CN105593644B - 编码器用标尺、编码器、驱动装置及载台装置 - Google Patents

编码器用标尺、编码器、驱动装置及载台装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105593644B
CN105593644B CN201480054431.4A CN201480054431A CN105593644B CN 105593644 B CN105593644 B CN 105593644B CN 201480054431 A CN201480054431 A CN 201480054431A CN 105593644 B CN105593644 B CN 105593644B
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnet
encoder
scale
magnetic
yoke
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201480054431.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105593644A (zh
Inventor
三桥雄
三桥雄一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Publication of CN105593644A publication Critical patent/CN105593644A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105593644B publication Critical patent/CN105593644B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical 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
    • G01D5/32Mechanical 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
    • G01D5/34Mechanical 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
    • G01D5/347Mechanical 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
    • G01D5/34776Absolute encoders with analogue or digital scales
    • G01D5/34792Absolute encoders with analogue or digital scales with only digital scales or both digital and incremental scales
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical 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
    • G01D5/32Mechanical 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
    • G01D5/34Mechanical 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
    • G01D5/347Mechanical 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
    • G01D5/34707Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation
    • G01D5/34715Scale reading or illumination devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical 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
    • G01D5/32Mechanical 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
    • G01D5/34Mechanical 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
    • G01D5/347Mechanical 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
    • G01D5/3473Circular or rotary encoders

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

通过相对于磁检测部形成强的磁场,能够减小编码器用标尺,从而能够实现编码器的小型化。一种编码器用标尺(S)具有以旋转轴(AX)为中心旋转的基板(10),在与旋转轴(AX)交叉的基板(10)的第一面(10a)上,具有沿着旋转方向(D)的光学图案(33),其中,在与第一面(10a)不同的基板(10)的第二面(10b)上,具有隔着旋转轴(AX)地设定成不同的磁极(N极M1n、S极M1s)的第一磁铁(M1),在第一面(10a)上具有在第一磁铁(M1)的各个N极(M1n)、S极(M1s)之间形成磁场的第二磁铁(M2)。

Description

编码器用标尺、编码器、驱动装置及载台装置
技术领域
本发明涉及编码器用标尺、编码器、驱动装置及载台装置。
背景技术
作为对旋转马达的旋转轴等旋转的物体的旋转量或旋转位置进行检测的检测装置而采用编码器。这样的编码器具备形成有规定的光学图案并且具有用于形成规定磁场的磁铁的标尺,并具有检测光学图案的光传感器和检测磁图案的磁传感器。作为用于这样的编码器的标尺例如已知有在形成有光学图案的基板上在与光学图案同一面上配置有磁铁的标尺(例如,参照专利文献1)、或在与光学图案相反一侧的面上配置有磁铁的标尺(例如,参照专利文献2)等。另外,光传感器及磁传感器安装在共同的电路基板上,且与标尺中的形成有光学图案的基板面相对地配置。
在这样的编码器中,使标尺与旋转轴一体地旋转,通过光传感器读取光学图案,并且通过磁传感器检测磁场的变化,由此检测旋转轴的旋转量或旋转位置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-2832号公报
专利文献2:日本特开2010-271069号公报
发明内容
在专利文献1记载的编码器中,由于能够接近磁传感器地配置磁铁,所以能够提高磁传感器的检测精度。但是,在该结构中,需要不与光学图案干涉地配置磁铁,从而不得不减小磁铁的尺寸。若磁铁的尺寸小,则从该磁铁产生的磁场变弱,无论磁铁是否接近磁传感器,有时都难以检测到磁场。
另外,在专利文献2记载的编码器中,磁铁配置在与光学图案相反一侧的面,从而不与光学图案干涉,但磁铁远离磁传感器。因此,为了利用磁传感器检测磁场,需要增大磁铁的容量(体积)来形成强磁场。但是,将磁铁增大不仅不能顺应编码器的小型化的要求,而且标尺变重,从而存在对于旋转轴的负担变大的问题。
鉴于以上情况,本发明的目的在于提供一种编码器用标尺、编码器、驱动装置及载台装置,相对于磁检测部形成强磁场,由此能够缩小编码器用标尺,能够实现编码器的小型化。
根据本发明的第一方式提供一种编码器用标尺,其具有以旋转轴为中心旋转的基板,并在与旋转轴交叉的基板的第一面上具有沿着旋转方向的光学图案,其中,在与第一面不同的基板的第二面上,具有隔着旋转轴地设定成不同磁极的第一磁铁,在第一面上具有在与第一磁铁的各个磁极之间形成磁场的第二磁铁或磁轭。
