光を受光する、
     ことを特徴とする請求項37から請求項40のいずれか一項に記載のエンコーダ。
  42.  前記第1の光源は、前記第2の光と異なる波長の前記第1の光で前記第1指標部を照明し、
     前記検出部は、前記第1の光と前記第2の光とを選択して受光する波長選択フィルタを有する、
     ことを特徴とする請求項37から請求項41のいずれか一項に記載のエンコーダ。
  43.  前記第1の光源及び前記第2の光源は、前記第1の光と前記第2の光とを同時に照射する、
     ことを特徴とする請求項37から請求項42のいずれか一項に記載のエンコーダ。
  44.  前記第1の光源及び前記第2の光源は、前記第1の光と前記第2の光との照射タイミングを変えて前記第1の光及び前記第2の光を照射する、
     ことを特徴とする請求項37から請求項42のいずれか一項に記載のエンコーダ。
  45.  前記検出部は、前記第1の光と前記第2の光とを受光する受光タイミングを変えて前記第1の光及び前記第2の光を受光する、
     ことを特徴とする請求項37から請求項46のいずれか一項に記載のエンコーダ。
  46.  前記第1の光源及び前記第2の光源は、前記検出部上に投影される前記第1の光及び前記第2の光による像のピッチを実質的に一致させるように前記第1指標部及び前記第2指標部に対する各々の距離が設定される、
     ことを特徴とする請求項37から請求項45のいずれか一項に記載のエンコーダ。
  47.  モータ回転軸部材を所定の軸線周りに回転させるモータと、
     動力回転軸部材を有し、前記モータの負荷側に前記モータ回転軸部材を介して連結された動力伝達部と、
     前記モータの回転に関する情報及び前記動力伝達部の回転に関する情報を検出する検出装置と、を備え、
     前記検出装置は、請求項37から請求項46のいずれか一項に記載のエンコーダであることを特徴とする駆動装置。
  48.  前記モータ回転軸部材と前記動力回転軸部材とは同軸状態である、ことを特徴とする請求項47に記載の駆動装置。
  49.  軸部材と、
     前記軸部材を駆動させる駆動装置と、を備え、
     前記駆動装置は、請求項47又は請求項48に記載の駆動装置であることを特徴とするロボット装置。
  50.  第1指標部を有し、所定の軸線周りに回転する第1回転軸部材と一体的に回転する第1スケールと、
     第2指標部を有し、前記第1回転軸部材と動力伝達部を介して連結される第2回転軸部材と一体的に回転する第2スケールと、
     前記第1指標部に基づく第1の信号を出力する第1検出部を有する第1制御基板と、
     前記第2指標部に基づく第2の信号を出力する第2検出部を有する第2制御基板と、
     前記第1制御基板と前記第2制御基板とのうち一方の基板に設けられ、前記第1の信号に基づいて前記第1スケールの回転に関する情報と前記第2の信号に基づいて前記第2スケールの回転に関する情報とを算出する信号処理部と、を備え、
    前記第1制御基板と前記第2制御基板とは、所定の方向に互いに並置されている
     ことを特徴とするエンコーダ。
  51.  中空部を有するモータ回転軸部材を回転軸線周りに回転させるモータと、
     前記中空部に挿入された動力回転軸部材を有し、前記モータの負荷側に前記モータ回転軸部材を介して接続された動力伝達部と、
     前記モータ回転軸部材の前記回転軸線の方向の一端側に配置され前記モータの回転に関する情報を検出する第1検出器と、
     前記動力回転軸部材の前記回転軸線の方向の一端側に配置され前記動力伝達部の回転に関する情報を検出する第2検出器と、
     前記動力回転軸部材の前記回転軸線に対する偏心を調整可能な調整部と、を備えることを特徴とする駆動装置。
  52.  請求項50記載の駆動装置において、
     前記調整部は、前記動力回転軸部材における第1軸部材と第2軸部材とを連結するカップリング部材を含むことを特徴とする駆動装置。
  53.  請求項50記載の駆動装置において、
     前記調整部は、前記動力回転軸部材に対して前記回転軸線周りに設けられたスリット部を含むことを特徴とする駆動装置。
  54.  請求項50から請求項52のいずれか一項に記載の駆動装置において、
     前記調整部は、前記第1検出器の第1スケールが配置された第1ハブ部と前記動力回転軸部材とを支持する第1軸受部材を含むことを特徴とする駆動装置。
  55.  請求項50から53のいずれか一項に記載の駆動装置において、
     前記調整部は、前記モータ回転軸部材を収容するハウジングに支持され、前記回転軸線の方向の一端側において前記第1検出器の第1スケールが配置された第1ハブ部を支持する第2軸受部材を含むことを特徴とする駆動装置。
  56.  請求項54記載の駆動装置において、
     前記調整部は、前記第2軸受部材により支持される前記第1ハブ部と前記モータ回転軸部材との間に配置される弾性部を含むことを特徴とする駆動装置。
  57.  請求項50から請求項55のいずれか一項に記載の駆動装置において、
     前記第1検出器と前記第2検出器との少なくとも一方を冷却する冷却部を備えることを特徴とする駆動装置。
  58.  請求項56記載の駆動装置において、
     前記冷却部は、前記モータの回転駆動により回転するファンを含むことを特徴とする駆動装置。
  59.  請求項57記載の駆動装置において、
     前記ファンは、前記モータ回転軸部材と前記動力回転軸部材との少なくとも一方に設けられることを特徴とする駆動装置。
  60.  請求項50から58のいずれか一項に記載の駆動装置において、
     前記第1検出器は、前記モータ回転軸部材と一体的に回転する第1スケールと、該第1スケールの回転に関する情報を計測する第1センサ部とを備え、
     前記第2検出器は、前記動力回転軸部材と一体的に回転する第2スケールと、該第2スケールの回転に関する情報を計測する第2センサ部とを備え、
     前記第1センサ部及び前記第2センサ部は、前記回転軸線と実質的に直交する方向に配設された基板に設けられることを特徴とする駆動装置。
  61.  請求項59記載の駆動装置において、
     前記第1センサ部及び前記第2センサ部は、前記基板の同一側の面に配置されることを特徴とする駆動装置。
  62.  請求項60記載の駆動装置において、
     前記第1スケール及び前記第2スケールは、前記回転軸線の方向で実質的同一の位置に配置されることを特徴とする駆動装置。
  63.  請求項60又は請求項61に記載の駆動装置において、
     前記第1スケール及び前記第2スケールは、前記基板の同一側の面と対向し、前記基板の同一側の面と実質的平行な面に配置されることを特徴とする駆動装置。
  64.  請求項59から62のいずれか一項に記載の駆動装置において、
     前記基板は、前記モータ回転軸部材または前記動力回転軸部材に第3軸受部材を介して支持されることを特徴とする駆動装置。
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