WO2023127468A1 - エンコーダ、および取付方法 - Google Patents
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- G01D5/00—Mechanical 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
- G01D5/26—Mechanical 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 characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical 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 characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
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- G01D5/347—Mechanical 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 characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
Definitions
- the present disclosure relates to encoders and mounting methods.
- Encoders that detect the rotation of a detection target such as the shaft of a motor are conventionally known.
- such an encoder includes a rotating plate that rotates together with an object to be detected, and a member or the like for detecting the eccentricity of the rotating plate with respect to the object to be detected.
- a sensor member is arranged at a position facing the rotation center of the shaft, angular velocity information obtained from the sensor member is input to a control device, arithmetic processing is performed, and the mounting position of the disc is determined.
- An angular velocity detector is disclosed that eliminates error components, obtains only true rotational angular velocity components, and outputs drive pulses that do not cause rotation fluctuations in a drive motor for a photosensitive drum.
- Patent Document 1 has a problem that the eccentricity of the rotating plate with respect to the detection target cannot be accurately detected.
- the present disclosure has been made to solve such problems, and aims to provide an encoder or the like that can accurately detect the eccentricity of a rotating plate with respect to a detection target.
- An encoder includes an emitting portion that emits light, and a rotating rotating plate that is provided to surround a rotation axis of the rotating plate and reflects or emits light emitted from the emitting portion.
- a rotating plate having an annular region for transmitting light, and a light receiving portion receiving light emitted from the emitting portion and passing through the annular region, wherein the light receiving portion is arranged in a first direction that intersects the rotating direction of the rotating plate. a first set having a first light receiving region and a second light receiving region aligned in parallel with each other; and a third light receiving region and a fourth light receiving region aligned in a second direction intersecting the rotational direction, and the first set having the and a second set provided side by side.
- an attachment method for attaching an encoder to a detection target, wherein the encoder includes an emitting portion that emits light and a rotating plate that rotates.
- a rotating plate having an annular area surrounding an axis and reflecting or transmitting the light emitted from the emitting part, and a light receiving part receiving the light emitted from the emitting part and passing through the annular area.
- the light receiving section includes a first set having a first light receiving region and a second light receiving region arranged in a first direction intersecting with the rotating direction of the rotating plate, and a third light receiving region arranged in a second direction intersecting with the rotating direction.
- A1 is the signal value corresponding to the light received by the second light receiving region
- B1 is the signal value corresponding to the light received by the third light receiving region
- B1 is the signal value corresponding to the light received by the fourth light receiving region.
- an encoder or the like that can accurately detect the eccentricity of the rotating plate with respect to the detection target.
- FIG. 1 is a perspective view showing an encoder according to the first embodiment.
- FIG. FIG. 2 is a schematic diagram of the rotating plate of the encoder of FIG. 1 as seen from the axial direction.
- FIG. 3 is a schematic diagram of the light emitting portion and the light receiving portion of the encoder of FIG. 1 as seen from the axial direction.
- FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the dimensions of the first light receiving area and the second light receiving area and the dimensions of the light irradiated to the first light receiving area and the second light receiving area in the encoder of FIG. .
- 5 is a block diagram showing the functional configuration of the encoder of FIG. 1.
- FIG. FIG. 1 is a perspective view showing an encoder according to the first embodiment.
- FIG. FIG. 2 is a schematic diagram of the rotating plate of the encoder of FIG. 1 as seen from the axial direction.
- FIG. 3 is a schematic diagram of the light emitting portion and the light receiving portion of the encoder of FIG. 1 as seen
- FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a state in which the axis of the annular region is eccentric with respect to the rotation axis.
- FIG. 7 shows the first light receiving region, the second light receiving region, the third light receiving region, and the fourth light receiving region accompanying the rotation of the rotating plate in a state where the axis of the annular region is eccentric with respect to the rotation axis.
- FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of a change in the position of light irradiated to .
- FIG. 8 is a graph showing an example of a signal output by the output unit as the rotating plate rotates in a state where the axis of the annular region is eccentric with respect to the rotation axis.
- FIG. 9 is a flow chart showing an example of a calculation method by the calculator of the encoder of FIG. 10 is a flow chart showing another example of the calculation method by the calculator of the encoder of FIG. 1.
- FIG. FIG. 11 is a schematic diagram of the rotating plate of the encoder according to the second embodiment as seen from the axial direction.
- FIG. 12 is a schematic diagram of the light emitting portion and the light receiving portion of the encoder of FIG. 11 viewed from the axial direction.
- FIG. 13 is a schematic diagram of the rotating plate of the encoder according to the third embodiment as seen from the axial direction.
- FIG. 14 is a schematic diagram of the light-emitting portion and the light-receiving portion of the encoder of FIG. 13 viewed from the axial direction.
- FIG. 11 is a schematic diagram of the rotating plate of the encoder according to the second embodiment as seen from the axial direction.
- FIG. 12 is a schematic diagram of the light emitting portion and the light receiving portion of the encoder of FIG. 11
- FIG. 15 is a schematic diagram of a light-emitting portion and a light-receiving portion of an encoder according to the fourth embodiment, viewed from the axial direction.
- FIG. 16 is for explaining the relationship between the dimensions of the first light receiving area and the second light receiving area and the dimensions of the light irradiated to the first light receiving area and the second light receiving area in the encoder according to the fifth embodiment. is an explanatory diagram of .
- FIG. 17 is for explaining the relationship between the dimensions of the first light receiving area and the second light receiving area and the dimensions of the light irradiated to the first light receiving area and the second light receiving area in the encoder according to the sixth embodiment. is an explanatory diagram of .
- FIG. 18 is a flow chart showing an example of a mounting method according to the seventh embodiment.
- each figure is a schematic diagram and is not necessarily strictly illustrated.
- symbol is attached
- FIG. 1 is a perspective view showing an encoder 10 according to an embodiment.
- FIG. 2 is a schematic diagram of the rotating plate 20 of the encoder 10 of FIG. 1 as seen from the axial direction.
- FIG. 3 is a schematic diagram of the emitting portion 40 and the light receiving portion 50 of the encoder 10 of FIG. 1 as seen from the axial direction.
- FIG. 4 is for explaining the relationship between the dimensions of the first light receiving area 55 and the second light receiving area 56 and the dimensions of the light irradiated to the first light receiving area 55 and the second light receiving area 56 in the encoder 10 of FIG. is an explanatory diagram of .
- the encoder 10 will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
- FIG. 1 is a perspective view showing an encoder 10 according to an embodiment.
- FIG. 2 is a schematic diagram of the rotating plate 20 of the encoder 10 of FIG. 1 as seen from the axial direction.
- FIG. 3 is a schematic diagram of the emitting portion 40 and the light receiving portion 50 of the encoder
- the first absolute pattern 22, the second absolute pattern 23, the first incremental pattern 24, the second incremental pattern 25, etc. are omitted in order to avoid complication of the drawing.
- FIG. 2 only half of the rotating plate 20 is illustrated in order to avoid complication of the drawing.
- FIG. 4 in order to avoid complication of the drawing, the emitting portion 40 and the first light receiving region 55 and the second light receiving region 56 are shown shifted in the first direction.
- the axial direction indicates the direction in which the rotation axis A extends (the Z-axis direction in FIG. 1, etc.).
- the encoder 10 detects the rotation of the detection target 1. Specifically, the encoder 10 detects the position (rotational position) of the detection target 1, the rotation direction of the detection target 1, the amount of rotation of the detection target 1, and/or the rotation speed of the detection target 1, and the like.
- the object 1 to be detected rotates about the rotation axis A as the center of rotation.
- the detection target 1 is the rotating shaft (shaft) of the motor.
- the encoder 10 includes a rotating plate 20, a substrate 30, an emitting section 40, and a light receiving section 50.
- the rotating plate 20 rotates about the rotation axis A together with the object 1 to be detected.
- the rotating plate 20 has a body 21 , a first absolute pattern 22 , a second absolute pattern 23 , a first incremental pattern 24 , a second incremental pattern 25 and an annular region 26 .
- the first absolute pattern 22, the second absolute pattern 23, the first incremental pattern 24, and the second incremental pattern 25 are examples of one or more patterns for detecting the rotation angle of the rotating plate 20 (detection object 1). be.
- the main body 21 has a plate-like shape with the axial direction as the thickness direction, and is circular when viewed from the axial direction.
- the main body 21 is attached to one end portion of the detection target 1 in the axial direction, and rotates with the detection target 1 about the rotation axis A as the center of rotation.
- the axis of the main body 21 coincides with the axis B of the annular region 26 .
- the first absolute pattern 22 is a pattern for detecting the absolute position of the detection target 1 .
- the first absolute pattern 22 is provided on the main surface of the main body 21 on the side of the output section 40 and is provided in an annular shape so as to surround the rotation axis A. As shown in FIG.
- the axis of the first absolute pattern 22 coincides with the axis B of the annular area 26 .
- the first absolute pattern 22 includes a reflecting portion that reflects the light emitted from the emitting portion 40 toward the light receiving portion 50 and a non-reflecting portion that does not reflect the light emitted from the emitting portion 40 toward the light receiving portion 50. are arranged in a ring.
- the second absolute pattern 23 is a pattern for detecting the absolute position of the detection target 1 .
- the second absolute pattern 23 is provided on the main surface of the main body 21 on the side of the output section 40, and is provided in a ring shape so as to surround the rotation axis A. As shown in FIG.
- the axis of the second absolute pattern 23 coincides with the axis B of the annular area 26 .
- the second absolute pattern 23 is provided inside the first absolute pattern 22 in the radial direction about the axis B of the annular region 26 .
- the second absolute pattern 23 includes a reflecting portion that reflects the light emitted from the emitting portion 40 toward the light receiving portion 50 and a non-reflecting portion that does not reflect the light emitted from the emitting portion 40 toward the light receiving portion 50. are arranged in a ring.
- the first incremental pattern 24 is a pattern for detecting the relative position of the object 1 to be detected.
- the first incremental pattern 24 is provided on the main surface of the main body 21 on the side of the output section 40, and is provided in a ring shape so as to surround the rotation axis A. As shown in FIG.
- the axis of the first incremental pattern 24 coincides with the axis B of the annular area 26 .
- the first incremental pattern 24 is provided outside the first absolute pattern 22 in the radial direction about the axis B of the annular region 26 .
- the first incremental pattern 24 includes a reflecting portion that reflects the light emitted from the emitting portion 40 toward the light receiving portion 50 and a non-reflecting portion that does not reflect the light emitted from the emitting portion 40 toward the light receiving portion 50. are arranged in a ring.
- the second incremental pattern 25 is a pattern for detecting the relative position of the object 1 to be detected.
- the second incremental pattern 25 is provided on the main surface of the main body 21 on the side of the output section 40 and is provided in a ring shape so as to surround the rotation axis A. As shown in FIG.
- the axis of the second incremental pattern 25 coincides with the axis B of the annular area 26 .
- the second incremental pattern 25 is provided inside the second absolute pattern 23 in the radial direction about the axis B of the annular region 26 .
- the second incremental pattern 25 includes a reflecting portion that reflects the light emitted from the emitting portion 40 toward the light receiving portion 50 and a non-reflecting portion that does not reflect the light emitted from the emitting portion 40 toward the light receiving portion 50. are arranged in a ring.
- each of one or more patterns for detecting the rotation angle of rotating plate 20 may transmit light emitted from emitting section 40 .
- the annular area 26 is an annular area that is provided so as to surround the rotation axis A and that reflects the light emitted from the emitting portion 40 .
- the annular region 26 reflects the light emitted from the emitting section 40 toward the light receiving section 50 .
- the annular region 26 is provided on the main surface of the main body 21 on the output portion 40 side. The direction in which the axis B of the annular region 26 extends coincides with the axial direction.
- FIG. 1 illustrates a state in which the axis B of the annular region 26 and the rotation axis A are aligned.
- the annular region 26 is configured by continuously annularly arranging reflecting portions that reflect the light emitted from the emitting portion 40 toward the light receiving portion 50 .
- the substrate 30 is provided so as to face the rotating plate 20 in the axial direction.
- the substrate 30 has a plate-like shape with the axial direction being the thickness direction.
- the emission section 40 emits light. Specifically, the emitting section 40 emits light toward the rotating plate 20 . More specifically, the emitting section 40 emits light toward the first absolute pattern 22 , the second absolute pattern 23 , the first incremental pattern 24 , the second incremental pattern 25 and the annular region 26 .
- the emission section 40 is provided on the main surface of the substrate 30 on the rotating plate 20 side.
- the light receiving section 50 receives light or the like emitted from the emitting section 40 and passing through the annular region 26 .
- the light receiving section 50 has a first absolute light receiving area 51, a second absolute light receiving area 52, a first incremental light receiving area 53, a second incremental light receiving area 54, a first set, and a second set.
- the first absolute light-receiving region 51, the second absolute light-receiving region 52, the first incremental light-receiving region 53, and the second incremental light-receiving region 54 receive light emitted from the emitting portion 40 and passing through one or more patterns. It is an example of one or more light receiving areas.
- the first absolute light-receiving region 51 receives light emitted from the emitting portion 40 and passing through the first absolute pattern 22 .
- the second absolute light-receiving region 52 receives light emitted from the emitting portion 40 and passing through the second absolute pattern 23 .
- the first incremental light-receiving region 53 receives light emitted from the emitting portion 40 and passing through the first incremental pattern 24 .
- the second incremental light-receiving region 54 receives light emitted from the emitting portion 40 and passing through the second incremental pattern 25 .
- the first set has a first light-receiving region 55 and a second light-receiving region 56 aligned in a first direction E intersecting the rotation direction C of the rotating plate 20 .
- the second set has a third light-receiving region 57 and a fourth light-receiving region 58 aligned in a second direction F intersecting the rotational direction C, and arranged side by side with the first set in the rotational direction C.
- the third light receiving region 57 and the fourth light receiving region 58 are provided side by side with the first light receiving region 55 and the second light receiving region 56 in the rotation direction C.
- the first set and the second set are provided with the output section 40 interposed in the rotation direction C. That is, the first light receiving region 55 and the second light receiving region 56, and the third light receiving region 57 and the fourth light receiving region 58 are provided with the output section 40 interposed therebetween in the rotation direction C. As shown in FIG.
- Each of the first direction E and the second direction F is a direction parallel to a plane perpendicular to the rotation axis A.