根据本发明的第二方式提供一种编码器用标尺,其具有:配置在一个面上的第一磁铁;和相对于一个面而被配置在背侧的另一个面上的第二磁铁或磁轭,第二磁铁或磁轭在与第一磁铁之间,形成由磁检测部检测的磁场。
根据本发明的第三方式提供一种编码器,其具有:编码器用标尺,其以旋转轴为中心旋转,并且具有沿旋转轴的旋转方向配置的光学图案,在旋转一周的过程中至少变更一次磁场;光检测部,其检测经过光学图案的光;和磁检测部,检测磁场的变更,作为编码器用标尺而使用本发明的第一方式或第二方式的编码器用标尺。
根据本发明的第四方式提供一种编码器,其具有:标尺,其具有配置在一个面上的第一磁铁、以及相对于一个面而被配置在背侧的另一个面上的第二磁铁或磁轭;和磁检测部,检测形成在第一磁铁和第二磁铁或磁轭之间的磁场。
根据本发明的第五方式提供一种驱动装置,其具有:旋转部件;驱动部,其使旋转部件旋转;和编码器,其固定在旋转部件上,并检测旋转部件的位置信息,作为编码器而使用本发明的第三方式或第四方式的编码器。
根据本发明的第六方式提供一种载台装置,其具有:移动物体;驱动装置,其使移动物体移动,作为驱动装置而使用本发明的第五方式的驱动装置。
发明效果
根据本发明的实施方式,能够相对于磁检测部形成强磁场,由此能够减小编码器用标尺,并且能够实现编码器的小型化。
附图说明
图1是表示第一实施方式的编码器用标尺的一例的图,图1的(a)是立体图,图1的(b)是表示磁铁的配置的俯视图。
图2是图1所示的编码器用标尺的剖视图。
图3是用于对实施例的编码器用标尺和比较例的编码器用标尺进行比较的图。
图4是表示编码器的实施方式的一例的剖视图。
图5是表示图4所示的编码器的磁检测部的一例的图。
图6是表示第二实施方式的编码器用标尺的一例的图,图6的(a)是剖视图,图6(b)是俯视图。
图7是表示第三实施方式的编码器用标尺的一例的图,图7的(a)是剖视图,图7的(b)是表示第三实施方式的变形例的剖视图。
图8是表示第四实施方式的编码器用标尺的一例的剖视图。
图9是表示驱动装置的实施方式的一例的图。
图10的(a)是表示载台装置的实施方式的一例的剖视图,图10的(b)是表示机械手装置的实施方式的一例的立体图。
具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的实施方式。但是,本发明不限于此。另外,在附图中,为了说明实施方式,局部放大或强调地记载等、适当变更比例尺来表现。在以下的说明中,“编码器用标尺”有时适当地简称为“标尺”。
<第一实施方式>
图1表示第一实施方式的编码器用标尺S的一例,图1的(a)是立体图,图1的(b)是表示磁铁的配置的俯视图。图2是图1所示的标尺S的剖视图。该标尺S安装在旋转马达等的驱动系统的轴部等上来使用。在该情况下,标尺S以旋转轴AX为中心绕轴线旋转。
如图1的(a)所示,标尺S具有基板10、固定部20、第一磁铁M1及第二磁铁M2。基板10形成为以旋转轴AX为中心具有规定直径的圆形。基板10使用例如玻璃或非磁性体金属、树脂、陶瓷等具有不容易因旋转、冲击、振动等而变形的程度的刚性的非磁性材料形成。基板10以均匀的厚度形成,但也可以例如中央部分等形成得比周边厚。关于基板10的材料、厚度、尺寸等,能够根据例如所安装的轴部的转速、所设置的温度、湿度等的设置环境等以及用途来适当地决定。
基板10具有与旋转轴AX正交的第一面(上表面、表面)10a及第二面(下表面、背面)10b。在第一面10a上形成有轨道区域30。轨道区域30具有第一轨道30A及第二轨道30B。第一轨道30A及第二轨道30B分别形成为以旋转轴AX为中心的圆环状。第一轨道30A配置在轨道区域30的外侧,第二轨道30B配置在轨道区域30的内侧。在轨道区域30中,沿着旋转方向D形成有光学图案33。光学图案33是光反射图案。光学图案33具有光反射部31及反射抑制部32。
光反射部31使用例如铝等的反射率高的金属材料或氧化硅(SiO2)等的无机材料形成。光反射部31也可以被实施镜面加工。光反射部31的反射率被设定成例如约40%以上。但是,在光反射部31中,为了确保充分的反射率,能够以例如反射率成为70%以上的方式形成光反射部31。此外,这里所说的反射率是指例如对于光学式编码器所使用的检测光来说的反射率。
反射抑制部32使用例如铬(Cr)等的光吸收率高的金属材料或玻璃等的光透射率高的材料等而形成。反射抑制部32与光反射部31相比,反射率低。光反射部31和反射抑制部32的反射率之比能够任意地设定。该反射率之比被设定成能够通过后述的光检测部40识别基于光反射部31的反射光的任意值。
就光学图案33中的形成在第一轨道30A上的第一图案33A而言,将光反射部31及反射抑制部32沿着旋转方向D以相等的节距形成。第一图案33A作为增量图案来使用。另外,就光学图案33中的形成在第二轨道30B上的第二图案33B而言,将旋转方向D上的光反射部31的尺寸设定为遵照M序列(M-sequence)。第二图案33B作为绝对图案来使用。但是,上述光学图案33只是一例,也可以采用不同的光学图案。
固定部20形成为从基板10的第二面10b突出的圆筒状。固定部20被固定在作为旋转马达等的轴部等测定对象的移动部件上。固定部20具有能够插入旋转马达等的轴部的安装孔20a。在固定部20上,也可以具有用于在轴部被插入安装孔20a的状态下固定轴部的固定螺钉等的固定机构(未图示)。
第一磁铁M1配置在基板10的第二面10b上。作为第一磁铁M1而使用例如钕类的永磁铁等。第一磁铁M1形成为圆环状(或圆筒状)。第一磁铁M1配置成包围固定部20。第一磁铁M1在旋转轴AX的轴线方向上具有第一面(上表面、表面)M1a及第二面(下表面、背面)M1b。第一面M1a借助未图示的粘接剂等固定在基板10的第二面10b上。由此,第一磁铁M1与基板10一体地旋转。此外,如图1的(b)或图2所示,第一磁铁M1的内周面M1d与固定部20接触。第一磁铁M1的内周面M1d也可以借助未图示的粘接剂等固定在固定部20的外周面上。
第一磁铁M1的外径比基板10的直径大。由此,第一磁铁M1的外周面M1c及其周缘部以从基板10的外周缘10c向外侧突出的状态来配置。由此,易于通过第一磁铁M1朝向基板10的第一面10a侧(即磁检测部50侧)形成磁场。但是,是否使第一磁铁M1的外周面M1c从基板10的外周缘10c向外侧突出是任意的。另外,第一磁铁M1的体积(尺寸)被设定成能够形成由后述的磁传感器50能够检测的磁场的尺寸。此外,第一磁铁M1的厚度(旋转轴AX方向的尺寸)比基板10的厚度厚。另外,第一磁铁M1与后述的第二磁铁M2相比,体积更大。
第二磁铁M2配置在基板10的第一面10a上。作为第二磁铁M2,与第一磁铁M1同样地使用例如钕类的永磁铁等。第二磁铁M2形成为圆板状(或圆柱状)。第二磁铁M2配置成中心与旋转轴AX重叠。第二磁铁M2沿着旋转轴AX的轴线方向具有第一面(上表面、表面)M2a及第二面(下表面、背面)M2b。第二面M2b借助未图示的粘接剂等被固定在基板10的第一面10a上。由此,第二磁铁M2与基板10一体旋转。
第二磁铁M2的直径比第二轨道30B的内径小。由此,第二磁铁M2配置在旋转轴AX和光学图案33(第二图案33B)之间。像这样,第二磁铁M2以不与光学图案33重叠的方式设定了其位置及尺寸。因此,第二磁铁M2不会遮挡向光学图案33照射的检测光和来自光学图案33的反射光。
此外,在图2中,示出了第二磁铁M2的直径与第一磁铁M1的内径(或固定部20的外径)大致相等,但不限于该结构,第二磁铁M2的直径也可以比第一磁铁M1的内径大。另外,第二磁铁M2的厚度比第一磁铁M1的厚度薄,但不限于该结构,第二磁铁M2的厚度也可以比第一磁铁M1的厚度厚。
如图1的(b)所示,第一磁铁M1具有被磁化成N极的N极M1n和被磁化成S极的S极M1s。N极M1n和S极M1s由从旋转轴AX穿过的直线(边界线M1e)划分。在图1的(b)所示的第一磁铁M1中,边界线M1e的右侧是N极M1n,边界线M1e的左侧是S极M1s。像这样,第一磁铁M1配置成隔着旋转轴AX成为不同的磁极。
