JP2005172696A - Absolute encoder - Google Patents

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JP2005172696A
JP2005172696A JP2003415313A JP2003415313A JP2005172696A JP 2005172696 A JP2005172696 A JP 2005172696A JP 2003415313 A JP2003415313 A JP 2003415313A JP 2003415313 A JP2003415313 A JP 2003415313A JP 2005172696 A JP2005172696 A JP 2005172696A
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scale
magnetic
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detection scale
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Osamu Urano
治 浦野
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a miniaturizable absolute encoder capable of simplifying its structure, reducing the weight, and calibrating automatically an absolute position detection means easily and surely. <P>SOLUTION: This absolute encoder 1 is equipped with magnetic sensors 14, 15 for detecting a magnetic field of a magnetic scale 13, a photosensor 12 for detecting reflected light from a position detection scale 11, and a data control part 70 for determining the relative position of the magnetic sensors 14, 15 to the magnetic scale 13 based on a detection result from the magnetic sensors 14, 15 and the absolute position of a position detection object based on a detection result from the photosensor 12. The absolute encoder 1 is characterized by calibrating automatically data showing the relationship between the position detection object and the absolute position in the data control part 70 based on the detection results from the photosensor 12 and the magnetic sensors 14, 15. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

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 drum 200 fixed to the rotating shaft 100, the magnetic recording medium 300 formed on the side surface thereof, the substrate 400, the MR element 500, and the conductor terminal 600 are provided. The detection head includes a lead wire 700 connected to the conductor terminal 600 and a drive detection circuit 800 having an output terminal to the outside. Five magnetic pattern rows n1 to n5 are written in the magnetic recording medium 300, and a magnetic field leaking from these magnetic patterns n1 to n5 acts on the corresponding MR element 500 (for example, see Patent Document 1).

<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 code plate 210, a code detection member (a reference light emission light source 110 that irradiates the hologram pattern of the code plate 210), and a code image of each bit received at a predetermined position. In order to obtain a signal corresponding to the relative positional relationship between the code plate 210 and the code detection member by relatively moving the respective bits to the photoelectric conversion members 310) arranged corresponding to each other. Thus, a hologram pattern is formed on the code plate 210 such that a bright and dark code image of each bit (each layer) corresponding to the relative position is generated at a predetermined position (see, for example, Patent Document 2).
<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.

特開平1−145520号公報JP-A-1-145520 特開平1−263522号公報JP-A-1-263522

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 photo sensor 12, a magnetic scale 13, magnetic sensors 14 and 15, and a data control unit 70. have. Hereinafter, each of these components will be described sequentially.
The position detection scale 11 has a band shape (substantially rectangular shape) in plan view. The position detection scale 11 is, for example, the first position, the upper side (one end side) in FIG. 1 is white, the second position, the lower side (the other end side) is black, and the upper side is the lower side. The ratio of white to black gradually decreases toward the side. That is, the light reflectance is gradually reduced along the position detection scale 11.

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 position detection scale 11 as the position detection scale 11 moves, and the amount of light received by the light receiving unit 122 described later gradually decreases.
The photosensor 12 receives the light (reflected light) emitted from the light emitting unit 121 and reflected by the position detecting scale 11 and photoelectrically converts the light emitting unit 121 that emits light toward the position detecting scale 11. And a light receiving portion 122. Examples of the light emitting unit 121 include a light emitting diode and a laser diode, and examples of the light receiving unit 122 include a photodiode and a phototransistor.

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 position detection scale 11 is received by the light receiving unit 122, a current having a magnitude corresponding to the amount of received light is output by photoelectric conversion. This signal is converted into a voltage, that is, an analog signal, for example, via a resistor (not shown) provided in the photosensor 12.
The magnetic scale 13 has a belt-like shape (substantially rectangular shape), and the length in the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 1) is substantially equal to that of the position detection scale 11. The magnetic scale 13 has a plurality of rod-shaped S pole portions in plan view and a plurality of rod-shaped N pole portions in plan view, and the longitudinal sides in the plan view in the vertical direction in FIG. It is arranged at equal intervals. That is, the polarities are alternately switched at substantially equal intervals along the vertical direction in FIG.

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 magnetic sensors 14 and 15 have sensor units 141 and 151 that detect and magnetically convert a magnetic field generated from the magnetic scale 13, respectively. Examples of the magnetic sensors 14 and 15 include magnetoresistive elements.
When the magnetic field generated from the magnetic scale 13 is detected by the sensor units 141 and 151, a current having a magnitude and polarity corresponding to the magnetic field detected by the sensor units 141 and 151 is output by electromagnetic conversion. This signal is converted into a voltage, that is, an analog signal, for example, via a resistor (not shown) provided in the magnetic sensors 14 and 15.

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 magnetic sensor 15 is provided so as to detect a phase difference of 90 ° compared to the phase detected from the magnetic scale 13 of the magnetic sensor 14. Thereby, the magnetic sensor 15 outputs an analog signal having a phase difference of 90 ° compared to the magnetic sensor 14 to the comparators 74 and 75 described later.
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 magnetic sensors 14 and 15 is predetermined. It is also possible to adjust to the range.

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 unit 70 includes an amplifier 71, an A / D converter 72, a CPU 73, comparators (binarization circuits) 74 and 75, and a forward / reverse determination circuit 76.
The amplifier 71 is connected to the output side of the photosensor 12. The amplifier 71 amplifies the input analog signal and outputs it. An A / D converter 72 is connected to the output side of the amplifier 71.

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 / D converter 72 converts the input analog signal into a digital signal and outputs it. A CPU 73 is connected to the output side of the A / D converter 72. The CPU 73 will be described later.
The amplifier 71, the A / D converter 72, and the CPU 73 constitute the main part of the absolute position detecting means.

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 comparator 74 is connected to the output side of the magnetic sensor 14, and the comparator 75 is connected to the output side of the magnetic sensor 15. As shown in FIG. 3, the comparators 74 and 75 output analog signals (sine waves) respectively output from the magnetic sensors 14 and 15 when the magnetic scale 13 is moved in the direction of the arrow in FIG. 3. It binarizes in comparison with the threshold value data, and outputs the binarized A-phase signal and B-phase signal, respectively. A forward / reverse determination circuit 76 is connected to the output side of the comparators 74 and 75.

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、Q信号(正カウント信号)およびQ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、Q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、Q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 / reverse determination circuit 76 uses, for example, a D flip-flop, and based on the binarized signals obtained from the comparators 74 and 75, the Q A signal (positive count signal) and the Q B signal (Reverse count signal) is output. The D flip-flop, when the phase of the B-phase signal as compared to the A-phase signal is delayed 90 ° outputs Q A signal, the phase of the B-phase signal as compared to the A-phase signal is advanced 90 ° when outputs Q B signal. The CPU 73 is connected to the output side of the forward / reverse determination circuit 76.
The CPU 73 performs a calculation based on the digital signal output from the A / D converter 72 and stores the calculation result, table data, and the like in a storage unit provided in the CPU 73.

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
、Q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、Q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Q信号およびQ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 / reverse determination circuit 76. Specifically, when a pulse of Q A signal is outputted from the forward and reverse decision circuit 76 determines that the magnetic scale 13 in the direction of the arrow in FIG is moving, the pulse of the Q B signal, positive when output from the inverse determination circuit 76 determines that the magnetic scale 13 in the opposite direction in FIG. 3 arrow is moving, these Q a signal and the Q B signals, each output pulse train up-down counter And the count data (count number) is stored in the storage unit. Thereby, the relative position of the magnetic sensors 14 and 15 with respect to the magnetic scale 13 can be detected.

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 CPU 73, the comparators 74 and 75, and the forward / reverse inversion circuit 76 constitute the main part of the relative position detection means.
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 linear actuator 2 and an absolute encoder 1.
The linear actuator 2 includes a plate-like base 21, a plate-like base 22, a plate-like slider 23, and a vibrating body 6. The base 21, the base 22, the slider 23, and the vibrating body 6 are installed so as to be parallel to each other (including a case where a part thereof overlaps the surface direction).

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 base 22 is installed at the center of the base 21 so as to be movable in the left-right direction in FIG. In this case, a pair of guide pins (not shown) are erected along the horizontal direction in FIG. 5 at the center of the base 21, and a pair of lengths (not shown) that are long in the horizontal direction in FIG. Holes are formed along the left-right direction in FIG. Each guide pin is inserted into a corresponding slot. Thereby, the base 22 is guided by the guide pin and can move in the left-right direction in FIG. 5 along the elongated hole.

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 base 22 is provided with a vibrating body 6 that rotationally drives a rotor (driven body) 41 described later. The vibrating body 6 has a convex portion (contact portion) 26 and a pair of arm portions 28, 28, and the arm portion 28 is arranged on each arm portion 28 with respect to the base 22 so that the convex portion 26 faces the right side in FIG. 5. It is fixed by a bolt 27 inserted into a formed hole (not shown). Thereby, the vibrating body 6 is supported by each arm part 28 so that it can vibrate. The vibrating body 6 will be described in detail later.

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 base 22 is formed with a pair of spring hooks 32 and 32. One spring hook 32 is provided on the upper side of the base 22 in FIG. 5, and the other spring hook 32 is provided on the lower side of the base 22 in FIG. 5.
Then, the corresponding spring stopper pin 31 and the spring hook portion 32 are respectively installed in a state where the coil spring (biasing means) 33 is extended (extended state). That is, each of the coil springs 33 is hung (fixed) at one end thereof on the spring hooking portion 32 of the base 22, and the other end is attached (fixed) to the spring stopper pin 31 of the base 21. ).

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 base 21 is biased toward the right side in FIG. 5 by the elastic force (restoring force) of each coil spring 33, and the convex portion 26 of the vibrating body 6 abuts on and is pressed against the outer peripheral surface of the driven body described later. The
The photosensor 12 is provided on the base 21. This photosensor 12 is provided between the base 21 of the slider 23 in the vicinity of the upper coil spring 33 in FIG. 5 and the slider 23, and the position detection scale 11 is provided on the side of the slider 23 facing the base 21. It has been.

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 position detection scale 11 is provided on the slider 23 so that the longitudinal direction thereof substantially coincides with the moving direction of the slider 23.
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 position detection scale 11 when the slider 23 moves to the upper side in FIG. Is set, and various conditions such as the length of the photosensor 12 so that the light reflected from the other end in the longitudinal direction of the position detection scale 11 when the slider 23 moves to the lower side in FIG. Is set.

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 magnetic scale 13 is provided on the slider 23 so that the longitudinal direction substantially coincides with the moving direction of the slider 23.
In addition, various conditions such as the length of the magnetic scale 13 so that the magnetic scale 13 detects the strength of the magnetic field at the first position of the position detecting scale 11 when the slider 23 moves to the maximum in FIG. Is set so that the magnetic scale 13 detects the strength of the magnetic field at the second position of the position detection scale 11 when the slider 23 moves to the lower side in FIG. The various conditions are set.

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 linear actuator 2, as the slider 23 moves, the photosensor 12 and the magnetic sensors 14 and 15 are reflected from the position detection scale 11 provided on the slider 23 and the magnetic field of the magnetic scale 13. It is comprised so that each may be detected.
Further, a rotor 41 is rotatably installed at an end portion on the right side in FIG. 5 of the base 21 and in a central portion in the vertical direction in FIG. The rotor 41 includes a cylindrical member 42 having a substantially cylindrical shape, and a driven body 43 fixed (fixed) to the outer side (outer periphery) of the cylindrical member 42. The driven body 43 has a substantially ring shape (annular shape) and is located at a position (base end side) corresponding to the vibrating body 6.

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 pinion gear 44 is formed on the outer peripheral surface of the rotor 41 on the tip side. Thereby, when the rotor 41 rotates, the driven body and the pinion gear 44 rotate integrally.
In addition, the diameter (outer diameter) of the portion (rotating body) where the pinion gear 44 of the rotor 41 is formed is set smaller than the diameter (outer diameter) of the driven body, thereby constituting a speed reduction mechanism. 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 rollers 29 having grooves are rotatably installed at the left end (corner) of the base 21 in FIG.
The slider 23 is located in the groove of these rollers 29, is sandwiched between the rollers 29 and the rotor 41, and is installed so as to be movable in the vertical direction in FIG. In other words, the slider 23 is regulated by each roller 29 and the rotor 41 so that the moving direction thereof is the vertical direction in FIG. 5 and the posture is held constant.

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 rack gear 231 that meshes with a pinion gear 44 provided on the rotor 41 is formed on the end face on the right side in FIG. 5 of the slider 23 along the moving direction of the slider 23. The rack gear 231 and the pinion gear 44 convert the rotational motion of the rotor 41 into linear motion of the slider 23. Therefore, the rack gear 231 and the pinion gear 44 constitute a rotation / movement conversion mechanism.

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, protrusions 232 are formed at both corners on the right side of the slider 23 in FIG. These protrusions 232 prevent (prevent) the slider 23 from being detached.
Next, the configuration of the vibrating body 6 and the operation (operation) of the linear actuator 2 will be described.
The vibrating body 6 has a substantially rectangular plate shape. The vibrating body 6 is configured by laminating a plate-like electrode, a plate-like piezoelectric element, a reinforcing plate, a plate-like piezoelectric element, and a plate-like electrode in this order.

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 body 6 and prevents the vibrating body 6 from being damaged by over-amplitude, external force, or the like. The material of the reinforcing plate is not particularly limited as long as it is an elastic material (that can be elastically deformed). For example, various metal materials such as stainless steel, aluminum or aluminum alloy, titanium or titanium alloy, copper or copper-based alloy are used. Preferably there is.

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 body 6 can be vibrated with high efficiency.
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 body 6 is connected to a drive control circuit (not shown), and the AC voltage is applied by the drive control circuit. It is to be applied. For example, the number, shape, arrangement, etc. of the electrodes can be appropriately set according to various conditions.

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 arm portions 28 having elasticity (flexibility). The pair of arm portions 28 are substantially perpendicular to the longitudinal direction of the reinforcing plate in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction and project in opposite directions through the reinforcing plate (vibrating body 6) (see FIG. 5 in a symmetrical manner).

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 body 6 is minute in a predetermined mode (resonance mode). The convex portion 26 vibrates in a predetermined pattern (for example, combined vibration of longitudinal vibration and bending vibration).
Due to the vibration of the vibrating body 6, a rotational force (driving force) in a predetermined direction is repeatedly applied (applied) to the driven body 43 from the convex portion (via the convex portion), and the rotor 41 rotates in the predetermined direction. . The rotational motion of the rotor 41 is converted into the linear motion of the slider 23 by the pinion gear 44 provided in the rotor 41 and the rack gear 231 provided in the slider 23, and the slider 23 is guided to each roller 29. And move in a predetermined direction.

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 body 6 is excited so that the vibration is reversed, a rotational force in the reverse direction to the driven body 43 is repeatedly applied from the convex portion 26, and the rotor 41 rotates in the reverse direction. The rotational motion of the rotor 41 is converted into the linear motion of the slider 23 by the pinion gear 44 provided in the rotor 41 and the rack gear 231 provided in the slider 23, and the slider 23 is guided to each roller 29. And move in the opposite direction.

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 photosensor 12 and the absolute position of the slider (position detection scale) 23. (Step S101). If calibration is performed, the process proceeds to step S102. If calibration is not performed, the process proceeds to step S103.

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 step S 101, the position detection scale 11 is sampled by the A / D converter 72. Specifically, for example, the light is emitted from the light emitting portion of the photosensor 12 to the position detection scale 11, and the reflected light reflected by the position detection scale 11 is incident on the light receiving portion of the photosensor 12. The slider 23 is moved so that the position detection scale 11 passes from the one end side to the other end side on the sensor 12 (step S102). The slider 23 may be moved from the upper side to the lower side in FIG. 5 or from the lower side to the upper side.

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 unit 70 sequentially inputs the analog signal output from the photosensor 12 in accordance with the movement to the amplifier 71, amplifies the analog signal by the amplifier 71, and inputs the amplified analog signal to the A / D converter 72. To do. The A / D converter 72 converts an analog signal into a digital signal and inputs it to the CPU 73. The CPU 73 stores the digital signal in a predetermined storage area of the storage unit (step S103).
When the slider 23 is moved in the sampling of the position detection scale 11 in step S103, the magnetic scale 13 is also sampled at the same time. Specifically, the magnetic field generated from the magnetic scale 13 is read by the magnetic sensors 14 and 15, and the values are sequentially input to the comparators 74 and 75, respectively. Thereby, the magnetic field of the magnetic scale 13 can be detected by the magnetic sensors 14 and 15 corresponding to the detection points of the position detection scale 11 by the photosensor 12.

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、Q信号およびQ信号を作成し、CPU73に入力する(ステップS105)。
CPU73は、Q信号およびQ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 comparators 74 and 75 binarize the input signals, create an A phase signal and a B phase signal, respectively, and input them to the forward / reverse determination circuit 76 (step S104).
Forward and reverse decision circuit 76 based on the input A-phase and B-phase signals, to create a Q A signal and Q B signals are input to the CPU 73 (step S105).
The CPU 73 creates count data based on the Q A signal and the Q B signal, creates a calibration curve based on the relationship between the digital signal created in step S102 and the count data, and stores it in the storage unit (step S106). . The calibration curve may be a table or a mathematical expression. Hereinafter, a case where a table is typically used as the calibration curve will be described.

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 position detection scale 11 is sampled by the A / D converter 72. Specifically, the data control unit 70 irradiates the position detection scale 11 with light from the light emitting unit 111, and the reflected light reflected by the position detection scale 11 is incident on the light receiving unit of the photosensor 12. The analog signal output from the sensor 12 is input to the amplifier 71 (step S107), amplified by the amplifier 71, and output to the A / D converter 72. The A / D converter 72 converts the analog signal into a digital signal and outputs it to the CPU 73. The CPU 73 stores the digital signal in a predetermined storage area of the storage unit (step S108).

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 CPU 73 extracts the table stored in the storage unit in step S106 (step S109), and calculates and obtains the absolute position of the slider 23 using this table and the stored digital signal. (Step S110). The absolute position information of the slider 23 obtained by these processes is stored in the storage unit (step S111). Thereafter, the process proceeds to step S101, and the same processing is repeated again.

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 position detection scale 11, that is, the photoelectrically converted voltage (having a magnitude corresponding to the amount of received light). And it can detect correctly.

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 position detection scale 11 and the magnetic scale 13 are band-shaped, but the present invention is not limited to this. For example, the position detection scale 11 and the magnetic scale 13 may be curved or bent. .
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 position detection scale 11 in a plan view is a ring shape (annular shape). In the position detection scale 11, the ratio of white to black is gradually reduced counterclockwise in FIG. That is, the light reflectance is gradually decreased counterclockwise along the position detection scale 11.

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 magnetic scale 13 has a ring shape (annular shape). For example, the magnetic scale 13 is arranged so as to overlap the position detection scale 11 in a plan view, and has a plurality of rod-shaped S pole portions in a plan view and a plurality of rod-shaped N pole portions in a plan view. These longitudinal sides are arranged at equal intervals in plan view in the radial direction in FIG. That is, the polarities are alternately switched along the magnetic scale 13 at regular intervals in the clockwise direction.

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 position detection scale 11 and the magnetic scale 13 are arranged so as to overlap with each other in plan view. However, the present invention is not limited to this, and for example, the radii may be different from each other.

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 position detection scale 11 of the absolute encoder 1 according to the third embodiment includes a black portion (dark color portion) 112 that is a first portion having a substantially triangular shape and a low reflectance in plan view, and a flat surface. A white portion 111 that is a second portion having a substantially triangular shape and a high reflectance is provided, and each of them is overlapped in the opposite direction to form a strip shape (substantially rectangular shape). That is, the position detection scale 11 has a band shape in plan view, and is provided with a white portion 111 and a black portion 112 via one diagonal line. With this configuration, the length of the black portion 112 in the direction substantially perpendicular to the direction from the upper side to the lower side in FIG. 8 of the position detection scale 11 gradually increases along the position detection scale. The length of the white portion 111 in a direction substantially perpendicular to the side direction gradually decreases. That is, the ratio of the area of the black portion 112 to the area of the white portion 111 of the position detection scale 11 gradually increases along the position detection scale 11.

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 black part 112 as a first part and a white part 111 as a second part. A (annular) position detection scale 11 is provided. In the position detection scale 11, the length of the white portion 111 is gradually decreased and the length of the black portion 112 is gradually increased in a substantially vertical direction (direction toward the center of the circle) counterclockwise in FIG. 9. . That is, in the counterclockwise direction of the position detection scale 11, the ratio of the area of the black portion 112 to the area of the white portion 111 gradually increases along the position detection scale 11.

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 magnetic scale 13 can be the same as that of the second embodiment.
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 position detection scale 11 expressed in area gradation. Examples of the area gradation expression include gradation expression using a dither method, an error diffusion method, or the like.
The position detecting scale 11 has a plurality of white portions and black portions, and the number of black portions is gradually increased and the number of white portions is gradually decreased. That is, the ratio of the area of the white part to the area of the black part gradually increases along the position detection scale 11.

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 photosensor 12 is provided on the base 21 and the position detection scale 11 is provided on the slider 23. However, the present invention is not limited to this. For example, the photosensor 12 is provided on the slider and the position detection scale is provided. 11 may be provided on the base 21.

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 magnetic sensors 14 and 15 were each provided on the base 21, and the magnetic scale 13 was provided on the slider 23, it is not restricted to this, For example, the magnetic sensors 14 and 15 are respectively sliders. The position detection scale 11 may be provided on the base 21.
In the above embodiment, the position detection scale 11 and the magnetic scale 13 are separate from each other. However, the present invention is not limited to this. For example, it is preferable that the position detection scale 11 also serves as the magnetic scale 13.

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.

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。It is a block diagram which shows 1st Embodiment of the absolute encoder of this invention. 磁気センサを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a magnetic sensor. コンパレータの2値化処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the binarization process of a comparator. 正逆判定回路の処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the process of a forward / reverse determination circuit. 本発明のアブソリュートエンコーダを用いた測定システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the measurement system using the absolute encoder of this invention. 本発明のアブソリュートエンコーダを用いた測定システムの処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the measurement system using the absolute encoder of this invention. 本発明のアブソリュートエンコーダの第2実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows 2nd Embodiment of the absolute encoder of this invention. 本発明のアブソリュートエンコーダの第3実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows 3rd Embodiment of the absolute encoder of this invention. 本発明のアブソリュートエンコーダの第4実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows 4th Embodiment of the absolute encoder of this invention. 従来のアブソリュートエンコーダを示す図である。It is a figure which shows the conventional absolute encoder.

符号の説明Explanation of symbols

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)

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.
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.
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請求項1または2に記載のアブソリュートエンコーダ。   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, and in this case, the magnetic sensor sequentially detects the magnetic field generated from the magnetic scale in correspondence with the detection point of the photosensor; The absolute encoder according to claim 1, wherein the absolute encoder is performed based on information obtained from the magnetic sensor. 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請求項1ないし3のいずれかに記載のアブソリュートエンコーダ。   The absolute encoder according to any one of claims 1 to 3, wherein the position detection scale and the magnetic scale are arranged so as to overlap in a plan view. 前記位置検出用スケールが、前記磁気スケールを兼ねる請求項1ないし3のいずれかに記載のアブソリュートエンコーダ。   The absolute encoder according to claim 1, wherein the position detection scale also serves as the magnetic scale. 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請求項1ないし5のいずれかに記載のアブソリュートエンコーダ。   6. The absolute encoder according to claim 1, wherein the polarity of the magnetic scale changes at substantially equal intervals along the magnetic scale. 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請求項1ないし6のいずれかに記載のアブソリュートエンコーダ。   The absolute encoder according to claim 1, wherein the position detection scale is configured such that the reflectance gradually increases or decreases along the position detection scale. 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請求項1ないし6のいずれかに記載のアブソリュートエンコーダ。   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 the position detection scale. The absolute encoder according to any one of claims 1 to 6, wherein the absolute encoder gradually increases or decreases along the axis. 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請求項8に記載のアブソリュートエンコーダ。   The absolute encoder according to claim 8, wherein a plurality of the first part and the second part are provided. 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請求項9に記載のアブソリュートエンコーダ。   The absolute encoder according to claim 9, wherein the arrangement of the first part and the second part is set using a dither method or an error diffusion method. 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請求項8に記載のアブソリュートエンコーダ。   The length of the first portion in a direction substantially perpendicular to the direction of the position detection scale gradually increases along the position detection scale and is a direction substantially perpendicular to the direction of the position detection scale. 9. The absolute encoder according to claim 8, wherein the length of the second part of the encoder gradually decreases along the position detection scale. 前記第1の部位および前記第2の部位は、それぞれ1つ設けられている請求項11に記載のアブソリュートエンコーダ。   The absolute encoder according to claim 11, wherein one each of the first part and the second part is provided. 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請求項8ないし12のいずれかに記載のアブソリュートエンコーダ。
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.
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