- each of the first direction E and the second direction F is a direction (Y-axis direction) parallel to a straight line G orthogonal to the rotation axis A, and the first set and the second set are straight lines. They are arranged line-symmetrically with G as the axis of symmetry.
- first light receiving region 55 and the second light receiving region 56 are aligned in a direction parallel to the straight line G
- the third light receiving region 57 and the fourth light receiving region 58 are aligned in a direction parallel to the straight line G
- first light receiving region 55 and the second light receiving region 56 and the third light receiving region 57 and the fourth light receiving region 58 are arranged line-symmetrically with the straight line G as the axis of symmetry.
- the first light receiving region 55 and the third light receiving region 57 are provided at the same position, and the second light receiving region 56 and the fourth light receiving region 58 are provided at the same position. .
- Each of the first light receiving region 55 and the second light receiving region 56 is provided at a position capable of receiving light (see H in FIG. 3) emitted from the emitting portion 40 and passing through the annular region 26 .
- Each of the third light-receiving region 57 and the fourth light-receiving region 58 is provided at a position capable of receiving light (see H in FIG. 3) emitted from the emitting portion 40 and passing through the annular region 26 .
- each of the first light receiving region 55, the second light receiving region 56, the third light receiving region 57, and the fourth light receiving region 58 is a light receiving region in the light receiving element. That is, for example, the light receiving section 50 includes a plurality of light receiving elements.
- the emission section 40 has a point light source, the dimension between the annular region 26 and the emission section 40 in the axial direction is h1, and the distance between the annular region 26 in the axial direction is h1.
- the dimension between the first light receiving region 55 and the second light receiving region 56 is h2, and the second light receiving region 56 extends from the end of the first light receiving region 55 opposite to the second light receiving region 56 in the first direction E.
- L be the dimension to the end on the opposite side of the first light receiving region 55
- W1 be the dimension of the annular region 26 in the first direction E.
- W2 (h2/h1) ⁇ W1 and W2/L ⁇ 1 are satisfied, where W2 is the dimension in the first direction E of the light applied to 55 and second light receiving region 56 .
- the third light receiving region 57 and the fourth light receiving region 58 also satisfy the same relational expression.
- the dimension L from the end of the first light receiving region 55 opposite to the second light receiving region 56 to the end of the second light receiving region 56 opposite to the first light receiving region 55 in the first direction E is the emission part It is larger than the dimension W2 in the first direction of the light emitted from 40 and applied to the first light receiving region 55 and the second light receiving region 56 via the annular region 26 .
- the dimension from the end of the third light receiving region 57 opposite to the fourth light receiving region 58 to the end of the fourth light receiving region 58 opposite to the third light receiving region 57 in the second direction F is It is larger than the dimension in the second direction F of the light emitted from the portion 40 and applied to the third light receiving region 57 and the fourth light receiving region 58 via the annular region 26 .
- the encoder 10 has been described above.
- FIG. 5 is a block diagram showing the functional configuration of the encoder 10 of FIG. A functional configuration of the encoder 10 will be described with reference to FIG.
- the encoder 10 further includes an output section 60 and a calculation section 70.
- the output section 60 outputs a signal corresponding to the light received by the light receiving section 50 .
- the output unit 60 outputs a signal corresponding to the light received by the first absolute light receiving area 51, a signal corresponding to the light received by the second absolute light receiving area 52, and a signal corresponding to the light received by the first incremental light receiving area 53.
- a signal corresponding to the light received by the second incremental light receiving area 54; a signal corresponding to the light received by the first light receiving area 55; a signal corresponding to the light received by the second light receiving area 56; A corresponding signal, a signal corresponding to the light received by the third light receiving region 57, and a signal corresponding to the light received by the fourth light receiving region 58 are output.
- the output section 60 outputs a signal corresponding to the intensity of light received by the light receiving section 50 .
- the output unit 60 sets the signal value corresponding to the light received by the first light receiving region 55 to A1, the signal value corresponding to the light received by the second light receiving region 56 to A2, and the light received by the third light receiving region 57.
- the signal value corresponding to the received light is B1 and the signal value corresponding to the light received by the fourth light receiving region 58 is B2
- the following signals indicating the X value and the Y value are output. do.
- the output unit 60 outputs a signal indicating the value of Q below.
- the output unit 60 outputs the following signal indicating the value of X1 and the signal indicating the value of Y1.
- the calculation unit 70 calculates the rotation angle (angle address) of the rotating plate 20 detected based on the light emitted from the emission unit 40 and received by one or more light receiving regions via one or more patterns.
- the eccentricity amount of the axis B of the annular region 26 with respect to the rotation axis A is ⁇ r (see FIG. 6)
- the eccentricity phase of the axis B of the annular region 26 with respect to the rotation axis A is ⁇ (see FIG. 6)
- the radius of the annular region 26 is r (see FIG. 6)
- the following value of P1 is calculated.
- the one or more patterns are the first absolute pattern 22, the second absolute pattern 23, the first incremental pattern 24, and the second incremental pattern 25, and the one or more are a first absolute light receiving area 51 , a second absolute light receiving area 52 , a first incremental light receiving area 53 and a second incremental light receiving area 54 .
- the output unit 60 outputs a signal indicating the value of P1 calculated by the calculation unit 70.
- FIG. 6 is a schematic diagram showing a state in which the axis B of the annular region 26 is eccentric with respect to the rotation axis A.
- FIG. 7 shows the first light receiving region 55, the second light receiving region 56, and the third light receiving region 55, the second light receiving region 56, and the third light receiving region accompanying the rotation of the rotating plate 20 in a state where the axis B of the annular region 26 is eccentric with respect to the rotation axis A.
- 7 is a schematic diagram showing an example of a change in position of light (see H in FIG. 7) irradiated to 57 and a fourth light receiving region 58.
- FIG. 8 is a graph showing an example of a signal output by the output section 60 as the rotor plate 20 rotates in a state where the axis B of the annular region 26 is eccentric with respect to the rotation axis A. .
- the signals output by the output unit 60 will be described with reference to FIGS. 6 to 8.
- FIG. 8 is a graph showing an example of a signal output by the output section 60 as the rotor plate 20 rotates in a state where the axis B of the annular region 26 is eccentric with respect to the rotation axis A.
- the rotating plate 20 when the rotating plate 20 is positioned at the position indicated by T2 in FIG. It is positioned on one side in the X-axis direction of the position of the light when the axis B of the region 26 is not eccentric with respect to the rotation axis A (see the two-dot chain line in FIG. 7).
- the rotating plate 20 when the rotating plate 20 is positioned at the position indicated by T3 in FIG. It is located on the other side in the Y-axis direction of the position of the light when the axis B of the region 26 is not eccentric with respect to the rotation axis A (see the two-dot chain line in FIG. 7).
- the rotating plate 20 when the rotating plate 20 is positioned at the position indicated by T4 in FIG. It is located on the other side in the X-axis direction of the position of the light when the axis B of the region 26 is not eccentric with respect to the rotation axis A (see the two-dot chain line in FIG. 7).
- the output unit 60 when the axis B of the annular region 26 is eccentric with respect to the rotation axis A, when the rotor plate 20 rotates, the output unit 60 outputs a signal indicating deviation in the X-axis direction. and output a signal indicating the deviation in the Y-axis direction. From this, it can be seen that the axis B of the annular region 26 is eccentric with respect to the rotation axis A.
- the signal indicating the deviation in the X-axis direction may be referred to as the first signal
- the signal indicating the deviation in the Y-axis direction may be referred to as the second signal.
- FIG. 9 is a flow chart showing an example of a calculation method of the calculator 70 of the encoder 10 of FIG. An example of the calculation method of the calculator 70 will be described with reference to FIG. 9 .
- the calculator 70 first matches the amplitude of the first signal and the amplitude of the second signal (step S1).
- the first signal is a signal indicating the shift in the X-axis direction
- the second signal is a signal indicating the shift in the Y-axis direction.
- the calculator 70 determines the eccentricity phase of the axis B with respect to the rotation axis A and the eccentricity amount of the axis B with respect to the rotation axis A. (Step S2).
- the eccentric phase of the axis B with respect to the rotation axis A is calculated using the X value indicated by the first signal and the Y value indicated by the second signal.
- the amount of eccentricity of the axis B with respect to the rotation axis A is calculated from the amplitude of the first signal.
- the amount of eccentricity of the axis B with respect to the rotation axis A is calculated from a table or function prepared in advance.
- the amplitude for calculating the amount of eccentricity may be obtained sequentially from the square root of the sum of the squares of the first signal and the second signal whose amplitudes are matched.
- G may be calculated in real time by the following equation.
- P is the rotation angle of the rotating plate 20 detected based on the light emitted from the emitting portion 40 and received by the light receiving portion 50 via one or more patterns
- r is the radius of the annular region 26
- ⁇ r is the amount of eccentricity of the axis B of the annular region 26 with respect to the rotation axis A
- ⁇ is the eccentricity phase of the axis B of the annular region 26 with respect to the rotation axis A. is.
- FIG. 10 is a flow chart showing another example of the calculation method of the calculator 70 of the encoder 10 of FIG. Another example of the calculation method of the calculator 70 will be described with reference to FIG. In the following, differences from the example of the calculation method shown in FIG. 9 will be mainly described.
- the calculator 70 first acquires the amplitude of the second signal (step S11). For example, the calculator 70 acquires the amplitude of the second signal one rotation before. For example, the calculator 70 obtains the amplitude of the second signal from one rotation in the test mode or one rotation during continuous rotation. Specifically, for example, the calculator 70 acquires the amplitude of the second signal from arbitrary 360-degree data. Also, for example, the calculation unit 70 clips the peak value from arbitrary 180-degree data to acquire the amplitude of the second signal.
- the calculation unit 70 determines the eccentricity phase of the axis B with respect to the rotation axis A and the eccentricity amount of the axis B with respect to the rotation axis A (step S2). For example, the calculation unit 70 estimates the waveform of the second signal from the obtained amplitude of the second signal, and the Y value indicated by the second signal output from the output unit 60 and the trend of increase or decrease in the signal level of the second signal. and the eccentricity phase of the axis B with respect to the rotation axis A is determined.
- the calculator 70 may calculate the eccentricity phase of the axis B with respect to the rotation axis A without using the first signal.
- the encoder 10 can more accurately detect the eccentricity of the rotating plate 20 with respect to the detection target 1 . Further, in the encoder 10, the first light receiving region 55, the second light receiving region 56, the third light receiving region 57, and the fourth light receiving region 58 can be provided on one substrate 30, so that the encoder 10 can be made smaller and less expensive. can provide.
- the encoder 10 according to the first embodiment has been described above.
- the encoder 10 includes an emitting portion 40 that emits light and a rotary plate 20 that rotates. a rotating plate 20 having an annular region 26 for reflecting light emitted from the rotating plate 20; A first set having a first light-receiving region 55 and a second light-receiving region 56 aligned in a first direction E intersecting C, and a third light-receiving region 57 and a fourth light-receiving region aligned in a second direction F intersecting the rotation direction C. 58 and having a second set provided alongside the first set in the direction of rotation C. As shown in FIG.
- the first set having the first light receiving area 55 and the second light receiving area 56 arranged in the first direction E intersecting the rotation direction C of the rotating plate 20 and the second set having the second light receiving area 56 arranged in the first direction E intersecting the rotation direction C of the rotating plate 20 It has a third light-receiving region 57 and a fourth light-receiving region 58 arranged side by side, and has a first set and a second set arranged side by side in the direction of rotation C.
- the position of the light received by the first light receiving area 55, the second light receiving area 56, the third light receiving area 57, and the fourth light receiving area 58 changes as the rotary plate 20 rotates. , the eccentricity of the rotating plate 20 with respect to the detection target 1 can be detected with high accuracy.
- A1 is the signal value corresponding to the light received by the first light receiving region 55
- A2 is the signal value corresponding to the light received by the second light receiving region 56.
- the output unit 60 outputs a signal indicating the value of Q below.
- the output unit 60 outputs a signal indicating the value of X1 and a signal indicating the value of Y1 below.
- the rotating plate 20 has one or more patterns for detecting the rotation angle of the rotating plate 20, and the light receiving section 50 has the light emitted from the emitting section 40. has one or more light-receiving regions that receive light that has passed through one or more patterns, and is emitted from the emitting portion 40 and received by one or more light-receiving regions via one or more patterns
- P be the rotation angle of the rotor plate 20 detected based on
- ⁇ r be the eccentricity amount of the axis B of the annular region 26 with respect to the rotation axis A
- ⁇ be the eccentricity phase of the axis B with respect to the rotation axis A
- the output section 60 outputs
- the first set and the second set are provided with the output section 40 interposed in the rotation direction C.
- each of the first direction E and the second direction F is a direction parallel to the straight line G perpendicular to the rotation axis A, and the first set and the second set are provided symmetrically about the straight line G as the axis of symmetry.
- a decrease in the amount of light received by the first light receiving area 55, the second light receiving area 56, the third light receiving area 57, and the fourth light receiving area 58 and variations in the light amount can be suppressed. 20 eccentricity can be detected with higher accuracy.
- the first light receiving region 55 of the second light receiving region 56 and the first light receiving region 55 is smaller than the dimension W2 in the first direction of the light emitted from the emitting portion 40 and applied to the first light receiving region 55 and the second light receiving region 56 via the annular region 26.
- the dimension from the end of the third light receiving region 57 opposite to the fourth light receiving region 58 to the end of the fourth light receiving region 58 opposite to the third light receiving region 57 in the second direction F is It is larger than the dimension in the second direction F of the light emitted from the emitting portion 40 and applied to the third light receiving region 57 and the fourth light receiving region 58 via the annular region 26 .
- the rotating plate 20 when the rotating plate 20 is eccentric with respect to the detection target 1, the light received by the first light receiving region 55 and the second light receiving region 56 is reduced as the rotating plate 20 rotates. Since the position and the position of the light received by the third light receiving area 57 and the fourth light receiving area 58 can be appropriately changed, the eccentricity of the rotating plate 20 with respect to the detection target 1 can be detected with higher accuracy.
- the emitting portion 40 has a point light source, and the dimension between the annular region 26 and the emitting portion 40 in the axial direction in which the rotation axis A extends is h1.
- the dimension between the annular region 26 and the first light receiving region 55 and the second light receiving region 56 in the axial direction along which the axis A extends is h2, and the first light receiving region 55 is opposite to the second light receiving region 56 in the first direction E. side to the end of the second light receiving region 56 opposite to the first light receiving region 55, and the dimension of the annular region 26 in the first direction E is W1.