第二磁铁M2与第一磁铁M1同样地具有被磁化成N极的N极M2n和被磁化成S极的S极M2s。N极M2n和S极M2s由从旋转轴AX穿过的直线(边界线M2e)划分。在图1的(b)所示的第二磁铁M2中,边界线M2e的右侧是S极M2s,边界线M2e的左侧是N极M2n。像这样,第二磁铁M2形成为隔着旋转轴AX成为不同的磁极。此外,第一磁铁M1及第二磁铁M2配置成边界线M1e和边界线M2e沿旋转轴AX方向平行。
另外,第一磁铁M1及第二磁铁M2在隔着旋转轴AX的右侧的区域中,配置有第一磁铁M1的N极M1n和第二磁铁M2的S极M2s。另外,关于隔着旋转轴AX的左侧的区域,配置有第一磁铁M1的S极M1s和第二磁铁M2的N极M2n。像这样,第一磁铁M1及第二磁铁M2配置成关于旋转轴AX的轴线方向,磁极彼此不同。
通过该第一磁铁M1及第二磁铁M2的配置,如图2所示,在第一磁铁M1和第二磁铁M2之间,形成有例如从第二磁铁M2的N极M2n朝向第一磁铁M1的S极M1s的磁场Ha。另外,还形成有从第一磁铁M1的N极M1n朝向第二磁铁M2的S极M2s的磁场Hb。由这些磁场Ha、Hb形成的磁力线穿过后述的磁检测部50(50A、50B),从而能够通过磁检测部50高精度地检测磁场Ha、Hb。
另外,在第一磁铁M1中的旋转轴AX的轴线方向上的第二端面M1b上设置有后磁轭(back yoke)60。后磁轭60例如使用软磁性体形成为圆环状。后磁轭60具有上表面60a及下表面60b。上表面60a借助未图示的粘接剂等被固定在第一磁铁M1的第二面M1b上。后磁轭60的外径及内径与第一磁铁M1的外径及内径大致相等。由此,第一磁铁M1的第二面M1b的大致整个面被后磁轭60覆盖。后磁轭60的厚度比第一磁铁M1的厚度薄。
通过后磁轭60封闭第一磁铁M1的朝下(从标尺S远离的朝向)的磁场,能够增强朝向标尺S的上方侧(第二磁铁M2侧)的磁场。但是,是否在第一磁铁M1的第二面M1b上配置后磁轭60是任意的。
图3是用于对第一实施方式的标尺S(实施例)和比较例1~比较例3的标尺S1~S3进行比较的图。如图3的(a)所示,标尺S的第二磁铁M2的直径t1为5mm,第一磁铁M1的外径t2为10.2mm,第一磁铁M1的内径t3为5.2mm。另外,第一磁铁M1的厚度(旋转轴AX的轴线方向的尺寸)为2mm,第二磁铁M2的厚度为1mm,后磁轭60的厚度为1mm。
比较例1的标尺S1具有磁铁M11及后磁轭61。磁铁M11形成为以旋转轴AX1为中心的圆环状。磁铁M11成为被分割成4个区域的结构。磁铁M11从旋转轴AX1的轴线方向观察时,磁极在半径方向的内侧和外侧被分割为2个区域,磁极的内侧的区域及外侧的区域在分别隔着旋转轴AX1的右侧和左侧被分割为2个区域。关于磁铁M11中的半径方向上的内侧的2区域,旋转轴AX1的右侧的区域M11a成为N极,旋转轴AX1的左侧的区域M11b成为S极。另外,关于半径方向上的外侧的2个区域,旋转轴AX1的右侧的区域M11c成为S极,旋转轴AX1的左侧的区域M11d成为N极。标尺S1的磁铁M11的内径t4为5.2mm,边界的直径t5为7.7mm,磁铁M11的外径t6为10.2mm。另外,磁铁M11的厚度为2mm,后磁轭61的厚度为1mm。像这样,标尺S1的磁铁M11采用与本实施方式的磁铁M1同样的尺寸。
比较例2的标尺S2具有磁铁M12及后磁轭62。磁铁M12形成为以旋转轴AX2为中心的圆环状。磁铁M12与磁铁M11同样地成为被分割成4个区域M12a(N极)、M12b(S极)、M12c(S极)、M12d(N极)的结构。标尺S2的磁铁M12的内径t7为4.2mm,边界的直径t8为7.7mm,磁铁M12的外径t9为11.2mm。另外,磁铁M12的厚度为2mm,后磁轭62的厚度为1mm。像这样,标尺S2的磁铁M12采用比本实施例的磁铁M1大的尺寸。
比较例3的标尺S3具有磁铁M13及后磁轭63。磁铁M13形成为以旋转轴AX3为中心的圆环状。磁铁M13与磁铁M11及M12同样地成为被分割成4个区域M13a(N极)、M13b(S极)、M13c(S极)、M13d(N极)的结构。标尺S3的磁铁M13的内径t10为5.2mm,边界的直径t11为8.2mm,磁铁M13的外径t12为11.2mm。另外,磁铁M13的厚度为2mm,后磁轭63的厚度为1mm。像这样,标尺S3的磁铁M13采用比本实施例的磁铁M1大且比标尺S2的磁铁M12大的尺寸。
此外,比较例1~3都不配置与本实施例的第二磁铁M2相当的磁铁。
图3的(b)是针对实施例的标尺S、比较例1~3的标尺S1~S3示出旋转方向D1上的磁通密度的分布的曲线图。此外,曲线图的值是在如下的位置测定了磁通密度时的结果,即,在从旋转轴AX、AX1~AX3向半径方向D2离开了规定距离(3mm)、且从第一磁铁M1的表面、磁铁M11~M13的表面向旋转轴AX、AX1~AX3的轴线方向离开了规定距离(3.96mm)的位置。曲线图的纵轴是磁通密度(单位mT)。另外,曲线图的横轴是在图3的(a)中以旋转轴AX、AX1~AX3的右方向为基准位置(0°)时的逆时针转的角度θ。这里,示出了0°≤θ≤180°的范围。此外,在曲线图中,以从旋转轴AX、AX1~AX3朝向半径方向D2的外侧的磁场为正方向来示出。
在实施例的标尺S中,在0°≤θ<90°中,从第二磁铁M2的N极M2n朝向第一磁铁M1的S极M1s形成磁场,从而曲线图的值为正值。在θ=90°的情况下,由于是N极和S极的边界,所以在第一磁铁M1和第二磁铁M2之间不形成磁场。在90°<θ≤180°中,从第一磁铁M1的N极的磁极M1n朝向第二磁铁M2的S极的磁极M2s形成磁场,从而曲线图的值为负值。
比较例1~比较例3的标尺S1~S3都在0°≤θ<90°中,从磁铁M11~M13中的内侧的区域M11a~M13a(N极)朝向外侧的区域M11c~M13c(S极)形成磁场,从而曲线图的值为正值。在θ=90°的情况下,是N极和S极的边界,从而不形成磁场。在90°<θ≤180°中,从磁铁M11~M13中的外侧的区域M11d~M13d(N极)朝向内侧的区域M11b~M13b(S极)形成磁场,从而曲线图的值为负值。
如图3的(b)所示,在实施例的标尺S中,与比较例1~3的标尺S1~S3相比,旋转方向D1上的磁通密度的绝对值变大。像这样,能够确认到:在标尺S中关于从N极朝向S极的磁场、及从S极朝向N极的磁场都变得比标尺S1~S3强。
图3的(c)是针对实施例的标尺S、比较例1~3的标尺S1~S3示出半径方向D2上的磁通密度的分布的曲线图。此外,曲线图的值是在从第一磁铁M1的表面、磁铁M11~M13的表面向旋转轴AX、AX1~AX3的轴线方向离开了规定距离(3.96mm)的位置测定了磁通密度时的结果。曲线图的纵轴是磁通密度(单位mT)。另外,曲线图的横轴是在图3的(a)中从旋转轴AX、AX1~AX3向右方向前进了的距离R。这里,示出了0mm≤R≤6mm的范围。此外,在曲线图中,用正方向表示从N极朝向S极的磁场的强度,用负方向表示从S极朝向N极的磁场的强度。
如图3的(c)所示,实施例的标尺S在半径方向D2的位置为约2.2mm时,取得约43mT的极大值。另外,比较例1的标尺S1在半径方向D2的位置为约3.0mm时,取得约10mT的极大值。比较例2的标尺S2在半径方向D2的位置为约3.1mm时,取得约20mT的极大值。比较例3的标尺S3在半径方向D2的位置为约3.2mm时,取得约15mT的极大值。
如图3所示,能够确认到:实施例的标尺S与比较例1~3的标尺S1~S3相比,磁通密度的极大值(约43mT)变大,并且,在取得极大值时的半径方向D2的位置(约2.2mm)接近旋转轴AX。因此,标尺S能够形成比其他的标尺S1~S3强的磁场。而且,由于该磁场的位置形成在比标尺S1~S3更接近旋转轴AX的位置,所以能够接近旋转轴AX地配置磁传感器,从而能够实现编码器的小型化。
