JP2011196869A - Linear and rotary encoder, linear and rotary motor and linear and rotary motor system - Google Patents

Linear and rotary encoder, linear and rotary motor and linear and rotary motor system Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a linear and rotary encoder capable of measuring a rotary position and a linear position of a detection object and being miniaturized and reducing manufacture cost, and to provide a linear and rotary motor and a linear and rotary motor system.SOLUTION: The linear and rotary encoder 100 has: a linear and rotary part 110 capable of being rotated around a drive shaft AX, and following rotary and linear movement of a linear movable detection object 21; a ring-like track T provided on a surface 111 of the linear and rotary part, having a constant distance up to the drive shaft, and having a shape changed in one or more cycles within one rotation of the linear and rotary part with a position of a drive shaft direction; detecting parts S1-S4 fixed and arranged by facing the track respectively and detecting detection signals G1-G4 corresponding to distances L1-L4 along the drive shaft up to the track; and a position specifying part 120 for specifying a linear position of the drive shaft direction of the detection object and a rotary position around the drive shaft on the basis of the detection signals.

Description

本発明は、直動回転エンコーダ、直動回転モータ及び直動回転モータシステムに関する。   The present invention relates to a linear motion rotary encoder, a linear motion rotation motor, and a linear motion rotation motor system.

移動体の位置や速度等の物理量を測定するために、エンコーダが使用される。
このエンコーダは、移動体の移動方向に応じて、主に回転型(以下「ロータリ」ともいう。)と直線型(以下「リニア」ともいう。)に大別される。
An encoder is used to measure physical quantities such as the position and speed of the moving body.
This encoder is roughly classified into a rotary type (hereinafter also referred to as “rotary”) and a linear type (hereinafter also referred to as “linear”) according to the moving direction of the moving body.

ロータリエンコーダは、回転位置検出装置等ともいわれ、例えば特許文献1に示すように、移動体(回転体)の位置(角度)や速度(回転速度)等を検出する。一方、リニアエンコーダは、直線位置検出装置等ともいわれ、例えば特許文献2に示すように移動体の位置(直線位置)や速度等を検出する。   The rotary encoder is also referred to as a rotational position detection device or the like. For example, as shown in Patent Document 1, the rotary encoder detects the position (angle), speed (rotational speed), and the like of a moving body (rotating body). On the other hand, the linear encoder is also referred to as a linear position detection device or the like, and detects the position (linear position), speed, and the like of a moving body as shown in Patent Document 2, for example.

特許第2977821号公報Japanese Patent No. 2977821 特開平8−193843号公報JP-A-8-193843

一方、近年、測定対象である移動体が直線又は回転の一軸方向に移動するだけでなく、直線及び回転を含む多軸で移動する装置等が開発されている。直線移動を「直動」ともいい、直線及び回転を含む多軸で移動体を移動させるモータを、「直動回転モータ」ともいう。直動回転モータにおいて、移動体の位置を制御するために、移動体の位置を測定する必要がある場合がある。   On the other hand, in recent years, devices that move not only in a linear or rotational uniaxial direction but also in multiple axes including linear and rotational have been developed. Linear movement is also referred to as “linear motion”, and a motor that moves a moving body in multiple axes including linear motion and rotation is also referred to as “linear motion rotation motor”. In a linear motion rotary motor, it may be necessary to measure the position of the moving body in order to control the position of the moving body.

この場合、例えば、上記ロータリエンコーダ及びリニアエンコーダの両者が、別々に直度回転モータのシャフトに直列又は並列等に接続されて、回転位置及び直線位置の両者を測定することが多い。   In this case, for example, both the rotary encoder and the linear encoder are often separately connected in series or in parallel to the shaft of the direct rotation motor to measure both the rotational position and the linear position.

しかし、このように少なくとも2の別種のエンコーダを配置したのでは、装置自体の構成が大型になるばかりか、装置の製造コストが増加してしまう。   However, if at least two different types of encoders are arranged in this way, the configuration of the apparatus itself becomes large and the manufacturing cost of the apparatus increases.

そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、検出対象の回転位置及び直線位置を測定することが可能であり、かつ、小型化及び製造コスト削減が可能な、直動回転エンコーダ、直動回転モータ及び直動回転モータシステムを提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to be able to measure the rotational position and linear position of the detection target, and to reduce the size and It is an object of the present invention to provide a linear motion rotary encoder, a linear motion rotary motor, and a linear motion rotary motor system capable of reducing manufacturing costs.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、一の駆動軸周りに回転可能でありかつ該駆動軸に沿って直線移動可能な検出対象に連結可能に形成され、該検出対象の回転及び直線移動に追従して回転及び直線移動可能な直動回転部と、
上記直動回転部における上記駆動軸方向の表面に設けられ、上記駆動軸までの距離が一定でありかつ上記駆動軸方向の位置が上記直動回転部の1回転内で1周期以上変化する形状を有するリング状の1又は2以上のトラックと、
上記1又は2以上のトラックに対向してそれぞれ固定配置され、対向した1の上記トラックまでの駆動軸に沿った距離に応じた検出信号をそれぞれ検出する2以上の検出部と、
上記2以上の検出部により検出された2以上の上記検出信号に基づいて、上記検出対象の駆動軸方向の直線位置及び駆動軸周りの回転位置を特定する位置特定部と、
を備える、直動回転エンコーダが提供される。
In order to solve the above-described problem, according to an aspect of the present invention, the detection target is formed to be connectable to a detection target that is rotatable around one drive shaft and is linearly movable along the drive shaft. A linear motion rotating part capable of rotating and moving linearly following the rotation and linear movement of
A shape that is provided on the surface in the drive shaft direction of the linear motion rotating portion, has a constant distance to the drive shaft, and changes in position in the drive shaft direction for one cycle or more within one rotation of the linear motion rotating portion. One or more ring-shaped tracks having
Two or more detection units that are respectively fixedly disposed to face the one or more tracks, and that respectively detect detection signals according to the distance along the drive axis to the one track facing the track,
A position specifying unit that specifies a linear position of the detection target in the direction of the drive axis and a rotational position around the drive axis based on the two or more detection signals detected by the two or more detection units;
A linear motion rotary encoder is provided.

また、上記直動回転部における上記駆動軸方向の表面は、上記駆動軸と垂直な面から所定の角度傾いた平面状の測定面であり、
上記1のトラックは、上記測定面上に形成されてもよい。
Further, the surface in the drive shaft direction in the linear motion rotating part is a planar measurement surface inclined by a predetermined angle from a surface perpendicular to the drive shaft,
The one track may be formed on the measurement surface.

また、上記2以上の検出部それぞれは、上記対向した1のトラックに照射光を照射して該トラックからの反射光を受光することにより上記検出信号を検出し、
上記対向した1のトラックは、対向した1の上記検出部に向けて反射する光量を増加させる反射形状を有してもよい。
In addition, each of the two or more detection units detects the detection signal by irradiating irradiation light to the opposed one track and receiving reflected light from the track,
The one opposed track may have a reflection shape that increases the amount of light reflected toward the one opposed detection unit.

また、上記対向した1のトラックは、上記反射形状として、上記リングの全周に亘って形成された略V字状の溝を有してもよい。   Further, the one opposed track may have a substantially V-shaped groove formed over the entire circumference of the ring as the reflective shape.

また、少なくとも1の上記トラックは、上記駆動軸方向の位置が変曲点を除き上記測定軸周りの角度に対して線形に変化する形状で形成されてもよい。   Further, at least one of the tracks may be formed in a shape in which a position in the drive axis direction changes linearly with respect to an angle around the measurement axis except an inflection point.

また、上記少なくとも1のトラックの上記測定面は、一端が上記検出対象に連結されかつ上記駆動軸に沿って延長形成されたシャフトの他端が、上記駆動軸に対して所定の角度で切断された切断面であってもよい。   In addition, the measurement surface of the at least one track has one end connected to the detection target and the other end of a shaft extended along the drive shaft is cut at a predetermined angle with respect to the drive shaft. It may be a cut surface.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、一端に検出対象が連結可能なシャフトを、該シャフトが延長形成された駆動軸周りに回転可能でありかつ該駆動軸に沿って直線移動可能な直動回転モータ部と、
上記シャフトの他端に固定して設けられ、上記検出対象の回転及び直線移動に追従して回転及び直線移動可能な直動回転部と、
上記直動回転部における上記駆動軸方向の表面に設けられ、上記駆動軸までの距離が一定でありかつ上記駆動軸方向の位置が上記直動回転部の1回転内で1周期以上変化する形状を有するリング状の1又は2以上のトラックと、
上記1又は2以上のトラックに対向してそれぞれ固定配置され、対向した1の上記トラックまでの駆動軸に沿った距離に応じた検出信号をそれぞれ検出する2以上の検出部と、
上記2以上の検出部により検出された2以上の上記検出信号に基づいて、上記検出対象の駆動軸方向の直線位置及び駆動軸周りの回転位置を特定する位置特定部と、
を備える、直動回転モータが提供される。
In order to solve the above-described problem, according to another aspect of the present invention, a shaft to which a detection target can be connected at one end can be rotated around a drive shaft formed by extending the shaft, and the drive shaft A linear motion motor that can move linearly along
A linear motion rotating part fixed to the other end of the shaft and capable of rotating and linearly moving following the rotation and linear movement of the detection target;
A shape that is provided on the surface in the drive shaft direction of the linear motion rotating portion, has a constant distance to the drive shaft, and changes in position in the drive shaft direction for one cycle or more within one rotation of the linear motion rotating portion. One or more ring-shaped tracks having
Two or more detection units that are respectively fixedly disposed to face the one or more tracks, and that respectively detect detection signals according to the distance along the drive axis to the one track facing the track,
A position specifying unit that specifies a linear position of the detection target in the direction of the drive axis and a rotational position around the drive axis based on the two or more detection signals detected by the two or more detection units;
A linear motion rotary motor is provided.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、一端に検出対象が連結可能なシャフトを、該シャフトが延長形成された駆動軸周りに回転可能でありかつ該駆動軸に沿って直線移動可能な直動回転モータ部と、
上記シャフトの他端に固定して設けられ、上記検出対象の回転及び直線移動に追従して回転及び直線移動可能な直動回転部と、
上記直動回転部における上記駆動軸方向の表面に設けられ、上記駆動軸までの距離が一定でありかつ上記駆動軸方向の位置が上記直動回転部の1回転内で1周期以上変化する形状を有するリング状の1又は2以上のトラックと、
上記1又は2以上のトラックに対向してそれぞれ固定配置され、対向した1の上記トラックまでの駆動軸に沿った距離に応じた検出信号をそれぞれ検出する2以上の検出部と、
上記2以上の検出部により検出された2以上の上記検出信号に基づいて、上記検出対象の駆動軸方向の直線位置及び駆動軸周りの回転位置を特定する位置特定部と、
上記位置特定部が特定した上記検出対象の直線位置及び回転位置に基づいて、上記直動回転モータ部を制御する制御部と、
を備える、直動回転モータシステムが提供される。
In order to solve the above-described problem, according to another aspect of the present invention, a shaft to which a detection target can be connected at one end can be rotated around a drive shaft formed by extending the shaft, and the drive shaft A linear motion motor that can move linearly along
A linear motion rotating part fixed to the other end of the shaft and capable of rotating and linearly moving following the rotation and linear movement of the detection target;
A shape that is provided on the surface in the drive shaft direction of the linear motion rotating portion, has a constant distance to the drive shaft, and changes in position in the drive shaft direction for one cycle or more within one rotation of the linear motion rotating portion. One or more ring-shaped tracks having
Two or more detection units that are respectively fixedly disposed to face the one or more tracks, and that respectively detect detection signals according to the distance along the drive axis to the one track facing the track,
A position specifying unit that specifies a linear position of the detection target in the direction of the drive axis and a rotational position around the drive axis based on the two or more detection signals detected by the two or more detection units;
A control unit for controlling the linear motion rotary motor unit based on the linear position and the rotational position of the detection target specified by the position specifying unit;
A linear motion rotary motor system is provided.

