JP2010243152A - Encoder and electromechanical device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンコーダーに関するものである。 The present invention relates to an encoder.
エンコーダーは、例えば、モーターの制御に利用されている。このとき、モーターを極低回転で制御するには、エンコーダーの分解能を大きくして、発生させるパルス数を多くすることが好ましい。従来のエンコーダーでは、パルスを発生するためにスリットを用い(例えば特許文献1)、また、分解能を高めるために、スリットが、内側から2パルス/回転、4、8・・・256/回転という2進符号列に配置されているエンコーダーが知られている(例えば非特許文献1)。 The encoder is used for controlling a motor, for example. At this time, in order to control the motor at an extremely low rotation, it is preferable to increase the resolution of the encoder and increase the number of pulses to be generated. In a conventional encoder, a slit is used to generate a pulse (for example, Patent Document 1), and in order to increase the resolution, the slit is 2 pulses / rotation, 4, 8,... 256 / rotation from the inside. An encoder arranged in a base code string is known (for example, Non-Patent Document 1).
しかし、従来のエンコーダーでは、高分解能に対応しようとすると、スリットのパターンが複雑になるという問題があった。また、分解能は、スリットの幅で規制されるという問題があった。 However, the conventional encoder has a problem that the slit pattern becomes complicated when trying to cope with high resolution. Further, there is a problem that the resolution is regulated by the width of the slit.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決し、簡単な構成で高分解能なエンコーダーを実現することを目的とする。 An object of the present invention is to solve at least a part of the problems described above and to realize a high-resolution encoder with a simple configuration.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]
エンコーダーであって、回転円盤と、前記回転円盤上において等間隔に設けられたスリット又は反射板で構成される光学要素列と、前記光学要素列に光を照射する発光部と、前記光学要素列の個々の光学要素を透過する、または反射する光を受光して矩形状の受光信号を出力する受光部と、を備え、前記光学要素列は、前記回転円盤の中心からの距離が互いに異なるn個(nは2以上の整数)の円周に沿ってn列配置されており、前記n組の光学要素列は、等しい個数のm個(mは2以上の整数)の光学要素をそれぞれ含んでおり、前記発光部と前記受光部は、前記n組の光学要素列に対応してn組配置されており、個々の受光信号の1周期の位相差を2πと定義したとき、前記n組の光学要素列と前記n組の発光部及び受光部とは、前記n組の受光部で生成されるn個の受光信号の位相がπ/nずつ順次ずれるように配置されている、エンコーダー。
この適用例によれば、スリットあるいは反射板のパターンが複雑とならない。そのため、簡単な構成で高分解能なエンコーダーを実現することが可能となる。
[Application Example 1]
An encoder, which is a rotating disk, an optical element array composed of slits or reflectors provided at equal intervals on the rotating disk, a light emitting unit that emits light to the optical element array, and the optical element array A light receiving portion that receives light that passes through or reflects each of the optical elements and outputs a rectangular light receiving signal, and the optical element rows are different in distance from the center of the rotating disk. N rows are arranged along the circumference (n is an integer of 2 or more), and the n sets of optical element rows each include an equal number of m (m is an integer of 2 or more) optical elements. The light emitting unit and the light receiving unit are arranged in n sets corresponding to the n sets of optical element arrays, and when the phase difference of one period of each received light signal is defined as 2π, the n sets The optical element array and the n sets of light emitting and receiving portions are n Phase of the n light receiving signal generated by the light receiving portion are arranged sequentially shifted by [pi / n, encoders.
According to this application example, the pattern of the slit or the reflector is not complicated. Therefore, it is possible to realize a high-resolution encoder with a simple configuration.
[適用例2]
適用例1に記載のエンコーダーにおいて、前記n組の光学要素列が、前記回転円板上で測定した機械角でπ/(m・n)ずつ順次ずれた位置に配置されている、エンコーダー。
この適用例によれば、発光部と受光部とを、回転円盤の放射方向の直線に沿って配置することが可能となる。
[Application Example 2]
The encoder according to Application Example 1, wherein the n sets of optical element arrays are arranged at positions sequentially shifted by π / (m · n) in mechanical angles measured on the rotating disk.
According to this application example, the light emitting unit and the light receiving unit can be arranged along a straight line in the radial direction of the rotating disk.
[適用例3]
適用例1又は適用例2に記載のエンコーダーにおいて、
nは3以上である、エンコーダー。
この適用例によれば、正回転と逆回転の判断が行いやすい。
[Application Example 3]
In the encoder described in Application Example 1 or Application Example 2,
n is an encoder of 3 or more.
According to this application example, it is easy to determine forward rotation and reverse rotation.