像这样,根据第一实施方式,隔着旋转轴AX具有不同的磁极(N极M1n及S极M1s)的第一磁铁M1配置在基板10的第二面10b上,在与该第一磁铁M1的N极M1n及S极M1s之间分别形成磁场Ha、Hb的第二磁铁M2配置在基板10的第一面10a上。由此,与单独地将各个磁铁配置在标尺S上的情况相比,能够效率更好地增强磁场Ha、Hb。因此,能够实现标尺S的小型化。
另外,根据第一实施方式,第一磁铁M1及第二磁铁M2不分别分割成4个区域,仅分割成磁极不同的2个区域即可,从而能够减少区域间的无磁化区域。因此,能够增强由第一磁铁M1及第二磁铁M2形成的磁场。另外,第一磁铁M1及第二磁铁M2都分别在2个区域中进行磁化即可,从而能够避免磁化方法的复杂化,能够减少磁铁的制造成本。
<编码器>
图4是表示使用了图1所示的编码器用标尺S的编码器的一例的剖视图。在以下的说明中,针对与上述实施方式相同或等同的结构部分,标注相同附图标记并省略或简化说明。如图4所示,编码器EC具有标尺(编码器用标尺)S、主体部B和控制部CONT。标尺S采用上述第一实施方式的标尺S。
标尺S固定在旋转马达等的轴部SF上,与轴部SF一体地旋转。主体部B固定在旋转马达的外壳等的非旋转部BD上,并具有框体39及电路基板38。在电路基板38上设置有光检测部40及磁检测部50。光检测部40检测经过上述光学图案33的光。磁检测部50检测由上述第一磁铁M1和第二磁铁M2形成的磁场,由此来检测磁场的变化。框体39也可以具有用于调整光检测部40及磁检测部50相对于标尺S的位置的调整机构。
光检测部40具有俯视时形成为矩形的芯片基板40a。在芯片基板40a上,形成有发光部41、受光部42及未图示的控制电路。发光部41向上述光学图案33照射检测光。发光部41形成为能够朝向一个方向或多个方向照射规定波长的激光。基于发光部41对检测光的射出由控制部CONT控制。
受光部42接收经过光学图案33的光。在本实施方式中,接受来自光学图案33的反射光。受光部42具有多个受光元件。作为受光元件使用例如二维传感器(图像传感器)。作为二维传感器使用例如CCD(Charge Coupled Device:电荷耦合元件)或CMOS(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor:互补金属氧化物半导体)的图像传感器。受光部42具有第一受光部42a及第二受光部42b。第一受光部42a检测来自作为增量图案的第一图案33A的反射光。第二受光部42b检测来自作为绝对图案的第二图案33B的反射光。
光检测部40从由第一受光部42a接收的第一图案33A的反射光生成增量信号,并且从由第二受光部42b接收的第二图案33B的反射光生成绝对信号。基于这些信号,测量标尺S的旋转量或旋转位置。该测量结果根据来自控制部CONT的要求,或者按规定期间向控制部CONT发送。
磁检测部50具有第一检测部50A及第二检测部50B。第一检测部50A具有偏置磁铁51A及磁阻元件52A。第二检测部50B具有偏置磁铁51B及磁阻元件52B。第一检测部50A和第二检测部50B采用相同结构的部件。以下,在说明偏置磁铁51A、51B共同的结构时,有时记作偏置磁铁51。另外,同样地,在说明磁阻元件52A、52B共同的结构时,有时记作磁阻元件52。
偏置磁铁51是在与由标尺S的第一磁铁M1和第二磁铁M2形成的磁场之间形成合成磁场的磁铁。作为构成偏置磁铁51的材料,使用例如钐钴等的磁力大的稀土类磁铁等。在图4中,为了方便,示出了偏置磁铁51和磁阻元件52接触的状态,但实际上,偏置磁铁51不与磁阻元件52接触,并且配置在不与磁阻元件52相邻的位置。
图5的(a)是表示偏置磁铁51与第一磁铁M1及第二磁铁M2之间的位置关系的俯视图。在图5的(a)中,用虚线表示基板10。如图5的(a)所示,从旋转轴AX的轴线方向观察时,偏置磁铁51A和偏置磁铁51B配置在旋转方向上错开90°的位置。在图5的(a)中,偏置磁铁51A配置在左侧,偏置磁铁51B配置在右侧。另外,偏置磁铁51A的旋转方向的一端(右上)成为N极,另一端(左下)成为S极。另外,偏置磁铁51B的旋转方向的一端(左上)成为N极,另一端(右下)成为S极。
图5的(b)是表示由第一磁铁M1及第二磁铁M2形成的磁场和由偏置磁铁51形成的磁场之间的合成磁场的方向的图。在设有偏置磁铁51A的位置,通过第一磁铁M1及第二磁铁M2形成图5的(a)的左上方向的磁场H1。磁场H1与图2所示的磁场Ha相当。另外,通过偏置磁铁51A形成图5的(a)的左下方向的磁场H3。像这样,偏置磁铁51A配置成沿与磁场H1正交的方向形成磁场H3。磁场H1和磁场H3的合成磁场H5朝向图5的(a)的左方向形成。
另外,在设有偏置磁铁51B的位置,通过第一磁铁M1及第二磁铁M2形成图5的(a)的左下方向的磁场H2。磁场H2与图2所示的磁场Hb相当。另外,通过偏置磁铁51B形成图5的(a)的右下方向的磁场H4。像这样,偏置磁铁51B配置成沿与磁场H2正交的方向形成磁场H4。磁场H2和磁场H4的合成磁场H6朝向图5的(a)的下方向形成。
此外,在标尺S从图5的(a)的状态旋转了180°的情况下,磁场H1的朝向改变180°(成为右下方向),从而合成磁场H5朝向下方向形成。同样地,在标尺S从图5的(a)的状态旋转了180°的情况下,磁场H2的朝向改变180°(成为右上方向),从而合成磁场H6朝向右方向形成。当着眼于合成磁场H5、H6时,交替地变更成右方向或下方向。
图5的(c)是表示磁阻元件52的结构的俯视图。如图5的(c)所示,磁阻元件52具有磁性薄膜53和电阻图案R1~R4。磁性薄膜53使用磁性体形成。电阻图案R1~R4具有由例如金属布线等形成的重复图案。在电阻图案R1及R3中,沿图5的(c)的上下方向反复形成长条的图案。另外,在电阻图案R2及R4中,沿图5的(c)的左右方向反复形成长条的图案。当作用于磁阻元件52的合成磁场H5、H6的方向接近向重复图案流过的电流的方向的垂直方向时,电阻图案R1~R4的电阻降低。
图5的(d)是表示磁阻元件52的回路图。如图5的(d)所示,电阻图案R1和电阻图案R2之间经由连接部P1被连接。电阻图案R2和电阻图案R3之间经由连接部P2被连接。电阻图案R3和电阻图案R4之间经由连接部P3被连接。电阻图案R4和电阻图案R1之间经由连接部P4被连接。在连接部P4和连接部P2之间施加定电压V0。在连接部P1和连接部P3之间形成输出电压V。当电阻图案R1~R4的电阻降低时,输出电压V的输出值发生变化。磁阻元件52使用该输出电压V的变化将磁场的方向转换成电信号。磁阻元件52中的检测结果作为电信号被发送到上述控制部CONT。
当举出上述合成磁场H5、H6为例进行说明时,左方向的合成磁场H5作用于磁阻元件52A,从而电阻图案R1、R3的电阻降低。另外,下方向的合成磁场H6作用于磁阻元件52B,从而电阻图案R2、R4的电阻降低。
与之相对,在标尺S旋转180°的情况下,一边使朝向从左方向逐渐向下方向变化,一边使合成磁场H5作用于磁阻元件52A。而且,在标尺S旋转了180°时,下方向的合成磁场H5作用于磁阻元件52A。由此,伴随合成磁场H5的朝向的变化,电阻图案R2、R4的电阻降低,电阻图案R1、R3的电阻上升。
另外,一边使朝向从下方向逐渐向左方向变化,一边使合成磁场H6作用于磁阻元件52B。而且,在标尺S旋转了180°时,左方向的合成磁场H6作用于磁阻元件52B。由此,伴随合成磁场H6的朝向的变化,电阻图案R1、R3的电阻降低,电阻图案R2、R4的电阻上升。像这样,磁阻元件52A、52B的电阻图案R1~R4分别发生变化,从而伴随标尺S的旋转,输出电压V的输出值发生变化。
输出电压V的变化被从磁检测部50发送到电路基板38以对变化次数进行计数。该变化次数与标尺S相对于基准位置的转速对应。根据来自控制部CONT的要求或按规定期间,将与标尺S的转速相关的信息发送到控制部CONT。
像这样,在上述编码器EC中,能够基于来自磁检测部50的信息取得标尺S的转速的信息,并能够基于来自光检测部40的信息取得标尺S的旋转位置的信息。另外,由于通过标尺S的第一磁铁M1及第二磁铁M2形成的磁场强,所以能够可靠且精度好地进行磁检测部50对磁场的检测。另外,能够采用小型的标尺S,并且将磁检测部50配置在接近旋转轴AX的位置,因此能够实现编码器EC的小型化。此外,这样的编码器EC的效果在使用以下的其他实施方式或变形例的标尺的情况下也同样能够实现。
