CN110579226B - 编码器、电动机以及机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的编码器、电动机以及机器人，能够使用相同分辨率的传感器来区别旋转位置。编码器具备绕旋转轴(14)进行旋转的旋转盘(324)、和检测旋转盘(324)的旋转位置的传感器，旋转盘(324)上设置有第一图案和第二图案，第一图案隔开间隔地配置于将作为第一圆的圆周的第一圆周M等分的位置上，M为2以上的自然数，第二图案隔开间隔地配置于将作为第二圆的圆周的第二圆周N等分的位置上，N为2以上的自然数该第二圆是第一圆的同心圆且半径与第一圆不同，M和N不同，且M和N的最大公约数为1。

Description

编码器、电动机以及机器人
技术领域
本发明涉及编码器、电动机以及机器人。
背景技术
同步电动机能够通过使电流流经相对于转子的磁极位置具有一定角度的位置而产生转矩。因此，需要知道转子的磁极位置与电流流过的定子的位置关系。通常，相位的检测是使计数器等构成的相位检测器获取安装于电动机的转子上的编码器等的脉冲发生器所产生的脉冲，从而检测相位。
例如，公开了一种光学式旋转编码器，其使用不同分辨率的传感器，并使用不同的狭缝(间距及宽度不同。此外，透射率有时也不同)来区别旋转位置(角度)而进行检测(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本实开昭58-101173号公报
发明内容
但是，在专利文献1中，由于使用不同的狭缝(透射率、宽度、间距等)来区别旋转位置，因此，各狭缝需要分辨率不同的传感器，从而构成复杂化，结果产生制造成本增大的问题。
本申请的编码器的特征在于，其特征在于，具备：旋转盘，绕旋转轴进行旋转；以及传感器，检测所述旋转盘的旋转位置，所述旋转盘设置有第一图案和第二图案，所述第一图案相互隔开间隔地配置于将作为第一圆的圆周的第一圆周M等分的位置上，M为2以上的自然数，所述第二图案隔开间隔地配置于将作为第二圆的圆周的第二圆周N等分的位置上，N为2以上的自然数，所述第二圆是所述第一圆的同心圆且半径与所述第一圆不同，M和N不同，且M和N的最大公约数为1。
在上述编码器中，优选所述第一图案的半径方向中央处的宽度与所述第二图案的半径方向中央处的宽度为相同长度，所述第一图案之间的半径方向中央处的宽度与所述第二图案彼此之间的半径方向中央处的宽度为相同长度。
在上述编码器中，优选所述第一图案的半径方向中央处的宽度与所述第一图案之间的半径方向中央处的宽度之比为1：1，所述第二图案的半径方向中央处的宽度与所述第二图案之间的半径方向中央处的宽度之比为1：1。
本申请的电动机的特征在于，具备：旋转盘，绕旋转轴进行旋转；以及传感器，检测所述旋转盘的旋转位置，所述旋转盘设置有第一图案和第二图案，所述第一图案隔开间隔地配置于将作为第一圆的圆周的第一圆周M等分的位置上，M为2以上的自然数，所述第二图案隔开间隔地配置于将作为第二圆的圆周的第二圆周N等分的位置上，N为2以上的自然数，所述第二圆是所述第一圆的同心圆且半径与所述第一圆不同，M和N不同，且M和N的最大公约数为1。
本申请的机器人的特征在于，具备：电动机，具有旋转轴；以及编码器，具有绕所述旋转轴进行旋转的旋转盘和检测所述旋转盘的旋转位置的传感器，所述旋转盘设置有第一图案和第二图案，所述第一图案隔开间隔地配置于将作为第一圆的圆周的第一圆周M等分的位置上，M为2以上的自然数，所述第二图案隔开间隔地配置于将作为第二圆的圆周的第二圆周N等分的位置上，N为2以上的自然数，所述第二圆是所述第一圆的同心圆且半径与所述第一圆不同，M和N不同，且M和N的最大公约数为1。
附图说明
图1是第一实施方式涉及的驱动控制系统的构成图。
图2是表示第一实施方式涉及的旋转盘的图。
图3是表示本实施方式涉及的检测信号的周期数为“128”以及检测信号的周期数为“135”的倍增周期的图。
图4是表示第一实施方式涉及的旋转盘的放大图。
图5是第一实施方式涉及的位置确定部确定转子的旋转位置的动作的流程图。
图6是第二实施方式涉及的驱动控制系统的构成图。
