JP2005172696A - Absolute encoder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アブソリュートエンコーダに関するものである。 The present invention relates to an absolute encoder.
回転あるいは直動する移動物の絶対位置を検出するためのアブソリュートエンコーダが知られている。
本発明に関わるアブソリュートエンコーダの関連特許は、以下のようなものがある。
<磁気式アブソリュートエンコーダ>
例えば、図10(a)に示すように、回転軸100に固定されたドラム200とその側面に形成された磁気記録媒体300と、基板400上に形成され、MR素子500および導体端子600を有する検出ヘッドと、導体端子600に接続されたリード線700および外部への出力端子を有する駆動検出回路800とで構成されている。磁気記録媒体300には、5本の磁化パターン列n1〜n5が書き込まれており、これらの磁化パターンn1〜n5から漏れる磁界が対応するMR素子500に作用する(例えば、特許文献1参照)。
An absolute encoder for detecting the absolute position of a moving object that rotates or linearly moves is known.
The patents related to the absolute encoder relating to the present invention are as follows.
<Magnetic absolute encoder>
For example, as shown in FIG. 10A, the
<光学式アブソリュートエンコーダ>
エンコーダでは、例えば、図10(b)に示すように、符号板210と符号検出部材(符号板210のホログラムパターンを照射する参照光の出射光源110と、所定位置に各ビットの符号像を受光するように各ビットを対応させて配設した各ビットの光電変換部材310)とを相対的に移動させ、両者の相対的位置関係に応じた信号を符号板210および符号検出部材から得るようになっており、相対位置に応じた各ビット(各層)の明暗の符号像が所定位置に生ずるようなホログラムパターンを符号板210に形成している(例えば、特許文献2参照)。
<両方式に共通する問題点>
しかしながらこのようなエンコーダでは、パターン列毎にセンサが必要となり、パターン列(層)が増えると、対応するセンサの数が多くなり、パターンも多層かつ複雑になるため、センサ部が大型になってしまうという問題があった。
<Optical absolute encoder>
In the encoder, for example, as shown in FIG. 10B, a
<Problems common to both types>
However, in such an encoder, a sensor is required for each pattern row, and as the number of pattern rows (layers) increases, the number of corresponding sensors increases and the pattern becomes multi-layered and complicated. There was a problem that.
本発明の目的は、容易かつ確実に絶対位置検出手段を自動的に校正することができ、かつ、構造を簡易なものとすることができ、小型化、軽量化を図ることができるアブソリュートエンコーダを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an absolute encoder capable of automatically and reliably calibrating the absolute position detecting means, having a simple structure, and reducing the size and weight. It is to provide.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のアブソリュートエンコーダは、磁気スケールと、
前記磁気スケールから生じる磁場を検出して電磁変換する少なくとも1つの磁気センサと、
前記磁気センサの検出結果に基づいて前記磁気スケールに対する前記磁気センサの相対位置を求める相対位置検出手段と、
位置検出用スケールと、
前記位置検出用スケールに光を照射する発光部と、前記発光部から照射され、前記位置検出用スケールで反射した光を受光して光電変換する受光部とを有するフォトセンサと、
前記フォトセンサの検出結果に基づいて位置検出対象の絶対位置を求める、絶対位置検出手段とを備えた、アブソリュートエンコーダであって、
前記位置検出用スケールは、前記位置検出用スケールへの光の照射位置を前記位置検出用スケールに沿って移動させたとき、前記位置検出用スケールからの反射光の光量が漸増または漸減するよう構成され、
前記位置検出用スケールと、前記フォトセンサとの一方に対する他方の移動と、前記磁気スケールと、前記磁気センサとの一方に対する他方の移動とが、対応するように構成され、
前記相対位置検出手段により得られたデータと、前記フォトセンサで検出される前記反射光の光量とに基づいて、前記絶対位置検出手段を自動的に校正することを特徴とする。
これにより、容易かつ確実に絶対位置検出手段を自動的に校正することができ、かつ、構造を簡易なものとすることができ、小型化、軽量化を図ることができるアブソリュートエンコーダを提供することができる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The absolute encoder of the present invention includes a magnetic scale,
At least one magnetic sensor for detecting and magnetically converting a magnetic field generated from the magnetic scale;
A relative position detecting means for obtaining a relative position of the magnetic sensor with respect to the magnetic scale based on a detection result of the magnetic sensor;
A position detection scale;
A photosensor having a light emitting unit that emits light to the position detection scale, and a light receiving unit that receives light reflected from the position detection scale and photoelectrically converted from the light emitted from the light emitting unit;
An absolute encoder comprising absolute position detecting means for obtaining an absolute position of a position detection target based on a detection result of the photosensor,
The position detection scale is configured to gradually increase or decrease the amount of reflected light from the position detection scale when the irradiation position of the light to the position detection scale is moved along the position detection scale. And
The other movement with respect to one of the position detection scale and the photosensor, and the other movement with respect to one of the magnetic scale and the magnetic sensor are configured to correspond to each other.
The absolute position detecting means is automatically calibrated based on the data obtained by the relative position detecting means and the amount of the reflected light detected by the photosensor.
Thus, it is possible to provide an absolute encoder capable of automatically and surely automatically calibrating the absolute position detecting means, having a simple structure, and capable of being reduced in size and weight. Can do.
本発明のアブソリュートエンコーダは、磁気スケールと、
前記磁気スケールから生じる磁場を検出して電磁変換する少なくとも1つの磁気センサと、
前記磁気センサの検出結果に基づいて前記磁気スケールに対する前記磁気センサの相対位置を求める相対位置検出手段と、
位置検出用スケールと、
前記位置検出用スケールに光を照射する発光部と、前記発光部から照射され、前記位置検出用スケールで反射した光を受光して光電変換する受光部とを有するフォトセンサと、
前記フォトセンサの検出結果と、該検出結果と位置検出対象の絶対位置との関係を示す検量線とに基づいて、前記位置検出対象の絶対位置を求める絶対位置検出手段とを備えた、アブソリュートエンコーダであって、
前記位置検出用スケールは、前記位置検出用スケールへの光の照射位置を前記位置検出用スケールに沿って移動させたとき、前記位置検出用スケールからの反射光の光量が漸増または漸減するよう構成され、
前記位置検出用スケールと、前記フォトセンサとの一方に対する他方の移動と、前記磁気スケールと、前記磁気センサとの一方に対する他方の移動とが、対応するように構成され、
前記相対位置検出手段により得られたデータと、前記フォトセンサで検出される前記反射光の光量とに基づいて、前記検量線を自動的に校正することを特徴とする。
これにより、容易かつ確実に検量線を自動的に校正することができ、かつ、構造を簡易なものとすることができ、小型化、軽量化を図ることができるアブソリュートエンコーダを提供することができる。
The absolute encoder of the present invention includes a magnetic scale,
At least one magnetic sensor for detecting and magnetically converting a magnetic field generated from the magnetic scale;
A relative position detecting means for obtaining a relative position of the magnetic sensor with respect to the magnetic scale based on a detection result of the magnetic sensor;
A position detection scale;
A photosensor having a light emitting unit that emits light to the position detection scale, and a light receiving unit that receives light reflected from the position detection scale and photoelectrically converted from the light emitted from the light emitting unit;
An absolute encoder comprising: a detection result of the photosensor; and an absolute position detection means for obtaining an absolute position of the position detection target based on a calibration curve indicating a relationship between the detection result and the absolute position of the position detection target. Because
The position detection scale is configured to gradually increase or decrease the amount of reflected light from the position detection scale when the irradiation position of the light to the position detection scale is moved along the position detection scale. And
The other movement with respect to one of the position detection scale and the photosensor, and the other movement with respect to one of the magnetic scale and the magnetic sensor are configured to correspond to each other.