[適用例4]
電機機械装置であって、磁石と、電磁コイルと、適用例1から適用例3のいずれかに記載のエンコーダーと、前記エンコーダーの出力を用いて、前記電磁コイルに供給する電力を制御する制御部と、を備える電気機械装置。
この適用例によれば、モーターを極低回転で回転させることが可能となる。
[Application Example 4]
A control unit that controls an electric power supplied to the electromagnetic coil by using a magnet, an electromagnetic coil, the encoder according to any one of application examples 1 to 3, and an output of the encoder, the electromechanical device. And an electromechanical device.
According to this application example, the motor can be rotated at an extremely low rotation.
本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、エンコーダーの他、電気機械装置、エンコーダーの高分解能化方法等様々な形態で実現することができる。 The present invention can be realized in various forms. For example, in addition to an encoder, the present invention can be realized in various forms such as an electromechanical apparatus and a method for increasing the resolution of the encoder.
[第1の実施例]
図1は、第1の実施例に係るモーターシステムの構成を模式的に示す説明図である。モーターシステムは、モーター100と、増速機200と、エンコーダー300と、負荷400とを備える。モーター100は、駆動軸110と、磁石120と、電磁コイル130と、磁気センサー140と、を備える。モーター100の回転力を発生する磁石や、電磁コイルの構成については、特に限定は無く、様々な構成を用いることが可能であるので、説明を省略する。駆動軸110は、磁石120が設けられたローター(図示せず)に接続されている。磁気センサー140は、電磁コイル130に対する磁石120の相対位置(位相)を検知するために用いられ、例えば、ホールICを用いることが可能である。ただし、磁気センサー140は、省略可能である。
[First embodiment]
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the motor system according to the first embodiment. The motor system includes a
モーター100の駆動軸110は増速機200の入力段に接続されている。増速機200は、遊星ギア機構210を備える。遊星ギア機構210は、サンギア211(「太陽ギア211」とも呼ぶ。)と、プラネタリーギア212(「遊星ギア212」とも呼ぶ。)と、アウターギア215(「外輪ギア215」とも呼ぶ。)と、プラネタリーキャリア(図示せず)と、を備える。具体的には、モーター100の駆動軸110は、遊星ギア機構210のアウターギア215(「外輪ギア215」とも呼ぶ。)に接続されている。増速機200の出力はエンコーダー300に接続されている。具体的には、遊星ギア機構210のサンギア211がエンコーダー300に接続されている。本実施例の遊星ギア機構210では、アウターギア215が入力となり、サンギア211が出力となり、プラネタリーキャリアが固定となっている。サンギア211の歯数をS、アウターギア215の歯数をGとすると、減速比は、入力/出力=−S/Gとなり、プラネタリーギア212の歯数には依存しない。一般に、サンギア211の歯数Sよりも、アウターギア215の歯数Gの方が大きいので、本実施例では、遊星ギア機構210の入力段の回転数よりも、出力段の回転数の方を大きくし、増速することが可能である。エンコーダー300は、回転円盤310と、発光部320と、受光部370とを備えるロータリーエンコーダーである。エンコーダー300の構成については後述する。
The
図2は、モーターシステムの制御ブロックの一例を示す説明図である。モーター100の制御部500は、CPU505と、駆動制御回路部510と、PWM制御部520と、駆動部530と、電流検出部535と、計測部540と、を備える。計測部540は、電流検出部535から出力される検出電流信号Imesと、磁気センサー140から出力される磁気センサー信号Smagと、エンコーダー300から出力される合成パルス信号Sencとに基づいて、最大電流値Imax及び平均電流値Iaveとモーター回転数Nmesとを算出する演算回路である。駆動制御回路部510とPWM制御部520は、最大電流値Imax及び/又は平均電流値Iaveとモーター回転数Nmesとに基づいてモーター100(電動サーボモーター100)の制御を実行する。具体的には、駆動制御回路部510は、最大電流値Imax及び/又は平均電流値Iaveとモーター回転数Nmesとに基づいてPWM制御におけるパルス幅を調整する調整値を決定し、この調整値に基づいてPWM制御部520がPWM制御信号を生成する。駆動部530は、複数のスイッチング素子で構成されるHブリッジ回路(図示せず)を備えている。このブリッジ回路のスイッチング素子をオンオフすることにより、駆動部530からモーター100の電磁コイルに駆動電圧が供給される。なお、電流検出部535は、駆動部530に流れる電流(すなわちモーター100のコイル130に流れる電流)を測定する電流センサーである。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of a control block of the motor system. The control unit 500 of the
図3は、エンコーダーの構成を示す説明図である。図3(A)は、エンコーダー300の回転円盤を示している。回転円盤310は、複数のスリット311〜314を備えている。本実施例では、スリットは、回転円盤310の円周に沿って、最外周からスリット311、312、313、314と、4列設けられている。スリット311はm個(mは2以上の整数)あり、各スリット311は、回転円盤の中心Oに対し等角度間隔で配置されている。すなわち隣接する2つのスリット311P、311Qのそれぞれの中心P、Qと回転円盤310中心Oのなす角度PTの大きさは、2π/mとなっている。この角度PT=2π/mは、スリットのピッチに相当する、このようなスリット311の構成は、他のスリット312〜314についても同様である。なお、本明細書において、回転円盤310上で測定される角度を「機械角」と呼ぶ。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the configuration of the encoder. FIG. 3A shows the rotating disk of the