图7是表示第二实施方式涉及的旋转盘的图。
图8是表示第二实施方式涉及的检测信号的周期数为“128”、检测信号的周期数为“135”、以及检测信号的周期数为“149”的倍增周期的图。
图9是利用了本实施方式涉及的驱动系统的工业用机器人的外观图。
附图标记说明
10…电动机；12…转子(rotor)；14…旋转轴；15…第一列；18…第二列；20…控制装置；22…位置检测部；24…驱动控制部；26、27…周期(间距)；28…第三列；30…端部；32…信号生成部(编码器)；36…位置确定部；80…机器人；81…底座；82、82A、82B、82C、82D…臂；83…手腕；100、100A、100B、100C…驱动系统；322…发光部；324…旋转盘；326…第一受光部；328…第二受光部；330…第三受光部。
具体实施方式
以下，根据附图对将本发明具体化的实施方式进行说明。另外，使用的附图适当地放大或缩小至可识别所说明部分的状态进行表示。
第一实施方式
图1是本实施方式涉及的驱动系统100的构成图。
如图1所示，本实施方式涉及的驱动系统100具备电动机10、作为编码器的信号生成部32、位置检测部22以及控制装置20。
电动机10是包含A相及B相的线圈(省略图示)的2相步进电动机，具备通过供给励磁电流E依次对各相的线圈进行励磁而旋转的转子(rotor)12。转子12上设置有旋转轴14。需要说明的是，电动机10的相数是任意的，也可以用单相或三相以上的电动机10。另外，转子12的种类也是任意的，例如可以利用PM(Permanent Magnet、永磁)型、VR(VariableReluctance、可变磁阻)型、HB(Hybrid、混合动力)型等的任意构成的转子12。
电动机10以在转子12的机械角的一圈期间包含L周期(L为2以上的自然数)的电角的方式选定磁极数(具体为形成于各磁极的小齿的总数)。
控制装置20是控制电动机10的装置，如图1所示，具备驱动控制部24。此外，位置检测部22及驱动控制部24例如由单体或者分体的IC芯片构成。另外，在本实施方式中，信号生成部32与电动机10为分体，但也可以包含在电动机10的构成中。
信号生成部32是包括发光部322、旋转盘324、第一受光部326以及第二受光部328的光学式的旋转编码器。信号生成部32与转子12的旋转相联动地生成信号值(典型地为电压值)周期性地变动的检测信号S1、S2。
旋转盘324是中心被固定在转子12的旋转轴14上的圆盘状的平板材料，且与转子12相联动地旋转。
图2是表示本实施方式涉及的旋转盘324的图。
如图2所示，旋转盘324具备第一列15和第二列18。
在第一列15中，为了进行位置检测，在将第一列15的圆周M等分(M为2以上的自然数)的各个位置上，相互隔开间隔地刻有梯形形状的透光部T1，作为在与半径方向正交的方向上具有规定的宽度的第一图案。各透光部T1以呈相同长度的周期(间距)26且周期26(参照图4)的数量M为“128”的方式刻成。第一列15在以旋转轴14为中心的圆的圆周上配置有光学特性不同的多个透光部T1和遮光部B1。旋转盘324的第一列15上形成有多个透光部T1。旋转盘324的第一列15上形成有多个遮光部B1。各透光部T1是使光穿过的狭缝(缺口或贯通孔)，且沿着旋转盘324的圆周方向相互隔开规定角度(隔着遮光部B1)而形成。各遮光部B1是将光切断的区域，且沿着旋转盘324的圆周方向相互隔开规定角度(隔着透光部T1)而形成。
此外，周期(间距)26是从第一图案的端部到相邻的另一个第一图案的端部为止的长度。具体而言，是将梯形的第一图案(透光部T1)的半径方向中央处的宽度(中央宽度)、与从第一图案到相邻的另一个第一图案为止的、梯形形状的区域(遮光部B1)的半径方向中央处的宽度(中央宽度)相加后的长度。周期26并不限于此，也可以是将作为第一圆的第一列的圆周即第一圆周M等分后的长度。
另外，周期26的数量为与第一图案的数量M相同的值。