<第二实施方式>
对第二实施方式进行说明。在上述第一实施方式中,以在标尺S上配置有第二磁铁M2的结构为例进行了说明,但不限于此,也可以采用代替第二磁铁M2而配置有磁轭的结构。此外,关于与上述实施方式相同或等同的结构部分标注相同附图标记并省略或简化说明。
图6是表示第二实施方式的编码器用标尺SA的一例的图。如图6的(a)所示,标尺SA在基板10的第一面10a上形成有磁轭16。作为磁轭16使用例如铁等的软磁性材料。磁轭16如图6的(b)所示地具有大致半圆形的第一轭铁16a及第二轭铁16b。第一轭铁16a及第二轭铁16b借助未图示的粘接剂等被固定在基板10的第一面10a上。由此,第一轭铁16a及第二轭铁16b与基板10一体地旋转。
第一轭铁16a及第二轭铁16b隔着旋转轴AX并且在两者之间隔开间隔地配置。另外,第一轭铁16a及第二轭铁16b隔着第一磁铁M1的N极M1n和S极M1s之间的边界线M1e成为对称地配置。
第一轭铁16a及第二轭铁16b的尺寸分别被设定成比光学图案33的内径小。由此,第一轭铁16a及第二轭铁16b都配置在旋转轴AX和光学图案33之间。像这样,第一轭铁16a及第二轭铁16b以不与光学图案33重叠的方式设定了位置及尺寸。因此,第一轭铁16a或第二轭铁16b不会遮挡向光学图案33照射的检测光和来自光学图案33的反射光。
另外,在基板10上形成有磁回路15。磁回路15具有第一回路15a及第二回路15b。第一回路15a连接第一磁铁M1的N极M1n和第一轭铁16a。通过该第一回路15a,第一轭铁16a形成与N极同样的磁极。因此,与第一实施方式同样地,在第一磁铁M1的S极M1s和第一轭铁16a之间形成有磁场Ha。此外,第一轭铁16a的磁力依赖于第一磁铁M1的磁力。因此,在作为第一磁铁M1使用具有强磁力的磁铁的情况下,第一轭铁16a的磁力也变强,能够形成强的磁场Ha。
另外,第二回路15b连接第一磁铁M1的S极M1s和第二轭铁16b。通过该第二回路15b,第二轭铁16b形成与S极同样的磁极。因此,与第一实施方式同样地,在第一磁铁M1的N极M1n和第二轭铁16b之间形成有磁场Hb。另外,如上所述,在作为第一磁铁M1使用具有强磁力的磁铁的情况下,第一轭铁16b的磁力也变强,能够形成强的磁场Hb。
第一回路15a及第二回路15b也可以使用例如由磁性材料形成的线材或薄膜等,并通过基板10的内部连接N极M1n和第一轭铁16a之间、及S极M1s和第二轭铁16b之间而形成。但是,第一回路15a及第二回路15b的方式不限于此,也可以采用能够磁性地连接的任意结构。
像这样,根据第二实施方式,具有与第一实施方式同样的效果。另外,虽然基板10需要具有磁回路15,但不需要在基板10的第一面10a上配置第二磁铁M2,通过减少磁铁的使用数量,能够降低制造成本。此外,使用了第二实施方式的标尺SA的编码器与图4所示的编码器EC大致同样地构成。
<第三实施方式>
对第三实施方式进行说明。在上述第一实施方式中,以在标尺S上配置有圆盘状的第二磁铁M2的结构为例进行了说明,但不限于此,也可以采用配置与圆盘状不同的形状的第二磁铁的结构。此外,对与上述实施方式相同或等同的结构部分标注相同附图标记并省略或简化说明。
图7的(a)是表示第三实施方式的编码器用标尺SB的一例的剖视图。如图7的(a)所示,标尺SB在基板10的第一面10a上具有第二磁铁M3。第二磁铁M3形成为圆锥状。作为第二磁铁M3而使用例如钕类的永磁铁等。第二磁铁M3配置成包含顶点M3a在内的中心与旋转轴AX重叠。第二磁铁M3的底面M3b借助未图示的粘接剂等固定在第一面10a上。由此,第二磁铁M3与基板10一体地旋转。
第二磁铁M3的底面M3b的外径比光学图案33的内径小。由此,第二磁铁M3配置在旋转轴AX和光学图案33之间。像这样,第二磁铁M3以与光学图案33不重叠的方式设定了位置及尺寸。因此,第二磁铁M3不会遮挡向光学图案33照射的检测光和来自光学图案33的反射光。
第二磁铁M3具有被磁化成N极的N极M3n和被磁化成S极的S极M3s。N极M3n和S极M3s由从旋转轴AX穿过的直线划分。在第二磁铁M3中,旋转轴AX的右侧是S极M3s,旋转轴AX的左侧是N极M3n。像这样,第二磁铁M3形成为隔着旋转轴AX成为不同的磁极。
另外,从底面M3b到顶点M3a的距离(第二磁铁M3的高度)变得比第一实施方式的第二磁铁M2高。但是,第二磁铁M3的高度被设定成不与配置在标尺SB的上方的电路基板38(参照图4)干涉的高度。如图7的(a)所示,形成在第一磁铁M1的磁极M1s和第二磁铁M3的磁极M3n之间的磁场Ha从第二磁铁M3的斜面M3c朝向第一磁铁M1地形成。同样地,形成在第一磁铁M1的磁极M1n和第二磁铁M3的磁极M3s之间的磁场Hb也从第二磁铁M3的斜面M3c朝向第一磁铁M1地形成。由此,磁场Ha、Hb都从斜面M3c稍朝向上方形成磁场。
像这样,根据第三实施方式,具有与第一实施方式同样的效果。而且,由于第二磁铁M3比第一实施方式的第二磁铁M2高,所以能够使第二磁铁M3接近磁检测部50。而且,通过第二磁铁M3的斜面M3c而形成朝上的磁场,因此能够对于磁检测部50作用更强的磁场Ha、Hb。此外,使用了第三实施方式的标尺SA的编码器与图4所示的编码器EC大致同样地构成。
图7的(b)是表示第三实施方式的变形例的编码器用标尺SC的一例的剖视图。如图7的(b)所示,标尺SC在基板10的第一面10a上具有第二磁铁M4。第二磁铁M4形成为圆台状。第二磁铁M4配置成中心与旋转轴AX重叠。第二磁铁M4的底面M4b借助未图示的粘接剂等被固定在第一面10a上,第二磁铁M4与基板10一体地旋转。另外,第二磁铁M4的底面M4b的外径被设定得比光学图案33的内径小。因此,第二磁铁M4配置在旋转轴AX和光学图案33之间。此外,第二磁铁M4不会遮挡向光学图案33照射的检测光和来自光学图案33的反射光这点与上述第二磁铁M3同样。
第二磁铁M4具有被磁化成N极的N极M4n和被磁化成S极的S极M4s。N极M4n和S极M4s由从旋转轴AX穿过的直线划分。在第二磁铁M4中,旋转轴AX的右侧是S极M4s,旋转轴AX的左侧是N极M4n。
另外,从底面M4b到上表面M4a的距离(第二磁铁M4的高度)变得比第一实施方式的第二磁铁M2高。在此,与上述第二磁铁M3同样地,第二磁铁M4的高度被设定成不与配置在标尺SC的上方的电路基板38干涉的高度。如图7的(b)所示,形成在第一磁铁M1的磁极M1s和第二磁铁M4的磁极M4n之间的磁场Ha从第二磁铁M4的斜面M4c朝向第一磁铁M1地形成。同样地,形成在第一磁铁M1的磁极M1n和第二磁铁M4的磁极M4s之间的磁场Hb也从第二磁铁M4的斜面M4c朝向第一磁铁M1地形成。由此,磁场Ha、Hb都从斜面M4c稍朝向上方形成磁场。
在该变形例中,也与第三实施方式同样地,比第一实施方式的第二磁铁M2高,从而能够使第二磁铁M4接近磁检测部50。而且,通过第二磁铁M4的斜面M4c形成朝上的磁场,从而能够对于磁检测部50作用更强的磁场Ha、Hb。此外,使用了该变形例的标尺SB的编码器与图4所示的编码器EC大致同样地构成。
<第四实施方式>
图8是表示第四实施方式的编码器用标尺SD的结构的剖视图。在第一实施方式或第三实施方式中,以在基板10的第一面10a上直接固定第二磁铁M2等的结构为例进行了说明,但不限于此,如图8所示的标尺SD那样,也可以采用在基板10和第二磁铁M2之间设置有后磁轭70的结构。此外,关于与上述实施方式相同或等同的结构部分标注相同附图标记并省略或简化说明。
后磁轭70使用例如铁等的软磁性体形成为圆盘状。后磁轭70的外径被设定成与第二磁铁M2的外径大致相等。因此,第二磁铁M2的第二面M2b的大致整个面被后磁轭70覆盖。后磁轭70的厚度是任意的,也可以采用例如与第一磁铁M1的后磁轭60相同的厚度。