- W2 (h2/h1) ⁇ W1 and W2/ It satisfies L ⁇ 1.
- the rotating plate 20 when the rotating plate 20 is eccentric with respect to the detection target 1, the light received by the first light receiving region 55 and the second light receiving region 56 is reduced as the rotating plate 20 rotates. Since the position can be appropriately changed, the eccentricity of the rotating plate 20 with respect to the detection target 1 can be detected with even higher accuracy.
- FIG. 11 is a schematic diagram of the rotary plate 20a of the encoder according to the second embodiment as seen from the axial direction.
- FIG. 12 is a schematic diagram of the light emitting portion 40a and the light receiving portion 50a of the encoder of FIG. 11 viewed from the axial direction.
- a configuration of an encoder according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12.
- FIG. In the following, differences from the encoder 10 according to the first embodiment are mainly described.
- the encoder according to the second embodiment includes a rotating plate 20a different from the rotating plate 20.
- the encoder according to the second embodiment includes a light emitting section 40a different from the light emitting section 40 and a light receiving section 50a different from the light receiving section 50.
- the encoder according to the second embodiment mainly differs from the encoder 10 in these respects.
- the rotating plate 20a has a main body 21, an absolute pattern 22a, an incremental pattern 24a, and an annular region 26a.
- the annular area 26a is an annular area that is provided so as to surround the rotation axis A and that reflects the light emitted from the emitting portion 40a.
- the annular region 26a reflects the light emitted from the emitting portion 40a toward the light receiving portion 50a.
- the annular region 26a is provided on the main surface of the main body 21 on the output portion 40a side.
- the direction in which the axis B of the annular region 26a extends coincides with the axial direction.
- the annular region 26a is configured by continuously annularly arranging reflecting portions that reflect the light emitted from the emitting portion 40a toward the light receiving portion 50a.
- the emission section 40a emits light. Specifically, the emitting portion 40a emits light toward the rotating plate 20a. More specifically, the emitting portion 40a emits light toward the absolute pattern 22a, the incremental pattern 24a, and the annular region 26a.
- the emission part 40a is provided on the main surface of the substrate 30 on the rotating plate 20a side.
- the light receiving portion 50a receives light, etc., which is emitted from the emitting portion 40a and passes through the annular region 26a.
- the light receiving section 50a has a first absolute light receiving area 51a, a second absolute light receiving area 52a, a first incremental light receiving area 53a, a second incremental light receiving area 54a, a first set, and a second set.
- the first absolute light-receiving region 51a and the second absolute light-receiving region 52a each receive the light emitted from the emitting portion 40a and passing through the absolute pattern 22a.
- the first absolute light-receiving region 51a and the second absolute light-receiving region 52a are arranged to be shifted in the rotation direction C from each other.
- Each of the first incremental light receiving area 53a and the second incremental light receiving area 54a receives light emitted from the emitting portion 40a and passing through the incremental pattern 24a.
- the first incremental light-receiving region 53a and the second incremental light-receiving region 54a are arranged to be shifted in the rotational direction C from each other.
- the first set has a first light-receiving area 55a and a second light-receiving area 56a aligned in a first direction E intersecting the rotation direction C of the rotary plate 20a.
- the second set has a third light-receiving region 57a and a fourth light-receiving region 58a arranged in a second direction F intersecting with the rotation direction C, and arranged side by side with the first set in the rotation direction C. As shown in FIG.
- the end of the first light receiving region 55a on the side of the second light receiving region 56a, the end of the second light receiving region 56a on the side of the first light receiving region 55a, the end of the third light receiving region 57a on the side of the fourth light receiving region 58a, and the Each of the ends of the four light receiving regions 58a on the side of the third light receiving region 57a is linear along the tangential direction of the rotation direction C. As shown in FIG.
- the end of the first light receiving region 55a opposite to the second light receiving region 56a, the end of the second light receiving region 56a opposite to the first light receiving region 55a, and the fourth light receiving region of the third light receiving region 57a are linear along the tangential direction of the rotation direction C, respectively.
- the end portion on the side of the fourth light receiving region 58a and the end portion of the fourth light receiving region 58a on the side of the third light receiving region 57a are linear along the tangential direction of the rotation direction C, respectively.
- FIG. 13 is a schematic diagram of the rotating plate 20b of the encoder according to the third embodiment as seen from the axial direction.
- FIG. 14 is a schematic diagram of the emitting portion 40b and the light receiving portion 50b of the encoder of FIG. 13 as viewed from the axial direction.
- the configuration of the encoder according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 13 and 14. FIG. In the following, differences from the encoder 10 according to the first embodiment are mainly described.
- the encoder according to the third embodiment includes a rotating plate 20b different from the rotating plate 20. As shown in FIG. Further, as shown in FIG. 14, the encoder according to the third embodiment includes an emitting portion 40b different from the emitting portion 40 and a light receiving portion 50b different from the light receiving portion 50. As shown in FIG. The encoder according to the third embodiment mainly differs from the encoder 10 in these respects.
- the rotating plate 20b has a main body 21, an absolute pattern 22b, an incremental pattern 24b, and an annular region 26b.
- the annular area 26b is an annular area that is provided so as to surround the rotation axis A and that reflects the light emitted from the emitting portion 40b.
- the annular region 26b reflects the light emitted from the emitting portion 40b toward the light receiving portion 50b.
- the annular region 26b is provided on the main surface of the main body 21 on the output portion 40b side.
- the direction in which the axis B of the annular region 26b extends coincides with the axial direction.
- the annular region 26b is configured by continuously annularly arranging reflecting portions that reflect the light emitted from the emitting portion 40b toward the light receiving portion 50b.
- the annular region 26b is arranged radially inward of the absolute pattern 22b and the incremental pattern 24b. In other words, among the absolute pattern 22b, the incremental pattern 24b, and the annular area 26b, the annular area 26b is the innermost in the radial direction.
- the emitting portion 40b emits light. Specifically, the emitting portion 40b emits light toward the rotating plate 20b. More specifically, the emitting portion 40b emits light toward the absolute pattern 22b, the incremental pattern 24b, and the annular region 26b.
- the emitting portion 40b is provided on the main surface of the substrate 30 on the rotating plate 20b side.
- the light receiving portion 50b receives light or the like emitted from the emitting portion 40b and passing through the annular region 26b.
- the light receiving section 50b has a first absolute light receiving area 51b, a second absolute light receiving area 52b, a first incremental light receiving area 53b, a second incremental light receiving area 54b, a first set, and a second set.
- Each of the first absolute light-receiving region 51b and the second absolute light-receiving region 52b receives light emitted from the emitting portion 40b and passing through the absolute pattern 22b.
- Each of the first incremental light receiving area 53b and the second incremental light receiving area 54b receives light emitted from the emitting portion 40b and passing through the incremental pattern 24b.
- the first set has a first light-receiving area 55b and a second light-receiving area 56b aligned in a first direction E intersecting the rotation direction C of the rotating plate 20b.
- the second set has a third light-receiving region 57b and a fourth light-receiving region 58b aligned in a second direction F that intersects with the rotational direction C, and is provided side by side with the first set in the rotational direction C. As shown in FIG.
- Each of the first set and the second set is arranged inward of the emitting portion 40b in the radial direction about the rotation axis A. That is, in the radial direction about the rotation axis A, each of the first light receiving region 55b, the second light receiving region 56b, the third light receiving region 57b, and the fourth light receiving region 58b is arranged inside the emitting portion 40b. It is
- the end of the first light receiving region 55b on the side of the second light receiving region 56b, the end of the second light receiving region 56b on the side of the first light receiving region 55b, the end of the third light receiving region 57b on the side of the fourth light receiving region 58b, and the Each of the ends of the four light receiving regions 58b on the side of the third light receiving region 57b is curved along the rotation direction C. As shown in FIG.
- the end portion of the first light receiving region 55b opposite to the second light receiving region 56b, the end portion of the second light receiving region 56b opposite to the first light receiving region 55b, and the fourth light receiving region of the third light receiving region 57b are curved along the rotation direction C, respectively.
- Each of the first light receiving region 55b, the second light receiving region 56b, the third light receiving region 57b, and the fourth light receiving region 58b has an arc shape along the rotation direction C.
- the first direction E is a direction that coincides with the radial direction about the rotation axis A
- the second direction F is a direction that coincides with the radial direction about the rotation axis A and intersects the first direction E. be.
- the first light receiving area 55b and the third light receiving area 57b are adjacent in the rotation direction C, and the second light receiving area 56b and the fourth light receiving area 58b are adjacent in the rotation direction C.
- each of the first set and the second set is arranged inward of the emitting portion 40b in the radial direction about the rotation axis A.
- the end of the first light receiving region 55b on the second light receiving region 56b side, the end of the second light receiving region 56b on the first light receiving region 55b side, the third light receiving region 57b , and the end of the fourth light receiving region 58b on the side of the third light receiving region 57b are curved along the rotation direction C, respectively.
- the first direction E is a direction that coincides with the radial direction about the rotation axis A
- the second direction F is the radial direction about the rotation axis A. and intersects the first direction E.
- the eccentricity of the rotating plate 20b with respect to the detection target 1 can be reduced. can be detected with higher accuracy.
- FIG. 15 is a schematic diagram of the emitting portion 40c and the light receiving portion 50c of the encoder according to the fourth embodiment as seen from the axial direction.
- a configuration of an encoder according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. In the following, differences from the encoder 10 according to the first embodiment are mainly described.
- the encoder according to the fourth embodiment includes a rotating plate (not shown) different from the rotating plate 20, an emitting portion 40c different from the emitting portion 40, and a light receiving portion 50.
- the main difference from the encoder 10 is that it includes a light receiving section 50c.
- the emission part 40c emits light. Specifically, the emitting portion 40c emits light toward the rotating plate. More specifically, the emitting portion 40c emits light toward an annular region (not shown) of the rotating plate or the like.
- the emitting portion 40c is provided on the main surface of the substrate 30 on the rotating plate side.
- the light receiving portion 50c receives light or the like emitted from the emitting portion 40c and passing through the annular region of the rotating plate of the encoder according to the fourth embodiment.
- the light receiving section 50c has a first absolute light receiving area 51c, a second absolute light receiving area 52c, a first incremental light receiving area 53c, a second incremental light receiving area 54c, a first set, and a second set.
- Each of the first absolute light-receiving region 51c and the second absolute light-receiving region 52c receives light that is emitted from the emitting portion 40c and passes through the absolute pattern of the rotating plate.
- Each of the first incremental light receiving area 53c and the second incremental light receiving area 54c receives light emitted from the emitting portion 40c and passing through the incremental pattern of the rotating plate.
- the first set has a first light-receiving region 55c and a second light-receiving region 56c aligned in a first direction E intersecting with the rotation direction C of the rotating plate.
- the second set has a third light-receiving region 57c and a fourth light-receiving region 58c aligned in a second direction F that intersects with the rotational direction C, and is provided side by side with the first set in the rotational direction C. As shown in FIG.
- the first set and the second set are provided with a phase difference of 90 degrees in the rotation direction C. That is, the second set is provided at a position shifted by 90 degrees in the rotational direction C with respect to the first set.
- the encoder according to the fourth embodiment has been described above.
- FIG. 16 shows the relationship between the dimensions of the first light receiving area 55d and the second light receiving area 56d and the dimensions of the light irradiated to the first light receiving area 55d and the second light receiving area 56d in the encoder according to the fifth embodiment. It is an explanatory view for explaining. A configuration of an encoder according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG.
- the emitting portion 40d has a surface light source, and the dimension between the annular region 26d and the emitting portion 40d in the axial direction in which the rotation axis A extends is h1.
- the dimension between the annular region 26d and the first light receiving region 55d and the second light receiving region 56d in the axial direction in which A extends is h2, and the side opposite to the second light receiving region 56d of the first light receiving region 55d in the first direction E from the end of the second light receiving region 56d to the end of the second light receiving region 56d opposite to the first light receiving region 55d, and the dimension of the annular region 26d in the first direction E is W1.
- W2 be the dimension in the first direction E of the light irradiated onto the first light receiving region 55d and the second light receiving region 56d via the region 26d, and let D be the dimension of the light exit opening of the surface light source in the first direction E.
- W2 ((h2/h1)+1) ⁇ W1+D and W2/L ⁇ 1 are satisfied, and even if the reflected light on the light-receiving surface moves due to the maximum correctable eccentricity, the light-receiving region (first light-receiving It is desirable to design L so that the reflected light does not protrude from the region 55d and the second light receiving region 56d).
- the same relational expressions are satisfied for the third light receiving area and the fourth light receiving area.
- the emitting portion 40d has a surface light source, the dimension between the annular region 26d and the emitting portion 40d in the axial direction in which the rotation axis A extends is h1, and the rotation axis A is The dimension between the annular region 26d and the first light receiving region 55d and the second light receiving region 56d in the extending axial direction is h2, and the end of the first light receiving region 55d opposite to the second light receiving region 56d in the first direction E.
- L is the dimension from the second light receiving region 56d to the end of the second light receiving region 56d opposite to the first light receiving region 55d
- W1 is the dimension of the annular region 26d in the first direction E.
- W2 ((h2/h1)+1) ⁇ W1+D and W2/L ⁇ 1.
- the rotating plate when the rotating plate is eccentric with respect to the detection target 1, the position of the light received by the first light receiving region 55d and the second light receiving region 56d is changed as the rotating plate rotates. Since it can be appropriately changed, the eccentricity of the rotating plate with respect to the detection target 1 can be detected with even higher accuracy.
- FIG. 17 shows the relationship between the dimensions of the first light receiving region 55e and the second light receiving region 56e and the dimensions of the light irradiated to the first light receiving region 55e and the second light receiving region 56e in the encoder according to the sixth embodiment. It is an explanatory view for explaining. A configuration of an encoder according to the sixth embodiment will be described with reference to FIG. In the following, differences from the encoder 10 according to the first embodiment are mainly described.
- the encoder according to the sixth embodiment includes an emitting portion 40e, an annular region 26e, a first light receiving region 55e, and a second light receiving region 56e.
- the annular region 26e is recessed in the axial direction along which the rotation axis A extends.
- the light emitted from the emitting portion 40e and reflected by the annular region 26e is irradiated onto the first light receiving region 55e and the second light receiving region 56e while converging.