在第二列18中，为了进行位置检测，在将第二列18的圆周N等分(N为2以上的自然数)的各个位置上，相互隔开间隔地刻有梯形形状的透光部T2，作为在与半径方向正交的方向上具有规定宽度的第二图案。各透光部T2以呈相同长度的周期(间距)27且周期27(参照图4)的数量N为“135”的方式刻成。第二列18是以旋转轴14为中心的圆，且在呈与第一列15不同的半径的圆的圆周上配置有多个作为第二图案的透光部T2和遮光部B2。旋转盘324的第二列18上形成有多个透光部T2。旋转盘324的第二列18上形成有多个遮光部B2。各透光部T2是使光穿过的狭缝(缺口或贯通孔)，且沿着旋转盘324的圆周方向相互隔开规定角度(隔着遮光部B2)而形成。各遮光部B2是将光切断(未穿过)的区域，且沿着旋转盘324的圆周方向相互隔开规定角度(隔着透光部T2)而形成。此外，图2的右侧的放大图呈直线状示出圆周上刻有的各透光部T1、T2。
此外，周期(间距)27是从第二图案的端部到相邻的另一个第二图案的端部为止的长度。具体而言，是将梯形的第二图案(透光部T2)的半径方向中央处的宽度(中央宽度)、与从第二图案到相邻的另一个第二图案为止的、梯形形状的区域(遮光部B2)的半径方向中央处的宽度(中央宽度)相加后的长度。周期27并不限于此，也可以是将作为第二圆的第二列的圆周即第二圆周N等分后的长度。
另外，周期27的数量为与第二图案的数量N相同的值。
返回图1，发光部322与第一受光部326及第二受光部328配置在隔着旋转盘324相互对置的位置上。发光部322例如包含发光二极管等的发光元件而构成，并向旋转盘324照射光。另一方面，第一受光部326例如包含光电二极管等的受光元件而构成，并生成和输出与受光量对应的电压值的检测信号S1。另外，第二受光部328例如包含光电二极管等的受光元件而构成，并生成个输出与受光量对应的电压值的检测信号S2。
从发光部322射出的光穿过第一列15的各透光部T1并到达第一受光部326。从发光部322射出的光穿过第二列18的各透光部T2并到达第二受光部328。第一受光部326具备作为受光元件的AB相(未图示)。第二受光部328具备作为受光元件的CD相(未图示)。AB相是将基于一对受光元件A/A棒的相和基于一对受光元件B/B棒的相相加而成的相。CD相是将基于一对受光元件C/C棒的相和基于一对受光元件D/D棒的相相加而成的相。
从发光部322射出的光穿过旋转盘324的各透光部T1并到达第一受光部326的状态与被旋转盘324切断而未到达第一受光部326的状态，随着转子12的旋转而交替切换。
另外，从发光部322射出的光穿过旋转盘324的各透光部T2并到达第二受光部328的状态与被旋转盘324切断而未到达第二受光部328的状态，随着转子12的旋转而交替切换。
通过以上的构成，从信号生成部32(第一受光部326及第二受光部328)输出电压值根据转子12的旋转位置(角度)X呈周期性地变动的检测信号S1、S2。
本实施方式的信号生成部32的旋转盘324的第一列15上形成有M个透光部T1。因此，旋转盘324的一圈期间包含检测信号S1的M个周期。
另外，信号生成部32的旋转盘324的第二列18上形成有N个透光部T2。因此，旋转盘324的一圈期间包含检测信号S2的N个周期。
旋转盘324的一圈内的检测信号S1的周期数M与检测信号S2的周期数N不同。具体而言，检测信号S2的周期数N超过检测信号S1的周期数M(N＞M)。在本实施方式中，检测信号S1的周期数M与检测信号S2的周期数N为互质数。即，周期数M与周期数N的最大公约数为1。
在以下的说明中，假设检测信号S1的周期数M为“16”、检测信号S2的周期数N为“19”。
位置检测部22检测转子12的旋转位置X。表示旋转位置X的信号从位置检测部22被供给至驱动控制部24。旋转位置X也可以称为形成于转子12上的磁极的位置(磁极位置)。驱动控制部24根据位置检测部22检测出的旋转位置X来控制转子12。例如，驱动控制部24通过以使外部装置指示的目标位置与位置检测部22检测出的实际的旋转位置X的差异减少的方式向A相及B相的各线圈供给励磁电流E，从而使转子12旋转。
位置检测部22具备位置确定部36。
位置确定部36对检测信号S1的正弦波进行倍增处理，从而求出作为第二列18的周期27内的位置的Pslab，并对检测信号S2的正弦波进行倍增处理，从而求出作为第一列15的周期26内的位置的Pslcd。此外，在倍增分辨率为“512”的情况下，可取的范围为0≤Pslcd＜512、0≤Pslab＜512。