以上説明したように本発明によれば、検出対象の回転位置及び直線位置を測定することが可能であり、かつ、小型化及び製造コスト削減が可能である。   As described above, according to the present invention, it is possible to measure the rotational position and the linear position of the detection target, and it is possible to reduce the size and the manufacturing cost.

本発明の第1実施形態に係る直動回転モータシステムの構成について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the structure of the linear motion rotary motor system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 同実施形態に係る直動回転エンコーダの構成について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the structure of the linear motion rotary encoder which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る直動回転エンコーダの構成について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the structure of the linear motion rotary encoder which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る直動回転エンコーダにおける検出動作について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the detection operation | movement in the linear motion rotary encoder which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る直動回転エンコーダにおける検出動作について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the detection operation | movement in the linear motion rotary encoder which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る直動回転エンコーダにおける検出動作について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the detection operation | movement in the linear motion rotary encoder which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る直動回転エンコーダにおける検出動作について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the detection operation | movement in the linear motion rotary encoder which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る直動回転エンコーダにおける検出処理の一例について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating an example of the detection process in the linear motion rotary encoder which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る直動回転エンコーダにおける検出処理の一例について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating an example of the detection process in the linear motion rotary encoder which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る直動回転エンコーダが有するトラックの一例について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating an example of the track | truck which the linear motion rotary encoder which concerns on the same embodiment has. 同実施形態に係る直動回転エンコーダが有するトラックの変更例について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the example of a change of the track | truck which the linear motion rotary encoder which concerns on the same embodiment has. 本発明の第2実施形態に係る直動回転エンコーダが有するトラックについて説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the track | truck which the linear motion rotary encoder which concerns on 2nd Embodiment of this invention has. 同実施形態に係る直動回転エンコーダが有するトラックについて説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the track | truck which the linear motion rotary encoder which concerns on the same embodiment has. 同実施形態に係る直動回転エンコーダが有するトラックについて説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the track | truck which the linear motion rotary encoder which concerns on the same embodiment has.

以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素は、原則として同一の符号で表し、これらの構成要素についての重複説明は、適宜省略するものとする。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this specification and the drawings, components having substantially the same function are denoted by the same reference numerals in principle, and redundant description of these components will be omitted as appropriate.

以下で説明する本発明の各実施形態では、直動回転エンコーダを有する直動回転モータシステムを例に挙げて説明する。つまり、各実施形態に係る直動回転エンコーダは、直動回転モータに適用され、直動回転モータの回転角度(「回転位置θ」ともいう。)と直線位置zとを検出する。しかしながら、ここで説明する各実施形態に係る直動回転エンコーダは、このような直動回転モータや直動回転モータシステムだけでなく、直動及び回転を行うような移動体の回転位置θ及び直線位置zを検出することに使用されてもよい。   In each embodiment of the present invention described below, a linear motion rotary motor system having a linear motion rotary encoder will be described as an example. That is, the linear motion rotary encoder according to each embodiment is applied to a linear motion rotary motor, and detects the rotational angle (also referred to as “rotational position θ”) and the linear position z of the linear motion rotary motor. However, the linear motion rotary encoder according to each embodiment described here is not limited to such a linear motion rotary motor or linear motion rotary motor system, but also a rotational position θ and a straight line of a moving body that performs linear motion and rotation. It may be used to detect the position z.

なお、本発明の各実施形態について理解が容易になるように以下の順序で説明することとする。
<1.第1実施形態>
(1−1.第1実施形態に係る直動回転モータシステム)
(1−2.第1実施形態に係る直動回転エンコーダの構成等)
(1−3.第1実施形態に係る直動回転エンコーダにおける検出動作)
(1−4.第1実施形態に係る直動回転エンコーダにおける検出処理の一例)
(1−5.第1実施形態に係る直動回転エンコーダが有するトラックの一例)
(1−6.第1実施形態に係る直動回転モータシステム等による効果の例)
<第2実施形態>
(2−1.第2実施形態に係る直動回転エンコーダの構成等)
(2−2.第2実施形態に係る直動回転モータシステム等による効果の例)
It should be noted that each embodiment of the present invention will be described in the following order so as to facilitate understanding.
<1. First Embodiment>
(1-1. Direct Acting Rotation Motor System According to First Embodiment)
(1-2. Configuration of linear motion rotary encoder according to the first embodiment)
(1-3. Detection Operation in Linear Motion Rotating Encoder According to First Embodiment)
(1-4. An example of detection processing in the linear motion rotary encoder according to the first embodiment)
(1-5. Example of track included in linear motion rotary encoder according to first embodiment)
(1-6. Examples of effects by linear motion rotary motor system and the like according to first embodiment)
Second Embodiment
(2-1. Configuration of linear motion rotary encoder according to the second embodiment)
(2-2. Examples of effects by linear motion rotary motor system and the like according to the second embodiment)

<1.第1実施形態>
(1−1.第1実施形態に係る直動回転モータシステム)
まず、図1を参照しつつ、本発明の第1実施形態に係る直動回転モータシステムの構成について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る直動回転モータシステムの構成について説明するための説明図である。
<1. First Embodiment>
(1-1. Direct Acting Rotation Motor System According to First Embodiment)
First, the configuration of a direct acting rotation motor system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a configuration of a direct acting rotation motor system according to the first embodiment of the present invention.

図1に示すように、本実施形態に係る直動回転モータシステム(以下単に「モータシステム」ともいう。)1は、直動回転モータ(以下単に「モータ」ともいう。)30と、制御部40とを有する。また、モータ30は、直動回転エンコーダ(以下単に「エンコーダ」ともいう。)100と、直動回転モータ部(以下単に「モータ部」ともいう。)20とを有する。   As shown in FIG. 1, a direct acting rotation motor system (hereinafter also simply referred to as “motor system”) 1 according to the present embodiment includes a direct acting rotation motor (hereinafter also simply referred to as “motor”) 30 and a control unit. 40. The motor 30 includes a linear motion rotary encoder (hereinafter also simply referred to as “encoder”) 100 and a linear motion rotary motor portion (hereinafter also simply referred to as “motor portion”) 20.

モータ部20は、エンコーダ100を含まない動力発生源の一例である。このモータ部20を単にモータという場合もある。モータ部20は、少なくとも一側にシャフト21を有し、このシャフト21を駆動軸AX周りに回転させることにより、回転力を出力する。一方、モータ部20は、シャフト21を駆動軸AX方向にスライドさせることにより、直動力を出力する。一方、シャフト21は、駆動される対象(以下、エンコーダ100で位置を検出する対象という意味で「検出対象」や移動される対象という意味で「移動体」ともいう。図示せず。)が連結可能に形成される。なお、ここでは説明の便宜上、シャフト21が検出対象であるとして説明する。よって、モータ部20は、シャフト21を回転又は直動(直線上の移動)させることにより、検出対象を回転移動又は直線移動させることが可能である。   The motor unit 20 is an example of a power generation source that does not include the encoder 100. The motor unit 20 may be simply referred to as a motor. The motor unit 20 has a shaft 21 on at least one side, and outputs a rotational force by rotating the shaft 21 around the drive axis AX. On the other hand, the motor unit 20 outputs direct power by sliding the shaft 21 in the direction of the drive axis AX. On the other hand, the shaft 21 is connected to an object to be driven (hereinafter, also referred to as a “detection object” in the sense of an object whose position is detected by the encoder 100 or a “moving object” in the meaning of an object to be moved. Formed possible. Here, for convenience of explanation, the shaft 21 is described as a detection target. Therefore, the motor unit 20 can rotate or linearly move the detection target by rotating or linearly moving (moving on a straight line) the shaft 21.

上述の通り、ここでは、モータ部20が駆動する検出対象の回転方向の位置を「回転位置θ」ともいい、直動方向の位置を「直線位置z」ともいう。そして、これらの回転位置θ及び直線位置zを総称して単に「位置」ともいい、この位置を表したデータを、ここでは総称して「位置データ」ともいう。   As described above, here, the position in the rotational direction of the detection target driven by the motor unit 20 is also referred to as “rotational position θ”, and the position in the linear motion direction is also referred to as “linear position z”. The rotational position θ and the linear position z are collectively referred to simply as “position”, and data representing this position is collectively referred to herein as “position data”.

なお、モータ部20は、位置データに基づいて制御されるサーボモータであれば特に限定されるものではない。モータ部20は、動力源として電気を使用する電動式モータ部である場合に限られるものではなく、例えば、油圧式モータ部、エア式モータ部、蒸気式モータ部等の他の動力源を使用したモータ部であってもよい。ただし、説明の便宜上、以下ではモータ部20が電動式モータ部である場合について説明する。更に言えば、モータ部20は、単体のモータとして形成されても良いが、回転用モータと直動用モータとが同一シャフト21を介して動力を出力するような装置であってもよい。一方、モータ部20が駆動させる検出対象は、特に限定されるものではなく、直動及び回転の少なくとも一方をさせることが必要な対象であれば、様々な対象であってもよいことは言うまでもない。   The motor unit 20 is not particularly limited as long as it is a servo motor controlled based on position data. The motor unit 20 is not limited to an electric motor unit that uses electricity as a power source. For example, other power sources such as a hydraulic motor unit, an air motor unit, and a steam motor unit are used. It may be a motor part. However, for convenience of explanation, a case where the motor unit 20 is an electric motor unit will be described below. Furthermore, the motor unit 20 may be formed as a single motor, but may be a device in which the rotation motor and the linear motion motor output power via the same shaft 21. On the other hand, the detection target to be driven by the motor unit 20 is not particularly limited, and needless to say, it may be various targets as long as it is a target that requires at least one of linear motion and rotation. .