- the light emitted from the emitting portion 40e and reflected by the annular region 26e is also irradiated onto the third light receiving region and the fourth light receiving region while being converged.
- the encoder according to the sixth embodiment has been described above.
- the annular region 26e is recessed in the axial direction along which the rotation axis A extends.
- the plate eccentricity can be detected with higher accuracy.
- FIG. 18 is a flow chart showing an example of a mounting method according to the seventh embodiment. An example of a mounting method according to the seventh embodiment will be described with reference to FIG. Here, an attachment method for attaching the encoder 10 to the detection target 1 will be described.
- the rotary plate 20 is attached to the detection target 1 (step S21).
- the rotary plate 20 is attached to the detection target 1 using screws or the like.
- the rotating plate 20 When the rotating plate 20 is attached to the detection target 1, the rotating plate 20 is rotated around the rotation axis A (step S22). Note that the rotating plate 20 does not necessarily have to be rotated.
- the signal output by the output unit 60 is obtained (step S23).
- the X value and the Y value are obtained from the signal output by the output unit 60 .
- step S24 When the signal output by the output unit 60 is obtained, it is determined whether each of the X value and the Y value is 0 (step S24).
- step S24 If each of the X value and the Y value is not 0 (No in step S24), the mounting position of the rotating plate 20 with respect to the detection target 1 is adjusted (step S25).
- the mounting method according to the seventh embodiment is a mounting method for mounting the encoder 10 on the detection target 1, and the encoder 10 includes a light emitting portion 40 that emits light and a rotating plate 20 that rotates.
- a rotating plate 20 having an annular region 26 provided so as to surround the rotation axis A of 20 and reflecting light emitted from the emitting portion 40, and receiving light emitted from the emitting portion 40 and passing through the annular region 26.
- the light receiving portion 50 having a first set having a first light receiving region 55 and a second light receiving region 56 arranged in a first direction E intersecting the rotation direction C of the rotary plate 20; It has a third light-receiving region 57 and a fourth light-receiving region 58 arranged in a crossing second direction F and a second set arranged in parallel with the first set in the rotation direction C, and receives light by the first light-receiving region 55.
- A1 be the signal value corresponding to the received light
- A2 be the signal value corresponding to the light received by the second light receiving region 56
- B1 be the signal value corresponding to the light received by the third light receiving region 57
- an output unit 60 that outputs a signal indicating the following X value and a signal indicating the Y value
- B2 is the signal value corresponding to the light received by the fourth light receiving region 58
- X (A1+B2)-(B1+A2)
- Y (A1+B1)-(A2+B2)
- Step S21 attaching the rotating plate 20 to the detection object 1
- Step S23 of causing the output unit 60 to output a signal indicating the value of X and a signal indicating the value of Y after attaching the rotating plate 20 to the object 1 to be detected.
- the rotating plate 20 is attached to the detection target 1 so that the value of X indicated by the signal output by the output section 60 is 0 and the value of Y indicated by the signal output by the output section
- the annular regions 26 to 26e reflect light
- the present invention is not limited to this.
- the annular region may transmit light emitted from the emitting portion toward the receiving portion.
- each component may be configured by dedicated hardware or implemented by executing a software program suitable for each component.
- Each component may be implemented by a program execution unit such as a CPU (Central Processing Unit) or processor reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a hard disk or semiconductor memory.
- the software that implements the analysis support method and the like of each of the above embodiments is a computer program that causes a computer to execute each step of the flowcharts shown in FIGS. 9, 10, and 18, respectively.
- the at least one device is specifically a computer system composed of a microprocessor, ROM, RAM, hard disk unit, display unit, keyboard, mouse, and the like.
- a computer program is stored in the RAM or hard disk unit.
- At least one of the above devices achieves its functions by a microprocessor operating according to a computer program.
- the computer program is constructed by combining a plurality of instruction codes indicating instructions to the computer in order to achieve a predetermined function.
- a part or all of the components that constitute the at least one device may be composed of one system LSI (Large Scale Integration).
- a system LSI is an ultra-multifunctional LSI manufactured by integrating multiple components on a single chip. Specifically, it is a computer system that includes a microprocessor, ROM, RAM, etc. . A computer program is stored in the RAM. The system LSI achieves its functions by the microprocessor operating according to the computer program.
- a part or all of the components constituting at least one of the above devices may be composed of an IC card or a single module that can be attached to and detached from the device.
- An IC card or module is a computer system that consists of a microprocessor, ROM, RAM, and so on.
- the IC card or module may include the super multifunctional LSI described above.
- the IC card or module achieves its function by the microprocessor operating according to the computer program. This IC card or this module may be tamper resistant.
- the present disclosure may be the method shown above. Moreover, it may be a computer program for realizing these methods by a computer, or it may be a digital signal composed of a computer program.
- the present disclosure includes computer-readable recording media for computer programs or digital signals, such as flexible discs, hard disks, CD (Compact Disc)-ROM, DVD, DVD-ROM, DVD-RAM, BD (Blu-ray ( (registered trademark) Disc), semiconductor memory, etc. Alternatively, it may be a digital signal recorded on these recording media.
- the present disclosure may transmit computer programs or digital signals via electric communication lines, wireless or wired communication lines, networks typified by the Internet, data broadcasting, and the like.
- it may be implemented by another independent computer system by recording the program or digital signal on a recording medium and transferring it, or by transferring the program or digital signal via a network or the like.
- the encoder according to the present disclosure can be used to detect rotation of a rotating shaft of a motor that rotates a load.
Landscapes
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Abstract
エンコーダ(10)は、光を出射する出射部(40)と、回転する回転板(20)であって、回転板(20)の回転軸線(A)を囲うように設けられかつ出射部(40)から出射された光を反射させる環状領域(26)を有する回転板(20)と、出射部(40)から出射されて環状領域(26)を経由した光を受光する受光部(50)とを備え、受光部(50)は、回転板(20)の回転方向(C)と交差する第1方向(E)に並ぶ第1受光領域(55)および第2受光領域(56)を有する第1セットと、回転方向(C)と交差する第2方向(F)に並ぶ第3受光領域(57)および第4受光領域(58)を有しかつ回転方向(C)において第1セットと並んで設けられる第2セットとを有する。
Description
本開示は、エンコーダ、および取付方法に関する。
従来、モータのシャフト等の検出対象の回転を検出するエンコーダが知られている。たとえば、このようなエンコーダは、検出対象とともに回転する回転板と、検出対象に対する回転板の偏心を検出するための部材等とを備えている。たとえば、特許文献1には、軸の回転中心に対して対向する位置にセンサ部材を配置し、センサ部材から得られる角速度の情報を制御装置に入力して演算処理し、円板の取り付け位置の誤差成分を除去し、真の回転角速度成分のみを得て、感光体ドラムに対する駆動モータに回転変動が生じないような駆動パルスを出力させる角速度検出装置が開示されている。
しかしながら、特許文献1の角速度検出装置では、検出対象に対する回転板の偏心を精度よく検出できないという課題がある。
本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、検出対象に対する回転板の偏心を精度よく検出できるエンコーダ等を提供することを目的とする。