The calibration curve is automatically calibrated based on the data obtained by the relative position detection means and the amount of the reflected light detected by the photosensor.
Accordingly, it is possible to provide an absolute encoder that can easily and reliably calibrate the calibration curve automatically, can have a simple structure, and can be reduced in size and weight. .
本発明のアブソリュートエンコーダでは、前記校正は、前記位置検出用スケールと前記フォトセンサとの一方に対して他方を移動させ、前記フォトセンサでの前記位置検出用スケールからの反射光の光量の検出を、前記位置検出用スケールの第1の位置から第2の位置まで順次行い、その際に、前記フォトセンサでの検出点に対応させて、前記磁気センサでの前記磁気スケールから生じる磁場の検出を順次行い、前記フォトセンサと前記磁気センサとから得られた情報に基づいて行われることが好ましい。
これにより、精度の高い校正を行うことができる。
In the absolute encoder of the present invention, the calibration moves the other of the position detection scale and the photosensor, and detects the amount of reflected light from the position detection scale by the photosensor. , Sequentially from the first position to the second position of the position detection scale, and at this time, the magnetic sensor detects the magnetic field generated from the magnetic scale in correspondence with the detection point of the photosensor. It is preferable to carry out sequentially and based on information obtained from the photosensor and the magnetic sensor.
Thereby, highly accurate calibration can be performed.
本発明のアブソリュートエンコーダでは、前記位置検出用スケールと、前記磁気スケールとが、平面視で重なるように配置されていることが好ましい。
これにより、より構造を簡易なものとすることができ、小型化、軽量化を図ることができる。
本発明のアブソリュートエンコーダでは、前記位置検出用スケールが、前記磁気スケールを兼ねることが好ましい。
これにより、さらに構造を簡易なものとすることができ、小型化、軽量化を図ることができる。
In the absolute encoder of the present invention, it is preferable that the position detection scale and the magnetic scale are arranged so as to overlap in a plan view.
As a result, the structure can be further simplified, and the size and weight can be reduced.
In the absolute encoder of the present invention, it is preferable that the position detection scale also serves as the magnetic scale.
Thereby, the structure can be further simplified, and reduction in size and weight can be achieved.
本発明のアブソリュートエンコーダでは、前記磁気スケールは、該磁気スケールに沿って略等間隔で極性が変化することが好ましい。
これにより、精度の高い校正を行うことができる。
本発明のアブソリュートエンコーダでは、前記位置検出用スケールは、該位置検出用スケールに沿って反射率が漸増または漸減するように構成されていることが好ましい。
これにより、より確実に位置検出対象の絶対位置を検出することができる。
In the absolute encoder of the present invention, it is preferable that the polarity of the magnetic scale changes at substantially equal intervals along the magnetic scale.
Thereby, highly accurate calibration can be performed.
In the absolute encoder according to the aspect of the invention, it is preferable that the position detection scale is configured so that the reflectance gradually increases or decreases along the position detection scale.
Thereby, the absolute position of the position detection target can be detected more reliably.
本発明のアブソリュートエンコーダでは、前記位置検出用スケールは、反射率が互いに異なる第1の部位および第2の部位を有し、前記第2の部位の面積に対する前記第1の部位の面積の比率が、前記位置検出用スケールに沿って漸増または漸減していることが好ましい。
これにより、より確実に位置検出対象の絶対位置を検出することができる。
In the absolute encoder of the present invention, the position detection scale has a first part and a second part having different reflectances, and a ratio of the area of the first part to the area of the second part is Preferably, it gradually increases or decreases along the position detection scale.
Thereby, the absolute position of the position detection target can be detected more reliably.
本発明のアブソリュートエンコーダでは、前記第1の部位および前記第2の部位は、それぞれ複数設けられていることが好ましい。
これにより、センサの検出精度を高めることができ、より確実に位置検出対象の絶対位置を検出することができる。
本発明のアブソリュートエンコーダでは、前記第1の部位と前記第2の部位との配列は、ディザ法または誤差拡散法を用いて設定されたものであることが好ましい。
これにより、センサの検出精度を高めることができ、より確実に位置検出対象の絶対位置を検出することができる。
In the absolute encoder of the present invention, it is preferable that a plurality of the first part and the second part are provided.
Thereby, the detection accuracy of the sensor can be increased, and the absolute position of the position detection target can be detected more reliably.
In the absolute encoder of the present invention, it is preferable that the arrangement of the first part and the second part is set by using a dither method or an error diffusion method.
Thereby, the detection accuracy of the sensor can be increased, and the absolute position of the position detection target can be detected more reliably.
本発明のアブソリュートエンコーダでは、前記位置検出用スケールの方向に対して略垂直な方向における前記第1の部位の長さは、前記位置検出用スケールに沿って漸増し、前記位置検出用スケールの方向に対して略垂直な方向における前記第2の部位の長さは、前記位置検出用スケールに沿って漸減していることが好ましい。
これにより、ノイズに容易に対応することができ、より確実に位置検出対象の絶対位置を検出することができる。
In the absolute encoder of the present invention, the length of the first part in a direction substantially perpendicular to the direction of the position detection scale gradually increases along the position detection scale, and the direction of the position detection scale It is preferable that the length of the second part in a direction substantially perpendicular to the length gradually decreases along the position detection scale.
Thereby, it is possible to easily cope with noise and to detect the absolute position of the position detection target more reliably.
本発明のアブソリュートエンコーダでは、前記第1の部位および前記第2の部位は、それぞれ1つ設けられていることが好ましい。
これにより、より確実に位置検出対象の絶対位置を検出することができる。
本発明のアブソリュートエンコーダでは、前記第1の部位は白色であり、前記第2の部位は黒色または暗色であることが好ましい。
これにより、前記第1の部位および前記第2の部位の明度の差を最大にすることができ、より確実に位置検出対象の絶対位置を検出することができる。
In the absolute encoder of the present invention, it is preferable that one each of the first part and the second part is provided.
Thereby, the absolute position of the position detection target can be detected more reliably.
In the absolute encoder according to the aspect of the invention, it is preferable that the first part is white and the second part is black or dark.
As a result, the difference in brightness between the first part and the second part can be maximized, and the absolute position of the position detection target can be detected more reliably.
以下、本発明のアブソリュートエンコーダを添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明のアブソリュートエンコーダの第1実施形態を示すブロック図である。なお、以下では、説明の便宜上、図1中の右側を「右」、左側を「左」、上側を「上」、下側を「下」と言う。
Hereinafter, the absolute encoder of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of an absolute encoder of the present invention. In the following, for convenience of explanation, the right side in FIG. 1 is referred to as “right”, the left side as “left”, the upper side as “upper”, and the lower side as “lower”.
図1に示すように、アブソリュートエンコーダ1は、リニアエンコーダであり、位置検出用スケール(グレースケール)11と、フォトセンサ12と、磁気スケール13と、磁気センサ14、15と、データ制御部70とを有している。以下、これらの各構成要素について順次説明する。
位置検出用スケール11は、平面視で帯状(略長方形)をなしている。この位置検出用スケール11は、例えば、第1の位置である、図1中上側(一端側)が白色、第2の位置である、下側(他端側)が黒色をなし、上側から下側に向かって、黒色に対する白色の割合が少しずつ減少している。すなわち、位置検出用スケール11に沿って光の反射率が漸減するように構成されている。
As shown in FIG. 1, the absolute encoder 1 is a linear encoder, and includes a position detection scale (gray scale) 11, a
The
これにより、位置検出用スケール11の移動に伴って光の照射位置が位置検出用スケール11に沿って移動(変化)し、後述する受光部122で受光する光の光量が漸減する。
フォトセンサ12は、位置検出用スケール11へ向けて光を照射する発光部121と、この発光部121から発せられ、位置検出用スケール11で反射した光(反射光)を受光して光電変換する受光部122とを有している。なお、発光部121としては、例えば、発光ダイオード、レーザダイオード等が挙げられ、受光部122としては、例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ等が挙げられる。
As a result, the light irradiation position moves (changes) along the
The
位置検出用スケール11を反射した光が、受光部122で受光されると、光電変換により、受光光量に応じた大きさの電流が出力される。この信号は、例えば、フォトセンサ12内部に設けられた図示されない抵抗器を介して電圧、すなわちアナログ信号に変換される。
磁気スケール13は、帯状(略長方形)をなしており、長手方向(図1中上下方向)の長さが、位置検出用スケール11と、略等しく形成されている。また、磁気スケール13は、平面視で棒状のS極部と、平面視で棒状のN極部とをそれぞれ複数有し、図1中上下方向に平面視でそれらの長手方向の辺が、互いに等間隔に配置されている。すなわち、図1中上下方向に沿って略等間隔に極性が交互に入れ替わるように構成されている。
When the light reflected by the
The
磁気センサ14、15は、それぞれ、磁気スケール13から生じる磁場を検出して電磁変換するセンサ部141、151を有している。磁気センサ14、15としては、例えば磁気抵抗素子等が挙げられる。
磁気スケール13から生じる磁場がセンサ部141、151で検出されると、電磁変換により、センサ部141、151で検出した磁場に対応する大きさおよび極性を有する電流が出力される。この信号は、例えば、磁気センサ14、15内部に設けられた図示されない抵抗器を介して電圧、すなわちアナログ信号に変換される。
The
When the magnetic field generated from the
また、磁気センサ15は、磁気センサ14の磁気スケール13から検出する位相に比べて90°の位相差を検出するように設けられている。これにより、磁気センサ15は、磁気センサ14に比べて90°の位相差を有するアナログ信号を、後述するコンパレータ74、75に出力する。
また、例えば図2に示すように、この抵抗器を可変抵抗器として、A、B間に所定の電圧を印加することによって、磁気センサ14、15から出力されるアナログ信号の値の範囲を所定の範囲に調整することもできる。
Further, the
Further, for example, as shown in FIG. 2, by using this resistor as a variable resistor and applying a predetermined voltage between A and B, a range of values of analog signals output from the
データ制御部70は、増幅器71と、A/D変換器72と、CPU73と、コンパレータ(2値化回路)74、75と、正逆判定回路76を有している。
増幅器71は、フォトセンサ12の出力側に接続されている。この増幅器71は、入力されたアナログ信号を増幅して出力する。また、増幅器71の出力側には、A/D変換器72が接続されている。
The data control
The
A/D変換器72は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。また、A/D変換器72の出力側には、CPU73が接続されている。CPU73については後述する。
増幅器71と、A/D変換器72と、CPU73とで絶対位置検出手段の主要部が構成される。
The A /
The
コンパレータ74は、磁気センサ14の出力側に接続され、コンパレータ75は、磁気センサ15の出力側に接続されている。このコンパレータ74、75は、図3に示すように、磁気スケール13を図3中矢印の方向に移動させたときに、磁気センサ14、15から、それぞれ出力されたアナログ信号(正弦波)を、しきい値データと比較して2値化し、2値化されたA相信号、B相信号を、それぞれ出力する。また、コンパレータ74、75の出力側には、正逆判定回路76が接続されている。
The
正逆判定回路76は、図4に示すように、例えば、Dフリップフロップを用いて、コンパレータ74、75から得られた2値化信号に基づき、QA信号(正カウント信号)およびQB信号(逆カウント信号)を出力する。このDフリップフロップは、A相信号に比べてB相信号の位相が90°遅れているときは、QA信号を出力し、A相信号に比べてB相信号の位相が90°進んでいるときは、QB信号を出力する。また、正逆判定回路76の出力側には、CPU73が接続されている。
CPU73は、A/D変換器72から出力されたデジタル信号に基づき演算を行い、CPU73の内部に設けられた記憶部に、その演算結果、テーブルデータ等を格納する。
As shown in FIG. 4, the forward /
The
また、正逆判定回路76から出力されたデジタル信号に基づき演算を行う。具体的には
、QA信号のパルスが正逆判定回路76から出力されるときは、図3中矢印の方向に磁気スケール13が移動していると判断し、QB信号のパルスが、正逆判定回路76から出力されるときは、図3中矢印の反対方向に磁気スケール13が移動していると判断して、これらのQA信号およびQB信号、それぞれの出力パルス列をアップダウンカウンタでカウントし、記憶部にそのカウントデータ(カウント数)等を格納する。これにより、磁気スケール13に対する磁気センサ14、15の相対位置を検出することができる。
The calculation is performed based on the digital signal output from the forward /
CPU73と、コンパレータ74、75と、正逆反転回路76とで、相対位置検出手段の主要部が構成される。
次に、アブソリュートエンコーダ1を用いた測定システム50について説明する。図5は、測定システム50の構成例を示すブロック図である。なお、以下では、説明の便宜上、図5中の右側を「右」、左側を「左」、上側を「上」、下側を「下」と言う。
The
Next, the measurement system 50 using the absolute encoder 1 will be described. FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of the measurement system 50. In the following, for convenience of explanation, the right side in FIG. 5 is referred to as “right”, the left side as “left”, the upper side as “upper”, and the lower side as “lower”.
図5に示すように、測定システム50は、リニアアクチュエータ2と、アブソリュートエンコーダ1とを有している。
リニアアクチュエータ2は、板状のベース21と、板状の基台22と、板状のスライダ23と、振動体6とを有している。これらベース21、基台22、スライダ23および振動体6は、それぞれ、互いに平行(一部が面方向に重なる場合も含む)になるように設置されている。
As shown in FIG. 5, the measurement system 50 includes a
The
基台22は、ベース21の中央部に、そのベース21に対して図5中左右方向に移動可能に設置されている。この場合、ベース21の中央部には、図示しない1対のガイドピンが図5中左右方向に沿って立設され、基台22には、図5中左右方向に長い図示しない1対の長穴が図5中左右方向に沿って形成されている。各ガイドピンは、それぞれ、対応する長穴に挿入されている。これにより、基台22は、ガイドピンに案内され、長穴に沿って図5中左右方向に移動することができる。
The
この基台22には、後述するロータ(被駆動体)41を回転駆動する振動体6が設置されている。振動体6は、凸部(接触部)26および1対の腕部28、28を有し、その凸部26が図5中右側を向くように、基台22に対し、各腕部28に形成された図示しない孔に挿入されたボルト27によって固定されている。これにより、振動体6は、振動し得るように、各腕部28によって支持される。なお、振動体6については、後に詳述する。
The
また、ベース21の図5中右側の端部(角部)には、1対のバネ止めピン31が立設されている。一方、基台22には、1対のバネ掛け部32、32が形成されている。一方のバネ掛け部32は、基台22の図5中上側に設けられ、他方のバネ掛け部32は、基台22の図5中下に設けられている。
そして、これら対応するバネ止めピン31とバネ掛け部32には、それぞれ、コイルバネ(付勢手段)33が伸張した状態(伸張状態)で設置されている。すなわち、各コイルバネ33は、それぞれ、その一端側が、基台22のバネ掛け部32に掛けられ(固定され)、他端側が、ベース21のバネ止めピン31に取り付けられている(固定されている)。
Further, a pair of spring retaining pins 31 are erected on the right end (corner) of the base 21 in FIG. On the other hand, the
Then, the corresponding
各コイルバネ33の弾性力(復元力)により、ベース21は、図5中右側に向かって付勢され、振動体6の凸部26は、後述する被駆動体の外周面に当接するとともに押圧される。
フォトセンサ12は、ベース21上に設けられている。このフォトセンサ12は、図5中上側のコイルバネ33の近傍のスライダ23のベース21とスライダ23の間に設けられており、スライダ23のベース21と対向する面側に位置検出用スケール11が設けられている。
The
The
位置検出用スケール11は、長手方向が、スライダ23の移動方向と略一致するようにスライダ23上に設けられている。
また、スライダ23が図5中上側に最大に移動した時に位置検出用スケール11の長手方向の一端側で反射した光(反射光)をフォトセンサ12が受光するようにその長さ等の諸条件が設定され、スライダ23が図5中下側に最大に移動した時に位置検出用スケール11の長手方向の他端側で反射した光をフォトセンサ12が受光するようにその長さ等の諸条件が設定されている。
The
Further, various conditions such as the length of the photosensor 12 so that the light (reflected light) reflected on one end in the longitudinal direction of the
磁気スケール13は、長手方向が、スライダ23の移動方向と略一致するように、スライダ23上に設けられている。
また、スライダ23が、図5中上側に最大に移動したときに、位置検出用スケール11の第1の位置での磁場の強さを磁気スケール13が検出するようにその長さ等の諸条件が設定され、スライダ23が、図5中下側に最大に移動したときに、位置検出用スケール11の第2の位置での磁場の強さを磁気スケール13が検出するようにその長さ等の諸条件が設定されている。
The
In addition, various conditions such as the length of the
すなわち、リニアアクチュエータ2は、スライダ23の移動に伴い、フォトセンサ12と、磁気センサ14、15とが、スライダ23上に設けられた位置検出用スケール11からの反射光と、磁気スケール13の磁場の強さとを、それぞれ、検出するように構成されている。
また、ベース21の図5中右側の端部で、かつ、図5中上下方向の中央部には、ロータ41が回転可能に設置されている。ロータ41は、略円筒状をなす筒状部材42と、筒状部材42の外側(外周)に固着(固定)された被駆動体43とを有している。被駆動体43は、略リング状(円環状)をなしており、振動体6に対応する位置(基端側)に位置している。
That is, in the
Further, a
また、ロータ41の先端側の外周面には、ピニオンギア44が形成されている。これにより、ロータ41が回転すると、被駆動体とピニオンギア44とが一体的に回転する。
また、ロータ41のピニオンギア44が形成されている部位(回転体)の径(外径)は、被駆動体の径(外径)より小さく設定されており、これにより、減速機構が構成される。
A
In addition, the diameter (outer diameter) of the portion (rotating body) where the
また、ベース21の図5中左側の端部(角部)には、溝を有する2つのローラ29が回転可能に設置されている。
スライダ23は、これらのローラ29の溝内に位置し、各ローラ29とロータ41とで挟まれ、ベース21に対して図5中上下方向に移動可能に設置されている。すなわち、スライダ23は、各ローラ29およびロータ41により、その移動方向が図5中上下方向になり、かつ、姿勢が一定に保持されるように規制される。
Further, two
The slider 23 is located in the groove of these
このスライダ23の形状は、略四角形の枠状をなしている。すなわち、スライダ23の中央部には、略四角形の開口が設けられている。
また、スライダ23の図5中右側の端面には、スライダ23の移動方向に沿って、前記ロータ41に設けられているピニオンギア44と噛合するラックギア231が形成されている。このラックギア231とピニオンギア44とにより、ロータ41の回転運動がスライダ23の直線運動に変換される。従って、ラックギア231とピニオンギア44とで回転/移動変換機構が構成される。
The slider 23 has a substantially rectangular frame shape. That is, a substantially square opening is provided in the center of the slider 23.
A
また、スライダ23の図5中右側の両角部には、それぞれ、突出部232が形成されている。これらの突出部232により、スライダ23の離脱が阻止(防止)される。
次に、振動体6の構成およびリニアアクチュエータ2の作用(動作)について説明する。
振動体6は、略長方形の板状をなしている。振動体6は、板状の電極と、板状の圧電素子と、補強板と、板状の圧電素子と、板状の電極とをこの順に積層して構成されている。
In addition,
Next, the configuration of the vibrating
The vibrating
圧電素子は、それぞれ、長方形状をなし、電圧を印加することにより、その長手方向に伸長・収縮する。圧電素子の構成材料としては、特に限定されず、例えば、チタン酸ジルコニウム酸鉛(PZT)、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の各種のものを用いることができる。 Each piezoelectric element has a rectangular shape, and expands and contracts in the longitudinal direction when a voltage is applied. The constituent material of the piezoelectric element is not particularly limited. For example, lead zirconate titanate (PZT), crystal, lithium niobate, barium titanate, lead titanate, lead metaniobate, polyvinylidene fluoride, lead zinc niobate Various types such as lead scandium niobate can be used.
これらの圧電素子は、補強板の両面にそれぞれ固着されている。補強板は、振動体6全体を補強する機能を有しており、振動体6が過振幅、外力等によって損傷するのを防止する。補強板の構成材料としては、弾性材料(弾性変形し得るもの)であれば特に限定されないが、例えばステンレス鋼、アルミニウムまたはアルミニウム合金、チタンまたはチタン合金、銅または銅系合金等の各種金属材料であるのが好ましい。
These piezoelectric elements are respectively fixed to both surfaces of the reinforcing plate. The reinforcing plate has a function of reinforcing the entire vibrating
この補強板は、圧電素子よりも厚さが薄い(小さい)ものであることが好ましい。これにより、振動体6を高い効率で振動させることができる。
補強板は、各圧電素子に対する共通の電極としての機能をも有している。すなわち、各圧電素子には、それぞれ、対応する電極と補強板とによって交流電圧が印加され、すなわち、振動体6は、図示しない駆動制御回路に接続されており、その駆動制御回路により交流電圧が印加されるようになっている。なお、例えば、電極の数、形状、配置等は、諸条件に応じて、適宜設定することができる。
The reinforcing plate is preferably thinner (smaller) than the piezoelectric element. Thereby, the vibrating
The reinforcing plate also has a function as a common electrode for each piezoelectric element. That is, an AC voltage is applied to each piezoelectric element by a corresponding electrode and a reinforcing plate, that is, the vibrating
また、補強板の図5中の右端部には、凸部(接触部)26が一体的に形成されている。
また、補強板には、弾性(可撓性)を有する1対(2つ)の腕部28が一体的に形成されている。1対の腕部28は、補強板の長手方向略中央に、長手方向と略垂直な方向であって、かつ、補強板(振動体6)を介して互いに反対方向に突出するように(図5中上下対称に)設けられている。
Moreover, the convex part (contact part) 26 is integrally formed in the right end part in FIG. 5 of a reinforcement board.
The reinforcing plate is integrally formed with a pair (two) of
圧電素子は、交流電圧が印加されると所定方向に繰り返し伸縮するので、所定の電極に所定の周波数の交流電圧が印加されると、振動体6は、所定のモード(共振モード)で、微小な振幅で振動し、凸部26が所定のパターンで振動(例えば、縦振動と屈曲振動との複合振動)する。
この振動体6の振動により、凸部から(凸部を介して)被駆動体43に所定方向の回転力(駆動力)が繰り返し加えられ(与えられ)、ロータ41は、所定方向に回転する。そして、ロータ41に設けられているピニオンギア44と、スライダ23に設けられているラックギア231とにより、ロータ41の回転運動がスライダ23の直線運動に変換され、スライダ23は、各ローラ29に案内され、所定方向に移動する。
The piezoelectric element repeatedly expands and contracts in a predetermined direction when an AC voltage is applied. Therefore, when an AC voltage having a predetermined frequency is applied to a predetermined electrode, the vibrating
Due to the vibration of the vibrating
一方、前記振動が逆になるように振動体6を励振すると、凸部26から被駆動体43に前記と逆方向の回転力が繰り返し加えられ、ロータ41は、前記と逆方向に回転する。そして、ロータ41に設けられているピニオンギア44と、スライダ23に設けられているラックギア231とにより、ロータ41の回転運動がスライダ23の直線運動に変換され、スライダ23は、各ローラ29に案内され、前記と逆方向に移動する。
On the other hand, when the vibrating
以下、測定システム50の作用について図3に示すフローチャートに基づいて説明する。この測定システム50に電力が供給され、アクチュエータを駆動可能な状態において常時実行される。以下、各ステップについて説明する。
まず、測定システム50は、起動させたときに、フォトセンサ12において検出される光量と、スライダ(位置検出用スケール)23の絶対位置との関係を表す検量線の校正動作を行うかどうかを判断する(ステップS101)。校正を行う場合には、ステップS102に移行し、校正を行わない場合には、ステップS103に移行する。
Hereinafter, the operation of the measurement system 50 will be described based on the flowchart shown in FIG. Electric power is supplied to the measurement system 50, and the measurement system 50 is always executed in a state where the actuator can be driven. Hereinafter, each step will be described.
First, when the measurement system 50 is activated, the measurement system 50 determines whether or not to perform a calibration operation of a calibration curve that represents the relationship between the amount of light detected by the
ステップS101にて、校正を行う場合には、A/D変換器72により、位置検出用スケール11のサンプリングを行う。具体的には、例えば、フォトセンサ12の発光部から位置検出用スケール11に光を照射し、その位置検出用スケール11で反射した反射光がフォトセンサ12の受光部に入射する状態で、フォトセンサ12上を位置検出用スケール11が、その一端側から他端側まで通過するように、スライダ23を移動させる(ステップS102)。このスライダ23の移動は、図5中上側から下側に行っても、下側から上側に行ってもよい。
When calibration is performed in
データ制御部70は、前記移動に伴いフォトセンサ12から出力されるアナログ信号を順次、増幅器71に入力し、この増幅器71により増幅し、この増幅されたアナログ信号をA/D変換器72に入力する。A/D変換器72は、アナログ信号をデジタル信号に変換し、CPU73に入力する。CPU73は、デジタル信号を記憶部の所定の格納領域に格納する(ステップS103)。
ステップS103の位置検出用スケール11のサンプリングにおけるスライダ23の移動の際に、磁気スケール13のサンプリングも同時に行う。具体的には、磁気スケール13から生じる磁場を磁気センサ14、15で、それぞれ読み取り、その値をコンパレータ74、75に、それぞれ順次入力する。これにより、フォトセンサ12での位置検出用スケール11の検出点に対応して、磁気センサ14、15での磁気スケール13の磁場の検出を行うことができる。
The data control
When the slider 23 is moved in the sampling of the
コンパレータ74、75は、入力された信号を2値化し、それぞれ、A相信号およびB相信号を作成し、正逆判定回路76に入力する(ステップS104)。
正逆判定回路76は、入力されたA相信号およびB相信号に基づいて、QA信号およびQB信号を作成し、CPU73に入力する(ステップS105)。
CPU73は、QA信号およびQB信号に基づいてカウントデータを作成し、ステップS102で作成したデジタル信号と、カウントデータとの関係に基づいて検量線を作成し記憶部に格納する(ステップS106)。検量線は、テーブルでもよく、数式でもよい。以下、検量線として代表的にテーブルとした場合について説明する。
The
Forward and
The
ステップS101にて、校正を行わない場合は、A/D変換器72により、位置検出用スケール11のサンプリングを行う。具体的には、データ制御部70は、発光部111から位置検出用スケール11に光を照射し、その位置検出用スケール11で反射した反射光がフォトセンサ12の受光部に入射することによりフォトセンサ12から出力されたアナログ信号を、増幅器71に入力し(ステップS107)、この増幅器71により増幅し、A/D変換器72に出力する。A/D変換器72は、アナログ信号をデジタル信号に変換し、CPU73に出力する。CPU73は、デジタル信号を記憶部の所定の格納領域に格納する(ステップS108)。
If calibration is not performed in step S101, the
その後、CPU73は、ステップS106にて記憶部に格納したテーブルを抽出し(ステップS109)、このテーブルと、前記格納されたデジタル信号とを用いてスライダ23の絶対位置を演算して求める。(ステップS110)。これらの処理によって得られたスライダ23の絶対位置情報を、記憶部に格納する(ステップS111)。その後ステップS101に移行して、再度同様の処理を繰り返す。
Thereafter, the
以上述べたように、本発明のアブソリュートエンコーダ1によれば、その起動時に、簡易な構成で校正を自動的に行うことができ、精度の高いアブソリュートエンコーダを実現することができる。
また、位置検出用スケール11の所定の位置におけるフォトセンサ12での受光光量、すなわち光電変換された電圧(受光光量に応じた大きさとなる)を順次検出することにより、スライダ23の絶対位置を容易かつ正確に検出することができる。
As described above, according to the absolute encoder 1 of the present invention, calibration can be automatically performed with a simple configuration at the time of activation, and a highly accurate absolute encoder can be realized.
In addition, the absolute position of the slider 23 can be easily detected by sequentially detecting the amount of light received by the photosensor 12 at a predetermined position of the
また、本実施形態では、フォトセンサを1つしか使用しないため、エンコーダの構造を簡易なものとすることができ、装置全体の小型化を容易に図ることができる。
また、本実施形態の位置検出用スケールは、位置検出用スケールに沿って光の反射率が連続的に漸減するように構成されているが、それに限られず、例えば、光の反射率が段階的に漸減するよう構成してもよい。
In this embodiment, since only one photosensor is used, the structure of the encoder can be simplified, and the entire apparatus can be easily downsized.
Further, the position detection scale of the present embodiment is configured such that the light reflectance continuously decreases gradually along the position detection scale. However, the present invention is not limited to this, and for example, the light reflectance is stepwise. You may comprise so that it may decrease gradually.
また、本実施形態の位置検出用スケールは、位置検出用スケールに沿って光の反射率が連続的に漸減するように構成されているが、それに限られず、例えば、位置検出用スケールに沿って光の反射率が連続的に漸増するように構成されてもよい。この場合は、位置検出スケールの上側を黒色、下側を白色とし、上側から下側に向かって、白色に対する黒色の割合が少しずつ減少するように構成される。 Further, the position detection scale of the present embodiment is configured so that the light reflectance continuously decreases gradually along the position detection scale. However, the present invention is not limited to this, for example, along the position detection scale. The reflectance of light may be configured to increase continuously. In this case, the upper side of the position detection scale is black and the lower side is white, and the ratio of black to white is gradually reduced from the upper side to the lower side.
また、本実施形態では、位置検出用スケール11および磁気スケール13は、帯状をなしているが、これに限られず、例えば、位置検出用スケール11および磁気スケール13が湾曲または屈曲していてもよい。
また、本校正動作は、起動時に限らず、例えば、アブソリュートエンコーダの動作中等の任意の状態で行うことができる。
In the present embodiment, the
Further, the calibration operation is not limited to the activation, and can be performed in an arbitrary state such as during the operation of the absolute encoder.
次に、本発明のアブソリュートエンコーダの第2実施形態について説明する。
図4は、本発明のアブソリュートエンコーダの第2実施形態を示す平面図である。
以下、第2実施形態のアブソリュートエンコーダ1について、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第2実施形態のアブソリュートエンコーダ1は、ロータリーエンコーダであり、位置検出用スケールおよび磁気スケールの形状が異なっていること以外は、前述した第1実施形態と同様である。
Next, a second embodiment of the absolute encoder of the present invention will be described.
FIG. 4 is a plan view showing a second embodiment of the absolute encoder of the present invention.
Hereinafter, the absolute encoder 1 according to the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment described above, and description of similar matters will be omitted.
The absolute encoder 1 of the second embodiment is a rotary encoder, and is the same as that of the first embodiment described above except that the positions of the position detection scale and the magnetic scale are different.
図7に示すように、第2実施形態のアブソリュートエンコーダ1では、位置検出用スケール11の平面視での形状は、リング状(環状)をなしている。この位置検出用スケール11は、図7中反時計回りに黒色に対する白色の割合が少しずつ減少している。すなわち、位置検出用スケール11に沿って反時計回りに、光の反射率が漸減するように構成されている。
As shown in FIG. 7, in the absolute encoder 1 of the second embodiment, the shape of the
また、磁気スケール13は、リング状(環状)をなしている。この磁気スケール13は、例えば、位置検出用スケール11と、平面視で重なるように配置されており、平面視で棒状のS極部と、平面視で棒状のN極部とをそれぞれ複数有し、図7中径方向に平面視でそれらの長手方向の辺が、互いに等間隔に配置されている。すなわち、磁気スケール13に沿って時計回りに等間隔に極性が交互に入れ替わるように構成されている。
The
このアブソリュートエンコーダ1によれば、前述した第1実施形態のアブソリュートエンコーダ1と同様の効果が得られる。
そして、このアブソリュートエンコーダ1では、例えば、このリング状の位置検出用スケールを回転体(位置検出対象)の表面に設けることにより、回転体の位置を容易かつ精度よく検出することができる。また、位置の代わりに角度を検出してもよい。
According to the absolute encoder 1, the same effect as the absolute encoder 1 of the first embodiment described above can be obtained.
In this absolute encoder 1, for example, by providing this ring-shaped position detection scale on the surface of the rotating body (position detection target), the position of the rotating body can be detected easily and accurately. Moreover, you may detect an angle instead of a position.
また、本実施形態では、位置検出用スケールの時計回りに光の反射率が連続的に漸減するように構成されているが、それに限られず、例えば、時計回りに光の反射率が連続的に漸増するように構成されていてもよい。この場合、位置検出用スケールは、時計回りに、白色に対する黒色の割合が少しずつ増加するように構成される。
また、本実施形態では、位置検出用スケール11と、磁気スケール13とは、平面視で重なるように配置したが、これに限られず、例えば、それぞれの半径が異なっていてもよい。
Further, in the present embodiment, the light reflectivity is continuously decreased gradually in the clockwise direction of the position detection scale. However, the present invention is not limited to this. For example, the light reflectivity is continuously increased in the clockwise direction. You may be comprised so that it may increase gradually. In this case, the position detection scale is configured so that the ratio of black to white increases little by little in the clockwise direction.
In the present embodiment, the
次に、本発明のアブソリュートエンコーダの第3実施形態について説明する。
図8は、本発明のアブソリュートエンコーダの第3実施形態を示す平面図である。
以下、第3実施形態のアブソリュートエンコーダ1について、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第3実施形態のアブソリュートエンコーダ1は、位置検出用スケールの形状および配列(パターン)の構成が異なっている。
Next, a third embodiment of the absolute encoder of the present invention will be described.
FIG. 8 is a plan view showing a third embodiment of the absolute encoder of the present invention.
Hereinafter, the absolute encoder 1 according to the third embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment described above, and description of similar matters will be omitted.
The absolute encoder 1 of the third embodiment is different in the shape of the position detection scale and the arrangement (pattern).
図8に示すように、第3実施形態のアブソリュートエンコーダ1の位置検出用スケール11は、平面視で略三角形状の反射率の低い第1の部位である黒色部(暗色部)112と、平面視で略三角形状の反射率の高い第2の部位である白色部111とをそれぞれ1つ備え、それらが互いに逆方向に重ねられて帯状(略長方形)をなしている。すなわち、位置検出用スケール11は、平面視で帯状をなし、その一方の対角線を介して白色部111と黒色部112とが設けられている。このように構成することで位置検出用スケール11の図8中上側から下側の方向に略垂直な方向における黒色部112の長さが位置検出スケールに沿って漸増し、図8中上側から下側の方向に略垂直な方向における白色部111の長さが漸減する。すなわち、位置検出用スケール11の白色部111の面積に対する黒色部112の面積の比率が、位置検出用スケール11に沿って漸増している。
As shown in FIG. 8, the
このアブソリュートエンコーダ1によれば、前述した第1実施形態のアブソリュートエンコーダ1と同様の効果が得られる。
そして、このアブソリュートエンコーダ1では、位置検出用スケールの白色および黒色の濃度が安定しているため、第1実施形態よりさらに精度の高い制御が可能となる。
また、第1の部位および第2の部位の形状は、本実施形態には限定されず、位置検出用スケールの長手方向に沿って、第1の部位および第2の部位のうち、一方が漸増し、他方が漸減している任意の形状のものを用いることができる。
According to the absolute encoder 1, the same effect as the absolute encoder 1 of the first embodiment described above can be obtained.
In this absolute encoder 1, since the white and black densities of the position detection scale are stable, control with higher accuracy than in the first embodiment is possible.
Further, the shapes of the first part and the second part are not limited to the present embodiment, and one of the first part and the second part gradually increases along the longitudinal direction of the position detection scale. However, it is possible to use an arbitrary shape in which the other is gradually reduced.
次に、本発明のアブソリュートエンコーダの第4実施形態について説明する。
図9は、本発明のアブソリュートエンコーダの第4実施形態を示す平面図である。以下、第4実施形態のアブソリュートエンコーダ1について、前述した第3実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第4実施形態のアブソリュートエンコーダ1は、位置検出用スケールおよび磁気スケールの形状が異なっていること以外は、前述した第3実施形態と同様である。
Next, a fourth embodiment of the absolute encoder of the present invention will be described.
FIG. 9 is a plan view showing a fourth embodiment of the absolute encoder of the present invention. Hereinafter, the absolute encoder 1 according to the fourth embodiment will be described with a focus on differences from the third embodiment described above, and descriptions of the same matters will be omitted.
The absolute encoder 1 of the fourth embodiment is the same as that of the third embodiment described above except that the position detection scale and the magnetic scale are different in shape.
図9に示すように、第4実施形態のアブソリュートエンコーダ1は、ロータリーエンコーダであり、第1の部位である黒色部112と、第2の部位である白色部111とをそれぞれ1つ備えたリング状(環状)の位置検出用スケール11を有している。この位置検出用スケール11は、図9中反時計回りに、略垂直な方向(円の中心に向かう方向)における白色部111の長さが漸減し、黒色部112の長さが漸増している。すなわち、位置検出用スケール11の反時計回りに、白色部111の面積に対する黒色部112の面積の比率が位置検出用スケール11に沿って漸増している。
As shown in FIG. 9, the absolute encoder 1 according to the fourth embodiment is a rotary encoder, and includes a ring having a
また、磁気スケール13は、第2実施形態と同様のものを用いることができる。
このアブソリュートエンコーダ1によれば、前述した第3実施形態のアブソリュートエンコーダ1と同様の効果が得られる。
そして、このアブソリュートエンコーダ1では、例えば、このリング状の位置検出用スケールを回転体(位置検出対象)の表面に設けることにより、回転体の位置を容易かつ精度よく検出することができる。
The
According to the absolute encoder 1, the same effect as the absolute encoder 1 of the third embodiment described above can be obtained.
In this absolute encoder 1, for example, by providing this ring-shaped position detection scale on the surface of the rotating body (position detection target), the position of the rotating body can be detected easily and accurately.
次に、本発明のアブソリュートエンコーダの第5実施形態について説明する。
以下、第5実施形態のアブソリュートエンコーダ1について、前述した第3実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第5実施形態のアブソリュートエンコーダ1は、位置検出用スケールの配列が異なっていること以外は、前述した第3実施形態と同様である。
Next, a fifth embodiment of the absolute encoder of the present invention will be described.
Hereinafter, the absolute encoder 1 according to the fifth embodiment will be described with a focus on differences from the third embodiment described above, and description of similar matters will be omitted.
The absolute encoder 1 of the fifth embodiment is the same as that of the third embodiment described above except that the arrangement of the position detection scales is different.
第5実施形態のアブソリュートエンコーダ1は、面積階調表現された位置検出用スケール11を有している。面積階調表現としては、例えば、ディザ法、誤差拡散法等などを用いた階調表現が挙げられる。
この位置検出用スケール11は白色部および黒色部を、それぞれ複数個有しており、黒色部の個数が漸増し、白色部の個数が漸減している。すなわち、黒色部の面積に対する白色部の面積の比率が、位置検出用スケール11に沿って漸増している。
The absolute encoder 1 of the fifth embodiment has a
The
このアブソリュートエンコーダ1によれば、前述した第3実施形態のアブソリュートエンコーダ1と同様の効果が得られる。
なお、本実施形態では、黒色部の面積に対する白色部の面積の比率が、位置検出用スケールに沿って漸増するような構成としたがそれに限られず、例えば、黒色部の面積に対する白色部の面積の比率が、位置検出用スケールに沿って漸減するような構成としてもよい。
According to the absolute encoder 1, the same effect as the absolute encoder 1 of the third embodiment described above can be obtained.
In the present embodiment, the ratio of the area of the white portion to the area of the black portion is configured to gradually increase along the position detection scale, but is not limited thereto, for example, the area of the white portion with respect to the area of the black portion The ratio may be gradually reduced along the position detection scale.
また、本実施形態では、複数の黒色部の面積および形状が互いに同じであってもよいし、複数の黒色部の面積が異なっていてもよいし、複数の黒色部の形状がことなっていてもよい。また、黒色部同士が接触していてもよく、離間していてもよい。白色部に関しても同様である。
以上、本発明のアブソリュートエンコーダを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
In the present embodiment, the areas and shapes of the plurality of black portions may be the same, the areas of the plurality of black portions may be different, or the shapes of the plurality of black portions are different. Also good. Further, the black portions may be in contact with each other or may be separated from each other. The same applies to the white portion.
The absolute encoder of the present invention has been described based on the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this, and the configuration of each part is replaced with an arbitrary configuration having the same function. be able to. In addition, any other component may be added to the present invention.
また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
また、前記実施形態では、フォトセンサ12をベース21上に設け、位置検出用スケール11をスライダ23上に設けたが、それに限られず、例えば、フォトセンサ12をスライダ上に設け、位置検出用スケール11をベース21上に設けてもよい。
Further, the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above embodiments.
In the embodiment, the
また、前記実施形態では、磁気センサ14、15を、それぞれ、ベース21上に設け、磁気スケール13をスライダ23上に設けたが、それに限られず、例えば、磁気センサ14、15を、それぞれ、スライダ23上に設け、位置検出用スケール11をベース21上に設けてもよい。
また、前記実施形態では、位置検出用スケール11と、磁気スケール13を、それぞれ別個のものとしたが、それに限られず、例えば、位置検出用スケール11が、磁気スケール13を兼ねるのが好ましい。
Moreover, in the said embodiment, although the
In the above embodiment, the
また、前記実施形態では、位置検出用スケールの暗色として黒色を用いたが、それに限られず、他の暗色を用いてもよい。
また、前記実施形態では、位置検出用スケールとして白色および黒色を用いたが、それに限られず、例えば、他の明度(反射率)の異なる2つの色を用いてもよい。
また、本発明のアブソリュートエンコーダの用途は、特に限定されず、例えば、超音波リニアアクチュエータや、形状記憶アクチュエータ等が挙げられる。
In the above embodiment, black is used as the dark color of the position detection scale. However, the present invention is not limited to this, and other dark colors may be used.
In the embodiment, white and black are used as the position detection scale. However, the present invention is not limited to this, and for example, two colors having different brightness (reflectance) may be used.
The application of the absolute encoder of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include an ultrasonic linear actuator and a shape memory actuator.
1・・・アブソリュートエンコーダ、2・・・リニアアクチュエータ、11・・・位置検出用スケール、12・・・フォトセンサ、121・・・発光部、122・・・受光部、13・・・磁気スケール、14、15・・・磁気センサ、141、151・・・センサ部、21・・・ベース、22・・・基台、23・・・スライダ、231・・・ラックギア、232・・・突出部、26・・・凸部、27・・・ボルト、28・・・腕部、29・・・ローラ、31・・・バネ止めピン、32・・・バネ掛け部、33・・・コイルバネ、41・・・ロータ、42・・・筒状部材、43・・・被駆動体、44・・・ピニオンギア、6・・・振動体、70・・・データ制御部、71・・・増幅器、72・・・A/D変換器、73・・・CPU、74、75・・・コンパレータ、76・・・正逆判定回路、50・・・測定システム、111・・・白色部、112・・・黒色部、110・・・出射光源、210・・・符号板、310・・・光電変換部材、100・・・回転軸、200・・・ドラム、300・・・磁気記録媒体、400・・・基板、500・・・MR素子、600・・・導体端子、700・・・リード線、800・・・駆動検出回路、n1〜n5・・・磁化パターン列、S101〜S107・・・ステップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Absolute encoder, 2 ... Linear actuator, 11 ... Position detection scale, 12 ... Photosensor, 121 ... Light emission part, 122 ... Light reception part, 13 ... Magnetic scale , 14, 15 ... magnetic sensor, 141, 151 ... sensor part, 21 ... base, 22 ... base, 23 ... slider, 231 ... rack gear, 232 ... protrusion , 26 ... convex part, 27 ... bolt, 28 ... arm part, 29 ... roller, 31 ... spring retaining pin, 32 ... spring hook part, 33 ... coil spring, 41 ... Rotor, 42 ... Cylindrical member, 43 ... Driven body, 44 ... Pinion gear, 6 ... Vibrating body, 70 ... Data control unit, 71 ... Amplifier, 72 ... A / D converter, 73 ... CPU, 74, 75 ..Comparator, 76... Forward / reverse determination circuit, 50... Measurement system, 111... White part, 112... Black part, 110. ..Photoelectric conversion member, 100... Rotation axis, 200... Drum, 300 ..magnetic recording medium, 400 .. substrate, 500 .. MR element, 600. -Lead wire, 800 ... drive detection circuit, n1-n5 ... magnetization pattern sequence, S101-S107 ... step
Claims (13)
前記磁気スケールから生じる磁場を検出して電磁変換する少なくとも1つの磁気センサと、
前記磁気センサの検出結果に基づいて前記磁気スケールに対する前記磁気センサの相対位置を求める相対位置検出手段と、
位置検出用スケールと、
前記位置検出用スケールに光を照射する発光部と、前記発光部から照射され、前記位置検出用スケールで反射した光を受光して光電変換する受光部とを有するフォトセンサと、
前記フォトセンサの検出結果に基づいて位置検出対象の絶対位置を求める、絶対位置検出手段とを備えた、アブソリュートエンコーダであって、
前記位置検出用スケールは、前記位置検出用スケールへの光の照射位置を前記位置検出用スケールに沿って移動させたとき、前記位置検出用スケールからの反射光の光量が漸増または漸減するよう構成され、
前記位置検出用スケールと、前記フォトセンサとの一方に対する他方の移動と、前記磁気スケールと、前記磁気センサとの一方に対する他方の移動とが、対応するように構成され、
前記相対位置検出手段により得られたデータと、前記フォトセンサで検出される前記反射光の光量とに基づいて、前記絶対位置検出手段を自動的に校正することを特徴とするアブソリュートエンコーダ。 A magnetic scale,
At least one magnetic sensor for detecting and magnetically converting a magnetic field generated from the magnetic scale;
A relative position detecting means for obtaining a relative position of the magnetic sensor with respect to the magnetic scale based on a detection result of the magnetic sensor;
A position detection scale;
A photosensor having a light emitting unit that emits light to the position detection scale, and a light receiving unit that receives light reflected from the position detection scale and photoelectrically converted from the light emitted from the light emitting unit;
An absolute encoder comprising absolute position detecting means for obtaining an absolute position of a position detection target based on a detection result of the photosensor,
The position detection scale is configured to gradually increase or decrease the amount of reflected light from the position detection scale when the irradiation position of the light to the position detection scale is moved along the position detection scale. And
The other movement with respect to one of the position detection scale and the photosensor, and the other movement with respect to one of the magnetic scale and the magnetic sensor are configured to correspond to each other.
An absolute encoder that automatically calibrates the absolute position detecting means based on the data obtained by the relative position detecting means and the amount of the reflected light detected by the photosensor.
前記磁気スケールから生じる磁場を検出して電磁変換する少なくとも1つの磁気センサと、
前記磁気センサの検出結果に基づいて前記磁気スケールに対する前記磁気センサの相対位置を求める相対位置検出手段と、
位置検出用スケールと、
前記位置検出用スケールに光を照射する発光部と、前記発光部から照射され、前記位置検出用スケールで反射した光を受光して光電変換する受光部とを有するフォトセンサと、
前記フォトセンサの検出結果と、該検出結果と位置検出対象の絶対位置との関係を示す検量線とに基づいて、前記位置検出対象の絶対位置を求める絶対位置検出手段とを備えた、アブソリュートエンコーダであって、
前記位置検出用スケールは、前記位置検出用スケールへの光の照射位置を前記位置検出用スケールに沿って移動させたとき、前記位置検出用スケールからの反射光の光量が漸増または漸減するよう構成され、
前記位置検出用スケールと、前記フォトセンサとの一方に対する他方の移動と、前記磁気スケールと、前記磁気センサとの一方に対する他方の移動とが、対応するように構成され、
前記相対位置検出手段により得られたデータと、前記フォトセンサで検出される前記反射光の光量とに基づいて、前記検量線を自動的に校正することを特徴とするアブソリュートエンコーダ。 A magnetic scale,
At least one magnetic sensor for detecting and magnetically converting a magnetic field generated from the magnetic scale;
A relative position detecting means for obtaining a relative position of the magnetic sensor with respect to the magnetic scale based on a detection result of the magnetic sensor;
A position detection scale;
A photosensor having a light emitting unit that emits light to the position detection scale, and a light receiving unit that receives light reflected from the position detection scale and photoelectrically converted from the light emitted from the light emitting unit;
An absolute encoder comprising: an absolute position detecting means for obtaining an absolute position of the position detection target based on a detection result of the photosensor and a calibration curve indicating a relationship between the detection result and the absolute position of the position detection target Because
The position detection scale is configured to gradually increase or decrease the amount of reflected light from the position detection scale when the irradiation position of the light to the position detection scale is moved along the position detection scale. And
The other movement with respect to one of the position detection scale and the photosensor, and the other movement with respect to one of the magnetic scale and the magnetic sensor are configured to correspond to each other.
An absolute encoder, wherein the calibration curve is automatically calibrated based on the data obtained by the relative position detection means and the amount of the reflected light detected by the photosensor.
The absolute encoder according to any one of claims 8 to 12, wherein the first part is white and the second part is black or dark.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2003415313A JP2005172696A (en) | 2003-12-12 | 2003-12-12 | Absolute encoder |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2003415313A JP2005172696A (en) | 2003-12-12 | 2003-12-12 | Absolute encoder |
Publications (1)
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JP2005172696A true JP2005172696A (en) | 2005-06-30 |
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ID=34734853
Family Applications (1)
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JP2003415313A Withdrawn JP2005172696A (en) | 2003-12-12 | 2003-12-12 | Absolute encoder |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2005172696A (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2020170343A1 (en) | 2019-02-19 | 2020-08-27 | 株式会社五十嵐電機製作所 | General-purpose rotary encoder and servo motor using same |
-
2003
- 2003-12-12 JP JP2003415313A patent/JP2005172696A/en not_active Withdrawn
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