位置确定部36根据下式(1)求出在检测出的周期26内Pslab为“0”时的作为Pslcd的值的P'slcd。
P'slcd＝{Pslcd-Pslab*(19/16)}mod(Pslmax)…(1)
此外，Pslmax为倍增分辨率。例如，本实施方式中使用的Pslmax为“512”。P'slcd是当前检测出的第一列15的周期26内的位置为“0”时的、第二列18的周期27内的位置。Pslcd是第二列18的周期27内的位置。Pslab是第一列15的周期26内的位置。
具体而言，在Pslmax＝512、Pslab＝208、Pslcd＝247的情况下，P'slcd＝{247-208*(19/16)}mod(512)＝{0}mod(512)＝0。
另外，在Pslmax＝512、Pslab＝16、Pslcd＝51的情况下，P'slcd＝{51-16*(19/16)}mod(512)＝{32}mod(512)＝32。
由此，在一个周期内，通过计算位于第一列15的透光部T1的端部30(参照图4)时的、第二列18的位置(P'slcd)，在全部16个周期中成为该周期特有的值，因而能够区别是哪个周期。
位置确定部36检索检测出的周期位置。位置确定部36以第一列15为基准，通过进行下式(2)的处理而从全部16个周期中检索一致的值。
P”slcd＝0；
for(i＝0；i＜16；i++)
{
if(P”slcd＝＝P'slcd)
P”slcd＝[P”slcd+{(Pslmax*19/16)mod(Pslmax)}]mod(Pslmax)
break；//周期位置确定。
}…(2)
周期位置是将一个周期内分割为多个时的位置。
具体而言，在P'slcd＝0的情况下，在i＝0时与P”slcd＝0一致，因而返回i＝0。
另外，在P'slcd＝32的情况下，在i＝11时与P”slcd＝32一致，因而返回i＝11。
位置确定部36根据在第一列15中为第几周期的数(i)和第一列15的周期内的位置(Pslab)算出绝对位置。位置确定部36根据下式(3)算出16个周期的部分的绝对位置(角度)。
绝对位置＝(i*Pslmax+Pslab)*(360/16)…(3)
具体而言，当Pslmax＝512、Pslab＝16、Pslcd＝51、P'slcd＝32时，绝对位置＝(i*Pslmax+Pslab)*(360/16)＝(11*512+16)*(360/16)＝248.203125。
图3是表示本实施方式涉及的检测信号S1的周期数M为“128”及检测信号S2的周期数N为“135”的倍增周期的图。横轴表示检测信号S1的周期数M，纵轴表示数字分拆数。
将检测信号S1及检测信号S2在倍增处理中相对于一个周期分拆为“512”时的、检测信号S1及检测信号S2的倍增周期的数字分拆数表示于图3的图表中。
折线15A表示相对于检测信号S1的周期数M的、检测信号S1的倍增周期的数字分拆数。折线18A表示相对于检测信号S1的周期数M的、检测信号S2的倍增周期的数字分拆数。
由此，由于检测信号S1的周期数M与检测信号S2的周期数N为互质数(呈最大公约数为1的关系)，因此，检测信号S1与检测信号S2的分拆数根据位置必然成为不同的组合，因而能够判别在360°中的哪个位置。
图4是表示本实施方式涉及的旋转盘324的放大图。
如图4所示，本实施方式涉及的旋转盘324将第一列15的相邻的、透光部T1的半径方向的中央位置处的中央宽度WT1与遮光部B1的半径方向的中央位置处的中央宽度WB1的一对的长度设为一个周期(周期26)。
旋转盘324将第二列18的相邻的、透光部T2的半径方向的中央位置处的中央宽度WT2与遮光部B2的半径方向的中央位置处的中央宽度WB2的一对的长度设为一个周期(周期27)。
此时，第一列15的周期数M和第二列18的周期数N呈最大公约数为1的关系。