本開示の一態様に係るエンコーダは、光を出射する出射部と、回転する回転板であって、前記回転板の回転軸線を囲うように設けられかつ前記出射部から出射された光を反射または透過させる環状領域を有する回転板と、前記出射部から出射されて前記環状領域を経由した光を受光する受光部とを備え、前記受光部は、前記回転板の回転方向と交差する第1方向に並ぶ第1受光領域および第2受光領域を有する第1セットと、前記回転方向と交差する第2方向に並ぶ第3受光領域および第4受光領域を有しかつ前記回転方向において前記第1セットと並んで設けられる第2セットとを有する。
また、本開示の一態様に係る取付方法は、エンコーダを検出対象に取り付ける取付方法であって、前記エンコーダは、光を出射する出射部と、回転する回転板であって、前記回転板の回転軸線を囲うように設けられかつ前記出射部から出射された光を反射または透過させる環状領域を有する回転板と、前記出射部から出射されて前記環状領域を経由した光を受光する受光部とを備え、前記受光部は、前記回転板の回転方向と交差する第1方向に並ぶ第1受光領域および第2受光領域を有する第1セットと、前記回転方向と交差する第2方向に並ぶ第3受光領域および第4受光領域を有しかつ前記回転方向において前記第1セットと並んで設けられる第2セットとを有し、前記第1受光領域によって受光された光に応じた信号値をA1とし、前記第2受光領域によって受光された光に応じた信号値をA2とし、前記第3受光領域によって受光された光に応じた信号値をB1とし、前記第4受光領域によって受光された光に応じた信号値をB2としたとき、以下のXの値を示す信号およびYの値を示す信号を出力する出力部をさらに備え、X=(A1+B2)-(B1+A2)、Y=(A1+B1)-(A2+B2)、前記回転板を前記検出対象に取り付けるステップと、前記回転板を前記検出対象に取り付けた後、前記出力部によってXの値を示す信号およびYの値を示す信号を出力させるステップとを含み、前記出力部によって出力された信号が示すXの値が0になりかつ前記出力部によって出力された信号が示すYの値が0になるように、前記回転板を前記検出対象に取り付ける。
本開示によれば、検出対象に対する回転板の偏心を精度よく検出できるエンコーダ等を提供できる。
以下、本開示の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ならびに、工程および工程の順序等は、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。
また、以下の実施の形態において、平行および直交等の、2つの方向の相対的な姿勢を示す表現が用いられる場合があるが、これらの表現は、厳密にはその姿勢ではない場合も含む。たとえば、2つの方向が直交である、という場合、特に断りのない限り、当該2つの方向が完全に直交であることを意味するだけでなく、実質的に直交であること、すなわち、たとえば数%程度の差異を含むことも意味する。
(第1の実施の形態)
図1は、実施の形態に係るエンコーダ10を示す斜視図である。図2は、図1のエンコーダ10の回転板20を軸線方向から見た模式図である。図3は、図1のエンコーダ10の出射部40および受光部50を軸線方向から見た模式図である。図4は、図1のエンコーダ10における、第1受光領域55および第2受光領域56の寸法と第1受光領域55および第2受光領域56に照射される光の寸法との関係を説明するための説明図である。図1から図4を参照して、エンコーダ10について説明する。
図1は、実施の形態に係るエンコーダ10を示す斜視図である。図2は、図1のエンコーダ10の回転板20を軸線方向から見た模式図である。図3は、図1のエンコーダ10の出射部40および受光部50を軸線方向から見た模式図である。図4は、図1のエンコーダ10における、第1受光領域55および第2受光領域56の寸法と第1受光領域55および第2受光領域56に照射される光の寸法との関係を説明するための説明図である。図1から図4を参照して、エンコーダ10について説明する。
なお、図1では、図面が煩雑になることを避けるため、第1アブソリュートパターン22、第2アブソリュートパターン23、第1インクリメンタルパターン24、および第2インクリメンタルパターン25等の図示を省略する。また、図2では、図面が煩雑になることを避けるため、回転板20を半分だけ図示する。また、図4では、図面が煩雑になることを避けるため、出射部40と第1受光領域55および第2受光領域56とを第1方向にずらして図示している。また、軸線方向とは、回転軸線Aが延在している方向(図1等のZ軸方向)を示す。
図1に示すように、エンコーダ10は、検出対象1の回転を検出する。具体的には、エンコーダ10は、検出対象1の位置(回転位置)、検出対象1の回転方向、検出対象1の回転量、および/または検出対象1の回転数等を検出する。検出対象1は、回転軸線Aを回転中心として回転する。本実施の形態では、検出対象1は、モータの回転軸(シャフト)である。
エンコーダ10は、回転板20と、基板30と、出射部40と、受光部50とを備えている。
図1および図2に示すように、回転板20は、検出対象1とともに回転軸線Aを回転中心として回転する。回転板20は、本体21と、第1アブソリュートパターン22と、第2アブソリュートパターン23と、第1インクリメンタルパターン24と、第2インクリメンタルパターン25と、環状領域26とを有している。第1アブソリュートパターン22、第2アブソリュートパターン23、第1インクリメンタルパターン24、および第2インクリメンタルパターン25は、回転板20(検出対象1)の回転角度を検出するための1つ以上のパターンの一例である。
本体21は、軸線方向を厚み方向とする板状であり、軸線方向から見たとき円形である。本体21は、検出対象1の軸線方向の一端部に取り付けられており、検出対象1とともに回転軸線Aを回転中心として回転する。本体21の軸心は、環状領域26の軸心Bと一致している。
第1アブソリュートパターン22は、検出対象1の絶対位置を検出するためのパターンである。第1アブソリュートパターン22は、本体21の出射部40側の主面に設けられており、回転軸線Aを囲うように環状に設けられている。第1アブソリュートパターン22の軸心は、環状領域26の軸心Bと一致している。たとえば、第1アブソリュートパターン22は、出射部40から出射された光を受光部50に向かって反射させる反射部と、出射部40から出射された光を受光部50に向かって反射させない非反射部とが、環状に並んで構成される。
第2アブソリュートパターン23は、検出対象1の絶対位置を検出するためのパターンである。第2アブソリュートパターン23は、本体21の出射部40側の主面に設けられており、回転軸線Aを囲うように環状に設けられている。第2アブソリュートパターン23の軸心は、環状領域26の軸心Bと一致している。第2アブソリュートパターン23は、環状領域26の軸心Bを中心とする径方向において、第1アブソリュートパターン22よりも内方に設けられている。たとえば、第2アブソリュートパターン23は、出射部40から出射された光を受光部50に向かって反射させる反射部と、出射部40から出射された光を受光部50に向かって反射させない非反射部とが、環状に並んで構成される。
第1インクリメンタルパターン24は、検出対象1の相対位置を検出するためのパターンである。第1インクリメンタルパターン24は、本体21の出射部40側の主面に設けられており、回転軸線Aを囲うように環状に設けられている。第1インクリメンタルパターン24の軸心は、環状領域26の軸心Bと一致している。第1インクリメンタルパターン24は、環状領域26の軸心Bを中心とする径方向において、第1アブソリュートパターン22よりも外方に設けられている。たとえば、第1インクリメンタルパターン24は、出射部40から出射された光を受光部50に向かって反射させる反射部と、出射部40から出射された光を受光部50に向かって反射させない非反射部とが、環状に並んで構成される。
第2インクリメンタルパターン25は、検出対象1の相対位置を検出するためのパターンである。第2インクリメンタルパターン25は、本体21の出射部40側の主面に設けられており、回転軸線Aを囲うように環状に設けられている。第2インクリメンタルパターン25の軸心は、環状領域26の軸心Bと一致している。第2インクリメンタルパターン25は、環状領域26の軸心Bを中心とする径方向において、第2アブソリュートパターン23よりも内方に設けられている。たとえば、第2インクリメンタルパターン25は、出射部40から出射された光を受光部50に向かって反射させる反射部と、出射部40から出射された光を受光部50に向かって反射させない非反射部とが、環状に並んで構成される。
なお、たとえば、回転板20の回転角度を検出するための1つ以上のパターンのそれぞれは、出射部40から出射された光を透過させてもよい。
環状領域26は、回転軸線Aを囲うように設けられかつ出射部40から出射された光を反射させる環状の領域である。環状領域26は、出射部40から出射された光を受光部50に向かって反射させる。環状領域26は、本体21の出射部40側の主面に設けられている。環状領域26の軸心Bが延びる方向は、軸線方向と一致している。図1では、環状領域26の軸心Bと回転軸線Aとが一致した状態を図示している。たとえば、環状領域26は、出射部40から出射された光を受光部50に向かって反射させる反射部が連続的に環状に並んで構成される。
図1に示すように、基板30は、軸線方向において、回転板20と対向するように設けられている。基板30は、軸線方向を厚み方向とする板状である。
図1および図3に示すように、出射部40は、光を出射する。具体的には、出射部40は、回転板20に向かって光を出射する。さらに具体的には、出射部40は、第1アブソリュートパターン22、第2アブソリュートパターン23、第1インクリメンタルパターン24、第2インクリメンタルパターン25、および環状領域26に向かって光を出射する。出射部40は、基板30の回転板20側の主面に設けられている。
受光部50は、出射部40から出射されて環状領域26を経由した光等を受光する。受光部50は、第1アブソリュート受光領域51と、第2アブソリュート受光領域52と、第1インクリメンタル受光領域53と、第2インクリメンタル受光領域54と、第1セットと、第2セットとを有している。第1アブソリュート受光領域51、第2アブソリュート受光領域52、第1インクリメンタル受光領域53、および第2インクリメンタル受光領域54は、出射部40から出射されて1つ以上のパターンを経由した光を受光する1つ以上の受光領域の一例である。
第1アブソリュート受光領域51は、出射部40から出射されて第1アブソリュートパターン22を経由した光を受光する。
第2アブソリュート受光領域52は、出射部40から出射されて第2アブソリュートパターン23を経由した光を受光する。
第1インクリメンタル受光領域53は、出射部40から出射されて第1インクリメンタルパターン24を経由した光を受光する。
第2インクリメンタル受光領域54は、出射部40から出射されて第2インクリメンタルパターン25を経由した光を受光する。
第1セットは、回転板20の回転方向Cと交差する第1方向Eに並ぶ第1受光領域55および第2受光領域56を有している。第2セットは、回転方向Cと交差する第2方向Fに並ぶ第3受光領域57および第4受光領域58を有し、回転方向Cにおいて第1セットと並んで設けられている。つまり、第3受光領域57および第4受光領域58は、回転方向Cにおいて、第1受光領域55および第2受光領域56と並んで設けられている。
本実施の形態では、第1セットと第2セットとは、回転方向Cにおいて出射部40を挟んで設けられている。つまり、第1受光領域55および第2受光領域56と、第3受光領域57および第4受光領域58とは、回転方向Cにおいて出射部40を挟んで設けられている。
第1方向Eおよび第2方向Fのそれぞれは、回転軸線Aと直交する平面と平行な方向である。本実施の形態では、第1方向Eおよび第2方向Fのそれぞれは、回転軸線Aと直交する直線Gと平行な方向(Y軸方向)であり、第1セットと第2セットとは、直線Gを対称軸として線対称に設けられている。つまり、第1受光領域55および第2受光領域56は、直線Gと平行な方向に並び、第3受光領域57および第4受光領域58は、直線Gと平行な方向に並び、第1受光領域55および第2受光領域56と第3受光領域57および第4受光領域58とは、直線Gを対称軸として線対称に設けられている。
回転軸線Aを中心とする径方向において、第1受光領域55と第3受光領域57とは同じ位置に設けられ、第2受光領域56と第4受光領域58とは同じ位置に設けられている。
第1受光領域55および第2受光領域56のそれぞれは、出射部40から出射されて環状領域26を経由した光(図3のHを参照)を受光可能な位置に設けられる。第3受光領域57および第4受光領域58のそれぞれは、出射部40から出射されて環状領域26を経由した光(図3のHを参照)を受光可能な位置に設けられる。
たとえば、第1受光領域55、第2受光領域56、第3受光領域57、および第4受光領域58のそれぞれは、受光素子における受光領域である。つまり、たとえば、受光部50は、複数の受光素子を含んで構成される。
図4に示すように、本実施の形態では、出射部40は、点光源を有し、軸線方向における環状領域26と出射部40との間の寸法をh1とし、軸線方向における環状領域26と第1受光領域55および第2受光領域56との間の寸法をh2とし、第1方向Eにおける第1受光領域55の第2受光領域56とは反対側の端部から第2受光領域56の第1受光領域55とは反対側の端部までの寸法をLとし、第1方向Eにおける環状領域26の寸法をW1とし、点光源から出射されて環状領域26を経由して第1受光領域55および第2受光領域56に照射された光の第1方向Eにおける寸法をW2としたとき、W2=(h2/h1)×W1を満たし、かつW2/L<1を満たす。なお、第3受光領域57および第4受光領域58についても、同様の関係式を満たす。
第1方向Eにおける第1受光領域55の第2受光領域56とは反対側の端部から第2受光領域56の第1受光領域55とは反対側の端部までの寸法Lは、出射部40から出射されて環状領域26を経由して第1受光領域55および第2受光領域56に照射された光の第1方向における寸法W2よりも大きい。また、第2方向Fにおける第3受光領域57の第4受光領域58とは反対側の端部から第4受光領域58の第3受光領域57とは反対側の端部までの寸法は、出射部40から出射されて環状領域26を経由して第3受光領域57および第4受光領域58に照射された光の第2方向Fにおける寸法よりも大きい。
以上、エンコーダ10について説明した。
図5は、図1のエンコーダ10の機能構成を示すブロック図である。図5を参照して、エンコーダ10の機能構成について説明する。
図5に示すように、エンコーダ10は、出力部60と、算出部70とをさらに備えている。出力部60は、受光部50によって受光された光に応じた信号を出力する。具体的には、出力部60は、第1アブソリュート受光領域51によって受光された光に応じた信号、第2アブソリュート受光領域52によって受光された光に応じた信号、第1インクリメンタル受光領域53によって受光された光に応じた信号、第2インクリメンタル受光領域54によって受光された光に応じた信号、第1受光領域55によって受光された光に応じた信号、第2受光領域56によって受光された光に応じた信号、第3受光領域57によって受光された光に応じた信号、および第4受光領域58によって受光された光に応じた信号を出力する。たとえば、出力部60は、受光部50によって受光された光の強度に応じた信号を出力する。
出力部60は、第1受光領域55によって受光された光に応じた信号値をA1とし、第2受光領域56によって受光された光に応じた信号値をA2とし、第3受光領域57によって受光された光に応じた信号値をB1とし、第4受光領域58によって受光された光に応じた信号値をB2としたとき、以下のXの値を示す信号およびYの値を示す信号を出力する。
X=(A1+B2)-(B1+A2)
Y=(A1+B1)-(A2+B2)
Y=(A1+B1)-(A2+B2)
また、出力部60は、以下のQの値を示す信号を出力する。
Q=A1+B1+A2+B2
また、出力部60は、以下のX1の値を示す信号およびY1の値を示す信号を出力する。
X1=X/Q
Y1=Y/Q
Y1=Y/Q
算出部70は、出射部40から出射されて1つ以上のパターンを経由して1つ以上の受光領域によって受光された光に基づいて検出された回転板20の回転角度(角度アドレス)をPとし、回転軸線Aに対する環状領域26の軸心Bの偏芯量をΔr(図6を参照)とし、回転軸線Aに対する環状領域26の軸心Bの偏芯位相をΦ(図6を参照)とし、環状領域26の半径をr(図6を参照)としたとき、以下のP1の値を算出する。上述したように、本実施の形態では、当該1つ以上のパターンは、第1アブソリュートパターン22、第2アブソリュートパターン23、第1インクリメンタルパターン24、および第2インクリメンタルパターン25であり、当該1つ以上の受光領域は、第1アブソリュート受光領域51、第2アブソリュート受光領域52、第1インクリメンタル受光領域53、および第2インクリメンタル受光領域54である。
P1=P+tan-1(Δr×sinΦ/r)
または、P1=P-tan-1(Δr×sinΦ/r)
または、P1=P-tan-1(Δr×sinΦ/r)
たとえば、算出部70は、Φ=0~π/2である場合、およびΦ=3π/2~2πである場合、P1=P+tan-1(Δr×sinΦ/r)によってP1の値を算出する。
また、たとえば、算出部70は、Φ=π/2~3π/2である場合、P1=P-tan-1(Δr×sinΦ/r)によってP1の値を算出する。