各列のスリット311〜314は、回転円盤310の中心Oを中心として、外側(スリット311側)から内(スリット314側)に向かって順に時計回り方向に角度Δθm=π/4mずつシフトして配置されている。例えば、半径方向に隣接する2つのスリット311R、312Sのそれぞれの中心R、Sと回転円盤310中心Oのなす角度Δθmの大きさは、π/4mとなっている。ここで、分母の「4」は、本実施例ではスリットが「4列」であることに依る。すなわち、スリットがn列の場合、シフト量Δθmは、機械角でπ/(m・n)である。なお、本実施例では、スリット311、312間のシフト量、スリット312、313間のシフト量、スリット313、314の間のシフト量がπ/4mとなっており、隣接する列間でπ/4mシフトするようにスリットを配置しているが、この代わりに、スリット311、313間のシフト量をπ/4mとするように、隣接していない列間のシフト量をπ/4mシフトとするようにスリットを配置してもよい。すなわち、4列のうちの任意の1列は、残りの3列のうちの1列または2列と、π/4mずれるように配置されている。すなわち、列の数をn列とすれば、n列のうちの任意の1列は、残りのn−1列のうちの1列または2列と、π/(m・n)ずれるように配置されている。
The
図3(B)は、エンコーダー300の回路構成を示す説明図である。エンコーダー300は、発光部320と、受光部370と、発光制御部325と、ロジック演算部380と、を備える。発光部320は、発光素子321〜324を備え、受光部370は、受光素子371〜374を備える。発光素子321〜324としては、例えば発光ダイオードなどを用いることが可能である。受光素子371〜374としては、例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ、CCDセンサーやCMOSセンサーを用いることが可能である。発光素子321〜324と、受光素子371〜374とは、回転円盤310を挟むように配置されている。発光素子321〜324と、受光素子371〜374とは、それぞれ、スリット311〜314に対応して配置されている。また、発光素子321〜324、受光素子371〜374は、回転円盤310の放射方向に並んでいる。発光素子321〜324には、発光制御部325が接続され、受光素子371〜374にはロジック演算部380が接続されている。受光素子371〜374は、スリット311〜314を通過した光を受けると、それぞれ矩形波状の受光信号S1〜S4を生成する。
FIG. 3B is an explanatory diagram illustrating a circuit configuration of the
ロジック演算部380は、合成パルス信号生成部381と、回転方向信号生成部390とを備える。合成パルス信号生成部381は、各受光素子371〜374からの受光信号S1〜S4を用いて、合成パルス信号Sencを生成する。回転方向信号生成部390は、受光信号S1、S2を用いて回転方向信号Q1、Q2を生成する。
The
図4は、合成パルス信号生成部の回路構成の一例を示す説明図である。合成パルス信号生成部381は、アンプ382〜385と、XOR回路386〜388と、を備える。アンプ382〜385は、それぞれ受光信号S1〜S4を増幅する。なお、本実施例では、増幅後の信号名についても増幅前の信号名と同じ信号名を用いている。XOR回路386は、受光信号S1、S2の排他論理和(以下「XOR」と呼ぶ。)を取り信号S1XORS2を出力する。XOR回路387は、受光信号S3、S4のXORを取り信号S3XORS4を出力する。XOR回路388は、信号S1XORS2、S3XORS4のXORを取り、合成パルス信号Sencを生成する。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of a circuit configuration of the composite pulse signal generation unit. The combined pulse
図4(B)は、合成パルス信号生成部の別の構成を示す説明図である。この構成では、最終段のXOR回路388の代わりにOR回路389を備えている。このように、可能であれば、XOR回路の代わりにOR回路を採用する構成であってもよい。一般に、トランジスタ回路で構成する場合、XOR回路よりもOR回路の方が素子数を少なくすることが可能であり、好ましい。なお、合成パルス信号生成部の構成は、これら以外の様々な構成を採用することが可能である。
FIG. 4B is an explanatory diagram showing another configuration of the combined pulse signal generation unit. In this configuration, an OR
図5は、合成パルス信号生成部のタイミングチャートである。受光信号S1〜S4は、機械角でπ/4mずつシフトしている。ここで、個々の受光信号の1周期PTの位相差Δθeを2πに相当するものと考えると、受光信号S1〜S4は、π/4ずつずれている。合成パルス信号Sencのパルスの1周期は機械角で2π/4mであり、受光信号S1の周期の機械角PT(=2π/m)の1/4である。従って、合成パルス信号Sencの単位時間当たりのパルス数は、受光信号SA1の単位時間当たりのパルス数4倍である。一般にスリットがn列あれば、合成パルス信号Sencのパルス数を個々の受光信号のパルス数のn倍にすることが可能である。 FIG. 5 is a timing chart of the composite pulse signal generation unit. The received light signals S1 to S4 are shifted by π / 4 m in mechanical angle. Here, if it is considered that the phase difference Δθe of one period PT of each light reception signal corresponds to 2π, the light reception signals S1 to S4 are shifted by π / 4. One cycle of the pulse of the composite pulse signal Senc is 2π / 4 m in mechanical angle, and is ¼ of the mechanical angle PT (= 2π / m) of the cycle of the light reception signal S1. Accordingly, the number of pulses per unit time of the composite pulse signal Senc is four times the number of pulses per unit time of the light reception signal SA1. In general, if there are n rows of slits, it is possible to make the number of pulses of the synthesized pulse signal Senc n times the number of pulses of each received light signal.
図6は、回転方向信号生成部の一例を示す説明図である。回転方向信号生成部390は、ラッチ回路391、392を備える。ラッチ回路391、392として、例えば、D−フリップフロップ回路を用いることが可能である。ラッチ回路391、392は、入力端子Dとクロック端子Cと出力端子Qを備える。クロック端子Cに入力される信号の立ち上がりエッジで入力端子Dに入力される信号をラッチし、出力端子Qに出力する。本実施例では、ラッチ回路391の入力端子Dに受光信号S1が入力され、クロック端子Cに受光信号S2が入力され、出力端子Qからは回転方向信号Q1が出力されている。また、ラッチ回路392の入力端子Dに受光信号S2が入力され、クロック端子Cに受光信号S1が入力され、出力端子Qからは回転方向信号Q2が出力されている。
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of the rotation direction signal generation unit. The rotation direction
図7は、回転方向信号生成部におけるタイミングチャートである。図7(A)は正転時のタイミングチャートである。始動から受光信号S2が立ち上がるまでの期間では、回転方向信号Q1は不定である。ラッチ回路391は、受光信号S2の立ち上がりエッジで受光信号S1をラッチし、回転方向信号Q1を出力する。本実施例では、受光信号S2の立ち上がり時に受光信号S1はHなので、回転方向信号Q1はHとなる。一方、始動から受光信号S1が立ち上がるまでの期間では、回転方向信号Q2は不定である。ラッチ回路392は、受光信号S1の立ち上がりエッジで受光信号S2をラッチし、回転方向信号Q2を出力する。本実施例では、受光信号S1の立ち上がり時に受光信号S2はLなので、回転方向信号Q2はLとなる。図7(B)は逆転時のタイミングチャートである。逆転時には、受光信号S1、S2の順序が、正転時と逆になる。回転方向信号Q1、Q2を見ればわかるように図7(B)に示す場合は、エンコーダー300が逆回転していることがわかる。
FIG. 7 is a timing chart in the rotation direction signal generation unit. FIG. 7A is a timing chart during normal rotation. In the period from the start to the rise of the light reception signal S2, the rotation direction signal Q1 is indefinite. The
以上、本実施例によれば、スリット311〜314の形状を複雑にしなくても、スリット311〜314をπ/4mシフトさせて配置し、することにより、発生させるパルス数を4倍にすることが可能である。また、エンコーダーを高分解能化することが可能となるので、極低回転モーターの制御に用いることが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the number of pulses to be generated is quadrupled by arranging the
[第2の実施例]
図8は、第2の実施例におけるエンコーダー300の回路構成を示す説明図である。第2の実施例は、発光素子321〜324に対応して、それぞれ2つずつの受光素子371A、371B〜374A、374Bを備える点が、第1の実施例と異なっている。
[Second Embodiment]
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a circuit configuration of the
図9は、第2の実施例における合成パルス信号生成部の一例を示す説明図である。第2の実施例では2つの合成パルス信号生成部381A、381Bを備える。合成パルス信号生成部381A、381Bは、第1の実施例の合成パルス信号生成部381と入力信号、出力信号が異なっているだけで、回路自体は同じである。すなわち、図9(A)に示す合成パルス信号生成部381Aでは、受光信号S1〜S4の代わりに、受光信号SA1〜SA4が入力され、合成パルス信号SencAが出力されている。ここで、受光信号SA1〜SA4は、それぞれ受光素子371A〜374Aから生成する信号である。図9(B)に示す合成パルス信号生成部381Bでは、受光信号S1〜S4の代わりに、受光信号SB1〜SB4が入力され、合成パルス信号SencBが出力されている。
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating an example of the composite pulse signal generation unit in the second embodiment. In the second embodiment, two synthetic
図10は、第2の実施例における回転方向信号生成部の一例を示す説明図である。第2の実施例の回転方向信号生成部390は、第1の実施例の回転方向信号生成部390と入力信号、出力信号が異なっているだけで、回路自体は同じである。すなわち、図10(A)に示すように、回転方向信号生成部390では、受光信号S1、S2の代わりに合成パルス信号SencA、SencBが入力されている。なお、図10(B)に示すように、合成パルス信号SencA、SencBの代わりに、受光信号SA1、SB1が入力されてもよい。
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an example of the rotation direction signal generator in the second embodiment. The rotation direction
図11は、第2の実施例におけるロジック演算部のタイミングチャートである。図5に示したタイミングチャートとほぼ同じである。図11に示すタイミングチャートでは、図8に示す受光素子371A〜374Aと371B〜374Bの位相差に相当する分だけ、信号SB1〜信号SencBが右方にシフトしている。なお、回転方向信号Q1、Q2のH、Lは、受光素子371A〜374Aと371B〜374Bの配置位置を逆にするだけで、容易に交換可能である。
FIG. 11 is a timing chart of the logic operation unit in the second embodiment. It is almost the same as the timing chart shown in FIG. In the timing chart shown in FIG. 11, the signals SB1 to SencB are shifted rightward by an amount corresponding to the phase difference between the
[第3の実施例]
図12は、第3の実施例におけるエンコーダー300の回路構成を示す説明図である。第3の実施例は、第1の実施例におけるスリットの列数を3列とし、これに対応する発光素子、受光素子もそれぞれ3個としたものである。この場合、2つのスリット311R、312Sのそれぞれの中心R、Sと回転円盤310中心Oのなす角度Δθmの大きさは、π/3mとなる。
[Third embodiment]
FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating a circuit configuration of the
図13は、第3の実施例の合成パルス信号生成部を示す説明図である。合成パルス信号生成部381は、アンプ382〜384と、XOR回路386、388と、を備える。アンプ382〜384は、それぞれ受光信号S1〜S3を増幅する。XOR回路386は、受光信号S1、S2のXORを取り信号AEXを出力する。XOR回路388は、信号AEX、S3のXORを取り合成パルス信号Sencを出力する。なお、回転方向信号生成部390の構成は、第1の実施例の回転方向信号生成部390の構成と同じである。
FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a composite pulse signal generation unit according to the third embodiment. The combined pulse
図14は、第3の実施例のエンコーダーのロジック演算部のロジック演算部のタイミングチャートである。以上、本実施例によれば、スリット311〜313の形状を複雑にしなくても、スリット311〜313を機械角でπ/3mシフトさせて配置することにより、発生させるパルス数を3倍にすることが可能である。
FIG. 14 is a timing chart of the logic operation unit of the logic operation unit of the encoder according to the third embodiment. As described above, according to the present embodiment, the number of pulses to be generated is tripled by arranging the
[第4の実施例]
図15は、第4の実施例におけるエンコーダー300の回路構成を示す説明図である。第1の実施例では、各列のスリット311〜314は、回転円盤310の中心Oを中心として、外側(スリット311側)から内(スリット314側)に向かって順に時計回り方向に角度Δθm=π/4mずつシフトして配置されている。これに対し、第4の実施例では、各列のスリット311〜314は、シフトしないように配置されている。すなわち、半径方向に隣接する2つのスリット311R、312Sのそれぞれの中心R、Sと回転円盤310中心Oのなす角度Δθmの大きさは、0となっている。また、第1の実施例では、発光素子321〜324、受光素子371〜374は、回転円盤310の放射方向に並んでいるが、第4の実施例では、回転円盤310の中心Oを中心として、外側(受光素子321)から内(受光素子324)に向かって順に反時計回り方向に角度Δθm=π/4mずつシフトして配置されている。このようにスリット311〜314と、発光素子321〜324、及び受光素子371〜374を配置してもよい。第4の実施例におけるスリット311〜314と、発光素子321〜324、及び受光素子371〜374との相対位置は、第1の実施例におけるスリット311〜314と、発光素子321〜324、及び受光素子371〜374との相対位置と変わらなくすることが可能である。
[Fourth embodiment]
FIG. 15 is an explanatory diagram illustrating a circuit configuration of the
以上のことから、スリットの列をn列とし、各列を、π/(m・n)シフトさせて配置することにより、発生させるパルスの数をn倍にすることが可能である。すなわち、簡単な構成でエンコーダー300を高分解能にすることが可能である。なお、nは2以上でよいが、3以上が好ましい。3以上であれば、1つの列に2つの受光素子を配置することなく、回転円盤の回転方向を容易に判断することが可能となる。
From the above, it is possible to increase the number of pulses to be generated by n times by arranging n slits and shifting each column by π / (m · n). That is, the
[変形例]
本実施例では、回転円盤310に光学要素としてのスリット311〜314を形成しているが、スリット311〜314の代わりに、反射板を光学要素として配置してもよい。この場合、発光部320と受光部370は、回転円盤310に対して同じ側に配置される。
[Modification]
In this embodiment, slits 311 to 314 as optical elements are formed in the
本実施例では、増速機200を備えているが、増速機200は省略可能である。すなわち、モーター100の駆動軸110とエンコーダー300の回転円盤310とを直接結合させてもよい。なお、増速機200を備えると、生成させるパルス数をさらに多くすることが可能となるので、モーター100をより低回転で回転させることが可能となる。増速機200の代わりに変速機を用いてもよい。
In this embodiment, the
本発明は、ファンモーター、時計(針駆動)、ドラム式洗濯機(単一回転)、ジェットコースタ、振動モーターなどの種々の装置のモーターに適用可能である。本発明をファンモーターに適用した場合には、極低回転駆動が可能になる他、種々の効果(低消費電力、低振動、低騒音、低回転ムラ、低発熱、高寿命)が特に顕著である。このようなファンモーターは、例えば、デジタル表示装置や、車載機器、燃料電池式パソコン、燃料電池式デジタルカメラ、燃料電池式ビデオカメラ、燃料電池式携帯電話などの燃料電池使用機器、プロジェクタ等の各種装置のファンモーターとして使用することができる。本発明のモーターは、さらに、各種の家電機器や電子機器のモーターとしても利用可能である。例えば、光記憶装置や、磁気記憶装置、ポリゴンミラー駆動装置等において、本発明によるモーターをスピンドルモーターとして使用することが可能である。また、本発明によるモーターは、移動体やロボット用のモーターとしても利用可能である。 The present invention is applicable to motors of various devices such as a fan motor, a timepiece (hand drive), a drum type washing machine (single rotation), a roller coaster, and a vibration motor. When the present invention is applied to a fan motor, extremely low rotation driving is possible, and various effects (low power consumption, low vibration, low noise, low rotation unevenness, low heat generation, long life) are particularly remarkable. is there. Such fan motors are, for example, various devices such as digital display devices, in-vehicle devices, fuel cell computers, fuel cell digital cameras, fuel cell video cameras, fuel cell mobile phones and other fuel cell equipment, projectors, etc. Can be used as a fan motor for equipment. The motor of the present invention can also be used as a motor for various home appliances and electronic devices. For example, the motor according to the present invention can be used as a spindle motor in an optical storage device, a magnetic storage device, a polygon mirror driving device, or the like. The motor according to the present invention can also be used as a motor for a moving body or a robot.
図16は、本発明の適用例によるモーターを利用したプロジェクタを示す説明図である。このプロジェクタ1600は、赤、緑、青の3色の色光を発光する3つの光源1610R、1610G、1610Bと、これらの3色の色光をそれぞれ変調する3つの液晶ライトバルブ1640R、1640G、1640Bと、変調された3色の色光を合成するクロスダイクロイックプリズム1650と、合成された3色の色光をスクリーンSCに投写する投写レンズ系1660と、プロジェクタ内部を冷却するための冷却ファン1670と、プロジェクタ1600の全体を制御する制御部1680と、を備えている。冷却ファン1670を駆動するモーターとしては、上述した各種のブラシレスモーターを利用することができる。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a projector using a motor according to an application example of the invention. The
図17は、本発明の適用例によるモーターを利用した燃料電池式携帯電話を示す説明図である。図17(A)は携帯電話1700の外観を示しており、図17(B)は、内部構成の例を示している。携帯電話1700は、携帯電話1700の動作を制御するMPU1710と、ファン1720と、燃料電池1730とを備えている。燃料電池1730は、MPU1710やファン1720に電源を供給する。1ファン720は、燃料電池1730への空気供給のために携帯電話1700の外から内部へ送風するため、或いは、燃料電池1730で生成される水分を携帯電話1700の内部から外に排出するためのものである。なお、1ファン720を図17(C)のようにMPU1710の上に配置して、MPU1710を冷却するようにしてもよい。ファン1720を駆動するモーターとしては、上述した各種のブラシレスモーターを利用することができる。
FIG. 17 is an explanatory view showing a fuel cell type mobile phone using a motor according to an application example of the present invention. FIG. 17A illustrates an appearance of the
図18は、本発明の適用例によるモーター/発電機を利用した移動体の一例としての電動自転車(電動アシスト自転車)を示す説明図である。この自転車1800は、前輪にモーター1810が設けられており、サドルの下方のフレームに制御回路1820と充電池1830とが設けられている。モーター1810は、充電池1830からの電力を利用して前輪を駆動することによって、走行をアシストする。また、ブレーキ時にはモーター1810で回生された電力が充電池1830に充電される。制御回路1820は、モーターの駆動と回生とを制御する回路である。このモーター1810としては、上述した各種のブラシレスモーターを利用することが可能である。
FIG. 18 is an explanatory diagram showing an electric bicycle (electric assisted bicycle) as an example of a moving body using a motor / generator according to an application example of the present invention. This
図19は、本発明の適用例によるモーターを利用したロボットの一例を示す説明図である。このロボット1900は、第1と第2のアーム1910,1920と、モーター1930とを有している。このモーター1930は、被駆動部材としての第2のアーム1920を水平回転させる際に使用される。このモーター1930としては、上述した各種のブラシレスモーターを利用することが可能である。
FIG. 19 is an explanatory diagram showing an example of a robot using a motor according to an application example of the present invention. The
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。 The embodiments of the present invention have been described above based on some examples. However, the above-described embodiments of the present invention are for facilitating the understanding of the present invention and limit the present invention. It is not a thing. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof.
100…モーター(電動サーボモーター)
110…駆動軸
120…磁石
130…電磁コイル(コイル)
140…磁気センサー
200…増速機
210…遊星ギア機構
211…サンギア(太陽ギア)
212…プラネタリーギア(遊星ギア)
215…アウターギア(外輪ギア)
300…エンコーダー
310…回転円盤
311〜314…スリット
320…発光部
321〜324…発光素子
325…発光制御部
370…受光部
371〜374、371A〜374A、371B〜374B…受光素子
380…ロジック演算部
381…合成パルス信号生成部
382〜385…アンプ
386〜388…XOR回路
389…OR回路
390…回転方向信号生成部
391、392…ラッチ回路
400…負荷
410…合成パルス信号生成部
500…制御部
510…駆動制御回路部
530…駆動部
535…電流検出部
540…計測部
1600…プロジェクタ
1610R…光源
1640R…液晶ライトバルブ
1650…クロスダイクロイックプリズム
1660…投写レンズ系
1670…冷却ファン
1680…制御部
1700…携帯電話
1720…ファン
1730…燃料電池
1800…自転車
1810…モーター
1820…制御回路
1830…充電池
1900…ロボット
1910…第2のアーム
1920…第2のアーム
1930…モーター
S…歯数
G…歯数
Imes…検出電流信号
Smag…磁気センサー信号
Senc、SencA、SencB…合成パルス信号
Imax…最大電流値
Iave…平均電流値
Nmes…モーター回転数
O〜S…中心
S1XORS2…信号
S3XORS4…信号
D…入力端子
C…クロック端子
Q…出力端子
S1〜S4、SA1〜SA4、SB1〜SB4…受光信号
Q1、Q2…回転方向信号
SC…スクリーン
AEX…信号
100 ... Motor (electric servo motor)
DESCRIPTION OF
140 ...
212 ... Planetary gear (planetary gear)
215 ... Outer gear (outer ring gear)
DESCRIPTION OF
Claims (4)
回転円盤と、
前記回転円盤上において等間隔に設けられたスリット又は反射板で構成される光学要素列と、
前記光学要素列に光を照射する発光部と、
前記光学要素列の個々の光学要素を透過する、または反射する光を受光して矩形状の受光信号を出力する受光部と、
を備え、
前記光学要素列は、
前記回転円盤の中心からの距離が互いに異なるn個(nは2以上の整数)の円周に沿ってn列配置されており、
前記n組の光学要素列は、等しい個数のm個(mは2以上の整数)の光学要素をそれぞれ含んでおり、
前記発光部と前記受光部は、前記n組の光学要素列に対応してn組配置されており、
個々の受光信号の1周期の位相差を2πと定義したとき、前記n組の光学要素列と前記n組の発光部及び受光部とは、前記n組の受光部で生成されるn個の受光信号の位相がπ/nずつ順次ずれるように配置されている、
エンコーダー。 An encoder,
A rotating disk,
An optical element array composed of slits or reflectors provided at equal intervals on the rotating disk,
A light emitting unit for irradiating the optical element row with light;
A light receiving unit that receives light that passes through or reflects the individual optical elements of the optical element row and outputs a rectangular light reception signal; and
With
The optical element row is:
N rows are arranged along the circumference of n pieces (n is an integer of 2 or more) with different distances from the center of the rotating disk,
The n sets of optical element arrays each include an equal number of m (m is an integer of 2 or more) optical elements,
The light emitting unit and the light receiving unit are arranged in n sets corresponding to the n sets of optical element rows,
When the phase difference of one period of each light receiving signal is defined as 2π, the n sets of optical element arrays and the n sets of light emitting units and light receiving units are n pieces of light generated by the n sets of light receiving units. It is arranged so that the phase of the received light signal is sequentially shifted by π / n.
encoder.
前記n組の光学要素列が、前記回転円板上で測定した機械角でπ/(m・n)ずつ順次ずれた位置に配置されている
エンコーダー。 The encoder according to claim 1,
An encoder in which the n sets of optical element arrays are sequentially shifted by π / (m · n) in mechanical angle measured on the rotating disk.
nは3以上である
エンコーダー。 The encoder according to claim 1 or 2,
n is 3 or more encoder.
磁石と、
電磁コイルと、
請求項1から請求項3のいずれかに記載のエンコーダーと、
前記エンコーダーの出力を用いて、前記電磁コイルに供給する電力を制御する制御部と、
を備える電気機械装置。 An electromechanical device,
A magnet,
An electromagnetic coil;
The encoder according to any one of claims 1 to 3,
A control unit for controlling electric power supplied to the electromagnetic coil using an output of the encoder;
An electromechanical device comprising:
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012137489A (en) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Mitsutoyo Corp | Optical encoder and read head thereof |
JP2015118093A (en) * | 2013-12-17 | 2015-06-25 | グァンドン ユニバーシティ オブ テクノロジーGuangdong University Of Technology | Machine device for improving resolution and measurement accuracy of angle encoder |
KR101684829B1 (en) * | 2016-04-21 | 2016-12-08 | (주)스마트시스텍 | Rotation angle sensor and rotary motor using it |
WO2018044141A1 (en) * | 2016-09-05 | 2018-03-08 | 엘지이노텍 주식회사 | Apparatus for sensing rotor location and motor comprising apparatus |
KR20180027017A (en) * | 2016-09-05 | 2018-03-14 | 엘지이노텍 주식회사 | Detecting device for sensing the rotor position and motor having the same |
KR20180072324A (en) * | 2016-12-21 | 2018-06-29 | 엘지이노텍 주식회사 | Detecting device for sensing the rotor position and motor having the same |
-
2009
- 2009-04-01 JP JP2009088596A patent/JP2010243152A/en active Pending
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012137489A (en) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Mitsutoyo Corp | Optical encoder and read head thereof |
JP2015118093A (en) * | 2013-12-17 | 2015-06-25 | グァンドン ユニバーシティ オブ テクノロジーGuangdong University Of Technology | Machine device for improving resolution and measurement accuracy of angle encoder |
KR101684829B1 (en) * | 2016-04-21 | 2016-12-08 | (주)스마트시스텍 | Rotation angle sensor and rotary motor using it |
KR102101177B1 (en) | 2016-09-05 | 2020-05-29 | 엘지이노텍 주식회사 | Detecting device for sensing the rotor position and motor having the same |
US10903731B2 (en) | 2016-09-05 | 2021-01-26 | Lg Innotek Co., Ltd. | Apparatus for sensing rotor location and motor comprising apparatus |
US11863034B2 (en) | 2016-09-05 | 2024-01-02 | Lg Innotek Co., Ltd. | Apparatus for sensing rotor location and motor comprising apparatus |
CN109690920A (en) * | 2016-09-05 | 2019-04-26 | Lg伊诺特有限公司 | Device for sensing rotor position and the motor including the device |
JP2019530400A (en) * | 2016-09-05 | 2019-10-17 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | Rotor position sensing device and motor including the same |
WO2018044141A1 (en) * | 2016-09-05 | 2018-03-08 | 엘지이노텍 주식회사 | Apparatus for sensing rotor location and motor comprising apparatus |
CN111355345A (en) * | 2016-09-05 | 2020-06-30 | Lg伊诺特有限公司 | Device for sensing rotor position and motor including the same |
KR20180027017A (en) * | 2016-09-05 | 2018-03-14 | 엘지이노텍 주식회사 | Detecting device for sensing the rotor position and motor having the same |
CN111355345B (en) * | 2016-09-05 | 2021-09-07 | Lg伊诺特有限公司 | Device for sensing rotor position and motor including the same |
CN109690920B (en) * | 2016-09-05 | 2021-09-17 | Lg伊诺特有限公司 | Device for sensing rotor position and motor including the same |
JP7110176B2 (en) | 2016-09-05 | 2022-08-01 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | Rotor position sensing device and motor including same |
US11437899B2 (en) | 2016-09-05 | 2022-09-06 | Lg Innotek Co., Ltd. | Apparatus for sensing rotor location and motor comprising apparatus |
US11606014B2 (en) | 2016-09-05 | 2023-03-14 | Lg Innotek Co., Ltd. | Apparatus for sensing rotor location and motor comprising apparatus |
KR20180072324A (en) * | 2016-12-21 | 2018-06-29 | 엘지이노텍 주식회사 | Detecting device for sensing the rotor position and motor having the same |
KR102621325B1 (en) * | 2016-12-21 | 2024-01-05 | 엘지이노텍 주식회사 | Detecting device for sensing the rotor position and motor having the same |
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