旋转盘324中的第一列15的透光部T1的中央宽度WT1与第二列18的透光部T2的中央宽度WT2为相同长度。旋转盘324中的第一列15的遮光部B1的中央宽度WB1和第二列18的遮光部B2的中央宽度WB2为相同长度。由此，第一列15及第二列18也能够使用相同分辨率的第一受光部326及第二受光部328。另外，也可以将第一图案(透光部T1)和第二图案(透光部T2)称为亮部，也可以将第一图案彼此之间的区域(遮光部B1)及第二图案彼此之间的区域(遮光部B2)称为暗部。该情况下，也可以是第一列15的亮部T1的中央宽度WT1与第二列18的亮部T2的中央宽度WT2为相同长度，第一列15的暗部B1的中央宽度WB1与第二列18的暗部B2的中央宽度WB2为相同长度。
另外，在第一图案及第二图案设置为相对于从圆的中心沿半径方向延伸的直线呈线对称这样的梯形的情况下，半径方向中央的位置也可以是作为对称轴的直线上且第一图案的上底与下底的中央处的位置。此时，中央宽度既可以是从该中央位置通过且沿切线方向延伸，而且位于两条边之间的线段的长度，也可以是从中央位置通过的第一列的圆的圆周在两条边之间的圆弧的长度、第二列的圆的圆周在两条边之间的圆弧的长度。另外，半径方向中央的位置也可以是梯形的沿半径方向延伸的边的中央位置。此时，中央宽度既可以是连接沿半径方向延伸的两条边的中央位置彼此的线段的长度，也可以是从中央位置通过的第一列的圆的圆周在两条边之间的圆弧的长度、从中央位置通过的第二列的圆的圆周在两条边之间的圆弧的长度。
旋转盘324中的第一列15的透光部T1的中央宽度WT1与第一列15的遮光部B1的中央宽度WB1之比为1：1。旋转盘324中的第二列18的透光部T2的中央宽度WT2与第二列18的遮光部B2的中央宽度WB2之比为1：1。由此，能够容易地检测以旋转轴14为中心的圆的旋转位置X。
另外，在将第一图案(透光部T1)及第二图案(透光部T2)设为亮部、将第一图案彼此之间的区域(遮光部B1)及第二图案彼此之间的区域(遮光部B2)设为暗部的情况下，也可以是第一列15的亮部T1的中央宽度WT1与第一列15的暗部B1的中央宽度WB1之比为1：1，第二列18的亮部T2的中央宽度WT2与第二列18的暗部B2的中央宽度WB2之比为1：1。
此外，透光部T1、T2在第一列15和第二列18中形状不同。例如，透光部T1、T2的形状既可以为菱形也可以为梯形。在透光部T1、T2的中央宽度WT1、WT2相同的情况下，透光部T1、T2的形状及其面积也可以不同。
另外，遮光部B1、B2在第一列15和第二列18中形状不同。例如，遮光部B1、B2的形状既可以为菱形也可以为梯形。在遮光部B1、B2的中央宽度WB1、WB2的情况下，遮光部B1、B2的形状及其面积也可以不同。
此外，将图案彼此之间的区域根据光穿过/非穿过的状态形成为透光部和遮光部，但是，也可以根据光反射/非反射的状态将图案形成为反射部，将图案彼此之间的区域形成为光学特性与反射部不同的非反射部。另外，在旋转盘为玻璃制的情况下，也可以将图案形成为掩模部(涂敷铬)，将图案彼此之间的区域形成为光学特性与掩模部不同的非掩模部。
图5是本实施方式涉及的位置确定部36确定转子12的旋转位置X的动作的流程图。在以下的说明中，假设检测信号S1的周期数M为“16”、检测信号S2的周期数N为“19”。
首先，在步骤S10中，位置确定部36对检测信号S1的正弦波进行倍增处理，求出作为第一列15的周期26内的位置的Pslab，对检测信号S2的正弦波进行倍增处理，求出作为第二列18的周期27内的位置的Pslcd。此外，在倍增分辨率为“512”的情况下，可取的范围为0≤Pslcd＜512、0≤Pslab＜512。
接着，在步骤S20中，位置确定部36根据上述式(1)求出在检测出的周期26内Pslab为0时的、作为Pslcd的值的P'slcd。
由此，在一个周期内，通过计算位于第一列15的透光部T1的端部30时的、第二列18的位置(P'slcd)，在全部16个周期中成为该周期特有的值，因而能够区别是哪个周期。
接着，在步骤S30中，位置确定部36检索检测出的周期位置。位置确定部36以第一列15为基准，通过进行上述式(2)的处理而从全部16个周期中检索一致的值。
接着，在步骤S40中，位置确定部36根据上述式(3)算出16个周期的部分的绝对位置。