また、たとえば、算出部70は、Y=(A1+B1)-(A2+B2)によって算出されたYの値が正である場合、P1=P+tan-1(Δr×sinΦ/r)によってP1の値を算出する。
また、たとえば、算出部70は、Y=(A1+B1)-(A2+B2)によって算出されたYの値が負である場合、P1=P-tan-1(Δr×sinΦ/r)によってP1の値を算出する。
算出部70による算出方法の詳細については後述する。
出力部60は、算出部70によって算出されたP1の値を示す信号を出力する。
以上、エンコーダ10の機能構成について説明した。
図6は、環状領域26の軸心Bが回転軸線Aに対して偏芯している状態を示す模式図である。図7は、環状領域26の軸心Bが回転軸線Aに対して偏芯している状態において、回転板20の回転に伴う、第1受光領域55、第2受光領域56、第3受光領域57、および第4受光領域58に照射される光(図7のHを参照)の位置の変化の一例を示す模式図である。図8は、環状領域26の軸心Bが回転軸線Aに対して偏芯している状態において、回転板20の回転に伴って、出力部60によって出力される信号の一例を示すグラフである。図6から図8を参照して、出力部60によって出力される信号について説明する。
図6に示すように、環状領域26の軸心Bが回転軸線Aに対して偏芯している場合において、回転板20が回転すると、環状領域26を経由して第1受光領域55と第2受光領域56と第3受光領域57と第4受光領域58とに照射される光の位置は、変化する。
たとえば、図7のT1で示される位置に回転板20が位置している場合、環状領域26の軸心Bが回転軸線Aに対して偏芯している場合における光の位置は、環状領域26の軸心Bが回転軸線Aに対して偏芯していない場合における光の位置(図7の二点鎖線を参照)よりも、Y軸方向の一方側に位置している。
また、たとえば、図7のT2で示される位置に回転板20が位置している場合、環状領域26の軸心Bが回転軸線Aに対して偏芯している場合における光の位置は、環状領域26の軸心Bが回転軸線Aに対して偏芯していない場合における光の位置(図7の二点鎖線を参照)よりも、X軸方向の一方側に位置している。
また、たとえば、図7のT3で示される位置に回転板20が位置している場合、環状領域26の軸心Bが回転軸線Aに対して偏芯している場合における光の位置は、環状領域26の軸心Bが回転軸線Aに対して偏芯していない場合における光の位置(図7の二点鎖線を参照)よりも、Y軸方向の他方側に位置している。
また、たとえば、図7のT4で示される位置に回転板20が位置している場合、環状領域26の軸心Bが回転軸線Aに対して偏芯している場合における光の位置は、環状領域26の軸心Bが回転軸線Aに対して偏芯していない場合における光の位置(図7の二点鎖線を参照)よりも、X軸方向の他方側に位置している。
図8に示すように、環状領域26の軸心Bが回転軸線Aに対して偏芯している場合において、回転板20が回転すると、出力部60は、X軸方向のずれを示す信号、およびY軸方向のずれを示す信号を出力する。これによって、環状領域26の軸心Bが回転軸線Aに対して偏芯していることがわかる。以下では、X軸方向のずれを示す信号を第1信号とし、Y軸方向のずれを示す信号を第2信号として説明する場合がある。
以上、出力部60によって出力される信号について説明した。
図9は、図1のエンコーダ10の算出部70の算出方法の一例を示すフローチャートである。図9を参照して、算出部70の算出方法の一例について説明する。
図9に示すように、まず、算出部70は、第1信号の振幅と第2信号の振幅とを一致させる(ステップS1)。上述したように、第1信号は、X軸方向のずれを示す信号であり、第2信号は、Y軸方向のずれを示す信号である。
算出部70は、第1信号の振幅と第2信号の振幅とを一致させると、回転軸線Aに対する軸心Bの偏芯位相と、回転軸線Aに対する軸心Bの偏芯量とを決定する(ステップS2)。たとえば、回転軸線Aに対する軸心Bの偏芯位相は、第1信号が示すXの値と第2信号が示すYの値とを用いて算出される。また、たとえば、回転軸線Aに対する軸心Bの偏芯量は、第1信号の振幅から算出される。また、たとえば、回転軸線Aに対する軸心Bの偏芯量は、予め準備されたテーブル、または関数から算出される。なお、偏芯量を算出するための振幅は、振幅を一致させた第1信号と第2信号の二乗和平方根から逐次求めても良い。具体的には、たとえば、偏芯量を算出するための振幅をGとした場合、以下の式によって、Gをリアルタイムで算出してもよい。
算出部70は、偏芯位相と偏芯量とを決定すると、角度を算出する(ステップS3)。たとえば、真の検出アドレスをP1としたとき、P1=P±tan-1(Δr×sinΦ/r)によって、真の検出アドレスを算出する。ここで、上述したように、Pは、出射部40から出射されて1つ以上のパターンを経由して受光部50によって受光された光に基づいて検出された回転板20の回転角度であり、rは、環状領域26の半径であり、Δrは、回転軸線Aに対する環状領域26の軸心Bの偏芯量であり、Φは、回転軸線Aに対する環状領域26の軸心Bの偏芯位相である。
以上、算出部70の演算方法の一例について説明した。
図10は、図1のエンコーダ10の算出部70の算出方法の他の一例を示すフローチャートである。図10を参照して、算出部70の算出方法の他の一例について説明する。なお、以下では、図9に示す算出方法の一例と異なる点について主に説明する。
図10に示すように、まず、算出部70は、第2信号の振幅を取得する(ステップS11)。たとえば、算出部70は、1回転前の第2信号の振幅を取得する。たとえば、算出部70は、テストモードにおける1回転、または連続回転中における1回転から、第2信号の振幅を取得する。具体的には、たとえば、算出部70は、任意の360度のデータから、第2信号の振幅を取得する。また、たとえば、算出部70は、任意の180度のデータからピーク値をクリップして、第2信号の振幅を取得する。
算出部70は、第2信号の振幅を取得すると、回転軸線Aに対する軸心Bの偏芯位相と、回転軸線Aに対する軸心Bの偏芯量とを決定する(ステップS2)。たとえば、算出部70は、取得した第2信号の振幅から第2信号の波形を推定し、出力部60から出力される第2信号が示すYの値と第2信号の信号レベルの増減の傾向とから回転軸線Aに対する軸心Bの偏芯位相を決定する。
このように、算出部70は、第1信号を用いずに、回転軸線Aに対する軸心Bの偏芯位相等を算出してもよい。
以上、算出部70の演算方法の他の一例について説明した。
上述したように、エンコーダ10では、検出対象1に対する回転板20の偏芯をより精度よく検出できる。また、エンコーダ10では、第1受光領域55、第2受光領域56、第3受光領域57、および第4受光領域58を1つの基板30に設けることができるので、より小型かつ安価なエンコーダ10を提供できる。
以上、第1の実施の形態に係るエンコーダ10について説明した。
第1の実施の形態に係るエンコーダ10は、光を出射する出射部40と、回転する回転板20であって、回転板20の回転軸線Aを囲うように設けられかつ出射部40から出射された光を反射させる環状領域26を有する回転板20と、出射部40から出射されて環状領域26を経由した光を受光する受光部50とを備え、受光部50は、回転板20の回転方向Cと交差する第1方向Eに並ぶ第1受光領域55および第2受光領域56を有する第1セットと、回転方向Cと交差する第2方向Fに並ぶ第3受光領域57および第4受光領域58を有しかつ回転方向Cにおいて第1セットと並んで設けられる第2セットとを有する。
これによれば、回転板20の回転方向Cと交差する第1方向Eに並ぶ第1受光領域55および第2受光領域56を有する第1セットと、回転方向Cと交差する第2方向Fに並ぶ第3受光領域57および第4受光領域58を有しかつ回転方向Cにおいて第1セットと並んで設けられる第2セットとを有する。これによって、回転板20が回転することに伴って、第1受光領域55と第2受光領域56と第3受光領域57と第4受光領域58とによって受光される光の位置が変化することによって、検出対象1に対する回転板20の偏心を精度よく検出できる。
また、第1の実施の形態に係るエンコーダ10において、第1受光領域55によって受光された光に応じた信号値をA1とし、第2受光領域56によって受光された光に応じた信号値をA2とし、第3受光領域57によって受光された光に応じた信号値をB1とし、第4受光領域58によって受光された光に応じた信号値をB2としたとき、以下のXの値を示す信号およびYの値を示す信号を出力する出力部60をさらに備える。
X=(A1+B2)-(B1+A2)
Y=(A1+B1)-(A2+B2)
Y=(A1+B1)-(A2+B2)
これによれば、回転板20の位置に応じた信号を出力できるので、検出対象1に対する回転板20の偏心をさらに精度良く検出できる。
また、第1の実施の形態に係るエンコーダ10において、出力部60は、以下のQの値を示す信号を出力する。
Q=A1+B1+A2+B2
これによれば、回転板20の位置に応じた信号を出力できるので、検出対象1に対する回転板20の偏心をさらに精度良く検出できる。
また、第1の実施の形態に係るエンコーダ10において、出力部60は、以下のX1の値を示す信号およびY1の値を示す信号を出力する。
X1=X/Q
Y1=Y/Q
Y1=Y/Q
これによれば、回転板20の位置に応じた信号を出力できるので、検出対象1に対する回転板20の偏心をさらに精度良く検出できる。
また、第1の実施の形態に係るエンコーダ10において、回転板20は、回転板20の回転角度を検出するための1つ以上のパターンを有し、受光部50は、出射部40から出射されて1つ以上のパターンを経由した光を受光する1つ以上の受光領域を有し、出射部40から出射されて1つ以上のパターンを経由して1つ以上の受光領域によって受光された光に基づいて検出された回転板20の回転角度をPとし、回転軸線Aに対する環状領域26の軸心Bの偏芯量をΔrとし、回転軸線Aに対する軸心Bの偏芯位相をΦとし、環状領域26の半径をrとしたとき、以下のP1の値を算出する算出部70をさらに備え、
P1=P+tan-1(Δr×sinΦ/r)
または、P1=P-tan-1(Δr×sinΦ/r)
出力部60は、算出部70によって算出されたP1の値を示す信号を出力する。
P1=P+tan-1(Δr×sinΦ/r)
または、P1=P-tan-1(Δr×sinΦ/r)
出力部60は、算出部70によって算出されたP1の値を示す信号を出力する。
これによれば、検出対象1に対して回転板20が偏心している場合であっても、検出対象1の正しい位置を検出できる。
また、第1の実施の形態に係るエンコーダ10において、第1セットと第2セットとは、回転方向Cにおいて出射部40を挟んで設けられる。
これによれば、第1受光領域55と第2受光領域56と第3受光領域57と第4受光領域58とによって受光される光の光量が低下することを抑制できるので、検出対象1に対する回転板20の偏心をさらに精度良く検出できる。
また、第1の実施の形態に係るエンコーダ10において、第1方向Eおよび第2方向Fのそれぞれは、回転軸線Aと直交する直線Gと平行な方向であり、第1セットと第2セットとは、直線Gを対称軸として線対称に設けられる。
第1受光領域55と第2受光領域56と第3受光領域57と第4受光領域58とによって受光される光の光量が低下することおよび光量のばらつきを抑制できるので、検出対象1に対する回転板20の偏心をさらに精度良く検出できる。
また、第1の実施の形態に係るエンコーダ10において、第1方向Eにおける第1受光領域55の第2受光領域56とは反対側の端部から第2受光領域56の第1受光領域55とは反対側の端部までの寸法Lは、出射部40から出射されて環状領域26を経由して第1受光領域55および第2受光領域56に照射された光の第1方向における寸法W2よりも大きく、第2方向Fにおける第3受光領域57の第4受光領域58とは反対側の端部から第4受光領域58の第3受光領域57とは反対側の端部までの寸法は、出射部40から出射されて環状領域26を経由して第3受光領域57および第4受光領域58に照射された光の第2方向Fにおける寸法よりも大きい。
これによれば、検出対象1に対して回転板20が偏芯している場合において、回転板20の回転に伴って、第1受光領域55と第2受光領域56とによって受光される光の位置、および第3受光領域57と第4受光領域58とによって受光される光の位置を適切に変化させることができるので、検出対象1に対する回転板20の偏心をさらに精度良く検出できる。
また、第1の実施の形態に係るエンコーダ10において、出射部40は、点光源を有し、回転軸線Aが延びる軸線方向における環状領域26と出射部40との間の寸法をh1とし、回転軸線Aが延びる軸線方向における環状領域26と第1受光領域55および第2受光領域56との間の寸法をh2とし、第1方向Eにおける第1受光領域55の第2受光領域56とは反対側の端部から第2受光領域56の第1受光領域55とは反対側の端部までの寸法をLとし、第1方向Eにおける環状領域26の寸法をW1とし、当該点光源から出射されて環状領域26を経由して第1受光領域55および第2受光領域56に照射された光の第1方向Eにおける寸法をW2としたとき、W2=(h2/h1)×W1かつ、W2/L<1を満たす。
これによれば、検出対象1に対して回転板20が偏芯している場合において、回転板20の回転に伴って、第1受光領域55と第2受光領域56とによって受光される光の位置を適切に変化させることができるので、検出対象1に対する回転板20の偏心をさらに精度良く検出できる。
(第2の実施の形態)
図11は、第2の実施の形態に係るエンコーダの回転板20aを軸線方向から見た模式図である。図12は、図11のエンコーダの出射部40aおよび受光部50aを軸線方向から見た模式図である。図11および図12を参照して、第2の実施の形態に係るエンコーダの構成について説明する。なお、以下では、第1の実施の形態に係るエンコーダ10と異なる点を主に説明する。
図11は、第2の実施の形態に係るエンコーダの回転板20aを軸線方向から見た模式図である。図12は、図11のエンコーダの出射部40aおよび受光部50aを軸線方向から見た模式図である。図11および図12を参照して、第2の実施の形態に係るエンコーダの構成について説明する。なお、以下では、第1の実施の形態に係るエンコーダ10と異なる点を主に説明する。
なお、図11では、図面が煩雑になることを避けるため、回転板20aを半分だけ図示する。
図11に示すように、第2の実施の形態に係るエンコーダは、回転板20とは異なる回転板20aを備えている。また、図12に示すように、第2の実施の形態に係るエンコーダは、出射部40とは異なる出射部40aと、受光部50とは異なる受光部50aとを備えている。第2の実施の形態に係るエンコーダは、これらの点において、エンコーダ10と主に異なっている。
図11に示すように、回転板20aは、本体21と、アブソリュートパターン22aと、インクリメンタルパターン24aと、環状領域26aとを有している。
環状領域26aは、回転軸線Aを囲うように設けられかつ出射部40aから出射された光を反射させる環状の領域である。環状領域26aは、出射部40aから出射された光を受光部50aに向かって反射させる。環状領域26aは、本体21の出射部40a側の主面に設けられている。環状領域26aの軸心Bが延びる方向は、軸線方向と一致している。たとえば、環状領域26aは、出射部40aから出射された光を受光部50aに向かって反射させる反射部が連続的に環状に並んで構成される。
図12に示すように、出射部40aは、光を出射する。具体的には、出射部40aは、回転板20aに向かって光を出射する。さらに具体的には、出射部40aは、アブソリュートパターン22a、インクリメンタルパターン24a、および環状領域26aに向かって光を出射する。出射部40aは、基板30の回転板20a側の主面に設けられている。
受光部50aは、出射部40aから出射されて環状領域26aを経由した光等を受光する。受光部50aは、第1アブソリュート受光領域51aと、第2アブソリュート受光領域52aと、第1インクリメンタル受光領域53aと、第2インクリメンタル受光領域54aと、第1セットと、第2セットとを有している。
第1アブソリュート受光領域51aおよび第2アブソリュート受光領域52aのそれぞれは、出射部40aから出射されてアブソリュートパターン22aを経由した光を受光する。第1アブソリュート受光領域51aおよび第2アブソリュート受光領域52aは、回転方向Cに相互にずれて配置されている。
第1インクリメンタル受光領域53aおよび第2インクリメンタル受光領域54aのそれぞれは、出射部40aから出射されてインクリメンタルパターン24aを経由した光を受光する。第1インクリメンタル受光領域53aおよび第2インクリメンタル受光領域54aは、回転方向Cに相互にずれて配置されている。
第1セットは、回転板20aの回転方向Cと交差する第1方向Eに並ぶ第1受光領域55aおよび第2受光領域56aを有している。第2セットは、回転方向Cと交差する第2方向Fに並ぶ第3受光領域57aおよび第4受光領域58aを有し、回転方向Cにおいて第1セットと並んで設けられている。
第1受光領域55aの第2受光領域56a側の端部、第2受光領域56aの第1受光領域55a側の端部、第3受光領域57aの第4受光領域58a側の端部、および第4受光領域58aの第3受光領域57a側の端部のそれぞれは、回転方向Cの接線方向に沿った直線状である。
また、第1受光領域55aの第2受光領域56aとは反対側の端部、第2受光領域56aの第1受光領域55aとは反対側の端部、第3受光領域57aの第4受光領域58aとは反対側の端部、および第4受光領域58aの第3受光領域57aとは反対側の端部のそれぞれは、回転方向Cの接線方向に沿った直線状である。
以上、第2の実施の形態に係るエンコーダについて説明した。