エンコーダ100は、モータ部20のシャフト21とは逆側に配置され、当該シャフト21に対応して直動・回転する他のシャフト22に連結される。そして、このエンコーダ100は、シャフト22の位置を検出することにより、回転力及び直動力が出力されるシャフト21の位置、つまり検出対象の位置を検出して、その位置を表す位置データを出力する。ここでは、この検出対象の位置等を、説明の便宜上モータ部20の位置等ともいう。   The encoder 100 is disposed on the opposite side of the shaft 21 of the motor unit 20 and is connected to another shaft 22 that linearly moves and rotates in correspondence with the shaft 21. The encoder 100 detects the position of the shaft 22 to detect the position of the shaft 21 to which the rotational force and the direct power are output, that is, the position of the detection target, and outputs position data representing the position. . Here, the position or the like of the detection target is also referred to as the position or the like of the motor unit 20 for convenience of explanation.

このエンコーダ100は、モータ部20の位置に加えてか又は代えて、シャフト21の速度(角速度及び直動速度)及び加速度(角加速度及び直動加速度)の少なくとも一方を検出してもよい。この場合、モータ部20の速度及び加速度は、例えば、位置を時間で1又は2回微分するなどの処理により検出することが可能である。説明の便宜上、以下では、位置には速度及び加速度が含まれてもよいものとし、エンコーダ100が検出する物理量は位置であるとして説明する。   The encoder 100 may detect at least one of the speed (angular velocity and linear motion speed) and acceleration (angular acceleration and linear motion acceleration) of the shaft 21 in addition to or instead of the position of the motor unit 20. In this case, the speed and acceleration of the motor unit 20 can be detected by, for example, a process of differentiating the position once or twice with respect to time. For convenience of explanation, the following description assumes that the position may include velocity and acceleration, and the physical quantity detected by the encoder 100 is the position.

なお、エンコーダ100の配置位置は特に限定されるものではない。例えば、エンコーダ100は、シャフト21に直接連結されるように配置されてもよく、また、減速機や回転方向変換機などの他の機構を介してシャフト21等の検出対象に連結されてもよい。   The arrangement position of the encoder 100 is not particularly limited. For example, the encoder 100 may be disposed so as to be directly connected to the shaft 21 or may be connected to a detection target such as the shaft 21 via another mechanism such as a speed reducer or a rotation direction changer. .

制御部40は、エンコーダ100から出力される位置データを取得して、当該位置データが表す直線位置z及び回転位置θに基づいて、モータ部20の直動・回転を制御する。従って、モータ部20として電動式モータ部が使用される本実施形態では、制御部40は、位置データに基づいて、制御信号としてモータ部20に印加する電流又は電圧等を制御することにより、モータ部20の直動・回転を制御する。更に、制御部40は、上位制御装置(図示せず)から上位制御信号を取得して、当該上位制御信号に表された位置又は速度等がモータ部20のシャフト21から出力されるように、モータ部20を制御することも可能である。なお、モータ部20が、油圧式、エア式、蒸気式などの他の動力源を使用する場合には、制御部40は、それらの動力源の供給を制御することにより、モータ部20の直動・回転を制御することが可能である。   The control unit 40 acquires position data output from the encoder 100, and controls linear movement / rotation of the motor unit 20 based on the linear position z and the rotation position θ represented by the position data. Therefore, in this embodiment in which an electric motor unit is used as the motor unit 20, the control unit 40 controls the current or voltage applied to the motor unit 20 as a control signal based on the position data, thereby The linear movement / rotation of the unit 20 is controlled. Further, the control unit 40 acquires a high-order control signal from a high-order control device (not shown) so that the position or speed represented by the high-order control signal is output from the shaft 21 of the motor unit 20. It is also possible to control the motor unit 20. When the motor unit 20 uses other power sources such as a hydraulic type, an air type, a steam type, etc., the control unit 40 controls the supply of these power sources to directly connect the motor unit 20. It is possible to control movement and rotation.

(1−2.第1実施形態に係る直動回転エンコーダの構成等)
次に、図2及び図3を参照しつつ、本実施形態に係る直動回転エンコーダ100の構成について説明する。図2及び図3は、本実施形態に係る直動回転エンコーダの構成を説明するための説明図である。なお、図3は、図2の直動回転エンコーダ100のB−B線での断面の概略を示している。
(1-2. Configuration of linear motion rotary encoder according to the first embodiment)
Next, the configuration of the linear motion rotary encoder 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG.2 and FIG.3 is explanatory drawing for demonstrating the structure of the linear motion rotary encoder which concerns on this embodiment. FIG. 3 schematically shows a cross section taken along line BB of the linear motion rotary encoder 100 of FIG.

エンコーダ100は、図2に示すように、大きく分けて、ディスク110と、検出部S1〜S4と、位置特定部120とを有する。以下、各構成について順次説明する。   As shown in FIG. 2, the encoder 100 includes a disk 110, detection units S <b> 1 to S <b> 4, and a position specifying unit 120. Hereinafter, each configuration will be sequentially described.

ディスク110は、直動回転部の一例であって、検出対象であるシャフト21と共に駆動(回転及び直動を含む)可能なシャフト22に接続される。従って、ディスク110は、上述の通り駆動軸AX周りに回転可能でありかつ駆動軸AXに沿って直動可能な検出対象に連結可能に形成され、その検出対象の回転及び直動に追従して回転及び駆動が可能である。   The disk 110 is an example of a linear motion rotation unit, and is connected to a shaft 22 that can be driven (including rotation and linear motion) together with the shaft 21 that is a detection target. Therefore, the disk 110 can be rotated around the drive axis AX as described above and can be connected to a detection target that can move linearly along the drive axis AX, and follows the rotation and linear movement of the detection target. Rotation and drive are possible.

本実施形態における直動回転部の一例であるディスク110では、駆動軸AX方向の一面が測定面111に設定されており、この測定面111には、トラックTが設定されている。なお、本実施形態では測定面111が駆動軸AX方向におけるモータ部20とは反対の面に設定される場合を例示している。しかし、この測定面111は、モータ部20側の面に設定されてもよい。ただし、この場合、後述する検出部S1〜S4も、測定面111と対向可能なようにディスク110よりもモータ部20側に配置されることになる。   In the disk 110 that is an example of the linear motion rotating portion in the present embodiment, one surface in the drive axis AX direction is set as the measurement surface 111, and the track T is set in the measurement surface 111. In the present embodiment, the case where the measurement surface 111 is set to the surface opposite to the motor unit 20 in the drive axis AX direction is illustrated. However, the measurement surface 111 may be set to a surface on the motor unit 20 side. However, in this case, detection units S1 to S4 described later are also arranged closer to the motor unit 20 than the disk 110 so as to be able to face the measurement surface 111.

ここでディスク110(つまり測定面111)と、シャフト22(つまり駆動軸AX)との位置関係等について、図3を参照しつつ説明する。図3に示すとおり、ディスク110は、平面状の形状を有し、その平面が駆動軸AXと垂直な面から所定の角度α傾くように、シャフト22に固定される。従って、測定面111も同様に、駆動軸AXと垂直な面から所定の角度α傾くことになる。なお、本実施形態における測定面111は、「直動回転部における駆動軸方向の表面」の一例である。   Here, the positional relationship between the disk 110 (that is, the measurement surface 111) and the shaft 22 (that is, the drive axis AX) will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the disk 110 has a planar shape, and is fixed to the shaft 22 so that the plane is inclined by a predetermined angle α from a plane perpendicular to the drive axis AX. Accordingly, the measurement surface 111 is similarly inclined at a predetermined angle α from the surface perpendicular to the drive axis AX. In addition, the measurement surface 111 in the present embodiment is an example of “a surface in the drive shaft direction in the linear motion rotating unit”.

ディスク110の形状は、図2及び図3では、略円板状又は略楕円の板状である場合を例示している。しかし、このディスク110はあくまで直動回転部の一例を示すものであり、トラックTが形成可能なものであれば、直動回転部は、様々な形態で形成することが可能である。従って、例えば、測定面111すら有さず、トラックTを形成可能なリング状の部材なども使用可能である。次にトラックTについて説明する。   2 and 3 exemplify the case where the disk 110 has a substantially disk shape or a substantially elliptical plate shape. However, the disk 110 is merely an example of a linear motion rotating portion, and the linear motion rotating portion can be formed in various forms as long as the track T can be formed. Therefore, for example, a ring-shaped member capable of forming the track T without having the measurement surface 111 can be used. Next, the track T will be described.

トラックTは、本実施形態では上述の通り測定軸AXに対して傾けられたディスク110の測定面111に設定される。その結果、トラックTは、以下のような形状となる。つまり、トラックTは、図3に示すように、測定軸AXまでの距離rが一定なリング状の形状を有する。一方、測定軸AXと垂直な面に対して所定の角度α傾けられた状態でディスク110が固定されるため、トラックTは、ディスク110が一回転する間に、駆動軸AX方向の位置が1周期変化する形状を有する。   In the present embodiment, the track T is set on the measurement surface 111 of the disk 110 that is inclined with respect to the measurement axis AX as described above. As a result, the track T has the following shape. That is, the track T has a ring shape with a constant distance r to the measurement axis AX, as shown in FIG. On the other hand, since the disk 110 is fixed while being tilted by a predetermined angle α with respect to a plane perpendicular to the measurement axis AX, the track T has a position in the drive axis AX direction of 1 while the disk 110 rotates once. It has a shape that changes periodically.

つまり、図3に示す状態では、図3における左方の位置のトラックTは、後述の検出部S1〜S4が配置された基準面Aから中心位置Oよりも距離差ΔZだけ離れて位置している。この状態からディスク110が回転すると、図3における左方の位置のトラックTは、その回転角度に応じて基準面A側に近づく。その結果、図3における左方の位置のトラックTは、基準面Aから中心位置Oと同一の距離となり、更に、中心位置Oよりも距離差ΔZだけ基準面Aに近づいて位置することになる。その後、更にディスク110が回転して図3に示す状態から1回転すると、トラックTは、図3に示す位置に到達する。従って、トラックTの駆動軸AX方向の位置は、ディスク110が一回転する間に、1周期変化することになる。   That is, in the state shown in FIG. 3, the track T at the left side in FIG. 3 is located at a distance difference ΔZ from the reference plane A where the detection units S1 to S4 described later are arranged. Yes. When the disk 110 rotates from this state, the track T at the left position in FIG. 3 approaches the reference plane A side according to the rotation angle. As a result, the track T at the left position in FIG. 3 has the same distance as the center position O from the reference plane A, and is positioned closer to the reference plane A than the center position O by a distance difference ΔZ. . Thereafter, when the disk 110 further rotates and makes one rotation from the state shown in FIG. 3, the track T reaches the position shown in FIG. Accordingly, the position of the track T in the drive axis AX direction changes by one period while the disk 110 rotates once.

なお、本実施形態に係るトラックTの一例については詳しく後述する。   An example of the track T according to this embodiment will be described in detail later.

検出部S1〜S4は、トラックTに対向してそれぞれ固定配置される。本実施形態では、検出部S1〜S4は、駆動軸AXと垂直な同一の面(基準面A)上に配置され、かつ、駆動軸AX周りに90°おきの等間隔に配置される。   The detectors S1 to S4 are fixedly arranged facing the track T. In the present embodiment, the detection units S1 to S4 are arranged on the same plane (reference plane A) perpendicular to the drive axis AX, and are arranged at regular intervals of 90 ° around the drive axis AX.

この配置によれば、位置データ算出や装置自身の製造が容易になるが、例えば検出部S1〜S4は、同一面上に配置されなかったり、90°と異なる角度で配置されることも可能であることは言うまでもない。ただし、4つの検出部S1〜S4が配置される場合、本実施形態のように、駆動軸AXを対称点として、検出部S1と検出部S3とは点対称に配置され、検出部S2と検出部S4とは点対称に配置されることが望ましい。このように対となる2の検出部同士が駆動軸AXを挟んで点対称に配置されると、エンコーダ100は、位置データ特定処理を容易にしたり、偏心等による誤差を低減することが可能である。   This arrangement facilitates calculation of position data and manufacture of the apparatus itself. For example, the detection units S1 to S4 may not be arranged on the same plane or may be arranged at an angle different from 90 °. Needless to say. However, when the four detection units S1 to S4 are arranged, the detection unit S1 and the detection unit S3 are arranged point-symmetrically with respect to the drive axis AX as in the present embodiment, and the detection unit S2 and the detection unit S2 are detected. It is desirable that the portion S4 be arranged point-symmetrically. When the two detection units that are paired in this way are arranged point-symmetrically across the drive axis AX, the encoder 100 can facilitate the position data specifying process or reduce errors due to eccentricity or the like. is there.

検出部S1〜S4は、このようにトラックTに対向配置され、駆動軸AXに沿ったトラックTまでの距離L1〜L4に応じた検出信号G1〜G4を、それぞれ検出する。例えばモータ部20が検出対象であるシャフト21を直動又は回転させると、それに追従してシャフト22が直動又は回転するが、そのシャフト22に接続されたディスク110(直動回転部の一例)も、これに追従して直動又は回転することになる。その結果、ディスク110に形成されたトラックTと、検出部S1〜S4との間の距離L1〜L4は、直動又は回転に応じて変化する。よって、検出部S1〜S4は、この検出対象の直線位置z及び回転位置θに応じた値の検出信号G1〜G4を検出することになる。   The detection units S1 to S4 are thus arranged to face the track T, and detect detection signals G1 to G4 corresponding to the distances L1 to L4 to the track T along the drive axis AX, respectively. For example, when the motor unit 20 linearly moves or rotates the detection target shaft 21, the shaft 22 linearly moves or rotates following that, but the disk 110 connected to the shaft 22 (an example of a linearly rotating unit). In this case, the linear movement or rotation follows this. As a result, the distances L1 to L4 between the track T formed on the disk 110 and the detection units S1 to S4 change according to linear movement or rotation. Therefore, the detection units S1 to S4 detect the detection signals G1 to G4 having values corresponding to the detection target linear position z and the rotational position θ.

なお、本実施形態では、この距離L1〜L4に応じた検出信号G1〜G4を検出する検出部S1〜S4の一例として、光学式の距離計又は変位計が使用される。この光学式の距離計又は変位計が使用される場合、検出部S1〜S4は、対向したトラックTに向けて駆動軸AXに沿った照射光を照射する。この照射光は、トラックTで反射された後、検出部S1〜S4で受光される。そして、検出部S1〜S4は、光の照射から受光までの時間を計測することにより、距離L1〜L4に応じた検出信号G1〜G4を生成する。なお、検出部S1〜S4は、このような光学式の距離計又は変位計に限られるものではなく、例えば、磁気センサなどのように距離L1〜L4に応じた検出信号G1〜G4が検出可能な検出装置であれば、様々なものが使用可能である。なお、光学式の距離計又は変位計を使用する場合には、検出信号G1〜G4の検出精度を向上させることができ、また、磁気センサを使用する場合には、耐環境性を向上させることが可能である。   In the present embodiment, an optical distance meter or displacement meter is used as an example of the detection units S1 to S4 that detect the detection signals G1 to G4 corresponding to the distances L1 to L4. When this optical distance meter or displacement meter is used, the detectors S1 to S4 irradiate irradiation light along the drive axis AX toward the track T facing the detector. The irradiation light is reflected by the track T and then received by the detection units S1 to S4. And detection part S1-S4 produces | generates the detection signals G1-G4 according to distance L1-L4 by measuring the time from light irradiation to light reception. The detection units S1 to S4 are not limited to such optical distance meters or displacement meters. For example, detection signals G1 to G4 corresponding to the distances L1 to L4 can be detected, such as a magnetic sensor. Various devices can be used as long as they are simple detection devices. When an optical distance meter or displacement meter is used, the detection accuracy of the detection signals G1 to G4 can be improved. When a magnetic sensor is used, environmental resistance is improved. Is possible.

位置特定部120は、4つの検出部S1〜S4により検出された4つの検出信号G1〜G4に基づいて、検出対象であるシャフト21の駆動軸AX方向の直線位置z及び駆動軸AX周りの回転位置θを特定する。上述の通り、検出信号G1〜G4は、距離L1〜L4に応じて変化する一方、距離L1〜L4は、直線位置z及び回転位置θに依存する。従って、位置特定部120は、検出信号G1〜G4と直線位置z及び回転位置θとの相関関係に基づいて、直線位置z及び回転位置θを特定する。この位置特定部120における検出処理の一例については詳しく後述する。   Based on the four detection signals G1 to G4 detected by the four detection units S1 to S4, the position specifying unit 120 rotates the linear position z in the drive axis AX direction of the shaft 21 to be detected and the rotation about the drive axis AX. The position θ is specified. As described above, the detection signals G1 to G4 change according to the distances L1 to L4, while the distances L1 to L4 depend on the linear position z and the rotational position θ. Therefore, the position specifying unit 120 specifies the linear position z and the rotational position θ based on the correlation between the detection signals G1 to G4 and the linear position z and the rotational position θ. An example of the detection process in the position specifying unit 120 will be described later in detail.

(1−3.第1実施形態に係る直動回転エンコーダにおける検出動作)
ここで、図3〜図7を参照しつつ、本実施形態に係る直動回転エンコーダにおける検出動作について詳しく説明する。図4〜図7は、本実施形態に係る直動回転エンコーダにおける検出動作について説明するための説明図である。なお、図4及び図5は、図3の状態からディスク110が駆動した状態を示している。そして、図3は、回転角度θが90°で直線位置zがz1の状態を示し、図4は、図3の状態からディスクTが回転して回転角度θが0°となった状態を示し、図5は、図3の状態からディスクTが直動して直線距離zがz2となった状態を示す。
(1-3. Detection Operation in Linear Motion Rotating Encoder According to First Embodiment)
Here, the detection operation in the linear motion rotary encoder according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 4-7 is explanatory drawing for demonstrating the detection operation | movement in the linear motion rotary encoder which concerns on this embodiment. 4 and 5 show a state where the disk 110 is driven from the state of FIG. 3 shows a state where the rotation angle θ is 90 ° and the linear position z is z1, and FIG. 4 shows a state where the disk T has rotated from the state shown in FIG. FIG. 5 shows a state in which the disk T moves linearly from the state of FIG. 3 and the linear distance z becomes z2.

図3に示す状態(θ=90°,z=z1)では、検出部S1は、トラックTからの距離LがL1となるため、それによる検出信号G1は、距離L1に応じた値となる。同様に、検出部S2〜S4は、それぞれトラックTからの距離LがL2〜L4となるため、それによる検出信号G2〜G4は、図6に示すように、距離L2〜G4に応じた値となる。   In the state shown in FIG. 3 (θ = 90 °, z = z1), since the detection unit S1 has a distance L from the track T to L1, the detection signal G1 thereby becomes a value corresponding to the distance L1. Similarly, since the detection units S2 to S4 have distances L2 to L4 from the track T, respectively, the detection signals G2 to G4 obtained thereby have values corresponding to the distances L2 to G4 as shown in FIG. Become.

この図3の状態からディスク110が−90°回転し、図4に示す状態(θ=0°,z=z1)となった場合、距離L1,L2は減少する一方、距離L3,L4は増加する。その結果、検出部S1,S2による検出信号G1,G2は、距離L1,L2の減少に伴い変化する一方、検出部S3,S4による検出信号G3,G4は、図6に示すように、距離L3,L4の減少に伴い変化する。従って、ディスク110の回転位置θは、この検出信号G1〜G4の増加と減少との組み合わせなどから特定することが可能である。   When the disk 110 is rotated by −90 ° from the state of FIG. 3 to the state shown in FIG. 4 (θ = 0 °, z = z1), the distances L1 and L2 decrease, while the distances L3 and L4 increase. To do. As a result, the detection signals G1 and G2 from the detection units S1 and S2 change as the distances L1 and L2 decrease, while the detection signals G3 and G4 from the detection units S3 and S4 change to a distance L3 as shown in FIG. , L4 changes with the decrease. Therefore, the rotational position θ of the disk 110 can be specified from the combination of the increase and decrease of the detection signals G1 to G4.

これに対して、図3の状態からディスク110が駆動軸方向AX方向に検出部S1〜S4に近づくように直動して、図5に示す状態(θ=90°,z=z2)となった場合、距離L1〜L4は、いずれも減少する。その結果、検出部S1〜S4による検出信号G1〜G4は、図7に示すように、距離L1〜L4の減少に伴い変化する。従って、ディスク110の直線位置zは、この検出信号G1〜G4全ての増加又は減少から特定することが可能である。   On the other hand, the disk 110 linearly moves from the state shown in FIG. 3 so as to approach the detectors S1 to S4 in the drive axis direction AX, resulting in the state shown in FIG. 5 (θ = 90 °, z = z2). In this case, the distances L1 to L4 all decrease. As a result, the detection signals G1 to G4 from the detection units S1 to S4 change as the distances L1 to L4 decrease, as shown in FIG. Therefore, the linear position z of the disk 110 can be specified from the increase or decrease of all the detection signals G1 to G4.