位置确定部36根据步骤S30中求出的、在第一列15中为第几周期的数(i)和步骤S10中求出的、第一列15的周期内的位置(Pslab)算出绝对位置。然后，结束处理。
根据本实施方式，通过将检测信号S1的周期数M与检测信号S2的周期数N设定为最大公约数为1的关系，半径方向的同一直线上的、第一列15中相邻的透光部T1的半径方向的中央位置处的中央宽度WT1和遮光部B1的半径方向的中央位置处的中央宽度WB1的一对的长度内的位置，与第二列18中相邻的透光部T2的半径方向的中央位置处的中央宽度WT2和遮光部B2的半径方向的中央位置处的中央宽度WB2的一对的长度内的位置的组合全部成为不同的组合，因此，能够确定以旋转轴14为中心的圆的旋转位置X。因此，由于第一列15及第二列18均可使用相同级别的分辨率的第一受光部326及第二受光部328，因此，与专利文献1相比较，能够利用简单的构成检测旋转位置X。由此，制造成本降低。
第二实施方式
图6是本实施方式涉及的驱动系统100的构成图。图7是表示本实施方式涉及的旋转盘324的图。
以下，参照图6及图7对驱动系统100进行说明。
本实施方式的驱动系统100与第一实施方式的不同点在于：具有第三受光部330，以及在旋转盘324上形成有第三列28。以下，对与第一实施方式相同的构成部件标注相同的附图标记，并在此处省略或简化其说明。
信号生成部32是包含旋转盘324和第三受光部330的光学式的旋转编码器。
如图7所示，旋转盘324具备第三列28。
在第三列28中，为了进行位置检测，在将第三列28的圆周P等分(P为2以上的自然数)的各个位置上，相互隔开间隔地刻有梯形形状的透光部T3作为第三图案。各透光部T3以呈相同长度的周期(间距)且周期的数量P为“149”的方式刻成。第三列28在以旋转轴14为中心的圆的圆周上配置有多个透光部T3和遮光部B3。旋转盘324的第三列28上形成有多个透光部T3。旋转盘324的第三列28上形成有多个遮光部B3。各透光部T3是使光穿过的狭缝(缺口或贯通孔)，且沿着旋转盘324的圆周方向相互隔开规定角度(隔着遮光部B3)而形成。各遮光部B3是将光切断的区域，且沿着旋转盘324的圆周方向相互隔开规定角度(隔着透光部T3)而形成。此外，图7的右侧的放大图呈直线状示出圆周上刻有的各透光部T3。
此外，周期(间距)是从第三图案的端部到相邻的另一个第三图案的端部为止的长度。具体而言，是将梯形的第三图案(透光部T3)的半径方向中央处的宽度(中央宽度)与从第三图案到相邻的另一个第三图案为止的、梯形形状的区域(遮光部B3)的半径方向中央处的宽度(中央宽度)相加后的长度。周期并不限于此，也可以是将作为第三圆的第三列的圆周即第三圆周P等分后的长度。
另外，周期的数量为与第三图案的数量P相同的值。
返回图6，发光部322与第三受光部330配置在隔着旋转盘324相互对置的位置上。第三受光部330例如包含光电二极管等的受光元件而构成，并生成和输出与受光量对应的电压值的检测信号S3。
从发光部322射出的光穿过第三列28的各透光部T3并到达第三受光部330。第三受光部330具备作为受光元件的EF相(未图示)。EF相是将基于一对受光元件E/E棒的相和基于一对受光元件F/F棒的相相加而成的相。
从发光部322射出的光穿过旋转盘324的各透光部T3并到达第三受光部330的状态与被旋转盘324切断而未到达第三受光部330的状态，随着转子12的旋转而交替切换。
通过以上的构成，从信号生成部32(第三受光部330)输出电压值根据转子12的旋转位置X呈周期性地变动的检测信号S3。
图8是表示本实施方式涉及的检测信号S1的周期数M为“128”、检测信号S2的周期数N为“135”、以及检测信号S3的周期数P为“149”的倍增周期的图。横轴表示检测信号S1的周期数M，纵轴表示数字分拆数。
将检测信号S3在倍增处理中相对于一个周期分拆为“512”时的、检测信号S3的倍增周期的数字分拆数表示于图8的图表中。
折线28A表示相对于检测信号S1的周期数M的、检测信号S3的倍增周期的数字分拆数。
由此，由于检测信号S1的周期数M与检测信号S2的周期数N为互质数(呈最大公约数为1的关系)，因此，检测信号S1与检测信号S2的分拆数根据位置必然成为不同的组合，因而能够判别在360°中的哪个位置。
机器人
图9是利用了本实施方式涉及的驱动系统100的工业用的机器人80的外观图。
如图9所示，本实施方式涉及的机器人80是具备底座81、多个臂82(82A、82B、82C、82D)以及手腕(wrist)83的垂直多关节机器人。多个臂82分别经由转动轴(关节)依次连接，在各转动轴上设置有上述各方式的驱动系统100。驱动系统100的电动机10使转动轴的一侧的臂82相对于另一侧的臂82转动。另外，基端侧的臂82A可转动地支撑在底座81上，手腕83可转动地支撑在前端侧的臂82D上。设置于底座81内部的驱动系统100的电动机10使臂82A相对于底座81转动，设置于臂82D内的驱动系统100的电动机10使手腕83转动。手腕83的前端面上安装有例如把持手表等精密设备的机械手。
此外，上述各方式涉及的驱动系统100并不限定于图9的机器人80。例如，NC加工机、3D打印机等的各种电子设备中能够采用驱动系统100。
另外，搭载有电动机10的机器人并无特别限定，也可以为上述机器人80以外的机器人。搭载有电动机10的机器人既可以是吊挂用以外的垂直多关节型的机器人，也可以是自由度在5轴以下或7轴以上的机器人，还可以是双臂机器人。
根据本实施方式，能够实现与上述驱动系统100相同的效果。
变形例
以上列举的各方式能够进行多种变形。以下列举具体的变形方式。从以下的列举中任意选择的两个以上的方式能够在互不矛盾的范围内适当地合并。
(1)在上述各方式中，列举了光学式的旋转编码器作为信号生成部32，但信号生成部32也可以利用磁式旋转编码器。具体而言，信号生成部32具备与转子12相联动地旋转的磁性体齿轮、和设置于磁性体齿轮的附近的磁场检测元件(例如霍尔元件)，并且，磁场检测元件检测与磁性体齿轮的旋转相联动地变化的磁场，并生成和输出检测信号S1、S2、S3。如可从以上的示例理解那样，上述各方式的信号生成部32总括地表现为生成信号值与转子12相联动地变动的检测信号S1、S2、S3的要素。
(2)在上述各方式中对电动机10的A相进行了励磁，但用于实现特定励磁状态的励磁对象并不限定于A相。例如，在利用3相以上的多相的电动机10的构成中，通过对多相中的任意一相进行励磁来实现特定励磁状态。
以下，记载从实施方式导出的内容。
编码器的特征在于：具备绕旋转轴进行旋转的旋转盘、和检测所述旋转盘的旋转位置的传感器，所述旋转盘在将作为第一圆的圆周的第一圆周M等分(M为2以上的自然数)的各个位置上，具有相互隔开间隔而配置的第一图案，在将作为第二圆的圆周的第二圆周N等分(N为2以上的自然数)的各个位置上，具有相互隔开间隔而配置的第二图案，M和N不同，且M和N的最大公约数为1，其中，所述第二圆为所述第一圆的同心圆且半径与所述第一圆不同。
据此，通过将第一列的周期数和第二列的周期数设定为最大公约数为1的关系，半径方向的同一直线上的、第一列中相邻的亮部的半径方向的中央位置处的中央宽度和暗部的半径方向的中央位置处的中央宽度的一对的长度内的位置、与第二列中相邻的亮部的半径方向的中央位置处的中央宽度和暗部的半径方向的中央位置处的中央宽度的一对的长度内的位置的组合是完全不同的组合，因此，能够确定以旋转轴为中心的圆的旋转位置。因此，第一列及第二列均能够使用相同级别的分辨率的传感器，因此，与专利文献1相比较，能够利用简单的构成检测旋转位置。由此，制造成本降低。
在上述编码器中，优选所述第一图案的半径方向中央处的宽度与所述第二图案的半径方向中央处的宽度为相同长度，所述第一图案彼此之间的半径方向中央处的宽度与所述第二图案彼此之间的半径方向中央处的宽度为相同长度。
据此，第一列及第二列均能够使用相同分辨率的传感器。
在上述编码器中，优选所述第一图案的半径方向中央处的宽度与所述第一图案之间的半径方向中央处的宽度之比为1：1，所述第二图案的半径方向中央处的宽度与所述第二图案之间的半径方向中央处的宽度之比为1：1。
由此，能够容易地检测以旋转轴为中心的圆的旋转位置。
电动机的特征在于，具有上述任一项所述的编码器。
由此，能够实现与上述编码器相同的效果。
机器人的特征在于，具有上述记载的电动机。
由此，能够实现与上述编码器相同的效果。

Claims (3)

1.一种编码器，其特征在于，具备：
旋转盘，绕旋转轴进行旋转；以及
传感器，检测所述旋转盘的旋转位置，
所述旋转盘设置有第一图案和第二图案，
所述第一图案隔开间隔地配置于将作为第一圆的圆周的第一圆周M等分的位置上，M为2以上的自然数，
所述第二图案隔开间隔地配置于将作为第二圆的圆周的第二圆周N等分的位置上，N为2以上的自然数，所述第二圆是所述第一圆的同心圆且半径与所述第一圆不同，
所述编码器具有发光部和信号生成部，
所述信号生成部具有：
第一受光部，从所述发光部射出的光在所述第一图案的一部分透射或反射而到达所述第一受光部；以及
第二受光部，从所述发光部射出的光在所述第二图案的一部分透射或反射而到达所述第二受光部，
M和N不同，且M和N的最大公约数为1，
所述第一图案的半径方向中央处的宽度与所述第一图案之间的半径方向中央处的宽度之比为1：1，
所述第二图案的半径方向中央处的宽度与所述第二图案之间的半径方向中央处的宽度之比为1：1，
所述第一图案的半径方向中央处的宽度与所述第二图案的半径方向中央处的宽度为相同长度，
所述第一图案之间的半径方向中央处的宽度与所述第二图案彼此之间的半径方向中央处的宽度为相同长度，
所述第一受光部的分辨率与所述第二受光部的分辨率相同。
2.一种电动机，其特征在于，具备：
旋转盘，绕旋转轴进行旋转；以及
传感器，检测所述旋转盘的旋转位置，
所述旋转盘设置有第一图案和第二图案，
所述第一图案隔开间隔地配置于将作为第一圆的圆周的第一圆周M等分的位置上，M为2以上的自然数，
所述第二图案隔开间隔地配置于将作为第二圆的圆周的第二圆周N等分的位置上，N为2以上的自然数，所述第二圆是所述第一圆的同心圆且半径与所述第一圆不同，
所述电动机具有发光部和信号生成部，
所述信号生成部具有：
第一受光部，从所述发光部射出的光在所述第一图案的一部分透射或反射而到达所述第一受光部；以及
第二受光部，从所述发光部射出的光在所述第二图案的一部分透射或反射而到达所述第二受光部，
M和N不同，且M和N的最大公约数为1，
所述第一图案的半径方向中央处的宽度与所述第一图案之间的半径方向中央处的宽度之比为1：1，
所述第二图案的半径方向中央处的宽度与所述第二图案之间的半径方向中央处的宽度之比为1：1，
所述第一图案的半径方向中央处的宽度与所述第二图案的半径方向中央处的宽度为相同长度，
所述第一图案之间的半径方向中央处的宽度与所述第二图案彼此之间的半径方向中央处的宽度为相同长度，
所述第一受光部的分辨率与所述第二受光部的分辨率相同。
3.一种机器人，其特征在于，具备：
电动机，具有旋转轴；以及
编码器，具有绕所述旋转轴进行旋转的旋转盘和检测所述旋转盘的旋转位置的传感器，
所述旋转盘设置有第一图案和第二图案，
所述第一图案隔开间隔地配置于将作为第一圆的圆周的第一圆周M等分的位置上，M为2以上的自然数，
所述第二图案隔开间隔地配置于将作为第二圆的圆周的第二圆周N等分的位置上，N为2以上的自然数，所述第二圆是所述第一圆的同心圆且半径与所述第一圆不同，
所述编码器具有发光部和信号生成部，
所述信号生成部具有：
第一受光部，从所述发光部射出的光在所述第一图案的一部分透射或反射而到达所述第一受光部；以及
第二受光部，从所述发光部射出的光在所述第二图案的一部分透射或反射而到达所述第二受光部，
M和N不同，且M和N的最大公约数为1，
所述第一图案的半径方向中央处的宽度与所述第一图案之间的半径方向中央处的宽度之比为1：1，
所述第二图案的半径方向中央处的宽度与所述第二图案之间的半径方向中央处的宽度之比为1：1，
所述第一图案的半径方向中央处的宽度与所述第二图案的半径方向中央处的宽度为相同长度，
所述第一图案之间的半径方向中央处的宽度与所述第二图案彼此之间的半径方向中央处的宽度为相同长度，
所述第一受光部的分辨率与所述第二受光部的分辨率相同。
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