第2の実施の形態に係るエンコーダにおいて、第1受光領域55aの第2受光領域56a側の端部、第2受光領域56aの第1受光領域55a側の端部、第3受光領域57aの第4受光領域58a側の端部、および第4受光領域58aの第3受光領域57a側の端部のそれぞれは、回転方向Cの接線方向に沿った直線状である。
これによれば、第1受光領域55aと第2受光領域56aと第3受光領域57aと第4受光領域58aとによって受光される光の光量が低下することを抑制できるので、検出対象1に対する回転板20aの偏心をさらに精度良く検出できる。
(第3の実施の形態)
図13は、第3の実施の形態に係るエンコーダの回転板20bを軸線方向から見た模式図である。図14は、図13のエンコーダの出射部40bおよび受光部50bを軸線方向から見た模式図である。図13および図14を参照して、第3の実施の形態に係るエンコーダの構成について説明する。なお、以下では、第1の実施の形態に係るエンコーダ10と異なる点を主に説明する。
図13は、第3の実施の形態に係るエンコーダの回転板20bを軸線方向から見た模式図である。図14は、図13のエンコーダの出射部40bおよび受光部50bを軸線方向から見た模式図である。図13および図14を参照して、第3の実施の形態に係るエンコーダの構成について説明する。なお、以下では、第1の実施の形態に係るエンコーダ10と異なる点を主に説明する。
なお、図13では、図面が煩雑になることを避けるため、回転板20bを半分だけ図示する。
図13に示すように、第3の実施の形態に係るエンコーダは、回転板20とは異なる回転板20bを備えている。また、図14に示すように、第3の実施の形態に係るエンコーダは、出射部40とは異なる出射部40bと、受光部50とは異なる受光部50bとを備えている。第3の実施の形態に係るエンコーダは、これらの点において、エンコーダ10と主に異なっている。
図13に示すように、回転板20bは、本体21と、アブソリュートパターン22bと、インクリメンタルパターン24bと、環状領域26bとを有している。
環状領域26bは、回転軸線Aを囲うように設けられかつ出射部40bから出射された光を反射させる環状の領域である。環状領域26bは、出射部40bから出射された光を受光部50bに向かって反射させる。環状領域26bは、本体21の出射部40b側の主面に設けられている。環状領域26bの軸心Bが延びる方向は、軸線方向と一致している。たとえば、環状領域26bは、出射部40bから出射された光を受光部50bに向かって反射させる反射部が連続的に環状に並んで構成される。
環状領域26bは、軸心Bを中心とする径方向において、アブソリュートパターン22bおよびインクリメンタルパターン24bよりも内方に配置されている。つまり、アブソリュートパターン22b、インクリメンタルパターン24b、および環状領域26bのうち、環状領域26bは、当該径方向において最も内方に配置されている。
図14に示すように、出射部40bは、光を出射する。具体的には、出射部40bは、回転板20bに向かって光を出射する。さらに具体的には、出射部40bは、アブソリュートパターン22b、インクリメンタルパターン24b、および環状領域26bに向かって光を出射する。出射部40bは、基板30の回転板20b側の主面に設けられている。
受光部50bは、出射部40bから出射されて環状領域26bを経由した光等を受光する。受光部50bは、第1アブソリュート受光領域51bと、第2アブソリュート受光領域52bと、第1インクリメンタル受光領域53bと、第2インクリメンタル受光領域54bと、第1セットと、第2セットとを有している。
第1アブソリュート受光領域51bおよび第2アブソリュート受光領域52bのそれぞれは、出射部40bから出射されてアブソリュートパターン22bを経由した光を受光する。
第1インクリメンタル受光領域53bおよび第2インクリメンタル受光領域54bのそれぞれは、出射部40bから出射されてインクリメンタルパターン24bを経由した光を受光する。
第1セットは、回転板20bの回転方向Cと交差する第1方向Eに並ぶ第1受光領域55bおよび第2受光領域56bを有している。第2セットは、回転方向Cと交差する第2方向Fに並ぶ第3受光領域57bおよび第4受光領域58bを有し、回転方向Cにおいて第1セットと並んで設けられている。
第1セットおよび第2セットのそれぞれは、回転軸線Aを中心とする径方向において、出射部40bよりも内方に配置されている。つまり、回転軸線Aを中心とする径方向において、第1受光領域55b、第2受光領域56b、第3受光領域57b、および第4受光領域58bのそれぞれは、出射部40bよりも内方に配置されている。
第1受光領域55bの第2受光領域56b側の端部、第2受光領域56bの第1受光領域55b側の端部、第3受光領域57bの第4受光領域58b側の端部、および第4受光領域58bの第3受光領域57b側の端部のそれぞれは、回転方向Cに沿った曲線状である。
また、第1受光領域55bの第2受光領域56bとは反対側の端部、第2受光領域56bの第1受光領域55bとは反対側の端部、第3受光領域57bの第4受光領域58bとは反対側の端部、および第4受光領域58bの第3受光領域57bとは反対側の端部のそれぞれは、回転方向Cに沿った曲線状である。
第1受光領域55b、第2受光領域56b、第3受光領域57b、および第4受光領域58bのそれぞれは、回転方向Cに沿った円弧状である。
第1方向Eは、回転軸線Aを中心とする径方向と一致する方向であり、第2方向Fは、回転軸線Aを中心とする径方向と一致しかつ第1方向Eと交差する方向である。
第1受光領域55bと第3受光領域57bとは、回転方向Cにおいて隣接しており、第2受光領域56bと第4受光領域58bとは、回転方向Cにおいて隣接している。
以上、第3の実施の形態に係るエンコーダについて説明した。
第3の実施の形態に係るエンコーダにおいて、第1セットおよび第2セットのそれぞれは、回転軸線Aを中心とする径方向において、出射部40bよりも内方に配置される。
これによれば、第1受光領域55bと第2受光領域56bと第3受光領域57bと第4受光領域58bとによって受光される光をより湾曲させやすくなるので、検出対象1に対する回転板20bの偏心をさらに精度良く検出できる。
また、第3の実施の形態に係るエンコーダにおいて、第1受光領域55bの第2受光領域56b側の端部、第2受光領域56bの第1受光領域55b側の端部、第3受光領域57bの第4受光領域58b側の端部、および第4受光領域58bの第3受光領域57b側の端部のそれぞれは、回転方向Cに沿った曲線状である。
これによれば、第1受光領域55bと第2受光領域56bと第3受光領域57bと第4受光領域58bとによって受光される光の光量が低下することを抑制できるので、検出対象1に対する回転板20bの偏心をさらに精度良く検出できる。
また、第3の実施の形態に係るエンコーダにおいて、第1方向Eは、回転軸線Aを中心とする径方向と一致する方向であり、第2方向Fは、回転軸線Aを中心とする径方向と一致しかつ第1方向Eと交差する方向である。
第1受光領域55bと第2受光領域56bと第3受光領域57bと第4受光領域58bとによって受光される光の光量が低下することをさらに抑制できるので、検出対象1に対する回転板20bの偏心をさらに精度良く検出できる。
(第4の実施の形態)
図15は、第4の実施の形態に係るエンコーダの出射部40cおよび受光部50cを軸線方向から見た模式図である。図15を参照して、第4の実施の形態に係るエンコーダの構成について説明する。なお、以下では、第1の実施の形態に係るエンコーダ10と異なる点を主に説明する。
図15は、第4の実施の形態に係るエンコーダの出射部40cおよび受光部50cを軸線方向から見た模式図である。図15を参照して、第4の実施の形態に係るエンコーダの構成について説明する。なお、以下では、第1の実施の形態に係るエンコーダ10と異なる点を主に説明する。
図15に示すように、第4の実施の形態に係るエンコーダは、回転板20とは異なる回転板(図示せず)と、出射部40とは異なる出射部40cと、受光部50とは異なる受光部50cとを備えている点において、エンコーダ10と主に異なっている。
出射部40cは、光を出射する。具体的には、出射部40cは、回転板に向かって光を出射する。さらに具体的には、出射部40cは、回転板の環状領域(図示せず)等に向かって光を出射する。出射部40cは、基板30の回転板側の主面に設けられている。
受光部50cは、出射部40cから出射されて第4の実施の形態に係るエンコーダの回転板の環状領域を経由した光等を受光する。受光部50cは、第1アブソリュート受光領域51cと、第2アブソリュート受光領域52cと、第1インクリメンタル受光領域53cと、第2インクリメンタル受光領域54cと、第1セットと、第2セットとを有している。
第1アブソリュート受光領域51cおよび第2アブソリュート受光領域52cのそれぞれは、出射部40cから出射されて回転板のアブソリュートパターンを経由した光を受光する。
第1インクリメンタル受光領域53cおよび第2インクリメンタル受光領域54cのそれぞれは、出射部40cから出射されて回転板のインクリメンタルパターンを経由した光を受光する。
第1セットは、回転板の回転方向Cと交差する第1方向Eに並ぶ第1受光領域55cおよび第2受光領域56cを有している。第2セットは、回転方向Cと交差する第2方向Fに並ぶ第3受光領域57cおよび第4受光領域58cを有し、回転方向Cにおいて第1セットと並んで設けられている。
第1セットと第2セットとは、回転方向Cにおいて、90度の位相差を持って設けられている。つまり、第2セットは、第1セットに対して回転方向Cに90度ずれた位置に設けられている。
以上、第4の実施の形態に係るエンコーダについて説明した。
(第5の実施の形態)
図16は、第5の実施の形態に係るエンコーダにおける、第1受光領域55dおよび第2受光領域56dの寸法と第1受光領域55dおよび第2受光領域56dに照射される光の寸法との関係を説明するための説明図である。図16を参照して、第5の実施の形態に係るエンコーダの構成について説明する。
図16は、第5の実施の形態に係るエンコーダにおける、第1受光領域55dおよび第2受光領域56dの寸法と第1受光領域55dおよび第2受光領域56dに照射される光の寸法との関係を説明するための説明図である。図16を参照して、第5の実施の形態に係るエンコーダの構成について説明する。
図16に示すように、本実施の形態では、出射部40dは、面光源を有し、回転軸線Aが延びる軸線方向における環状領域26dと出射部40dとの間の寸法をh1とし、回転軸線Aが延びる軸線方向における環状領域26dと第1受光領域55dおよび第2受光領域56dとの間の寸法をh2とし、第1方向Eにおける第1受光領域55dの第2受光領域56dとは反対側の端部から第2受光領域56dの第1受光領域55dとは反対側の端部までの寸法をLとし、第1方向Eにおける環状領域26dの寸法をW1とし、面光源から出射されて環状領域26dを経由して第1受光領域55dおよび第2受光領域56dに照射された光の第1方向Eにおける寸法をW2とし、第1方向Eにおける面光源の光出射口の寸法をDとしたとき、W2=((h2/h1)+1)×W1+Dかつ、W2/L<1を満たし、補正可能な最大の偏芯によって受光面上の反射光が移動しても、受光領域(第1受光領域55dおよび第2受光領域56d)から反射光がはみ出す事が無いLに設計することが望ましい。なお、第3受光領域および第4受光領域についても、同様の関係式を満たす。
以上、第5の実施の形態に係るエンコーダについて説明した。
第5の実施の形態に係るエンコーダにおいて、出射部40dは、面光源を有し、回転軸線Aが延びる軸線方向における環状領域26dと出射部40dとの間の寸法をh1とし、回転軸線Aが延びる軸線方向における環状領域26dと第1受光領域55dおよび第2受光領域56dとの間の寸法をh2とし、第1方向Eにおける第1受光領域55dの第2受光領域56dとは反対側の端部から第2受光領域56dの第1受光領域55dとは反対側の端部までの寸法をLとし、第1方向Eにおける環状領域26dの寸法をW1とし、当該面光源から出射されて環状領域26dを経由して第1受光領域55dおよび第2受光領域56dに照射された光の第1方向Eにおける寸法をW2とし、第1方向Eにおける面光源の光出射口の寸法をDとしたとき、W2=((h2/h1)+1)×W1+Dかつ、W2/L<1を満たす。
これによれば、検出対象1に対して回転板が偏芯している場合において、回転板の回転に伴って、第1受光領域55dと第2受光領域56dとによって受光される光の位置を適切に変化させることができるので、検出対象1に対する回転板の偏心をさらに精度良く検出できる。
(第6の実施の形態)
図17は、第6の実施の形態に係るエンコーダにおける、第1受光領域55eおよび第2受光領域56eの寸法と第1受光領域55eおよび第2受光領域56eに照射される光の寸法との関係を説明するための説明図である。図17を参照して、第6の実施の形態に係るエンコーダの構成について説明する。なお、以下では、第1の実施の形態に係るエンコーダ10と異なる点を主に説明する。
図17は、第6の実施の形態に係るエンコーダにおける、第1受光領域55eおよび第2受光領域56eの寸法と第1受光領域55eおよび第2受光領域56eに照射される光の寸法との関係を説明するための説明図である。図17を参照して、第6の実施の形態に係るエンコーダの構成について説明する。なお、以下では、第1の実施の形態に係るエンコーダ10と異なる点を主に説明する。
図17に示すように、第6の実施の形態に係るエンコーダは、出射部40eと、環状領域26eと、第1受光領域55eと、第2受光領域56eとを備えている。
環状領域26eは、回転軸線Aが延びる軸線方向に凹んでいる。出射部40eから出射されて環状領域26eで反射した光は、収束しながら第1受光領域55eと第2受光領域56eとに照射される。なお、同様に、出射部40eから出射されて環状領域26eで反射した光は、収束しながら第3受光領域と第4受光領域とにも照射される。
以上、第6の実施の形態に係るエンコーダについて説明した。
第6の実施の形態に係るエンコーダにおいて、環状領域26eは、回転軸線Aが延びる軸線方向に凹む。
これによれば、第1受光領域55e、第2受光領域56e、第3受光領域、および第4受光領域のそれぞれによって受光される光の強度が低下することを抑制できるので、検出対象1に対する回転板の偏心をさらに精度良く検出できる。
(第7の実施の形態)
図18は、第7の実施の形態に係る取付方法の一例を示すフローチャートである。図18を参照して、第7の実施の形態に係る取付方法の一例について説明する。ここでは、エンコーダ10を検出対象1に取り付ける取付方法について説明する。
図18は、第7の実施の形態に係る取付方法の一例を示すフローチャートである。図18を参照して、第7の実施の形態に係る取付方法の一例について説明する。ここでは、エンコーダ10を検出対象1に取り付ける取付方法について説明する。
図18に示すように、まず、回転板20を検出対象1に取り付ける(ステップS21)。たとえば、ネジ等を用いて、回転板20を検出対象1に取り付ける。
回転板20を検出対象1に取り付けると、回転板20を回転軸線Aを中心として回転させる(ステップS22)。なお、必ずしも回転板20を回転させなくてもよい。
回転板20を回転軸線Aを中心として回転させた後、出力部60によって出力された信号を取得する(ステップS23)。出力部60によって出力された信号から、Xの値およびYの値を取得する。
出力部60によって出力された信号を取得すると、Xの値およびYの値のそれぞれが0であるか否かを判定する(ステップS24)。
Xの値およびYの値のそれぞれが0でない場合(ステップS24でNo)、検出対象1に対する回転板20の取付位置を調整する(ステップS25)。
このように、Xの値およびYの値のそれぞれが0でない場合、検出対象1に対する回転板20の取付位置を調整し、再度、Xの値およびYの値のそれぞれが0であるか否かを判定する。そして、出力部60によって出力されたXの値が0になりかつYの値が0になるように、エンコーダ10を検出対象1に取り付ける。
以上、第7の実施の形態に係る取付方法について説明した。
第7の実施の形態に係る取付方法は、エンコーダ10を検出対象1に取り付ける取付方法であって、エンコーダ10は、光を出射する出射部40と、回転する回転板20であって、回転板20の回転軸線Aを囲うように設けられかつ出射部40から出射された光を反射させる環状領域26を有する回転板20と、出射部40から出射されて環状領域26を経由した光を受光する受光部50とを備え、受光部50は、回転板20の回転方向Cと交差する第1方向Eに並ぶ第1受光領域55および第2受光領域56を有する第1セットと、回転方向Cと交差する第2方向Fに並ぶ第3受光領域57および第4受光領域58を有しかつ回転方向Cにおいて第1セットと並んで設けられる第2セットとを有し、第1受光領域55によって受光された光に応じた信号値をA1とし、第2受光領域56によって受光された光に応じた信号値をA2とし、第3受光領域57によって受光された光に応じた信号値をB1とし、第4受光領域58によって受光された光に応じた信号値をB2としたとき、以下のXの値を示す信号およびYの値を示す信号を出力する出力部60をさらに備え、
X=(A1+B2)-(B1+A2)
Y=(A1+B1)-(A2+B2)
回転板20を検出対象1に取り付けるステップS21と、回転板20を検出対象1に取り付けた後、出力部60によってXの値を示す信号およびYの値を示す信号を出力させるステップS23とを含み、出力部60によって出力された信号が示すXの値が0になりかつ出力部60によって出力された信号が示すYの値が0になるように、回転板20を検出対象1に取り付ける。
X=(A1+B2)-(B1+A2)
Y=(A1+B1)-(A2+B2)
回転板20を検出対象1に取り付けるステップS21と、回転板20を検出対象1に取り付けた後、出力部60によってXの値を示す信号およびYの値を示す信号を出力させるステップS23とを含み、出力部60によって出力された信号が示すXの値が0になりかつ出力部60によって出力された信号が示すYの値が0になるように、回転板20を検出対象1に取り付ける。
これによれば、エンコーダ10が検出対象1に対して偏芯した状態で取り付けられることを抑制できる。
(他の実施の形態等)
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態について説明した。しかしながら、本開示による技術は、これらに限定されず、本開示の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更、置き換え、付加、省略等を行った実施の形態または変形例にも適用可能である。
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態について説明した。しかしながら、本開示による技術は、これらに限定されず、本開示の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更、置き換え、付加、省略等を行った実施の形態または変形例にも適用可能である。
上述した実施の形態では、環状領域26~26eが、光を反射させる場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、環状領域は、出射部から出射された光を受光部に向かって透過させてもよい。
なお、上記実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPU(Central Processing Unit)またはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記各実施の形態の分析支援方法等を実現するソフトウェアは、図9、図10、および図18のそれぞれに示すフローチャートの各ステップをコンピュータに実行させるコンピュータプログラムである。
なお、以下のような場合も本開示に含まれる。
(1)上記の少なくとも1つの装置は、具体的には、マイクロプロセッサ、ROM、RAM、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムである。そのRAMまたはハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、上記の少なくとも1つの装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
(2)上記の少なくとも1つの装置を構成する構成要素の一部または全部は、1個のシステムLSI(Large Scale Integration:大規模集積回路)から構成されているとしてもよい。システムLSIは、複数の構成部を1個のチップ上に集積して製造された超多機能LSIであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ROM、RAMなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。前記RAMには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムLSIは、その機能を達成する。
(3)上記の少なくとも1つの装置を構成する構成要素の一部または全部は、その装置に脱着可能なICカードまたは単体のモジュールから構成されているとしてもよい。ICカードまたはモジュールは、マイクロプロセッサ、ROM、RAMなどから構成されるコンピュータシステムである。ICカードまたはモジュールは、上記の超多機能LSIを含むとしてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、ICカードまたはモジュールは、その機能を達成する。このICカードまたはこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしてもよい。
(4)本開示は、上記に示す方法であるとしてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしてもよいし、コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。
また、本開示は、コンピュータプログラムまたはデジタル信号をコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、CD(Compact Disc)-ROM、DVD、DVD-ROM、DVD-RAM、BD(Blu-ray(登録商標) Disc)、半導体メモリなどに記録したものとしてもよい。また、これらの記録媒体に記録されているデジタル信号であるとしてもよい。
また、本開示は、コンピュータプログラムまたはデジタル信号を、電気通信回線、無線または有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。
また、プログラムまたはデジタル信号を記録媒体に記録して移送することにより、またはプログラムまたはデジタル信号をネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。
本開示に係るエンコーダは、負荷を回転駆動させるモータの回転シャフト等の回転検出に利用可能である。
10 エンコーダ
20,20a,20b 回転板
21 本体
22 第1アブソリュートパターン
22a,22b アブソリュートパターン
23 第2アブソリュートパターン
24 第1インクリメンタルパターン
24a,24b インクリメンタルパターン
25 第2インクリメンタルパターン
26,26a,26b,26d,26e 環状領域
30 基板
40,40a,40b,40c,40d,40e 出射部
50,50a,50b,50c 受光部
51,51a,51b,51c 第1アブソリュート受光領域
52,52a,52b,52c 第2アブソリュート受光領域
53,53a,53b,53c 第1インクリメンタル受光領域
54,54a,54b,54c 第2インクリメンタル受光領域
55,55a,55b,55c,55d,55e 第1受光領域
56,56a,56b,56c,56d,56e 第2受光領域
57,57a,57b,57c 第3受光領域
58,58a,58b,58c 第4受光領域
60 出力部
70 算出部
20,20a,20b 回転板
21 本体
22 第1アブソリュートパターン
22a,22b アブソリュートパターン
23 第2アブソリュートパターン
24 第1インクリメンタルパターン
24a,24b インクリメンタルパターン
25 第2インクリメンタルパターン
26,26a,26b,26d,26e 環状領域
30 基板
40,40a,40b,40c,40d,40e 出射部
50,50a,50b,50c 受光部
51,51a,51b,51c 第1アブソリュート受光領域
52,52a,52b,52c 第2アブソリュート受光領域
53,53a,53b,53c 第1インクリメンタル受光領域
54,54a,54b,54c 第2インクリメンタル受光領域
55,55a,55b,55c,55d,55e 第1受光領域
56,56a,56b,56c,56d,56e 第2受光領域
57,57a,57b,57c 第3受光領域
58,58a,58b,58c 第4受光領域
60 出力部
70 算出部
Claims (16)
- 光を出射する出射部と、
回転する回転板であって、前記回転板の回転軸線を囲うように設けられかつ前記出射部から出射された光を反射または透過させる環状領域を有する回転板と、
前記出射部から出射されて前記環状領域を経由した光を受光する受光部とを備え、
前記受光部は、前記回転板の回転方向と交差する第1方向に並ぶ第1受光領域および第2受光領域を有する第1セットと、前記回転方向と交差する第2方向に並ぶ第3受光領域および第4受光領域を有しかつ前記回転方向において前記第1セットと並んで設けられる第2セットとを有する、
エンコーダ。 - 前記第1受光領域によって受光された光に応じた信号値をA1とし、前記第2受光領域によって受光された光に応じた信号値をA2とし、前記第3受光領域によって受光された光に応じた信号値をB1とし、前記第4受光領域によって受光された光に応じた信号値をB2としたとき、以下のXの値を示す信号およびYの値を示す信号を出力する出力部をさらに備える、
X=(A1+B2)-(B1+A2)
Y=(A1+B1)-(A2+B2)
請求項1に記載のエンコーダ。 - 前記出力部は、以下のQの値を示す信号を出力する、
Q=A1+B1+A2+B2
請求項2に記載のエンコーダ。 - 前記出力部は、以下のX1の値を示す信号およびY1の値を示す信号を出力する、
X1=X/Q
Y1=Y/Q
請求項3に記載のエンコーダ。 - 前記回転板は、前記回転板の回転角度を検出するための1つ以上のパターンを有し、
前記受光部は、前記出射部から出射されて前記1つ以上のパターンを経由した光を受光する1つ以上の受光領域を有し、
前記出射部から出射されて前記1つ以上のパターンを経由して前記1つ以上の受光領域によって受光された光に基づいて検出された前記回転板の回転角度をPとし、前記回転軸線に対する前記環状領域の軸心の偏芯量をΔrとし、前記回転軸線に対する前記軸心の偏芯位相をΦとし、前記環状領域の半径をrとしたとき、以下のP1の値を算出する算出部をさらに備え、
P1=P+tan-1(Δr×sinΦ/r)
または、P1=P-tan-1(Δr×sinΦ/r)
前記出力部は、前記算出部によって算出されたP1の値を示す信号を出力する、
請求項2から4のいずれか1項に記載のエンコーダ。 - 前記第1セットと前記第2セットとは、前記回転方向において前記出射部を挟んで設けられる、
請求項1から4のいずれか1項に記載のエンコーダ。 - 前記第1セットおよび前記第2セットのそれぞれは、前記回転軸線を中心とする径方向において、前記出射部よりも内方に設けられる、
請求項1から4のいずれか1項に記載のエンコーダ。 - 前記第1受光領域の前記第2受光領域側の端部、前記第2受光領域の前記第1受光領域側の端部、前記第3受光領域の前記第4受光領域側の端部、および前記第4受光領域の前記第3受光領域側の端部のそれぞれは、前記回転方向に沿った曲線状である、
請求項1から4のいずれか1項に記載のエンコーダ。 - 前記第1受光領域の前記第2受光領域側の端部、前記第2受光領域の前記第1受光領域側の端部、前記第3受光領域の前記第4受光領域側の端部、および前記第4受光領域の前記第3受光領域側の端部のそれぞれは、前記回転方向の接線方向に沿った直線状である、
請求項1から4のいずれか1項に記載のエンコーダ。 - 前記第1方向および前記第2方向のそれぞれは、前記回転軸線と直交する直線と平行な方向であり、
前記第1セットと前記第2セットとは、前記直線を対称軸として線対称に設けられる、
請求項1から4のいずれか1項に記載のエンコーダ。 - 前記第1方向は、前記回転軸線を中心とする径方向と一致する方向であり、
前記第2方向は、前記回転軸線を中心とする径方向と一致しかつ前記第1方向と交差する方向である、
請求項1から4のいずれか1項に記載のエンコーダ。 - 前記第1方向における前記第1受光領域の前記第2受光領域とは反対側の端部から前記第2受光領域の前記第1受光領域とは反対側の端部までの寸法は、前記出射部から出射されて前記環状領域を経由して前記第1受光領域および前記第2受光領域に照射された光の前記第1方向における寸法よりも大きく、
前記第2方向における前記第3受光領域の前記第4受光領域とは反対側の端部から前記第4受光領域の前記第3受光領域とは反対側の端部までの寸法は、前記出射部から出射されて前記環状領域を経由して前記第3受光領域および前記第4受光領域に照射された光の前記第2方向における寸法よりも大きい、
請求項1から4のいずれか1項に記載のエンコーダ。 - 前記出射部は、点光源を有し、
前記回転軸線が延びる軸線方向における前記環状領域と前記出射部との間の寸法をh1とし、前記回転軸線が延びる軸線方向における前記環状領域と前記第1受光領域および前記第2受光領域との間の寸法をh2とし、前記第1方向における前記第1受光領域の前記第2受光領域とは反対側の端部から前記第2受光領域の前記第1受光領域とは反対側の端部までの寸法をLとし、前記第1方向における前記環状領域の寸法をW1とし、前記点光源から出射されて前記環状領域を経由して前記第1受光領域および前記第2受光領域に照射された光の前記第1方向における寸法をW2としたとき、W2=(h2/h1)×W1かつ、W2/L<1を満たす、
請求項12に記載のエンコーダ。 - 前記出射部は、面光源を有し、
前記回転軸線が延びる軸線方向における前記環状領域と前記出射部との間の寸法をh1とし、前記回転軸線が延びる軸線方向における前記環状領域と前記第1受光領域および前記第2受光領域との間の寸法をh2とし、前記第1方向における前記第1受光領域の前記第2受光領域とは反対側の端部から前記第2受光領域の前記第1受光領域とは反対側の端部までの寸法をLとし、前記第1方向における前記環状領域の寸法をW1とし、前記面光源から出射されて前記環状領域を経由して前記第1受光領域および前記第2受光領域に照射された光の前記第1方向における寸法をW2とし、前記第1方向における前記面光源の光出射口の寸法をDとしたとき、W2=((h2/h1)+1)×W1+Dかつ、W2/L<1を満たす、
請求項12に記載のエンコーダ。 - 前記環状領域は、前記回転軸線が延びる軸線方向に凹む、
請求項1から4のいずれか1項に記載のエンコーダ。 - エンコーダを検出対象に取り付ける取付方法であって、
前記エンコーダは、
光を出射する出射部と、
回転する回転板であって、前記回転板の回転軸線を囲うように設けられかつ前記出射部から出射された光を反射または透過させる環状領域を有する回転板と、
前記出射部から出射されて前記環状領域を経由した光を受光する受光部とを備え、
前記受光部は、前記回転板の回転方向と交差する第1方向に並ぶ第1受光領域および第2受光領域を有する第1セットと、前記回転方向と交差する第2方向に並ぶ第3受光領域および第4受光領域を有しかつ前記回転方向において前記第1セットと並んで設けられる第2セットとを有し、
前記第1受光領域によって受光された光に応じた信号値をA1とし、前記第2受光領域によって受光された光に応じた信号値をA2とし、前記第3受光領域によって受光された光に応じた信号値をB1とし、前記第4受光領域によって受光された光に応じた信号値をB2としたとき、以下のXの値を示す信号およびYの値を示す信号を出力する出力部をさらに備え、
X=(A1+B2)-(B1+A2)
Y=(A1+B1)-(A2+B2)
前記回転板を前記検出対象に取り付けるステップと、
前記回転板を前記検出対象に取り付けた後、前記出力部によってXの値を示す信号およびYの値を示す信号を出力させるステップとを含み、
前記出力部によって出力された信号が示すXの値が0になりかつ前記出力部によって出力された信号が示すYの値が0になるように、前記回転板を前記検出対象に取り付ける、
取付方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2023127468A1 true WO2023127468A1 (ja) | 2023-07-06 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2022/045603 WO2023127468A1 (ja) | 2021-12-27 | 2022-12-12 | エンコーダ、および取付方法 |
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Citations (4)
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---|---|---|---|---|
JPH07140844A (ja) | 1993-06-22 | 1995-06-02 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成装置の回転部材の角速度検出装置 |
JP2010145333A (ja) * | 2008-12-22 | 2010-07-01 | Nikon Corp | ロータリエンコーダ |
JP2010210316A (ja) * | 2009-03-09 | 2010-09-24 | Yaskawa Electric Corp | 光学式エンコーダ |
JP2011220805A (ja) * | 2010-04-08 | 2011-11-04 | Nikon Corp | エンコーダ |
-
2022
- 2022-12-12 CN CN202280081293.3A patent/CN118369553A/zh active Pending
- 2022-12-12 WO PCT/JP2022/045603 patent/WO2023127468A1/ja active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07140844A (ja) | 1993-06-22 | 1995-06-02 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成装置の回転部材の角速度検出装置 |
JP2010145333A (ja) * | 2008-12-22 | 2010-07-01 | Nikon Corp | ロータリエンコーダ |
JP2010210316A (ja) * | 2009-03-09 | 2010-09-24 | Yaskawa Electric Corp | 光学式エンコーダ |
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