像这样,根据第四实施方式,通过后磁轭70封闭第二磁铁M2的朝下(接近基板10的朝向)的磁场,能够增强朝向标尺SD的上方(磁检测部50)的磁场。由此,能够通过磁检测部50更可靠地进行磁场的检测,能够精度良好地检测磁场的变动。此外,使用了该第四实施方式的标尺SD的编码器与图4所示的编码器EC大致同样地构成。
<驱动装置>
对实施方式的驱动装置进行说明。图9是作为驱动装置的实施方式而示出电动的马达装置MTR的一例的图。在以下的说明中,关于与上述实施方式相同或等同的结构部分标注相同附图标记并省略或简化说明。如图9所示,马达装置MTR具有轴部SF、使轴部SF旋转驱动的主体部(驱动部)BD、以及检测轴部SF的旋转信息的编码器EC。
轴部SF具有负荷侧端部SFa和反负荷侧端部SFb。负荷侧端部SFa与减速机等其他传动机构连接。在反负荷侧端部SFb上借助固定部20固定标尺S。与该标尺S的固定一起,安装有编码器EC。作为标尺S和编码器EC而使用了上述第一实施方式,但也可以使用其他实施方式或变形例。
根据该马达装置MTR,搭载了检测精度优良且小型化的编码器EC,从而能够得到旋转量的控制性优良的马达装置MTR,能够实现马达装置MTR整体的小型化。另外,由于在反负荷侧端部SFb上安装了小型的编码器EC,所以从马达装置MTR的突出量变小,能够将马达装置MTR设置在小的空间。此外,作为驱动装置以马达装置MTR为例进行了说明,但不限于此,也可以采用具有利用液压或空压而旋转的轴部的其他驱动装置。
<载台装置>
对实施方式的载台装置进行说明。图10的(a)是表示载台装置STG的实施方式的一例的立体图。此外,图10的(a)成为在图9所示的马达装置MTR的轴部SF中的负荷侧端部SFa上安装有旋转台(移动物体)TB的结构。在以下的说明中,对与上述实施方式相同或等同的结构部分标注相同附图标记并省略或简化说明。
以上述方式构成的载台装置STG在驱动马达装置MTR使轴部SF旋转时,将该轴部SF的旋转传递到旋转台TB。此时,编码器EC检测到轴部SF的旋转位置等。因此,通过使用来自编码器EC的输出,能够检测到旋转台TB的旋转位置。此外,也可以在马达装置MTR的负荷侧端部SFa和旋转台TB之间配置减速机等。
像这样,根据载台装置STG,搭载了旋转量的控制性优良的小型的马达装置MTR,从而能够得到旋转台TB的位置调整精度优良的载台装置STG,能够实现载台装置STG整体的小型化。此外,作为载台装置STG,也可以应用于例如车床等的工作机械所具有的旋转台等。
<机械手装置>
对实施方式的机械手装置进行说明。图10的(b)是表示机械手装置RBT的实施方式的一例的立体图。此外,图10的(b)示意地表示机械手装置RBT的一部分(关节部分)的结构。在以下的说明中,针对与上述实施方式相同或等同的结构部分标注相同附图标记并省略或简化说明。如图10的(b)所示,机械手装置RBT具有第一臂AR1、第二臂AR2和关节部JT,构成为第一臂AR1和第二臂AR2经由关节部JT被连接的结构。
在第一臂AR1上具有肘部101和轴承101a、101b。在第二臂AR2上设置有肘部102和连接部102a。在关节部JT中,在轴承101a、101b之间配置有连接部102a。连接部102a与轴部SF2一体地设置。在关节部JT中,成为轴部SF2插入至轴承101a、101b双方的状态。轴部SF2中的插入至轴承101b侧的端部贯穿轴承101b并与减速机RG连接。
减速机RG与马达装置MTR连接,将马达装置MTR的旋转减速到例如百分之一等并传递到轴部SF2。作为马达装置MTR,使用图9所示的马达装置MTR。虽然在图10的(b)中未图示,但马达装置MTR的轴部SF中的负荷侧端部SFa与减速机RG连接。另外,在马达装置MTR的轴部SF中的反负荷侧端部SFb上安装有编码器EC的标尺S。
以上述方式构成的机械手装置RBT在驱动马达装置MTR而使轴部SF旋转时,该轴部SF的旋转经由减速机RG被传递到轴部SF2。通过轴部SF2的旋转,连接部102a一体地旋转,由此,第二臂AR2相对于第一臂AR1旋转。此时,编码器EC检测到轴部SF的旋转位置等。因此,通过使用来自编码器EC的输出,能够检测到第二臂AR2的旋转位置。
像这样,根据机械手装置RBT,由于搭载了检测精度优良且小型的马达装置MTR,所以能够得到第二臂AR2的旋转控制性优良的机械手装置RBT,从而能够实现机械手装置RBT整体的小型化。另外,由于具有小型的编码器EC,所以从关节部JT的突出量变小,从而能够抑制该突出与其他设备等干涉的情况。此外,作为机械手装置RBT不限于上述结构,例如,能够在具有关节的各种机械手装置中搭载马达装置MTR。
以上,对实施方式进行了说明,但本发明不限于上述说明,在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变更。例如,在上述各实施方式及各变形例中,以具有反射型的光学图案33的标尺S等为例进行了说明,但不限于此,也可以采用具有光透射型的光学图案的标尺、及使用了该标尺的编码器等。在使用了光透射型的光学图案的情况下,能够采用与上述各实施方式及各变形例同样的方式。此外,作为光学图案33,通过配置光反射图案,不需要在基板的第二面侧设置用于光路的空间,从而具有能够增大第一磁铁的直径的优点。
另外,在上述第三实施方式中,以第二磁铁为圆锥形状的结构或圆台形状的结构为例进行了说明,但不限于此,也可以使用例如半球状等其他方式。另外,在上述第二实施方式中,配置在基板10的第一面10a上的磁轭16的形状不限于圆弧状,也可以使用例如对圆锥状或圆台状的部件进行了分割得到的形状等。
附图标记说明
S、SA、SB、SC、SD标尺(编码器用标尺),D、D1旋转方向,M1第一磁铁,M2、M3、M4第二磁铁,H1~H4、Ha、Hb磁场,H5、H6合成磁场,AX旋转轴,EC编码器,SF轴部(旋转部件),MTR马达装置,STG载台装置,RBT机械手装置,10、10A基板,10a、10Aa第一面,10b、10Ab第二面,10c外周缘,15磁回路,16磁轭,20固定部,33光学图案,40光检测部,50磁检测部,51偏置磁铁,60、70后磁轭。

Claims (22)

1.一种编码器用标尺,其具有以旋转轴为中心旋转的基板,并在与所述旋转轴交叉的所述基板的第一面上具有沿着旋转方向的光学图案,所述编码器用标尺的特征在于,
在与所述第一面不同的所述基板的第二面上,具有隔着所述旋转轴被设定成不同磁极的第一磁铁,
在所述第一面上具有在与所述第一磁铁的各个磁极之间形成磁场的第二磁铁或磁轭。
2.如权利要求1所述的编码器用标尺,其特征在于,
所述第一磁铁以一部分从所述基板的外周缘向外侧突出的状态来配置。
3.如权利要求1或2所述的编码器用标尺,其特征在于,
在所述第二面上具有被固定在成为测定对象的旋转部件上的固定部,
所述第一磁铁形成为环状,并且以包围所述固定部的方式配置。
4.如权利要求1或2所述的编码器用标尺,其特征在于,
所述第二磁铁或所述磁轭配置在所述旋转轴和所述光学图案之间。
5.如权利要求4所述的编码器用标尺,其特征在于,
所述第二磁铁使用了以所述旋转轴为中心的圆盘状的磁铁。
6.如权利要求4所述的编码器用标尺,其特征在于,
所述第二磁铁使用了以所述旋转轴为中心的圆锥状或圆台状的磁铁。
7.如权利要求5所述的编码器用标尺,其特征在于,
所述第二磁铁以在所述旋转轴的方向上磁极与所述第一磁铁不同的方式配置。
8.如权利要求5~7中任一项所述的编码器用标尺,其特征在于,
所述第二磁铁在与所述基板之间具有后磁轭。
9.如权利要求4所述的编码器用标尺,其特征在于,
所述磁轭与所述旋转轴的方向上的与所述第一磁铁的磁极不同的磁极磁连接。
10.如权利要求9所述的编码器用标尺,其特征在于,
所述磁轭和所述第一磁铁之间的磁连接经由形成在所述基板上的磁回路来进行。
11.如权利要求1、2、5、6、7、9、10中任一项所述的编码器用标尺,其特征在于,
所述第一磁铁比所述第二磁铁或所述磁轭的体积大。
12.如权利要求1、2、5、6、7、9、10中任一项所述的编码器用标尺,其特征在于,
所述光学图案是光反射型的图案。
13.一种编码器用标尺,其特征在于,
具有:
配置在一个面上的第一磁铁;和
相对于所述一个面而被配置在背侧的另一个面上的第二磁铁或磁轭,
所述第二磁铁或磁轭在与所述第一磁铁之间,形成由磁检测部检测的磁场。
14.一种编码器,其特征在于,
具有:
编码器用标尺,其以旋转轴为中心旋转,并且具有沿所述旋转轴的旋转方向配置的光学图案,在旋转一周的过程中至少变更一次磁场;
光检测部,其检测经过所述光学图案的光;和
磁检测部,其检测所述磁场的变更,
作为所述编码器用标尺而使用权利要求1~13中任一项所述的编码器用标尺。
15.一种编码器,其特征在于,
具有:
标尺,其具有配置在一个面上的第一磁铁、以及相对于所述一个面而被配置在背侧的另一个面上的第二磁铁或磁轭;和
磁检测部,其检测形成在所述第一磁铁和所述第二磁铁或所述磁轭之间的磁场。
16.如权利要求15所述的编码器,其特征在于,
所述第二磁铁或磁轭以外径与所述第一磁铁不同的方式来配置。
17.如权利要求16所述的编码器,其特征在于,
所述磁检测部与所述另一个面相对地配置,
所述第二磁铁或磁轭比所述第一磁铁的外径小。
18.如权利要求17所述的编码器,其特征在于,
所述磁检测部在所述标尺的径向上,配置在比所述第二磁铁或磁轭的外径更靠外侧。
19.如权利要求15~18中任一项所述的编码器,其特征在于,
所述标尺具有以旋转轴为中心旋转的基板,
所述第一磁铁在所述基板的所述一个面上以其外径从所述基板的外周缘突出的状态来配置。
20.如权利要求15~18中任一项所述的编码器,其特征在于,
所述标尺在所述另一个面上,具有在比所述第二磁铁或磁轭更靠外周侧形成的光学图案。
21.一种驱动装置,其特征在于,
具有:
旋转部件;
驱动部,其使所述旋转部件旋转;和
编码器,其固定在所述旋转部件上,并检测所述旋转部件的位置信息,
作为所述编码器而使用权利要求14~20中任一项所述的编码器。
22.一种载台装置,其特征在于,
具有:
移动物体;
驱动装置,其使所述移动物体移动,
作为所述驱动装置而使用权利要求21所述的驱动装置。
CN201480054431.4A 2013-10-02 2014-09-30 编码器用标尺、编码器、驱动装置及载台装置 Active CN105593644B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013207502 2013-10-02
JP2013-207502 2013-10-02
PCT/JP2014/076043 WO2015050109A1 (ja) 2013-10-02 2014-09-30 エンコーダ用スケール、エンコーダ、駆動装置及びステージ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105593644A CN105593644A (zh) 2016-05-18
CN105593644B true CN105593644B (zh) 2018-11-13

Family

ID=52778698

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480054431.4A Active CN105593644B (zh) 2013-10-02 2014-09-30 编码器用标尺、编码器、驱动装置及载台装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10444036B2 (zh)
JP (1) JP6613895B2 (zh)
CN (1) CN105593644B (zh)
WO (1) WO2015050109A1 (zh)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014116827B4 (de) * 2014-11-18 2016-07-14 Ma Lighting Technology Gmbh Doppelwellenencoder
US11874140B2 (en) * 2016-02-17 2024-01-16 Infineon Technologies Ag Tapered magnet
JP6656958B2 (ja) * 2016-03-10 2020-03-04 日本電産サンキョー株式会社 ロータリエンコーダ及びロータリエンコーダの角度補正方法
GB2552386B (en) * 2016-07-22 2022-06-08 Cmr Surgical Ltd Magnetic position sensor mounting arrangement
US10269515B2 (en) * 2016-09-08 2019-04-23 Touchsensor Technologies, Llc Magnetic encoder knob with fixed center
JP2018054488A (ja) * 2016-09-29 2018-04-05 株式会社ニコン エンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、及びロボット装置
JP6848306B2 (ja) * 2016-09-29 2021-03-24 株式会社ニコン エンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、ロボット装置、及びエンコーダ装置の取り付け方法
JP2018054573A (ja) * 2016-09-30 2018-04-05 株式会社ニコン エンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、及びロボット装置
KR101881559B1 (ko) * 2017-07-19 2018-08-24 성균관대학교산학협력단 다회전 검출 장치 및 방법
WO2019021845A1 (ja) * 2017-07-27 2019-01-31 株式会社ニコン 校正装置、エンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、ロボット装置、エンコーダ装置の製造方法、及び校正プログラム
WO2019139023A1 (ja) * 2018-01-15 2019-07-18 株式会社ニコン エンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、及びロボット装置
JP7067141B2 (ja) * 2018-03-08 2022-05-16 Tdk株式会社 磁石構造体、回転角度検出器、電動パワーステアリング装置、および磁石構造体の製造方法
JP2019158411A (ja) * 2018-03-08 2019-09-19 Tdk株式会社 磁石構造体、回転角度検出器および電動パワーステアリング装置
CN108827352B (zh) * 2018-06-29 2021-08-27 广东工业大学 一种编码器及其码盘
CN110864711B (zh) * 2018-08-27 2022-03-11 台达电子工业股份有限公司 编码器及其位置检测方法
JP7192317B2 (ja) 2018-09-03 2022-12-20 富士電機株式会社 エンコーダ
US11204258B2 (en) * 2018-09-14 2021-12-21 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Apparatus for sensing rotating device
CN112444277A (zh) * 2019-09-04 2021-03-05 台达电子工业股份有限公司 光学反射部件及其适用的光学编码器
JP7284120B2 (ja) * 2020-03-13 2023-05-30 ヒロセ電機株式会社 回転検出システム