この際、図6及び図7に示すように、ディスク110が直動したとしても、検出信号G1〜G4の組み合わせ等は、回転位置θを一義的に表すことが可能であると共に、ディスク110が回転したとしても、回転に伴ない増減する検出信号G1〜G4それぞれの中心は、直線位置zを一義的に表すことが可能である。本実施形態に係るエンコーダ100は、
このような相関関係を利用して、検出対象の回転位置θ及び直線位置zを同時に特定することが可能である。
At this time, as shown in FIGS. 6 and 7, even if the disk 110 moves linearly, the combination of the detection signals G1 to G4 can uniquely represent the rotational position θ, and the disk 110 Even if it rotates, the center of each of the detection signals G1 to G4 that increase or decrease with the rotation can uniquely represent the linear position z. The encoder 100 according to this embodiment includes:
Using such correlation, it is possible to simultaneously specify the rotational position θ and the linear position z to be detected.

(1−4.第1実施形態に係る直動回転エンコーダにおける検出処理の一例)
次に、図8及び図9を参照しつつ、上記で説明した検出動作を実現する検出処理の一例について、その処理を行う位置特定部120の具体的な構成例と共に説明する。図8及び図9は、本実施形態に係る直動回転エンコーダにおける検出処理の一例について説明するための説明図である。
(1-4. An example of detection processing in the linear motion rotary encoder according to the first embodiment)
Next, an example of the detection process for realizing the detection operation described above will be described together with a specific configuration example of the position specifying unit 120 that performs the process, with reference to FIGS. 8 and 9 are explanatory diagrams for describing an example of detection processing in the linear motion rotary encoder according to the present embodiment.

図8に示すように、位置特定部120は、演算部121,122と、回転位置算出部123と、直動位置算出部124とを有する。   As illustrated in FIG. 8, the position specifying unit 120 includes calculation units 121 and 122, a rotation position calculation unit 123, and a linear motion position calculation unit 124.

演算部121は、対をなして点対称に配置された検出部S1,S3による検出信号G1,G3を取得して減算処理を行う。他方、演算部122は、対をなして点対称に配置された検出部S2,S4による検出信号G2,G4を取得して減算処理を行う。この両減算部121,122による減算処理後に得られる両差動信号(G1−G3,G2−G4)を、図9に示す。図9に示す差動信号の変化からも判るように、両差動信号はそれぞれ、直線位置zに依存せず、回転位置θのみに依存して1回転に1周期の擬似正弦波信号となるので、それぞれA相信号及びB相信号に相当することとなる。そして、このような両差動信号を用いて、回転位置算出部123は、回転位置θを特定する。つまり、位置特定部123は、演算部121,122及び回転位置算出部123を有することにより、例えば下記式(1)のような処理を行うことで、回転位置θを特定することが可能である。なお、両差動信号は、A相信号及びB相信号に相当するので、位置特定部123は、回転位置θだけでなく、回転方向をも容易に特定可能であることは言うまでもない。   The calculation unit 121 obtains the detection signals G1 and G3 from the detection units S1 and S3 that are arranged symmetrically in pairs and performs a subtraction process. On the other hand, the calculation unit 122 obtains the detection signals G2 and G4 from the detection units S2 and S4 that are arranged symmetrically in pairs and performs a subtraction process. FIG. 9 shows both differential signals (G1-G3, G2-G4) obtained after the subtraction processing by both the subtraction units 121, 122. As can be seen from the change in the differential signal shown in FIG. 9, both differential signals do not depend on the linear position z, but become a pseudo sine wave signal of one cycle per rotation depending only on the rotational position θ. Therefore, it corresponds to an A phase signal and a B phase signal, respectively. And the rotational position calculation part 123 specifies rotational position (theta) using such both differential signals. That is, the position specifying unit 123 includes the calculation units 121 and 122 and the rotation position calculation unit 123, so that the rotation position θ can be specified by performing processing such as the following formula (1), for example. . Since both differential signals correspond to the A-phase signal and the B-phase signal, it goes without saying that the position specifying unit 123 can easily specify not only the rotation position θ but also the rotation direction.

直動位置算出部124は、4つ全ての検出部S1〜S4による検出信号G1〜G4を取得して、例えば全ての検出信号G1〜G4を加算処理行う。図6及び図7に示すように、検出信号G1〜G4は、回転位置θに応じて変化するが、その検出信号G1〜G4の加算信号は、この回転位置θの情報が相殺され、直線位置zを表すことになる。よって、直動位置算出部124は、このような加算信号を用いて、直線位置zを特定することが可能である。つまり、位置特定部123は、直動位置算出部124を有することにより、例えば下記式(2)のような処理を行うことで、直線位置zを特定することが可能である。なお、対をなして点対称に配置された2の検出部による2の検出信号だけを加算した加算信号から、直線位置zを特定することも可能である。ただし、本実施形態のように4つ全ての検出信号G1〜G4が加算されて加算信号が算出される場合、各検出信号G1〜G4に含まれる誤差を低減することが可能である。   The linear motion position calculation unit 124 acquires detection signals G1 to G4 from all four detection units S1 to S4, and performs, for example, an addition process on all the detection signals G1 to G4. As shown in FIGS. 6 and 7, the detection signals G1 to G4 change according to the rotational position θ, but the addition signal of the detection signals G1 to G4 cancels out the information on the rotational position θ, and the linear position z will be expressed. Therefore, the linear motion position calculation unit 124 can specify the linear position z using such an addition signal. In other words, the position specifying unit 123 includes the linear motion position calculating unit 124, so that the linear position z can be specified by performing processing such as the following equation (2), for example. It is also possible to specify the straight line position z from the addition signal obtained by adding only the two detection signals by the two detection units arranged in a point-symmetric manner as a pair. However, when all four detection signals G1 to G4 are added and the addition signal is calculated as in the present embodiment, it is possible to reduce errors included in the detection signals G1 to G4.

なお、ここで説明した位置特定部120の構成例及びその処理例は、あくまで一例であり、上記の相関関係に基づく位置の特定処理及びそれを実現する構成であれば、様々な変更が可能であることは言うまでもない。   Note that the configuration example and processing example of the position specifying unit 120 described here are merely examples, and various modifications are possible as long as the position specifying process based on the above correlation and a configuration that realizes the position specifying process. Needless to say.

(1−5.第1実施形態に係る直動回転エンコーダが有するトラックの一例)
本実施形態に係るエンコーダ100は、上述の通り、ディスク110が駆動軸AXと垂直な面から所定の角度α傾けられて配置されていることにより、検出部S1〜S4からトラックTまでの距離L1〜L4が、回転及び直動に応じて変化することを利用して、位置を特定する。そして、この距離L1〜L4に応じた検出信号G1〜G4を得るために、本実施形態では光学式の距離計又は変位計を使用する。光学式の距離計又は変位計を使用する場合、トラックTでの反射光を検出部S1〜S4が取得することになる。
(1-5. Example of track included in linear motion rotary encoder according to first embodiment)
In the encoder 100 according to the present embodiment, as described above, the distance L1 from the detection units S1 to S4 to the track T is obtained by arranging the disk 110 at a predetermined angle α with respect to a plane perpendicular to the drive axis AX. The position is specified by utilizing that L4 changes according to rotation and linear motion. In order to obtain the detection signals G1 to G4 corresponding to the distances L1 to L4, an optical distance meter or a displacement meter is used in this embodiment. When an optical distance meter or displacement meter is used, the detection units S1 to S4 acquire the reflected light from the track T.

そこで、このような場合、トラックTは、対向した検出部S1〜S4に向けて反射する光量を増加させる反射形状を有することが望ましい。反射形状としては、例えば、ディスクTの測定面111のトラックTが設定される位置が粗面となるような表面形状で形成される場合、及び、測定面111のトラックTに光量が増加するような溝・突起・段差等を設けることなどが挙げられる。そこで、このような反射する光量を増加させる反射形状の一例について、図10〜図13を参照しつつ説明する。図10〜図13は、本実施形態に係る直動回転エンコーダが有するトラックの一例について説明するための説明図である。   Therefore, in such a case, it is desirable that the track T has a reflective shape that increases the amount of light reflected toward the opposing detection units S1 to S4. As the reflection shape, for example, when the surface where the track T of the measurement surface 111 of the disk T is set to be a rough surface is formed, and the amount of light increases on the track T of the measurement surface 111. For example, providing a groove, a protrusion, a step, or the like. Thus, an example of a reflection shape that increases the amount of light reflected will be described with reference to FIGS. 10-13 is explanatory drawing for demonstrating an example of the track | truck which the linear motion rotary encoder which concerns on this embodiment has.

図10には、ディスク110について、図3の右方端部における部分断面図を示す。図10に示すように、トラックTは、反射形状として、V字溝112を有する。   FIG. 10 shows a partial cross-sectional view of the disk 110 at the right end of FIG. As shown in FIG. 10, the track T has a V-shaped groove 112 as a reflective shape.

V字溝112は、リングの全周に亘って形成される。このV字のトラックTに対する角度は、図10に示すように、そのトラックTの傾斜角度αと同じに設定されることが望ましい。一方、検出部S1〜S4は、V字溝112の中心点に照射光の中心をあわせ、V字溝112のほぼ全域に平行光を照射することが望ましい。   The V-shaped groove 112 is formed over the entire circumference of the ring. The angle of the V-shaped track T is preferably set to be the same as the inclination angle α of the track T as shown in FIG. On the other hand, it is desirable that the detection units S <b> 1 to S <b> 4 align the center of the irradiation light with the center point of the V-shaped groove 112 and irradiate almost the entire area of the V-shaped groove 112 with parallel light.

この場合、図10に示す状態(θ=90°)において、V字溝112の一側面が検出部S3と対向することになり、同様に、V字溝112の他側面が検出部S1に対向することになる。従って、これらの対向面で反射した反射光が各検出部S1,S3に到達するので、反射される光量が増加する。一方、この図10に示す状態において、検出部S2,S4に対する反射光は、V字溝112で複数回反射することにより各検出部S2,S4に到達する。よって、同様に検出部S2,S4に向けて反射される光量が増加する。   In this case, in the state shown in FIG. 10 (θ = 90 °), one side surface of the V-shaped groove 112 faces the detection unit S3, and similarly, the other side surface of the V-shaped groove 112 faces the detection unit S1. Will do. Therefore, since the reflected light reflected by these opposing surfaces reaches each detection part S1, S3, the reflected light quantity increases. On the other hand, in the state shown in FIG. 10, the reflected light with respect to the detection units S2 and S4 reaches the detection units S2 and S4 by being reflected by the V-shaped groove 112 a plurality of times. Accordingly, the amount of light reflected toward the detection units S2 and S4 similarly increases.

(1−6.第1実施形態に係る直動回転モータシステム等による効果の例)
以上、本発明の第1実施形態に係るエンコーダ100、モータ30及びモータシステム1について説明した。このエンコーダ100等によれば、検出対象であるシャフト21の回転位置θ及び直線位置zを1つのエンコーダ100のみで測定することが可能であるため、回転位置θ及び直線位置zそれぞれに対してエンコーダを設ける必要がない。従って、エンコーダ100だけでなく、モータ30及びモータシステム1の装置全体の部材を減らして、小型化することが可能であると共に、製造コストを削減することが可能である。
(1-6. Examples of effects by linear motion rotary motor system and the like according to first embodiment)
The encoder 100, the motor 30, and the motor system 1 according to the first embodiment of the present invention have been described above. According to the encoder 100 and the like, the rotational position θ and the linear position z of the shaft 21 to be detected can be measured by only one encoder 100. There is no need to provide. Accordingly, not only the encoder 100 but also the members of the motor 30 and the motor system 1 as a whole can be reduced to reduce the size, and the manufacturing cost can be reduced.

また、本実施形態に係るエンコーダ100によれば、トラックTを1枚のディスク110の測定面111上に形成し、かつ、ディスク110を駆動軸AXと垂直な面から傾けて配置するだけで、直動回転部を形成可能であるため、製造が非常に容易である。なお、このようなディスク110を使用せずに、例えば、図11に示すように、シャフト22自体の断面を測定面111として使用して、その測定面111上にトラックTを形成することも可能である。つまり、シャフト22は、一端が検出対象(シャフト21)に直接的又は間接的に連結されて駆動軸AXに沿って延長形成されているが、そのシャフト22の他端が、駆動軸AXに対して所定の角度(90°−α)で切断される。そして、この切断面が、測定面111に設定され、その測定面上にトラックTが設定されてもよい。このように測定面111及びトラックTを設定する場合、シャフト22自体が直動回転部の一例となり、ディスクTを省略することが可能であるため、製造を更に容易にでき、かつ、コストを更に低減することが可能である。   Further, according to the encoder 100 according to the present embodiment, the track T is formed on the measurement surface 111 of one disk 110, and the disk 110 is disposed by being inclined from the plane perpendicular to the drive axis AX. Since the linear motion rotating part can be formed, the manufacturing is very easy. In addition, without using such a disk 110, for example, as shown in FIG. 11, it is possible to use the cross section of the shaft 22 itself as the measurement surface 111 and form the track T on the measurement surface 111. It is. That is, one end of the shaft 22 is directly or indirectly connected to the detection target (shaft 21) and is extended along the drive axis AX, but the other end of the shaft 22 is connected to the drive axis AX. And cut at a predetermined angle (90 ° -α). And this cut surface may be set to the measurement surface 111, and the track | truck T may be set on the measurement surface. When the measurement surface 111 and the track T are set in this way, the shaft 22 itself is an example of a linear motion rotating part, and the disk T can be omitted. Therefore, the manufacturing can be further facilitated and the cost can be further increased. It is possible to reduce.

更に、本実施形態に係るエンコーダ100は、反射光の光量を増加させる形状(例えばV字溝112)を有するトラックTを有する。従って、迷光等によるノイズによる影響を受け難くしたり、感度の高い受光素子を検出部S1〜S4に使用せずに済む。   Furthermore, the encoder 100 according to the present embodiment includes a track T having a shape (for example, a V-shaped groove 112) that increases the amount of reflected light. Therefore, it is not necessary to be affected by noise due to stray light or the like, and it is not necessary to use a highly sensitive light receiving element for the detection units S1 to S4.

<第2実施形態>
以上、本発明の第1実施形態に係るエンコーダ100等について説明したが、このエンコーダ100では、ディスク110の測定面111が平面上の形状を有していることにより、検出信号G1〜G4が、図6等に示すように、回転位置θの変化に対して擬似正弦波状に変化した。しかしながら、本発明はこの例に限られるものではなく、検出信号G1〜G4が、回転位置θの変化に対して線形の三角波状に変化するように、トラックTを形成することも可能である。
Second Embodiment
As described above, the encoder 100 and the like according to the first embodiment of the present invention have been described. However, in the encoder 100, since the measurement surface 111 of the disk 110 has a planar shape, the detection signals G1 to G4 are As shown in FIG. 6 etc., it changed in the form of a pseudo sine wave with respect to the change of the rotational position θ. However, the present invention is not limited to this example, and the track T can be formed so that the detection signals G1 to G4 change in a linear triangular wave shape with respect to the change in the rotational position θ.

そこで、以下では、三角波状の検出信号G1〜G4が得られる例を、図12〜図14を参照しつつ、第2実施形態として説明する。図12〜図14は、本発明の第2実施形態に係る直動回転エンコーダが有するトラックについて説明するための説明図である。   Therefore, in the following, an example in which triangular wave detection signals G1 to G4 are obtained will be described as a second embodiment with reference to FIGS. 12-14 is explanatory drawing for demonstrating the track | truck which the linear motion rotary encoder which concerns on 2nd Embodiment of this invention has.

(2−1.第2実施形態に係る直動回転エンコーダの構成等)
本実施形態に係るエンコーダは、ディスク110及び測定面111の代わりにディスク210及び測定面211を有する。本実施形態に係るエンコーダが有する他の構成については、第1実施形態と同様に構成される。従って、以下では、本実施形態において第1実施形態と異なる点について中心に説明し、重複する部分についての詳しい説明は省略する。そして、例えば位置特定部120による処理等で生じた変更点について、追加的に補足説明することにする。
(2-1. Configuration of linear motion rotary encoder according to the second embodiment)
The encoder according to the present embodiment includes a disk 210 and a measurement surface 211 instead of the disk 110 and the measurement surface 111. Other configurations of the encoder according to the present embodiment are configured in the same manner as in the first embodiment. Therefore, in the following, differences from the first embodiment will be mainly described in the present embodiment, and detailed description of overlapping portions will be omitted. Then, for example, the supplementary explanation will be given for the change that has occurred in the processing by the position specifying unit 120 or the like.

本実施形態に係るエンコーダが有するディスク210は、直動回転部の一例であって、第1実施形態と同様に、シャフト22(図示せず)に接続された略円板状又は略楕円形状に形成され、駆動軸AXと垂直な面から所定の角度α傾いて配置される。そして、このディスク210の一側面(検出部S1〜S4(図示せず)に対向する面)が測定面211に設定され、その測定面211上の駆動軸AXまでの距離が等しいリング状の位置にトラックTが設定される。   The disk 210 included in the encoder according to the present embodiment is an example of a linear motion rotating unit, and has a substantially disc shape or a substantially elliptic shape connected to a shaft 22 (not shown), as in the first embodiment. Formed and inclined at a predetermined angle α from a plane perpendicular to the drive shaft AX. Then, one side surface of the disk 210 (a surface facing the detection units S1 to S4 (not shown)) is set as the measurement surface 211, and the ring-shaped position where the distance to the drive axis AX on the measurement surface 211 is equal. The track T is set to.

しかし、このディスク210(つまり測定面211)は、第1実施形態に係る平らなディスク110とは異なり、図12に示すように、湾曲した形状を有する。従って、測定面211はもちろんトラックT自体が、2次元的な楕円から、湾曲した形状を有する。   However, unlike the flat disk 110 according to the first embodiment, the disk 210 (that is, the measurement surface 211) has a curved shape as shown in FIG. Accordingly, the track T itself as well as the measurement surface 211 has a curved shape from a two-dimensional ellipse.

なお、ここでは、便宜上、図12におけるz軸正の方向を「上」、負の方向を「下」という。そして、トラックTにおいて、検出部S1〜S4(図示せず)が配置された面(基準面A)から最も離れた位置、つまり最も下に位置するポイントを「最下部PD」といい、検出部S1〜S4が配置された面に最も近接した位置、つまり最も上に位置するポイントを「最上部PU」という。更に、トラックTにおける第1位置P1と第2位置P2との間の2点を、それぞれ「中間部PM」といい、2の中間部PMを通る直線を「中間線LM」という。また、最下部PDと最上部PUとを通る直線を、ディスク210が傾けられた状態における中心線であるという意味で、「傾斜中心線Lα」ということにする。   Here, for convenience, the positive z-axis direction in FIG. 12 is referred to as “up” and the negative direction is referred to as “down”. In the track T, the position farthest from the surface (reference plane A) on which the detection units S1 to S4 (not shown) are arranged, that is, the lowest point is referred to as the “lowermost PD”. The position closest to the surface on which S1 to S4 are arranged, that is, the point located at the top is referred to as “uppermost PU”. Further, two points between the first position P1 and the second position P2 in the track T are each referred to as an “intermediate portion PM”, and a straight line passing through the two intermediate portions PM is referred to as an “intermediate line LM”. Further, a straight line passing through the lowermost PD and the uppermost PU is referred to as an “inclined center line Lα” in the sense that it is a center line in a state where the disk 210 is tilted.

ここでトラックT(つまりディスク210及び測定面211)の形状について説明する。
上述のとおり、トラックTは、駆動軸AXと垂直な面から角度αだけ傾けられ、かつ、湾曲されたリング状の形状を有する。その結果、トラックTは、駆動軸AX方向の位置が最下部PD及び最上部PU(変曲点の一例)を除き測定軸AX周りの角度に対して線形に変化する形状で形成される。
Here, the shape of the track T (that is, the disk 210 and the measurement surface 211) will be described.
As described above, the track T has a curved ring shape that is inclined by an angle α from a plane perpendicular to the drive axis AX. As a result, the track T is formed in a shape in which the position in the drive axis AX direction changes linearly with respect to the angle around the measurement axis AX except for the lowermost PD and the uppermost PU (an example of an inflection point).

より詳細に湾曲形状について説明する。
ここで本実施形態に係るトラックTは、傾斜中心線Lαを挟んで対象に形成されるため、リング上のトラックTの傾斜中心線Lαから一側にあるトラックTの半分の形状について見てみる。すると、リング状のトラックTは、駆動軸AXからの距離が同一の略楕円状の形状(つまり第1実施形態のトラックTの形状。以下「基本楕円」ともいう。)から、以下のように湾曲された形状を有する。
The curved shape will be described in more detail.
Here, since the track T according to the present embodiment is formed with the inclined center line Lα in between, the shape of the half of the track T on the one side from the inclined center line Lα of the track T on the ring will be seen. . Then, the ring-shaped track T has a substantially elliptical shape with the same distance from the drive axis AX (that is, the shape of the track T according to the first embodiment, hereinafter also referred to as “basic ellipse”). It has a curved shape.

つまり、図12に示すように、トラックTは、基本楕円から、上記の最下部PDから中間部PMまでの間で、上方に向けて緩やかな正弦波カーブで湾曲され、かつ、中間部PMから最上部PUまでの間で、下方に向けて緩やかな正弦波カーブで湾曲された形状を有する。つまり、このトラックTの一側では、電気角で、最下部PDを0°とし、中間部PMを180°とし、最上部PUを360°とし、上方を正とした場合、1周期の正弦波状の湾曲量で、基本楕円を湾曲させた形状が、トラックTの形状となる。従って、第1実施形態のトラックT(図2等参照)と比較した場合、本実施形態のトラックTは、最下部PDと中間部PMと最上部PUとでは、第1実施形態のトラックTと同一位置となるが、最下部PDと中間部PMとの間では、第1実施形態のトラックTよりも上方に位置し、中間部PMと最上部PUとの間では、第1実施形態のトラックTよりも下方に位置することになる。   That is, as shown in FIG. 12, the track T is curved with a gentle sine wave curve upward from the basic ellipse to the above-mentioned lowermost part PD to the intermediate part PM, and from the intermediate part PM. Between the uppermost PU, it has a shape curved downward with a gentle sine wave curve. That is, on one side of the track T, when the lowermost PD is 0 °, the intermediate portion PM is 180 °, the uppermost PU is 360 °, and the upper portion is positive, it is a sine wave of one cycle. The shape obtained by bending the basic ellipse with the amount of bending is the shape of the track T. Therefore, when compared with the track T of the first embodiment (see FIG. 2 and the like), the track T of the present embodiment is different from the track T of the first embodiment in the lowermost PD, the intermediate portion PM, and the uppermost PU. Although it is the same position, it is located above the track T of the first embodiment between the lowermost PD and the intermediate portion PM, and between the intermediate portion PM and the uppermost PU, the track of the first embodiment. It will be located below T.

このような本実施形態に係るトラックTの駆動軸AX方向の位置(つまりz軸方向の位置)の、駆動軸AX周りの角度φ(電気角に対応)に対する変化を、図13に示す。   FIG. 13 shows the change of the position in the drive axis AX direction (that is, the position in the z-axis direction) of the track T according to this embodiment with respect to the angle φ (corresponding to the electrical angle) around the drive axis AX.

図13中、本実施形態のトラックTのz軸方向の位置を線F2で表し、第1実施形態のトラックT(基準楕円)のz軸方向の位置を線F1で表した。更に、基準楕円(線F1)から湾曲された量(湾曲量)を線ΔFで表した。なお、図13においては、中間点PMを基準にして、その中間点PMにおける角度及び位置をφ=0°,z=0とした。そして、トラックTの駆動軸AXからの距離をrとし、最下部PD及び最上部PUの位置をそれぞれz=−Δz,z=Δzとした(Δz=r×tanα)。   In FIG. 13, the position of the track T of the present embodiment in the z-axis direction is represented by a line F2, and the position of the track T (reference ellipse) of the first embodiment in the z-axis direction is represented by a line F1. Further, the amount of bending (bending amount) from the reference ellipse (line F1) is represented by a line ΔF. In FIG. 13, the angle and position at the intermediate point PM are set to φ = 0 ° and z = 0 with respect to the intermediate point PM. The distance of the track T from the drive axis AX is r, and the positions of the lowermost PD and the uppermost PU are z = −Δz and z = Δz, respectively (Δz = r × tan α).

図13に示すように、第1実施形態のトラックTは、線F1のように、角度φに対して擬似正弦波に変化する。この線F1は、下記式(3)のように表すことができる。   As shown in FIG. 13, the track T of the first embodiment changes to a pseudo sine wave with respect to the angle φ as shown by a line F1. This line F1 can be expressed as the following formula (3).

これに対して、本実施形態に係るトラックTは、上述のように、片側1周期、つまり1周で2周期の正弦波状の湾曲量(線ΔF)で湾曲される。その結果、本実施形態に係るトラックTは、線F2のように、角度φに対して線形(三角波状)に変化することになる。なお、湾曲量(線ΔF)は、下記式(4)のように表すことができ、本実施形態に係るトラックTの線F2は、下記式(5)のように表すことができる。   On the other hand, as described above, the track T according to the present embodiment is curved with a sinusoidal curvature amount (line ΔF) of one cycle on one side, that is, two cycles in one cycle. As a result, the track T according to the present embodiment changes linearly (triangular wave) with respect to the angle φ as shown by the line F2. The bending amount (line ΔF) can be expressed as in the following formula (4), and the line F2 of the track T according to the present embodiment can be expressed as in the following formula (5).

従って、ディスク210が回転されると、その回転により変化するトラックTまでの距離L1〜L4に応じて、検出部S1〜S4で検出される検出信号G1〜G4は、図14に示すように、トラックTの位置と同様に、回転位置θに対して線形に変化する三角波状になる。従本実施形態に係る位置特定部120は、この線形に変化する検出信号G1〜G4を使用して、回転位置θ及び直線位置zを特定することが可能である。なお、この位置特定部120による位置データ生成処理は、回転位置θを算出する際に三角関数の法則を利用する代わりに区間分割された一次関数を利用した処理が行われるなどのように変更されるが、基本的には上記第1実施形態と同様に行えるため、ここでの詳しい説明は省略する。   Therefore, when the disk 210 is rotated, the detection signals G1 to G4 detected by the detection units S1 to S4 according to the distances L1 to L4 to the track T that change due to the rotation are as shown in FIG. Similar to the position of the track T, it has a triangular wave shape that changes linearly with respect to the rotational position θ. The position specifying unit 120 according to the subordinate embodiment can specify the rotational position θ and the linear position z by using the detection signals G1 to G4 that change linearly. Note that the position data generation process by the position specifying unit 120 is changed such that a process using a linear function divided into sections is performed instead of using the trigonometric law when calculating the rotational position θ. However, since it can be basically performed in the same manner as in the first embodiment, a detailed description thereof is omitted here.

(2−2.第2実施形態に係る直動回転モータシステム等による効果の例)
以上、本発明の第2実施形態に係るエンコーダ等について説明した。この第2実施形態に係るエンコーダ等によれば、上記第1実施形態に係るエンコーダ100等と同様の作用効果を奏することが可能である。更に、本実施形態に係るエンコーダ等によれば、検出信号G1〜G4を回転位置θに対して線形に変化させることが可能であるため、位置データ生成処理をより容易にすることが可能である。
(2-2. Examples of effects by linear motion rotary motor system and the like according to the second embodiment)
The encoder and the like according to the second embodiment of the present invention have been described above. According to the encoder and the like according to the second embodiment, it is possible to achieve the same operational effects as the encoder 100 and the like according to the first embodiment. Furthermore, according to the encoder or the like according to the present embodiment, the detection signals G1 to G4 can be linearly changed with respect to the rotational position θ, so that the position data generation process can be made easier. .

なお、第1実施形態のように、擬似正弦波の検出信号G1〜G4を検出する場合、様々な要因により、検出信号G1〜G4の周期と異なる低周期及び高周期のノイズが、検出信号G1〜G4に含まれる場合がある。一方、本実施形態のように線形に変化する検出信号G1〜G4を検出する場合は、低周期及び高周期のノイズが含まれる可能性を低減すると共に、たとえ含まれたとしても容易にノイズを除去可能である。従って、本実施形態に係るエンコーダ等によれば、更に位置特定精度を向上させることが可能である。   Note that when detecting the detection signals G1 to G4 of the pseudo sine wave as in the first embodiment, due to various factors, low-cycle and high-cycle noises different from the cycle of the detection signals G1 to G4 are detected signal G1. ~ G4 may be included. On the other hand, when detecting the detection signals G1 to G4 that change linearly as in the present embodiment, the possibility of including low-cycle and high-cycle noise is reduced, and even if included, noise is easily generated. It can be removed. Therefore, according to the encoder and the like according to the present embodiment, it is possible to further improve the position specifying accuracy.

以上、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明した。しかしながら、本発明はこれらの実施形態の例に限定されないことは言うまでもない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、様々な変更や修正を行うことに想到できることは明らかである。従って、これらの変更後や修正後の技術も、当然に本発明の技術的範囲に属するものである。   The embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings. However, it goes without saying that the present invention is not limited to the examples of these embodiments. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can make various changes and modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Accordingly, the technology after these changes and corrections naturally belong to the technical scope of the present invention.

例えば、上記実施形態では、4つの検出部S1〜S4が配置され、4つの検出信号G1〜G4から位置データを生成する場合について説明した。しかしながら、本実施形態に係る検出部の数は、2以上あればよい。2の検出部が配置される場合には、回転位置θが一定の状態において、基準面A上の、トラックTまでの距離が最も近い位置と、最も遠い位置とに1ずつ検出部が配置されることが望ましい。ただし、上記A相信号とB相信号の両信号を生成して回転方向をも特定するためには、少なくとも3つ、望ましくは4以上の検出部G1〜G4が配置されることが望ましい。   For example, in the above-described embodiment, the case where the four detection units S1 to S4 are arranged and the position data is generated from the four detection signals G1 to G4 has been described. However, the number of detection units according to this embodiment may be two or more. When the two detection units are arranged, one detection unit is arranged at a position on the reference plane A where the distance to the track T is the shortest and a farthest position on the reference surface A in a state where the rotational position θ is constant. It is desirable. However, in order to generate both the A-phase signal and the B-phase signal and also specify the rotation direction, it is desirable that at least three detection units G1 to G4 are arranged.

また、上記実施形態では、トラックTが1つだけ設定される場合について説明したが、トラックTは複数設定されてもよい。この場合、各トラックTに対応して、少なくとも1以上の検出部が配置され、合計2以上の検出部が配置されることになる。複数のトラックTが備えられる場合、例えば、同一面(測定面111,211)上において、駆動軸AXまでの距離rが相異なる位置にトラックTが設定される。また、例えば、ディスクTの両面を測定面として、各測定面に1以上のトラックTを設定することも可能である。この場合、各検出部は、対応したトラックTに面するように配置されることになる。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where only one track T was set, multiple tracks T may be set. In this case, at least one or more detection units are arranged corresponding to each track T, and a total of two or more detection units are arranged. When a plurality of tracks T are provided, for example, the tracks T are set at different positions on the same surface (measurement surfaces 111, 211) and the distance r to the drive axis AX. Further, for example, it is possible to set one or more tracks T on each measurement surface by using both surfaces of the disk T as measurement surfaces. In this case, each detection unit is arranged to face the corresponding track T.

上記実施形態では、測定面111,211が、駆動軸AXと垂直な面に対して角度αだけ傾けられているため、最上部PUと最下部PDは、トラックT内で1点ずつとなっている。従って、検出信号G1〜G4それぞれは、回転位置θの1回転に対して、1周期の変化をする(図6,図14等参照)。しかしながら、本発明は、この例に限定されない。例えば、湾曲されたディスク210を傾けずに駆動軸AXと垂直に配置したり、更に複雑にディスク210の表面を湾曲させるなどにより、1回転内で2周期変化する検出信号G1〜G4を得ることも可能である。この場合、ディスク210の湾曲周期を変更することにより、1回転内で2以上の周期変化する検出信号G1〜G4を得ることも可能である。ただし、上記各実施形態のように1回転で1周期変化する検出信号G1〜G4を使用する場合、1回転内の絶対回転位置θを容易に特定すること可能である。なお、1回転内で2以上のn周期変化するようにトラックTを構成した場合、少なくとも2の検出部(m=1,2…)は、例えば、駆動軸AX周りに下記式(6)の角度φの位置に配置されることが望ましく、それ以外の1以上の検出部が、上記2の検出器の中間点に配置されることが望ましい。   In the above embodiment, since the measurement surfaces 111 and 211 are inclined by the angle α with respect to the plane perpendicular to the drive axis AX, the uppermost PU and the lowermost PD become one point in the track T. Yes. Therefore, each of the detection signals G1 to G4 changes in one cycle with respect to one rotation of the rotation position θ (see FIGS. 6 and 14). However, the present invention is not limited to this example. For example, the detection signals G1 to G4 that change two cycles within one rotation are obtained by arranging the curved disk 210 perpendicularly to the drive axis AX without tilting or by more complicatedly curving the surface of the disk 210. Is also possible. In this case, it is also possible to obtain detection signals G1 to G4 that change by two or more cycles within one rotation by changing the bending cycle of the disk 210. However, in the case where the detection signals G1 to G4 that change by one cycle in one rotation are used as in the above embodiments, the absolute rotation position θ within one rotation can be easily specified. Note that when the track T is configured to change by two or more n periods within one rotation, at least two detection units (m = 1, 2,...), For example, around the drive axis AX, It is desirable to arrange at the position of the angle φ, and it is desirable to arrange one or more other detection units at the midpoint of the above two detectors.

1 モータシステム
20 モータ部
21,22 シャフト
30 モータ
40 制御部
100 エンコーダ
110,210 ディスク
111,211 測定面
112 V字溝
120 位置特定部
A 基準面
AX 駆動軸
T トラック
S1,S2,S3,S4 検出部
G1,G2,G3,G4 検出信号
θ 回転位置
z 直線位置
α 角度
O 中心位置
r 距離
Δz 距離差
z1,z2 直線位置
L1,L2,L3,L4 距離
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor system 20 Motor part 21,22 Shaft 30 Motor 40 Control part 100 Encoder 110,210 Disk 111,211 Measurement surface 112 V-groove 120 Position specific part A Reference surface AX Drive shaft T track S1, S2, S3, S4 detection Part G1, G2, G3, G4 Detection signal θ Rotation position z Linear position α Angle O Center position r Distance Δz Distance difference z1, z2 Linear position L1, L2, L3, L4 Distance

Claims (8)

一の駆動軸周りに回転可能でありかつ該駆動軸に沿って直線移動可能な検出対象に連結可能に形成され、該検出対象の回転及び直線移動に追従して回転及び直線移動可能な直動回転部と、
前記直動回転部における前記駆動軸方向の表面に設けられ、前記駆動軸までの距離が一定でありかつ前記駆動軸方向の位置が前記直動回転部の1回転内で1周期以上変化する形状を有するリング状の1又は2以上のトラックと、
前記1又は2以上のトラックに対向してそれぞれ固定配置され、対向した1の前記トラックまでの駆動軸に沿った距離に応じた検出信号をそれぞれ検出する2以上の検出部と、
前記2以上の検出部により検出された2以上の前記検出信号に基づいて、前記検出対象の駆動軸方向の直線位置及び駆動軸周りの回転位置を特定する位置特定部と、
を備える、直動回転エンコーダ。
A linear motion that can be rotated around one drive axis and can be coupled to a detection target that can move linearly along the drive axis, and that can rotate and move linearly following the rotation and linear movement of the detection target. A rotating part;
A shape that is provided on the surface in the drive shaft direction of the linear motion rotating portion, has a constant distance to the drive shaft, and changes its position in the drive shaft direction for one cycle or more within one rotation of the linear motion rotating portion. One or more ring-shaped tracks having
Two or more detection units that are respectively fixedly arranged facing the one or more tracks and that detect detection signals according to the distance along the drive axis to the one track facing each other;
A position specifying unit that specifies a linear position of the detection target in the drive axis direction and a rotational position around the drive axis based on the two or more detection signals detected by the two or more detection units;
A linear motion rotary encoder.
前記直動回転部における前記駆動軸方向の表面は、前記駆動軸と垂直な面から所定の角度傾いた平面状の測定面であり、
前記1のトラックは、前記測定面上に形成される、請求項1に記載の直動回転エンコーダ。
The surface in the drive axis direction of the linear motion rotating unit is a planar measurement surface inclined at a predetermined angle from a plane perpendicular to the drive axis,
The linear motion rotary encoder according to claim 1, wherein the one track is formed on the measurement surface.
前記2以上の検出部それぞれは、前記対向した1のトラックに照射光を照射して該トラックからの反射光を受光することにより前記検出信号を検出し、
前記対向した1のトラックは、対向した1の前記検出部に向けて反射する光量を増加させる反射形状を有する、請求項1又は2に記載の直動回転エンコーダ。
Each of the two or more detection units detects the detection signal by irradiating irradiation light to the one opposed track and receiving reflected light from the track,
The linear motion rotary encoder according to claim 1, wherein the one opposed track has a reflection shape that increases the amount of light reflected toward the one opposed detection unit.
前記対向した1のトラックは、前記反射形状として、前記リングの全周に亘って形成された略V字状の溝を有する、請求項3に記載の直動回転エンコーダ。   4. The linear motion rotary encoder according to claim 3, wherein the one opposed track has a substantially V-shaped groove formed over the entire circumference of the ring as the reflective shape. 5. 少なくとも1の前記トラックは、前記駆動軸方向の位置が変曲点を除き前記測定軸周りの角度に対して線形に変化する形状で形成される、請求項1に記載の直動回転エンコーダ。   2. The linear motion rotary encoder according to claim 1, wherein at least one of the tracks is formed in a shape in which a position in the drive axis direction changes linearly with respect to an angle around the measurement axis except an inflection point. 前記少なくとも1のトラックの前記測定面は、一端が前記検出対象に連結されかつ前記駆動軸に沿って延長形成されたシャフトの他端が、前記駆動軸に対して所定の角度で切断された切断面である、請求項2に記載の直動回転エンコーダ。   The measurement surface of the at least one track is a cut in which one end is connected to the detection target and the other end of the shaft extended along the drive shaft is cut at a predetermined angle with respect to the drive shaft. The linear motion rotary encoder according to claim 2, which is a surface. 一端に検出対象が連結可能なシャフトを、該シャフトが延長形成された駆動軸周りに回転可能でありかつ該駆動軸に沿って直線移動可能な直動回転モータ部と、
前記シャフトの他端に固定して設けられ、前記検出対象の回転及び直線移動に追従して回転及び直線移動可能な直動回転部と、
前記直動回転部における前記駆動軸方向の表面に設けられ、前記駆動軸までの距離が一定でありかつ前記駆動軸方向の位置が前記直動回転部の1回転内で1周期以上変化する形状を有するリング状の1又は2以上のトラックと、
前記1又は2以上のトラックに対向してそれぞれ固定配置され、対向した1の前記トラックまでの駆動軸に沿った距離に応じた検出信号をそれぞれ検出する2以上の検出部と、
前記2以上の検出部により検出された2以上の前記検出信号に基づいて、前記検出対象の駆動軸方向の直線位置及び駆動軸周りの回転位置を特定する位置特定部と、
を備える、直動回転モータ。
A linear motion motor unit that is rotatable about a drive shaft in which the shaft can be connected to one end and that can be linearly moved along the drive shaft;
A linear motion rotating part fixed to the other end of the shaft and capable of rotating and linearly moving following the rotation and linear movement of the detection target;
A shape that is provided on the surface in the drive shaft direction of the linear motion rotating portion, has a constant distance to the drive shaft, and changes its position in the drive shaft direction for one cycle or more within one rotation of the linear motion rotating portion. One or more ring-shaped tracks having
Two or more detection units that are respectively fixedly arranged facing the one or more tracks and that detect detection signals according to the distance along the drive axis to the one track facing each other;
A position specifying unit that specifies a linear position of the detection target in the drive axis direction and a rotational position around the drive axis based on the two or more detection signals detected by the two or more detection units;
A linear motion rotary motor.
一端に検出対象が連結可能なシャフトを、該シャフトが延長形成された駆動軸周りに回転可能でありかつ該駆動軸に沿って直線移動可能な直動回転モータ部と、
前記シャフトの他端に固定して設けられ、前記検出対象の回転及び直線移動に追従して回転及び直線移動可能な直動回転部と、
前記直動回転部における前記駆動軸方向の表面に設けられ、前記駆動軸までの距離が一定でありかつ前記駆動軸方向の位置が前記直動回転部の1回転内で1周期以上変化する形状を有するリング状の1又は2以上のトラックと、
前記1又は2以上のトラックに対向してそれぞれ固定配置され、対向した1の前記トラックまでの駆動軸に沿った距離に応じた検出信号をそれぞれ検出する2以上の検出部と、
前記2以上の検出部により検出された2以上の前記検出信号に基づいて、前記検出対象の駆動軸方向の直線位置及び駆動軸周りの回転位置を特定する位置特定部と、
前記位置特定部が特定した前記検出対象の直線位置及び回転位置に基づいて、前記直動回転モータ部を制御する制御部と、
を備える、直動回転モータシステム。
A linear motion motor unit that is rotatable about a drive shaft in which the shaft can be connected to one end and that can be linearly moved along the drive shaft;
A linear motion rotating part fixed to the other end of the shaft and capable of rotating and linearly moving following the rotation and linear movement of the detection target;
A shape that is provided on the surface in the drive shaft direction of the linear motion rotating portion, has a constant distance to the drive shaft, and changes its position in the drive shaft direction for one cycle or more within one rotation of the linear motion rotating portion. One or more ring-shaped tracks having
Two or more detection units that are respectively fixedly arranged facing the one or more tracks and that detect detection signals according to the distance along the drive axis to the one track facing each other;
A position specifying unit that specifies a linear position of the detection target in the drive axis direction and a rotational position around the drive axis based on the two or more detection signals detected by the two or more detection units;
A control unit for controlling the linear motion rotation motor unit based on the linear position and the rotation position of the detection target specified by the position specifying unit;
A linear motion rotary motor system.
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