JP7366848B2 (ja) 2020-07-03 2023-10-23 Tdk株式会社 角度検出装置、角度検出装置システム、パークロックシステム、およびペダルシステム
JP7480687B2 (ja) * 2020-11-26 2024-05-10 セイコーエプソン株式会社 エンコーダーユニット、駆動装置およびロボット
US20230068352A1 (en) * 2021-08-30 2023-03-02 Tdk Corporation Magnetic sensor and magnetic sensor system
TWI843967B (zh) * 2021-09-27 2024-06-01 財團法人工業技術研究院 免電池旋轉檢測裝置
WO2023189128A1 (ja) * 2022-03-29 2023-10-05 パナソニックIpマネジメント株式会社 エンコーダ

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02231523A (ja) * 1989-03-03 1990-09-13 Nikon Corp アブソリュートエンコーダ
JPH11118517A (ja) * 1997-10-16 1999-04-30 Yazaki Corp 回転体用センサ
CN101755188A (zh) * 2007-07-18 2010-06-23 株式会社尼康 测量方法、载台装置、及曝光装置
JP2010210287A (ja) * 2009-03-06 2010-09-24 Nikon Corp エンコーダ
JP2010271069A (ja) * 2009-05-19 2010-12-02 Nikon Corp エンコーダ及びエンコーダの製造方法
JP5036669B2 (ja) * 2008-09-12 2012-09-26 三菱電機株式会社 可動部の位置検出装置、2自由度アクチュエータ
JP2012225677A (ja) * 2011-04-15 2012-11-15 Nikon Corp エンコーダ、駆動装置及びロボット装置
JP5617205B2 (ja) * 2009-08-26 2014-11-05 株式会社ニコン エンコーダ

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11202036A (ja) * 1998-01-08 1999-07-30 Ubukata Seisakusho:Kk 磁気センサー
JP4373157B2 (ja) * 2003-08-11 2009-11-25 日本電産コパル株式会社 角度検出装置
US8525459B2 (en) * 2010-07-15 2013-09-03 Heidenhain Corporation Code disk, optical encoder, and motor system
JP2013002832A (ja) 2011-06-13 2013-01-07 Nikon Corp エンコーダ用スケールの製造方法、エンコーダの製造方法、エンコーダ及びモータ装置
GB2505226A (en) * 2012-08-23 2014-02-26 Melexis Technologies Nv Arrangement, method and sensor for measuring an absolute angular position using a multi-pole magnet

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02231523A (ja) * 1989-03-03 1990-09-13 Nikon Corp アブソリュートエンコーダ
JPH11118517A (ja) * 1997-10-16 1999-04-30 Yazaki Corp 回転体用センサ
CN101755188A (zh) * 2007-07-18 2010-06-23 株式会社尼康 测量方法、载台装置、及曝光装置
JP5036669B2 (ja) * 2008-09-12 2012-09-26 三菱電機株式会社 可動部の位置検出装置、2自由度アクチュエータ
JP2010210287A (ja) * 2009-03-06 2010-09-24 Nikon Corp エンコーダ
JP2010271069A (ja) * 2009-05-19 2010-12-02 Nikon Corp エンコーダ及びエンコーダの製造方法
JP5617205B2 (ja) * 2009-08-26 2014-11-05 株式会社ニコン エンコーダ
JP2012225677A (ja) * 2011-04-15 2012-11-15 Nikon Corp エンコーダ、駆動装置及びロボット装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN105593644A (zh) 2016-05-18
WO2015050109A1 (ja) 2015-04-09
US10444036B2 (en) 2019-10-15
JP6613895B2 (ja) 2019-12-04
JPWO2015050109A1 (ja) 2017-03-09
US20160209241A1 (en) 2016-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105593644B (zh) 编码器用标尺、编码器、驱动装置及载台装置
JP6043721B2 (ja) 改良型位置センサ
CA2696690C (en) Linear segment or revolution counter having a ferromagnetic element
KR102444618B1 (ko) 각이동센서를 포함한 베어링
EP3557189B1 (en) Shaft-integrated angle sensing device
US20130200883A1 (en) Magnetic field sensor
US20110254543A1 (en) Magnetic position sensor with field direction measurement and flux collector
JP2007040850A (ja) 回転角度センサ
JP4741798B2 (ja) 歯車機構及びこの歯車機構を備えたロータリーエンコーダ
CN109507619A (zh) 磁性传感器设备和方法
US9587963B2 (en) Brushless linear rotary transformer
CN110595349B (zh) 多极磁体、制造多极磁体的方法和包含其的传感器系统
JP5406860B2 (ja) 角度測定システムおよび角度測定システムを製造する方法
US7710110B2 (en) Rotary sensor with rotary sensing element and rotatable hollow magnet
TW201341761A (zh) 磁性編碼器
US10495484B2 (en) Magnet arrangement and sensor device
JP6830423B2 (ja) トルク検出装置
JP4809795B2 (ja) 非接触型角度センサ
JP2002310609A (ja) 回転角度検出装置
CN116164778A (zh) 具有主轨道和诺纽斯轨道的位置传感器
JP2007248105A (ja) 回転角度検出装置付き軸受
CN209945255U (zh) 一种角度检测传感器
JP2009258091A (ja) 磁気式位置センサ
CN110715675A (zh) 中空带屏蔽磁编码器
JP2008039673A (ja) 磁気式エンコーダ装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant